Pytanie:
Jak uzyskać wysoki prąd z baterii 9-woltowych
Faizan
2013-06-18 10:33:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Planuję zrobić solenoid ... Który powinien być na tyle mocny, aby unieść siłę około 600N. Myślałem o tym i mam wątpliwości. Jak uzyskać prądy stałe do 20-30 A przy użyciu baterii 9 V? Proszę zasugerować sposób, w jaki mogę je ustawić w taki sposób, aby zapewnić wystarczający prąd.

Kolejne pytanie, myślałem o zwiększeniu napięcia dla większego prądu. Czy to zadziała?

Zwiększenie napięcia * zmniejsza * dostępny prąd.
https://www.google.com/search?q=flash+circuit
Jedynym sposobem na uzyskanie wysokiego prądu z akumulatorów 9 V jest połączenie ich dużej liczby równolegle, ale miałoby to swoje wady. Naprawdę, baterie 9 V są wyjątkowo słabym źródłem energii. Jeśli potrzebujesz prądu, kup akumulator 12 V lub kilka baterii litowo-polimerowych. Na dłuższą metę będą znacznie tańsze.
Jaka jest rezystancja prądu stałego twojego solenoidu i jaka jest pojemność i typ twojego akumulatora 9V.
Potrzebowałbyś * naprawdę dużej * baterii 9V.Zwiększenie napięcia pogarsza problem, a nie poprawia, jeśli chodzi o prąd, o który chodzi.
Pięć odpowiedzi:
Phil Frost
2013-06-18 17:15:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Bateria 9 V ma w przybliżeniu zmagazynowaną energię:

$$ \ require {cancel} \ frac {560 \ cancel {m} A \ cancel {h} \ cdot 9V} {1} \ frac {3600s} {\ cancel {h}} \ frac {1} {1000 \ cancel {m}} \ około 18144VAs \ około 18 kJ $$

A dżul to watosekunda lub niutonometr. W najbardziej idealnych warunkach, przy doskonale wydajnych maszynach w każdym miejscu, akumulator 9 V zgromadził wystarczająco dużo energii, aby przyłożyć określoną siłę 600 N na odległość:

$$ \ frac {18 \ cancel {k} \ cancel {J}} {1} \ frac {\ cancel {N} m} {\ cancel {J}} \ frac {1} {600 \ cancel {N}} \ frac {1000} {\ cancel {k} } = 30m $$

Proponowany przez Ciebie elektromagnes, wymagający być może \ 25A \ $ przy \ 9V \ $, zużywa energię elektryczną w tempie:

$$ 25A \ cdot 9V = 225W $$

Przyłożenie określonej siły \ $ 600N \ $ i biorąc pod uwagę tę moc, możemy obliczyć prędkość, jaką mogłaby zapewnić twoja solenoid, gdyby był w 100% sprawny:

$$ \ frac {225 \ cancel {W}} {1} \ frac {\ cancel {J}} {\ cancel {W} s} \ frac {\ cancel {N} m} {\ cancel {J} } \ frac {1} {600 \ cancel {N}} = 0,375 m / s $$

Więc widzisz, nawet jeśli możemy wydobyć całą energię zgromadzoną w baterii 9 V ze 100% wydajnością, nie ma tego całej tony. Wiedząc, że Twój idealny solenoid porusza się z prędkością \ 0,375 m / s \ $ i że bateria ma wystarczająco dużo energii, aby się poruszać \ $ 30m \ $, czas pracy wynosi:

$$ \ frac {30 \ cancel {m}} {1} \ frac {s} {0.375 \ cancel {m}} = 80s $$

Lub możemy obliczyć to na podstawie energii baterii i mocy solenoidu:

$$ \ frac {18000 \ cancel {W} s} {1} \ frac {1} {225 \ cancel {W}} = 80s $$

Ale może to wystarczy. Pytanie brzmi, jak to zrobić efektywnie. Moc elektryczna w rezystancji jest wyrażona wzorem:

$$ P = I ^ 2 R $$

Wewnętrzna rezystancja baterii 9 V może wynosić \ $ 1,5 \ Omega \ $, kiedy świeży. Podnosi się, gdy bateria się wyczerpuje. Twój solenoid to prawdopodobnie co najmniej kolejny \ $ 1 \ Omega \ $. Zatem przy \ $ 25A \ $ same straty rezystancyjne wyniosłyby:

$$ (25A) ^ 2 (1,5 \ Omega + 1 \ Omega) = 1562,5W $$

Porównaj to z mocą używaną przez rozważany powyżej idealny solenoid (\ $ 225W \ $) i widać, że jest to absurdalnie nieefektywny system. Samo radzenie sobie z ciepłem wynikającym z tych strat będzie wyzwaniem. Oczywiście nie można tego uzyskać z baterii 9 V, ponieważ napięcie utracone na jego wewnętrznej rezystancji przy \ $ 25A \ $ wynosi:

$$ 25A \ cdot 1.5 \ Omega = 37,5V $$

... czyli więcej niż 9 V dostarczane przez akumulator.

Oprócz akumulatora lub solenoidu problem stanowi przesyłanie \ $ 225W \ $ energii elektrycznej samo. Ponieważ moc jest iloczynem napięcia i prądu (\ $ P = IE \ $), aby przenieść dużo mocy, możesz mieć wysoki prąd lub wysokie napięcie. Ale nawet przewody mają opór, a ponieważ moc tracona na tym oporze jest proporcjonalna do kwadratu prądu, bardziej praktyczne jest przenoszenie dużych ilości energii elektrycznej przy wysokim napięciu niż przy dużym prądzie. Właśnie dlatego zakład energetyczny przesyła moc na duże odległości przy bardzo wysokim napięciu.

