9 볼트 배터리에서 고전류를 얻는 방법

9V 배터리의 저장 에너지는 대략 다음과 같습니다.

$$ \ require {cancel} \ frac {560 \ cancel {m} A \ cancel {h} \ cdot 9V} {1} \ frac {3600s} {\ cancel {h}} \ frac {1} {1000 \ cancel {m}} \ 약 18144VAs \ 약 18kJ $$

joule 은 와트-초 또는 뉴턴 미터입니다. 모든 곳에서 완벽하게 효율적인 기계를 사용하는 가장 이상적인 조건에서는 9V 배터리에 저장된 에너지가 충분하여 지정된 600N 힘을 다음 거리에 적용 할 수 있습니다.

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

제안 된 솔레노이드는 \ $ 9V \ $에서 \ $ 25A \ $가 필요할 수 있으며 다음 비율로 전력을 소비합니다.

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

지정된 \ $ 600N \ $ 힘을 적용하고 그 힘이 주어지면 솔레노이드가 100 % 효율적일 경우 다음을 제공 할 수있는 속도를 해결할 수 있습니다.

$$ \ frac {225 \ cancel {W}} {1} \ frac {\ cancel {J}} {\ cancel {W} s} \ frac {\ cancel {N} m} {\ cancel {J} } \ frac {1} {600 \ cancel {N}} = 0.375m / s $$

따라서 100 % 효율로 9V 배터리의 저장된 에너지를 모두 추출 할 수 있다고해도 당신의 이상적인 솔레노이드가 \ $ 0.375m / s \ $로 움직이고 있고 배터리가 \ $ 30m \ $를 움직일 수있을만큼 충분한 에너지를 가지고 있다는 것을 알면, 런타임 :

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

또는 배터리 에너지와 솔레노이드 전력으로 계산할 수 있습니다.

$$ \ frac {18000 \ cancel {W} s} {1} \ frac {1} {225 \ cancel {W}} = 80 초 $$

하지만 충분할 수도 있습니다. 문제는 어떻게 효율적으로 수행 할 것인가입니다. 저항의 전력은 다음과 같이 지정됩니다.

$$ P = I ^ 2 R $$

9V 배터리의 내부 저항은 다음과 같은 경우 \ $ 1.5 \ Omega \ $ 일 수 있습니다. 신선한. 배터리가 소모되면 올라갑니다. 당신의 솔레노이드는 아마도 적어도 다른 \ $ 1 \ Omega \ $ 일 것입니다. 따라서 \ $ 25A \ $에서 저항 손실은 다음과 같습니다.

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

위에서 고려한 이상적인 솔레노이드가 사용하는 전력 (\ $ 225W \ $)과 비교해 보면 터무니없이 비효율적 인 시스템임을 알 수 있습니다. 이러한 손실로 인한 열을 처리하는 것은 도전이 될 것입니다. 물론, \ $ 25A \ $에서 내부 저항으로 손실 된 전압이 다음과 같기 때문에 9V 배터리에서 실제로 이것을 얻을 수는 없습니다.

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

… 배터리에서 공급하는 9V 이상입니다.

배터리 나 솔레노이드 외에 \ $ 225W \ $의 전력을 전송하는 것이 문제입니다. 전력은 전압과 전류 (\ $ P = IE \ $)의 곱이기 때문에 많은 전력을 이동하려면 고전류 또는 고전압을 가질 수 있습니다. 그러나 전선조차도 저항이 있으며 전력이 손실되기 때문에 저항은 전류의 제곱 에 비례하므로 고전류보다 고전압에서 많은 양의 전력을 이동하는 것이 더 실용적입니다. 이것이 전력 회사가 매우 높은 전압으로 장거리 전력을 전송하는 이유입니다.

따라서 \ $ 9V \ $에서 \ $ 225W \ $를 이동하려면 저항을 매우 낮게 유지해야합니다. 매우 높은 저항 손실을 방지합니다. 이는 굵은 와이어 (회로에서 대부분의 와이어를 차지하는 솔레노이드의 와이어 포함)와 내부 저항이 낮은 배터리를 의미합니다. 슈퍼 캣의 답변에서 설명하는 것처럼 솔레노이드 설계에서 전류를 전압으로, 전압을 전류로 바꿀 수도 있습니다.

