Crear un sistema de 48V a partir de baterías de 12V es esencial para muchas aplicaciones, como sistemas solares residenciales y vehículos eléctricos, ofreciendo mayor eficiencia, menor pérdida de corriente y mayor compatibilidad.
Si desea construir un sistema de 48V usando baterías de 12V, entender el proceso de cableado es esencial. Ya sea para sistemas solares, energía de respaldo u otras aplicaciones, esta guía le mostrará los pasos, recomendará tamaños de cable y explicará las conexiones con instrucciones y diagramas fáciles de seguir.
Cómo obtener 48V con baterías de 12V
Para obtener 48V de una batería de 12V, puede usar dos métodos principales: una conexión en serie de baterías o un convertidor DC-DC.
Un convertidor DC-DC eleva electrónicamente el voltaje de 12V a 48V. Es compacto y permite usar una sola batería de 12V. Este método es ideal para cargas pequeñas a medianas, está limitado por la capacidad de potencia del convertidor y puede ser menos eficiente para sistemas que requieren alta potencia.
Sin embargo, si el objetivo de alcanzar 48V es satisfacer demandas de energía más altas, se recomienda más conectar cuatro baterías de 12V en serie. Este método es más eficiente y mejor para aplicaciones de alta potencia.
Qué tamaño de cable para conectar baterías en sistema de 48V
El tamaño del cable para conectar la batería depende principalmente de la longitud del cable que utilizará y cuánta corriente consumirá el inversor.
Entonces, antes de seleccionar el cable para la conexión de las baterías, organice físicamente las baterías considerando que la distancia entre ellas sea lo más corta posible para reducir la caída de voltaje y luego mida.
Suponiendo que tu inversor tiene una potencia nominal de 3000W, la corriente para un sistema de baterías de 48V es 3000W ÷ 48V = 62.5A. Para una longitud de cable de 5 metros para conectar las cuatro baterías de 12V en serie para obtener 48V, el cable 2 AWG es ideal, manejando de forma segura hasta 85A con una caída de voltaje mínima.
Cómo conectar 4 baterías de 12V para configurar 48V
Además de seleccionar el tamaño adecuado del cable, asegúrate de que las cuatro baterías de litio compartan los mismos parámetros, incluyendo un voltaje nominal de 12V, capacidad y antigüedad. Si usas un Sistema de Gestión de Baterías (BMS), confirma que soporte conexiones en paralelo.
Paso 1. Posicionar las baterías
Comienza colocando las baterías en un área segura y bien ventilada, asegurándote de que estén alineadas correctamente para simplificar las conexiones de los cables. Una vez posicionadas, identifica los terminales de cada batería: el positivo (+) y el negativo (-). Si es necesario, etiqueta los terminales para evitar confusiones durante la instalación.
Paso 2. Conectar las baterías en serie
Para conectar las baterías, une el terminal negativo (-) de la primera batería con el terminal positivo (+) de la segunda batería. Continúa esta secuencia—positivo a negativo—creando una cadena que deja dos terminales sin conectar:
El terminal positivo (+) de la primera batería y el terminal negativo (-) de la cuarta batería. Estos servirán como puntos de conexión para el inversor.
Paso 3. Verificar la conexión
Usa un multímetro para verificar el voltaje total entre estos dos terminales no conectados. Debe marcar aproximadamente 48V.
Paso 4. Conectar la cadena de baterías al inversor
Con el interruptor DC en la posición "OFF", conecta los terminales positivo (+) y negativo (-) de la cadena de baterías a las entradas DC del inversor a través del interruptor.
Cómo conectar 8 baterías de 12V para obtener 48V
Sin embargo, ampliemos este concepto. Si creas un sistema de 48V conectando cuatro baterías de 12V en serie para obtener 48V y luego duplicas o multiplicas esta configuración para cualquier propósito, surge una limitación adicional que puede afectar el tamaño del cable.
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Consideraciones críticas para paralelizar cadenas de 48V con 4 baterías de 12V
En un circuito en paralelo, la corriente se extrae de manera uniforme de cada cadena de baterías. Sin embargo, si una batería individual en una cadena falla (por ejemplo, debido a un circuito abierto o en cortocircuito), toda la cadena generalmente dejará de funcionar. Mientras tanto, la(s) cadena(s) funcional(es) restante(s) continuará(n) suministrando energía al inversor pero soportará(n) la corriente total de carga. Esto puede exceder la corriente máxima nominal de la cadena, lo que puede provocar sobrecalentamiento u otros problemas, acortando potencialmente la vida útil de la batería o causando daños.
Imagina una configuración con un inversor de 5000W conectado a ocho baterías de 12V, cada una capaz de descargar hasta 100A. Así, en una sola cadena, la corriente de descarga también está limitada a 100A. Cuando conectas dos sistemas idénticos en paralelo, la corriente máxima total de descarga se duplica a 200A. Dado que el inversor consume aproximadamente 105A a plena carga (5000W ÷ 48V), la demanda de corriente se comparte entre las dos cadenas de baterías. En una situación ideal, cada cadena suministra 52.5A, asegurando un funcionamiento fluido sin problemas.
