Паралельне і послідовне підключення акумуляторів. Порівнюємо дві схеми. Реальний тест.
Вітання всім, хто завітав на сайт topmaxavto.com.ua!
Сьогодні буде ще одне відео та стаття про паралельне та послідовне підключення, але з певним поглибленням у тему.
Для тих хто не читав статтю та не бачив перше, базове відео про паралельне та послідовне підключення все це можна знайти за посиланням.
Одразу, забігаючи наперед хочеться сказати: якщо ви розумієте що таке ампери та вати, а також легко переводите одну величину в іншу, якщо ви шарите фізику або собаку з’їли на акумуляторах, можете одразу закривати сайт та йти пити пиво з чіпсами і не витрачати час. Нічого нового ви тут не дізнаєтесь.
А для всіх інших, дуже сподіваємось, що буде зрозуміло та головне корисно.
Стаття та відео будуть складатись з наступних частин:
1. Покажемо на реальному прикладі скільки по часу розряджаються акумулятори при паралельному підключенні.
2. Для порівняння також на реальному прикладі покажемо скільки по часу розряджаються аналогічні акумулятори при послідовному підключенні.
3. Пояснимо основну різницю між паралельною схемою на 12 вольт, та послідовною схемою на 24 та більше вольт.
4. Покажемо як переводити ампери у вати та як правильно рахувати ці показники на прикладі наших двох схем підключення.
1. Покажемо на реальному прикладі скільки по часу розряджаються акумулятори при паралельному підключенні.
Для нашого першого прикладу – розряд при паралельному підключенні на 12 вольт, ми використаємо два абсолютно нових акумулятора які ще ні разу не були в експлуатації.
Це звичайні кислотні автомобільні акумулятори торгової марки Racing Force… або просто FORSE (що по суті одне і те саме).
І для певності одразу зауважимо, що якби це були автомобільні AGM акумулятори, або стаціонарні тягові AGM або GEL акумулятори – результати були б однакові.
А для вибагливих відвідувачів, перед тим як почати, спершу ми детально покажемо характеристики акумуляторів та знімемо всі показники.
Почнемо з дати виготовлення.
Дата зйомки – 2023 рік, 02 місяць, 08 число. Дата другого акумулятора, як видно з розшифровки – 2023 рік, 1 місяць, 26 число.
Дата першого акумулятора – 2023 рік, 1 місяць, 25 число.
Обидва акумулятори мають майже однакову дату виготовлення з різницею в один день, та по свіжості на момент зйомки їм було не більше ніж два тижні. Тобто свіжіші ніж бабусині пиріжки.
Далі подивимось показники на тестері для першого акумулятора.
Бачимо що пусковий струм трохи не дотягує до заявленого: 559 із 600. Не дуже добре, та в захист акумулятора хочеться сказати, що зустріти ідеальний пусковий струм в цілому дуже важко. При чому як для імпортних, так і для вітчизняних акумуляторів.
Напруга для нового акумулятора в межах норми – 12,8 вольт. Внутрішній опір майже 5 міліом, що теж нормальний показник.
Другий акумулятор трохи слабший, та різниця мікроскопічна. А отже не суттєво.
Перевіримо як акумулятори тримають навантаження у 100 ампер.
Перший акумулятор – просадка до 11,0 вольт рівно.
Другий акумулятор – напруга під навантаженням падає до 10,9 вольт.
В цілому обидва акумулятори тримають напругу як треба.
Ми не забули і про густину електроліту. Поміряємо її в обох акумуляторах.
Електроліт у всіх банках чистий. Рівень присутній, хоч і не показали на камеру.
Для першого акумулятора, густина електроліту при замірі ареометром 1,31 – рівна для кожної банки.
Хочеться додати, що показник 1,31 вищий ніж 1,27 – що є стандартом для нашого клімату. Але враховуючи температуру повітря, це абсолютно нормальна густина для акумуляторів заводу ВЕСТА. Вони часто взимку випускають акумулятори зі збільшеною густиною.
У другому акумуляторі ситуація з густиною електроліту аналогічна. Нема чого додати.
Всі показники викладаємо в таблицях для зручності.
