Pravilno povezivanje akumulatora

[Dule]

Sve više brodova koristi solarnu energiju i nije malo onih koji ugradjuju 4 ili više baterija u koje se skladišti energija. Baterije se povezuju na razne načine. U ovom tekstu (koji sam preuzeo negde na netu i preveo ga) je prikazano kako pravilno povezati  baterije ali i zašto su neki načini loši.
 Evo primera koji prikazuje stari način povezivanja 4 baterije kako bi formirali jednu veću banku. To je metod koji se još uvek vidi u mnogim instalacijama.

[Dule]

Prmer 1
Imajte na umu da su veze sa glavnom instalacijom izvedene sa jednog kraja, tj. sa krajnje baterije.
Kablovi za međusobno povezivanje će imati određeni otpor. On će biti nizak, ali i dalje postoji, a na nivou struje punjenja i pražnjenja koju vidimo u ovim instalacijama, otpor će biti značajan po tome što će imati merljiv efekat.
Obično se baterije povezuju kabom od 35 mm u pravilnojj instalaciji (često mnogo manje u lošoj). Bakarni kabl od 35 mm ima otpor od oko 0,0006 Ohma po metru, tako da će dužina 20 cm između svake baterije imati otpor od 0,00012 Ohma. To je, doduše, blizu  nule ali dodajte i 0,0002 Ohma za svaki interfejs povezivanja (tj. presovanje, spoj sa klemom,  itd.) i otkrili smo da je otpor između svakog stuba baterije oko 0,0015 Ohma.
Ako iz ove banke baterije izvučemo 100 ampera, efektivno ćemo izvući 25 ampera iz svake baterije.
Bar tako mislimo da se dešava.

U stvari, ono što se stvarno dešava je  da se više struje crpi iz donje baterije, a trenutni izvlačenje postaje progresivno manje što više dolazimo do vrha dijagrama.
Efekat je veći nego što bi se očekivalo.
Iako ovaj dijagram izgleda jednostavno, izračunavanje je neverovatno teško u potpunosti obaviti, jer unutrašnji otpor baterija toliko utiče na ishod.
Međutim, pogledajte gde bi opterećenje bilo povezano. Jasno je da snaga koja dolazi iz donje baterije mora proći samo kroz glavne priključne kablove. Snaga sledeće baterije mora da ide kroz iste glavne priključne kablove, ali takođe mora da prođe kroz dva kabla za međusobno povezivanje do sledeće baterije. Sledeća baterija mora proći kroz 4 skupa kablova za međusobno povezivanje. Gornji mora proći kroz 6 kompleta kablova za međusobno povezivanje. Tako će gornja baterija pružati mnogo manje struje od donje.
Tokom punjenja događa se potpuno isto, donja baterija se puni većom strujom od gornje.
Rezultat toga je da se donja baterija više radi, prazni se jače, puni se jače.  Strada ranije. Baterije se ne tretiraju podjednako.

[Dule]

Mnogi će reći: „ali razlika je zanemarljiva, otpori su tako mali, pa će i efekat biti mali“.
Problem je što se u krugovima sa vrlo malim otporom (kao što imamo ovde) mogu stvoriti ogromne razlike u struji sitnim varijacijama napona akumulatora.  Uradjena je simulacija na kompjuteru I ona je dala sleće rezultate:

Unutrašnji otpor baterije = 0,02 Ohma
Otpor na vezama  = 0,0015 Ohma po vezi
Ukupno opterećenje akumulatora = 100 ampera
Donja baterija daje 35,9 ampera
Sledeća baterija daje 26,2 ampera.
Sledeća baterija daje 20,4 ampera.
Gornja baterija daje  17,8 ampera.

Tako donja baterija daje dvostruko vise struje od gornje baterije.

Ovo je ogromna neravnoteža između baterija. Donja baterija radi dvostruko više od gornje. Efekti ovog su prilično složeni i ne znače da će radni vek donje baterije biti upola duži od gornje baterije, jer kako donja baterija brže gubi kapacitet (zbog toga što više radi), ostale baterije će početi da preuzimaju  veći deo opterećenja. Pravi efekat je da će cela banka baterija stradati mnogo brže nego kod pravilnog balansiranja.
Autor ovog eksperimenta ni sam nije mogao da veruje u ove rezultate pa je uradio pravi test.
Rezultati su bili isti kao i na simulaciji.

