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电池串联和并联的区别

2014-4-22 16:01| 编辑:电工学习网| 查看: 539084| 评论: 0

如何正确(que)地(di)把电池(chi)串联和并联起(qi)来使(shi)用,这(zhei)听起(qi)来好象很简单,但是,遵(zun)循一些(xie)简单的(de)规则(ze),就可以避免(mian)不必(bi)要(yao)的(de)问题。

在电池组中是把多个电池串联起来,得到所需要的工作电压。如果所需要的是更高的容量和更大的电流,那就应该把电池并联起来。另外还有一些电池组,把串联和并联这两种方法结合起来。一个膝上型电脑的电池有可能是把四节3.6V锂离子电池串联起来,总电压达到14.4V;然后,再把两组串联在一起的电池并联起来,这样,电池组的总电量就可以从2000毫安时提高到4000毫安时。这种接法称作“四串两并”,它的意思是:把两组由四节电池串联在一起的电池组并联起来。

在手表、备份用的存储器和蜂窝电话里一般使用一节电池。一节镍基电池的标称电压是1.2V,碱性电池是1.5V,氧化银电池是1.6V,铅酸性电池是2V,锂电池是3V,而锂离子电池的标称电压则是3.6V.使用锂离子聚合物和其他类型的锂电池,它的额定电压一般为3.7V.如果要想得到像11.1V这种不常见的电压,就得把三节这种电池串联在一起。随着现代微电子技术的发展,我们已经可以用一节3.6V的锂离子电池,为蜂窝电话和低功耗的便携通讯产品供电。在上世纪六十年代,在照度计中广泛使用的汞电池,出于环境保护方面的考虑,如今已经完全退出市场。

镍基电(dian)(dian)池(chi)的(de)标称电(dian)(dian)压为1.2V或1.25V.它们(men)之间(jian),除了市场(chang)偏好之外,没有任何差别。大部分的(de)商(shang)用(yong)电(dian)(dian)池(chi),每节电(dian)(dian)池(chi)的(de)电(dian)(dian)压为1.2V;工业电(dian)(dian)池(chi)、航空电(dian)(dian)池(chi)和军用(yong)电(dian)(dian)池(chi),每节电(dian)(dian)池(chi)的(de)电(dian)(dian)压仍(reng)是1.25V.

并联

为(wei)了(le)(le)得到(dao)更多(duo)的(de)电(dian)(dian)(dian)量,可以(yi)把(ba)两个或者(zhe)更多(duo)个电(dian)(dian)(dian)池(chi)并(bing)联起来(lai)。除了(le)(le)把(ba)电(dian)(dian)(dian)池(chi)并(bing)联起来(lai),另一个办(ban)法(fa)是使用尺寸更大(da)的(de)电(dian)(dian)(dian)池(chi)。由于受到(dao)可以(yi)选用的(de)电(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)限制,这个办(ban)法(fa)并(bing)不(bu)适用于所有(you)情(qing)况。此外,大(da)尺寸的(de)电(dian)(dian)(dian)池(chi)也不(bu)适合做成专用电(dian)(dian)(dian)池(chi)所需要的(de)外形规格。大(da)部(bu)分的(de)化学(xue)电(dian)(dian)(dian)池(chi)都可以(yi)并(bing)联使用,而(er)(er)锂(li)离(li)子电(dian)(dian)(dian)池(chi)最适合并(bing)联使用。由四(si)节(jie)电(dian)(dian)(dian)池(chi)并(bing)联而(er)(er)成的(de)电(dian)(dian)(dian)池(chi)组,电(dian)(dian)(dian)压(ya)保(bao)持为(wei)1.2V,而(er)(er)电(dian)(dian)(dian)流(liu)和运行时(shi)间则增大(da)到(dao)四(si)倍。

电(dian)(dian)池(chi)(chi)组(zu)的(de)实例与电(dian)(dian)池(chi)(chi)串联相比,在(zai)电(dian)(dian)池(chi)(chi)并联电(dian)(dian)路(lu)中(zhong),高阻抗或“开路(lu)”电(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)影(ying)响较(jiao)小(xiao),但是(shi),并联电(dian)(dian)池(chi)(chi)组(zu)会(hui)减少负载能力,并缩短(duan)(duan)运行时(shi)间。这就好比一个(ge)发(fa)动机只启动了(le)三(san)个(ge)汽缸。电(dian)(dian)路(lu)短(duan)(duan)路(lu)所造(zao)成的(de)破坏会(hui)更大,这是(shi)因为,在(zai)短(duan)(duan)路(lu)时(shi),出现故(gu)障的(de)电(dian)(dian)池(chi)(chi)会(hui)迅速地耗尽(jin)其(qi)他电(dian)(dian)池(chi)(chi)里的(de)电(dian)(dian)量(liang),并引起(qi)火灾。

串联

需要高电量的便携设备,一般是由两节或更多节电池串联起来的电池组供电。如果使用高电压的电池,导体和开关的尺寸可以做得很小。中等价位的工业电动工具一般使用电压为12V至19.2V的电池供电;而高级电动工具使用电压为24V至36V的电池,以获得更大的电力。汽车工业最终把启动器的点火电池电压从12V(实际上是14V)提高到36V,甚至是42V.这些电池组是由18节串联起来铅酸性电池组成。在早期的混合型汽车中,用来供电的电池组,电压为148V.比较新的车型所使用的电池组,电压高达450V至500V,大部分是镍基化学电池。一个电压为480V的镍金属氢电池组是由400节镍金属氢电池串联而成。有一些混合型汽车也用铅酸性电池做过试验。

42 V的(de)汽车用电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)价格(ge)昂贵,而(er)且,比起12V电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi),它(ta)在(zai)开关(guan)上(shang)会(hui)产生更(geng)多(duo)的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)弧。使用高(gao)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)组所带(dai)来的(de)另(ling)一个问题,就是有可能(neng)遇到电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)组里(li)的(de)某一节电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)失效(xiao)的(de)情况。这就像一个链条,串(chuan)联在(zai)一起的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)越多(duo),出现这种情况的(de)几率就越高(gao)。只要一节电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)有问题,它(ta)的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)就会(hui)降低(di)。到最后,一节“断开”的(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)可能(neng)会(hui)中断电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流的(de)输(shu)送。而(er)要更(geng)换“坏”电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)也绝非易事(shi),因为新老电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)是互不匹配的(de)。一般说来,新电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)容量要比老电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)高(gao)得多(duo)。

我们来看一个电池组的实例,第三节电池仅产生0.6V的电压,而不是正常的1.2V(图1)。随着工作电压的下降,它比正常电池组更快地达到放电结束的临界点,同时,它的使用时间也急剧缩短。一旦设备因电压过低而切断电源,其余三节仍然完好的电池就不能把所存储的电量送出来了。这时,第三节电池还呈现很大的内阻,如果此时还带有负载,那么,将会导致整个电池链的输出电压将大幅度下降。在一组串行电池中,一节性能差的电池,就像是一个堵住水管的塞子,会产生巨大的阻力,阻止电流流过去。第三节电池也会短路,这将使终端的电压降低至3.6V,或者,使电池组链路断开并切断电流。一个电池组的性能是取决于电池组里最差的那块电池的性能。

上图是并联(容量叠加,电压不变)
下图是串联(电压叠加,容量不变)

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