Всем доброго, являюсь пользователем этого ресурса уже без малого три года и ежемесячно, если не еженедельно вижу вопросы на тему заголовка данной статьи, часто прохожу мимо, а последнее время стараюсь и вовсе не влезать в споры, ибо в комметариях к статьям еще куда ни шло, но в комментариях к товару бесконечные холивары явно не уместны.
Постараюсь в этой заметке обьяснить, как выбрать аккумулятор.
Постараюсь в этой заметке обьяснить, как выбрать аккумулятор.
Аккумулятор это устройство которое накапливает (аккумулирует) энергию от внешнего источника и отдаёт её в последствии внешнему потребителю. Интересно то, что ни один аккумулятор начиная с 1803г (аккумулятор Риттера) не является непосредственно накопителем электричества в прямом смысле слова, все аккумуляторы при зарядке изменяют химический состав компонентов системы, а при разряде эти состояния возвращаются к исходным значениям - фактически все аккумуляторы можно назвать "преобразователями" электрической энергии в энергию химических процессов и обратно.
Существует множество типов аккумуляторов отличающихся конструкцией и химическим составом электролита, что в свою очередь определяет их применение в тех или иных сферах деятельности человека. Например - на подводных лодках использовались щелочные батареи из за того, что в то время герметичных аккумуляторов не было, а при заряде и разряде кислотные выделяют довольно опасный сернистый ангидрид, в тоже время щелочные только водород и кислород.
Вообще тема очень обширна и для тщательного разбора не хватит ни терпения у Вас мои уважаемые, ни времени у меня, по этому в этой заметке разберем только литий-полимерные аккумуляторы, хотя моделисты за все время моделизма использовали все типы батарей, в том числе и нетрадиционные самодельные элементы питания.
И так, при выборе батареи для модели нужно знать:
1. Какой максимальный (суммарный) ток она - модель требует для нормальной работы всех её узлов.
2. Как долго будет требоваться параметр из пункта 1., - сколько времени модель должна отработать на одном заряде.
3. Напряжение требующееся для работы модели.
Первые два требования напрямую определяют параметры требуемой батареи, третье иногда варьируется в небольших пределах и разбирать его не будем.
На самих аккумуляторах имеется вся необходимая информация для правильного выбора именно той, что нужна.
ЕМКОСТЬ. - Емкость это так сказать вместимость аккумулятора, - измеряется она в амперчасах - Ач или миллиамперчасах - мАч. Цифра или число стоящая перед говорит о том, что элемент или батарея будет отдавать этот ток в течении одного часа.
Пример: Батарея емкостью 1000мАч говорит о том, что она будет отдавать в нагрузку ток равный 1000мА или 1А в течении часа.
Время разряда напрямую зависит от силы тока в цепи, если к такой батарее подключить лампочку которая потребляет 100мА или 0,1А то она будет светить аж 10 часов и наоборот - если подключить скажем мотор который потребляет 6А то этого аккумулятора хватит всего на 10минут работы такого мотора.
Время работы можно вычислить разделив емкость на ток нагрузки, из примера выше; мы имеем батарею 1Ач и нагрузку 1А - 1Ач делим на 1А= 1час,T=C/I, Т время разряда, С ёмкость аккумулятора, I ток нагрузки. пример с лампочкой 1Ач делим на 0,1А=10ч и с мотором 1Ач делим на 6А =0,16ч - 10 минут. Сразу же хочу обратить внимание на то, что не любой аккумулятор способен разряжаться с такой скоростью как с мотором из примера (6А), некоторые батареи при таком быстром разряде выйдут из строя!!! Для того, что бы такого не случилось на аккумуляторах пишут еще один параметр.