[Dule]

Primer 2
Sve što se promenilo u ovom primeru jeste da su glavni dovodi do ostatka instalacije preuzeti iz dijagonalno suprotnih stubova.
To je lako postići, ali razlika u rezultatima je zaista zapanjujuća za tako jednostavnu modifikaciju.
U stvari, sve ostalo u instalaciji ostaje identično.
Takođe, nije važno koji se pol (pozitivni ili negativni) pomera, namestite kako je zgodnije.
Rezultati ove modifikacije, u poređenju sa originalnim dijagramom, prikazani su dole.
Premeštena je samo ta jedna jedina veza.

Posle ove jednostavne modifikacije, sa istim opterećenjem od 100 A ...
Donja baterija pruža 26,7 ampera ovoga.
Sledeća baterija pruža 23,2 ampera.
Sledeća baterija pruža 23,2 ampera.
Gornja baterija pruža 26,7 ampera.

Ovo je očigledno veliko poboljšanje u odnosu na prvi metod. Baterije su mnogo bliže pravilnom uravnoteženju. Međutim, one još uvek nisu savršeno uravnoteženi.
Da bi se postigla bolja uravnoteženost, jednostavno je potrebno da veze između svake baterije i krajnjeg opterećenja budu što kraće.
U prvom primeru snaga iz donje baterije je prošla bez veza za međusobno povezivanje. Gornja baterija je prošla kroz 6 veza.
U 2. primjeru (poboljšan), snaga gornje i donje baterije je prošla kroz ukupno 3 veze. Da je snaga iz srednje dve baterije takođe prošla kroz 3 veze.  Postavlja se pitanje "zašto nisu  savršeno uravnotežene?". Odgovor je da kroz neke veze mora da prođe više ukupne struje i to povećava pad napona duž njihove dužine.

[Dule]

A sada prelazimo na ispravno ožičenu verziju u kojoj su sve baterije savršeno uravnotežene.
Primer 3

[Dule]

Ovo izgleda složenije.
Samo izgleda a u stvari je prilično jednostavno.  Dodaju se samo dva terminal.
Posebno treba obratiti pažnju da svi kablovi budu jednake dužine. U suprotnom gubimo glavnu prednost (jednak otpor između svake baterije i opterećenja).
Razlika u rezultatima između ovog i drugog primera mnogo je manja od razlika između prvog i drugog, koje su ogromne.
Ako ovaj način povezivanja nije moguć zbog dodatnih terminala ili prostora postoji još jedan način kojim se postiže savršeno balansiranje baterija.

[Dule]

Primer 4

Ovo izgleda čudno, ali zapravo je prilično jednostavno. Započinjemo  sa dva para baterija. Svaki ožičen na odgovarajući način "ukrštene dijagonale". Zatim se parovi  povezuju zajedno, ponovo metodom unakrsne dijagonale.
Primetićete da za svaku pojedinačnu bateriju struja uvijek prolazi kroz jednu dugu i jednu kratku vezu. Ovim metodom se postiže i savršen balans između sve 4 baterije, a u nekim instalacijama može biti lakše za povezivanje. 
Nema izgovora (osim možda nekompetentnosti ili lenjosti) za korišćenje prvog primera .
Ostali postižu mnogo bolje balansiranje, a poslednja dva daju savršeno balansiranje između sve četiri baterije.

[Dule]

Na kraju evo dve zanimljive opaske autora:
“Mislim da sam u pravu kad kažem da je ovo jedini primer, na koji sam ikada naišao, gde nešto što se radi na ispravan način izgleda manje elegantno nego kad to radimo pogrešno.”
“Gde treba povezati punjač?.  Nismo se bavili ovim pitanjem  jer se činilo da je tako očigledno  gde bi oni trebali biti povezani da nam nikad nije palo na pamet da neko, možda nije siguran.
Punjači uvek moraju biti povezani na iste tačke kao i opterećenja. Bez izuzetka.”

[broker975fx]

Nije direktno vezano za temu ali pade mi na pamet da li smeta jedan drugome da punjac i solar pune u isto vreme. Meni sve stoji zajedno povezano, imam vitron punjac i njihov regler za solar. Sve stoji zajedno povezano i ako sam ukljucen na 220 sa obale za punjac mi je potrebmo samo da ukljucim uticnicu od punjaca u suko u motornom prostoru. Tada i solar i punjac rade, jel to ok ili smetaju jedan drugom?

[Dule]

I kod mene je tako.
Alternator i solarni paneli pune istovremeno kada radi motor i ne vidim zašto bi bio problem punjač.
Čak sam i proveravao... solar puni sa 4 A. Uključim punjač i BM pokaže 12A punjenja. Isključim solarne ćelije - rezultat je 8 A. Sabiraju se.
Kontroler i punjač imaju zaštitu od prekomernog punjenja tako da nema opasnosti za baterije.