Akumulatory do narzędzi podwodnych – energia do pracy w wymagających warunkach
Podwodne prace serwisowe, remontowe i instalacyjne wymagają sprzętu, który musi działać niezawodnie w środowisku niedostępnym dla standardowych urządzeń elektrycznych.
Wiertarki, szlifierki, piły, pompy, urządzenia pomiarowe czy specjalistyczne narzędzia podwodne potrzebują stabilnego i wydajnego źródła energii.
W takich zastosowaniach akumulator jest znacznie więcej niż tylko magazynem energii. Jego parametry bezpośrednio wpływają na moc narzędzia, czas pracy oraz możliwość wykonania zaplanowanego zadania.
Moc pod wodą zaczyna się od odpowiedniego akumulatora
Narzędzia podwodne mogą pracować pod znacznym obciążeniem. Wiertarka podczas wiercenia, szlifierka podczas obróbki materiału czy pompa podczas tłoczenia wody mogą okresowo pobierać bardzo duży prąd.
Dlatego przy projektowaniu akumulatora należy uwzględnić nie tylko jego pojemność, ale również zdolność do dostarczania wysokiego prądu.
Można to uprościć:
pojemność określa zapas energii,
wydajność prądowa określa możliwości zasilania narzędzia.
Dopiero odpowiednie połączenie obu parametrów pozwala uzyskać wydajny system zasilania.
Pojemność akumulatora – jak długo można pracować?
Energię akumulatora można określić w watogodzinach:
Wh = V × Ah
Przykładowo:
24 V × 20 Ah = 480 Wh
Oznacza to około 480 Wh energii nominalnej.
Jeżeli narzędzie pobiera średnio 400 W, teoretyczne zużycie energii pozwala oszacować czas pracy na około:
480 Wh ÷ 400 W = 1,2 godziny
W rzeczywistych warunkach czas będzie zależał od obciążenia, sprawności elektroniki, temperatury, charakterystyki ogniw oraz sposobu pracy operatora.
Narzędzie nie zawsze pobiera taką samą moc
Podczas pracy podwodnej pobór energii może się dynamicznie zmieniać.
Wiertarka może podczas pracy bez obciążenia pobierać stosunkowo niewielki prąd, natomiast podczas wiercenia w twardym materiale zapotrzebowanie może gwałtownie wzrosnąć.
Podobnie szlifierka lub piła może potrzebować znacznie większego prądu podczas rozpoczęcia pracy lub zwiększonego obciążenia.
Dlatego akumulator powinien być dobrany również pod kątem prądu chwilowego, a nie tylko średniego poboru energii.
Napięcie a moc narzędzia
W przypadku urządzeń elektrycznych moc można w przybliżeniu określić za pomocą zależności:
P = U × I
gdzie:
P – moc,
U – napięcie,
I – prąd.
Przy tej samej mocy zwiększenie napięcia pozwala zmniejszyć wymagany prąd.
Przykładowo urządzenie o mocy 1000 W przy napięciu 24 V potrzebuje teoretycznie około:
1000 W ÷ 24 V = 41,7 A
Przy napięciu 48 V:
1000 W ÷ 48 V = 20,8 A
To pokazuje, dlaczego napięcie jest jednym z kluczowych parametrów przy projektowaniu systemu zasilania mocnych narzędzi.
Ogniwa dopasowane do dużego obciążenia
Akumulator do narzędzia podwodnego powinien być zbudowany z ogniw odpowiednich do przewidywanego obciążenia.
Istotne są między innymi:
- pojemność ogniw,
- maksymalny prąd rozładowania,
- rezystancja wewnętrzna,
- stabilność parametrów,
- liczba cykli pracy,
- zachowanie pod dużym obciążeniem.
W przypadku mocnych narzędzi ogniwo o bardzo dużej pojemności nie zawsze będzie najlepszym wyborem.
Czasami korzystniejsze jest zastosowanie ogniw o nieco mniejszej pojemności, ale znacznie większej wydajności prądowej.
Konfiguracja pakietu
Pojedyncze ogniwa można łączyć szeregowo oraz równolegle.