ТОКООТДАЧА. - Токоотдача это выражаясь доступно даже начинающим ни что иное как допустимая СКОРОСТЬ разряда данного аккумулятора, на батареях или одиночных элементах (банках, ячейках) она выражается как "число и буква "С" (латинская Ц)", это указывает на то, что данная батарея может отдать всю запасенную энергию за время которое определяется разделив один час на количество "С", то есть - возьмем ту же батарею, что и в первом примере 1Ач и теперь нам сказали, что её токоотдача равна 10С, это значит, что она может отдать всю энергию за 1ч делим на 10С = 0.1ч то есть 6 минут, получается, что мотор из примера выше не повредит её разрядив за 10минут, ибо это по времени на 4 минуты дольше, чем максимальная скорость разряда в 6минут, до её полного разряда. Так мы высчитали время за которое её можно разрядить без вреда её здоровью, а рассчитать максимальный ток который она может выдать можно умножив её емкость 1Ач на цифру или число указанную как токоотдача "С" 1Ач х 10С=10А.
Часто вижу вопрос "25С хватит для этого самолета?" - На такой вопрос нельзя ответить не зная какова емкость того аккумулятора о котором "думает" автор вопроса, допустим его самолет потребляет на максимальных оборотах 10А, а аккумулятор о котором он говорит имеет ёмкость в 2Ач, это значит, что его самолет разрядит эту батарею за 2/10=0,2ч - 12минут, а теперь узнаем сколько для этого потребуется "С" токоотдача.
Токоотдачу можно вычислить 1час разделить на время полученное выше, для удобства час разобьём на минуты, и так 60/12=5 - получается, что для 12 минутного полёта ему понадобится аккумулятор емкостью 2Ач и токоотдачей 5С. Прошу обратить внимание на тот факт, что токоотдача никак не влияет на время полета, в данном случае Вы можете взять батарею с той же ёмкостью и токоотдачей 100С!! время полета останется 12минут и ни как иначе, потому как на время работы модели влияет только ёмкость батареи, часто новички выбирают батарею с гигантским "С" и практически не обращают внимание на емкость. К примеру если мы возьмем ту же модель из описания выше и всунем туда аккумулятор 500мАч и токоотдачей 60С (мы уже знаем, что она на 2Ач аккумуляторе летит 12минут) считаем время полета - 0,5Ач делим на ток нагрузки 10А=0,05ч - 3минуты, и это при том, что батарейка у нас аж 60С!!! А сколько же "С" нам потребуется для трех минутного полета на такой батарейке? 60/3=20С, так зачем же тогда переплачивать за лишние 40С если время полета у нас не изменилось хоть 20С, хоть 60С все равно 3 минуты!!!
Следующее заблуждение это параллельное или последовательное соединение аккумуляторов в батареи, многие уверены, что при последовательном токоотдача не изменяется, а увеличивается напряжение, а при параллельном увеличивается и ёмкость и токоотдача!! Однажды был даже трехдневный спор на этой почве.
НЕЕЕЕТ!!!! токоотдача всегда остаётся такой - какой её нарисовал производитель на этикетке аккумулятора, вопрос в том получим ли мы бОльший максимальный ток от батареи соедененной параллельно?
Да безусловно максимальный ток от батареи мы получим во столько раз бОльший сколько аккумуляторов мы соединим в параллель, то есть если нам нужно получить ток нагрузки 10А, а имеется два аккумулятора которые "могут" дать только 5А, то смело можно соединить их параллельно и "взять" с этой сборки 10А, но токоотдача этой сборки останется такой как у одного из аккумуляторов в сборке!
Объясню; - у нас есть два аккумулятора 1Ач 5С, это значит, что максимальный ток с него можно получить 1*5=5А, однако нам нужно 10А! Соединяем два этих аккумулятора параллельно и получаем сборку 2Ач 5С, считаем по формуле 2Х5=10А, мы получили 10А максимальный ток с этой сборки, НО токоотдача сборки так и осталась 5С и это "5С" ни какая то абстракция или пиар фирмы - это четко выраженная величина которая на мой взгляд важнее всех остальных параметров указанных на аккумуляторах, ибо от знания этой цифры напрямую зависит здоровье аккумулятора, у меня как то спросили - "раз это такая нужная и важная величина, то в чем она измеряется?", отвечаю - измеряется она в номинальных ёмкостях данной батареи и выражается числом с буквой "С" превышать которую не просто запрещено, но даже приближаться к этой цифре не желательно.
