Типы аккумуляторов для роботов и робототехнических конструкций

Введение:

Выбор правильной аккумуляторной системы для ваших роботов очень важен, потому что для каждого типа требуются разные типы аккумуляторов. Некоторым требуются меньшие размеры, в то время как другим могут потребоваться более крупные. А потом поговорим о разновидностях аккумуляторов. Вот подробное руководство по типам аккумуляторных систем для роботов.

Типы батарей:

Нашим основным направлением деятельности будут перезаряжаемые аккумуляторы, и первое название, которое, вероятно, придет вам в голову, это «литиевые аккумуляторы». наиболее часто используемые аккумуляторы. Если вы хотите что-то в рамках бюджета, то вам подойдут свинцово-кислотные батареи, или вы можете выбрать литий-ионные или литий-полимерные батареи. (Неперезаряжаемые батареи в любом случае довольно дороги в долгосрочной перспективе.)

1. Свинцово-кислотные батареи

Свинцово-кислотные аккумуляторы обычно дешевы и имеют большую емкость. Вы можете найти их на более крупных платформах, которые не требуют огромной мощности, но требуют большой энергоемкости. Вы найдете их в солнечных энергосистемах, ИБП и т. д. Однако они доступны только с шагом 6 В и 12 В, очень тяжелые и имеют низкую мощность на единицу веса. Кроме того, они дольше заряжаются и теряют емкость, если их оставить на хранение.

2. Никель-металлогидридные батареи

Если вы хотите выбрать более дешевый вариант, но при этом легче свинцово-кислотных аккумуляторов, вам подойдут никель-металлогидридные аккумуляторы. Они довольно популярны благодаря низкому внутреннему сопротивлению и хорошему соотношению мощности к весу и намного безопаснее, чем элементы на основе лития. Вы найдете их в страйкбольном оружии, дешевых игрушках, заменителях AA/AAA, цифровых камерах и т. д. К недостаткам относится более высокий саморазряд (примерно на 50% выше, чем у NiCd). Они также имеют ограниченный срок службы и плохо поглощают перезаряд.

3. Литий-ионные элементы

Литий-ионные элементы относительно безопасны и имеют более высокую плотность энергии, поэтому они подходят для электронного оборудования, которое требует более длительного времени между зарядками, но при этом потребляет больше энергии. Их скорость саморазряда также низкая и они очень легкие. Они используются для питания электронных гаджетов, таких как мобильные телефоны, ноутбуки, планшеты и т. д. Однако их основным недостатком является их стоимость, т. е. они могут быть довольно дорогими, и они также будут страдать от старения. Кроме того, они требуют дополнительной защиты от перезарядки и разрядки.

4. Литий-полимерные батареи

Литий-полимерные батареи, как правило, легкие и поставляются в упакованном виде, представляющем собой набор отдельных элементов с балансировочной вилкой и основной вилкой питания. Они доступны в широком диапазоне напряжений, а также в соответствии с требуемым использованием. Вы найдете их даже в боевых роботах, радиоуправляемых самолетах и ​​дронах, ноутбуках и телефонах.

Однако имейте в виду, что они могут быть очень опасными, если с ними не обращаться осторожно. Их следует правильно хранить и обслуживать. Они также могут быть довольно дорогими.

Теперь мы обсудим некоторые характеристики батареи, о которых вам следует знать.

Номинальные значения батареи:

Все аккумуляторы поставляются со списком значений напряжения и емкости в ампер-часах или миллиампер-часах. Некоторые из них также поставляются с номинальным током разряда (C-рейтинг) или номинальным током разрыва.

5. Характеристики литий-полимерных аккумуляторов

• Напряжение/количество ячеек:

LiPo аккумуляторы включают последовательные (S) и параллельные (P) элементы. Основные из них помечены как 1S, и если они не помечены, они автоматически считаются 1S, то есть один набор ячеек в серии. Номинальное напряжение элемента LiPo составляет 3,7 В, поэтому, если элемент «2S», то есть два последовательно соединенных элемента, его напряжение будет 7,4 В. Точно так же для блока 5S оно будет 18,5 В.

• Емкость и рейтинг C:

Емкость означает, сколько энергии может удерживать батарея, тогда как рейтинг C – это показатель того, насколько быстро батарея может быть безопасно разряжена без вреда для нее. Большинство аккумуляторов, которые вы найдете сегодня, имеют два рейтинга C:рейтинг непрерывной работы и рейтинг взрывной нагрузки (оценка разрядной нагрузки применима только для 10-секундных пакетов, а не для непрерывной работы).

Допустим, у вас есть аккумулятор емкостью 1000 мА·ч с маркировкой 25C/40C. Он способен выдерживать непрерывный ток 25 А или импульсы 40 А (обычно от пары секунд до 10 секунд). Эти рейтинги имеют тенденцию падать при больших мощностях. Рейтинги C выше 50 являются общими для аккумуляторов менее 1000 мАч. Обычно батарея 75C/150C емкостью 500 мА·ч может выдерживать непрерывный ток 37,5 А и импульсный ток 75 А.

Какое напряжение, емкость и сила тока вам нужны?

Вы должны будете согласовать напряжение аккумуляторной системы с напряжением, при котором будет работать ваш двигатель. Емкость просто помогает определить срок службы батареи. А разрядная мощность или ток — это, по сути, общая сумма токов, потребляемых всеми двигателями под нагрузкой.

Аккумуляторы для стационарных проектов

Есть несколько причин, по которым вам следует выбирать батареи, а не источник переменного тока, даже если ваш проект стационарный.

• Электрический шум:

Обычно это не происходит с источником чистой энергии, но если вы работаете над проектом «сделай сам», вы обязательно столкнетесь с фоновым шумом, мешающим вашему проекту. Батареи, с другой стороны, обеспечат вам чистый, стабильный источник питания постоянного тока. Кроме того, вам не придется иметь дело с нерегулируемыми перепадами напряжения.

• Текущая емкость

Допустим, вы хотите получить источник питания переменного/постоянного тока 12 В для двигателя на 50 А. Вам потребуется гораздо больший источник питания, чем 50 А. И даже больший источник, который может выдерживать 75-100 ампер в течение небольшого периода времени, даже если ваш двигатель будет работать только на пятой части этого. Вместо этого вы можете выбрать аккумулятор LiPo, рассчитанный на импульсы более 110 ампер, вместе с более дешевым блоком питания.

• Ограничения мощности

Ограничения мощности различаются в зависимости от страны. В США, например, при напряжении 120 В большинство настенных розеток подключаются к выключателю на 15 А, в результате чего пиковая мощность от розетки достигает 1800 Вт. С другой стороны, мощность устройств обычно ограничена 1500 Вт непрерывного источника питания.