Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Maximale Fliehkraft bei Lithium Akkus


von Mark W. (kram) Benutzerseite


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Hallo,

hat jemand Erfahrungswerte ueber die maximalen Fliehkraefte bzw. 
Beschleunigungswerte, die Lithium Akkus aushalten?

Also konkret moechte ich wissen, wie hoch die Drehzahl sein kann/darf.
Ich moechte Lithium Akkus in ein rotierendes Geraet einbauen, wobei die 
Drehgeschwindigkeit 20/s sein soll. Schoen waere es wenn die Zellen bis 
50/s aushalten koennten.
Die Zellen befinden sich fest eingebaut ca. 5cm von der Mitte entfernt, 
senkrecht auf dem Radius. Es sind 18650er von Panasonic.

von Guest (Gast)


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18650 sind zwar recht robust aber LiIo Zellen sollte man immer mit 
Sorgfalt behandeln. Wenn es sich vermeiden lässt würde ich die Akkus 
glaube ich eher nicht so schnell drehen wollen. Rechne dir die 
Resultierende Kraft doch einfach mal aus.

omega = 2*pi*n (n in 1/s)
a = omega^2 * r
F = m*a

Nehmen wir mal 46g für eine 18650 an dann hast du:

Bei 50/s und 5cm ca. 227N (500G)
Bei 20/s und 5cm ca. 36N (80G)

von Mark W. (kram) Benutzerseite


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Guest schrieb:
> 18650 sind zwar recht robust aber LiIo Zellen sollte man immer mit
> Sorgfalt behandeln. Wenn es sich vermeiden lässt würde ich die Akkus
> glaube ich eher nicht so schnell drehen wollen. Rechne dir die
> Resultierende Kraft doch einfach mal aus.
>
> omega = 2*pi*n (n in 1/s)
> a = omega^2 * r
> F = m*a
>
> Nehmen wir mal 46g für eine 18650 an dann hast du:
>
> Bei 50/s und 5cm ca. 227N (500G)
> Bei 20/s und 5cm ca. 36N (80G)

Ok, danke fuer die Rechnung, das sieht jetzt nicht sonderlich viel aus.
Vieleicht taeuscht das, wegen der hohen Drehzahl. 500G hoert sich 
jedenfalls viel an, wenn man damit wenig Erfahrung hat.
Wenn ich mir den Autofahrer (70kg) aus dem Wikipediabeispiel so ansehe, 
dann kommt der auch auf 210N und faehrt mit 54 km/h eine 75m-Radius 
Kurve.
https://de.wikipedia.org/wiki/Zentrifugalkraft

von Guest (Gast)


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Mark W. schrieb:
> Wenn ich mir den Autofahrer (70kg) aus dem Wikipediabeispiel so ansehe,
> dann kommt der auch auf 210N und faehrt mit 54 km/h eine 75m-Radius
> Kurve.

Naja das sind ja auch nur ca. 0,3G du musst das immer in Relation zum 
Gewicht sehen. 21kg die an dir ziehen sind das eine, 22kg die an einer 
46g Batterie ziehen sind da schon was anderes.

Du gehst von einer maximalen Drehzahl von 3000 U/min aus. Wenn du das 
Beispiel des Autos nimmst dann hast du 15m/s bei 470m Umfang. Das heißt 
etwa 2 U/min.

von Harlekin (Gast)


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Wird die Elektronik überleben?

Man könnte sich ja einen Dynamo bauen, mit feststehenden Magneten und 
rotierenden Spulen. Aber 500G ist arg viel.

von Werner H. (werner45)


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Ich würde mir eher Gedanken ums fixieren der Teile und ums Auswuchten 
machen.

von minifloat (Gast)


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Mark W. schrieb:
> Ich moechte Lithium Akkus in ein rotierendes Geraet einbauen, wobei die
> Drehgeschwindigkeit 20/s sein soll. Schoen waere es wenn die Zellen bis
> 50/s aushalten koennten.

