¿Por qué es peligroso conectar dos fuentes de voltaje diferentes en paralelo? [duplicar]

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Estoy trabajando en un texto de análisis de circuito por mi cuenta con el propósito de comenzar con Arduino. Acabo de encontrar una caja que explica por qué poner dos fuentes de voltaje diferentes en paralelo es una mala idea, pero la explicación no tuvo mucho sentido y ahora me está molestando.

Soy consciente de que hay otra pregunta similar aquí: " ¿Qué sucede si conecto dos fuentes de voltaje de CC diferentes en paralelo? " pero las respuestas no son exactamente lo que estoy buscando.

Lo que quiero saber es: ¿cómo calculo los voltajes, las corrientes y las resistencias en un circuito que claramente desafía las idealizaciones? Por ejemplo, ¿cuánta corriente encontrarán mis baterías de diferente voltaje, respectivamente?

    
pregunta Kris Sceagan

3 respuestas

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Como modelo conceptual, una fuente de voltaje mantiene su voltaje especificado, incluso si hacerlo requiere el suministro de una corriente infinita. Obviamente eso no es un componente que puedas comprar.

Conectar dos conjuntos a diferentes fuentes de voltaje con cableado no resistivo rompe su definición, por lo que es un problema sin respuesta.

En el mundo real, muchos dispositivos pueden ser aproximados por el modelo equivalente de Thevenin, que consiste en una fuente de voltaje ideal en serie con una resistencia que representa la impedancia interna y la respuesta de la fuente no ideal a cargar (hay un doble , el modelo Norton, que tiene una resistencia de derivación a través de una fuente actual).

Si interconecta los modelos de Thevenin o Norton, puede usar el análisis básico de circuitos para calcular los resultados.

Los componentes, como las baterías, pueden ser aproximados de manera imperfecta por estos modelos. Con cuidado, pueden darle una idea de si es probable que se agoten, (sobrecarguen) o exploten las partes interconectadas, pero por razones obvias es un área en la que desea permitir grandes factores de seguridad.

    
respondido por el Chris Stratton
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En la práctica, la resistencia interna de las baterías puede ser muy baja.

Esto es un poco engañoso porque cuando estudias los circuitos de Norton o Thevenin, tus ejemplos en el aula están haciendo todo lo posible por usar resistencias teóricas razonable , de modo que los resultados calculados están dentro de los límites razonables que no hagas que el estudiante pregunte si está haciendo algo mal. El mundo real no es así.

Si una batería de automóvil de 12 voltios cae a 8 voltios al arrancar 1000 amperios, ¿cuál es su resistencia interna? Bastante bajo.

Digamos que vas al vendedor de carritos de golf y él te permite llevar cuatro junkers de 6 voltios que ya no lo harán con 18 hoyos, y accidentalmente tomas uno de 8 voltios. Usted decide ponerlos en paralelo de todos modos, dando un paquete de 12 y 14 voltios. Esas baterías van a intentar violentamente asesinar unas a otras. (O para ser más precisos, la batería de 14 voltios intentará "cargar" , es decir, sobrecargar la batería de 12 voltios a alta corriente, limitada solo por su resistencia interna). Puede hacer las cuentas pero los números Será feo.

Por supuesto, los diodos cambian todo . Si usted debe baterías paralelas, un diodo por cadena de serie resolverá una gran cantidad de problemas. Causará una carga asimétrica de las baterías, pero eso es ciertamente mejor que la alternativa.

Con las baterías de plomo, debería preocuparse por descargar el paquete más alto a niveles que fatigan el paquete (un defecto único de la química del plomo-ácido es que sumergirlo por debajo del 70% lo envejecerá prematuramente, cuanto más profundo, más rápido). ) Entonces, por ejemplo, su paquete de 14 voltios agotaría casi la capacidad del 0% antes de que el paquete de 12V llevara mucha carga, y eso lo envejecería rápidamente. En ese momento, querría un poco de inteligencia para al menos cortar el paquete de plomo-ácido antes de un nivel de descarga perjudicial. O mejor aún, tenga un convertidor Buck bastante sofisticado que controla los niveles de la batería y reduce cada batería en proporción.

Este paralelismo podría ser beneficiado con paquetes diferentes . P.ej. Un paquete de NiFe de 10 celdas confiable e indestructible tiene un voltaje normal ligeramente más alto que un paquete de plomo-ácido de 6 celdas, pero una resistencia interna mucho más alta. Por lo tanto, los diodos bloquearían la batería de plomo para las cargas de servicio de rutina que NiFe puede manejar fácilmente. Pero cuando se hace girar un motor, el NiFe se hundirá y el paquete de plomo-ácido cargará con gran parte de la carga, exactamente el tipo de carga de explosión momentánea para la cual el plomo es perfecto.

    
respondido por el Harper
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Para 2 fuentes de voltaje en paralelo, el cálculo es bastante simple:

Resta la tensión más baja de la tensión más alta. Añade las resistencias internas. Divida la diferencia de voltaje entre las resistencias para la corriente que fluirá desde la fuente de voltaje más alta a la más baja (por eso no es una buena idea, por ejemplo, en el caso de una batería no recargable, hará cosas desagradables)
Multiplique la corriente por la resistencia interna de las fuentes de voltaje más altas, luego reste el resultado del voltaje más alto para obtener el voltaje "entre" las baterías (puede hacerlo con la fuente de voltaje / resistencia más baja y agregar)

Por ejemplo:
Si tenemos una fuente de 10V, 10Ω y una fuente de 5V, 40Ω en paralelo.
10V - 5V = 5V
10Ω + 40Ω = 50Ω
5V / 50Ω = 100mA
10Ω * 100mA = 1V
10V - 1V = 9V
Por lo tanto, el voltaje paralelo será de 9 V, y el flujo de corriente desde la fuente más alta a la fuente más baja será de 100 mA.

Para redes más complejas, tome cualquier libro medio decente sobre teoría de circuitos. Estos enlaces en el análisis de red de All About Circuits deberían ayudarlo a comenzar.

    
respondido por el Oli Glaser

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