إنشاء نظام 48 فولت من بطاريات 12 فولت أمر ضروري للعديد من التطبيقات، مثل أنظمة الطاقة الشمسية المنزلية والمركبات الكهربائية، حيث يوفر كفاءة محسنة، وتقليل فقد التيار، وتوافقًا أكبر.
إذا كنت ترغب في بناء نظام 48 فولت باستخدام بطاريات 12 فولت، فإن فهم عملية التوصيل أمر ضروري. سواء لأنظمة الطاقة الشمسية، أو الطاقة الاحتياطية، أو تطبيقات أخرى، سيرشدك هذا الدليل خلال الخطوات، ويوصي بأحجام الأسلاك، ويشرح التوصيلات مع تعليمات ورسوم بيانية سهلة المتابعة.
كيفية الحصول على 48 فولت من بطاريات 12 فولت
للحصول على 48 فولت من بطارية 12 فولت، يمكنك استخدام طريقتين رئيسيتين: توصيل البطاريات على التوالي أو محول DC-DC.
يقوم محول DC-DC برفع الجهد إلكترونيًا من 12 فولت إلى 48 فولت. إنه مدمج ويسمح لك باستخدام بطارية 12 فولت واحدة. هذه الطريقة مثالية للأحمال الصغيرة إلى المتوسطة، لكنها محدودة بسعة طاقة المحول وقد تكون أقل كفاءة للأنظمة التي تتطلب طاقة عالية.
ومع ذلك، إذا كان الهدف من تحقيق 48 فولت هو تلبية متطلبات طاقة أعلى، فمن الأفضل توصيل أربع بطاريات 12 فولت على التوالي. هذه الطريقة أكثر كفاءة وأنسب للتطبيقات ذات الطاقة العالية.
ما هو حجم السلك لتوصيلات بنك بطاريات 48 فولت
يعتمد حجم السلك لتوصيل البطارية بشكل رئيسي على طول الكابل الذي ستستخدمه وكمية التيار التي سيستهلكها العاكس.
لذا، قبل اختيار السلك لتوصيل البطاريات، قم بترتيب البطاريات فعليًا مع مراعاة أن تكون المسافة بين البطاريات قصيرة قدر الإمكان لتقليل هبوط الجهد ثم قم بالقياس.
بافتراض أن العاكس الخاص بك مصنف بـ 3000 واط، فإن التيار لنظام بطارية 48 فولت هو 3000 واط ÷ 48 فولت = 62.5 أمبير. لطول كابل 5 أمتار لتوصيل أربع بطاريات 12 فولت على التوالي لصنع 48 فولت، سلك 2 AWG هو المثالي، حيث يتحمل بأمان حتى 85 أمبير مع انخفاض جهد ضئيل.
كيفية توصيل 4 بطاريات 12 فولت لصنع 48 فولت
بالإضافة إلى اختيار حجم السلك المناسب، تأكد من أن جميع البطاريات الليثيوم الأربع تشترك في نفس المعايير، بما في ذلك الجهد المصنف 12 فولت، السعة، والعمر. إذا كنت تستخدم نظام إدارة البطارية (BMS)، فتأكد من دعمه للاتصالات المتوازية.
الخطوة 1. وضع البطاريات
ابدأ بوضع البطاريات في مكان آمن وجيد التهوية، مع التأكد من محاذاتها بشكل صحيح لتبسيط توصيل الكابلات. بمجرد وضعها، حدد أطراف كل بطارية: الموجب (+) والسالب (-). إذا لزم الأمر، قم بوضع علامات على الأطراف لتجنب الالتباس أثناء الإعداد.
الخطوة 2. توصيل البطاريات على التوالي
لتوصيل البطاريات، اربط الطرف السالب (-) للبطارية الأولى بالطرف الموجب (+) للبطارية الثانية. استمر في هذا التسلسل — موجب إلى سالب — لإنشاء سلسلة تترك طرفين غير متصلين:
الطرف الموجب (+) لـ البطارية الأولى والطرف السالب (-) لـ البطارية الرابعة. هذه ستعمل كنقاط اتصال للعاكس.
الخطوة 3. التحقق من الاتصال
استخدم مقياس متعدد للتحقق من الجهد الكلي بين هذين الطرفين غير المتصلين. يجب أن يقرأ حوالي 48 فولت.
الخطوة 4. توصيل سلسلة البطاريات بالعاكس
مع وجود قاطع التيار المستمر في وضع "إيقاف التشغيل"، قم بتوصيل أطراف السلسلة البطارية الموجبة (+) والسالبة (-) إلى مدخلات التيار المستمر للعاكس عبر القاطع.
