Портативный блок питания: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

У меня было несколько дополнительных деталей, которые нуждались в определенной цели, и, к счастью, они подошли друг к другу так же хорошо, как если бы я купил их для этой цели. Эта цель состоит в том, чтобы обеспечить инвертор полезной мощностью в компактном портативном корпусе.

Так уж вышло, что у меня был лишний футляр Pelican 1460, который я по ошибке заказал без лотков. У меня также было четыре батареи, которые были приобретены ранее для увеличения времени работы моей сборки MX650 (https://www.instructables.com/id/Battery-Powered-Motorcycle/), но потом я решил, что они весил больше, чем я хотел положить в байк. Инвертор был куплен для установки в мой старый дом на колесах, но я еще не успел его установить. В моем гараже всегда под рукой дополнительные провода и электрическая арматура, хотя и не всегда нужного мне цвета.

Я попробовал аккумуляторы и инвертор поместиться в корпус «Пеликан», и родилась идея. Я собирался построить переносную аккумуляторную батарею для питания всего лагеря, а также для включения света и игрушек в игровом домике на заднем дворе моего брата для его детей. Оказалось, что в корпус Pelican идеально поместятся еще две батареи, поэтому я попросил моего брата подключиться. Он купил еще две батареи, рассчитав счетчик по 6 герметичных свинцово-кислотных аккумуляторов на 22 ампер-час в сумме 132 ампер-часов.

Шаг 1. Список деталей, инструменты и предупреждения по технике безопасности

БЕЗОПАСНОСТЬ - ПРЕЖДЕ ВСЕГО - Электричество может убить. Поэтому, пожалуйста, получите общее представление о связанных с этим рисках, прежде чем приступать к этой или любой другой сборке. Паяйте в хорошо проветриваемом помещении. Соблюдайте осторожность при работе с электроинструментом и всегда используйте соответствующие СИЗ (средства индивидуальной защиты).

Инструменты, используемые в этой сборке, включают: дрель, паяльник, плоскогубцы, инструмент для зачистки проводов / щипцы, лобзик, рулетку, тиски, маркер, нож, отвертку.

Список деталей:

6 батарей SLA по 22 Ач - моя пришла от Monster Scooters по 350 долларов

Провод и кольцевые соединители калибра 6 или 8 - у меня были под рукой, но их можно купить в любом автомобильном или строительном магазине.

Металлическая обвязочная лента - я думаю, также известная как подвесная лента, и ее можно купить в хозяйственных магазинах или магазинах пиломатериалов.

Инвертор - я начал с одного, который у меня был под рукой на 750/1500 Вт, а закончил с другим из-за требований к мощности 1500/3000 Вт - от Harbour Freight примерно 140 долларов

Винты и болты - для этого проекта требуется немного, и они у меня были под рукой.

Разная пена для поддержки аккумуляторов - есть под рукой. Вместо этого можно использовать древесные отходы или другой материал.

Зарядное устройство для аккумулятора на 12 В - у меня под рукой есть несколько разных зарядных устройств для автомобильных аккумуляторов. Любое зарядное устройство на 12 вольт подойдет.

Чехол Pelican - я использовал чехол Pelican 1460, доступный на сайте www.atlascases.com, примерно за 175 долларов.

Шаг 2: Сборка

Сборка прямолинейная.

Я установил шесть батареек в нижний лоток кейса «Пеликан» и укрепил их пеной, чтобы удерживать их на месте. Поскольку коробку никогда не нужно будет опрокидывать на бок, это обеспечит большую поддержку, даже если они не прикреплены к коробке. Затем я вырезал крышку, чтобы удерживать инвертор, и прикрепил инвертор к крышке металлической лентой и винтами. Батареи подключаются параллельно, а затем подключаются к инвертору. Я припаял каждый из кольцевых разъемов к проводам и использовал провод калибра 6 или 8, который у меня был под рукой. Не делайте проволоку слишком тонкой, так как эта система испытывает большую нагрузку.