В общем выбирая аккумулятор смотрите на емкость и считайте время полета, а когда Вас устроит последнее, ищите "С" чтоб во время полета аккумулятор на Вас не обиделся и не надулся как сыч.
Надеюсь доходчиво объяснил, жаль, что те кто задаёт вопросы про "сколько надо таких соединить, что бы на танк поставить мотор от болгарки" читать это вряд ли станут, ибо лучше сто раз спросить и ни разу не искать....
Всем спасибо за внимание, - с уважением......
Существует один вид накопителей которые накапливают электрический заряд напрямую, не изменяя химический состав компонентов системы - это конденсаторы и ионисторы (суперконденсаторы) В конденсаторах заряд хранится на металлических пластинах, расположенных параллельно на малом расстоянии и разделенных диэлектриком , чем больше площадь этих пластин - тем выше ёмкость конденсатора, но почему то их не назвали аккумуляторами :(
Вы ведь не поставите на маленький моторчик огромный пропеллер? Почему? Потому что при попытке раскрутить такой пропеллер мотор попытается выдать большое количество ватт и сгорит, если его не ограничить по току и напряжению.
Мне на практике приходилось превышать напряжение, заявленное производителем, при условии контроля тока.
Мы все летаем на тяге мотора. То есть сколько воздуха мотор протаскивает сквозь пропеллер, надетый на вал. Например чтобы модель летала, нам надо определенное количество грамм тяги. Эту тягу мы можем получить либо увеличив диаметр и/или шаг пропеллера, либо увеличив обороты движка. Обороты, если грубо - это KV движка, умноженное на напряжение. Приняв напряжение одной ячейки за 3,7 вольт - получаем сколько банок нам надо аккумулятор.
А взяв реальные тесты моторов или проведя такой сами - может получить предельные или рабочие параметры (сколько оборотов, сколько ток, какая тяга с этим или тем пропеллером). Если при проведении тестов поставим большой пропеллер и не ограничим подводимый ток - мотор начнет греться или сгорит.
Чтобы не проводить "натурные" испытания и не палить движки с регуляторами - можно воспользоваться мотокальком. Если ваш сетап будет достаточно необычен, мотокальк вас избавит от сгоревшей комплектухи и позволит беззатратно прикинуть разные варианты.
А можно не кружить себе голову, и воспользоваться советами других - рекомендации даются не просто так.
Токопотребление - характеристика нагрузки. И зависит оно в данном случае исключительно от работы совершаемой мотором.
Но чтобы получить ту или иную тягу приходится варьировать в том числе и напряжением системы. В результате, при разном напряжении можем получить разное количество потребляемого тока, но примерно одинаковое количество ватт. Примерно, но не точно. Именно поэтому возникают таблички с эффективностью мотора в тех или иных режимах.
Ваши волосы улеглись на место?
" На мотор нельзя подать никаких "Ваттов". Потому что это будет уже не мотор а генератор. "
Давайте и я побуквоедничаю - а как НА генератор вы собрались подавать ватты? Мне тоже волосы дыбом поднимать?
Лампочка в розетке решает сколько ампер скушать из розетки, и соотвественно энергии подать на генератор электростанции, а никак не наоборот.
Потребляемая мощность электродвигателя, определяется сопротивлением его обмоток (вспоминаем закон Ома). Внутреннее сопротивление двигателя - величина постоянная, значит, при увеличении напряжения - будет расти ток. Потребляемая мощность - это произведение тока на напряжение.
