Calcular bateria aeromodelo

by Administrator 8. abril 2009 11:23

Muchas veces instalamos motores eléctricos en nuestros aviones y no sabemos que batería debemos utilizar. 
La elección del conjunto batería / motor debe realizarse cuidadosamente , y vendrá determinado por el consumo del motor en Amperios, la capacidad de la batería y la potencia que queremos obtener, no debiendo sobrepasar el consumo la capacidad de descarga de la batería.

Los elementos que debemos tener en cuenta son los siguientes

El primer paso es leer detenidamente los datos del motor y verificar el rango de voltajes válidos, Consumo máximo en Amperios y revoluciones por voltio. 
 
 
Ejemplo de características de un motor:

Operating Voltage 8-12 V 
RPM per Volt 2,300 RPM/V
Max. Efficiency Current 20-35 A 
Max. Loading 35 A/60 s

 
Una vez determinado este valor, verificamos la capacidad de la batería que queremos emplear y que se adapta a nuestro avión en cuanto a peso y tamaño. Lo ideal sería transportar la batería más grande que nuestro avión admita sin mermar sus capacidades de vuelo.

La capacidad de la batería normalmente aparece escrita sobre la misma y se compone de dos valores, el voltaje y los miliamperios hora.  
 
El voltaje nos indica la diferencia de potencial entre los bornes, y deberá estar en el rango de voltajes del motor. El voltaje se aumenta al unir varias células en serie ( + con -) y es el resultado de la suma de los voltajes de las células, por ejemplo: 


2 células LiPo de 3,7 Voltios = 3,7 + 3,7 = 7,4 Voltios 


Es importante recordar que el número de revoluciones de un motor vendrá dado directamente por el voltaje aplicado, existiendo normalmente un factor que el fabricante indica según la siguiente fórmula: 
RPM = Voltaje * RPV (Revoluciones por Voltio)

RPM = 7,4 x 2300 = 17.020 RPM (teóricas) 
De esta fórmula se deduce que al aumentar el Voltaje debemos reducir el diámetro de la hélice, ya que si no lo hacemos sobrecargaremos el motor y lo quemaremos, pues el consumo es directamente proporcional al trabajo realizado por la hélice.

La regla a seguir es: 
Menor Voltaje --->   Mayor diámetro Hélice
Mayor  Voltaje --> Menor diámetro Hélice 


Este número de revoluciones es el medido en el eje del motor, por lo que si incluimos una reductora el número de revoluciones disminuirá y el torque de la hélice aumentará.
Por ejemplo para una reductora 3:1 tendríamos:
 
RPM = 7,4 x 2300 = 17.020 RPM  / 3 = 5.673 RPM eje reductora 
El otro dato importante son los miliamperios hora (mAh), que corresponden a la capacidad de una batería para suministrar una intensidad de corriente durante un tiempo dado, por ejemplo: 
Una batería de 1000 mAh (1 Amperio/Hora) podría suministrar teóricamente:

                  1 Amperio durante 60 minutos
                                        o
                 2 Amperios durante 30 minutos
                                        o
                10 Amperios durante 6 minutos

Recordar que este cálculo de tiempo está simplificado con la intención de facilitar la comprensión de los conceptos, pero que en ningún caso corresponderán con los tiempos de descarga reales. Los tiempos reales son siempre mucho menores. Estas duraciones hay que ponderarlas en base al valor con el que se ha calculado la capacidad nominal (normalmente se suele utilizar 20h). Una buena manera es utilizar la fórmula de Peukert.
 
Si aplicamos un motor que consume 8 Amperios podremos decir que la duración estimada de la batería será el resultado de la fórmula siguiente: 


Tiempo = (3,6/(Consumo Motor A/ Capacidad Batería mAh)) / 60
Consumo Motor A= 8
Capacidad Batería en mAh = 1000
Consumo Motor A/ Capacidad Batería mAh = 8/1000 = 0.008
Tiempo= (3,6/0.008)/60 = 7,5 minutos 


Esta duración es la teórica, dependiendo la duración real de otros factores como el estado de la batería, eficiencia etc.

Ya tenemos casi todos los datos, pero nos falta uno muy importante y que viene determinado por la resistencia interna de la batería, y es la capacidad de descarga.
Las baterías de Ni-Cd tienen una resistencia interna menor que las baterías de LiPo, lo que les permite tener un factor de descarga mayor.

