Seri Bağlanan Piller

[SB7]

Merhabalar,
Seri bağlı 4 adet 3,7V pil düşünelim. Ortalama bir pil iç direncini test amaçlı 30mΩ düşünerek, 1A akım çeken bir yükümüz olduğunu varsayalım. Pillerden çıkan ana kol akımı seri bağlantıdan dolayı her yerde 1A olacak. Ancak her pilden ne kadar akım çekileceği konusunda bir kaynakla karşılaşamadım. Şöyle bir simülasyon yaptım.



(Yük direncine takılmayın tam 1A çıksın diye küsüratlı seçildi)

Her koldan aynı akım geçiyor ve pil iç dirençlerindeki fark çok az değişiyorsa pillerin sırası bitmesinde ne kadar etkilidir? bununla ilgili bir çalışma var mı? Biliyorum temel fizik kurallarına aykırı konuşuyorum ama bunu bana düşündüren özdeşe yakın piller de kullansak belirli bir süre sonra voltajlar arasında çok fark olabiliyor. Bu farkın nedeni nedir merak ediyorum. Cevaplarsanız sevinirim.



Farklı pil voltajlarında da durum aynı.

[Sozuak]

Pillerin kapasitesi %100 eşit olmaz. Piller bittikçe iç dirençleri yükselir. Yani seri bağlıyken biri diğerinden voltaj olarak, kapasite olarak, iç direnç mutlaka farklıdır. Çok kritik ise pillerin herbirinin karakteristiği çıkartılıp eşleştirilir, değilse de anlamlı fark yaratmadan normal takılır kullanılır.

Her pilden aynı akım geçer ama akım değeri yük direnci+pillerin direnci tarafından belirlenir. Her pilin gerilimi milivolt seviyesinde farklı olur. Şarj durumu, yaş, vs çok farklı değil ise o kadar da gerilim farkı olacağını sanmam. Pratikte aynı yerden aynı anda aynı üretim serisinden alınan pillerde gerilim farkı olduğunu ve bunun sorun olduğunu hiç görmedim.

[SB7]

Böyle bir yüküm var. 3-4 günde bir pilleri çıkarıp yenileriyle değiştiriyorum ve eskilerini şarj edip döngü halinde kullanıyorum. Ne hikmetse 1 nolu pil(seri bağlantının en altındaki pil/GND'ye en yakın olan) 3 gün sonunda 3,6V mertebelerindeyken 4.gün pil 0,6V a düşüp çöp oluyor. 2 dir aynı olay oluyor. Aynı şekilde kumandalarda da piller arası dengesizlik olunca biri 1,2V iken diğeri 0,5-0,6V arası sormak istedim.
Beni yanıltan aslında teorik bilgilerimin eksikliği oldu.



Bu şekilde düşünmem gerekiyordu aslında. Her pilden çekilecek akım seri bağlantı da olsa farklı. Ancak iç dirençten sonra seri bağlantıdaki ana kol akımı her yerde aynı oluyor.
-O halde teorik olarak ideal bir kaynak düşünürsek Riç=0 olunca kaynakların vereceği akım ve ana kol akımı nasıl belirleniyor? Teorik de olsa hepsi akımını kabul ettirmek zorunda değil midir?
(düzeltme: her kaynak akımını kabul ettirip ana kol akımının toplam akımını oluşturur.)

[Sozuak]

Seri baglayip birinden 0.5 digerinden 1.23  A akitamazsiniz. Dizustu bilgisayarlardaki bataryalarda bile bazen piller 2 li paralel baglanip bunlardan 3 - 4 tanesini seri devam ettirerek batarya olusturuyorlar ve sorunsuz milyonlarcasi calisiyor. Sizdeki gibi surekli pil degistirince ve her biri belki de arada farkli marka model ve yasta olan var karisinca bu tip sorunlar olabilir. Pilleri alinca gruptaki pil sayisina gore ayni seriden almak ve renk kodu ile kodlayip yani ayni grup pillerini ornegin belli bir renk kalem yada bantla isaretleyip her seferinde karisik kullanmak yerine mesela 4 unu sari dordunu mavi gibi ayni anda kullanmak gerekir. 3 u mavi biri sari gruptan olmamali.