كيفية توصيل 8 بطاريات 12 فولت لصنع 48 فولت
ومع ذلك، دعونا نوسع هذا المفهوم. إذا قمت بإنشاء نظام 48 فولت عن طريق توصيل أربع بطاريات 12 فولت على التوالي لصنع 48 فولت ثم تكرار أو مضاعفة هذا الإعداد لأي غرض، تظهر قيد إضافي قد يؤثر على حجم السلك.
اعتبارات حاسمة لتوصيل سلاسل 48 فولت من 4 بطاريات 12 فولت بالتوازي
في دائرة متوازية، يتم سحب التيار بالتساوي من كل سلسلة بطاريات. ومع ذلك، إذا فشلت بطارية واحدة في سلسلة واحدة (على سبيل المثال، بسبب دائرة مفتوحة أو قصيرة)، فإن السلسلة بأكملها عادةً ما تتوقف عن العمل. في الوقت نفسه، ستستمر السلسلة (السلاسل) الوظيفية المتبقية في تزويد العاكس بالطاقة لكنها ستتحمل التيار الكامل للحمل. هذا قد يتجاوز التيار الأقصى المصنف للسلسلة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة أو مشكلات أخرى، مما قد يقصر عمر البطارية أو يسبب تلفًا.
تخيل إعدادًا مع عاكس 5000 واط متصل بثماني بطاريات 12 فولت، كل منها قادر على التفريغ حتى 100 أمبير. لذا، في سلسلة واحدة، يكون تيار التفريغ محدودًا أيضًا بـ 100 أمبير. عند توصيل نظامين متطابقين بالتوازي، يتضاعف الحد الأقصى لإجمالي تيار التفريغ إلى 200 أمبير. نظرًا لأن العاكس يسحب حوالي 105 أمبير عند الحمل الكامل (5000 واط ÷ 48 فولت)، يتم تقاسم طلب التيار بين سلسلتي البطاريات. في الوضع المثالي، تزود كل سلسلة 52.5 أمبير، مما يضمن تشغيلًا سلسًا دون أية مشاكل.
ومع ذلك، إذا فشلت سلسلة بطارية واحدة، ستحتاج السلسلة المتبقية فجأة إلى التعامل مع كامل حمل 105 أمبير. في هذه الحالة، قد يقوم نظام إدارة البطارية (BMS) بفصل البطارية بسبب سحب تيار مفرط. إذا لم يكن هناك BMS، قد ترتفع حرارة البطارية أو تتلف.
نظرًا لأن أي سلسلة واحدة لا يمكنها التعامل بشكل مستقل مع التيار الكامل، نوصي بالحلول التالية:
- ينصح بشدة باستخدام نظام إدارة البطارية (BMS) في هذا السيناريو. سيقوم BMS بفصل اتصال البطارية تلقائيًا عند الضرورة، مما يضمن الحماية من سحب تيار مفرط. في هذه الحالة، يجب اختيار كابلات بسعة تيار تتناسب مع أقصى سحب تيار من العاكس. في المثال أعلاه، لطول 5 أمتار، كابل 1/0 AWG مناسب لتوصيل البطاريات الثمانية 12 فولت والتعامل بأمان مع 105 أمبير.
- إذا لم يكن هناك نظام إدارة بطارية (BMS)، قم بتركيبصمام أمان مخصص لكل حزمة بطاريات، مصنف لأقصى تيار تفريغ مستمر لها. اختر الكابلات بناءً على أقصى تيار تفريغ فردي لكل حزمة (مثلاً، لبطارية 100 أمبير، استخدم كابلات 2 AWG مصنفة لـ 100 أمبير على مسافة 5 أمتار). هذا يضمن أنه إذا فشلت بطارية، سينفجر الصمام، مما يحمي الحزم المتبقية من تلف التيار الزائد ويعزل الحزمة المعطوبة.
الخطوة 1. تأكد من تحضير الكابلات بشكل صحيح
بعد اختيار حجم السلك المناسب، قم بقص الكابلات إلى أطوال متساوية واستخدم أحجام لقم موحدة للحفاظ على مقاومة وتدفق تيار متسق عبر الوصلات. يمكن أن تؤدي أطوال الكابلات غير المتساوية إلى عدم كفاءة، أو ارتفاع درجة الحرارة، أو تلف البطاريات. استخدم قاطع كابلات وأداة تثبيت لتقطيع نظيف وتأمين الوصلات. عزل الأجزاء المكشوفة بأنابيب انكماش حراري أو شريط كهربائي للسلامة.
