Frage von Olivenbaum2013, 150

Beim Akku-Selberbauen Parallelschaltung oder Reihenschaltung?

Ich will einen eigenen Akku für das ferngesteuerte Auto meiner Tochter selber bauen und habe mir dazu verschiedene Videos angeschaut.

Bis auf eine Sache habe ich alles verstanden.

Bei einer Reihenschaltung addiert sich die Voltzahl, bei einer Parallelschaltung nicht, mAh bleibt immer gleich (oder)?.

Warum sollte jemand parallelschalten, wenn er doch mehr Volt haben könnte durch Reihenschaltung?

Expertenantwort
von Peppie85, Community-Experte für Elektronik & Energie, 58

es kommt darauf an, welche spannung du brauchst. wenn das auto sagen wir mal 2,4 volt braucht, und du aber 4 Akkus unterbringen willst, dann schaltest du je zwei in reihe, so kommst du auf 2 x 1,2, also 2,4 volt. um die reichweite zu erhöhen kannst du dann parallel noch mal so ein zweiertandem ran hängen...

lg, Anna

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Danke.

Eine interessante Frage wäre, ob ich die Zellen so verbinden könnte, dass ich mit einem integrierten Schalter zwischen Reihen- und Parallelschaltung switschen könnte, um nach Bedarf Motoren mit unterschiedlichen Nennleistungen zu bedienen.

Antwort
von guenterhalt, 39

Reihenschaltungen von Batterien oder Akkus sind kein Problem. Bei richtiger Polung +Akku1-+Akku2-+Akku3- usw. addieren sich die Spannungen.
Da der Strom durch alle Akkus gleich groß sein muss (wo sollte auch sonst fließen) sollte man auch gleiche Akkus verwenden.  Haben sie unterschiedliche Ah-Werte, dann werden sie unterschiedlich entladen, das Gesamtgebilde erreicht so nicht die beste Leistung.

Bei Parallelschaltungen ist die Sache etwas komplizierter.
In so einem Falle ist die Spannung an allen zusammengeschalteten Akkus gleich. Sollte ( das dürfte der Regelfall sein) der Ladezustand unterschiedlich sein, dann fließt vom Akku mit der höheren Spannung ein Strom zum Akku mit der niedrigeren. Dieser Strom wird in Wärme umgesetzt und kann durchaus zu einem Ausfall eines Akkus führen. Ausgelaufener Elektrolyt erzeugt weitere große Schäden.

Ein Akku mit größerer Ladekapazität und höherem Nennstrom ist daher einer Parallelschaltung vorzuziehen. 

Warum sollte jemand parallelschalten, wenn er doch mehr Volt haben könnte durch Reihenschaltung?

Elektronik arbeitet oft mit Spannungen von 5Volt. Die Versorgungsspannung wird dann etwas höher gewählt, und dann in Regelschaltungen in stabile 5V reduziert.  Die Differenz  (z.B. 9V Akkuspannung -> 5V Betriebsspannung ) wird dann in Wärme umgesetzt.
Warum also sollte man dann die Akkuspannung auf z.B. 12V erhöhen?
Mehr Spannung ist in so einem Falle eher ungünstig.

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Danke. Habe ich verstanden.

Die Antwort wäre also: Man belässt zwar die Volt-Zahl, erhöht dafür die mAh-Zahl.

  1. Also könnte man mit 5 parallelgeschalteten Zellen a 1,2V und z. B. 2300mAh einen Verbraucher mit 1,2V Nennleistung bedienen, oder?
  2. Könnte dieser Motor dann bei der gleichen Belastung und den selben 5 Zellen nur eben in Parallelschaltung 5 mal so langen fahren? Ich weiß leider immer noch nicht, was da bei mAh steigt: mA oder h?
Antwort
von Tobihogh, 66

Bei einer Reihenschaltung änderts sich, wie du schon sagtest die Spannung, bei einer Parallelschaltung allerdings ändert sich allerdings die Ladekapazität (für dich mAh) und dein Auto kann somit länger fahren. Allerdings stell ich mir die Frage warum du mit so wenig Erfahrung für ein Ferngesteuertes Auto selbst einen Akku herstellen möchtest der wahrscheinlilch uneffizienter und Gefährlicher ist als ein gekaufter. Denn bei beispielsweise Lithium Ionen Akkus besteht Explosionsgefahr. Ich hoffe du möchtest das Ladegerät nicht ebenfalls selbst bauen.