Таким образом, мощность электродвигателя, будет расти прямо пропорционально росту напряжения (при условии что ток не ограничивается). Все это будет происходить до тех пор, пока обмотки двигателя смогут держать нагрев вызываемый протекаемым через них током. Это и будет являться его предельной мощностью.
А "таблички с эффективностью мотора" нужны для соответствия параметров электродвигателя и характеристик винта фиксированного шага. Ибо любой двигатель и любой ВФШ имеют нелинейные характеристики КПД по скорости вращения.
"ты на рыбалку?
нет, на рыбалку
ааа, я думал - на рыбалку"
" Это и будет являться его предельной мощностью. " - это я и пытался донести. Просто некоторые думают, что если в описании движка написано 4S - не моги его на 5 банках крутить! А я пытаюсь донести, что зависит все от ватт (то есть не только вольты но и амперы). А начали тут к словам цепляться "ватты подводить", "амперы подать".
Не буду больше умничать и кому-то что-то доказывать. Я в состоянии подобрать сам себе ВМГ, можете думать обо мне как "у ней внутре неонка" - мне пофигу.
Как летал так и летать буду. Рекорд высоты на коптере поставил почти что абсолютный.
Я не учебник по физике, чтобы изъясняться корректно. Не буду более вас смущать.
Удачи.
Производитель указал в аннотации на двигатель:
мощность - 500W , ток Imax - 35А
так вот, от какой величины плясать? имеется ввиду, допустим:
на 2S имеем 500W и 68А - превышение по току почти в 2 раза, но мощность та...
на 5S имеем 650W и 35А - превышение по мощности, но ток в пределах...
наверное нельзя превышать любую из этих величин, т.е. ток не может быть больше 35А, а мощность более 500W иначе двигателю гаплык...
или нет?
Длительное превышение паспортной мощности (500W) также приведёт к перегреву обмоток ибо оные не смогут рассеять бОльшое колличества тепла, т.к. при том же токе но при большем напряжение мы получаем большую мощность.
Т.е. паспортную мощность двигателя (500W) при токе 35А вы можете получить с батареями: 4S (518Вт при 3.7В на банку)
3S - для этого примерно посчитаем сопротивлене обмоток R=U/I Напряжение берём "номинальное" (для 4S и мощности ~504W будем по 3.6 на банку) ну а ток 35А. Итого 3.6*4/35=0.411 Ом. Значит для случая 3S (допустим банки почти под завязку - 4.1В) получим I=4.1*3/0.411~30А соответсвенно мощность которую сможем получить 30*14.1 = 423Вт, что тоже неплохо
Соотвественно можете посчитать и для 2S убедитесь, что ток не превысит и 30А и мощность разумеется тоже сильно упадёт
А для 5S картина следующая:
Допустим банки по 3.7 тогда ток равен 3.7*5/0.411=45А и мощность соотвественно 45*18.5=832.5Вт далекова-то от номинала не правда ли?
Ну теперь у меня волосы дыбом встали! ))))))))))
Это куды киловольт-то? На обмотки 12-вольтового движка с одним слоем фиг знает какого лака намотанные как попало, чуть ли не на металл голый?!!! Да если на 50В пробой не наступит, то очень повезёт вам!
Товар http://www.parkflyer.ru/product/416125/ это что касается китайской продукции, есть движки и на большее напряжение, все на том же проводе ПЭВ, Вам найти?
1. Пример с двигателем на 12S не совсем корректен. Во первых12S при 4 вольтах на банке это 48 ВОЛЬТ на 12 банках, далеко ещё до киловольтов, а стоимость притом уже приличная! А аккум к нему сколько стоить будет? Даже смотреть не стану, чтобы не испугаться. Много ли найдётся моделистов использующих подобные комплектующие? Вы бы ещё что-нибудь из последних разработок NASA привели в пример.
