Caixa de energia portátil: 4 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Eu tinha algumas peças extras que precisavam de um propósito e, felizmente, elas se encaixaram tão bem como se eu as tivesse comprado para esse propósito. Essa finalidade é fornecer uma quantidade útil de energia a um inversor em um pacote portátil compacto.

Acontece que eu tinha uma caixa Pelican 1460 extra que encomendei sem bandejas por engano. Eu também tinha quatro baterias em mãos que foram compradas anteriormente para serem usadas para aumentar o tempo de execução do meu MX650 build (https://www.instructables.com/id/Battery-Powered-Motorcycle/), mas então decidi que elas pesava mais do que eu gostaria de colocar na bicicleta. O inversor foi comprado para ser instalado em meu antigo RV, mas eu ainda não tinha me dado tempo para instalá-lo. Fios extras e acessórios elétricos estão sempre à mão na minha garagem, embora nem sempre na cor que eu quero.

Experimentei as baterias e o inversor para caber no case Pelican e surgiu uma ideia. Eu ia construir uma caixa de bateria portátil para alimentar as coisas ao redor do acampamento e acender luzes e brinquedos na casinha de brincar do quintal do meu irmão para seus filhos. Acontece que o estojo Pelican caberia perfeitamente em mais duas baterias, então pedi ao meu irmão para ajudar também. Ele comprou duas baterias adicionais, totalizando 6 baterias de chumbo-ácido seladas de 22 amperes por hora para um total de 132 amperes-hora.

Etapa 1: Lista de peças, ferramentas e avisos de segurança

SEGURANÇA EM PRIMEIRO LUGAR - A eletricidade pode matar. Portanto, tenha um conhecimento básico dos riscos envolvidos antes de prosseguir com esta ou qualquer outra construção. Solde em uma área bem ventilada. Tenha cuidado ao trabalhar com ferramentas elétricas e sempre use EPI (equipamento de proteção individual) adequado.

As ferramentas usadas nesta construção incluem: Furadeira, Ferro de soldar, Alicate, Descascador / Crimpador, Serra de gabarito, Fita métrica, Torno, Marcador, Faca, Chave de fenda

Lista de peças:

6 Cada bateria SLA de 22 Ah - a minha veio da Monster Scooters $ 350

Fio de bitola 6 ou 8 e conectores de anel - eu tinha em mãos, mas eles podem ser adquiridos em qualquer loja automotiva ou de ferragens.

Metal Strapping Tape - Também conhecida como fita suspensa, acredito, e está disponível em lojas de ferragens ou madeireiras.

Inversor - comecei com um que tinha em mãos 750W / 1500W e terminei com outro devido aos requisitos de energia 1500W / 3000W - De Harbor Freight aproximadamente $ 140

Parafusos e parafusos - poucos são necessários para este projeto e eu os tinha em mãos.

Espuma diversa para suportar as baterias - tenho algumas disponíveis. Pedaços de madeira ou outro material podem ser usados em seu lugar.

Carregador de bateria de 12 volts - tenho alguns carregadores de bateria de carro disponíveis. Qualquer carregador de 12 volts resolverá o problema.

Estojo Pelican - usei um estojo Pelican 1460 disponível em www.atlascases.com por cerca de US $ 175

Etapa 2: a construção

A construção é direta.

Instalei as seis baterias na bandeja inferior do estojo Pelican e as segurei com espuma para segurá-las no lugar. Como a caixa nunca precisará tombar para o lado, isso oferecerá bastante suporte, mesmo sem prendê-los à caixa. Em seguida, cortei a tampa para segurar o inversor e fixei o inversor na tampa com fita adesiva de metal e parafusos. As baterias são ligadas em paralelo e, em seguida, conectadas ao inversor. Soldei cada um dos conectores de anel aos fios e usei um fio de bitola 6 ou 8 que tinha em mãos. Não diminua muito o fio, pois este sistema está sob uma grande carga.

