1 ампер – это сколько киловатт мощности? Сколько ампер в 1 киловатте?

Почему нужно серьезно относиться к безопасности при эксплуатации аккумуляторов lipo

LiPo — это литий-полимерный аккумулятор, он высокотоковый и в малом объеме может мешать в себя очень большое количество энергии, к примеру, 4S LiPo 1500 mAh будет содержать в себе энергию в количестве 25 ватт-часов! Оболочка аккумуляторов не такая уж прочная, при сильном ударе тупым предметом (или падении на камни), оболочка может повредиться и вся накопленная энергия начнет стремиться наружу, а что хуже всего — начнется химическая реакция с воздухом, в результате чего будет образовываться сильный огонь и едкий дым.

Пример видео с воспламенившимся LiPo аккумулятором, здесь они взорвались из-за перезаряда, но при ударе может случиться тоже самое, но с меньшим огнем, так как чем выше заряд, тем сильнее реакция:

Основные разъёмы акб

Эмпирическая закономерность или правило большого пальца: разъём батареи должен совпадать с тем, который используется на дроне. Если вы собираете дрон с нуля, то выберите наиболее подходящий для вас и придерживайтесь его на протяжении всего развития в хобби.

Все Lipo батареи имеют в своём арсенале два исходящих набора проводов с разным типом разъёмов/коннекторов на концах каждого: Балансировочный провод и Основной или разрядный (за исключением 1S аккумуляторов, которые имеют только основной провод).

Что делать с переразряженными акб?

С момента, когда LiPo батарея была полностью разряжена, время начинает работать против неё, так как в каждой банке запускаются окислительные процессы, которые постепенно и необратимо начинают ухудшать общую производительность батареи. Поэтому, чем быстрее вы подключите её к зарядному устройству, тем больше вероятность сохранить аккум с минимальным ущербом для его производительности.

Нередко ЗУ отказываются заряжать чрезмерно разряженный аккумулятор. Несмотря на то, что существуют «кустарные» методы восстановления таких АКБ (не безопасно), профессионалы рекомендуют отказаться от их дальнейшего использования!

Основные рекомендации

• Не лучшее место для заряда и хранения LiPo выступает квартира/дом, но так как это самый распространённый вариант среди обычных пользователей RC хобби, то необходимо позаботится о приобретении специального инвентаря в том числе противопожарного (см. пункты ниже).
• Очень важно осуществлять зарядку батарей в местах, свободных от легковоспламеняющихся предметов и материалов.
• Лучший вариант это переоборудование/дооснащение помещения в соответствии с уровнем пожароопасности (рекомендуется).
• Для зарядки/хранения LiPo рекомендуется изготовить/использовать железные коробки или ящики (лучше с раздельными стенками и хорошо, если между стенками будет песок). Как серийно изготавливаемый вариант, отлично подходит простейший сейф, либо хорошо зарекомендовавшие и проверенные временем фирменные решения реализуемые под брендом «Batt-Safe».
• Не стоит доверять часто предлагаемым на рынке — «LiPo Bags», так как зачастую они не справляются с возложенной на них задачей!
• Нелишним будет в месте осуществления зарядки установить железную ёмкость с крышкой на половину заполненную песком (простейший пример, ведро и т.п.). Во-первых песок выступает как простое и эффективное средство для тушения/локализации источника возгорания (можно просто засыпать АКБ песком). Во-вторых, в случае возгорания, такой инвентарь позволит безопасно локализовать источник возгорания, путём помещения батареи в саму ёмкость с песком с последующим закрытием крышки, тем самым полностью исключив распространение огня в помещении. Для осуществления захвата уже горящей LiPo можно задействовать инструмент типа «клещи» с удлинёнными рукоятками.
• Присутствие в помещении первичных средств пожаротушения, таких как огнетушитель, также никто не отменял. Для тушения лития применяются только огнетушители с порошковым составом LithX/Вексон-D3 (На основе графита/Различных флюсов и графита с гидрофобизирующими добавками) или порошковые огнетушители класса D. Однако стоит отметить, что тушение такими составами больше актуально для технических помещений, так как после применения в условиях квартиры/дома, возможно пагубное влияние порошка как на человека/животных, так и на предметы интерьера, электронику и т.д.
• Пары горящего лития ядовиты, что предопределяет покупку таких средств защиты органов дыхания, как маски, полумаски, респираторы, противогазы.

Показательный подход к безопасности

Lipo аккумуляторы для гоночных дронов

Если вы собираете гоночный квадрокоптер, вам нужен аккумулятор со следующими характеристиками для наиболее эффективных полетов:

• Рейтинг не менее 80С;
• Сколько S должно быть у аккумулятора, или сколько секций в аккумуляторе в зависимости от размера рамы вашего дрона:
  — 180-220 мм и 220-250 мм — 4S, 5S и 6S Lipo.
  — 150-180 мм и 120-150 мм — 2S, 3S и 4S Lipo.
  — 90-120 мм — 1S, 2S и 3S Lipo.
• Емкость должна быть не более 1500 mAh для дронов с рамой от 220 мм до 250 мм, так как все что выше будет уже тяжелым, дрон потеряет маневренность, причем значительно. Да, вы можете на раму 220 или 240 поставить LiPo аккумулятор 6S с огромной токоотдачей (не забудьте регуляторы соответствующие поставить), но емкость все равно должна быть до 1500mAh.
  Рекомендуемая емкость:
  — 1300 и 1500 (1550)mAh для рам 180-250 мм;
  — 800-1300mAh для рам 120-180 мм;
  — 80-800mAh для рам 90-120 мм.
  

