Akkus in Serie schalten?!
Hey,
Wenn man zwei Akkus mit jeweils 3.6V & 40mAh hat, welche von einem Dynamo aus geladen werden und man 5 V für eine Glühlampe benötigt. Muss man dann die beiden Akkus in Serie schalten und danach einen 5V Spannungsregulator einbauen oder?
lg
2 Antworten
Akkus sollte man nicht einfach parallel schalten. Sobald die Spannungen abweichen, was immer der Fall ist, fließt ein Strom von einem zum anderen Akku. das ist nicht gewollt.
Bei einer Reihenschaltung addieren sich die Spannungen. 7,2 V sind für die Lampe zu viel, so dass die Lampe u.U. recht schnell durch brennt.
Wenn du aber 3 einfache Dioden, in die Reihenschaltung Akku+Akku+Lampe einfügst, dann hast du eine reduzierte Spannung an der Lampe.
Siliziumdioden haben eine Durchlassspannung von ca. 0,7 V. Die Reihenschaltung der 3 Dioden hat dann 3x0,7 = 2,1V . Das ist dann praktisch genau die Spannung, um aus den 7,2 V die 5 V zu machen.
Die 0,1 V Differenz kannst du vernachlässigen, weil 1. die Batterien auch niemals genau 3,2 V haben werden und 2. die Lampe dadurch nicht zerstört wird.
Edit: Kann man nicht auch einfach einen Widerstand vor die Lampe setzen? Wäre dann ja ein Spannungsabfall. 7.2V - 5V = 2.2V ; R = U*I = 2.2V * 160mA = 0,352 Ohm (I ... 160mA 1 Akku hält jeweils 1h) Würde das auch funktionieren?
es gibt da immer mehrere Möglichkeiten. Bei der Variante mit Dioden ist es völlig gleichgültig, wo sich in der Kette die Akkus, die Lampe und die 3 Dioden befinden. Mit einem 5V (Festspannungs)-Regler sind die Plätze vorgegeben. So ein Regler arbeitet auch ohne Lampe und würde, wenn auch sehr wenig, Strom verbrauchen und die Akkus entleeren.
Gleich zum nächsten Kommentar:
Selbstverständlich kann man auch mit Vorwiderstand arbeiten. Der hat aber den Nachteil, dass er für jede Lampe ( 5V 5Watt , 5V 10 Watt ... ) neu berechnet und dann auch ausgewechselt werden muss. Bei einer 5 V 5Watt-Lampe würde ein Strom von 1 A fließen (müssen). Der fließt dann auch durch den Widerstand. In diesem Falle müssen die 2,2 V durch ein 2,2Ohm Widerstand "vernichtet" werden.
Bei einer 10Watt Lampe fließen 2 A und der Widerstand muss dann 1,1 Ohm groß sein.
Zu Hause muss man solche Widerstände herstellen und auch messen können. Bei Dioden oder einem Regler lassen sich handelsübliche Bauelemente einsetzen.
Wenn du einen Reglerbaustein benutzen willst, dann muss der auch die 1A oder 2 A "können" . Beim Kauf muss man da schon darauf achten.
Bei Dioden reicht 1 € für die 3 Stück. Ein LM 1084 kostet schon 2 €
Sowohl das Parallel- als auch das In-Serie-Schalten von Akkus ist nicht ganz trivial.
Wenn man Akkus parallel schaltet (was du ja nicht vor hast), muss man darauf aufpassen, dass diese auch wirklich die gleiche Spannung haben (immerhin ist das noch machbar).
Schaltet man Akkus in Reihe, so muss man dafür sorgen, dass diese auch gleichmäßig ge- und entladen werden. Das hört sich trivialer an, als es ist, denn Akkus entladen sich mit der Zeit selbst. Es kann dazu kommen, dass irgendwann einer der Akkus leer ist, während der andere randvoll ist.
Dynamos (zumindest am Fahrrad) liefern meines Wissens Wechselspannung, so dass es auch nicht ganz trivial ist, damit einen Akku zu laden.
Alles in allem wird man ohne Leistungselektronik nicht auskommen, wenn man die Akkus mit einem Dynamo laden will (selbst wenn der Dynamo Gleichspannung liefert).
Um eine Glühbirne mit 7.2V zu betreiben (was den in Serie geschalteten Akkus entspricht) ohne die Akkus aufladen zu wollen, könnte man auch einen Linear-Spannungswandler verwenden. Der würde dann aber nur etwa 70% der Energie (100% x 5V / 7.2V) an die Glühbirne weitergeben und die restlichen 30% in Wärme umwandeln.
In-Serie-Schalten von Akkus ist nicht ganz trivial.
Warum, weil die 3,6V wahrscheinlich bereits aus 3 Zellen a 1,2V bestehen?
Das habe ich mir auch überlegt:
Bei 9V-Blocks werden 6 Zellen in Reihe geschaltet, ohne dass eine Balancier-Schaltung verwendet wird - wobei ich mir noch nicht einmal sicher bin, ob die Zellen nicht mit Schottky-Dioden gebrückt sind, um zumindest sicherzustellen, dass sich bei der Komplettentladung des Akkus die einzelnen Zellen nicht verpolt aufladen.
Möglicherweise rechnen die Hersteller einfach damit, dass der von mir beschriebene Effekt nicht innerhalb der Lebenszeit eines 9V-Block-Akkus auftritt und man muss den NiMH bzw. NiCd-Akku eben wegschmeissen, wenn es so weit ist.
Bei Lithium-Akkus wäre so etwas extrem gefährlich. Ich habe ein Foto von einem Lithium-Akku gesehen, wo so etwas passiert ist (besser gesagt: von einem Automobilhersteller mit Absicht gemacht wurde). Das geschmolzene Metall neben dem Akku sprach Bände...
Anstatt den Siliziumdioden kann man doch einfach Akku(3.6V) --> Akku(3.6V) --> Spannungswandler(Output 5V) --> Glühlampe leuchtet oder irre ich mich?