Teorik olarak ic direncleri sifir olsa bile bu cekilen akima gore degisir ve akim arttikca yani her pilin bir maks akim saglama kapasitesi vardir o limite ciktikca artar bu nedenle de piller isinir.  Sizin grup icinde farkli isinan piliniz varsa o pil o grup icindeki pillere esdeger degildir. Yadasarj ederken yeterince yuksek akim cekiyorsa pil isi degerlerinin ayni anda artmaya baslayip ayni miktara ulasmasi lazim ki birbirine es diyelim. Mutlaka bir esitsizlik var ki sorun cikiyor.

Sizin son cizimde akim esit cikar sadece hucre voltajlari farklilik gosterir ve her pilin verdigi guc degisik olabilir bu nedenle akim degil.

[SB7]

Seri baglayip birinden 0.5 digerinden 1.23  A akitamazsiniz.

Hocam pil üzerinden geçen akımda hemfikiriz toplam 1,73A akar her pilden(son çizime göre). Ancak her pilden çekilen akımın farklı olması gerekiyor ohm kanununa göre.Bunu dengeleyen aslında iç dirençler. Pilin çok ısınması tabirinde ısınan aslında pilin iç direnci olmuyor mu?
-O halde teorik olarak Riç=0 imkansız ve seri bağlantıda her pilden çekilen akım farklı ancak üzerlerinden geçen akım aynı diyebilir miyiz?

Dizustu bilgisayarlardaki bataryalarda bile bazen piller 2 li paralel baglanip bunlardan 3 - 4 tanesini seri devam ettirerek batarya olusturuyorlar ve sorunsuz milyonlarcasi calisiyor. Sizdeki gibi surekli pil degistirince ve her biri belki de arada farkli marka model ve yasta olan var karisinca bu tip sorunlar olabilir. Pilleri alinca gruptaki pil sayisina gore ayni seriden almak ve renk kodu ile kodlayip yani ayni grup pillerini ornegin belli bir renk kalem yada bantla isaretleyip her seferinde karisik kullanmak yerine mesela 4 unu sari dordunu mavi gibi ayni anda kullanmak gerekir. 3 u mavi biri sari gruptan olmamali.

Öneriniz için teşekkürler bn de böyle yapmaya çalışacağım.

[Sozuak]

Seri devrede akım eşit olacağından pilin iç direnci üzerine düşen gerilim iç direnç değeri ile orantılı olur bu nedenle bir pil 3.7 volt iken iç direnci yüksek olan diğeri 3.6 volt olur örneğin. Bu direnç değeri dinamiktir yani artan akımla artar düşen akımla azalır.

Su analojisi ile anlatmak gerekise bir ana boru ve 3 tane bu borudan beslenen hat olsun ve bu hatların her birinde musluk olsun. Her musluk 1lt /s  su akıtıyorsa ve ana boru 2 lt/s su verebiliyorsa 2 musluk akan su hızını etkilemez ama 3. musluğu açınca su basıncı yani gerilim düşüverir. Pillerde de böyledir. Verebildiği akım miktarı limitlidir. Bu değer pil eskidikçe düşer. Haliyle biz artan akımı karşılayamamasını iç direncinin yükselmesi ile açıklarız.

Yani artan akımla birlikte pillerin verdikleri gerilim farklılaşabilir ve toplam gerilim düşer. Akım değişmez gerilim değişir diyebiliriz. Gerilim düşünce akım da devre yapısına göre düşebilir yada lamba bağlıysa akım değeri de düşer ve bir noktada dengeye gelir. Zamanla pilin enerjisi azaldıkça iç direnci artar. Mesela boşalmış olsa da pil boşta 3.7V veriyorsa bundan 10mA çekerseniz etkilenmeyebilir ama 1 a çekerseniz artan iç direnç bu akıma izin vermeyeceğinden gerilim düşer. pilin iç direnci boşalınca artar yani.

