Про параллельное и последовательное подключение АКБ. Сравним две схемы. Настоящий тест.
Привет всем, кто посетил сайт topmaxavto.com.ua!
Сегодня будет еще одно видео и статья о параллельном и последовательном подключении, но с определенным углублением в тему.
Для тех, кто не читал статью и не видел первое, базовое видео о параллельном и последовательном подключении все это можно найти по ссылке.
Сразу, забегая наперед, хочется сказать: если вы понимаете что такое амперы и ватты, а также легко переводите одну величину в другую, если вы шарите физику или собаку съели на аккумуляторах, можете сразу закрывать сайт и идти пить пиво с чипсами и не тратить время. Ничего нового вы здесь не узнаете.
А для всех остальных очень надеемся, что будет понятно и главное полезно.
Статья и видео будут состоять из следующих частей:
1. Покажем на реальном примере, сколько по времени разряжаются аккумуляторы при параллельном подключении.
2. Для сравнения также на реальном примере покажем, сколько по времени разряжаются аналогичные аккумуляторы при последовательном подключении.
3. Объясним основную разницу между параллельной схемой на 12 вольт и последовательной схемой на 24 и более вольт.
4. Покажем, как переводить амперы в ватты и как правильно считать эти показатели на примере наших двух схем подключения.
1. Покажем на реальном примере, сколько по времени разряжаются аккумуляторы при параллельном подключении.
Для нашего первого примера – разряд при параллельном подключении на 12 вольт, мы используем два совершенно новых аккумулятора, которые еще ни разу не были в эксплуатации.
Это обычные кислотные автомобильные аккумуляторы торговой марки Racing Force… или просто FORSE (по сути, одно и то же).
И для уверенности сразу заметим, что будь это автомобильные AGM аккумуляторы, или стационарные тяговые AGM или GEL аккумуляторы – результаты были бы одинаковы.
А для привередливых посетителей, прежде чем начать, сначала мы подробно покажем характеристики аккумуляторов и снимем все показатели.
Начнём с даты изготовления.
Дата съемки – 2023 год, 02 месяц, 08 число. Дата второго аккумулятора, как видно из расшифровки – 2023 год, 1 месяц, 26 число.
Дата первого аккумулятора – 2023 год, 1 месяц, 25 число.
Оба аккумулятора имеют почти одинаковую дату изготовления с разницей в один день, и по свежести на момент съемки им было не более двух недель. То есть свежее бабушкиных пирожков.
Далее посмотрим показатели тестера для первого аккумулятора.
Видим, что пусковой ток немного не дотягивает до заявленного: 559 из 600. Не очень хорошо, но в защиту аккумулятора хочется сказать, что встретить идеальный пусковой ток в целом очень трудно. Причем, как для импортных, так и для отечественных аккумуляторов.
Напряжение, как для нового аккумулятора в пределах нормы – 12,8 вольт. Внутреннее сопротивление почти 5 миллиом, что тоже нормальный показатель.
Второй аккумулятор немного слабее, и разница микроскопическая. А значит, не существенно.
Проверим, как аккумуляторы держат нагрузку в 100 ампер.
Первый аккумулятор – просадка до 11,0 вольт ровно.
Второй аккумулятор – напряжение под нагрузкой падает до 10,9 вольт.
В целом оба аккумулятора держат напряжение как следует.
Мы не забыли и о плотности электролита. Измерим ее в обоих аккумуляторах.
Электролит во всех банках чист. Уровень присутствует, хоть и не показали на камеру.
Для первого аккумулятора плотность электролита при замере ареометром 1,31 – равна для каждой банки.
Хочется добавить, что показатель 1,31 выше чем 1,27 – что является стандартом для нашего климата. Но учитывая температуру воздуха, это абсолютно нормальная плотность для аккумуляторов завода ВЕСТА. Они часто зимой выпускают аккумуляторы с повышенной плотностью.
Во втором аккумуляторе ситуация с плотностью электролита аналогична. Нечего добавить.
Все характеристики выкладываем в таблицах для удобства.