Więc jeśli chcesz przenieść \ 225W \ $ przy \ 9V \ $, musisz utrzymywać rezystancję na bardzo niskim poziomie, aby uniknąć strat rezystancyjnych, które są bardzo wysokie. Oznacza to gruby przewód (w tym przewód w solenoidzie, który stanowi większość przewodu w obwodzie) i akumulatory o niskim oporze wewnętrznym. Możesz także zamienić prąd na napięcie lub napięcie na prąd w projekcie swojego solenoidu, jak opisuje odpowiedź supercat.

Dziękuję za odpowiedź z punktu widzenia ESR. Zbyt wiele osób postrzega baterie jako idealne źródła napięcia i pomija ważne efekty rzeczywistych baterii, szczególnie tych o wysokim stopniu kompromisów, takich jak zwykłe 9 V i ogniwa pastylkowe.
Jay Greco
2013-06-18 11:00:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ponieważ nie zostało to określone, zakładam, że masz na myśli dostępną w handlu baterię 9V do użytku domowego. Standardowa bateria 9V ma pojemność około 400-600 mAh. Mówiąc najprościej, akumulatory te mogą dostarczać około 500 miliamperów przez godzinę, zanim ulegną „zużyciu”. Możesz w teorii pobierać prąd, którego szukasz, ale nawet w przypadku kilku baterii 9V równolegle (sumuje pojemność), z każdego zestawu baterii dostaniesz około 1-2 minut. W przypadku standardowych baterii konsumenckich jest to dość nierealne i dość nieefektywne. Mogę sobie wyobrazić, że prawdopodobnie nie chcesz wymieniać baterii co minutę.

Jeśli rozmiar i waga nie są dużymi czynnikami, przyjrzałbym się dużej, dużej pojemności , szybko rozładowujące się akumulatory kwasowo-ołowiowe. Dostarczają 12 V, które jest zbliżone do tego, czego szukasz, i mogą dostarczać setki prądu przez różne okresy czasu (w zależności od tego, ile wydasz / jaką otrzymujesz baterię).

OP nie powiedział (jeszcze), czym jest bateria, dlatego Twoja odpowiedź zakłada, że ​​jest to typ „standardowy”. Możesz mieć rację w swoich założeniach, ale możesz nie.
Doskonała uwaga. Zmieniłem trochę moją odpowiedź.
supercat
2013-06-18 20:19:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Konstrukcja solenoidu to kompromis między użyciem większej liczby zwojów a użyciem większego prądu. Naprawdę wątpię, czy jakikolwiek mały elektrozawór, który jest na tyle mały, że można go realistycznie obsługiwać z baterii 9-woltowej, osiągnąłby optymalne zachowanie przy tak wysokim prądzie, jak sugerujesz. Wydajność najprawdopodobniej byłaby lepsza przy większej liczbie zwojów.

Jak już powiedziano, maksymalny prąd solenoidu, jaki można uzyskać z akumulatora 9-woltowego, zostałby uzyskany poprzez podłączenie kondensatora równolegle do akumulatora, oraz następnie za pomocą kilku wydajnych przełączników, aby naprzemiennie podłączyć elektromagnes do akumulatora i zwierać go (należy unikać zamykania obu przełączników i minimalizować czas, w którym oba są otwarte; użyj diody flyback, aby bezpiecznie rozpraszać energię podczas czas „otwarcia obu”). Aby całkowicie zmaksymalizować prąd solenoidu bez względu na żywotność baterii, ustaw stosunek czasu pracy baterii do „czasu zwarcia”, tak aby bateria była pobierana do około 4,5 wolta. Spowoduje to wyciągnięcie maksymalnej mocy z baterii, nawet jeśli spowoduje to, że bateria straci około połowy swojej energii, nagrzewając się. Ustawienie współczynnika nieco niższego, dzięki czemu pobiera akumulator tylko do 6 V, nieznacznie zmniejszy prąd cewki (o około 12%), ale poprawi żywotność akumulatora o 50%, ponieważ tylko jedna trzecia energii akumulatora zostanie zmarnowana samonagrzewający się.

medivh
2013-06-18 17:47:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Używanie baterii 9 V oznacza używanie jednej, pojedynczej baterii 9V.

Jeśli nie jest to prawdziwe ograniczenie, przy którym pracujesz, zalecam szeregowe podłączenie kilku, aby uzyskać wyższe napięcie. Jeśli możesz użyć tylko jednej pojedynczej baterii 9 V, polecam zakup kondensatora o dużej pojemności i ładowanie go przez obwód ograniczający prąd, a następnie przełączanie go w celu zasilania solenoidu. Nie zapewni to stałej mocy, ale w zależności od obwodu i elektromagnesu powinno dać 600 N

Bajajim
2015-06-12 11:14:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zastosuj szeregowo dwie baterie litowe IMR o wysokim poborze mocy. Rozmiary od 18650 do 26650 lub więcej mogą dostarczać prądy do 60 amperów. Jeśli napięcie jest zbyt niskie (8,4), możesz użyć akumulatorów LiFePo o napięciu 9,6 V (3 razy 3,2 V).



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...