Вам может помочь и эта таблица зависимости аккумулятора от размера рамы:

Marlin 1.1 и tmc2208 – программная настройка тока и шагов

Rpm константа (kv)

Все моторые имеют рейтинг Kv. Этот рейтинг показывает то, насколько быстро будут крутиться ваши пропеллеры. Максимальное количество оборотов в минуту, которое сможет выдать ваш мотор, можно узнать, если умножить kV на напряжение аккумулятора. Так, если у вас двигатель 2300kV и батарея lipo 4s, то будет такая формула, так как у 4s lipo напряжение 14.8 вольт:

14.8 * 2300 = 34040RPM

Но не стоит брать эту цифру как фактическое значение, которое будет развивать мотор, лучше использовать эту цифру как справочное число для ориентира — на что будет способен квадрокоптер на этих двигателях. Общая информация, какие пропеллеры нужно ставить на двигатели 2204 и 2205:

• 4-х дюймовые пропеллеры для двигателя 2600kV или с большим kV.
• 5-х дюймовые пропеллеры для двигателя 2300-2600kV моторы.
• 6-х дюймовые пропеллеры для двигателя 2300kV или с более меньшим kV.

Обратите внимание, что это не жесткие правила, а лишь рекомендации, но если вы будете придерживаться их, то ваш дрон будет летать с наилучшими характеристиками.

ВесЕдинственное, что нужно помнить про вес, это то, что каждый сэкономленный грамм нужно умножать на 4 (или больше, смотря какой дрон будете собирать). Тяжелые моторы обычно довольно мощные и компенсируют свой вес тягой.

ЦенаЦена одно из важных значений, чем выше цена, тем качественнее компоненты и сборка, а значит и результаты по скоростям и маневренности. В среднем цены от 600 до 2 000 рублей.

ВалВал должен быть достаточно длинным, но не менее 13 мм в длину и 5мм в диаметре. 5мм это самый распростроненный диаметр у пропеллеров, в противном случае вам придется рассверливать или покупать новые проппы, так как они или не налезут или будут маленькие. А насчет длины — нужно не забывать, что пропеллеры закрепляются контргайками, а она должна полностью пройти вал по резьбе.

Аккумулятор для квадрокоптера, расшифровка маркировки

Все объяснения в данной статье будут на основе LiPo аккумулятора Infinity 1500mAh 4SP1, как самого доступного.

Давайте разберем подробнее всю маркировку этого аккумулятора.

LiPo — Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор (lithium-ion polymer battery))

У нас есть аккумулятор Infinity 1500 mAh:

Итак, слово Infinity это обычное торговое название и никакой полезной информации не несет.

• 1500 mAh — это емкость аккумулятора, которая измеряется в миллиампер в час, чем выше емкость, тем дольше будет летать квадрокоптер, но также увеличивается и вес аккумулятора.
• 4S – количество элементов в аккумуляторе, в нашем случае таких элементов 4. Пилоты и радиолюбители их называют «банками». Каждая банка имеет напряжение примерно 3.7V, а в сумме все 4 секции выдают ток 14.8V
• 1P – количество блоков в сборке, в нашем случае это 1 блок. Если было бы написано 2P, то это означало 2 блока в сборке, а простым языком – берем 2 таких аккумулятора, припаиваем провода параллельно плюс к плюсу, минус к минусу и у нас получается аккумулятор не 1500 mAh, а 3000 mAh, но с тем же самым напряжением 14.8V.
• 70С – максимальный ток разряда, который может выдать аккумулятор.

Безопасность процесса зарядки

Для того, чтобы уберечь себя от пожара, продаются специальные огнеупорные пакеты, подключается LiPo аккумулятор к зарядке и помещается в этот пакет.

Также есть и кейсы. Это отличный способ обезопаситься, если нет возможности контролировать процесс заряда лично.

Я, например, сделал для себя мини сейф из двух металлических кожухов от какого-то устройства, металл из нержавеющей стали, от огня точно не прогорит. Помещаю туда аккумуляторы и закрываю половины зажимами, соединение получается прочным, но от дыма не спасет, впрочем как и огнеупорные пакеты. Но главное обезопаситься от огня, дым быстро выветривается.

Не заряжайте аккумуляторы вблизи штор или каких-либо легко воспламеняющихся частей интерьера. Если живете в квартире, заряжайте на балконе/лоджии, а лучше вообще в кастрюле. Если в частном доме, то где-нибудь на бетонном полу или в стороне от дома.

Не помешает приобрести порошковый или углекислотный огнетушитель, другими тушить такого типа аккумуляторы нельзя!