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Nein, das Ladeteil habe ich schon.

Ich bin halt gerne in jedem BEreich meines LEbens gerne selbst tätig. Es geht einfach um das grobe Wissen und die praktische Anwendung.

Es sollen keine Lithium Ionen Akkus sein.

Ich kann ja löten, Plus von Minus unterscheiden, Lesen und die Grundrechenarten. Das dürfte ausreichen, um selbst einen Akku zu  bauen. Dazu noch ein wenig geeignetes Lötzinn, den entsprechenden Stecker, ein paar Zellen mit gleicher Ladekapazität und los geht's.   

Kommentar von Tobihogh ,

Okey dann ist ja gut, ich dachte schon du wolltest die Zellen selber bauen ;)

Antwort
von dompfeifer, 35

Wenn die Spannung ("Voltzahl") nicht mit der Nennspannung des Verbrauchsrs übereinstimmt, fällt der Verbraucher ganz oder weitgehend aus wegen Unterspannung oder er brennt durch wegen Überspannung. Die Frage nach Parallel- oder Reihnschaltung richtet sich also ausschließlich nach der planmäßigen Nennspannung des Verbrauchers.

Mit einer sinnlosen Reihenschaltung (Überspannung) zerstörst Du also Dein angeschlossenes Gerät. Mit einer Parallelschaltung vervielfachst Du die Entladungszeit der Akkus im Vergleich zur Reihenschaltung.

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Danke.

Zwei Nachfragen:

  1. Also könnte ich rein hypothetisch 5 gleiche Zellen reihenschlaten, um einen entsprechenden Motor (Akku-Volt = Verbrauchen-Nennspannung) sagen wir eine Stunde zu fahren, und sie parallelschalten, um den entsprechenden Motor (ein wohl 5 mal schwächerer Motor wie im ersten Fall) 5 mal so lange zu fahren?
  2. Betrachtet man die Faktoren Volt, Ampere und Zeit, dann gilt für den eigentliche bzw. dienliche Verbindung zw. Akku und Motor die Aufmerksamkeit nur der Voltzahl und der Nennspannung oder?   
Kommentar von dompfeifer ,

Die elektrische Gesamt-Spannung ("Voltzahl") der in Reihe geschalteten Einzelzellen ist gleich der Summe von deren Einzelspannungen. Diese Stromquellenspannung sollte für eine ordnungsgemäße Funktion mit der Nennspannung des Verbrauchers übereinstimmen.

Falls der Motor (Verbraucher) mit der angelegten Unterspannung (unterhalb seiner planmäßigen Nennspannung) bei gegebener mechanischer Belastung überhaupt anläuft, dann läuft er z.B. bei halber Spannung mit 1/4 seiner Nennleistung und entsprechend viermal so lange bei gegebener Akku-Kapazität.

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Das verstehe ich.

Nur meinte ich etwas anderes (bei der Annahme, ich möchte Nennleistung des Verbrauchers und Voltzahl des Akkus in Übereinstimmung zu bringen):

  1. Im ersten Fall habe ich einen 6V-Verbraucher. Dafür müsste ich die 5 Zellen a 1,2V (und z. B. 2300mAh) in Reihe schalten.
  2. Im zweiten Fall habe ich einen 1,2V-Verbraucher. Dafür müsste ich die 5 Zellen a 1,2V (und ebenfalls z. B. 2300mAh) parallel schalten.

Die Frage: Fährt der 1,2V-Verbraucher mit den gleichen Zellen nur in einer anderen Schaltung 5 mal so lange wie der 6V-Verbraucher (natürlich bei gleichem Gewicht, gleicher Belastung etc.)? 

Kommentar von dompfeifer ,

Bei gleicher Stromstärke ist die Entladungszeit im zweiten Fall die fünffache bei einem Fünftel der Leistung. Bei gleicher Leistung der beiden Verbraucher (und damit fünffacher Stromstärke im zweiten Fall) ist die Entladungszeit die gleiche.

