Ομαδοποίηση κυττάρων

Η συλλογή των κυττάρων είναι γνωστή ως μπαταρία. Ένα μόνο στοιχείο ή μπαταρία μπορεί να παρέχει μόνο ένα συγκεκριμένο ποσό ρεύματος. Υπάρχουν φορές που ένα μεμονωμένο κελί σε ένα κύκλωμα αποτυγχάνει να παρέχει την τρέχουσα ζήτηση. Τα κελιά μπορούν να τακτοποιηθούν σε σειρές και παράλληλους συνδυασμούς για την επίλυση του προβλήματος. Αυτό είναι γνωστό ως μικτές ομαδοποιήσεις κυψελών και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία υψηλής τιμής ηλεκτρικού ρεύματος. Γενικά, η ηλεκτροκινητική δύναμη (e.m.f.) και το ρεύμα που μπορεί να επιτευχθεί από ένα μόνο στοιχείο είναι ελάχιστα. Να αυξηθεί η ε.μ.φ. ή ρεύμα, πολλά κελιά μπορούν να ομαδοποιηθούν κατάλληλα ή να συνδεθούν σε ένα κύκλωμα.

Κελιά σε μια ομαδοποίηση σειράς

Οι κυψέλες μπορούν να συζευχθούν σε σειρά όταν είναι επιθυμητή μια τάση υψηλής τάσης. Πολλά κελιά συνδέονται το ένα μετά το άλλο σε μια σειρά ομαδοποίησης έτσι ώστε το αρνητικό τερματικό ενός κελιού να συνδέεται με το θετικό τερματικό του επόμενου κελιού και ούτω καθεξής. Μια συλλογή κυψελών σε μια σειρά μπορεί να αντικατασταθεί από ένα ίσο στοιχείο του οποίου η τελική τάση είναι το άθροισμα των επιμέρους τάσεων συγκράτησης κάθε στοιχείου και του οποίου η εσωτερική αντίσταση είναι το πλήρες άθροισμα της αντίστασης κάθε στοιχείου.

Το άθροισμα της ε.μ.φ. κάθε κελιού σε μια ομαδοποίηση σειράς ισούται με το συνολικό e.m.f.

Etotal =E₁ + E₂ =—–+ E_n

Πλεονεκτήματα κελιών σε συνδυασμό σειρών

• Ο συνδυασμός κελιών σε μια σειρά είναι απλός και εύκολα κατανοητός
• Δεν συμβαίνει γρήγορη υπερθέρμανση
• Η υψηλότερη τάση εξόδου του βοηθά στην προσθήκη πιο ισχυρών συσκευών
• Το ρεύμα που μεταφέρεται σε όλο το κύκλωμα παραμένει το ίδιο

Μειονεκτήματα κυψελών σε συνδυασμό σειράς

• Μια αύξηση του συνολικού αριθμού εξαρτημάτων αυξάνει την αντίσταση του κυκλώματος
• Ένα σφάλμα σε ένα σημείο του κυκλώματος θα σπάσει ολόκληρο το κύκλωμα

Κελιά σε παράλληλη ομαδοποίηση

Τα κελιά συνδέονται παράλληλα όταν η τρέχουσα τιμή είναι υψηλότερη από την τρέχουσα τιμή μεμονωμένων κελιών. Τα μοναδικά τερματικά όλων των κυττάρων συνδέονται και απελευθερώνονται ως θετικό τερματικό κατά τη συσσώρευση. Ομοίως, όλα τα αρνητικά τερματικά της κυψέλης ενώνονται και απελευθερώνονται ως ένα μόνο αρνητικό τερματικό. Αν θέλουμε να διατηρήσουμε την ίδια ε.μ.φ. ως μεμονωμένο κελί, ενώ μεγιστοποιούμε τη διαθέσιμη ισχύ εξόδου, συνδέουμε τα κελιά σε μια παράλληλη ομαδοποίηση.

• Σύνολο =E₁ + E₂ =—–+ E_n
• Itotal =I₁ + I₂ + —–+ I_n
• I/Rtotal =1/R₁ + 1/R₂ + ……+ 1/R_n

Σειρά-Παράλληλη Ομαδοποίηση

Ένας καθορισμένος αριθμός κελιών οργανώνεται σε μια σειρά γραμμών σε αυτόν τον συνδυασμό και όλες οι γραμμές συνδέονται. Ας υποθέσουμε ότι n κελιά, το καθένα με ένα e.m.f. Το E και μια εσωτερική αντίσταση R συνδέονται σε σειρά σε όλες τις σειρές και αυτές οι σειρές συνδέονται παράλληλα. Στη συνέχεια,

• Ε.μ.φ. της μπαταρίας =Ε.μ.φ. μιας σειράς =nE
• Η εσωτερική αντίσταση n κελιών σε σειρά κάθε σειράς =nR
• Ισοδύναμη αντίσταση m σειρών παράλληλα =nR/m
• Ρεύμα που παρέχεται από μπαταρία I =E/R
• Ρεύμα που παρέχεται από ολόκληρο συνδυασμό σειράς-παράλληλων, I =nE/nR/m =mE/R

Πλεονεκτήματα κελιών σε παράλληλο συνδυασμό

• Η ζημιά σε ένα στοιχείο σε έναν παράλληλο συνδυασμό δεν σταματά την τρέχουσα ροή, η ροή του συνεχίζεται αποτελεσματικά μέσω των άλλων στοιχείων
• Καθώς η τάση είναι ίδια σε κάθε στοιχείο σε συνδυασμό κυψελών σε παράλληλο κύκλωμα, βελτιώνει την απόδοση
• Σε ένα παράλληλο κύκλωμα, οι συνδέσεις ή οι αποσυνδέσεις νέων εξαρτημάτων είναι χωρίς προβλήματα

Μειονεκτήματα κυψελών σε παράλληλο συνδυασμό

• Δεν μπορεί να εφαρμοστεί πρόσθετη πηγή τάσης σε συνδυασμό κυψελών σε παράλληλο κύκλωμα
• Απαιτεί πολλή καλωδίωση

Συμπέρασμα

Ένα μόνο στοιχείο ή μπαταρία μπορεί να παρέχει μόνο ένα συγκεκριμένο ποσό ρεύματος. Υπάρχουν φορές που ένα μεμονωμένο κελί σε ένα κύκλωμα αποτυγχάνει να παρέχει την τρέχουσα ζήτηση. Οι κυψέλες μπορούν να διαταχθούν σε σειρές και παράλληλους συνδυασμούς για την επίλυση του προβλήματος ή μικτές ομαδοποιήσεις κυψελών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία υψηλής τιμής ηλεκτρικού ρεύματος. Γενικά η ε.μ.φ. και το ρεύμα που μπορεί να επιτευχθεί από ένα μόνο στοιχείο είναι μικροσκοπικό. Να αυξηθεί η ε.μ.φ. ή ρεύμα, ο αριθμός των κελιών μπορεί να ομαδοποιηθεί ή να συνδεθεί κατάλληλα. Ο καλύτερος τρόπος για να κατανοήσετε την ομαδοποίηση κελιών είναι να λύσετε κάποιες ερωτήσεις ομαδοποίησης κελιών.