Далі підключаємо акумулятори в нашу паралельну схему і ставимо на розряд силою струму приблизно у 5,2 ампера.
Ми знімали показники напруги з акумуляторів кожну годину, та для того щоб ви не заснули під час перегляду та під час читання, покажемо лише кожну п’яту годину, а погодинний результат викладемо в таблицях в кінці розряду.
На першій годині розряду акумулятори тримали позначку у 12,35 вольт.
На п’ятій годині розряду акумулятори були 12,23 вольт.
Десь раніше ми казали що знімали відео, коли було холодно. Та забули це показати, щоб ні у кого не було сумнівів.
На десятій годині розряду акумулятори просіли до 11,97 вольт.
Станом на п’ятнадцять годин, акумулятори були 11,77 вольт. А струм розряду з 5,2 ампер виріс до 5,4 ампер.
Через двадцять годин розряду акумулятори тримали позначку у 11,4 вольт. А струм розряду ще трохи збільшився приблизно до 5,5 ампер.
23 години – можна вважати кінцем розряду, бо наш інвертор вже почав сваритися. Напруга на акумуляторах знизилась до 10,93 вольт. А струм розряду виріс до 5,7 ампер.
Для тих кому незрозуміло чому у нас сам по собі виріс струм розряду, пояснюємо. Наша лампа має певну потужність. Інвертор також має певну потужність. І ця потужність сумарно дорівнює приблизно 63 ват в нашому випадку.
Так от, якби у нас лампа була підключена напряму до акумуляторів, то при падінні напруги падала би і потужність самої лампи.
А оскільки у нас є інвертор, то щоб стабілізувати роботу лампи, інвертор буде намагатися витягнути більше струму з акумуляторів.
Для наочності приведемо деякі цифри. Щоб було простіше зрозуміти, пояснюємо: беремо задану потужність лампи + інвертора у 63 ват. Ділимо це значення на актуальну напругу яку ми бачимо на акумуляторах і отримуємо струм розряду.
На скріншоті на кліщах показаний струм розряду 2,71 ампера. Насправді, там було 5,7 ампер. Просто вже при створенні статті помітили, що зробили невдалий стоп кадр у відео, в момент коли показники на кліщах ще не вирівнялися до потрібної позначки. Змінити стоп кадр, на жаль, вже було пізно.
Як і обіцяли, викладаємо всі дані в таблицях, з погодинним розрядом.
2. Для порівняння також на реальному прикладі покажемо скільки по часу розряджаються аналогічні акумулятори при послідовному підключенні.
Рухаємось далі. Для порівняльного розряду та вже при послідовному підключенні на 24 вольта, ми взяли ще одну пару аналогічних, абсолютно ідентичних акумуляторів із тієї самої партії, що і попередні. І вони також ніколи не були в експлуатації.
Далі робимо все по тому ж самому алгоритму. Спочатку знімаємо показники.
Дата зйомки 2023 рік, 2 місяць, 13 число. Дата другого акумулятора згідно розшифровки – 2023 рік, 1 місяць, 25 число.
Дата першого акумулятора аналогічна – 2023 рік, 1 місяць, 25 число.
Тобто на момент зйомки саме послідовної схеми розряду, акумуляторам було три тижні. Знову таки, максимально свіжі.
Подивимось, що покаже тестер. Перший акумулятор має достатньо хороші показники. Цифри дуже схожі до тих, які були на акумуляторах на попередньому, паралельному розряді.
Другий акумулятор трохи сильніший. Та знову, різниця не о чем.
При навантаженні в 100 ампер перший акумулятор просідає до 11,0 вольт рівно.
Другий акумулятор під навантаженням показав напругу 11,1 вольт.
Ну і знову заміряємо густину електроліту.
Перший і другий акумулятори показали однакові результати. Електроліт чистий. Рівень знову не показали на камеру, та він однаковий у всіх банках. Густина електроліту 1,31. Також підвищена, та також однакова у всіх банках.
Густина електроліту в першому акумуляторі.
Густина електроліту в другому акумуляторі.
Додати нічого. Дійсно видно що всі чотири акумулятори з одної партії і майже однакові по показникам.
Також викладаємо оновлені дані в таблицях.
