¿En qué puedo poner un kilovatio? (O: ayúdame a salvar mis secadores de pelo)

disipar$1\mathrm{kW}$en$14\mathrm{V}$necesitas una resistencia con una resistencia de$R = \frac{\mathrm{V}^2}{\mathrm{W}} = \frac{\left(14\mathrm{V}\right)^2}{1000\mathrm{W}} = 0.196\mathrm{\Omega}$. Puedes comprar un$0.25\mathrm{\Omega}$ $1 \mathrm{kW}$resistencia en Digikey por $54.95 ( N.° de pieza FSE100022ER250KE ).

Usar dos o 3 de ellos en paralelo disiparía$2.35 \mathrm{kW}$que está dentro$5\%$de tu objetivo de$2.24\mathrm{kW}$. Si utiliza$0.25\mathrm{\Omega}$resistencias entonces la corriente será$\frac{ 14\mathrm{V} }{ 0.25\mathrm{\Omega} } = 56\mathrm{A}$. Por lo tanto, necesitará un cable de 8 AWG o más grande para cada resistencia.

Alternativamente, puede enrollar un cable de nicromo alrededor de un núcleo de alta temperatura (como un bloque de cemento) para hacer su propia resistencia de potencia. Este PDF brinda información sobre el alambre NiChrome. 14 AWG NiCr Un alambre tiene una resistencia de$0.1587\mathrm{\Omega}$por pie El alambre NiChrome-A tiene un punto de fusión de aproximadamente$1800\mathrm{°F}$. si corremos$29\mathrm{A}$a través del cable, el cable se calentará a aproximadamente$1400\mathrm{°F}$que deja$400\mathrm{°F}$de margen

Si ejecuta 5 hebras en$32\mathrm{A}$cada uno tendras$160\mathrm{A}$y estar en algún lugar del$1400\mathrm{°F}$rango. Para hacer$32\mathrm{A}$necesitamos que la resistencia del cable sea$\frac{14\mathrm{V}}{32\mathrm{A}} = 0.4375\mathrm{\Omega}$. Para hacer$0.4375\mathrm{\Omega}$necesitamos que la longitud del cable sea$\frac{0.4375\mathrm{\Omega}}{0.1587 \mathrm{\Omega}/{\mathrm{ft}}} = 2.76\mathrm{ft}$(2 pies 9 pulgadas).$2.76\mathrm{ft} \cdot 5\ \text{parallel strands} = 13.8\mathrm{ft}$. Envuelva cada uno de los 5 hilos alrededor del bloque de hormigón para que no se toquen o, alternativamente, use 5 bloques de hormigón separados.

Cablee cada hilo a la batería en paralelo usando al menos un cable de 12 AWG para cada conexión. No realice la conexión con algo que pueda derretirse, como cables puente con mangos de plástico. Además, el cable de cobre debe tenderse físicamente separado en el área cercana al NiChrome porque es probable que parte del aislamiento se derrita.

Puede comprar un carrete de 21 pies de alambre NiChrome 14 AWG de McMaster por $19.13. ( N.° de pieza 8880K11 ) Alternativamente, puede comprar un carrete de 20 pies en Jacobs Online por $15.00 .

El problema es doble: necesita un dispositivo que pueda proporcionar la carga adecuada y necesita administrar el calor.

Por mi dinero, haría lo siguiente (¡pero vea la advertencia importante sobre los cortocircuitos de las baterías a continuación!):

Tome un trozo de cable delgado (por ejemplo, el cable de "devanado magnético" que puede comprar en Radio Shack por unos 9 dólares - https://www.radioshack.com/products/magnet-wire-set?variant=5717684613 ). Este conjunto contiene alrededor de 100 pies de cobre de calibre 22, 26 y 30 cada uno. La resistencia de estos cables es de 53, 134 y 339 Ohm/km, respectivamente.

