Batteripakke
Introduksjon
En batteripakke er flere batterier (celler) som er seriekoblet. Batteripakken kan ha ulike egenskaper avhengig av hvordan de er tilkoblet og hvilke og hvor mange celler som brukes. Dette kapittelet begynner med å forklare begrepene polspenning og indre motstand og deretter viser vi hvordan en batteripakke er bygget.
Polspenning og indre motstand
Et batteri har noe som kalles EMS eller elektromotorisk spenning. Det måles i volt (V), men er ikke angitt med bokstaven U i formler, men med en E. Ved å plassere de to probene til et voltmeter på hver side av et alkalisk batteri, vil det vise batteriets elektromotoriske spenning. Det er imidlertid ikke denne spenningen enheter kan dra nytte av.
I alle batterier er det en indre motstand, som er betegnet som Ri og måles i ohm (Ω). Det er den som gjør at enhetens spenning ikke er den samme som det multimeteret viser. Når strøm begynner å strømme fra batteriet, er det et spenningsfall i den indre motstanden. Det fører til at spenningen over de to polene (polspenningen) endres. Når batteriets spenning skal måles, bør det derfor alltid gjøres når det er plassert i enheten eller med et måleinstrument som belaster batteriet.
Skjematisk diagram over polspenning og indre motstand (Ri).
Serie- og parallellkobling av batterier
Et godt eksempel på seriekoblede batterier er en lommelykt. I den er det ofte plassert to batterier oppå hverandre, det fører til at spenningen dobles, samtidig som kapasiteten forblir uendret.
Total spenning ved seriekobling = spenning1 + spenning2+ ... + spenningn
Spenning i lommelykten = 1,5 V + 1,5 V = 3 V
Fire oppladbare celler à 1,2 V, 2000 mAh i seriekobling. 4 ∙ 1,2 V = 4,8 V (2000 mAh).
9 V-batteriet er laget ved å seriekoble seks celler (6 ∙ 1,5 V = 9 V).
Når battericeller kobles parallelt, øker kapasiteten, mens spenningen forblir den samme.
Seks oppladbare celler à 1,2 V, 2000 mAh i parallellkobling. 1,2 V (6 ∙ 2000 mAh = 12000 mAh = 12 Ah).
Ved å kombinere serie- og parallellkobling av battericeller er det mulig å øke både spenningen og kapasiteten.
Praktisk eksperiment: sitronbatteri
Du kan faktisk lage et batteri av sitroner! Det gir ikke så veldig mye energi, men det følgende eksperimentet kan få et LED-lys til å lyse.
Et fungerende batteri av sitroner.
Det som trengs er:
- Seks sitroner
- Grov kobbertråd (dobbel vekt)
- Seks galvaniserte spikere
- Ett LED-lys (2 V)
- Koblingstråd
Ved å koble til på følgende måte, vil sinkbelegget på spikeren og kobberlederen reagere ved kontakt med sitronsaften. På den ene siden vil det da skapes et underskudd av elektroner som får dem til å strømme gjennom ledetråden. For å gjøre det, må de passere gjennom LED-lyset, slik at det lyser.
Det kreves ca. 2 V for at LED-lyset skal lyse. Hver sitron avgir ca 0,95 V og må derfor seriekobles to og to sammen for å bringe spenningen opp på et nivå som er tilstrekkelig. Hvert sitronpar må deretter kobles parallelt med hverandre for at batteriet skal levere nok strøm.
Seks sitroner er nok til å lage et uttak på 3 mA. Fordi den er langt under de 20 mA som vanligvis kreves for at LED-lyset skal lyse, vil den derfor lyse ekstremt svakt. Med 40 sitroner til kunne den ha lyst med full styrke, men seks sitroner er tilstrekkelig for å vise at det fungerer.
Slik bygger du en batteripakke
Her beskriver vi hvordan en batteripakke med NiMH-celler er bygget. For å kunne bygge en batteripakke må du ha ferdigheter i lodding. Mer informasjon om det finner du i avsnittet Kom i gang med lodding.
Forberedelser
Start med å tenke på hvilke egenskaper batteriet ditt skal ha. Kapasiteten bestemmes for eksempel av hvilke celler som brukes AA, AA eller Sub-C. Det vil også være avgjørende for hvor stor batteripakken blir. Det finnes celler med ulik kapasitet til tross for samme størrelse. Høyere kapasitet betyr både høyere vekt og pris.
Battericellene er vanligvis seriekoblet, det vil si at antall celler bestemmer hvor høy spenning batteriet får. For å få den totale spenningen, multipliserer du antall celler med cellenes spenning (1,2 V). Hvis spenningen skal være 7,2 V, beregnes antall celler som følger:
7,2 / n = 1,2
n = 7,2 / 1,2 = 6
Når batteriets egenskaper er bestemt, er det tid for forberedelsene. Rengjør battericellenes poler med en glassfiberbørste eller fint sandpapir. Dette gjør vi for at tinnet skal renne pent og raskt ut. Under konstruksjonen festes cellene med smeltelim (limpistol).
Lodding av batteripakker
Vær forsiktig når du lodder sammen batteripolene og bruk en kraftig loddebolt (80 – 100 W). Å bruke en loddebolt med så høy effekt kan høres feil ut, fordi høy varme skader cellene. Grunnen til den høye effekten er at loddingen skal foregå raskt. Med en loddebolt med lavere effekt ville det tatt lengre tid å varme opp området som skal loddes. Og da hadde varmen nådd dypere inn i battericellen. Tinn derfor overflatene som skal skjøtes og lodd raskt.
Battericellene kan settes sammen på to forskjellige måter. Den ene måten kalles side-by-side og den andre for in-line. Begge måtene som vises er seriekoblet, og det som er skiller dem fra hverandre er batteripakkens endelige fysiske fasong. Ved side-by-side-lodding bør det brukes loddebolt. Den forbinder to celler med hverandre. Loddeplaten har en bøy som beskytter mot kortslutning. Vær forsiktig med polariteten slik at positiv og negativ ikke kobles feil.
Eksempel på side-by-side-kobling.
Bygging av in-line-batteripakker er litt mer avansert. Da må cellene sammenføyes på langs. Normalt er ikke hele batteripakken in-line. Batteriene plasseres i to eller flere rader, avhengig av hvor mange celler som skal brukes. Ved enden er cellene koblet sammen med en loddebolt på samme måte som i side-by-side-koblingen.
Eksempel på in-line-kobling.
Velg en tilkoblingskabel som er dimensjonert for strømmen som batteriet skal avgi. Normalt fungerer 1,5 mm2 bra. Hvis batteripakken skal brukes i strømkrevende enheter (f.eks. RC-biler), brukes 2,5 mm2 eller 4,0 mm2. Bruk nomogrammet, som du finner i bokens formelsamling, for å beregne forholdet mellom strøm, ledningsdimensjon og kabellengde.
Ferdigstill batteriet
Avslutt med å tre over et passende krympeslange. Varm opp krympeslangen forsiktig med for eksempel en varmepistol. Dermed det har du en skikkelig flott og profesjonell batteripakke.
Husk også å velge en kontakt som passer til det tiltenkte formålet. Den skal være av høy kvalitet og gjerne gullbelagt. Noen ganger kan man unnvære kontakten og lodde batteriet direkte til kontakten i stedet.
Bli medlem og få ekstra bra medlemspriser, poeng på alt du handler og 100 dagers åpent kjøp. Medlemskapet ditt er helt digitalt – praktisk og kortløst!
Les mer