Поверьте, такие меры максимально оправданы, когда на кону стоит сохранность вашего имущества и ничего смешного в том, что вы будете заряжать аккумуляторы в кастрюле!

Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление (Internal resistance — IR) может рассказать, на сколько хорош аккумулятор. Чем ниже значение, тем лучше. Чем выше внутреннее сопротивление, тем меньше максимальный ток; а просадка напряжения больше. При этом больше энергии впустую тратится на нагрев и, следовательно, больше шансов перегреть аккумулятор.

Внутреннее сопротивление аккумулятора увеличивается по мере эксплуатации. Это необратимый процесс. Поэтому старые и часто используемые аккумуляторы уже не дают такого подрыва коптеру, их мощность просто недостаточна.

IR может отличаться у разных банок в аккумуляторе, и самое большое значение — это то самое бутылочное горлышко, которое ограничивает мощность. Для измерения внутреннего сопротивления можно использовать как специальные инструменты, так и современные зарядники, например, iSDT (обзор).

Подробнее про внутреннее сопротивление можно узнать из статьи про C-рейтинг (англ).

Выбор оптимальной ёмкости акб

Известно, что размер пропеллера предопределяет размер используемой рамы дрона. А зная размер дрона и требуемый C-рейтинг можно определить оптимальную ёмкость батареи. Так как большинство продвинутых пользователей ссылаются на размер дрона по размеру пропеллера, то в процессе продвижения в хобби была выработана так называемая закономерность подбора исходя из диаметра используемых пропеллеров:

• Для квада на 6-дюмовых пропах: 1500 мАч — 2200 мАч
• Для квада на 5- дюймовых пропах: 1300 мАч — 1800 мАч
• Для квада на 4-дюймовых пропах: 850 мАч — 1300 мАч
• Для квада на 3-дюймовых пропах: 650 мАч — 1000 мАч

Например: Допустим вы собираете 6-дюймовый мини-квад и преследуете цель добиться максимально лёгкой сборки. В таком случае будет лучшим выбрать аккум ёмкостью 1500 мАч (1.5Ач).

Имея все эти данные, можно рассчитать значение пикового разрядного тока (C-Rating Burst) по формуле: C-Rating Burst = Макс. потребляемый ток/Ёмкость. Возвращаясь к нашему примеру у нас получиться: 116.7А/1.5Ач ≈ 78С. Как правило значение «C Rating Continuous» это половина значения «C-Rating Burst», соответственно : 78/2 = 39C.

Другие замечания по безопасной зарядке

Неправильное обращение с LiPo аккумуляторами может привести к пожару. Пожалуйста, не торопитесь, ознакомьтесь с этими правилами безопасности перед использованием/зарядкой батарей.

• Рекомендуется заряжать батарею током 1С или меньше (см. раздел выше «С-рейтинг заряда»).
• Не заряжайте батарею сразу после использования, подождите, пока она полностью остынет.
• Проверяйте соответствие настроек ЗУ с заряжаемой АКБ (например сверяйте: количество банок «S»).
• Никогда не используйте и не заряжайте поврежденную батарею — не заряжайте её, если она вздулась или имеет другие видимые признаки повреждения.
• Следите за тем, чтобы АКБ не перезаряжалась. Несмотря на то, что ЗУ отслеживает и не допускает факт перезаряда, рекомендуется регулярно проверять текущее напряжение батареи посредством вольтметра.
• Отключение АКБ от зарядного устройства должно осуществляться путём непосредственного захвата за сам разъём/коннектор. Другими словами, не стоит для отключения тянуть за провода или за батарею, так как это может привести к отрыву питающих/балансировочных проводов от коннектора/ов в местах пайки, что впоследствии может привести к короткому замыканию АКБ с последующим возгоранием.
• Не оставляйте АКБ под воздействием солнечных лучей.

Емкость литий-полимерного аккумулятора и его размер

Емкость измеряется в мА*ч (миллиампер в час). «мА*ч» по сути означает каким током нужно разряжать аккумулятор, чтобы он разрядился за 1 час.

Например, имеется аккумулятор 1300 мА*ч, потребуется ток 1,3 А чтобы разрядить его за 1 час. Если ток будет удвоен (т.е. 2,6 А), тогда время разряда сократится вдвое (1,3 / 2,6 = 0,5). Если разряжать током 39А, то аккумулятор разрядится за 2 минуты (1,3 / 39 = 1 / 30 часа или 2 минуты).

Увеличение емкости аккумулятора позволит увеличить полетное время, но вес и размер аккумулятора тоже увеличится. Нужно искать компромисс между емкостью и весом, которые влияют на полетное время и управляемость коптера. Возможно, вам будет интересно, я написал небольшое руководство по выбору оптимальной емкости аккумулятора (англ.) для более длительных полетов на коптере.

Увеличение емкости также позволит увеличить разрядный ток, подробнее читайте ниже.

На всякий случай замечу, что 1000 мА*ч = 1 А*ч.

