Способы соединения аккумуляторов в батареи

В тех случаях, когда ток и напряжение отдельного источника электрической энергии (в том числе аккумулятора) являются недостаточными для нормальной работы электрических потребителей, применяют последовательное, параллельное или смешанное соединения таких источников.

Последовательное соединение. При последовательном соединении аккумуляторов отрицательный электрод первого аккумулятора соединяют с положительным электродом второго, отрицательный электрод второго — с положительным электррдом третьего и т. д. (рис. 165, а). Нагрузку (приемник) присоединяют к положительному электроду первого и отрицательному электроду последнего аккумулятора.

При последовательном соединении аккумуляторов их электродвижущие силы согласно второму закону Кирхгофа складываются и результирующая э. д. с. равна сумме э. д. с. отдельных аккумуляторов. Следовательно, чем больше аккумуляторов включено в цепь, тем больше напряжение, под которым находятся приемники (рис. 166).

Эквивалентное внутреннее сопротивление последовательно соединенных аккумуляторов равно сумме их внутренних сопротивлений.

Аккумуляторные батареи составляются из ряда совершенно одинаковых аккумуляторов. При этом на заводе их подбирают так, чтобы все они имели одинаковые э. д. с. Е _ак и одинаковое внутреннее сопротивление r _ак. Поэтому для батареи, состоящей из п аккумуляторов, Е = пЕ _ак; r _экв = = nr _ак.

Параллельное соединение. При параллельном соединении все положительные электроды отдельных аккумуляторов соединяются вместе и образуют общий положительный полюс; все отрицательные электроды отдельных аккумуляторов также соединяются вместе и образуют общий отрицательный полюс (рис. 165, б). Нагрузку (приемник) присоединяют к общим отрицательному и положительному полюсам. При этом все аккумуляторы будут находиться под одинаковым напряжением U, а общий ток I pавен сумме токов, отдаваемых отдельными аккумуляторами. При параллельном соединении п одинаковых аккумуляторов э. д. с. батареи Е = Е _ак; ее внутреннее сопротивление

r _эк = r _ак/ n и ток I = nI _ак.

Смешанное соединение. В тех случаях, когда аккумуляторы не обеспечивают возможности получения необходимого тока и напряжения, применяют последовательно-параллельное (смешанное) их соединение (рис. 167). В данном случае в каждой из двух параллельных групп аккумуляторной батареи имеется по два последовательно соединенных аккумулятора.

Аккумуляторные батареи в большинстве случаев составляются из последовательно соединенных аккумуляторов. Смешанное и параллельное соединения аккумуляторов применяют весьма редко, так как в этом случае трудно обеспечить равномерное распределение тока между параллельными ветвями. Равенство токов I₁ и I₂ в отдельных ветвях будет иметь место только в том случае, если будут равны э. д. с. Е ₁ и E ₂, действующие в этих ветвях, и их внутренние сопротивления r_эк1 = r_эк2

Вопросы для самоподготовки

1. Что представляют собой химические источники тока?
2. Что представляет собой электрический ток в жидких проводниках?
3. Что такое электролиз?
4. Как возникает э.д.с. в гальваническом элементе?
5. Что такое поляризация?
6. Что такое емкость химического источника тока и в чем она измеряется?
7. Что представляют собой аккумуляторы и какие они бывают?
8. Как устроены кислотные аккумуляторы?
9. Как устроены щелочные аккумуляторы?
10. Как разряжаются и заряжаются аккумуляторы?