Apilamiento de baterías para obtener 200 voltios y 21 amperios

TLDR: No, no puede usar esas baterías para alimentar ese motor. No pasará nada malo si lo intenta, pero los cortes de seguridad se activarán la primera vez que intente encenderlo y simplemente no funcionará.

Si su requerimiento exige más densidad de energía y energía por kilogramo de lo que puede proporcionar el plomo-ácido, su única opción es usar celdas LiPo de alta tasa de descarga.

Por 'carga completa', supongo que se refiere a algún tipo de placa de información en el propio motor que proporciona esta información, y tal vez sea un motor específico para algún tipo de carga mecánica más o menos fija.

Los motores de CC no consumen una corriente fija, sino que consumen una corriente inversamente proporcional a su velocidad de rotación. Las bobinas del rotor del motor giran en relación con los imanes del estator, lo que significa que, desde la perspectiva de las bobinas, hay un campo magnético que cambia constantemente. Esto, por supuesto, induce un voltaje en la bobina, uno que es opuesto al voltaje que le aplica una fuente de alimentación externa. El motor girará cada vez más rápido hasta que la EMF inducida casi cancele el voltaje de, por ejemplo, una batería. Las bobinas del rotor en un motor descargado pueden tener 200 V aplicados externamente, pero consumen mucha menos corriente de la que la impedancia de la bobina podría representar por sí sola con ese voltaje. Esto se debe a que las bobinas del rotor no tienen 200 V entre ellas. Pueden tener tan solo 1 V a través de ellos, o menos o más (depende totalmente del motor, solo ilustra mi punto),

Esto también significa que el par también es muy bajo, ya que se generan campos magnéticos en su totalidad, que a su vez son generados por la corriente de la fuerza magnetomotriz (MMF). Sin embargo, cuando carga el eje, suceden varias cosas. El eje no tendrá el par para contrarrestar la resistencia de giro del eje, por lo que el eje se ralentiza. Disminuirá la velocidad, la FEM inducida caerá y el voltaje real a través de las bobinas del rotor aumentará, al igual que la corriente consumida por las bobinas. La corriente adicional consumida da como resultado campos magnéticos más fuertes que aumentan el par con el que el motor puede empujar. De hecho, se ralentizará hasta que se produzca la corriente necesaria para contrarrestar perfectamente la resistencia del eje. O bien, si la carga es simplemente demasiado para que el motor la domine, el eje se detendrá por completo y no se inducirá ninguna EMF contraria en las bobinas.El motor consumirá una gran cantidad de corriente. Esto continuará hasta que algo ceda. El eje comienza a girar, los devanados del motor se derriten o se corta la energía (muchos motores más grandes tienen un interruptor de corte térmico que hace esto cortando la energía si el motor se calienta demasiado).

La conclusión aquí es que los motores no son cargas simples ni de buen comportamiento. El único mecanismo que controla el consumo de corriente es el contador EMF. Cuando un motor se enciende por primera vez, no hay ninguno, ya que no está girando. El motor extraerá su corriente de bloqueo, que suele ser muchas veces su corriente sin carga, y sigue siendo un múltiplo de su corriente 'cargada'.

Por lo tanto, debe averiguar qué quiere decir realmente con 'carga completa'. A menudo, si el motor está destinado a un propósito específico, o es de servicio continuo, 'carga completa' significa el consumo de corriente continuo máximo permitido para ese motor para que no se sobrecaliente. Los motores generalmente especifican otras corrientes, específicamente la corriente de bloqueo, que es la corriente consumida cuando el eje no se está moviendo ("bloqueado") y la corriente sin carga, que es la corriente consumida cuando no hay nada más que fricción/resistencia del aire/etc. cargando un motor desacoplado. eje desnudo. Ningún motor está diseñado (o probablemente pueda) para usarse parado, por lo que es bastante seguro que "carga completa" no se refiere a la corriente de parada, sino a la corriente consumida en algún punto de la carga del eje que el motor puede manejar indefinidamente.

Entonces no, no puede alimentar su motor con esas baterías, independientemente de la configuración.

El motor no consumirá un máximo de 21A. Extraerá 21A de la carga máxima que puede operar de forma continua. Será varias veces esta corriente cuando arranque por primera vez porque, inicialmente, el eje no se mueve y el motor está parado. Esta corriente será breve, pero no lo suficientemente breve. Los circuitos de protección de LiIon cortarán la energía, y solo se necesitará una batería para provocar una cascada de sobrecarga que haga que todos corten la energía. Y deberían: esos circuitos de protección están en su lugar y funcionan tan rápido como lo hacen, ya que atraer una carga de este tipo puede causar un calentamiento puntual localizado del ánodo de la batería, lo que podría generar un punto de acceso por encima de los 80 °C en la interfase de electrolito sólido (SEI) adyacente. capa. Una vez que eso sucede, una celda de LiIon generalmente entra en fuga térmica y la batería se convierte en fuego.

No se preocupe, los circuitos de protección son muy buenos para prevenir eso, hasta el punto de que las celdas de LiIon tienen la tasa de incidentes más baja de cualquier química (ya que las otras químicas generalmente no tienen circuitos de protección).

Pero ciertamente serán sobrecargados por ese motor, al menos al arrancar, y cada vez que el motor tenga alguna carga transitoria que haga que consuma demasiada corriente.