Заряжаем аккумуляторы 1s

Заряд 1S аккумуляторов немного отличается от заряда больших аккумов. Вы скорее всего заряжаете несколько аккумуляторов 1S параллельно, используя плату для параллельной зарядки. Но я нашел хороший и более быстрый способ зарядки — самодельный кабель для сборки нескольких 1S аккумуляторов последовательно, для получения одного аккумулятора 3S, 4S или даже 6S.

Более подробно про такой кабель читайте на форуме (англ).

Зачем балансировать?

Все банки в аккумуляторе немного отличаются друг от друга. После разряда, вы скорее всего заметите, что у них немного разное напряжение.

Если мы будем заряжать разбалансированный аккумулятор напрямую, без контроля напряжения каждой банки, то некоторый из них в конце заряда будут иметь напряжение ниже 4,2 В (не полный заряд), но, что еще хуже — другие могут иметь напряжение БОЛЬШЕ 4,2 В.

Большинство современных зарядных устройств позволяют заряжать с балансировкой, и автоматически следят за перенапряжением.

Как выбрать lipo аккумулятор для квадрокоптера

Для этого нужно задать вопрос, какой квадрокоптер вы собираете? Потому что для готового дрона вы бы не задавали такой вопрос, так как ответ дан производителем, да и у вас скорее всего уже есть LiPo аккумулятор от покупного готового дрона.

Какой дрон вы собираете:

• Съемочный/долголет/дальнолет;
• Гоночный.

Съемочный квадркоптер (самосборный):

Гоночный квадрокоптер:

Отличия понятны — съемочный дрон большой, тяжелый, может поднять много оборудования, также он не очень маневренный и медленнее гоночного.

Гоночный — маленький, легкий, очень маневренный и очень мощный (в плане скорости).

Как выбрать двигатель для квадрокоптера

Итак, теперь вы знаете основы работы и из чего он состоит, теперь узнаем, как выбрать мотор для дрона.

Размер двигателя

Первое, что вы должны выбрать, это размер двигателя, который вы будете использовать. К счастью, большинство производителей в нашем хобби установили стандартную схему именования своих двигателей. Обычно это 4-значное число, которое выглядит примерно как «2205». Первые две цифры этого числа — это диаметр (в мм) статора, а второй — это высота (также в мм). В общем, чем больше из этих чисел, тем больше мощности двигатель может обрабатывать и чем больше крутящего момента он будет генерировать. Однако нюанс заключается в том, что большие цифры означают более тяжелый двигатель — в основном благодаря тому, что он просто «больше».

Вот общие размеры двигателей для квадрокоптеров:

• 1806 – используются в минидронах, на них ставятся 3-х или 4-х дюймовые пропеллеры.
• 2204 – Одни из самых популярных двигателей в течение долгого времени. На них ставят 5-и дюймовые пропеллеры. 2204 начали терять популярность в 2023 году и сейчас почти не используются.
• 2205 – самые популярные моторы, на них можно ставить 5-и дюймовые трехлопастные пропеллеры.
• 2206 – набирающая популярность модель двигателей, имеет немного большие габариты за счет увеличения мощности на 15% в сравнении с 2205.
• 2207 / 2407 – Еще более мощные двигатели, гонка мощностей я бы сказал. По характеристикам, они могут выдавать тягу на 50% больше, чем 2205. Используются редко и еще не популярны.

Как измерять напряжение аккумулятора?

Во время полета можно измерять напряжение разными способами (англ).

Важно иметь возможность измерять напряжение на каждой банке по отдельности, оно должно быть примерно на одном уровне; для этого можно купить любой дешевый тестер аккумуляторов. Если на какой-то банке напряжение ниже, чем на остальных (это и есть разбалансировка), то возможно именно с этой банкой есть проблемы, поэтому обязательно отбалансируйте аккумулятор при следующем заряде.

Как перевести ватт в ампер

Перевести ватт в ампер нужно в ситуации, когда необходимо поставить защитное устройство и нужно выбрать, с каким номинальным током оно должно быть. Из инструкции по эксплуатации ясно, сколько ватт потребляет бытовой прибор, подключаемый к однофазной сети.

Задача рассчитать, сколько ампер в ваттах или какая соответствует розетка для подключения, если микроволновая печь потребляет 1,5 кВт. Для удобства расчета киловатты лучше перевести в ватты: 1,5 кВт = 1500 Вт. Подставляем значения в формулу и получаем:

Если подключать несколько приборов одновременно к одному устройству защиты, то чтобы посчитать, сколько в ваттах ампер, нужно все значения потребления сложить вместе. Например, в комнате используется освещение со светодиодными лампами 10 шт. по 6 Вт, утюг мощностью 2 кВт и телевизор 30 Вт. Сначала все показатели нужно перевести в ватты, получается:

• лампы 6*10= 60 Вт,
• утюг 2 кВт=2000 Вт,
• телевизор 30 Вт.

60 2000 30=2090 Вт.

Теперь можно перевести ампер в ватты, для этого подставляем значения в формулу 2090/220 В = 9,5 А ~ 10 А. Ответ: потребляемый ток около 10 А.

Необходимо знать, как перевести амперы в ватты без калькулятора. В таблице показано соответствие скорости потребления электроэнергии силе тока при однофазной и трехфазной сетях.

Как утилизировать?