[z]

....Ancak her pilden çekilen akımın farklı olması gerekiyor ohm kanununa göre....

Ohm kanununa gore farkli olmasi gerektigini hangi formulle izah ediyorsun? Formulu yaz ona gore konusalim.

[SB7]

Bu direnç değeri dinamiktir yani artan akımla artar düşen akımla azalır.

Hocam dinamik direncin sadece LED lerde olduğunu biliyordum.Siz yazınca araştırdım bu kaynakta dediğiniz gibi deneysel olarak doğrulanmış.ELEKTRİKLİ ARAÇLARDA KULLANILAN PİL HÜCRESİNİN
ELEKTRİKSEL VE TERMAL MODELİ: https://dergipark.org.tr/en/download/article-file/1065817
Teşekkürler cevap için. Anlattıklarınızda problem yok hocam pillerin emk ve yük altında nasıl davrandığını biliyordum(dinamik direnç dışında).

Ohm kanununa gore farkli olmasi gerektigini hangi formulle izah ediyorsun? Formulu yaz ona gore konusalim.

@z hocam yukarıda son çizdiğim şema için konuşayım; 1Ω iç dirence sahip 1,5V pile bağlı 1Ω yükümüz var, pilden 1,5V/2Ω=0,75A akım çekilir.
- Bu pile seri bağlı 3,7V ve iç direnci 1Ω olan başka bir pili seri bağlayacağımızı düşünelim, Pilin iç direncini yine 1Ω olacak şekilde devreye bağlamadan hesap yaparsak 3,7V luk pilden 3,7V/3Ω=1,233..A akım çekilir  ve aynı şekilde 1,5V/3Ω=0,5A akım diğer pilden çekilir. Devrenin toplam akımı ise 3,7V+1,5V/3Ω(2pil iç direnci ve yük direnci)=1,733..A (1,233+0,5). Ancak ben bunu yazarken pillerin dirençlerini sabit olarak aldım. Çekilen akıma göre dirençler ısınıp değer değiştireceğinden pillerden çekilecek akımlar değişecek.
*Sonuç olarak seri bağlı pillerde her pilden farklı akım çekiliyor , pilin iç direncine göre de pilden çekilen akım ve pil voltajı değişiyor. Simülasyon ve fizik kitaplarındaki gösterimden dolayı her pilden ana kol akımı çekiliyor diye yanlış yorumladım.
Cevaplar için teşekkürler sorun bendeymiş ohm kanununda sorun yok

[Sozuak]

Piller ısındığı için direnç değiştirmiyor, akım yoğunluğu verebileceği değerin üzerine çıktıkça direnci artıyor o nedenle de artan iç direnç ısı olarak enerjiyi harcıyor.
Pillerin iç dirençleri miliohm seviyelerinde olduğundan hesaba bile katılmaz, kullandığın pilin limit değerlerine üretici veri kağıdından bakarsın  ona göre kullanacağın yere uygun mu karar verirsin aksi halde ya çabuk biter ya bozulur yada patlar kimyasına göre. Mesela bazı cihazlarda alkanin pillerle kullanın yada sadece şarjlı pillerle kullanın der . Bunun  sebebi o cihazın yüksek akım çekmesi nedeni ile sıradan çinko-manganin pillerin yüksek iç dirençli olması ve  o akımı karşılayamaması, sonuçta sıfır pil de taksan cihaz onu  pil bitmiş gibi değerlendirir diye.
Pilleri (gerilimleri eşit olmak ön şartıyla) paralel bağlar akım çekersen de bu dediğin gibi biri 1A verir, diğeri 900mA verir toplamda 1.9A verir gibi durumlar oluşur.