He leído que una batería de iones de litio de 18 V tiene más de 18 V cuando está completamente cargada. ¿Es esto cierto? Si es así, ¿cómo me aseguro de no dañar mi motor?
Esta es mi configuración:
Batería de iones de litio de 18V -> PWM (con la potencia adecuada) -> Motor de corriente continua de 18V
No nos dices nada sobre el motor, pero los motores con escobillas son bastante resistentes. Los motores sin escobillas suelen ser aún más resistentes, pero sus controladores pueden ser otra cosa.
Una sobretensión moderada no suele matar a un motor, sólo lo sobreacelera ligeramente. Ahora, a cientos de voltios, hay que preocuparse por superar la tensión de ruptura del aislamiento, pero no a 21V. Y si se trata de un motor de alto rendimiento, esa sobrevelocidad puede sobrecargar los rodamientos o aumentar el desgaste de las escobillas, o destruir el rotor por la fuerza centrífuga, pero por lo demás es poco probable que haga daño, a menos que el motor esté muy cargado.
Ahora, en combinación con un motor muy cargado, eso es otra cosa. Cargar un motor lo suficiente como para ralentizarlo, hace que consuma una gran corriente, que disipa mucha energía en la resistencia de su bobinado, y la alta corriente también puede quemar las escobillas, fundir el conmutador, etc. Si el motor está tan cargado, la sobretensión suministra un exceso de corriente, lo que provoca más calor y más daños.
Así que no lo hagas.
Si el motor está poco cargado, (determine eso midiendo su corriente) probablemente estará bien.
Y si todavía te preocupa, limita el controlador PWM al 80% del ciclo de trabajo cuando la batería esté fresca.
La tensión de una batería de iones de litio (y de la mayoría de las tecnologías) no es constante. Depende de varios factores, siendo los principales la carga residual, la temperatura, la edad y la corriente instantánea que fluye hacia/desde la batería.
Una célula de iones de litio puede tener una tensión nominal de 3,6 V, pero estará a 4,2 V cuando esté completamente cargada, y seguirá funcionando sin causar daños irreversibles hasta los 3,0 V (más bajos, de hecho, pero realmente no tiene sentido llevar una batería tan baja, ya que la pendiente de la descarga es realmente pronunciada en ese punto). Cuando se hace una batería de vuelta, se pueden disponer las celdas en serie para aumentar el voltaje. Si tienes una batería de iones de litio de 18V, parece que hay 5 celdas nominales de 3,6V en serie. Esto es una suposición de mi parte basada en la información que has proporcionado. En este caso, si su cargador puede cargar completamente cada celda a su máximo voltaje, podría llegar a 21V. No des por sentada esta información - intenta encontrar la hoja de datos de tu paquete de baterías y busca la curva de descarga, o el voltaje máximo de carga.
En cuanto a si su motor soporta ese voltaje más alto, de nuevo sugeriría buscar una hoja de datos. Es probable que soporte voltajes más altos y que simplemente produzca más potencia de una manera menos eficiente. También podría calentarse más allá de los niveles normales si se opera más allá de la tensión nominal por una cantidad sostenida de tiempo, sólo la hoja de datos puede ayudarnos.
También puede probar un Buck-Boost o SEPIC convertidor para mantener la tensión fija a 18V si es lo que quieres. Esto hará que la potencia del motor/PWM sea más o menos independiente de la potencia de la batería. Si la batería se está descargando y va por debajo de los 18V, el regulador también debería dar un rendimiento más fiable.
La tensión de salida de las baterías varía hasta un 30% en función de la carga y del nivel de carga de las mismas. Los diseñadores de controladores y motores tienen en cuenta este factor a la hora de especificar la tensión nominal. Si superas el voltaje máximo de tu controlador/motor, lo dañarás. Si vas por debajo del voltaje mínimo, no funcionará porque el controlador piensa que las baterías están casi muertas (desconexión por bajo voltaje). Las diferencias de voltaje no afectan mucho a un motor. Sólo asegúrese de que el controlador del motor y el motor pueden manejar el voltaje máximo de las baterías completamente cargadas. Un motor es sólo una bobina de cable aislado. Demasiados amperios y el cable se funde. Demasiados voltios y el voltaje salta a través del aislamiento como un pequeño rayo. Incluso he llegado a duplicar el voltaje a un Phoenix Racer motor de bicicleta eléctrica y redujo los amperios en un 25% para que girara el doble de rápido. Pero hacer algo así requiere especial controladores de alta tensión.
Si las celdas son de iones de litio LiFePO, entonces no hay mucho de qué preocuparse, ya que su voltaje máximo será de 3,6 V por celda, y suponiendo que se trata de 5S, serán los 18 V que deseas. Si no es LiFePO, entonces el voltaje puede ser tan alto como 21 o 21,5 V (asumiendo de nuevo que el pack es una serie de 5 celdas). Cuando el voltaje cae a 18 V (sin relajarse), sólo queda el 19% de la energía en la batería. Así que la mayor parte del tiempo, estás operando por encima de 18 V. Con un voltaje superior a 18 V sería el PWM el que podría quejarse antes de que lo haga el motor, ya que los motores generalmente soportan un amplio rango de voltajes, siempre y cuando no estén sobrecargados. Si la sobretensión sigue siendo un problema, entonces pon unos cuatro diodos en serie con la salida de la batería. Cada diodo reducirá la tensión en 0,65 V. Así que si la batería está a 21 V, el PWM recibirá sólo 18,4 V. Asegúrate de que los diodos tienen una corriente nominal suficiente y un disipador de calor adecuado. Una vez que el voltaje cae a 18V, puedes puentear los diodos con un interruptor o relé.
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