Hvordan får man høj strøm fra 9 volt batterier

Et 9V batteri har cirka en lagret energi på:

$$ \ kræve {annullere} \ frac {560 \ annullere {m} A \ annullere {h} \ cdot 9V} {1} \ frac {3600s} {\ annuller {h}} \ frac {1} {1000 \ annuller {m}} \ ca. 18144VAs \ ca. 18 kJ $$

En joule er et wattsekund eller en newtonmeter. Under de mest ideelle forhold med perfekt effektive maskiner overalt er der nok lagret energi i et 9V batteri til at anvende din specificerede 600N kraft over en afstand på:

$$ \ frac {18 \ annuller {k} \ annuller {J}} {1} \ frac {\ annuller {N} m} {\ annuller {J}} \ frac {1} {600 \ annuller {N}} \ frac {1000} {\ annuller {k} } = 30m $$

Din foreslåede magnetventil, der måske kræver \ $ 25A \ $ ved \ $ 9V \ $, bruger strøm med en hastighed på:

$$ 25A \ cdot 9V = 225W $$

Anvendelse af din specificerede \ $ 600N \ $ kraft, og i betragtning af den kraft, kan vi løse hastigheden for din solenoid, hvis den var 100% effektiv, kunne give:

$$ \ frac {225 \ annullere {W}} {1} \ frac {\ annullere {J}} {\ annullere {W} s} \ frac {\ annullere {N} m} {\ annullere {J} } \ frac {1} {600 \ cancel {N}} = 0,375m / s $$

Så du kan se, selvom vi kan hente al den lagrede energi fra 9V batteri med 100% effektivitet, der er ikke et helt ton af det. At vide, at din ideelle solenoid bevæger sig med \ $ 0,375m / s \ $, og at batteriet har tilstrækkelig energi til at flytte \ $ 30m \ $, runtime er:

$$ \ frac {30 \ annuller {m}} {1} \ frac {s} {0.375 \ cancel {m}} = 80s $$

Eller vi kunne beregne det ud fra batterienergi og solenoideeffekt:

$$ \ frac {18000 \ annullere {W} s} {1} \ frac {1} {225 \ annullere {W}} = 80ere $$

Men måske er det nok. Spørgsmålet er, hvordan man gør det effektivt. Elektrisk effekt i en modstand er givet af:

$$ P = I ^ 2 R $$

Den interne modstand af et 9V batteri er måske \ $ 1,5 \ Omega \ $, når frisk. Det går op, når batteriet tømmes. Din magnetventil er sandsynligvis mindst en anden \ $ 1 \ Omega \ $. Så ved \ $ 25A \ $ ville dine resistive tab alene være:

$$ (25A) ^ 2 (1.5 \ Omega + 1 \ Omega) = 1562.5W $$

Sammenlign dette med den effekt, der bruges af den ideelle solenoid, der er betragtet ovenfor (\ $ 225W \ $), og du kan se, at dette er et absurd ineffektivt system. Bare det at tackle varmen fra disse tab vil være en udfordring. Selvfølgelig kan du faktisk ikke få dette ud af et 9V batteri, fordi spændingen tabt over sin interne modstand ved \ $ 25A \ $ er:

$$ 25A \ cdot 1.5 \ Omega = 37.5V $$

… hvilket er mere end 9V, der leveres af batteriet.

Udover batteriet eller solenoiden er det et problem at overføre \ $ 225W \ $ strøm. Fordi strøm er et produkt af spænding og strøm (\ $ P = IE \ $), for at flytte en masse strøm kan du have høj strøm eller høj spænding. Men selv ledninger har modstand, og da strøm tabt til dette modstand er proportional med strømmen firkant , det er mere praktisk at flytte store mængder elektrisk strøm ved høj spænding end den er ved høj strøm. Dette er grunden til, at elforsyningen overfører strøm over lange afstande ved meget høj spænding.

