Alimentatore portatile: 4 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Avevo alcune parti extra in giro che avevano bisogno di uno scopo e fortunatamente si adattano insieme come se le avessi acquistate per questo scopo. Lo scopo è fornire una quantità utile di energia a un inverter in un pacchetto portatile compatto.

È successo che ho avuto un caso Pelican 1460 in più che ho ordinato senza vassoi per errore. Avevo anche quattro batterie a portata di mano che erano state precedentemente acquistate per essere utilizzate per aumentare l'autonomia della mia build MX650 (https://www.instructables.com/id/Battery-Powered-Motorcycle/), ma poi ho deciso che pesava più di quanto avrei voluto mettere in bici. L'inverter è stato acquistato per installarlo nel mio vecchio camper, ma non ero ancora riuscito a installarlo. Cavi extra e raccordi elettrici sono sempre a portata di mano nel mio garage, anche se non sempre nel colore che desidero.

Ho provato le batterie e l'inverter per inserirle nella custodia Pelican ed è nata un'idea. Stavo per costruire una batteria portatile per alimentare le cose intorno al campo e per far funzionare luci e giocattoli nella casetta dei giochi di mio fratello nel cortile per i suoi figli. Si è scoperto che la custodia Pelican sarebbe stata perfetta per altre due batterie, quindi ho chiesto anche a mio fratello di intervenire. Ha comprato altre due batterie facendo il conteggio di 6 batterie al piombo sigillate da 22 Amp Hour per un totale di 132 Amp Hours.

Passaggio 1: elenco delle parti, strumenti e avvertenze di sicurezza

LA SICUREZZA PRIMA DI TUTTO - L'elettricità può uccidere. Quindi si prega di avere una conoscenza di base dei rischi coinvolti prima di procedere con questa o qualsiasi altra build. Saldare in un'area ben ventilata. Prestare attenzione quando si lavora con utensili elettrici e indossare sempre i DPI (dispositivi di protezione individuale) adeguati.

Gli strumenti utilizzati in questa build includono: trapano, saldatore, pinze, spellafili / crimpatrice, seghetto alternativo, metro a nastro, morsa, pennarello, coltello, cacciavite

Elenco delle parti:

6 batterie SLA da 22 Ah ciascuna – La mia proveniva da Monster Scooters $ 350

Cavi e connettori ad anello di calibro 6 o 8 – li avevo a portata di mano, ma questi possono essere acquistati in qualsiasi negozio di automobili o ferramenta.

Nastro per reggette metalliche - Noto anche come nastro appeso, credo ed è disponibile nei negozi di ferramenta o nei negozi di legname.

Inverter – Ho iniziato con uno che avevo a portata di mano 750W/1500W e ho finito con un altro a causa dei requisiti di alimentazione 1500W/3000W – Da Harbour Freight circa $ 140

Viti e bulloni: pochi sono necessari per questo progetto e li avevo a portata di mano.

Varie schiuma per supportare le batterie - ne ho alcune a portata di mano. In alternativa, potrebbero essere utilizzati scarti di legno o altro materiale.

Caricabatteria da 12 Volt – Ho un paio di caricabatteria per auto diversi a portata di mano. Qualsiasi caricabatterie da 12 volt farà il trucco.

Custodia Pelican – Ho usato una custodia Pelican 1460 disponibile su www.atlascases.com a circa $ 175

Passaggio 2: la costruzione

La costruzione è semplice.

Ho installato le sei batterie nel vassoio inferiore della custodia Pelican e le ho supportate con della schiuma per tenerle in posizione. Poiché la scatola non dovrà mai ribaltarsi su un lato, questo offrirà molto supporto, anche senza fissarli alla scatola. Quindi ho tagliato il coperchio per tenere l'inverter e ho fissato l'inverter al coperchio con nastro metallico e viti. Le batterie sono cablate in parallelo e poi collegate all'inverter. Ho saldato ciascuno dei connettori ad anello ai fili e ho usato un filo di calibro 6 o 8 che avevo a portata di mano. Non andare troppo sottile sul filo poiché questo sistema è sottoposto a un carico elevato.