Para obtener una corriente de 160 A de una fuente de 14 V se requiere una resistencia de carga total de 14/160 = 88 mOhm. Eso significa que un poco más de 1 metro del más grueso de estos cables proporcionaría la carga correcta, pero no hay forma de que pueda sacar el calor. Necesita un área de superficie suficiente, por lo que le recomendaría que use el calibre más delgado, duplique los cables, de modo que termine con una cantidad de cables en paralelo que proporcionen la carga. Luego podría soldar los extremos juntos (tiene que raspar un poco del esmalte para poder soldar estos cables) y colocar un trozo de termorretráctil revestido con adhesivo alrededor de la unión. Utilice un cable realmente grueso (múltiples hebras de 6 AWG) para proporcionar la conexión a su batería, o obtendrá pérdidas masivas donde no las desea.

Ahora sumerja todo en un gran baño de agua. El agua es barata y tiene una capacidad calorífica notablemente alta. El aislamiento en el cable asegurará que toda la corriente fluya a través del cobre y ahora tienes un área suficiente para disipar el calor hacia el agua circundante. Si tiene una batería de 16000 mAh, debería poder proporcionar 160 A durante 0,1 horas o 6 minutos. En ese tiempo, en principio disiparías un total de 160 * 14 * 360 = 806 kJ, o aproximadamente 200 kCal. Si sumerges este artilugio en 5 litros de agua (un cubo), se calentará unos 40 C; eso es manejable.

Tenga en cuenta que los cortocircuitos en las baterías son extremadamente peligrosos: estas cosas tienen una química frágil y pueden explotar. Asegúrese de tener equipo de extinción de incendios y protección personal adecuados.

Finalmente, ¿cuántos cables necesita si tiene una longitud total de 100 pies?

Si asumimos que corta N cables de longitud$\ell$tal que la resistencia final es$R$, entonces para una resistencia por unidad de longitud$\rho$nosotros escribimos

También sabemos que la longitud total es$N\ell$, que se da como 100 pies ($L$). Ahora podemos resolver para$\ell$:

Con los números anteriores, desearía cortar el cable de calibre 30 en 11 piezas con una longitud de 92 cm cada una; estos 11 cables en paralelo te darían una resistencia de 84 mOhm, muy cercana al valor que necesitas. Y estoy seguro de que tendrá algunos mOhm más de pérdidas en otros lugares.

Finalmente, carga la batería, determina la cantidad de agua en el balde, conecta todo y manténgase alejado. Cuando la corriente deje de fluir podrás medir el aumento de temperatura en el balde y sabrás cuánta energía fuiste capaz de transferir de la batería al agua.

Si el peso del balde vacío es E, y el del balde lleno es F, entonces la masa de agua es F - E, y si el aumento de temperatura (en °C) es$\Delta T$, entonces la energía total es

Donde el peso está en kg y la diferencia de temperatura en Celsius.

Divide la energía por el tiempo en segundos y tendrás la potencia media.

No tengo una buena sugerencia para medir corrientes tan grandes directamente a menos que tenga la herramienta adecuada (consulte, por ejemplo , este artículo para obtener algunos consejos). Un Fluke normal no lo hará... No desea poner nada directamente en el camino de la corriente grande.

ACTUALIZAR

La pregunta: "¿Puede un cable tan delgado disipar este calor?" se puede responder analíticamente.

Según este documento , un alambre delgado en agua (donde se deja hervir el agua) puede disipar$2\cdot 10^5~\rm{W/m^2/C}$. Si asumimos que su alambre magnético tiene una capacidad nominal de hasta 180 °C y el agua está a 30 °C, tiene un gradiente térmico de 150 °C. Para disipar 2 kW, el área que necesitamos es

El cable de 30 AWG tiene un diámetro de 0,254 mm, por lo que un área de superficie de$8\cdot 10^{-4}~\rm{m^2}$por metro de longitud. La longitud total de 30 m le da una superficie de$2.4\cdot 10^{-2}~\rm{m^2}$; esto es mucho más de lo que necesitábamos. Entonces, incluso si el coeficiente de conductividad térmica es mucho más bajo (digamos, el valor "sin ebullición" de$8\cdot 10^3~\rm{W/m^2/C}$del mismo artículo) todavía es suficiente para sacar el calor.

Tenga en cuenta que dos cables que transportan corriente en la misma dirección se atraerán: esto puede resultar en una reducción del área disponible para la disipación de calor. Es posible que desee experimentar un poco con esto (tal vez ensartar pequeñas cuentas en los cables para separarlos).