2. Пробить может и на 10В - зависит от качества изоляции (иногда просто трескается на сгибах), от конструкции обмоток, аккуратности намотки, от посадок носом в снег и т.п. тоже будет сильно зависеть пробивное напряжение. Конкректно такие движки не перематывал (не было необходимости пока) но много раз мотал трансформаторы в том числе и высоковольтные. Так вот, по вашей логике межслойная изоляция в сетевых на 220/380 трансформаторах вообще не нужна - если сам провод лакированный киловольты держит легко, зачем растраты лишние?
Но она, (изоляция межслойная) там есть, всегда была и надеюсь будет впредь! А в киловольтных устройствах так очень даже внушительная. И потом, китайцы каким именно проводом из вашей таблицы пользуются? Подозревают они о её существовании?
3. Что касается фразы типа "Сопротивление двигателя.. величина постоянная..." - мне она не принадлежит. Я всего лишь предложил простой способ ПРИМЕРНО оценить мощность выдаваемую конкретным двигателем, при работе на разных уровнях напряжениях постоянного тока. А ваши рассуждения насчёт реактивного и активного сопротивлений частоты импульсов и т.п. расплывчаты и бесполезны. Дескать повышай себе напряжение сколько хочешь, только и частоту тогда тоже и скважность уменьшать не забывай и будет тебе счастье. Как всё просто оказывается! Ну а как насчёт граничной частоты материала сердечника? Потерь в стали? Десятка-другого уравнений, которые превратяться в неравенства всего лишь с увеличением частоты в 2-3 раза? Это не смущает?
Для ограничения тока, требуется установка дополнительного элемента не входящего в традиционную схему подключения аккумулятор-регулятор-двигатель. Аккумулятор с большим S стоит дороже и получается тяжелее при той же энергоемкости W*h. Какую цель Вы этим достигаете?
Интересно, китайцы хоть десятую часть этого пытаются понять, перед тем как этикетки на товар клеить и вгонять нас в размышления?
1. Пример с двигателем как раз таки корректен на полностью заряженных банках мы получим 4,2*12=50,4В это вполне достаточно по Вашим заверениям, а если учитывать то что движок питается не трехфазной синусойдой, а меандром переменного тока, то мы получаем «хорошую» самоиндукцию со всеми вытекающими.
2. А я и не говорил что будет дешево, я говорил про КПД. Я знаю что комплектующие рассчитанные на высокое напряжение стоят дорого, а если еще и высокая частота то вообще заоблачные цены (органов не хватит), но ведь мы же не обсуждали стоимость, а я чисто привел в пример что напряжение можно повышать, естественно в разумных пределах.
3. По поводу качества намотки, если Вам попадается откровенное говно, то я тут ничем помочь не могу, у меня достаточно китайского оборудования по качеству не сильно уступающему оригиналам. Бывает и конечно и г.. попадается, но это же китай.
4. По поводу самой намотки, что кроме изоляции провода надо дополнительно прокладывать лакоткань и пролачивать знаю не по картинкам, но напряжение в 1кВ не такое уж и большое, на работе стоят движки на 6кВ (ДАЗО) и мощностью от 250кВт до 1МВт, вот там да, изоляция хорошая, но она рассчитана не только от пробоя, но также от механических воздействий и агрессивных сред. Естественно такое напряжение никто не будет применять в радио моделизме.
5. И последнее, на частотах свыше 50кГц никакое железо не применяют, ибо гистерезис у железа большой, тут уже феррит нужен, а на очень высоких частотах пермаллой, а на сверх высоких только по воздуху (пример катушка Тесла). И я не говорил что все будет просто. Работая при высоком напряжении и высокой частоте да еще и пропуская меандр – электроника находится в экстремальных условиях, поэтому надо позаботиться о ее защите и запасу по техническим характеристикам, но КПД будет высоким.
PS. Я все это прошел на практике, да и с теорией у меня тоже не плохо)), начинал еще в начальных классах заниматься электроникой.
