Caja de energía portátil: 4 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Tenía algunas piezas adicionales por ahí que necesitaban un propósito y, afortunadamente, encajaban tan bien como si las hubiera comprado para este propósito. Ese propósito es proporcionar una cantidad útil de energía a un inversor en un paquete portátil compacto.

Dio la casualidad de que tenía una caja adicional Pelican 1460 que pedí sin bandejas por error. También tenía cuatro baterías a mano que se compraron previamente para aumentar el tiempo de ejecución de mi compilación MX650 (https://www.instructables.com/id/Battery-Powered-Motorcycle/), pero luego decidí que Pesaba más de lo que deseaba poner en la bicicleta. El inversor fue comprado para instalarlo en mi vieja casa rodante, pero todavía no había podido instalarlo. En mi garaje siempre tengo a mano cables y accesorios eléctricos adicionales, aunque no siempre del color que quiero.

Probé las baterías y el inversor para que encajaran en el estuche Pelican y nació una idea. Iba a construir una caja de batería portátil para alimentar cosas en el campamento y para encender luces y juguetes en la casa de juegos del patio trasero de mi hermano para sus hijos. Resultó que el estuche Pelican encajaría perfectamente con dos baterías más, así que le pedí a mi hermano que también ayudara. Compró dos baterías adicionales, lo que hace el recuento de 6 cada una de 22 amperios por hora de baterías de plomo ácido selladas para un total combinado de 132 amperios por hora.

Paso 1: Lista de piezas, herramientas y advertencias de seguridad

LA SEGURIDAD ES PRIMERO - La electricidad puede matar. Por lo tanto, tenga un conocimiento básico de los riesgos involucrados antes de continuar con esta o cualquier otra compilación. Suelde en un área bien ventilada. Tenga cuidado al trabajar con herramientas eléctricas y utilice siempre el PPE (equipo de protección personal) adecuado.

Las herramientas utilizadas en esta construcción incluyen: taladro, soldador, alicates, pelacables / engarzadora, sierra caladora, cinta métrica, tornillo de banco, marcador, cuchillo, destornillador

Lista de partes:

6 baterías SLA de 22 Ah cada una - La mía vino de Monster Scooters $ 350

Conectores de alambre y anillo de calibre 6 u 8: los tenía a mano, pero se pueden comprar en cualquier ferretería o ferretería.

Cinta para flejes de metal: también conocida como cinta para colgar, creo, y está disponible en ferreterías o tiendas de madera.

Inversor: comencé con uno que tenía a mano 750W / 1500W y terminé con otro debido a los requisitos de energía 1500W / 3000W - De Harbor Freight aproximadamente $ 140

Tornillos y pernos: se requieren pocos para este proyecto y los tenía a mano.

Espuma miscelánea para soportar las baterías: tengo algunas a mano. En su lugar, se pueden utilizar restos de madera u otro material.

Cargador de batería de 12 voltios: tengo a mano un par de cargadores de batería de automóvil diferentes. Cualquier cargador de 12 voltios funcionará.

Estuche Pelican: utilicé un estuche Pelican 1460 disponible en www.atlascases.com aproximadamente $ 175

Paso 2: la construcción

La construcción es sencilla.

Instalé las seis baterías en la bandeja inferior del estuche Pelican y las apoyé con espuma para mantenerlas en su lugar. Debido a que la caja nunca tendrá que volcarse de lado, esto ofrecerá mucho apoyo, incluso sin asegurarlos a la caja. Luego corté la tapa para sujetar el inversor y sujeté el inversor a la tapa con cinta adhesiva de metal y tornillos. Las baterías se conectan en paralelo y luego se conectan al inversor. Soldé cada uno de los conectores de anillo a los cables y usé un cable de calibre 6 u 8 que tenía a mano. No adelgace demasiado el cable, ya que este sistema está sometido a una gran carga.