Sin embargo, si una cadena de baterías falla, la cadena restante tendría que manejar repentinamente toda la carga de 105A. En este punto, el Sistema de Gestión de Baterías (BMS) puede desconectar la batería debido a un consumo excesivo de corriente. Si no hay BMS, la batería podría sobrecalentarse o dañarse.
Dado que ninguna cadena puede manejar de forma independiente la corriente completa, recomendamos las siguientes soluciones:
- Se recomienda encarecidamente usar un Sistema de Gestión de Baterías (BMS) en este escenario. El BMS desconectará automáticamente la conexión de la batería cuando sea necesario, asegurando protección contra un consumo excesivo de corriente. En este caso, se deben elegir cables con una capacidad de corriente que coincida con el consumo máximo del inversor. En el ejemplo anterior, para una longitud de 5 metros, un cable AWG 1/0 es apropiado para conectar las ocho baterías de 12V y manejar de forma segura 105A.
- Si no hay BMS, instala unfusible dedicado para cada paquete de baterías, clasificado para su corriente máxima de descarga continua. Selecciona cables basados en la corriente máxima de descarga individual de cada paquete (por ejemplo, para una batería de 100A, usa cables AWG 2 clasificados para 100A en una distancia de 5 metros). Esto asegura que si una batería falla, el fusible se quemará, protegiendo los paquetes restantes de daños por sobrecorriente y aislando el paquete defectuoso.
Paso 1. Asegurar una preparación adecuada del cable
Después de seleccionar el tamaño adecuado del cable, corta los cables a longitudes iguales y usa tamaños uniformes de terminales para mantener una resistencia y flujo de corriente consistentes en las conexiones. Las longitudes desiguales pueden causar ineficiencias, sobrecalentamiento o daños en tus baterías. Usa un cortador de cables y una herramienta de engaste para hacer cortes limpios y conexiones seguras. Aísla las secciones expuestas con tubo termorretráctil o cinta aislante para mayor seguridad.
Paso 2. Conectar 4 baterías de 12 V en serie para una cadena de 48 V
Divide las 8 baterías en dos conjuntos de cuatro. Arránjalas para permitir un fácil acceso a sus terminales y mantén la distancia entre las baterías lo más corta posible.
Para cada cadena, conecte cuatro baterías de 12V en serie usando el método descrito anteriormente en el artículo. Una vez completado, tendrá dos cadenas separadas de 48V, cada una con un terminal positivo y uno negativo sin conectar, totalizando cuatro terminales abiertos.
Si trabaja con más baterías—12, 16 o 20—simplemente repita el mismo principio de conexión en serie para crear cadenas adicionales de 48V. El proceso permanece consistente sin importar el número total de baterías.
Paso 3. Instalar dispositivos de protección
Si encuentra el problema que discutimos anteriormente, donde el corriente máxima de descarga de una sola cadena es menor que la corriente máxima consumida por las cargas, instale dispositivos de protección para salvaguardar el sistema.
Si está disponible, integre un Sistema de Gestión de Baterías (BMS) para monitorear las baterías y proporcionar protección avanzada contra sobrecorriente, sobretensión y subtensión, asegurando la fiabilidad y seguridad del sistema. Por favor, consulte el manual para las instrucciones de instalación.
Cuando no haya un BMS disponible, coloque un fusible en el terminal positivo de cada cadena de baterías, con la clasificación adecuada para su corriente máxima de descarga continua. Esta medida aísla cualquier cadena defectuosa durante una falla, protegiendo todo el sistema.
Paso 4. Conectar el sistema de baterías de 48V en paralelo
Para conexiones en paralelo más fáciles y seguras, considere usar barras colectoras para baterías o bloques de terminales. Esto asegura una conexión sólida y uniforme mientras reduce el riesgo de cableado suelto o desigual.
Asegúrese de que esté clasificada para manejar la corriente combinada de todas las cadenas. Por ejemplo, si cada cadena puede entregar 100A y tiene dos cadenas, la barra colectora debe soportar al menos 200A.
Conecte las cadenas enlazando terminales del mismo tipo (positivos con positivos y negativos con negativos) al barra colectora correspondiente. Esta configuración distribuye uniformemente la corriente entre las cadenas y simplifica la integración en el sistema.
Paso 5. Conectar el banco de baterías al inversor
Use un multímetro para confirmar el voltaje total en los terminales de salida del banco de baterías conectado en paralelo. Debe mostrar aproximadamente 48V.
Con el interruptor DC del inversor en la posición "OFF", conecte el terminal positivo (+) del banco de baterías a la entrada DC positiva del inversor y el terminal negativo (-) a la entrada DC negativa del inversor.
Conclusión
Construir un sistema de 48V a partir de baterías de 12V es una solución eficiente y práctica para aplicaciones de alta potencia como sistemas de energía solar y vehículos eléctricos. Las consideraciones clave incluyen la demanda de corriente del sistema y la longitud del cable, ya que estos impactan directamente en la caída de voltaje y la selección del tamaño del cable, asegurando un rendimiento óptimo.
Igualmente importantes son la eficiencia del inversor y mantener una caída de voltaje por debajo del 3%. Elegir el tamaño correcto del cable y el fusible de la batería es crucial para garantizar la seguridad y maximizar la eficiencia del sistema.