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Jetzt fühle ich mich wieder gut. Ich dachte schon, ich verstehe die Welt nicht mehr.

Ein Letztes noch: Du sagst, dass sich die Entladungszeit (im oben gegebenen Fall) verfünffacht. Was sich verfünffacht ist damit mAh. mAh kann in diesem Falle nicht sein: mA * h, müsste viel mehr mA/h heißen oder?

Kommentar von dompfeifer ,

Die Kapazität des Akkus messen wir in mAh (Milliamperestunden) oder einfach in Ah (Amperestunden), und das heißt 1 Ampere mal 1 Stunde. Das kann sich rechnerisch z.B. ergeben mit 4 A mal 0,25 h oder 10 A mal 0,1 h. Wenn also über 0,1 Stunden 10 Ampere fließen, dann sind das 0,1 mal 10 = 1 Amperestunde.

Wenn ich also (bei Parallelschschaltung) die Kapazität verfünffache, dann verfünffacht sich die Entladungsszeit bei gleicher Stromstärke. Oder es wird durch höhere Belastung die Stromstärke verfünffacht, dann bleibt es bei der alten Entladungszeit.

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Danke. Jetzt habe ich alles verstanden.

Antwort
von exxonvaldez, 64

Bei der Reihenschaltung addiert sich die Spannung [Volt]

Bei der Parallelschaltung addiert sich die Stromstärke [Ampere]


Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Wenn ich also einen AKku von 6V und 2700 mAh bauen wollen würde, könnte ich es machen durch

  1. 5 Zellen mit jeweils 1,2V und 2700 mAh in Reihenschaltung oder (mal gesponnen)
  2. 2 Zellen mit jeweils 6V und 1350 mAh in Parallelschaltung?
Kommentar von exxonvaldez ,

Die Einheit Ah beschreibt die Ladungsmenge, also die Kapatzität des Akkus. Sie hat (fast) nichts mit der Stromstärke zu tun.

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Verstehe. Aber stimmen meine beiden Möglichkeiten?

Kommentar von exxonvaldez ,

Nein.

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Aber ich dachte, dass sich bei Parallelschaltungen mAh addiert?

Oder addiert sich nur h, mA bleibt aber konstant?

Kommentar von exxonvaldez ,

Du verwechselst Stromstärke mit elektrischer Ladung.

https://de.wikipedia.org/wiki/Amperestunde

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Aber ich habe doch hingeschrieben:

Oder addiert sich nur h, mA bleibt aber konstant?

Impliziert das nicht die Unterscheidung zwischen mA und h?

Die Formel lautet doch: Q * t = I, was doch nichts anderes heißt als: Ah = A*h

Oder sehe ich das falsch?

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Oder anders:

Ich bediene mit 5 Zellen mit jeweils 1,2V und 2700 mAh

  1. in Reihenschaltung einen 6V Motor etwa 1 Stunde
  2. in Parallelschaltung einen 1,2V Motor etwa 5 mal so lang

oder?

Kommentar von exxonvaldez ,

Die Leistung eines Verbrauchers wird in Watt angegeben!

Wieviel Watt hat der Motor?

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Dazu gibt es leider keine Angabe, nur dass es ein '280 Type Motor' ist. Der mitgelieferte Akku besteht aus 5 Zellen und hat die Beschreibung: ni-mh aa 6V 700mAh.

Sind das nicht 4200Watt? 

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Wenn ich doch länger fahren möchte, kaufe ich einen 2700mAh Akku mit 5 x 1,2V oder? Wenn ich damit länger fahren kann, muss mA konstant bleiben und h steigen. Vertue ich mich da?

Kommentar von exxonvaldez ,

Das kommt drauf an, wieviel Leistung dein Verbraucher hat.

Ein Motor mit 2 PS zieht deinen Akku doppelt so schnell leer, wie ein Motor mit 1 PS.

Kommentar von exxonvaldez ,

Beispiel: Der Motor hat eine Leistung von 1 Watt bei einer Spannung von 1 Volt.

