Почему более мощные инструменты используют более высокое напряжение?

10

AFAIK, каждый из ведущих мировых производителей электроинструментов, производит несколько «линеек продуктов» для электроинструментов с различными напряжениями. Например, в настоящее время Bosch производит инструменты с литий-ионными батареями с выходом 10,7 В, 14,4 В, 18 В и 36 В, и чем выше напряжение, тем мощнее инструмент.

Теперь эти инструменты питаются от батарей, которые собраны из элементов с более низким напряжением (что-то вроде 3,7 В для литий-ионных элементов, я полагаю), и элементы подключаются последовательно, пока не будет достигнуто целевое напряжение.

Вместо этого они могли бы соединять ячейки параллельно. У них будет такое же напряжение, но более высокий ток, и это снова даст более высокую мощность.

Почему они выбирают более высокое напряжение по сравнению с тем же напряжением и более высоким током для получения большей мощности в электроинструментах?

power batteries

— Sharptooth
источник

5

Проголосовал за открытие. @Kortuk, вы бы не закрыли это, если бы не были упомянуты инструменты Bosch. Это хороший вопрос для EE IMO: почему клетки последовательно, а не параллельно.

— Стивенвх

5

@Kortuk: приложение для бытовой электроники приведено только в качестве примера. Я не понимаю, почему это не чисто электротехнический вопрос.

— Sharp

7

Разве процесс не должен «ждать достаточного количества закрытых голосов для закрытия», а не «ждать достаточного количества открытых голосов» после его закрытия?

— эндолит

4

@ Кортук закрывает что-то, а не голосует. Принятие голосования будет означать ваше личное мнение и принятие решения (1) о закрытом голосовании самостоятельно. Сказать, что то, что вы делаете, «непостоянно», упускает из виду: существует огромный «потенциальный барьер» между чем-то открытым, пока достаточное количество людей не решит закрыть его, и чем-то, что закрыто, пока достаточное количество людей не решит снова открыть это. ,

— Крис Страттон

1

Формулировка совершенно иная, но именно по этой причине вы используете последовательные батареи параллельно. Я постараюсь найти ссылку позже, чтобы поделиться. Пожалуйста, не стесняйтесь связаться со мной в чате, если вы хотите обсудить это больше.

— Кортук

11

Мэтт уже объяснил, что при более высоком напряжении у вас будет более низкий ток при той же номинальной мощности . Это означает более тонкие и менее тяжелые провода , что означает экономию (медь стоит дорого). Возможно, вам придется обратить внимание на лучшую изоляцию , но это не перевешивает упомянутое преимущество.

Также гораздо проще размещать ячейки последовательно, чем параллельно . При параллельном размещении напряжения должны быть точно одинаковыми, в противном случае вы будете иметь большие токи, протекающие от одной ячейки к другой, вызывая большие потери мощности и сокращая срок службы ячейки .

— stevenvh
источник

+1 Еще одна причина, я думаю, заключается в простоте создания преобразователей от более высокого напряжения.

— Кенни

1

@kenny - по сравнению с конверторами с повышенным сопротивлением, да. По сравнению с повышающими конвертерами нет. Последние не сложнее, чем долларовые преобразователи. И я думаю, что это тоже старше, чем свичеры.

— Стивенвх

2

У стандартных повышающих преобразователей есть одна проблема, которую не имеют бак, усиление и SEPIC: они передают ток на нагрузку, когда преобразователь не переключается, предотвращая простую функцию отключения. В других новостях, все смелые слова делают его немного сложнее для чтения . ; p

— Майк ДеСимоне

@ Майк - я всегда использую смелые слова, чтобы выделить ключевые слова, и у меня никогда не было никаких жалоб. Возможно, я немного перестарался здесь. Но тогда, да, жизнь может быть тяжелой! :-)

— stevenvh

@stevenvh Я не подвергаю сомнению Ваш ответ, потому что я знаю из своего опыта, что это правда. Тем не менее, я не могу понять, как продемонстрировать это математически. Не могли бы вы привести пример?

— MGZero

6

TLDR: для более высоких оборотов требуется более высокое напряжение.

Я не согласен с аргументом эффективности меди (выше / ниже)

Единственная причина - обратная ЭДС двигателей на высоких оборотах. Независимо от того, какой ток могут подавать батареи, их ток преобразуется в крутящий момент двигателя, но не в скорость. При максимальной скорости теоретический двигатель без потерь имеет обратную эдс, точно равную напряжению питания, и потребляет ток, приближающийся к нулю, при нулевом крутящем моменте.

Более мощные инструменты, возможно, имеют более высокие обороты, цифры скорости вращения, и им нужно более высокое напряжение.

Мне нравится этот ответ. Если вы думаете о меди, то меньше ток = меньше магнитная сила, вы восполняете это большим количеством витков. Я думаю, что общая масса меди остается примерно одинаковой. Даже обороты могут быть решены посредством передачи, я думаю, что большинство инструментов снижают скорость.

— russ_hensel

1

Я проверял на сайте Bosch Professional Tools - RPM не сильно отличается для разных продуктовых линеек. Причина в том, что очень высокие обороты бесполезны - приводные винты просто невозможны при очень высоких оборотах, а бурение производит много тепла, которое повреждает как материал, так и буровое долото.

— Sharp

5

По той же самой причине энергетические компании передают электроэнергию по всей стране на многие сотни тысяч вольт, а не просто делают все это на 110/230 В.

Более высокое напряжение означает меньший ток для того же количества энергии.

Более низкий ток означает меньшие компоненты и более тонкие провода, что делает его более дешевым и эффективным.

Например, возьмите двигатель постоянного тока.

Чтобы 12 В двигатель развивал такое же количество энергии, что и двигатель 24 В, он должен был бы потреблять вдвое больше тока. Это будет означать, что обмотки двигателя должны быть сделаны из более толстой проволоки. Это увеличит как размер, так и стоимость.

Электроэнергетические компании передают электроэнергию под высоким напряжением, чтобы ток был низким, чтобы они могли использовать кабели малого диаметра. Это все тот же принцип.

— Majenko
источник

3

Чем выше напряжение, тем ниже ток при той же мощности. Когда вы высасываете большой ток из батареи, вы создаете плохо измененную область внутри. Это приводит к ухудшению производительности.

— Марио Вернари
источник

Я не понимаю, почему это проблема. Сейчас у меня много параллельных ячеек, поэтому, хотя я больше сливаю из пакета, я все же сливаю то же самое с каждой ячейки.

— Sharp

@sharptooth - размещение ячеек параллельно не очень хорошая идея, см. мой ответ

— stevenvh