Observação: os inversores podem gerar uma boa quantidade de calor e devem ser montados em áreas com bom fluxo de ar. Embora eu não tenha me preocupado muito com isso, já que o inversor que usei tem duas ventoinhas de resfriamento integradas. É sempre uma boa ideia deixá-los respirar, então cortei o orifício um pouco maior na frente da tampa para permitir a entrada de ar e ao redor do inversor. Nunca embrulhe um inversor em trapos ou coloque sobre material combustível

Eu adicionei uma placa impressa em 3D para enfeitar o buraco áspero cortado na frente da tampa com uma serra circular. Pintei com tinta que sobrou de um projeto recente que se aproximou da cor da caixa.

Isso é tudo o que há para esta construção. As imagens devem ajudar a ilustrar como essa construção é simples.

Minha caixa de bateria está muito bem embalada com uma densa alimentação de ácido de chumbo de 12 volts. ele pesa 95 libras e, portanto, é melhor transportado por duas pessoas, embora a caixa tenha alças.

Custaria algo em torno de US $ 700 para montar todas as peças

Etapa 3: os princípios por trás da construção

Agora tenho seis baterias de 12 volts fornecendo uma quantidade útil de energia CA de 120 volts. Por que tudo funciona?

Posso me aprofundar mais nessa questão do que gostaria, mas tentarei esclarecer (definir) alguns termos e princípios elétricos básicos. Às vezes, preciso pesquisar alguns dos termos e princípios a seguir para obter os resultados desejados dos projetos que construo. Então, pensei em compartilhar alguns termos e conceitos úteis. Devo declarar que não sou engenheiro elétrico nem eletricista, portanto, sinta-se à vontade para me corrigir se eu errar e irei corrigi-lo. Você pode fazer as perguntas que desejar, mas esteja ciente de que posso não saber a resposta.

O que são circuitos paralelos e como eles se comparam à fiação em série? Em meus projetos, sempre me refiro à fiação paralela ou em série. As baterias em paralelo são conectadas do terminal positivo ao (s) terminal (is) positivo (s) e do terminal negativo ao (s) terminal (es) negativo (s). Isso não altera a tensão total de saída das baterias. Um exemplo é 6, cada bateria de 12 volts em paralelo produz 12 volts de energia. É assim que este projeto de bateria está conectado.

As baterias em série são conectadas do terminal Plus ao Negativo e assim por diante. Com cada bateria adicionando sua voltagem à última. Um exemplo são três baterias AA de 1,5 Volts, cada uma produz voltagem de 4,5 volts quando conectadas em série e apenas 1,5 volts quando conectadas em paralelo.

Isso também pode se referir a, digamos, lâmpadas LED. Digamos que estejamos usando lâmpadas que requerem energia de 3 volts. Essas lâmpadas, quando ligadas em paralelo, precisarão apenas de 3 volts fornecidos a elas. Considerando que as mesmas lâmpadas que requerem 3 volts quando ligadas em série requerem 6 volts para dois e 9 volts para três.

Outra observação ao combinar baterias em paralelo ou em série, elas devem ser do mesmo tipo de bateria com os mesmos valores de ampere-hora (Ah ou mAh). Esses princípios são observados nas fotos acima com notas inseridas chamando detalhes. As capturas de tela são tiradas de "Circuitos Tinkercad", que é uma nova ferramenta muito boa no Tinkercad.

O que é um inversor e como funciona? Um inversor converte eletricidade de corrente DC para AC. Não vou entrar em muitos detalhes sobre como ele faz isso, mas aumenta a tensão CC e, em seguida, muda para corrente alternada antes de enviá-la para o dispositivo. Você precisa saber quais são os requisitos de energia do dispositivo que irá alimentar com seu inversor e qual é a energia da fonte que alimenta o inversor. Na maioria das vezes, a fonte será de 12 volts DC com saída de 120 volts AC. Você pode conseguir sobreviver com um pequeno inversor de 400 W ou pode precisar de um inversor de 3.000 W dependendo do que você está alimentando: uma lâmpada ou uma serra circular. Portanto, determine se o inversor que você usa é maior do que a potência de inicialização (surto) necessária para o (s) dispositivo (s) que você planeja alimentar com ele. Além disso, esteja ciente de que a saída da onda senoidal de um inversor geralmente é uma onda “quadrada” (seno modificada), em vez da onda senoidal arredondada da energia CA da parede. Isso pode não importar se você está alimentando um motor elétrico, mas pode ser importante ao alimentar equipamentos de comunicação, médicos ou de navegação, por exemplo. (gráfico de onda senoidal e de requisitos de energia nas fotos acima)