Примечание. Инверторы могут выделять изрядное количество тепла, поэтому их следует устанавливать в местах с хорошей циркуляцией воздуха. Хотя я не особо беспокоился об этом, так как в инверторе, который я использовал, есть два встроенных охлаждающих вентилятора. Тем не менее, это всегда хорошая идея, чтобы позволить им дышать, поэтому я вырезал отверстие немного больше в передней части крышки, чтобы пропустить воздух внутрь и вокруг инвертора. Никогда не заворачивайте инвертор в ветошь и не кладите его на горючие материалы

Я добавил пластину, напечатанную на 3D-принтере, чтобы обработать грубое отверстие в передней части крышки с помощью лобзика. Я покрасил его краской, оставшейся от недавнего проекта, которая была близка к цвету корпуса.

Вот и все, что нужно для этой сборки. Рисунки должны помочь проиллюстрировать, насколько проста эта сборка.

Моя аккумуляторная батарея очень хорошо заполнена свинцово-кислотными 12-вольтовыми батареями. он весит 95 фунтов, поэтому его лучше всего перемещать два человека, даже если у коробки есть ручки.

Сборка всех деталей будет стоить где-то около 700 долларов.

Шаг 3. Принципы построения

Теперь у меня есть шесть 12-вольтовых батарей, обеспечивающих полезное количество 120-вольтного переменного тока. Но почему все это работает?

Я могу углубиться в этот вопрос глубже, чем хочу, но я попытаюсь прояснить (определить) некоторые основные электрические термины и принципы. Иногда мне нужно найти некоторые из следующих терминов и принципов, чтобы получить желаемые результаты от проектов, которые я создаю. Поэтому я подумал, что поделюсь некоторыми полезными терминами и концепциями. Я должен заявить, что я не инженер-электрик и не электрик, поэтому не стесняйтесь поправлять меня, если я ошибаюсь, и я исправлю это. Вы можете задавать любые вопросы, которые захотите, но имейте в виду, что я могу не знать ответа.

Что такое параллельные цепи и как их сравнивать с последовательным подключением? В своих проектах я часто говорю о параллельном или последовательном подключении. Батареи, включенные параллельно, подключаются плюсовой клеммой к плюсовой клемме (ям), а отрицательная клемма - к отрицательной клемме. Это не меняет общего выходного напряжения батарей. Пример: 6 каждых 12-вольтовых батарей, включенных параллельно, дают 12-вольтную мощность. Так устроен этот аккумуляторный проект.

Батареи последовательно подключены к клемме «Плюс» и «отрицательной клемме» и так далее. С каждой батареей добавляется напряжение к последней. Примером могут служить три батареи AA на 1,5 В каждая, вырабатывают напряжение 4,5 В при последовательном подключении и только 1,5 В при параллельном подключении.

Это также может относиться к светодиодным лампам. Допустим, мы используем лампочки, требующие питания 3 вольта. При параллельном подключении этих лампочек потребуется всего 3 вольта. В то время как те же лампочки, требующие 3 вольт при последовательном подключении, потребуют 6 вольт для двух и 9 вольт для трех.

Еще одно замечание: при параллельном или последовательном соединении батарей они должны быть одного типа с одинаковыми значениями ампер-часов (Ач или мАч). Эти принципы отмечены на фотографиях выше со вставленными примечаниями с подробностями. Снимки экрана взяты из "Tinkercad Circuits", очень красивого нового инструмента в Tinkercad.

Что такое инвертор и как он работает? Инвертор преобразует электричество из постоянного тока в переменный. Я не собираюсь вдаваться в подробности того, как он это делает, но он увеличивает напряжение постоянного тока, а затем меняет его на переменный ток перед отправкой на устройство. Вам необходимо знать, какие требования к питанию предъявляются к устройству, которое вы собираетесь подключить к инвертору, и какова мощность источника, питающего инвертор. В большинстве случаев источником будет 12 вольт постоянного тока с выходным напряжением 120 вольт переменного тока. Вы можете обойтись небольшим инвертором на 400 Вт или вам может понадобиться инвертор на 3000 Вт, в зависимости от того, что вы запитываете: лампочку или циркулярную пилу. Итак, определите, что используемый вами инвертор превышает пусковую (импульсную) мощность, необходимую для устройств, которые вы планируете использовать. Кроме того, имейте в виду, что выходной синусоидальный сигнал инвертора часто представляет собой прямоугольную волну (модифицированный синусоидальный сигнал), а не красивую, даже округленную синусоидальную волну переменного тока от стены. Это может не иметь значения, если вы запитываете электродвигатель, но это может иметь значение, например, при включении коммуникационного, медицинского или навигационного оборудования. (диаграмма синусоидальной волны и мощности на фотографиях выше)