Далее подключаем аккумуляторы в нашу параллельную схему и ставим на разряд силой тока примерно в 5,2 ампера.
Мы снимали показатели напряжения с аккумуляторов каждый час, и для того чтобы вы не заснули во время просмотра и во время чтения, покажем только каждый пятый час, а почасовой результат выложим в таблицах в конце разряда.
На первом часу разряда аккумуляторы держали отметку в 12,35 вольт.
На пятом часу разряда аккумуляторы были 12,23 вольт.
Где-то раньше мы говорили, что снимали видео, когда было холодно. Но забыли это показать, чтобы ни у кого не было сомнений.
На десятом часу разряда аккумуляторы просели до 11,97 вольт.
По состоянию на пятнадцать часов, аккумуляторы были 11,77 вольт. А ток разряда из 5,2 ампер вырос до 5,4 ампер.
Через двадцать часов разряда аккумуляторы держали отметку в 11,4 вольта. А ток разряда еще чуть-чуть увеличился примерно до 5,5 ампер.
23 часа – можно считать концом разряда, потому что наш инвертор уже начал ругаться. Напряжение на аккумуляторах снизилось до 10,93 вольт. А ток разряда вырос до 5,7 ампер.
Для тех, кому непонятно почему у нас сам по себе вырос ток разряда, объясняем. Наша лампа имеет определенную мощность. Инвертор также имеет определенную мощность. И эта мощность суммарно равна примерно 63 ваттам в нашем случае.
Так вот, будь у нас лампа подключенная напрямую к аккумуляторам, то при падении напряжения падала бы и мощность самой лампы.
А поскольку у нас есть инвертор, то, чтобы стабилизировать работу лампы, инвертор будет пытаться вытащить больше тока из аккумуляторов.
Для наглядности приведем числа. Чтобы проще понять, объясняем: берем заданную мощность лампы + инвертора в 63 ватт. Делим это значение на актуальное напряжение, которое мы видим на аккумуляторах и получаем ток разряда.
На скриншоте на клещах показан ток разряда в 2,71 ампера. На самом деле там было 5,7 ампер. Просто уже при создании статьи заметили что сделали неудачный стоп кадр в видео, в момент когда показатели на клещах еще не выровнялись до нужной отметки. Поменять стоп кадр, к сожалению, уже было поздно.
Как и обещали, излагаем все данные в таблицах, с почасовым разрядом.
2. Для сравнения также на реальном примере покажем, сколько по времени разряжаются аналогичные аккумуляторы при последовательном подключении.
Двигаемся дальше. Для сравнительного разряда и уже при последовательном подключении на 24 вольта мы взяли еще одну пару аналогичных, абсолютно идентичных аккумуляторов из той же партии, что и предыдущие. И они тоже никогда не были в эксплуатации.
Далее делаем все по тому же самому алгоритму. Сначала снимаем показатели.
Дата съемки 2023 год, 2 месяц, 13 число. Дата второго аккумулятора по расшифровке – 2023 год, 1 месяц, 25 число.
Дата первого аккумулятора аналогична – 2023 год, 1 месяц, 25 число.
То есть на момент съемки именно последовательной схемы разряда аккумуляторам было три недели. Опять же, максимально свежие.
Посмотрим, что покажет тестер. Первый аккумулятор имеет достаточно хорошие показатели. Цифры очень похожи на те, которые были на аккумуляторах на предыдущем, параллельном разряде.
Второй аккумулятор немного живее. Но снова, разница не о чем.
При нагрузке в 100 ампер первый аккумулятор проседает до 11,0 вольт ровно.
Второй аккумулятор под нагрузкой показал напряжение 11,1 вольт.
Ну и снова замеряем плотность электролита.
Первый и второй аккумуляторы показали одинаковые результаты. Электролит чистый. Уровень снова не показали на камеру, но он одинаков во всех банках. Плотность электролита 1,31. Также повышена, и также одинакова во всех банках.
Плотность электролита в первом аккумуляторе.
Плотность электролита во втором аккумуляторе.
Добавить нечего. Действительно видно, что все четыре аккумулятора из одной партии и почти одинаковые по показателям.