Перед утилизацией требуется разрядить аккумулятор до значения напряжения 0В, что исключает возможность воспламенения батареи даже при разрушении её целостности. После чего нужно сдать АКБ в один из доступных пунктов приёма отработанных элементов питания. Подробно о пунктах приёма и правилах сдачи отработанных АКБ можно узнать здесь.

В кругах хобби упоминаются несколько безопасных способов разряда:

1. Разрядка зарядным устройством в режиме «Discharge» (малым током; пример: при 1/10 C АКБ 3000мАч необходимо разряжать током 0.3А или 3000/10 = 300мА). Однако многие ЗУ имеют защиту от переразряда и могут осуществлять разрядку батарей до уровня не ниже 3В. Если это так, то рассмотрите возможность разряда способами ниже. Время разряда посредством ЗУ составляет приблизительно около часа.
2. Разрядка небольшой нагрузкой (любые потребители тока; популярный способ лампочкой или сразу несколькими, лучший вариант — галогеновые лампы. LED не подходят). Вы также можете использовать любую резистивную нагрузку вместо лампочки, такую как, радиальный керамический резистор. Например, для 2S или 3S Lipo можно задействовать резисторы 150 Ом 2 Вт. Время разряда для обоих способов около часа.
3. Путём погружения LiPo в водно-солевой раствор до прекращения газообразования. Состав раствора: на 1л воды — 2-3 ст. ложки соли. Многие пользователи утверждают, что этот способ медленный и малоэффективный. Вам потребуется не нужная пластиковая ёмкость. Время разряда — около 2 недель.

Как хранить lipo аккумуляторы

Это важный момент, на который следует обратить пристальное внимание. Если просто зарядить LiPo аккумулятор до конца и не использовать его — он стремительно начнет терять емкость и вскоре придет в негодность. Если раздрядить и тоже не использовать — тоже придет в негодность, причем это произойдет в течение 1-2 месяцев. Нужна золотая середина.

В зарядном устройстве IMAX B6 mini (я пользуюсь таким, оригиналом, поэтому все на этом примере) есть специальный режим STORAGE, то есть, хранение. В этом режиме каждая секция заряжается или разряжается до 3.85V. При таком напряжении в аккумуляторе все химические процессы происходят на минимальном уровне, в следствии чего, аккумулятор прослужит намного дольше.

После того, как вы переведете аккумуляторы в режим хранения, положите их в холодильник, при низкой температуре процессы замедлятся еще больше. Я храню в холодильнике и полностью заряженные аккумуляторы, но при условии, что использую их в течение 1-2 дня.

Какой бренд выбрать?

• Избегайте «no-name» батарей и придерживайтесь популярных в хобби брендов.
• Не стоит покупать АКБ от новых брендов, как минимум до первых стабильных положительных отзывов. Также не редко некоторые новые бренды первое время действительно могут предлагать хорошие аккумы, а после того как продукция получает признание в хобби начинают снижать качество с целью макс. привлечения прибыли.
• В список известных и проверенных временем брендов на сегодня входят: Tattu, Turnigy, Infinity, Dinogy, Luminier, GNB, URUAV, Acehe, XF Power, CNHL Ministar, RDQ series (если вы уверены, что в этом списке не хватает какого-то бренда, дайте нам знать в комментах).

Какой ток в розетках

Электрическим током называется упорядоченный или направленный вид движения заряженных частиц, на который действует электрическое поле. Этими частицами могут выступать электроны с протонами, ионами и нейтронами. Также это скорость и время, за которое изменяется электрический заряд.

Когда лучше завершать полёт?

Это один из самых распространенных вопросов задаваемых новичками: «Когда я должен приземлиться?» Профессионалы рекомендуют завершать полёт, когда напряжение для каждой банки батареи достигает от 3.5В до 3.6В. Литий-полимерные батареи нельзя разряжать до нуля, в ней всегда должен оставаться допустимый уровень заряда!

График ниже объясняет почему. Дело в том, что напряжение в LiPo не снижается линейно по мере расхода ёмкости, а резко падает при достижении примерно 3.5В — 3.6В для каждого LiPo элемента. И если к этому времени вы еще не приземлились, то рискуете чрезмерно разрядить аккумулятор, а чрезмерная разрядка LiPo-батареи в свою очередь может привести к необратимому повреждению аккумулятора и сокращению срока его службы.

Когда утилизировать?

У литиевых аккумуляторов ограничено количество циклов эксплуатации, каждый раз, когда вы заряжаете и разряжаете аккумулятор он проходит один цикл. Постепенно аккумулятор теряет возможность выдавать большие токи (возрастает внутреннее сопротивление) и падает емкость.

Нет четкого критерия, когда наступает пора утилизировать, но лично я избавляюсь от аккумулятора, когда он уже не дает «рывка» при даче газа, а внутреннее сопротивление постоянно растет (это хороший показатель здоровья аккумулятора).

Вздутые и поврежденные аккумуляторы я утилизирую сразу же.

Вот статья, в которой я подробно рассказываю когда их стоит утилизировать (англ).