Nota: gli inverter possono generare una discreta quantità di calore e devono essere montati in aree con un buon flusso d'aria. Anche se non mi sono preoccupato troppo di questo dato che l'inverter che ho usato ha due ventole di raffreddamento integrate. È sempre una buona idea lasciarli respirare, quindi ho tagliato il foro un po' più grande nella parte anteriore del coperchio per consentire un po' d'aria dentro e intorno all'inverter. Non avvolgere mai un inverter in stracci o posizionarlo su materiale combustibile

Ho aggiunto una lastra stampata in 3D per rivestire il foro grezzo praticato nella parte anteriore del coperchio con un seghetto alternativo. L'ho dipinto con la vernice avanzata da un recente progetto che si avvicinava al colore della custodia.

Questo è tutto ciò che riguarda questa build. Le immagini dovrebbero aiutare a illustrare quanto sia semplice questa build.

La mia scatola della batteria è molto ben imballata con una densa alimentazione a 12 volt al piombo. pesa 95 libbre e quindi è meglio spostato da due persone anche se la scatola ha delle maniglie.

Costerebbe da qualche parte circa $ 700 per assemblare tutte le parti

Passaggio 3: i principi alla base della costruzione

Ora ho sei batterie da 12 volt che forniscono una quantità utile di alimentazione CA da 120 volt. Perché funziona tutto però?

Potrei approfondire questa domanda più di quanto vorrei, ma cercherò di chiarire (definire) alcuni termini e principi elettrici di base. A volte ho bisogno di cercare alcuni dei seguenti termini e principi per ottenere i risultati desiderati dai progetti che creo. Così ho pensato di condividere alcuni termini e concetti utili. Devo affermare che non sono un ingegnere elettrico, né un elettricista, quindi sentiti libero di correggermi se sbaglio qualcosa e lo correggerò. Puoi fare tutte le domande che desideri, ma sappi che potrei non conoscere la risposta.

Cosa sono i circuiti paralleli e come si confrontano con il cablaggio in serie? Nei miei progetti mi riferisco spesso al cablaggio in parallelo o in serie. Le batterie in parallelo sono cablate dal terminale positivo al terminale positivo e dal terminale negativo al terminale negativo. Ciò non modifica la tensione di uscita totale delle batterie. Un esempio è che 6 batterie da 12 volt in parallelo producono 12 volt di potenza. Ecco come è cablato questo progetto di batteria.

Le batterie in serie sono cablate dal terminale Plus al terminale Negativo e così via. Con ogni batteria che aggiunge la sua tensione all'ultima. Un esempio sono tre batterie AA a 1,5 Volt ciascuna che producono una tensione di 4,5 Volt quando sono collegate in serie e solo 1,5 Volt quando sono collegate in parallelo.

Questo può anche riferirsi a dire lampadine a LED. Diciamo che stiamo usando lampadine che richiedono una potenza di 3 volt. Queste lampadine, se collegate in parallelo, necessitano solo di 3 volt forniti. Considerando che le stesse lampadine che richiedono 3 volt quando cablate in serie richiederanno 6 volt per due e 9 volt per tre.

Un'altra nota quando si combinano batterie in parallelo o in serie, dovrebbero essere lo stesso tipo di batteria con gli stessi valori di ampere ora (Ah o mAh). Questi principi sono indicati nelle foto sopra con note inserite che richiamano i dettagli. Le schermate sono prese da "Circuiti di Tinkercad", che è un nuovo strumento molto carino in Tinkercad.

Che cos'è un inverter e come funziona? Un inverter converte l'elettricità dalla corrente CC in CA. Non entrerò nei dettagli su come farlo, ma aumenta la tensione CC e quindi la cambia in corrente alternata prima di inviarla al dispositivo. Devi sapere quali sono i requisiti di alimentazione del dispositivo che alimenterai con il tuo inverter e qual è la potenza della sorgente che alimenta l'inverter. La maggior parte delle volte la sorgente sarà a 12 volt DC con uscita a 120 Volt AC. Potresti riuscire a cavartela con un piccolo inverter da 400 W o potresti aver bisogno di un inverter da 3000 W a seconda di cosa stai alimentando: una lampadina o una sega circolare. Quindi, determinare che l'inverter che si utilizza è maggiore della potenza di avvio (surge) necessaria per i dispositivi che si prevede di alimentare con esso. Inoltre, tieni presente che l'uscita dell'onda sinusoidale di un inverter è spesso un'onda "quadrata" (sinusoidale modificata) piuttosto che la bella onda sinusoidale arrotondata dell'alimentazione CA dalla parete. Questo potrebbe non essere importante se si alimenta un motore elettrico, ma potrebbe essere importante quando si alimentano apparecchiature di comunicazione, mediche o di navigazione, ad esempio. (tabella dei requisiti di potenza e onda sinusoidale nelle foto sopra)

Alimentazione AC vs DC - AC, corrente alternata, è ciò che hai nelle prese di casa. DC, corrente continua, è quella che trovi nelle batterie di ogni tipo; come la batteria che alimenta la tua auto o le batterie AA che inserisci nel telecomando.

