Stel dat we beschikken over een aantal oplaadbare batterijen. Ecologisch kan dit zeer interessant zijn, maar dan moeten we wel goed weten wat kan, en wat niet kan. Door onoordeelkundig gebruik zullen het de oplaadbare “pillen” zijn die in het milieu komen. Het is mogelijk om allerlei soorten spanningen en stroomvoorzieningen te creëren naargelang we nodig hebben.

Bronnen in serie

Vooreerst nog eens de eigenschappen van een bron

De spanning op de klemmen A/B is in de figuur de EMK of open-klemspanning. De bron heeft een inwendige weerstand ri . Verder heeft de bron de mogelijkheid om een stroom I gedurende een bepaalde tijd t te leveren (de capaciteit van de batterij in bv : mA/h) .

Stel in serie geschakelde batterijen:

– Bij meting zien we dat de spanningen opgeteld moeten worden.

– Uit de serieschakeling van weerstanden weten we dat de ri ‘s opgeteld moeten worden.

– De totale stroom die kan geleverd worden is gelijk voor alle bronnen.

We onthouden :

I totaal = I max gedebiteerd door 1 bron

U totaal = S van de U’s

R intern totaal = S van alle ri

S  : dit symbool betekent : som , optellen.

De voordelen van zo een opstelling :

Voordelen

1 – Men verkrijgt elk gewenste spanning volgens het aantal batterijen dat men gebruikt. De minimumspanning zal deze van één batterijcel zijn ( 1,2 V voor NiCd, 2 V voor lood)
2 – Het is in principe niet noodzakelijk om batterijen met een zelfde spanning te gebruiken. Het is mogelijk om een batterij van 12 V in serie met ééntje van 24 V te plaatsen om een totaal van 36 V te verkrijgen.

Nadelen

– Bij meting zien we dan de spanningen opgeteld moeten worden.
– Uit de serieschakeling van weerstanden weten we dat de ri ‘s opgeteld moeten worden.
– De totale stroom die kan geleverd worden is gelijk voor alle bronnen.

Voor het opladen moeten we elk samenstel afzonderlijk opladen. (cfr. punt 3 hierboven).

Een getallenvoorbeeld : We beschikken over batterijen met volgende eigenschappen :

spanning : 1,5 V
I max = 150 mA
ri = 0,01 Ω

Wat gebeurt er als we 3 batterijen in serie plaatsen ?

Oplossing :

We weten dat we de spanningen moeten optellen dus :

Ut = 1,5 + 1,5 + 1,5 =  4,5 V
Imax = i max van één batt dus 150 ma
rs = 0,01 + 0,01 + 0,01 = 0,03 Ω (de som)

Belangrijk : polarisatie !!

We stelden al dat we bij het in serie plaatsen, de spanning optellen. Eigenlijk moeten we eerder zeggen: algebraïsch optellen. Dit betekent dat we met de polariteit rekening moeten houden. Naargelang we één klem A of B als referentie nemen kan het resultaat plus of min als polariteit hebben.

Parallel geplaatste bronnen ( // ):

Wat zal er gebeuren als we volgens de figuur links de batterijen schakelen ?                

– De inwendige weerstanden staan in parallel. Het resultaat is een kleinere weerstand dan het geheel.
– De totale spanning ( als we alle bronnen als identiek aanzien ) is gelijk aan één van de samenstellende.
– De beschikbare stroom is natuurlijk de som van alle stromen van alle bronnen.
Opmerking: in de werkelijkheid zijn batterijen zelden of nooit identiek. Vooral ri kan nogal verschillen.

Voor- en nadelen van parallel geschakelde bronnen
Voordelen
1 – Bij identieke batterijen wordt de beschikbare stroom n maal die van één onderdeel.
2 – De uiteindelijke inwendige weerstand is maar een n-de deel.

Nadeel:

Bij het gelijktijdig laden kan eventueel verschil in ri voortijdig sleet veroorzaken.

Te onthouden :
I totaal = n maal de stroom van één bron
U totaal = U van één bron
R intern in totaal =  een n-de deel van één bron.

Gebruik in serie of parallel stelt weinig problemen. Het laden echter gebeurt beter voor elke batterij afzonderlijk omdat de eigenschappen van elke batterij steeds verschillen.