Макс. потребляемый ток

Поскольку выбор батареи зачастую является последним этапом при создании собственного дрона, мы уже знаем, какие моторы, ESC и пропеллеры будут использоваться в сборке. Ознакомившись с характеристиками моторов, в частности с таблицей данных по тяге (как правило предоставляется разработчиком моторов вместе со спецификацией), вы сможете увидеть, какой ток потребляет мотор при макс. тяге (при 100% газе).

Например: Винтомоторную группу сборки составляют: 4 × мотора iFlight XING-E 2207 1700KV; с пропеллерами 6045. Если мы посмотрим на представленную разработчиком моторов таблицу тяги (см. спецификацию ниже), то увидим, что потребление тока для выбранного мотора с 6-дюймовым пропом при макс. тяге равно 32.42А. Зная значение потребляемого тока одним мотором, определяем макс. потребляемый ток для квадрокоптера: 32.42А × 4 = 129.68А. В целом для подбора оптимального АКБ можно использовать именно эту цифру, но продвинутые пользователи из-за соображений отмеченных ниже, сокращают её на 10% т.е. 129.68 × 0.9 = 116.7А.

Механическое повреждение

Если вы летаете в каменистой или скалистой местности, лучше дополнительно защитить аккумулятор от повреждений, для этого его можно обклеить пластиковыми уголками, этот материал очень легкий и прочный.

Когда повреждается оболочка аккумулятора, начинается химическая реакция с воздухом, выделяется дым и газ, это все может и воспламениться. Но может быть и так, что не обязательно повредить оболочку, можно просто упасть аккумулятором на камень, будет сильная вмятина и это может привести к образованию газа с последующим повреждением оболочки.

Старайтесь не падать аккумулятором на твердые поверхности и ни в коем случае не протыкайте аккумуляторы, даже старые и разряженные!

Напряжение и количество ячеек (s)

Lipo аккумуляторы, используемые в моделизме собраны из отдельных ячеек (банок), номинальное напряжение банки 3,7 В. Для получения более высокого напряжения их соединяют последовательно.

Обычно, вместо напряжения мы указываем количество банок — «S», из которых состоит аккумулятор.

1S = 1 банка = 3.7 В
2S = 2 банки = 7.4 В
3S = 3 банки = 11.1 В
4S = 4 банки = 14.8 В
5S = 5 банок = 18.5 В
6S = 6 банок = 22.2 В

Например, аккумулятор с напряжением 14.8 В, мы можем назвать, четырех баночным или «4S».

Напряжение напрямую влияет на обороты бесколлекторных двигателей, следовательно, для увеличения скорости квадрокоптера вы можете использовать аккумулятор с бОльшим числом банок, если конечно мотор и регулятор оборотов (да и другая электроника) выдержат повышенное напряжение (вот тут можно почитать про использование 3S и 4S аккумуляторов на коптерах).

Но! аккумулятор с бОльшим числом банок, но той же емкости будет тяжелее, т.к. банок просто больше. Чтобы получить аккумулятор 4S 1000мА*ч, вы можете просто соединить последовательно два аккумулятора 2S 1000мА*ч или один 3S 1000 мА*ч и один 1S 1000 мА*ч.

Номинальное напряжение литиевых аккумуляторов — 3.7 В. Однако это не то напряжение, которое выдает аккумулятор будучи полностью заряженным или полностью разряженным. Это число используется производителями и находится примерно посередине рабочего и безопасного диапазона напряжений, так что в этом есть какой-то смысл.

Lipo разработаны для безопасной работы в диапазоне напряжений от 3 В до 4.2 В. Разряд ниже 3 В может вызвать необратимые изменения, потерю емкости или даже повредить аккумулятор. Перезаряд выше 4.2 В опасен и, как правило, приводит к возгоранию аккумулятора.

С целью увеличения срока службы, есть смысл прекращать разряд аккумулятора при напряжении 3,5 В. Например, для 3S макс. напряжение будет 12,6 В, а приземляться стоит при падении напряжения до 10,5 В (т.е. 3.5 В на банку).

Нормы мощности в розетке 220в

Мощность является общей величиной, показателем перемножения напряжения с силой тока в бытовой сети 220 вольт. Обычная розетка при нормальном положении пропускает 10 ампер. Стоит указать, что на каждом объекте находится своя маркировка. Как правило, бытовая модель однофазной цепи пропускает в себя 6А, что равно 1,3 киловатту.

Усовершенствованная конструкция, которая подходит только для выделенной квартирной электролинии с электроплитой и бойлером, на 32 ампер пропускает 7 киловатт энергии. Отличается последняя наличием усовершенствованного штепсельного контакта, который исключает подключение простых вилок для бытовых электрических приборов.

Перевод ампера в ватты и киловатты

Знать, как посчитать соответствие ампер ваттам, нужно для того, чтобы определить, какое устройство способно выдержать мощность подключаемых потребителей. К таким устройствам относят защитную аппаратуру или коммутационную.

Перед тем как выбрать, какой автоматический выключатель или устройство защитного отключения (УЗО) установить, нужно посчитать мощности потребления всех подключаемых приборов (утюг, лампы, стиральная машина, компьютер и т.д.). Или же наоборот, зная, какой стоит автомат или защитное устройство отключения, определить, какое оборудование выдержит нагрузку, а какое нет.