Nota: Los inversores pueden generar una buena cantidad de calor y deben montarse en áreas de buen flujo de aire. Aunque no me preocupé demasiado por esto, ya que el inversor que utilicé tiene dos ventiladores de refrigeración integrados. Sin embargo, siempre es una buena idea dejarlos respirar, así que corté el orificio un poco más grande en la parte delantera de la tapa para permitir que entre aire y alrededor del inversor. Nunca envuelva un inversor en trapos ni lo coloque sobre material combustible

Agregué una placa impresa en 3D para cubrir el agujero en bruto cortado en la parte delantera de la tapa con una sierra de calar. Lo pinté con pintura sobrante de un proyecto reciente que se acercaba al color de la caja.

Eso es todo lo que hay en esta construcción. Las imágenes deberían ayudar a ilustrar lo simple que es esta construcción.

Mi caja de batería está muy bien empaquetada con una densa potencia de 12 voltios de plomo-ácido. pesa 95 libras y, por lo tanto, es mejor que lo muevan dos personas a pesar de que la caja tiene asas.

Costaría alrededor de $ 700 ensamblar todas las piezas.

Paso 3: Los principios detrás de la construcción

Ahora tengo seis baterías de 12 voltios que suministran una cantidad útil de energía de CA de 120 voltios. Sin embargo, ¿por qué funciona todo?

Puede que me adentre más en esta cuestión de lo que quisiera, pero intentaré aclarar (definir) algunos términos y principios eléctricos básicos. A veces necesito buscar algunos de los siguientes términos y principios para obtener los resultados deseados de los proyectos que construyo. Así que pensé en compartir algunos términos y conceptos útiles. Debo decir que no soy ingeniero eléctrico ni electricista, así que siéntete libre de corregirme si me equivoco y lo corregiré. Puede hacer las preguntas que desee, pero tenga en cuenta que es posible que no sepa la respuesta.

¿Qué son los circuitos en paralelo y cómo se comparan con el cableado en serie? En mis proyectos a menudo me refiero al cableado en paralelo o en serie. Las baterías en paralelo están conectadas con terminales positivos a terminales positivos y terminales negativos a terminales negativos. Esto no cambia el voltaje de salida total de las baterías. Un ejemplo es 6, cada una de las baterías de 12 voltios en paralelo produce 12 voltios de potencia. Así es como se conecta este proyecto de batería.

Las baterías en serie están conectadas desde el terminal Plus al terminal negativo y así uno. Con cada batería sumando su voltaje a la última. Un ejemplo son tres baterías AA a 1,5 voltios, cada una de las cuales produce un voltaje de 4,5 voltios cuando se conectan en serie y solo 1,5 voltios cuando se conectan en paralelo.

Esto también puede referirse a, por ejemplo, bombillas LED. Digamos que estamos usando bombillas que requieren una potencia de 3 voltios. Estas bombillas, cuando están conectadas en paralelo, solo necesitarán 3 voltios suministrados. Mientras que las mismas bombillas que requieren 3 voltios cuando están conectadas en serie requerirán 6 voltios para dos y 9 voltios para tres.

Otra nota al combinar baterías en paralelo o en serie deben ser del mismo tipo de batería con los mismos valores de amperios hora (Ah o mAh). Estos principios se indican en las fotos de arriba con notas insertadas que indican detalles. Las capturas de pantalla están tomadas de "Tinkercad Circuits", que es una nueva herramienta muy agradable en Tinkercad.

¿Qué es un inversor y cómo funciona? Un inversor convierte la electricidad de corriente continua a corriente alterna. No voy a entrar en muchos detalles sobre cómo hace esto, pero aumenta el voltaje de CC y luego lo cambia a corriente alterna antes de enviarlo al dispositivo. Necesita saber cuáles son los requisitos de potencia del dispositivo que va a alimentar con su inversor y cuál es la potencia de la fuente que alimenta al inversor. La mayoría de las veces, la fuente será de 12 voltios CC con una salida de 120 voltios CA. Es posible que pueda arreglárselas con un pequeño inversor de 400 W o puede que necesite un inversor de 3000 W dependiendo de lo que esté alimentando: una bombilla o una sierra circular. Por lo tanto, determine que el inversor que usa es mayor que la potencia de arranque (sobretensión) que necesitan los dispositivos que planea alimentar con él. Además, tenga en cuenta que la salida de onda sinusoidal de un inversor suele ser una onda “cuadrada” (sinusoidal modificada) en lugar de la agradable onda sinusoidal uniforme y redondeada de la alimentación de CA de la pared. Es posible que esto no importe si está accionando un motor eléctrico, pero podría ser importante al encender equipos de comunicación, médicos o de navegación, por ejemplo. (tabla de requisitos de potencia y onda sinusoidal en las fotos de arriba)

Alimentación de CA frente a CC: CA, corriente alterna, es lo que tiene en los tomacorrientes de su casa. DC, corriente continua, es lo que se encuentra en baterías de todo tipo; como la batería que alimenta su automóvil o las baterías AA que coloca en su control remoto.