Переменный ток или постоянный ток. Переменный ток, переменный ток, это то, что у вас есть в розетках в вашем доме. DC, постоянный ток - это то, что вы найдете в батареях всех типов; например, аккумулятор, от которого питается ваш автомобиль, или батарейки типа AA, которые вы вставляете в пульт дистанционного управления.

В питании постоянного тока электроны текут от отрицательного вывода к положительному в одном направлении, подобно движению воды по шлангу. Питание постоянного тока обычно используется при более низком напряжении, чем питание переменного тока.

В переменном токе направление электронов постоянно меняет направление. До 60 раз в секунду в большинстве энергосистем США. Электропитание переменного тока легче эксплуатировать при более высоком напряжении, чем питание постоянного тока.

Что происходит с ампер-часами, когда вы соединяете батареи последовательно или параллельно? Ампер-часы при последовательном подключении батарей равны показаниям батарей. Если бы в этой сборке я подключил все 6 батарей последовательно, а не параллельно, они дали бы 72 вольта, но только 22 Ач. В то время как 6 батарей этого проекта подключены параллельно на 12 вольт, и вместе они дают 132 ампер-часов. Ага!!!!

Что такое батарея SLA? SLA = герметичный свинцово-кислотный. Имеется в виду аккумулятор постоянного тока, который не протечет, если его перевернуть или установить на бок.

Что такое синусоидальные волны и как они влияют на мощность? При питании от сети переменного тока синусоидальная волна очень гладкая, как волны в океане без ветра, образуя плавные, хорошо закругленные пики и впадины. С мощностью переменного тока, генерируемой от источника постоянного тока с помощью инвертора, вы можете получить довольно «квадратные» синусоидальные волны. Как правило, это не большая проблема, если вы запитываете двигатель, фары или другие нетехнические устройства. Однако, если вы включаете навигационное, медицинское или коммуникационное оборудование, это может создавать помехи. Инверторы могут быть сконструированы так, чтобы обеспечивать чистую мощность синусоидальной волны, но чем чище генерируемая волна, тем выше стоимость инвертора.

Что такое сила тока (А)? Число электронов измеряется в амперах (амперах) и называется током.

Что такое ампер-часы (Ач)? Думайте об Ah как о топливном баке. Где Ah - единица электрического заряда, умноженная на время. Это равно заряду, переносимому постоянным током в один ампер, протекающим в течение одного часа. Часто это выражается в миллиамперах, мАч, что составляет одну тысячную ампер-часа.

Что такое мощность (Вт)? Мощность - это мера мощности, необходимая для работы устройства, которая измеряется в ваттах. Другими словами, электрическая мощность - это скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи. Где один ватт равен одному джоулю в секунду. Это указатель размера инвертора, необходимого для питания вашего устройства или устройств.

Что такое Ом? Ом - это единица измерения электрического сопротивления. Некоторые материалы легко передают энергию, в то время как другие материалы создают сопротивление, препятствуя движению электронов. Вот почему вам нужно использовать как минимум провод 8-го калибра (лучше 6-й калибр), чтобы обеспечить необходимый поток между батареями и инвертором без плавления проводов.

Что такое напряжение? Электрическое давление (потенциальная энергия) между двумя точками, измеренное в вольтах.

