¿Podré obtener lo que necesito soldando 16 baterías AA en serie? ¿O la resistencia interna frustraría mis planes?
Probablemente, al menos dificultaría su objetivo si asumiéramos baterías alcalinas. Tomemos algunos números de una nota de la aplicación Energizer , que dice que la resistencia de la serie para un AA podría ser de alrededor de 200mΩ. Este valor aumentará a medida que la batería se agote, y también depende de la temperatura y la frecuencia, por lo que consulte la nota de la aplicación para obtener todos los detalles.
Si usamos ese número de 200 mΩ, entonces con 16 baterías en serie, la resistencia total en serie de las baterías es
$$ 200 \ mathrm m \ Omega \ cdot 16 = 3.2 \ Omega $$
Si tuviera que sacar 1A de esto, la caída de voltaje en la resistencia interna de la batería sería (según la ley de Ohm):
$$ 1 \ mathrm A \ cdot 3.2 \ Omega = 3.2 \ mathrm V $$
Suponiendo un nominal de 1.5V en cada celda, el voltaje de salida no será de 24V como se esperaría, será:
$$ 24 \ mathrm V - 3.2 \ mathrm V = 20.8 \ mathrm V $$
Si bien esto puede funcionar por un corto tiempo (muy pronto las baterías se agotarán y la resistencia interna aumentará), no es muy eficiente. La potencia perdida en las baterías, a través de su resistencia interna es:
$$ 3.2 \ mathrm V \ cdot 1 \ mathrm A = 3.2 \ mathrm W $$
La potencia entregada a la carga (su motor) es:
$$ 20.8 \ mathrm V \ cdot 1 \ mathrm A = 20.8 \ mathrm W $$
La eficiencia es así:
$$ \ frac {20.8 \ mathrm W} {20.8 \ mathrm W + 3.2 \ mathrm W} \ approx 87 \% $$
Y una vez más, recuerde, estos son para baterías nuevas . Se pone mucho peor a medida que las baterías se descargan, incluso antes de que se agoten.
Si bien el 87% de eficiencia podría funcionar , no funcionará bien . Estás haciendo una cosa diseñada para volar. El vuelo es mucho trabajo, y un sistema ineficiente significa que tiene que llevar más peso de la batería. El problema es el compuesto, porque más peso significa que también necesita más empuje, lo que requiere más energía, por lo tanto, más peso. Si bien, en teoría, puedes hacerlo volar, podría terminar siendo bastante grande .
¿Sería mejor conectar tres baterías de 9 voltios en serie?
Probablemente no. Las baterías de 9V alcanzan su alto voltaje en un paquete pequeño al contener internamente varias celdas en serie. Sabiendo que una celda alcalina (de cualquier tipo, AA, A, C, D ...) tiene un voltaje de aproximadamente 1.5V, podemos inferir que una batería de 9V es de 9V / 1.5V = 6 celdas alcalinas en serie. Sin embargo, cada una de estas celdas es mucho más pequeña que una AA, y cada una tendrá una resistencia interna más alta.
Para disminuir la resistencia interna, puedes hacer un par de cosas. El primero sería cablear baterías en paralelo. Dos celdas AA en paralelo tienen el mismo voltaje, pero el doble de la energía almacenada, y la mitad de la resistencia efectiva que una celda AA. Entonces, podrías hacer 16 pares de celdas AA paralelas, y luego conectar esos 16 pares en serie. Sin embargo, esta disposición también tiene el doble de peso, lo que realmente no es bueno en su situación (vuelo).
La mejor solución sería utilizar una química de batería diferente. Las baterías alcalinas son buenas porque son baratas, y eso es todo. En términos de resistencia interna, son pobres. Tampoco tienen una gran densidad de energía, es decir, por unidad de peso, contienen menos energía de la que podría tener para el mismo peso de otra química de la batería. Una vez más, la baja densidad de energía es realmente mala para su situación.
Entre los otros químicos que podrías considerar son:
Como las baterías y los cargadores de polímero de litio están ampliamente disponibles en los proveedores de RC hobby y su excelente densidad de energía, los recomendaría primero para su situación.