Also kannst du ihn mit 2700 mAh genau 0,27 h lang betreiben

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Das vertehe ich: W=V*A*t (oder so ähnlich).

Aber da ich einen 6V-Akku mitgeliefert bekommen habe, gehe ich von einem etwa 6V-Motor aus.

Und wenn es eine 6V-Motor ist (der Akku ist reihengeschaltet), der Akku 700 mAh hat, das Auto damit ca. 20min. fährt, was heißt es dann in Watt für den Verbraucher/Motor? 6*0,7=4,2 Watt. Ist das in etwa realistisch?

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Ok. Der Typ bei Conrad meinte: Wenn sie 3 mal so lange fahren möchten, dann kaufen sie sich einen Akku mit der gleichen Volt-Zahl, dafür mit 3 mal so viel mAh.

Oder willst du die Watt-Zahl haben, damit du die Amper-Zahl errechnen kannst.

Ist nicht der Unterschied zwischen AA- und AAA-Zellen der Unterschied in Amper?

Kommentar von franz48 ,

Nein....4,2 Kw wären ja fast 5,8 Ps.....du verwechselst hier Äpfel mit Birnen.

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Die Formel, die ich kenne, ist:

W=V*A       oder        Wh=V*A*h

Habe ich nun einen Akku mit 6V und 2300mAh, hat der wohl 13800mW bzw. 13,8Wh.

Habe ich nun einen 6V-Motor, den ich mit diesem Akku eine Stunde lang betreiben kann, jedoch fehlt mir W bzw. Wh und A. Ich kann Dir also nicht sagen, was das sonst für ein Motor ist.

Zum anderen

  1. 5 Zellen a 1,2V bei 2300mAh in Reihenschaltung ergeben doch einen Akku von 6V bei 2300mAh,
  2. 2 Zellen a 6V bei bei 1350mAh in Parallelschaltung ergeben doch einen Akku von 6V bei 2300mAh.

In beiden Fällen habe ich 2300mAh, was aber nur heißt, dass bei (2) gegenüber (1) h um den Faktor 2 steigt, mA aber konstant bleibt. Hier vorausgesetzt, dass beiden Motoren in der gleichen Weise A verbrauchen. 

Wenn das so ist, dann verstehe ich wiederum nicht, wenn du wie am Anfang sagst:

Bei der Reihenschaltung addiert sich die Spannung [Volt]

Bei der Parallelschaltung addiert sich die Stromstärke [Ampere]

 

Kommentar von kuku27 ,

Vergiss das "m" nicht, das sind 4,2 Watt

Antwort
von Kreidler51, 87

Längere Leistung, mehr mA/h

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Aber dafür weniger Kraft oder?

Kommentar von franz48 ,

mA/h????  Du meinst wohl eher mAh...... das ist eine gewaltiger Unterschied.

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Ich glaube, dass mich dieser Unterschied in die Irre führt.

Wo ist der Unterschied? (Außer, dass das eine mA*h bedeutet, das andere mA pro h)

Antwort
von Bestie10, 57

mAh bleibt immer gleich (oder)?.

oder nicht !!!!

Kommentar von Olivenbaum2013 ,

Wenn mAh steigt, steigt dann davon mA oder h? Wie es aussieht steigt dann h, mA bleibt konstant.

Die Frage wäre aber dann jetzt, wenn ich einen Akku bauen möchte: Wie relevant ist denn die Amper-Angabe des Verbrauchers für die Amper-Angabe der Akku-Zellen? Und vor allem: Wo auf dem Akku finde ich die Amper-Zahl, wo doch nur mAh angegeben wird? Haben alle Motoren die gleiche Amperzahl oder ist die Amperzahl der Akku-Zellen für den Verbraucher irrelevant?

Kommentar von Bestie10 ,

erst mal muß man wissen wie viel Spannung benötigt wird, in dem Fall 6 Volt also 5 Zellen a 1,2 V in Reihe

dann muss geklärt werden welche Leistung der Motor hat, entsprechend muß man die Zellen kaufen (evt. Parallel schalten) hat entfernt mit der Angabe 600mAh was zu tun

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