Alimentação CA vs CC - CA, corrente alternada, é o que você tem nas tomadas de sua casa. DC, corrente contínua, é o que você encontra em baterias de todos os tipos; como a bateria que alimenta seu carro ou as baterias AA que você coloca no controle remoto.

Na energia DC, a direção dos elétrons flui do terminal negativo para o terminal positivo em uma direção, como o movimento da água através de uma mangueira. A energia CC é geralmente usada em tensões mais baixas do que a energia CA.

Na corrente AC, a direção dos elétrons está constantemente mudando de direção. Até 60 vezes por segundo na maioria dos sistemas de energia dos EUA. A energia CA é mais fácil de operar em tensões mais altas do que a energia CC.

O que acontece com as horas de amperagem quando você conecta baterias em série e em paralelo? Amp-hora quando as baterias são conectadas em série é igual à leitura das baterias. Se nesta construção eu tivesse conectado todas as 6 baterias em série, em vez de em paralelo, elas produziriam 72 volts, mas apenas 22 Ah. Considerando que as 6 baterias deste projeto são ligadas em paralelo a 12 volts e juntas produzem 132 Amp-hora. Sim!!!!

O que é uma bateria SLA? SLA = ácido de chumbo selado. Significa uma bateria DC que não vazará se for tombada ou montada de lado.

O que são ondas senoidais e como elas afetam a potência? Com a energia CA do "The Grid", a onda senoidal é muito suave, como as ondas do oceano sem vento, produzindo picos e vales arredondados e suaves. Com a energia CA gerada a partir de uma fonte CC com um inversor, você pode ter ondas senoidais razoavelmente “quadradas”. Isso geralmente não é um grande problema se você estiver alimentando um motor, luzes ou outros itens não técnicos. No entanto, se você estiver alimentando equipamentos de navegação, médicos ou de comunicação, isso pode criar interferência. Os inversores podem ser construídos para fornecer energia de onda senoidal limpa, mas quanto mais limpa a onda gerada, maior será o custo do inversor.

O que é amperagem (A)? O número de elétrons é medido em Amperes (Amps) e é conhecido como corrente.

O que são horas de amp (Ah)? Pense em Ah como o tanque de combustível. Onde Ah é uma unidade de carga elétrica multiplicada pelo tempo. Isso é igual à carga transferida por uma corrente constante de um ampere fluindo por uma hora. Freqüentemente, você verá isso expresso como miliamperes, mAh, que é um milésimo de ampere-hora.

O que é potência (W)? Wattagem é a medida da potência necessária para operar um dispositivo e é medida em Watts. Outra forma de colocar isso é: energia elétrica é a taxa, por unidade de tempo, na qual a energia elétrica é transferida por um circuito elétrico. Onde um watt é igual a um joule por segundo. Este é o medidor do tamanho do inversor necessário para alimentar o seu dispositivo ou dispositivos.

O que são Ohms? Ohms são uma unidade de medida de resistência elétrica. Alguns materiais fluem energia facilmente, enquanto outros criam resistência, impedindo assim o movimento dos elétrons. É também por isso que você precisa usar fio de bitola 8 no mínimo (bitola 6 é melhor) para que possamos obter o fluxo necessário entre as baterias e para o inversor sem derreter os fios.

O que é tensão? Pressão elétrica (energia potencial) entre dois pontos medidos como volt.