Normalmente la capacidad de descarga se indica con una cifra seguida de una C mayúscula (5C, 10C, 15C). Esta cifra indica la capacidad de descarga máxima que admite una batería y se relaciona con su capacidad nominal según la siguiente fórmula:
 
Capacidad Máxima Descarga = Capacidad de la batería x Factor descarga

Por ejemplo, para una batería de 1000 mAh y un factor de 15C

Capacidad Máxima de Descarga = 1000 x 15 = 15.000 mAh = 15 Amperios 

En algunas baterías se indica un factor de descarga que puede obtenerse en picos de tiempo muy cortos, esto es normal en las baterías de tipo LiPo.

Por ejemplo, para una batería de 1000 mAh y un factor de 18C en picos

Capacidad Máxima de Descarga en Picos = 1000 x 18 = 18.000 mAh = 18 Amperios

Esta capacidad de descarga solo puede aplicarse en periodos muy cortos, antes de dañar la batería.

Con todos estos cálculos seleccionaremos la batería más adecuada.

 

Ejemplo teórico para un Motor con un consumo máximo de 20 A y 3200 RPV: 

Si utilizamos un Pack de tres células de LiPo de 1500 mAh y una capacidad de descarga de 15C con picos de 18C tendríamos lo siguiente:

Duración = (3,6/(20/ 1500)) / 60 = 4,5 minutos

Potencia = (3,7 Voltios * 3 células) * 20 A = 222 W

RPM = (3,7 Voltios * 3 células) * 3200 RPV = 35.520 RPM

Capacidad Máxima de Descarga = 1500 x 15 = 22.500 mAh = 22,5 Amperios 
Capacidad Máxima de Descarga  en Picos = 1500 x 18 = 27.000 mAh = 27 Amperios
 

Es muy importante comprobar que la capacidad de descarga de la batería es suficiente para el consumo del motor, ya que si este excede la capacidad de descarga, la batería se dañará.

Por ejemplo si cambiamos el motor por uno que consume 30 A con la misma batería tendríamos  
 
Duración = (3,6/(30/ 1500)) / 60 = 3 minutos

Potencia = (3,7 Voltios * 3 células) * 30 A = 333 W

RPM = (3,7 Voltios * 3 células) * 3200 RPV = 35.520 RPM

Capacidad Máxima de Descarga = 1500 x 15 = 22.500 mAh = 22,5 Amperios < 30 Amperios
Capacidad Máxima de Descarga  en Picos = 1500 x 18 = 27.000 mAh = 27 Amperios < 30 Amperios
 

En este caso podemos ver que el consumo excede la capacidad de descarga de la batería, ya que es incapaz de mantener un flujo continuo superior a 22,5 A, lo que provocaría un daño irreversible en la batería. Modificar el diámetro o el paso de la hélice puede aumentar el consumo por encima de los valores máximos tolerados por el motor o la batería.

La solución es aumentar la capacidad de la batería añadiendo otra batería de 1500 mAh en Paralelo o sustituyéndola por una de más capacidad, dando como resultado lo siguiente:

a) Colocando dos baterías en paralelo de 1500 mAh

Capacidad Máxima de Descarga = (1500 x 2) x 15 = 45.000 mAh = 45 Amperios
Capacidad Máxima de Descarga  en Picos = (1500 x 2)  x 18 = 54.000 mAh = 54 Amperio

b) Colocando una batería de 2000 mAh

Capacidad Máxima de Descarga = 2000 x 15 = 45.000 mAh = 30 Amperios
Capacidad Máxima de Descarga  en Picos = 2000 x 18 = 36.000 mAh = 36 Amperios
 
 
Espero que este articulo sirva para mejorar el conocimiento sobre los motores y las baterías. Los conceptos de este articulo se han simplificado por motivos didacticos, y recordar siempre que los valores de las fórmulas son teóricos y siempre existirá una perdida de eficiencia en el mundo real. 

Actualmente calificado con 4.6 por 10 personas

  • Currently 4,599999/5 Stars.
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Tags:

Comentarios

Powered by BlogEngine.NET 1.4.5.0
Theme by Club AlaRC

Bienvenido al Club ALA RC

Esta web contiene información sobre las actividades del club de aeromodelismo Ala RC de Valencia (España). .

Calendar

<<  agosto 2014  >>
lumamijuvido
28293031123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031
1234567

View posts in large calendar