Оптимизация производительности батарей: параллельные и последовательно-параллельные конфигурации для высоконагруженных ламп

Детали и материалы

• Четыре 6-вольтовые батареи
• 12-вольтовая лампа (25 Вт или 50 Вт)
• Ламповый патрон (стандартный 120-В бытовой тип)

Высоковаттные 12-В лампы можно достать у ритейлеров для RV и лодок. Общие размеры 25 Вт и 50 Вт, и они служат требовательной нагрузкой, 끌어ющей значительный ток от батарейного банка.

Конвенциональный 120-В ламповый патрон идеально работает для этих низковольтных «RV» ламп.

Перекрестные ссылки

• Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 5: «Series and Parallel Circuits»
• Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapter 11: «Batteries and Power Systems»

Обучающие цели

• Демонстрировать регуляцию источника напряжения под нагрузкой
• Показать, как параллельные соединения увеличивают токовую емкость

Схематическая диаграмма

Иллюстрация

Инструкции

Начните с подключения одной 6-В батареи к лампе. Лампа, спроектированная для 12 В, будет слабо светиться при питании от одной батареи. Используйте вольтметр для чтения напряжения лампы через ее терминалы:

Чтение будет заметно ниже номинального напряжения батареи. Это просадка напряжения происходит потому, что высокий токовый спрос лампы заставляет внутреннее сопротивление батареи падать напряжение.

Для смягчения этого соедините батареи параллельно. Соединяя все положительные (+) терминалы вместе и все отрицательные (−) терминалы вместе, каждая батарея делит нагрузку, снижая индивидуальный токовый вытяг и просадку напряжения.

Инкрементально добавляйте батареи параллельно, отмечая напряжение лампы после каждого добавления:

Вы заметите рост яркости лампы по мере уменьшения просадки напряжения.

Измерьте ток одной батареи вставляя амперметр последовательно с цепью одной батареи, и сравните с общим током, потребляемым лампой:

Заметьте, что ток одной батареи значительно ниже общего тока, подтверждая выгоду параллелизации.

Для максимальной яркости идеально последовательно-параллельное расположение. Сначала соедините две 6-В батареи последовательно для достижения требуемых 12 В. Затем соедините две такие последовательные пары параллельно для усиления доставки тока и дальнейшего снижения просадки напряжения:

Связанные рабочие листы

• Batteries Worksheet

Следуя этим шагам, вы увидите, как продуманная батарейная конфигурация улучшает производительность для высокотоковых приложений.