Да и с чего Вы взяли, что движок рассчитан на 12 В, вот подам я на него нормальные три фазы синусоидальной формы с частотой 50Гц и напряжением 12 В, так он пыхнет сразу и пофиг какой ток он может переварить, для него такая частота будет слишком низкой и наоборот подай на него 50кГц так ему может и 100В не хватить, чтобы даже закрутить. Вы же не знаете от чего я буду его запитывать.
А что полное сопротивление цепи складываются из активного и реактивного, я помню из школьного курса физики, но использовал более простой для понимания термин - "внутренее сопротивление".
В качестве нагрузки для двигателя, предлагаю использовать винт фиксированного шага. Именно эта штука используется участниками данного форума в большинстве случаев. Поведение двигателя на статической нагрузке (для этого можно было бы использовать ВРШ) - не совсем интересно, т.к. на авамоделях статическая нагрузка на двигателе встречается крайне редко.
И при увеличении напряжения (в определенных пределах, ограниченных мотором) увеличивается тяга? Соответственно для поддержания той же тяги, которая устраивала раньше - выходит меньший ток?
Вот цифры из практики:
Поменял ВМГ на коптере, замеряю в режиме висения - акки стоят на 4S, газ висения - 68%, ток висения - где-то 16 ампер.
Ставлю другие акки, общая масса увеличилась где-то на 300 грамм. Акки поставил на 5S. Газ висения стал - 30-40 %, ток висения 13-14 ампер.
Пропеллеры и движки (да и сам коптер, кроме батарей) - были одни и те же. А если бы вес акков не увеличился бы, то разница по току была бы ещё более ощутимой.
При повышении напряжения ток уменьшается, при условии той же тяги.
Взляните пожалуйста на нижнию строчку (винт 14,4х4,7 мощность 100%)
токи 18А и 28А на аккумах 3S и 4S соответственно при прочих равных условиях.
Уверен, на других электродвижках (подобных и не очень) в 99% зависимость будет та же, ну исключая загадочные случаи))))
Посчитаю теперь и я, попростому так , собственно Асанычу большее и не требовалось, насколько я понял. Воспользуясь теми же цифрами из той же таблицы, для случая 100% мощности:
U=12.6; I=18A значит некоторое комплексное сопротивление электродвигателя для данного режима будет равно 12.6 / 18 = 0.7 Ом
U=16.8 ; I=28A стало быть некоторое туманно-астрально-мистическое сопротивление электродвигателя для данного режима опять же будет равно 16.8 / 28 = 0.6 Ом
Александр, согласитесь, что погрешность моего грубого, варварского расчёта не так уж и велика оказалась? Она не превысила и 15% , а всё что требовалось - понять не будет ли ещё одна "баночка" лишней. Да и старика, Ома я не обидел))))
У вас же, Александр, прошу прощение если чем задел, не сердитесь, а спорить мне некогда да и неохота.
Да сопротивление движка я только и считал для того, чтобы примерно оценить ток и СООТВЕТСТВЕННО МОЩНОСТЬ на другом напряжении питания. В этом был вопрос - какой максимальный ток будет (и МОЩНОСТЬ следовательно) протекать через обмотки, если банок станет на одну больше или меньше? Дано было: максимальный ток двигателя и номинальное напряжения питания. Требовалось примерно рассчитать допустимое напряжения питанияю Речь не шла о тяге которую движок при этом развивает! Я на него как мог ответил.
Это страусу понятно, что более мощный движок сможет дать больше тяги!
Жду с нетерпением от вас, Александр, более точной методики расчёта токов в трёхфазном двигателе c постоянными магнитами на различных:
1. Напряжениях питания
2. Частотах ШИМ
3. Скважностях импульсов ШИМ
4. Частотах заполнения импульсов ШИМ
Сбацаете?
И примерчик если можно для моторчика реального, а?
написать то я смогу, а Вы осилить то сможете, я вот сомневаюсь и не вижу никакого смысла тут что то доказывать. Люди постоянный ток от переменного не отличают, а я им про меандры, ШИМ...
http://www.avislab.com/blog/brushless08/