Elijo responder esta parte de su pregunta que ha sido ignorada por otras respuestas "¿Hay una manera más fácil de probar la capacidad de mi batería?" Sí, ya tiene los medios para probar la capacidad de su batería con la función de descarga en su cargador de batería LiPo a una tasa de 1A (siga las instrucciones de mfr). O simplemente descárguelo a una velocidad de 1A y cronometre con un cronómetro. Debería ser algo cercano a 16000 mAh a bajas tasas de descarga y significativamente menos a tasas más altas.

Primero mida la capacidad, a la tasa baja, para asegurarse de que realmente tiene un paquete de 16000 mAh.

La tasa máxima de descarga 10C, 15C, etc. se especifica de esa manera por una razón. No es un valor de Amp fijo, depende de la capacidad y condición del paquete en particular en ese momento. Es una especificación 'difusa' que se elige por su seguridad y confiabilidad, no se mide. Es por eso que nunca ve una tasa de descarga máxima de 11.2C.

El hecho de que pueda descargar a un ritmo determinado no significa que deba hacerlo. Es totalmente posible descargar a un ritmo muy alto una vez sin que suceda nada aparentemente terrible. Sin embargo, el calor y el estrés podrían haber creado un punto débil que provocará un incendio violento la próxima vez que realice la misma prueba.

Todas las cargas no son equivalentes. Un verdadero probador de carga de pila de carbono para automóviles (que recomendaría si realiza la prueba) es una carga puramente resistiva, pero los motores son cargas altamente inductivas con picos EMF posteriores y otros componentes complejos que pueden o no ser transportados a la batería. sobre el ESC dependiendo de qué tan bien se filtre.

En conclusión, probablemente no necesite ejecutar la prueba que estaba planeando. Calcule cuánta corriente consume realmente su aplicación en el peor de los casos. Si es menos de 32A, está bien. Si es más, puede estar bien, pero la mejor prueba es simplemente probarlo en el hardware real y ver cuánto tiempo dura. En el vecindario de 160A, esta próxima advertencia NO es solo repetitiva. En ningún caso debe exceder la clasificación actual de ningún cableado, conector o componente. Pruebe en una superficie no inflamable lejos de cualquier cosa que no pueda permitirse quemar.

Si realmente desea "c) otra forma de medir la corriente de descarga continua máxima de la batería" (corriente de descarga no segura) y no está dispuesto o no puede proporcionar parámetros adicionales como la impedancia de carga, entonces en realidad solo hay una forma. Un corto muerto en un cable o barra colectora corto y grueso. Mida la corriente con una pinza en el medidor inductivo hasta que se derrita. Cualquier método con resistencia de carga, incluso una resistencia de derivación de corriente muy pequeña, no alcanzará el máximo real.

Es casi seguro que se trata de una prueba destructiva y el valor de cualquier resultado es dudoso. Si sabemos más sobre qué información está tratando de obtener al realizar esta prueba, podemos darle respuestas más útiles.

Google para "resistencia de frenado dinámico". No son baratos, pero están disponibles desde uno o dos ohmios hasta varios kilovatios. Básicamente son calentadores grandes, pero lo bueno es que puedes especificar la resistencia, la corriente y la potencia que necesitas.

Puede usar un probador de carga. Estos dispositivos están diseñados para probar baterías y alternadores de vehículos y están destinados a manejar cientos de amperios en su rango de voltaje. Básicamente son una gran resistencia de pila de carbón en una caja con un amperímetro y un voltímetro. Se puede conseguir uno de 500A por alrededor de $50 (ejemplos 1 2 ).

El único problema es que estarías yendo mucho más tiempo que su ciclo de trabajo previsto. Están diseñados para manejar esa carga durante aproximadamente 30 segundos (arranque del motor de corriente máxima) en lugar de los 4 a 6 minutos que estarías midiendo, aunque estas unidades están diseñadas para 6 KW, por lo que podría funcionar durante un minuto o Entonces, déjelo enfriar por un tiempo y repita hasta que la batería se agote.

Sus electrodomésticos alimentados por la red eléctrica (secadores de pelo, etc.) no son realmente cargas adecuadas para una batería de 14 V. Están diseñados para una potencia de 120 V (o 240 V) y consumirán < 10 % de su potencia nominal a 14 V.