En la energía de CC, la dirección de los electrones fluye desde el terminal negativo al terminal positivo en una dirección como el movimiento del agua a través de una manguera. La energía de CC se usa generalmente en voltajes más bajos que la energía de CA.

En la corriente alterna, la dirección de los electrones cambia constantemente de dirección. Hasta 60 veces por segundo en la mayoría de los sistemas eléctricos de EE. UU. La energía de CA es más fácil de operar a voltajes más altos que la energía de CC.

¿Qué sucede con los amperios hora cuando conecta las baterías en serie o en paralelo? Los amperios por hora cuando las baterías están conectadas en serie equivalen a lo que leen las baterías. Si en esta construcción hubiera cableado las 6 baterías en serie en lugar de en paralelo, producirían 72 voltios, pero solo 22 Ah. Mientras que las 6 baterías de este proyecto están conectadas en paralelo a 12 voltios y juntas rinden 132 amperios hora. ¡¡¡¡Sí!!!!

¿Qué es una batería SLA? SLA = ácido de plomo sellado. Es decir, una batería de CC que no tendrá fugas si se vuelca o se monta de lado.

¿Qué son las ondas sinusoidales y cómo afectan a la potencia? Con la energía de CA de "The Grid", la onda sinusoidal es muy suave como las olas en el océano sin viento que producen picos y valles suaves y redondeados. Con la energía de CA generada a partir de una fuente de CC con un inversor, puede tener ondas sinusoidales bastante "cuadradas". Por lo general, esto no es un gran problema si está alimentando un motor, luces u otros elementos no técnicos. Sin embargo, si está alimentando equipos de navegación, médicos o de comunicación, esto puede crear interferencias. Los inversores se pueden construir para proporcionar energía de onda sinusoidal limpia, pero cuanto más limpia sea la onda generada, mayor será el costo del inversor.

¿Qué es el amperaje (A)? La cantidad de electrones se mide en amperios (amperios) y se conoce como corriente.

¿Qué son los amperios hora (Ah)? Piense en Ah como el tanque de combustible. Donde Ah es una unidad de carga eléctrica multiplicada por el tiempo. Esto es igual a la carga transferida por una corriente constante de un amperio que fluye durante una hora. A menudo verá esto expresado como miliamperios, mAh, que es una milésima de amperio hora.

¿Qué es la potencia (W)? El vataje es la medida de la potencia necesaria para hacer funcionar un dispositivo y se mide en vatios. Otra forma de decirlo es: La energía eléctrica es la tasa, por unidad de tiempo, a la que la energía eléctrica es transferida por un circuito eléctrico. Donde un vatio equivale a un julio por segundo. Este es el indicador del tamaño del inversor necesario para alimentar su dispositivo o dispositivos.

¿Qué son los ohmios? Los ohmios son una unidad de medida de la resistencia eléctrica. Algunos materiales fluyen energía fácilmente mientras que otros materiales crean resistencia impidiendo así el movimiento de electrones. Esta es también la razón por la que debe usar un cable de calibre 8 como mínimo (el calibre 6 es mejor) para que podamos obtener el flujo necesario entre las baterías y el inversor sin derretir los cables.

¿Qué es el voltaje? Presión eléctrica (energía potencial) entre dos puntos medida en voltios.