Далі ставимо акумулятори на розряд в послідовну схему на 24 вольта.
Слід зауважити, що в даній послідовній схемі розрядний струм був виставлений на ті ж самі 5,2 ампера, як і в паралельній схемі. Це можливо було зробити завдяки регулятору потужності на лампі. А от чому ми так зробили, пояснимо у третьому пункті цього відео.
Ну а поки спостерігаймо за розрядом, знову кожні п’ять годин.
До речі температура повітря на цьому тесті вже була трохи вища. Не мінус 5, а нуль градусів. Отже теоретично акумулятори мають пропрацювати ще трохи довше, бо тепліше.
На першій годині розряду акумулятори просіли до 12,25 вольт.
На п’ятій годині розряду напруга на акумуляторах зменшилась до 11,93 вольт. А струм розряду виріс із 5,2 до 5,35 ампер.
Ну а на десятій годині інвертор почав подавати сигнали, що розряд добігає кінця.
Напруга на акумуляторах, що цікаво, була різна. Перший акумулятор, який на тестері видавав гірші показники, тримав напругу 10,93 вольта. Другий акумулятор, який по факту виглядав сильнішим, провалився до 10,58 вольт.
Отже тестер-тестером, а на практиці саме другий акумулятор виявився меншої ємності.
Далі уважно. При 24 вольтовому підключенні в послідовній схемі акумулятори розрядились значно швидше. Всього 10 годин на відміну від 23 годин розряду при 12 вольтовому підключенні у паралельній схемі. І це при однаковому струмі у 5,2 ампера.
Традиційно викладаємо всі дані в таблицях з погодинними показниками. А також підтягнемо попередні таблиці для порівняння.
3. Пояснимо основну різницю між паралельною схемою на 12 вольт, та послідовною схемою на 24 та більше вольт.
Для тих хто розбирається в даній темі, та все ж дочитав до цього моменту, відповімо на питання, для чого ми крутили регулятор на лампі та виставляли однаковий струм для різних схем підключення.
Цей тест можна було проводити по різному і пояснювати по різному. Та ми вибрали варіант який ви зараз читаєте.
Це пов’язано із тим, що більшість людей які, як раз, не сильно розбираються в темі, та спілкуються з нами про акумулятори та інвертори, використовують в підрахунках лише ампери та вольти. І забувають про вати.
Як раз для таких людей, хто не сильно розбирається, пояснюємо далі.
Перше. Якби на нашій лампі не було регулятора потужності…
То при паралельному підключенні, на 12 вольтовій схемі, струм розряду складав би 8,3 ампера, замість 5,2. Тобто струм сам по собі був би вищий, ніж той який ми реально використали.
Друге. Якби на нашій лампі не було регулятора потужності, то на другому тесті, при послідовному підключенні на 24 вольтовій схемі, нічого б не змінилося. Струм розряду залишився би 5,2 ампери, саме той, який ми і використали, бо лампа була викручена на максимум.
І останнє. Третє. Якби на лампі не було регулятора потужності, то в результаті, обидві схеми, паралельна на 12 вольт, та послідовна на 24 вольта, пропрацювали б приблизно однакові проміжки часу. Звісно при урахуванні похибок на температуру повітря, різниці у моделях інверторів та інших факторів.
Отже для чого потрібні системи на 24 та більше вольт, якщо при 12 вольтах ми отримали значно кращий результат по годинам розряду при однаковому струмі?
А потрібні такі системи для того, щоб на виході отримати необхідну потужність, але при цьому зменшити силу струму. В наших прикладах ми використовували маленький струм – 5 ампер. А уявіть ситуацію, коли струм буде високим: 500 ампер, або 5000 ампер!
Як сказала одна розумна людина: «високий струм – це дорого. Високий струм – це товстіші дроти, та більш дорогі запчастини».
Отже є сенс зменшувати струм, а щоб при цьому отримати необхідну потужність, нам як раз і знадобиться послідовна схема підключення на 24 та більше вольт.
4. Покажемо як переводити ампери у вати та як правильно рахувати ці показники на прикладі наших двох схем підключення.