Cuando revisé Ebay hace unos minutos, parece que hay muchas de esas resistencias de potencia de 100 W en bonitas cajas de aluminio que podrían atornillarse a un gran disipador de calor. Podrías conseguir 25 de esas cosas y conectarlas en paralelo. Elija una resistencia que sea paralela a 0,0875 ohmios. No sé si esto vale la pena el gasto?

O puede tratar de encontrar un lugar que venda repuestos para electrodomésticos y obtener un rollo de alambre de nicromo pesado y hacer su propia resistencia de 0.0875 ohmios.

Pero, como ya han dicho otros, jugar con 160A no es lugar para aficionados. Podrías suicidarte Y quemar tu casa al mismo tiempo. ¡SE RECOMIENDA ENCARECIDAMENTE EXTREMA PRECAUCIÓN!

¿De verdad hay que descargar la batería a ese ritmo? Si solo desea verificar qué Ah realmente tiene, ¿por qué no hacerlo a una corriente más baja, pero durante más tiempo? Hice algo similar con unas baterías 18650 Li que compré en eBay. Quería verificar lo que realmente tenía, así que solo configuré un circuito para drenarlos a alrededor de 500 mA y medí cuánto tiempo tomó. ¡Mucho más fácil (y más seguro) que básicamente hacer un cortocircuito!

Podría usar un par (o 3) de esas resistencias de 100 W para obtener un drenaje de 10 A-20 A y ver qué sucede. Eso al menos le daría una cifra aproximada para la batería.

14vdc @ 160a está en el rango de una batería de arranque de automóvil estándar. Obtenga un inversor de corriente de 3KW 12VDC a 120VAC (búsquelo en Google, estos existen) y luego use un calentador de 2KW 120V como carga. Tendrá que usar la longitud más corta de cable de cobre de calibre masivo #0 o #00 para conectarlo a la batería. También necesitará un estándar de resistencia de derivación de 100 amperios a 1 amperio (es una herramienta eléctrica) para medir esta cantidad de corriente con precisión. Si conecta su medidor Fluke a la derivación y lee 1,6 amperios, entonces fluyen 160 amperios a través de la derivación. El único problema es que si la batería es demasiado incapaz, es posible que no admita el inversor de 3 KW durante mucho tiempo. Con suerte, esta no es una batería de pasatiempo, estas especificaciones son para una batería de litio de segmento de vehículo eléctrico de tamaño completo. Estos también existen. No olvide que 16.000 amperios-hora también es 1 amperio durante 16 horas.

Existen cargas electrónicas que pueden disipar ese tipo de energía indefinidamente, como la serie EL de Kepco: http://www.kepcopower.com/el.htm

No son baratos, pero son muy buenos para extraer corriente constante, voltaje, potencia, casi todo lo que necesites. Estoy bastante seguro de que también se pueden controlar a través de una conexión en serie.

Si tiene a mano una resistencia de bobina abierta, pero es una resistencia demasiado alta y una capacidad de corriente demasiado baja para sus necesidades, puede tocarla de la siguiente manera:

Está dividiendo la resistencia en n segmentos, lo que hará que el conjunto sea adecuado para el mismo vataje con un voltaje de 1/n.

Los detalles sangrientos: si el paquete es de resistencia r , entonces la resistencia de cada segmento será, obviamente, r/n. Entonces, con todos ellos en paralelo, la resistencia es (r/n)/n. Lo sentimos, no puedo encontrar el superíndice en la aplicación.

.

Parece que te faltan algunos cálculos simples. La resistencia de prueba requerida es

Esto le dará un montón de

Un dispositivo de red con esta resistencia tendría una potencia nominal de

A 240 V la potencia sería cuatro veces eso (debido al término cuadrado) = 658 kW = 0,6 MW. No los encontrarás en tu cocina.

Como ya tiene una aplicación, le sugiero que encuentre un método para usar su carga real como prueba.

Yo usaría un enfoque paso a paso. Eso significa usar cargas de forma incremental y medir la caída de voltaje y calcular la resistencia interna de la batería, y luego extrapolar teóricamente para cargas más grandes. Y solo después de eso, si los cálculos muestran un buen margen de seguridad, intentaría un enfoque de carga de alta corriente.

