¿Usar condensadores para evitar la sobrecarga de las baterías de plomo-ácido?

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Estoy usando un banco de baterías de plomo de 300 Ah y un inversor de seno puro de 12V- y gt; 230V 1000w, para alimentar un refrigerador de tipo residencial. Con un poco de experimentación, he logrado reducir la potencia de arranque requerida a un pico de aproximadamente 1500w durante 400 ms, lo que está dentro de lo que puede proporcionar el inversor. Hasta ahora, todo bien.

Lamentablemente, esto genera una corriente máxima, supongo, de aproximadamente 100 A en el banco de baterías, lo que hace que la tensión caiga por un breve momento a 11.5 V, incluso cuando está completamente cargada.

Durante varios meses de uso, me he dado cuenta de que la capacidad del banco de baterías se ve severamente reducida por estas corrientes máximas, lo que reduce la capacidad de 300Ah a algo más como 100 Ah. Quizás ya haya dañado las baterías.

Un reemplazo más adecuado sería un tipo de batería que pueda manejar estas sobrecargas, por ejemplo. LifePo4 (diseñado para el pico 3C, por ejemplo, 720A). Pero el precio de estas baterías es simplemente prohibitivo: mi banco de plomo-ácido de 300Ah, 80% / 240Ah utilizable, cuesta alrededor de 400 USD; un banco LifePo4 240Ah costaría aproximadamente 1400 USD).

Otra opción es agregar algún tipo de capacitancia adicional. Por ejemplo, ultra / supercapacitores. No estoy seguro de qué tipo de especificación necesitaría. El voltaje sería aproximadamente 12.5V, y debería poder liberar 500 J antes de alcanzar, supongo, 12.1-12.3V. ¿No significaría esto que necesitaría más de 1000F?

Por lo tanto, me enfrento a una serie de opciones:

  • a) Reemplace el banco de baterías (1000+ USD)
  • b) reemplace el motor de arranque con Danfoss BD35F (pico 15A, aproximadamente 450 USD)
  • c) agregue un supercapacitor (¿cuántos Farads? 3F parecen costar aproximadamente 50 USD)
  • d) diseñe un circuito que extraiga temporalmente la corriente de una batería de arranque de automóvil estándar en su lugar (50Ah 12V costos de batería de automóvil alrededor de 75 USD)

Estoy pensando que la opción D podría ser la más simple y universal. Podía conectarlo en paralelo solo al iniciar el refrigerador y desconectarlo por el resto del tiempo, mientras le permitía cargar una carga a través de un diodo. Asumo que las baterías competirían para entregar la corriente, pero que la batería de arranque mantendría un voltaje más alto, ganando así la batalla y siendo el principal proveedor de corriente. Alternativamente, tendría que desconectar el banco de baterías temporalmente, para asegurar que se extraiga toda la energía de la batería de arranque.

Lo más fácil es, obviamente, gastar 1500 USD en un refrigerador diseñado para 12 V, pero me gusta ser práctico.

¡Las ideas son bienvenidas!

Nota adicional: Según tengo entendido, la corriente de sobrecarga es de solo 100A x 12.5 V durante 500 ms, o 625 J. Una batería de motor de arranque con 50Ah / 12.5V tendría una capacidad de 112 kJ con una descarga del 5%, lo que permitiría 180 comienzos.

Actualización: Desde entonces, he reemplazado las baterías de plomo-ácido con LiFePO4. Sin embargo, si desea mejorar el rendimiento de la corriente de arranque, creo que podría conectar un pequeño LiFePO4 de 6Ah (por ejemplo, batería de arranque de motocicleta) en paralelo, operando en un rango de voltaje de 12-14.4V. Sin embargo, me doy cuenta de que no sé por qué alguien querría comprar baterías de plomo-ácido en primer lugar. Una tecnología absolutamente obsoleta.

    
pregunta user95482301

3 respuestas

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Parece que tus cálculos están muy lejos o que tienes una batería defectuosa, en particular, tienes al menos una celda débil.

Este documento sugiere que, para obtener 11.5 voltios durante el pico En la descarga debes estar dibujando en el orden de 2C. Para una batería de 300 Ah es de 600 amperios +. Por supuesto, las diferentes baterías tienen diferentes características de descarga, por lo que las curvas deben tomarse con un grano de sal, pero me inclino a aceptarlas como punto de partida.

En cuanto al uso de un supecap, los cálculos son bastante sencillos. $$ \ frac {dv} {dt} = \ frac {i} {C} $$ o en términos simples, un supercap de 1 F se descargará a 1 voltio / seg para una corriente de 1 amp. Incluso suponiendo que su pico actual sea de solo 100 A, obtendrá una caída de 100 V / s por faradio. Para producir una caída de 0.5 voltios en 400 ms, necesitará $$ C = \ frac {i} {\ frac {dv} {dt}} = \ frac {i \ times dt} {dV} = \ frac {100 \ times 0.4} {. 5} = 80F $$ o aproximadamente 27 de tus unidades 3F, por un costo de aproximadamente 1350 dólares.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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Yo sugeriría que una solución simple para su problema es utilizar un paquete de arranque de automóviles LiPo en paralelo con sus baterías. Estas unidades utilizan celdas LiPo (al igual que muchos paquetes de baterías RC 4S1P más grandes) capaces de soportar 30C por períodos muy cortos de unos segundos.
Incluso si deja la unidad conectada permanentemente, el sistema de carga de la batería nunca sobrecargará el LiPo (de hecho, siempre lo dejará bajo).

Hay reemplazos de baterías basadas en Supercapacitor que proporcionarían una capacidad excelente de alta corriente, pero son terriblemente caras. También necesitan electrónica de carga y balanceo muy especializada. Son una gran idea, pero aún no son amigables para el consumidor.

    
respondido por el Jack Creasey
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Creo que el inversor es muy probable que el inversor tenga capacitores de entrada para desacoplar la operación de conmutación interna de la fuente de 12V.

Conecte un condensador descargado a una fuente de 12V, y obtendrá un muy aumento repentino de la corriente.

Ahora, el inversor no tiene que cargar estos condensadores tan rápido; probablemente funcionaría si tuviera la siguiente opción:

  1. cargue las tapas lentamente, y solo después de que hayan alcanzado una carga razonable, y solo después de eso
  2. encender el inversor

Probablemente, 2. también podría reemplazarse simplemente por no encender la carga demasiado rápido.

Lo que podrías intentar hacer es:

  1. Conecte el inversor con una resistencia de 0.5Ω o algo en serie. Espera un segundo o dos.
  2. Ahora que los condensadores están cargados, omita la resistencia, por ejemplo. con un relé.
  3. enciende el inversor.

Necesitará encontrar algo que tenga una resistencia suficientemente baja, pero no demasiado baja, en el encendido. Hay resistencias de carga que están diseñadas exactamente para este propósito, pero una bobina enrollada de cobre normal (o aluminio, en realidad) incluso podría hacer el trabajo mejor (tener una alta resistencia a las corrientes de cambio rápido y una baja para CC ).

    
respondido por el Marcus Müller

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