串聯(lián)電壓電池
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-03-26 16:21:26 | 577 次閱讀
E = E 1 + E 2 + E 3 + E 4 + (1)
如果圖 1(a) 中每個電池的電動勢為 1.5 V,則總輸出電壓為:
E=1.5V+1.5V+1.5V+1.5V=6V 如果電池 EMF 不全部為 1.5 V,則電池的輸出電壓仍將是各個電池電壓的總和。
(a) 四個串聯(lián)電壓電池
(c) 串聯(lián)電池的替代電路符號
(d) 串聯(lián)電池的等效電路
圖 1. 串聯(lián)電池的電路圖和等效電路。輸出電壓是各個電池電壓的總和,電池的內(nèi)阻是電池內(nèi)阻的總和。圖片由 Amna Ahmad 提供圖 1(b) 顯示了四個串聯(lián)電池的電路圖。圖 1(c) 中顯示了以圖形方式表示串聯(lián)電池組的替代方法 ,圖 1(d) 中示出了電池等效電路。當然,串聯(lián)電池組的總內(nèi)阻是各個電池內(nèi)阻的總和。
Rs = Rs1 + Rs2 + Rs3 + (2)
當外部負載電阻 (R L ) 連接到一組四個串聯(lián)電池時,輸出電流為: I=E1+E2+E3+E4RL+Rs1+Rs2+Rs3+Rs4
和
我 = 我1 = 我2 = 我3 = 我4
從電路中注意到,輸出電流流過每個單獨的電池。因此,例如,如果每個電池可以提供 1 A 的最大電流,則電池組的輸出電流不能超過 1 A。開路輸出電壓和電池的輸出電流可以通過以下公式計算分別為1和3。提供負載電流時電池的端電壓由公式 1 確定。電壓不相同的電池可以串聯(lián);然而,電池組可以提供的最大電流僅限于電流最低的電池的最大輸出。
串聯(lián)電池產(chǎn)生的輸出電壓等于各個電池電壓之和,并提供等于可從最低電流電池獲取的最大值的最大電流。
例子
圖2(a)所示的電池由四個單獨的電池組成,每個電池的開路端電壓E = 2 V,內(nèi)阻為0.1 Ω。確定空載且 R L =9.6 Ω 時電池的端電壓。另外,確定電池端子短路時流過的電流。
(a) 帶外部負載的電池
(b) 等效電路
圖 2. 具有外部負載的電池組的電路圖和等效電路。負載電流為IE/(R s +R L ),電池端電壓為E o = E - (IR s )。圖片由 Amna Ahmad 提供解決方案
E = E 1 + E 2 + E 3 + E 4 = 4×2V = 8VRs = Rs1 +Rs2 + Rs3 + Rs4 = 4×0 。1Ω = 0.4Ω空載用
Io = 0
和
Eo =E-IoRs = 8V - 0 = 8V
對于RL = 9.6Ω
Io=EcRs+RL=8V0.4Ω+9.6Ω=0.8A
E o = E c - I 1 Rs = 8V - (0.8A × 0.4Ω) = 7.68V
E o = E c - I 1 Rs = 8V - (0.8A × 0.4Ω) = 7.68V用于短路RL = 0
Io=EcRs+RL=8V0.4Ω+0Ω=20A
請注意,應(yīng)避免電池或電池端子短路,因為它會使電池快速放電。此外,流動的大電流可能會永久損壞可充電電池。
9V電池
常用的 9 V 電池的結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。使用了六個 1.5 V 鋅碳電池,每個電池都近似為矩形棱柱形。每個電池的(負極端子)底部與下方電池的(正極端子)頂部接觸。因此,堆疊的電池是串聯(lián)的。電池正極端子直接連接到最上面電池的頂部,扁平絕緣導體使底部電池的負極與電池負極端子接觸。
圖 3. 9 V 電池由六個串聯(lián)的 1.5 V 電池組成。圖片由 Amna Ahmad 提供串聯(lián)輔助和串聯(lián)反向連接
圖 4(a) 中所示的串聯(lián)電池的正極端子均連接到相鄰電池的負極端子。通過這種布置,它們互相幫助產(chǎn)生電流。這種連接方法稱為串聯(lián)輔助。當電池串聯(lián)連接以產(chǎn)生相反方向的電流時,如圖4(b)所示,這種連接稱為串聯(lián)相反。串聯(lián)相反的連接通常是避免的,并且通常僅由于錯誤而發(fā)生。總輸出電壓仍然是各個電池電壓的總和,但必須考慮電壓的極性。如圖 4(c) 所示,當三個 1.5 V 電池之一串聯(lián)連接時,電池的端電壓為:
E = E 1 + E 2 + E 3 = 1.5V + 1.5V + (-1.5V) = 1.5V如果已放電的電池與充滿電的電池串聯(lián),則已放電的電池對總輸出電壓幾乎沒有增加或沒有增加,但它確實增加了電池的總內(nèi)阻。因此,放電后的電池不應(yīng)與充滿電的電池串聯(lián)。
(a) 電壓單元串聯(lián)輔助順序
(b) 電壓單元以相反順序連接
(c) 電壓電池按串助反串順序連接
圖 4. 當電壓單元串聯(lián)時,它們總是串聯(lián)連接,以便它們的電壓加在一起。串聯(lián)連接的電池會降低輸出電壓。圖片由 Amna Ahmad 提供加/減供應(yīng)
圖5(a)顯示了兩個串聯(lián)的4.5 V電池,其公共端子接地,電池的電路圖如圖5(b)所示。由于電池B 1的負極 接地,因此其輸出電壓E 1 =4.5V,即相對地為正。B 2的正極接地,因此B 2 的輸出電壓為E 2 =-4.5V,相對地為負。兩個電池的組合輸出通常指定為 ±4.5 V。許多電子電路都使用這種正/負類型的電源。
(a) 兩節(jié)電池作為正負電源連接
(b) 正負電源電路
圖 5. 兩個 4.5 V 電池可以串聯(lián)連接,其公共端子接地以提供 ±4.5 電源。圖片由 Amna Ahmad 提供電壓電池的要點
簡單的電壓電池由浸入液體電解質(zhì)中的兩個不同的金屬板組成。電壓電池可以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)組合方式運行。電壓電池或電池組的性能可以根據(jù)其可提供的最大電壓和電流及其安培小時 (Ah) 額定值來定義。
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