Также выкладываем обновленные данные в таблицах.
Далее ставим аккумуляторы на разряд в последовательную схему на 24 вольта.
Следует заметить, что в данной последовательной схеме разрядный ток был выставлен на те же 5,2 ампера, как и в параллельной схеме. Это можно сделать благодаря регулятору мощности на лампе. А вот почему мы так поступили, объясним в третьем пункте этого видео.
Ну а пока будем наблюдать за разрядом, снова каждые пять часов.
Кстати, температура воздуха на этом тесте уже была немного выше. Не минус 5, а ноль градусов. Так что теоретически аккумуляторы должны проработать еще дольше, потому что теплее.
В первый час разряда аккумуляторы просели до 12,25 вольт.
На пятом часу разряда напряжение на аккумуляторах уменьшилось до 11,93 вольт. А ток разряда вырос с 5,2 до 5,35 ампер.
Ну а на десятом часу инвертор начал подавать сигналы, что разряд подходит к концу.
Напряжение на аккумуляторах, что интересно, было разное. Первый аккумулятор, который на тестере выдававший худшие показатели, держал напряжение 10,93 вольта. Второй аккумулятор, по факту выглядевший более сильным, провалился до 10,58 вольт.
Итак, тестер-тестером, а на практике именно второй аккумулятор оказался меньшей емкости.
Дальше внимательно. При 24-вольтовом подключении в последовательной схеме аккумуляторы разрядились значительно быстрее. Всего 10 часов в отличие от 23 часов разряда при 12-вольтовом подключении в параллельной схеме. И это при одинаковом токе в 5,2 ампера.
Традиционно излагаем все данные в таблицах с почасовыми показателями. А также подтянем предыдущие таблицы для сравнения.
3. Объясним основную разницу между параллельной схемой на 12 вольт и последовательной схемой на 24 и более вольт.
Для тех, кто разбирается в данной теме, но все же дочитал до этого момента, ответим на вопрос, для чего мы крутили регулятор на лампе и выставляли одинаковый ток для разных схем подключения.
Этот тест можно было проводить по разному и объяснять по разному. И мы выбрали вариант который вы сейчас читаете.
Это связано с тем, что большинство людей, которые как раз не сильно разбираются в теме, и общаются с нами об аккумуляторах и инверторах, используют в подсчетах только амперы и вольты. И забывают про ватты.
Как раз для людей, не сильно разбирающихся, объясняем дальше.
Первое. Если бы на нашей лампе не было регулятора мощности...
То при параллельном подключении, на 12-вольтовой схеме, ток разряда составлял бы 8,3 ампера, вместо 5,2. То есть ток сам по себе был бы выше, чем мы реально использовали.
Второе. Если бы на нашей лампе не было регулятора мощности, то на втором тесте при последовательном подключении на 24-вольтовой схеме ничего бы не изменилось. Ток разряда остался бы 5,2 ампера, именно тот, который мы и использовали, потому что лампа была выкручена на максимум.
И последнее. Третье. Если бы на лампе не было регулятора мощности, то в результате обе схемы, параллельная на 12 вольт, и последовательная на 24 вольта, проработали бы примерно одинаковые промежутки времени. Конечно, при учете погрешностей на температуру воздуха, разнице в моделях инверторов и других факторов.
Итак, для чего нужны системы на 24 и более вольт, если при 12 вольтах мы получили значительно лучший результат по часам разряда при одинаковом токе?
А нужны такие системы для того, чтобы на выходе получить необходимую мощность, но при этом снизить силу тока. В наших примерах мы использовали маленький ток – 5 ампер. А представьте ситуацию, когда ток будет высоким: 500 ампер, или 5000 ампер!
Как сказал один умный человек: «высокий ток – это дорого. Высокий ток – это более толстые провода и более дорогие запчасти».
Следовательно, есть смысл уменьшать ток, а чтобы при этом получить необходимую мощность, нам как раз и понадобится последовательная схема подключения на 24 и более вольт.
4. Покажем, как переводить амперы в ватты и как правильно считать эти показатели на примере наших двух схем подключения.