Для того щоб зрозуміти яким чином зменшити силу струму, і при цьому отримати необхідну потужність, треба ампери переводити у вати. Тоді все стане на свої місця.
Переводити ампери у вати, та навпаки, дуже просто. Загальновідомо, що у 12-ти вольтовій системі 1 ампер буде дорівнювати 12 ват.
Тож якщо ми хочемо дізнатися, скільки ват ми потенційно можемо отримати з одного акумулятора, треба помножити напругу (вольти) акумулятора на його ємність (ампер години).
Розглянемо ситуацію більш детально, використовуючи нашу паралельну схему підключення, де ми розряджали два 12-ти вольтових акумулятора на 60 ампер годин кожен.
120 ампер годин у сумі ми множимо на 12 вольт. Отримуємо 1440 ват.
При потужності лампи у 100% маємо струм розряду приблизно 8,3 ампер. Множимо цей показник на 12, оскільки у нас 12-ти вольтова паралельна схема підключення і отримуємо 99,6 ват.
Далі залишається лише розділити отримані 1440 ват з акумуляторів на 99,6 ват і отримаємо 14,5 годин розряду.
Та якщо враховувати, що потужність нашої лампи, конкретно в нашому прикладі, була 50% при паралельному підключенні, а струм розряду був в середньому 5,5 ампер. То помноживши 5,5 ампер на 12 вольт ми отримаємо 66 ват.
Отже якщо розділити 1440 ват з акумуляторів на 66 ват з лампи та інвертора, ми мали отримати 21,8 годин розряду.
По факту ми отримали навіть трохи більше – 23 години розряду до напруги в 10,9 вольт. А це вважайте повністю розряджені акумулятори.
Для справки: гранична нижня межа відносно безпечного розряду акумуляторів вважається 10,5-10,7 вольт.
Або поправка – менше ніж 1,8 вольт на банку, яких в акумуляторі 6 штук… Якщо нижче, то це вже глибокі розряди, що є пагубним для акумуляторів.
Далі звернемо увагу на другу схему – послідовне підключення двох акумуляторів.
У 24 вольтовій схемі, при послідовному підключенні, відповідно, 1 ампер буде рівнятись 24 ватам.
У 36 вольтовій схемі, при послідовному підключенні, 1 ампер буде рівнятись 36 ватам. І так далі.
Важливе «але»: при послідовному підключенні ми не додаємо ємність (ампер години) акумуляторів, які задіяні у послідовній схемі.
Отже в нашому конкретному прикладі, при послідовному підключенні на 24 вольта було два акумулятори на 60 ампер годин.
Рахуємо ємність лише одного акумулятора і множимо 60 ампер годин на 24 вольти, та отримуємо ті самі 1440 ват.
Потужність нашої лампи була виставлена на 100%, і ми мали струм розряду в середньому 5,5 ампер.
Отже множимо 5,5 ампер на 24 вольти та отримаємо 132 вата.
Далі 1440 ват ділимо на ці самі 132 вата та отримуємо результат у 10,9 годин розряду.
На ділі ми отримали час розряду у 10 годин, та треба згадати, що один із акумуляторів обісрався раніше і не дав нам змоги дійти до позначки у 11 годин.
Та якби ми не регулювали нашу лампу і її потужність була б виставлена на 50%, так само як і на паралельному підключенні у 12 вольтовій схемі, то струм розряду був би менший і складав би 3,3 ампера.
За для цікавості, помножимо 3,3 ампера на 24 вольта та отримуємо 79,2 ват.
Знову рахуємо 1440 ват і ділимо цей показник на 79,2 ват, та отримуємо час розряду приблизно у 18 годин.
Тобто це майже той самий показник який ми отримали при паралельній схемі підключення на 12 вольт при тій самій потужності лампи на 50%.
В результаті має стати зрозуміло, що ампери та вати, які ми отримуємо з акумуляторів, або які ми закачуємо в акумулятори при зарядці – це зовсім різні речі, і при підрахунках ці показники дають зовсім різні цифри в яких легко заплутатись.
Дякуємо всім, хто подивився та прочитав. Особисто дякую Паші, за те що допоміг створити це відео та статтю. Сподіваємось було корисно і зрозуміло.