Paso 4: primer uso en el mundo real

La primera tarea para la que usamos la caja de energía portátil fue alimentar una máquina de lanzamiento de béisbol. Desafortunadamente, el primer inversor que instalé en la caja fue un inversor de pico de 750 vatios / 1500 vatios y no tenía suficiente energía para hacer funcionar la máquina de lanzar para el equipo de ligas menores de mi hijo. La práctica de bateo es importante, por supuesto, así que compré un inversor de 1500 vatios / 3000 vatios pico y lo instalé en la caja en lugar del inversor más pequeño. El inversor más grande funciona, pero también entra en alarma / se corta y quema el fusible de la máquina lanzadora si no hago girar el volante a mano antes de encender el interruptor de alimentación de la máquina lanzadora. Realmente no puedo decir por qué sucede esto, ya que la máquina de lanzamiento comenzará bien cuando se conecte a un enchufe de pared de CA sin quemar el fusible. Creo que puede ser cómo se entrega la energía desde el inversor o quizás puede ser la onda sinusoidal de la energía entregada como se discutió anteriormente. La máquina de cabeceo toma la potencia de 120 V suministrada por el inversor y la vuelve a convertir en potencia de 90 V CC para hacer funcionar el motor.

Ha habido un par de comentarios sólidos de otros en Instructables con respecto a por qué se quema el fusible en la máquina de lanzamiento sin un comienzo rodante. Aquí está uno de los comentarios que creo que explica bien la situación: En relación con su comentario sobre por qué el fusible se funde con la caja de alimentación y no cuando se usa una fuente de CA. La mayoría de los inversores emiten una onda cuadrada, algunos producen lo que se llama una pseudo onda sinusoidal que es una onda cuadrada escalonada que crece y disminuye en altura (voltaje) por pasos siguiendo aproximadamente la curva de los 180 grados del ciclo de onda sinusoidal en positivo. y direcciones negativas, este tipo de inversor se comporta casi de manera idéntica a la energía de CA de la red, pero los inversores que no hacen esto, que son solo generadores de ondas cuadradas, como puede ver con un osciloscopio, tiene básicamente dos tipos, uno que genera una onda cuadrada que dura los 180 grados del ciclo positivo y negativo, el otro tipo genera una onda cuadrada que dura menos de los 180 grados del ciclo positivo y negativo. El inversor del primer tipo, el voltaje de salida creo que debe ser igual al voltaje RMS de la onda sinusoidal, si no lo hace y la salida es más alta entre el valor RMS y el valor pico, probablemente fundirá el fusible dependiendo del tiempo de retraso que el tiene el fusible y la corriente de arranque que consume el motor cuando arranca desde un arranque muerto (todos los motores consumen cantidades variables de energía de un arranque muerto que puede variar de 3 a 10 veces su potencia de funcionamiento). Los inversores del segundo tipo, ya que generan un pulso cuadrado para una onda cuadrada que no dura tanto como 180 grados de ciclo, están obligados a emitir un voltaje superior al valor RMS para integrar la misma potencia que un seno. onda lo hace durante los 180 grados completos del ciclo. Si su inversor es de este segundo tipo, debe tener cuidado al alimentar equipos que incluyan MOV en la fuente de alimentación como protección contra picos en la línea de alimentación, ya que en muchos casos el nivel de voltaje puede entrar en el rango de protección del MOV y puede explotar. o en el peor de los casos incendiarse. Solo confío en un osciloscopio para darme los valores reales de voltaje que emite cualquiera de estos inversores. Atentamente. JohnH848

Realmente es bueno tener la máquina de lanzamiento funcionando en completo silencio desde la caja de energía y en lugar de alimentada por un generador que funciona en el infield.

Anticipo muchos años de uso de esta caja para todo tipo de tareas, desde alimentar la casa de juegos del patio trasero de mi sobrino hasta recargar las motocicletas Razor que construyo (consulte https://www.instructables.com/id/Battery-Powered-motorcycle). La caja es pesada para mover, por lo tanto, no se usará para todo, pero es una buena opción para tener cuando sea necesario. Obviamente, es mucho más silencioso que nuestro generador y proporciona los mismos vatios de potencia utilizable. Por supuesto, el generador proporcionará energía mientras tenga gasolina, pero eventualmente necesitaré enchufar las baterías para recargar la caja de baterías.

Espero que haya encontrado algún valor en este artículo. Las preguntas o los comentarios siempre son bienvenidos. Haré todo lo posible para responder de manera oportuna y precisa.

Gracias. Schockmade