Для того чтобы понять, каким образом уменьшить силу тока, и при этом получить необходимую мощность, нужно амперы переводить в ватты. Тогда все станет на свои места.
Переводить амперы в ватты, и наоборот, очень просто. Общеизвестно, что в 12-вольтовой системе 1 ампер будет равен 12 ватт.
Итак, если мы хотим узнать, сколько ватт мы потенциально можем получить с одного аккумулятора, нужно умножить напряжение (вольты) аккумулятора на его емкость (ампер часы).
Рассмотрим ситуацию более подробно, используя нашу параллельную схему подключения, где мы разряжали два 12 вольтовых аккумулятора на 60 ампер часов каждый.
120 ампер часов в сумме мы умножаем на 12 вольт. Получаем 1440 ватт.
При мощности лампы в 100% имеем ток разряда примерно 8,3 ампер. Умножаем этот показатель на 12, поскольку у нас 12-вольтовая параллельная схема подключения и получаем 99,6 ватт.
Далее остается только разделить полученные 1440 ватт из аккумуляторов на 99,6 ватт и получим 14,5 часов разряда.
Но если учесть, что мощность нашей лампы, именно в нашем примере, была 50% при параллельном подключении, а ток разряда был в среднем 5,5 ампер. То умножив 5,5 ампер на 12 вольт, мы получим 66 ватт.
Итак, если разделить 1440 ватт с аккумуляторов на 66 ватт с лампы и инвертора, мы должны получить 21,8 часов разряда.
По факту мы получили даже чуть больше – 23 часа разряда до напряжения в 10,9 вольт. А это считайте полностью разряженные аккумуляторы.
Для справки: нижний предел относительно безопасного разряда аккумуляторов считается 10,5-10,7 вольт.
Или поправка – менее 1,8 вольт на банку, которых в аккумуляторе 6 штук… Если ниже, то это уже глубокие разряды, что является пагубным для аккумуляторов.
Далее обратим внимание на вторую схему – последовательное подключение двух аккумуляторов.
В 24-вольтовой схеме, при последовательном подключении, соответственно, 1 ампер будет равняться 24 ваттам.
В 36-вольтовой схеме, при последовательном подключении, 1 ампер будет равняться 36 ваттам. И так далее.
Важное «но»: при последовательном подключении мы не добавляем емкость (ампер часы) аккумуляторов, задействованных в последовательной схеме.
Итак, в нашем конкретном примере, при последовательном подключении на 24 вольта было два аккумулятора на 60 ампер часов.
Считаем емкость только одного аккумулятора и умножаем 60 ампер часов на 24 вольта, и получаем те же 1440 ватт.
Мощность нашей лампы была выставлена на 100%, и у нас был ток разряда в среднем 5,5 ампер.
Итак умножаем 5,5 ампер на 24 вольта и получим 132 ватта.
Далее 1440 ватт делим на эти же 132 ватта и получаем результат в 10,9 часов разряда.
На деле мы получили время разряда в 10 часов, но нужно вспомнить, что один из аккумуляторов обосрался раньше и не позволил нам дойти до отметки в 11 часов.
Но если бы мы не регулировали нашу лампу и ее мощность была бы выставлена на 50%, равно как и на параллельном подключении в 12-вольтовой схеме, то ток разряда сам по себе был бы меньше и составлял бы 3,3 ампера.
Для любопытства, умножим 3,3 ампера на 24 вольта и получим 79,2 ватт.
Снова считаем 1440 ватт и делим этот показатель на 79,2 ватт, и получаем время разряда примерно в 18 часов.
То есть это почти тот же показатель, который мы получили при параллельной схеме подключения на 12 вольт при той же мощности лампы на 50%.
В результате должно стать понятно, что амперы и ватты, которые мы получаем из аккумуляторов, или которые мы закачиваем в аккумуляторы при зарядке – это совершенно разные вещи, и при подсчетах эти показатели дают совершенно разные цифры, в которых легко запутаться.
Спасибо всем, кто посмотрел и прочитал. Лично спасибо Паше за то, что помог создать это видео и статью. Надеемся было полезно и понятно.