Si debe alimentar una bestia de este tipo con baterías y el plomo-ácido no es lo suficientemente denso en energía para su aplicación, sus opciones están bastante limitadas a las celdas LiPo con alta clasificación de descarga. Gracias a la popularidad de RC/quadrotor, que requieren tasas de drenaje muy altas (porque, bueno, eso es lo que hacen los motores), hay una gran cantidad de baterías de este tipo fácilmente disponibles y con un costo muy razonable. Solo asegúrese de usar un proveedor de confianza, muchas de las baterías RC dan números... optimistas... para su tasa máxima de descarga continua.

Estas baterías aún tienen circuitos de protección, pero emparejados con las celdas, y solo se cortarán si se excede la corriente máxima de descarga, al igual que las baterías de su cámara. Pero ese máximo puede ser de cientos de amperios, según el tamaño de la celda.

Independientemente, su aplicación es una aplicación de motor de alto consumo y debe usar baterías diseñadas para tal carga, que por definición no son baterías de cámara. Principalmente porque las cámaras no son motores de 4200W.

Además, no es aceptable poner celdas no emparejadas en series como esa. Las celdas han llevado vidas diferentes, se encuentran en diferentes etapas de desgaste y capacidad, y con tantas celdas en serie, hay todo tipo de otros mecanismos que harán que los circuitos de protección se activen cuando la celda más débil del paquete más débil se haya descargado. demasiado, incluso si queda mucha capacidad en el resto del paquete.

Debe comprar celdas nuevas y combinadas cuando las coloque en serie. Asegúrese de utilizar un circuito de protección adecuado para cada uno. En general, también es bueno evitar las celdas en paralelo, aunque se puede hacer si es necesario. En su caso, no lo es, hay una plétora de celdas LiPo capaces de manejar las demandas actuales de ese motor, incluso en parada, pero aún así deben combinarse. Y necesitará alrededor de 48 de ellos en serie, lo que ciertamente no es una pila poco práctica. También necesitará un balanceador de celdas y un cargador bastante avanzado para mantener estas celdas.

Si crea el paquete combinando muchos paquetes más pequeños en serie, que es probablemente la opción más barata (usando liposucción para aficionados con índices de descarga lo suficientemente altos), aún necesitará equilibrar activamente todo el paquete a la vez, así que no los cargue por separado. Necesitas un cargador/balanceador de 200V. Estos también están fácilmente disponibles, como cargadores EV. Este por ejemplo.

Nada de esto es barato, pero sus opciones son gastar menos dinero comprando nuevas celdas de las clasificaciones correctas y el equipo de carga/balanceo correcto para una pila 48S, o puede gastar un poco más de dinero haciéndolo de la manera incorrecta, y cuando eso no funciona, además de gastar el dinero para hacerlo de la manera correcta también. Así que no lo malinterprete, la opción en la que compra un balanceador de $ 250 y quién sabe cuántos dólares de nuevas células lipo de alta tasa C es la opción barata. La opción que parece más barata al principio es la opción mucho más cara.

Ir con la opción barata.

Tiene una respuesta larga que parece suponer que simplemente encenderá el motor para encenderlo. Solo los motores de CC bastante pequeños pueden funcionar de esa manera. Es probable que su motor necesite un control electrónico (ESC) o al menos un sistema de arranque de resistencia, independientemente de la fuente de alimentación. Un ESC correctamente diseñado sería capaz de mantener la corriente de operación en o por debajo de la corriente de carga completa nominal del motor en todo momento. También se puede configurar un ESC para permitir una operación de sobrecarga a corto plazo del 150 % de la corriente nominal durante un máximo de 60 segundos.

Debe diseñar un sistema de batería que se adapte al esquema de control del motor y los límites que impondrá a la operación del motor.

Añadido re comentario:

El término ESC se aplica más a menudo a los productos de hobby. A 4200 vatios, se les llama más a menudo controladores de motor de CC o unidades de CC. Para la entrada de CC, se requeriría un controlador PWM. Los productos estándar de propósito general están ampliamente disponibles, pero generalmente están diseñados para entrada de CA; sin embargo, algunos modelos de entrada de CA son PWM y también pueden aceptar entrada de CC. Son lo suficientemente complicados como para hacer que el diseño y la construcción de un controlador de motor de CC PWM para un motor de 200 V, 21 A sea un proyecto de bricolaje desafiante. Sin duda vale la pena buscar productos nuevos o usados ​​que sean adecuados.

No. Esas baterías no están diseñadas para manejar una carga severa como un motor grande. Y es bastante problemático proporcionar corriente adicional conectando baterías en paralelo.

Puede parecer conveniente usar paquetes de baterías preempaquetados comerciales como esos, pero tiene una carga tan seria (y mal combinada) que su solución terminará siendo muy costosa. Esas baterías tienen un precio superior (debido a su mercado objetivo), y el circuito requerido para manejar la alta potencia (y especialmente el equilibrio de carga para una mayor corriente) será desafiante y costoso.

No recomendaría usar esas baterías ya que ese no era su propósito. Es probable que todos estén construidos con iones de litio de 4V en 4 series. Cada uno de ellos incluye un BMS en su interior. No necesita tantos BMS, solo uno para una batería de ~ 50S. No indicó qué impulsará el motor, pero podría considerar un método similar al que usa Tesla (excepto que usan motores de CA). Utilice un li-ion de alta clasificación C como el 18650 o similar. También hay algunas versiones con calificación C alta de lifepo4, pero con una densidad ligeramente menor. Encuentre un BMS que sea capaz de la serie 50 que tenga balanceo. Suena como un proyecto divertido.