الخطوة 2. قم بتوصيل 4 بطاريات 12 فولت على التوالي لسلسلة 48 فولت
قسّم البطاريات الثمانية إلى مجموعتين من أربع بطاريات. رتبها بحيث يكون الوصول إلى أطرافها سهلاً وحافظ على أقصر مسافة ممكنة بين البطاريات.
لكل سلسلة، قم بتوصيل أربع بطاريات 12 فولت على التوالي باستخدام الطريقة الموضحة سابقًا في المقال. عند الانتهاء، سيكون لديك سلسلتان منفصلتان 48 فولت، كل منهما بطرف موجب وطرف سالب غير متصلين، بمجموع أربعة أطراف مفتوحة.
إذا كنت تعمل مع المزيد من البطاريات—12 أو 16 أو 20—فقط كرر نفس مبدأ التوصيل على التوالي لإنشاء سلاسل 48 فولت إضافية. تظل العملية متسقة بغض النظر عن العدد الإجمالي للبطاريات.
الخطوة 3. قم بتركيب أجهزة الحماية
إذا واجهت المشكلة التي ناقشناها أعلاه، حيث أقصى تيار تفريغ لسلسلة واحدة أقل من أقصى تيار تستهلكه الأحمال، قم بتركيب أجهزة الحماية لحماية النظام.
إذا كان متوفرًا، قم بدمج نظام إدارة البطارية (BMS) لمراقبة البطاريات وتوفير حماية متقدمة ضد التيار الزائد، والجهد الزائد، والجهد المنخفض، مما يضمن موثوقية النظام وسلامته. يرجى الرجوع إلى الدليل للحصول على تعليمات التثبيت.
عندما لا يتوفر نظام إدارة البطارية (BMS)، ضع فيوزًا على الطرف الموجب لكل سلسلة بطاريات، مصنفًا بشكل مناسب لأقصى تيار تفريغ مستمر لها. هذه الخطوة تعزل أي سلسلة معطوبة أثناء حدوث خلل، مما يحمي النظام بأكمله.
الخطوة 4. قم بتوصيل نظام البطارية 48 فولت على التوازي
للاتصالات المتوازية الأسهل والأكثر أمانًا، فكر في استخدام أشرطة توصيل البطارية أو كتل الأطراف. هذا يضمن اتصالًا قويًا وموحدًا مع تقليل خطر الأسلاك المفكوكة أو غير المتساوية.
تأكد من أن شريط التوصيل مصمم لتحمل التيار المجموع من جميع السلاسل. على سبيل المثال، إذا كان كل سلسلة يمكنها توصيل 100 أمبير، ولديك سلسلتان، يجب أن يدعم شريط التوصيل على الأقل 200 أمبير.
قم بتوصيل السلاسل بربط الأطراف من نفس النوع (الموجبة إلى الموجبة والسالبة إلى السالبة) إلى شريط التوصيل المقابل. يوزع هذا التوصيل التيار بالتساوي بين السلاسل ويسهل دمجها في النظام.
الخطوة 5. قم بتوصيل بنك البطاريات بالعاكس
استخدم جهاز متعدد القياسات لتأكيد الجهد الكلي عند أطراف الخرج لبنك البطاريات المتصل على التوازي. يجب أن يقرأ حوالي 48 فولت.
مع وجود قاطع التيار المستمر للعاكس في وضع "إيقاف التشغيل"، قم بتوصيل الطرف الموجب (+) لبنك البطاريات إلى مدخل التيار المستمر الموجب للعاكس والطرف السالب (-) إلى مدخل التيار المستمر السالب للعاكس.
الخاتمة
بناء نظام 48 فولت من بطاريات 12 فولت هو حل فعال وعملي للتطبيقات عالية الطاقة مثل أنظمة الطاقة الشمسية والمركبات الكهربائية. تشمل الاعتبارات الرئيسية طلب التيار للنظام وطول الكابل، حيث يؤثران مباشرة على هبوط الجهد واختيار حجم السلك، مما يضمن الأداء الأمثل.
كذلك من المهم كفاءة العاكس والحفاظ على انخفاض هبوط الجهد تحت 3%. اختيار حجم السلك المناسب وصمام الفيوز للبطارية أمر حاسم لضمان السلامة وتعظيم كفاءة النظام.