Müssen die Zellen nicht nur 1G aushalten?
https://www.schleifring.de/
mfg mf

von Tom H. (toemchen)


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Vielleicht möchte der TO die Akkus als rotierende Schwungmasse 
verwenden. Diese Idee kam mir für eine Outdoor-Stromquelle mit Dynamo 
auch schon mal in den Sinn.

von Martin (Gast)


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minifloat schrieb:
> Müssen die Zellen nicht nur 1G aushalten?

Wenn der Motor aus ist und man das Eigengewicht als 1G sieht ja :D

von Bernd K. (prof7bit)


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Könnt ihr vielleicht mal endlich aufhören den Großbuchstaben G zu 
verwenden wenn ihr in Wirklichkeit die Erdbeschleunigung g meint? Das 
sind ja bald amerikanische Sitten hier mit der Einheitenschlamperei!

von Andreas M. (amesser)


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Mark W. schrieb:
> Guest schrieb:
>> Bei 50/s und 5cm ca. 227N (500G)
>> Bei 20/s und 5cm ca. 36N (80G)
>
> Ok, danke fuer die Rechnung, das sieht jetzt nicht sonderlich viel aus.
> Vieleicht taeuscht das, wegen der hohen Drehzahl. 500G hoert sich
> jedenfalls viel an, wenn man damit wenig Erfahrung hat.
> Wenn ich mir den Autofahrer (70kg) aus dem Wikipediabeispiel so ansehe,
> dann kommt der auch auf 210N und faehrt mit 54 km/h eine 75m-Radius
> Kurve.

Och, wenn ich "nur" 210N auf eine Sahnetorte einwirken lassen dann wird 
die das wohl kaum "nett finden" nur weil ein Autofahrer damit noch 
zurecht kommt.

Probiere es doch einfach aus. für den 20/s Fall nimmst Du einfach deine 
Lipo-Zelle und stellst ein 3,6 kg Gewicht drauf. Den 50/s Fall kannst Du 
mit einem 23 kg Gewicht simulieren. (Also z.B. einfach zwei 
handelsübliche Bleiakkus aus dem Auto oder einen Bierkasten  drauf 
stellen,) Das Gewicht natürlich so anordnen, dass auch komplett alles 
auf die Zelle einwirkt, also schön ausbalancieren. Alternativ zwei 
Deiner Zellen mit dem doppeltem Belasten.

Ich würde dabei allerdings in Deckung gehen, denn die Hülle deines Akkus 
wird das mit Sicherheit nicht aushalten.

Zum Glück gibt es noch genügend Leute die nicht glauben oder vermuten, 
sondern einfach mal rechnen und nachdenken. Angelesenes Wikipedia 
Halbwissen hilft in der echten Welt halt nur bedingt weiter. (Auch wenn 
unsere lieben Bildungspolitiker gerade versuchen der Bevölkerung was 
anderes weis zu machen)

von Nick M. (Gast)


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Bernd K. schrieb:
> wenn ihr in Wirklichkeit die Erdbeschleunigung g

g? Du meinst Gramm, so wie in kg?
Kommt jetzt als nächstes kgf (Kilo Gramm Force)?

von Fred (Gast)


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Bernd K. schrieb:
> g

Das könnte in dem Zusammenhang aber leicht mit Gramm verwechselt werden 
daher ist das große G sinnvoll.

Außerdem könntest du auch etwas Sinnvolles beitragen, da du ja 
offensichtlich ein Profi in dem Gebiet bist, anstatt wegen sinnlosem 
Kram rum zu meckern.

von Einheiten sind wichtig (Gast)


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Bernd K. schrieb:
> Könnt ihr vielleicht mal endlich aufhören den Großbuchstaben G zu
> verwenden wenn ihr in Wirklichkeit die Erdbeschleunigung g meint?