Шаг 4: Первое использование в реальном мире

Первым делом, для которого мы использовали портативный блок питания, было приведение в действие машины для подачи бейсбола. К сожалению, первый инвертор, который я установил в коробке, был пиковым инвертором на 750 Вт / 1500 Вт, и его мощности было недостаточно для работы механизма подачи для команды маленькой лиги моего сына. Разумеется, практика приема битов важна, поэтому я купил инвертор пиковой мощностью 1500/3000 Вт и установил его в коробку вместо инвертора меньшего размера. Более крупный инвертор работает, но он тоже переходит в аварийный / отключается и перегорает предохранитель в качающейся машине, если я не запускаю маховое колесо вручную до включения выключателя питания качающейся машины. Я действительно не могу сказать, почему это происходит, поскольку питч-машина запускается нормально, когда она подключена к розетке переменного тока, не перегорая предохранитель. Я думаю, что это может быть то, как мощность передается от инвертора, или, возможно, это может быть синусоидальная волна мощности, как обсуждалось ранее. Машина качки принимает мощность 120 В, подаваемую инвертором, и преобразует ее обратно в мощность 90 В постоянного тока для запуска двигателя.

На Instructables было несколько убедительных отзывов от других о том, почему он перегорает предохранитель на питч-машине без запуска катушки. Вот один из комментариев, который, как мне кажется, хорошо объясняет ситуацию: Относительно вашего комментария о том, почему предохранитель перегорает при использовании блока питания, а не при использовании источника переменного тока. Большинство инверторов вырабатывают прямоугольную волну, некоторые из них производят так называемую псевдосинусоидальную волну, которая представляет собой ступенчатую прямоугольную волну, которая растет и уменьшается по высоте (напряжению) ступенями, примерно следуя кривой 180-градусного цикла синусоидальной волны в положительном направлении. и отрицательные направления, этот тип инвертора ведет себя почти так же, как и мощность переменного тока от сети, но инверторы, которые этого не делают, являются просто генераторами прямоугольных импульсов, как вы можете видеть с помощью осциллографа, у вас в основном два типа, один, который генерирует прямоугольная волна, которая длится 180 градусов положительного и отрицательного цикла, другой тип генерирует прямоугольную волну, которая длится меньше 180 градусов положительного и отрицательного цикла. В инверторах первого типа выходное напряжение, как я полагаю, должно равняться среднеквадратичному напряжению синусоидальной волны, если это не так, а выходная мощность выше между среднеквадратичным и пиковым значением, вероятно, сработает предохранитель в зависимости от задержки во времени. предохранитель и пусковой ток, который двигатель потребляет при пуске с мертвой точки (все двигатели потребляют разное количество мощности от холостого хода, которая может варьироваться от 3 до 10 раз от их рабочей мощности). Инверторы второго типа, поскольку они генерируют прямоугольный импульс для прямоугольной волны, который не длится до 180 градусов цикла, обязаны выдавать более высокое напряжение, чем значение RMS, чтобы интегрировать ту же мощность, что и синусоида. волна делает на всех 180 градусах цикла. Если ваш инвертор относится к этому второму типу, вы должны быть осторожны при питании оборудования, которое включает в себя MOV в качестве защиты от скачков напряжения в линии питания, так как во многих случаях уровень напряжения может попасть в диапазон защиты MOV, и он может взорваться. или в худшем случае загореться. Я доверяю только осциллографу, который даст мне реальные значения напряжения, выдаваемого любым из этих инверторов. С наилучшими пожеланиями. ДжонH848

Это действительно приятно, когда качающая машина работает в полной тишине от блока питания, а не от генератора, работающего в приусадебном участке.

Я рассчитываю на долгие годы использования этой коробки для всех видов задач: от питания моей племянницы и игрового дома на заднем дворе до подзарядки мотоциклов Razor, которые я строю (см. Https://www.instructables.com/id/Battery-Powered-motorcycle). Ящик тяжелый для переноски, поэтому он не будет использоваться для всего, но это хороший вариант, когда это необходимо. Очевидно, что он намного тише, чем наш генератор, и обеспечивает такую же полезную мощность в ваттах. Конечно, генератор будет обеспечивать электроэнергию, пока у меня есть бензин, но в конечном итоге мне нужно подключить батареи для подзарядки аккумуляторного отсека.

Я надеюсь, что вы нашли в этой статье какую-то ценность. Вопросы или комментарии всегда приветствуются. Я сделаю все возможное, чтобы ответить своевременно и точно.

Спасибо. Schockmade