Etapa 4: primeiro uso no mundo real

A primeira tarefa para a qual usamos a caixa de força portátil foi acionar uma máquina de arremesso de beisebol. Infelizmente, o primeiro inversor que instalei na caixa foi um inversor de pico de 750 Watt / 1500-Watt e não tinha energia suficiente para fazer funcionar a máquina de arremessar para o time da liga infantil do meu filho. A prática de rebatidas é importante, claro, então comprei um inversor de 1500 Watt / 3000-Watt Peak e instalei-o na caixa no lugar do inversor menor. O inversor maior funciona, mas também entra em alarme / desliga e queima o fusível na máquina de lançamento se eu não começar a girar o volante com a mão antes de ligar o interruptor da máquina de lançamento. Eu realmente não posso dizer por que isso acontece, já que a máquina de arremesso vai começar bem quando conectada a uma tomada de parede CA sem queimar o fusível. Eu acho que pode ser como a energia é fornecida pelo inversor ou talvez seja a onda senoidal da energia fornecida, conforme discutido anteriormente. A máquina de pitching pega a potência de 120 V fornecida pelo inversor e a converte de volta em potência de 90 V DC para fazer o motor funcionar.

Houve alguns feedbacks sólidos de outras pessoas sobre o Instructables sobre por que ele queima o fusível na máquina de lançamento sem um início de rolamento. Aqui está um dos comentários que eu acho que explica bem a situação: Em relação ao seu comentário sobre porque o fusível queima na caixa de força e não na fonte de alimentação CA. A maioria dos inversores emite uma onda quadrada, alguns produzem o que é chamado de pseudo onda senoidal, que é uma onda quadrada escalonada que cresce e diminui em altura (tensão) por etapas seguindo aproximadamente a curva de 180 graus do ciclo da onda senoidal no positivo e direções negativas, este tipo de inversor se comporta quase de forma idêntica à alimentação CA da rede, mas os inversores que não fazem isso, que são apenas geradores de onda quadrada, como você pode ver com um osciloscópio, você tem basicamente dois tipos, um que gera uma onda quadrada que dura 180 graus do ciclo positivo e negativo, o outro tipo gera uma onda quadrada que dura menos que os 180 graus do ciclo positivo e negativo. O inversor é do primeiro tipo, a tensão de saída eu acredito que deve ser igual à tensão RMS da onda sinusoidal, se não for e a saída for maior entre o valor RMS e o valor de pico provavelmente vai queimar o fusível dependendo do intervalo de tempo que o tem o fusível e a corrente de partida que o motor consome ao dar partida a partir de uma partida morta (todos os motores consomem quantidades variáveis de energia a partir de uma partida morta que pode variar de 3 a 10 vezes sua potência de funcionamento). Os inversores do segundo tipo, pois geram um pulso quadrado para uma onda quadrada que não dura tanto quanto 180 graus do ciclo, são obrigados a emitir uma tensão superior ao valor RMS para integrar a mesma potência de um seno a onda percorre os 180 graus completos do ciclo. Se o seu inversor for deste segundo tipo, você deve ter cuidado ao alimentar equipamentos que incluem MOVs na fonte de alimentação como proteção contra picos na linha de alimentação, pois em muitos casos o nível de tensão pode entrar na faixa de proteção do MOV e pode explodir ou, na pior das hipóteses, pegue fogo. Eu só confio em um osciloscópio para me dar os valores reais de tensão que qualquer um desses inversores emite. Atenciosamente. JohnH848

É realmente bom ter a máquina de arremesso funcionando em completo silêncio a partir da caixa de força e em vez de ser alimentada por um gerador funcionando no campo interno.

Eu prevejo muitos anos de uso desta caixa para todos os tipos de tarefas, desde alimentar a casa de jogos de minha sobrinha e sobrinho até recarregar as motocicletas Razor que eu construo (consulte https://www.instructables.com/id/Battery-Powered-motorcycle) A caixa é pesada para mover, portanto não será usada para tudo, mas é uma boa opção quando necessário. É obviamente muito mais silencioso do que o nosso gerador e fornece os mesmos Watts de energia utilizável. É claro que o gerador fornecerá energia enquanto eu tiver gasolina, mas eventualmente preciso conectar as baterias para recarregar a caixa da bateria.

Espero que você tenha encontrado algum valor neste artigo. Perguntas ou comentários são sempre bem-vindos. Farei o meu melhor para responder de maneira oportuna e precisa.

Obrigada. Schockmade