Es gab doch vor kurzem einen Beitrag wo diskutiert wurde ob man in 
Formeln Einheiten verwenden soll oder nicht. Das kommt dabei raus, wenn 
man es nicht tu, man verwechselt Formelzeichen mit Einheiten :D

von Dieter (Gast)


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Die Fliehkraefte des Copenhagen Wheel vertragen die Akkus.
https://www.superpedestrian.com/en/zuhause

von brabbelschnapp (Gast)


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Mark W. schrieb:
> Hallo,
>
> hat jemand Erfahrungswerte ueber die maximalen Fliehkraefte bzw.
> Beschleunigungswerte, die Lithium Akkus aushalten?
>
> Also konkret moechte ich wissen, wie hoch die Drehzahl sein kann/darf.
> Ich moechte Lithium Akkus in ein rotierendes Geraet einbauen, wobei die
> Drehgeschwindigkeit 20/s sein soll. Schoen waere es wenn die Zellen bis
> 50/s aushalten koennten.
> Die Zellen befinden sich fest eingebaut ca. 5cm von der Mitte entfernt,
> senkrecht auf dem Radius. Es sind 18650er von Panasonic.

der Akku ist ja eine chemische Anordnung flüssigen Charakters. Wenn man 
so einen Akku rotieren lässt, kann es dann zu einer Separation von 
chemischen Inhalten kommen? (Stichwort Zentrifuge).

von Andreas M. (amesser)


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Dieter schrieb:
> Die Fliehkraefte des Copenhagen Wheel vertragen die Akkus.
> https://www.superpedestrian.com/en/zuhause

Um 20 U/s zu erreichen müsste man mit dem Fahrrad schon 150 km/h fahren. 
Hilft also für den Anwendungsfall hier nicht wirklich weiter. Selbst 
wenn man den größeren Abstand der Akkus berücksichtigt bedeutet das 
immer noch ca 50 km/h um in etwa die gleiche Fliehkraft zu bekommen.

Viel spannender als die Fliehkraft selbst, wird das Ausbalancieren des 
ganzen Aufbaus sein. Einen Unwucht ist bei solchen Drehzahlen nicht mehr 
ganz so lustig.

von Joe F. (easylife)


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Wie viel Strom braucht denn dein Gerät? Bei diesen Drehzahlen reicht 
doch evtl. eine (mitrotierende) Spule und ein feststehendes Magnetfeld 
aus, um auf die Batterie ganz verzichten zu können...

von Herr M. (herrmueller)


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Bernd K. schrieb:
> Könnt ihr vielleicht mal endlich aufhören den Großbuchstaben G zu
> verwenden wenn ihr in Wirklichkeit die Erdbeschleunigung g meint? Das
> sind ja bald amerikanische Sitten hier mit der Einheitenschlamperei!

Beim Bäcker ist das ja auch sehr wichtig
https://www.welt.de/vermischtes/article200098144/Berlin-Amt-drohte-Baecker-mit-25-000-Euro-Strafe-wegen-KG-statt-kg.html

von Mark W. (kram) Benutzerseite


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Also so wie im angehaengten Bild habe ich es mal getestet. Da ist nichts 
passiert. Der Akku war anschliessend noch betriebsbereit. Einfach den 
Akku nur mit einem Kabelbinder befestigt.
Ein Kollege macht sich uebrigens auch ueber die Elektronik mehr sorgen. 
Wobei da ja die Teile noch leichter sind und dichter an der Mitte 
liegen.
Also ich werde mal einen Entladungstest machen waerend 50 U/s. Das 
muesste Aufschluss geben. Ich fand nur Informationen fuer Schockwerte, 
so bis 150g mehrmals und nur 6ms lang usw. Nicht jedoch fuer 
Dauerbeschleunigungen.
Ausbalanciert ist es relativ gut. Bis auf die Anordnungen auf der 
Platine, die in der Mitte sitzt. Man koennte noch vielleicht mittels 
einer Fuellmasse das etwas austarieren, wenn noetig. Mal sehen.

Guten Rutsch jedenfalls an alle von mir.

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