Для перевода ампера в киловатты и наоборот существует формула: I=P/U, где I — амперы, P — ватты, U — вольты. Вольты — это напряжение сети. В жилых помещениях используется однофазная сеть — 220 В. На производстве для подключения промышленного оборудования работает электрическая трехфазная сеть, значение которой равно 380 В. Исходя из этой формулы, зная амперы, можно посчитать соответствие ваттам и наоборот — перевести ватты в амперы.

Ситуация: имеется автоматический выключатель. Технические параметры: номинальный ток 25 А, 1-полюс. Нужно посчитать, какую ваттность приборов способен выдержать автомат.

Проще всего технические данные внести в калькулятор и рассчитать мощность. А также можно использовать формулу I=P/U, получится: 25 А=х Вт/220 В.

х Вт=5500 Вт.

Чтобы ватты перевести в киловатты,необходимо знать следующие меры мощности в ватт:

• 1000 Вт = 1 кВт,
• 1000 000 Вт = 1000 кВт = МВт,
• 1000 000 000 Вт = 1000 МВт = 1000000 кВт и т.д.

Значит, 5500 Вт =5,5 кВт. Ответ: автомат с номинальным током 25 А может выдержать нагрузку всех приборов общей мощностью 5,5 кВт, не более.

Применяют формулу с данными напряжения и силы тока для того, чтобы подобрать тип кабеля по мощности и силе тока. В таблице приведено соответствие тока сечению провода:

Подытожим

Итак, в представленном руководстве мы собрали самую актуальную на сегодня информацию затрагивающую вопросы терминологии, устройства, выбора, безопасной эксплуатации и утилизации LiPo предназначенных для питания FPV дронов, однако мы не утверждаем, что это всё, о чём вам необходимо знать в данной области.

Подытоживая всё выше изложенное, отметим, что на текущий момент времени литий-полимерные источники питания это лучшее, что могут предложить нам технологии, которые хоть и медленно, но продолжают совершенствоваться. Вам не о чем беспокоиться, если вы соблюдаете основные правила эксплуатации и не допускаете беспечности начиная с момента выбора и заканчивая моментом утилизации LiPo АКБ. Надеемся собранный нами материал был для вас полезен. Благодарим за внимание.

Путешествуем с lipo

Большинство авиакомпаний и аэропортов разрешают проносить литиевые аккумуляторы в качестве ручной клади. Пара моментов, которые лучше учесть заранее:

• проверьте правила перевоза Lipo аккумуляторов в выбранной авиакомпании
• не сдавайте аккумуляторы в багаж
• держите аккумы в режиме хранения
• замотайте разъемы изолентой и храните их в огнестойких защитных пакетах
• никогда не путешествуйте с поврежденными аккумуляторами!

Более подробно можно прочитать в статье на английском.

Рабочая температура

LiPo аккумуляторы лучше всего работают при температуре 30 — 60 градусов по Цельсию.

Низкая температура сильно ухудшает характеристики аккумуляторов: уменьшается максимальный разрядный ток и емкость. Обычные характеристики полетов в зимний период времени: «уменьшилось полетное время», «нет мощи», «нет рывка», «большое падение напряжения».

Так что перед важным полетом, для улучшения характеристик, лучше подогреть аккумуляторы до 30-35 градусов (хотя бы просто положите их в карман) 🙂

Дискуссия на тему: влияния температуры на характеристики аккумулятора (англ).

Помимо низкой температуры, литиевые аккумуляторы не любят и высокую. При температуре 60 градусов и выше они начинают взбухать, и могут даже загореться.

Режимы зарядки

Основные режимы зарядки, которые доступны практически для любого современного ЗУ:

1. Прямой/Быстрый заряд (Direct charge/Fast charge) — в данном случае зарядка батареи осуществляется только посредством основного/разрядного провода, что исключает возможность зарядного устройства контролировать напряжение каждой банки на протяжении всего зарядного процесса. Обычно такой вариант зарядки протекает быстрее других, однако по окончанию зарядки фактическое напряжение каждой банки может оказаться разным, а 100% уровень заряда не будет достигнут.
2. Балансная зарядка (Balance charge) — в данном случае батарея подключается к ЗУ посредством основного/разрядного и балансировочного проводов, что позволяет зарядному устройству контролировать напряжение каждой банки и осуществлять их зарядку по отдельности, поддерживая на протяжении всего процесса равное напряжение. Это самый безопасный и рекомендуемый способ зарядки литий-полимерных аккумуляторов, который помимо всего прочего исключает как момент недозаряда каждой банки, так и самый опасный момент перезаряда.
3. Зарядка до режима хранения (Storage charge) — в данном случае ЗУ доводит напряжение каждой банки АКБ до 3.8-3.85В, что позволяет осуществлять бережное хранение аккумулятора в те дни, когда они не эксплуатируются. Такой подход необходим, по той причине, что для LiPo батарей не допустимо их хранение при полностью заряженном состоянии, либо наоборот при полностью разряженном состоянии, так как это пагубно влияет на их внутреннее сопротивление, которое в свою очередь предопределяет их срок службы.
4. Разрядка (Discharge) — в данном случае зарядное устройство осуществит медленную разрядку АКБ (характеризуется крайне медленным процессом разряда, ещё медленнее чем зарядка).