Połączenie szeregowe zwiększa napięcie całego pakietu.
Połączenie równoległe zwiększa pojemność oraz możliwości prądowe.
Przykładowo konfiguracja:
6S4P
oznacza 24 ogniwa:
6 grup szeregowych × 4 ogniwa równolegle.
Taka konstrukcja może zostać zaprojektowana pod konkretne napięcie, pojemność i wymagany prąd narzędzia.
Praca w niskiej temperaturze
Podwodne narzędzia często pracują w wodzie o znacznie niższej temperaturze niż temperatura pokojowa.
Temperatura może wpływać na parametry ogniw i ich zdolność do dostarczania dużego prądu.
Dlatego przy projektowaniu akumulatora należy brać pod uwagę nie tylko warunki nominalne, ale również rzeczywistą temperaturę pracy.
Szczelność i konstrukcja obudowy
Akumulator przeznaczony do zastosowań podwodnych wymaga odpowiedniego rozwiązania konstrukcyjnego.
Istotne znaczenie mają:
obudowa, uszczelnienia, przepusty przewodów, złącza oraz sposób zabezpieczenia pakietu.
W przypadku urządzeń pracujących na znacznych głębokościach dodatkowym czynnikiem jest ciśnienie hydrostatyczne.
Dlatego konstrukcja akumulatora powinna być dopasowana do konkretnego zastosowania i warunków pracy.
BMS – kontrola akumulatora
W pakietach litowo-jonowych można zastosować BMS, czyli system zarządzania akumulatorem.
W zależności od konstrukcji może on monitorować napięcia sekcji oraz zapewniać ochronę przed określonymi nieprawidłowymi stanami, takimi jak przeładowanie, nadmierne rozładowanie, przeciążenie czy zwarcie.
W przypadku mocnych narzędzi szczególnie ważne jest prawidłowe dobranie parametrów BMS do rzeczywistego poboru prądu urządzenia.
Akumulator projektowany pod konkretne narzędzie
Nie istnieje jeden uniwersalny akumulator odpowiedni do każdego narzędzia podwodnego.
Innego rozwiązania wymaga niewielkie urządzenie pomiarowe, innego wiertarka, a jeszcze innego wysokoprądowa szlifierka lub pompa.
Dlatego projektowanie pakietu powinno rozpocząć się od określenia:
napięcia → mocy → maksymalnego prądu → średniego poboru → czasu pracy → wymiarów → sposobu podłączenia → warunków pracy.
Na tej podstawie można dobrać odpowiednią konfigurację ogniw.
Testy w rzeczywistych warunkach
W przypadku profesjonalnych narzędzi podwodnych same dane katalogowe nie zawsze wystarczą.
Rzeczywisty pobór prądu może zależeć od materiału, obciążenia, głębokości, temperatury oraz sposobu pracy.
Dlatego ESKATT Dive Energy może przygotowywać rozwiązania przeznaczone do testów z konkretnymi urządzeniami.
Pozwala to sprawdzić:
czas pracy, wydajność, zachowanie pod obciążeniem, temperaturę pakietu oraz kompatybilność z urządzeniem.
Od małego urządzenia po profesjonalne narzędzie
Akumulatory mogą być projektowane dla różnych zastosowań:
narzędzia elektryczne
wiertarki podwodne
szlifierki
piły
pompy
urządzenia pomiarowe
oświetlenie robocze
systemy inspekcyjne
urządzenia ROV
specjalistyczny sprzęt serwisowy
Każdy projekt może wymagać innego napięcia, pojemności oraz wydajności prądowej.
Energia do pracy tam, gdzie kończą się standardowe rozwiązania
Podwodne narzędzia wymagają niezawodnego źródła energii.
Dlatego akumulator powinien być projektowany nie tylko pod kątem pojemności, ale przede wszystkim pod kątem rzeczywistych warunków pracy urządzenia.
ESKATT Dive Energy
Akumulatory do wymagających zastosowań podwodnych.
Od pojedynczych pakietów po rozwiązania projektowane pod konkretne narzędzie.
Dobierz energię do zadania.