댓글

• ESR 관점에서 답 해주셔서 감사합니다.너무 많은 사람들이 배터리를 이상적인 전압원으로보고 실제 배터리의 중요한 영향, 특히 일반적인 9V 및 코인 셀과 같이 고도로 손상된 유형을 놓칩니다.

아직 지정하지 않았으므로 가정에서 판매되는 9V 배터리를 의미한다고 가정합니다. 표준 9V 배터리의 용량은 약 400-600mAh입니다. 가장 기본적인 용어로이 배터리는 “죽기”전에 한 시간 동안 약 500mA를 공급할 수 있습니다. 이론적으로는 찾고있는 전류를 끌어 올 수 있지만 ,하지만 병렬로 연결된 여러 개의 9V 배터리 (용량 합계) ) 각 배터리 세트에서 1 ~ 2 분 정도 소요됩니다. 일반 소비자 용 배터리를 사용하는 경우 이는 매우 비현실적이고 비효율적입니다. “ 분 마다 배터리를 교체하는 것을 원하지 않을 것입니다.

크기와 무게가 큰 요인이 아니라면 대용량의 대용량을 살펴볼 것입니다. , 빠르게 방전되는 납축 배터리입니다. 12V로 제공되며, 이는 사용자가 찾고있는 것과 거의 비슷하며 다양한 시간 동안 수백 의 전류를 공급할 수 있습니다 (사용량에 따라 다름). 소모 / 배터리).

댓글

• OP는 ' 말하지 않았습니다 (아직 ) 배터리가 무엇인지, 따라서 대답은 " 표준 " 유형이라고 가정합니다. 귀하의 가정은 정확할 수 있지만 그렇지 않을 수도 있습니다.
• 훌륭합니다. 내 대답을 약간 수정했습니다.

솔레노이드의 디자인은 더 많이 사용하는 것 사이의 균형입니다. 더 많은 전류를 사용하는 것에 비해 회전합니다. 나는 9 볼트 배터리로 현실적으로 작동 할 수있을만큼 작은 솔레노이드가 당신이 제안한만큼 높은 전류로 최적의 동작을 달성 할 수 있을지 의심 스럽다. 더 많은 턴을 사용하면 효율이 더 나을 가능성이 높습니다.

즉, 9 볼트 배터리에서 얻을 수있는 최대 솔레노이드 전류는 배터리와 병렬로 커패시터를 연결하여 얻을 수 있습니다. 그런 다음 두 개의 효율적인 스위치를 사용하여 솔레노이드를 배터리에 교대로 연결하고 단락시킵니다 (하나는 두 스위치를 모두 닫는 것을 피해야하며 둘 다 열려있는 시간을 최소화해야합니다. 플라이 백 다이오드를 사용하여 안전하게 에너지를 소산하십시오. “둘 다 개방”시간). 배터리 수명을 고려하지 않고 솔레노이드 전류를 절대적으로 최대화하려면 배터리 시간 비율을 “단락 시간”으로 설정하여 배터리가 약 4.5V로 줄어들도록합니다. 그것은 배터리가 에너지 가열 자체의 약 절반을 낭비하게 만들지라도 배터리에서 최대 전력을 끌어낼 것입니다. 비율을 약간 낮게 설정하면 배터리가 6V로 줄어들고 코일 전류가 약간 감소 (약 12 %)되지만 배터리 에너지의 1/3만이 배터리 수명을 50 % 향상시킬 수 있습니다. 자체 발열에 낭비됩니다.

9V 배터리를 사용하면 하나의 9V 배터리를 사용합니다.

그게 실제 제약 조건이 아니라면 더 높은 전압을 얻기 위해 여러 개를 직렬로 연결하는 것이 좋습니다. 단 하나의 9V 배터리 만 사용할 수있는 경우 고용량 커패시터를 구입하여 전류를 통해 충전하는 것이 좋습니다. -제한 회로, 그런 다음 솔레노이드에 전원을 공급하기 위해 전환합니다. 이것은 지속적인 출력을 제공하지 않지만 회로 및 솔레노이드에 따라 600 N을 제공합니다

2 개의 IMR 고 드레인 리튬 배터리를 직렬로 사용합니다. 크기가 18650 ~ 26650 이상이면 최대 60A의 전류를 전달할 수 있습니다. 전압이 너무 낮 으면 (8.4) LiFePo 배터리를 사용할 수 있습니다. f 또는 9.6 볼트 (3.2 볼트의 3 배).