Рекомендованные lipo аккумуляторы

Хорошие аккумуляторы для гоночных квадрокоптеров на раме 220-250 мм. Особенно присмотритесь к TATTU:

Это примерный набор аккумуляторов для типичного размеры дрона, но если вы в поиске аккумулятора для TinyWhoop, CineWhoop и прочих маленьких дронов, то ищите характеристики рекомендуемых аккумуляторов на странице ваших дронов или на странице с двигателями, сейчас производители всегда дают такие рекомендации, а далее вбиваете в поиск то, что советует производитель и выбираете по цене то, что вам нравится.

Чаще всего в карточках товаров пишут «Рекомендуемый аккумулятор: 2-3S 350-450 mAh», вот от этого и нужно отталкиваться.

Рекомендуемые зу

Указанные в списке АКБ положительно зарекомендовали себя в хобби, однако это далеко не все модели, которые можно было бы порекомендовать.

Комплектация зарядных устройств не всегда включает все необходимые переходники для зарядки АКБ, но это не проблема, так как их всегда можно докупить. Мы расположили все модели в порядке от простых к продвинутым (если вы уверены, что в этом списке чего-то не хватает, дайте нам знать в комментах).

1. SKYRC B6 AC V2
2. SKYRC IMAX B6 mini
3. ProLead RC B6 80AC
4. Tenergy TB6AC 80W
5. SKYRC Q200
6. EV-PEAK C1-XR
7. ToolkitRC M8
8. HOBBYMATE D6 DUO PRO
9. ISDT D2 Dual
10. ISDT Q6 Pro
11. ISDT 608AC
12. ISDT T8

Процесс зарядки батареи для всех устройств практически идентичен. О том, как это всё происходит, рекомендуем посмотреть это видео.

Сильная разрядка

LiPo аккумуляторы обладают особенностью очень быстро отдавать огромные токи и в процессе такой токоотдачи они греются, так как высвобождается энергия. Если в единицу времени будет потребляться огромный ток, на который он не рассчитан, то аккумулятор сильно нагреется и это приведет к образованию избыточного количества газа внутри упаковки, что приведет к ее разрыву с сопутствующими последствиями.

Чтобы такого не происходило, нужно правильно выбирать рейтинг аккумулятора — С. Если вы поставите на мощный гоночный квадрокоптер аккумулятор с рейтингом 30С (4S 1500 mAh) и дадите полный газ на несколько секунд, он непременно перегреется и вздуется и вам повезет, если не взорвется. Как рассчитать рейтинг по потребляемым амперам, написано в главе выше.

Соображения

• Стоит понимать, что из-за движения воздушных масс, возникающих в условиях реального полёта, значение потребляемого тока, как правило, всегда ниже значения получаемого при «статических испытаниях на тягу».
• Ток при 90% газа и при 100% это координально разные значения. На практике рабочий диапазон стика газа находится в пределах 40-80%, а положение 90-100% фиксируется всего на несколько секунд. От сюда вопрос — как часто вы будете пилотировать в режиме «газ в пол»?
• Помимо моторов потребление электроэнергии осуществляется и другими неотъемлемыми компонентами дрона, такими как полётный контроллер (FC), приёмник (RX), светодиодная индикация/подсветка, FPV и так далее. Однако по сравнению с моторами, потребляемое напряжение этих компонентов крайне мало, поэтому продвинутые пользователи просто игнорируют их в расчётах, либо напротив добавляют 1-2А, если допускают в будущем дооснащение дрона энергоёмкими компонентами.

С-рейтинг заряда (charge rate)

С-рейтинг заряда/скорость заряда (англ. Charge Rate) — ещё один не менее важный параметр, который может отображаться на АКБ. Зачастую большинство аккумуляторных батарей рассчитаны на скорость заряда 1C. Данное значение предопределяет максимально допустимую силу тока, которой можно безопасно заряжать аккумулятор.

Рассчитать макс. возможный зарядный ток для конкретной батареи можно по формуле: Ёмкость (мАч)/1000 × «Charge Rate» = XX ампер. Значение зарядного тока является одним из нескольких предустанавливаемых настроек зарядного устройства перед зарядкой АКБ.

Например: Если у вас LiPo батарея ёмкостью 2200 мАч с рейтингом заряда 2C, то максимально допустимой величиной зарядного тока для неё является — 4.4А.

Если вы не наблюдаете на лицевой стороне АКБ значения «Charge Rate», то возможно о нём упоминается на её задней стороне.

Характеристики

Номинальную мощность, как и другие технические характеристики, производители прописывают на крышке, около ее контактов. Как правило, в стандартной модели прописывается количество гнезд, ширина, высота, глубина, заземляющий контакт, номинальный электроток и напряжение, материал и тип соединения. Нередко прописывается срок службы с гарантийным сроком.