Pongamos un ejemplo: Para calcular la resistencia interna de la batería es muy simple usando un amperímetro (no necesariamente precisión) y un voltímetro digital (aquí es necesario tener al menos cuatro dígitos en la pantalla de valor, pero nuevamente, la precisión no es muy importante, solo la número de dígitos) y dos resistencias de bajo valor. Pueden ser dos bombillas de coche de 12V 55W. El enfoque implica usar el voltímetro en paralelo con la batería, el amperímetro en serie con las bombillas y tomar dos medidas: una con una sola bombilla y la segunda con dos bombillas en paralelo. A partir de los resultados de corriente y tensión podemos calcular la resistencia interna de la batería: Ri = dV / dI ; (dV = V1-V2; dI = I2-I1).

Ahora que ha calculado la resistencia interna de la batería, puede aproximar la disipación interna de energía (calor) de la batería a 160 A utilizando la conocida fórmula: P=I2R, donde: P será la disipación interna de la batería, en vatios; I al cuadrado es 160A al cuadrado que significa 25600; R es la resistencia previamente calculada, en ohmios.

Si el resultado P es mayor que 100 W para una batería pequeña (200-400 gramos), ni siquiera intentaría quitarle 160 A. Si se trata de una batería bastante grande (más de un kilogramo, por ejemplo), debe absorber de forma segura los 100 W durante unos minutos, lo que significa que funcionará bien. Por supuesto, pueden aparecer otros efectos perjudiciales con corrientes altas, pero lo intentaré.

Busqué las especificaciones de tu batería. Hay una diferencia seria. La especificación exige una tasa de descarga constante de 10C, no una tasa de descarga continua de 10C. Lo que esto significa es que puede descargar la batería a 160 A hasta que se descargue.
También tienen una tasa de descarga máxima de 20C durante 10 segundos. Usando esto para estimar la duración del tiempo a 10C, supongo que 40 segundos.
Tuve una conversación con un CSR de Hobbyking y me aseguró que era seguro usar una tasa de descarga de 160 A , sin embargo, se mostró evasivo en cuanto a cuánto tiempo la batería podría entregarla (el teórico es 6 min como máximo) .
Me sorprendería que dure siquiera un minuto. Esto está "muy lejos" de ser continuo.Es posible que ni siquiera tenga tiempo suficiente para medir nada.

Otro enfoque (y más seguro) es determinar la resistencia interna de la batería (Ri). Una vez hecho esto, es muy sencillo calcular la tasa de descarga máxima (Is = Vo/Ri).
Para encontrar la resistencia interna, mida el voltaje sin carga (Vo). Use una resistencia de carga de 5 ohmios y mida el voltaje bajo carga (Vl) y la corriente (I). Ri = (Vo-Vl)/I.
Como ejemplo, Vo = 16v, Vl = 14,55v e I = 2,91A. Ri = (16 - 14,55)/2,91 = 0,498 ohmios. Usando este valor de Ri, se obtiene la tasa de descarga máxima de (16/.498 = ) 32.18A.

Un motor de arranque de automóvil (especialmente para un motor grande) puede consumir fácilmente esa cantidad de corriente, y también en el rango de 14 V. El único problema es que toda esa energía tiene que ir a alguna parte. Si instaló un motor de arranque con el eje bloqueado para evitar la rotación, consumirá su corriente máxima (parada), pero toda esa energía se calentará en los devanados, por lo que no puede funcionar así por más de unos segundos a la vez sin cocinarse. Si pudiera manipularlo para impulsar algún tipo de carga mecánica, tal vez un gran ventilador o algo así, entonces podría funcionar más tiempo porque la mayor parte de la potencia se disipará en la carga, pero entonces necesitaría un motor realmente grande y una mecánica fuerte. carga o no dibujará la corriente objetivo.

Si está trabajando en un dron y ya tiene los motores y las hélices para él, tal vez la solución sea construir un equipo de prueba estático para bloquear el dron para que no pueda moverse, inserte su monitoreo de rendimiento eléctrico (corriente/voltaje ) equipo en el circuito, y "volar" su dron en la plataforma.