Så hvis du vil flytte \ $ 225W \ $ ved \ $ 9V \ $, skal du holde modstanden meget lav, for at undgå, at resistive tab er meget høje. Det betyder fedtledning (inklusive ledningen i din magnetventil, som tegner sig for det meste af ledningen i kredsløbet) og batterier med lav intern modstand. Du kan også bytte strøm til spænding eller spænding til strøm i designet af din solenoid, som superkats svar beskriver.

Kommentarer

• Tak fordi du besvarede dette ud fra et ESR-synspunkt.For mange mennesker ser på batterier som ideelle spændingskilder og savner vigtige effekter af faktiske batterier, især stærkt kompromitterede typer som de almindelige 9V og møntceller.

Da du ikke har angivet noget, antager jeg, at du mener et husstand, kommercielt tilgængeligt 9V batteri. Et standard 9V batteri har cirka 400-600 mAh kapacitet. I de mest basale termer kan disse batterier levere omkring 500 milliampere i en time, før de er “døde”. Du kunne teoretisk tegne den strøm, du leder efter, men selv for flere 9V batterier parallelt (summer kapaciteten ), ville du få 1-2 minutter fra hvert sæt batterier. Med standard forbrugerbatterier er det ret urealistisk og ret ineffektivt. Jeg kan forestille mig, at du sandsynligvis ikke vil skifte batterier hvert minut .

Hvis størrelse og vægt ikke er store faktorer, ser jeg på stor, høj kapacitet , hurtigafladede blybatterier. De kommer i 12V, hvilket er tæt på det, du leder efter, og kan levere hundreder strømstyrker i forskellige tidsrum (afhængigt af hvor meget du brug / hvilket batteri du får).

Kommentarer

• OPen har ikke ‘ t sagt (endnu ) hvad batteriet er, og derfor forudsætter dit svar, at det er en ” standard ” -type. Du kan være korrekt i din antagelse, men det kan du ikke.
• Fremragende punkt. Redigerede mit svar lidt.

Designet af en solenoid er en afvejning mellem at bruge mere drejer versus bruger mere strøm. Jeg tvivler virkelig på, at enhver magnetventil, der er lille nok til, at man realistisk kunne betjene den fra et 9-volts batteri, ville opnå optimal adfærd med en strøm så høj som du foreslår. Effektivitet ville sandsynligvis være bedre ved at bruge flere drejninger.

Når det er sagt, opnås den maksimale solenoidestrøm, der kan opnås fra et 9 volt batteri, ved at forbinde en kondensator parallelt med batteriet, og brug derefter et par effektive afbrydere til skiftevis at forbinde solenoiden til batteriet og kortslutte det (man skal undgå at have begge kontakter lukket og bør minimere den tid, begge er åbne; brug en flyback-diode til sikkert at sprede energi under “begge åbne” tid). For absolut at maksimere solenoidestrømmen uden hensyn til batteriets levetid skal du indstille forholdet mellem batteritid og “kortslutningstid”, så batteriet trækkes ned til ca. 4,5 volt. Dette trækker maksimal strøm ud af batteriet, selvom det får batteriet til at spilde omkring halvdelen af sin energiopvarmning selv. Indstilling af forholdet lidt lavere, så det kun trækker batteriet ned til 6 volt, reducerer spolestrømmen lidt (med ca. 12%), men forbedrer batteriets levetid med 50%, da kun en tredjedel af batteriets energi vil være spildt i selvopvarmning.

Brug af et 9V batteri imples med et, enkelt, 9V batteri.

Hvis det ikke er en reel begrænsning, du arbejder under, anbefaler jeg, at du tilslutter flere serier for at opnå en højere spænding. Hvis du kun kan bruge et enkelt 9V batteri, anbefaler jeg at anskaffe en kondensator med høj kapacitet og oplade den gennem en strøm -begrænsning af kredsløb, og derefter skifte til strøm til din solenoid. Dette giver ikke en vedvarende output, men afhængigt af kredsløb og solenoid, skal det give dig 600 N

Brug to IMR lithium-batterier med høj dræning i serie. Størrelser 18650 til 26650 eller mere kan levere strømme op til 60 ampere. Hvis spændingen er for lav (8.4), kan du bruge LiFePo-batterier f eller 9,6 volt (3 gange 3,2 volt).