Nella corrente continua la direzione degli elettroni scorre dal terminale negativo al terminale positivo in una direzione come il movimento dell'acqua attraverso un tubo. L'alimentazione CC viene generalmente utilizzata a tensioni inferiori rispetto all'alimentazione CA.

Nella corrente alternata la direzione degli elettroni cambia continuamente direzione. Fino a 60 volte al secondo nella maggior parte dei sistemi di alimentazione degli Stati Uniti. L'alimentazione CA è più facile da utilizzare a tensioni più elevate rispetto all'alimentazione CC.

Cosa succede alle ore di amperaggio quando si collegano le batterie in serie o in parallelo? Le ore di amperaggio quando le batterie sono collegate in serie equivalgono a ciò che leggono le batterie. Se in questa build avessi collegato tutte e 6 le batterie in serie anziché in parallelo, avrebbero fornito 72 volt, ma solo 22 Ah. Considerando che le 6 batterie di questo progetto sono cablate in parallelo a 12 volt e insieme producono 132 Amp ore. Sì!!!!

Che cos'è una batteria SLA? SLA = piombo acido sigillato. Significa una batteria CC che non perde se ribaltata o montata su un lato.

Cosa sono le onde sinusoidali e in che modo influenzano la potenza? Con l'alimentazione CA di "The Grid" l'onda sinusoidale è molto liscia come quelle onde nell'oceano senza vento che producono picchi e valli lisci e ben arrotondati. Con la potenza CA generata da una sorgente CC con un inverter puoi avere onde sinusoidali abbastanza "quadrate". Questo non è generalmente un grosso problema se stai alimentando un motore, luci o altri oggetti non tecnici. Tuttavia, se si alimentano apparecchiature di navigazione, mediche o di comunicazione, ciò può creare interferenze. Gli inverter possono essere costruiti per fornire un'onda sinusoidale pulita, ma più pulita è l'onda generata maggiore è il costo dell'inverter.

Che cos'è l'amperaggio (A)? Il numero di elettroni viene misurato in Ampere (Ampere) ed è noto come corrente.

Che cos'è Amp Hours (Ah)? Pensa ad Ah come al serbatoio del carburante. Dove Ah è un'unità di carica elettrica moltiplicata per il tempo. Questo è uguale alla carica trasferita da una corrente costante di un ampere che scorre per un'ora. Lo vedrai spesso espresso come milliampere, mAh, che è un millesimo di ampere ora.

Cos'è il Wattaggio (W)? Il wattaggio è la misura della potenza richiesta per far funzionare un dispositivo ed è misurata in Watt. Un altro modo per dirlo è: l'energia elettrica è la velocità, per unità di tempo, con cui l'energia elettrica viene trasferita da un circuito elettrico. Dove un watt equivale a un joule al secondo. Questo è l'indicatore delle dimensioni dell'inverter necessarie per alimentare il dispositivo o i dispositivi.

Cosa sono gli Ohm? Gli ohm sono un'unità di misura della resistenza elettrica. Alcuni materiali fluiscono facilmente mentre altri materiali creano resistenza impedendo così il movimento degli elettroni. Questo è anche il motivo per cui è necessario utilizzare un cavo di calibro 8 come minimo (6 gauge è meglio) in modo da poter ottenere il flusso necessario tra le batterie e l'inverter senza che i fili si sciolgano.

Cos'è la tensione? Pressione elettrica (energia potenziale) tra due punti misurata in volt.

Passaggio 4: primo utilizzo nel mondo reale

Il primo compito per cui abbiamo usato la scatola di alimentazione portatile è stato quello di alimentare un lanciatore di baseball. Sfortunatamente il primo inverter che ho installato nella scatola era un inverter da 750 Watt / 1500 Watt di picco e non era abbastanza potenza per far funzionare il lanciatore per la squadra della piccola lega di mio figlio. Ovviamente la pratica di battitura è importante, quindi ho acquistato un inverter da 1500 Watt / 3000 Watt di picco e l'ho installato nella scatola al posto dell'inverter più piccolo. L'invertitore più grande funziona, ma anche quello va in allarme/disinserito e fa saltare il fusibile nel lanciatore se non faccio girare a mano il volano prima di accendere l'interruttore di alimentazione del lanciatore. Non posso davvero dire perché ciò accada poiché la macchina per il lancio si avvia correttamente quando viene collegata a una presa a muro CA senza far saltare il fusibile. Penso che potrebbe essere il modo in cui la potenza viene erogata dall'inverter o forse potrebbe essere l'onda sinusoidale della potenza erogata come discusso in precedenza. La pitching machine prende la potenza di 120 V fornita dall'inverter e la riconverte in una potenza di 90 V CC per far funzionare il motore.

Ci sono stati un paio di solidi feedback da altri su Instructables riguardo al motivo per cui fa saltare la miccia sulla macchina di lancio senza un inizio rotolante. Ecco uno dei commenti che ritengo spieghi bene la situazione: In relazione al tuo commento sul motivo per cui il fusibile si brucia utilizzando la scatola di alimentazione e non quando si utilizza un alimentatore CA. La maggior parte degli inverter emette un'onda quadra, alcuni producono quella che viene chiamata una pseudo onda sinusoidale che è un'onda quadra a gradini che cresce e diminuisce in altezza (tensione) per gradi seguendo approssimativamente la curva dei 180 gradi del ciclo dell'onda sinusoidale nel positivo e direzioni negative, questo tipo di inverter si comporta quasi in modo identico alla potenza AC dalla rete, ma gli inverter che non lo fanno, che sono solo generatori di onde quadre come puoi vedere con un oscilloscopio hai fondamentalmente due tipi, uno che genera un'onda quadra che dura i 180 gradi del ciclo positivo e negativo, l'altro tipo genera un'onda quadra che dura meno dei 180 gradi del ciclo positivo e negativo. Gli inverter del primo tipo, la tensione di uscita credo debba essere uguale alla tensione RMS dell'onda sinusoidale, se non lo fa e l'uscita è più alta tra il valore RMS e il valore di picco probabilmente farà saltare il fusibile a seconda del ritardo che il ha il fusibile e la corrente di avviamento che il motore assorbe quando parte da un dead start (tutti i motori assorbono quantità variabili di potenza da un dead start che possono variare da 3 a 10 volte la loro potenza di funzionamento). Gli inverter del secondo tipo in quanto generano un impulso quadra per un'onda quadra che non dura fino a 180 gradi del ciclo sono obbligati ad emettere una tensione superiore al valore RMS in modo da integrare la stessa potenza di un seno l'onda fa per tutti i 180 gradi del ciclo. Se il tuo inverter è di questo secondo tipo devi stare attento quando alimenti apparecchiature che includono MOV nell'alimentatore come protezione contro i picchi sulla linea di alimentazione, poiché in molti casi il livello di tensione può entrare nel range di protezione del MOV e può esplodere o nel peggiore dei casi prendere fuoco. Mi fido solo di un oscilloscopio per darmi i valori reali di tensione che uno di questi inverter emette. Distinti saluti. GiovanniH848

È davvero bello avere la macchina da lancio che funziona in completo silenzio dalla scatola di alimentazione e piuttosto che alimentata da un generatore in funzione nel campo.

Prevedo molti anni di utilizzo di questa scatola per tutti i tipi di attività, dall'alimentazione della casetta dei giochi nel cortile di mia nipote e mio nipote alla ricarica delle motociclette Razor che costruisco (vedi https://www.instructables.com/id/Battery-Powered-motorcycle). La scatola è pesante da spostare, quindi non verrà utilizzata per tutto, ma è una bella opzione da avere quando necessario. È ovviamente molto più silenzioso del nostro generatore e fornisce gli stessi Watt di potenza utilizzabile. Ovviamente il generatore fornirà energia finché avrò benzina, ma alla fine ho bisogno di collegare le batterie per ricaricare il vano batterie.

Spero che tu abbia trovato un valore in questo articolo. Domande o commenti sono sempre i benvenuti. Farò del mio meglio per rispondere in modo tempestivo e accurato.

Grazie. Schockmade