Почему приборы и инструменты с батарейным питанием указываются в вольтах? [закрыто]

"Питание от всасывания 18 вольт"

Разве это не бессмысленная мера "чем больше, тем лучше"?

В качестве клиента вы действительно заботитесь о крутящем моменте или мощности двигателя, или об / мин, или о чем-то подобном.

Существует ли прямая связь между напряжением питания и одним из этих показателей производительности двигателя или срока службы батареи? Мне не кажется, что каждый мотор отличается, может иметь разное количество обмоток, разное количество катушек и т. Д.

Для двигателей мощность пропорциональна крутящему моменту, умноженному на частоту вращения. Таким образом, для данной скорости вращения и крутящего момента устройство вырабатывает определенное количество энергии.

Для увеличения количества мощности существуют два варианта. Создайте такое же количество крутящего момента на более высокой скорости или увеличьте крутящий момент на данной скорости.

Для аккумуляторной дрели скорость обычно является переменной и зависит от области применения. Например, высокая скорость для стали, более низкая скорость для каменной кладки и еще более низкая скорость снова для широких отверстий «шнековых» долот в древесине.

Итак, для увеличения мощности беспроводной дрели вы не будете изменять скорость, так как для работы дрели требуется мощность на различных скоростях.

Два других фактора, которые необходимо учитывать, в двигателе постоянного тока, напряжение пропорционально скорости, а ток - крутящему моменту.

Но все, что делают дизайнеры, это увеличивает напряжение блока питания. при заданном сопротивлении катушки в двигателе постоянного тока увеличение напряжения на катушке также увеличивает ток и, следовательно, крутящий момент.

Таким образом, повышение напряжения - это способ, которым дизайнеры могут увеличить крутящий момент, таким образом, мощность, которую могут использовать конечные пользователи! Чем больше вольт, тем лучше! До такой степени, что чем больше вольт, тем больше ячеек, и чем больше ячеек, тем больше вес, чем больше вес, тем больше усталость пользователя. Таким образом, они имеют тенденцию к уравновешиванию в настоящее время в диапазоне от 14,4 В до 18 В постоянного тока для обычной аккумуляторной дрели.

Это бессмысленно и ничего не говорит о мощи инструмента. Вы могли бы подумать, что они используют напряжение, потому что оно имеет более впечатляющие цифры, но я видел устройства (пылесборники), которые упоминались большими цифрами «2,4 В», так что это не выглядит впечатляющим. Единственная другая причина, по которой я могу думать, состоит в том, что люди могут быть более знакомы со словом «вольт», чем со словом «ватт» (не подразумевая, что они будут знать, что означает любой из них).

редактировать
Я думаю, число ответов вне вопрос. Был задан вопрос: «Почему они указаны в вольтах?» , а не почему они используют высокое напряжение. Это было рассмотрено в прошлом, по крайней мере, в одном вопросе (который я пока не могу найти). Что этот вопрос о ИМО заключается в следующем:

и это бессмысленно! Он ничего не говорит о возможностях пылесборника. Мой гордо говорит «2,4 В», и я не могу поверить, что у этого в 9 раз больше, чем у меня. Он был бы способен создать черные дыры, если бы это было. Мой был дешевым, и IMO Black & Decker выпустили его, чтобы иметь ссылку на их другие пылесборники. 3,6 В лучше, чем 2,4 В, поэтому мы можем попросить более высокую цену за него. Эти маркетологи не идиоты. Спросите Джейн Доу, какая из них самая мощная, и она ответит, что у нее самое высокое напряжение. Хотите поспорить?

Увеличение напряжения аккумуляторной батареи в портативных приборах частично обусловлено практичностью, а частично маркетингом, но в последнее десятилетие маркетинг определенно был основным фактором.

«Мощный» прибор с питанием от батареи (упражнения, вероятно, являются наиболее распространенными, но не самыми энергоемкими) может иметь мощность 100 Вт.

В качестве примера возьмем 100 Вт:
при 100 Вт 12 В ~ = 8 А, 16 В ~ = 6 А, 24 В ~ = 4 А, 36 В ~ = 3 А.
Потери в проводке и соединениях в основном связаны с потерями тепла = I ^ R.
Для тех же самых сопротивлений потери для 12/16/24/36 вольт были бы в пропорциях
64/36/16/9, таким образом, система 36 В могла бы условно иметь 9/64 ~ = 14% потерь системы 12 В.
Таким образом, на практике, когда ток падает с ростом напряжения, вы получаете меньше потерь при том же сопротивлении или можете терпеть несколько большее сопротивление и все еще быть далеко впереди.

В 12-вольтовой системе на 8 А сопротивление цепи на одно ом будет рассеиваться I ^ @ R = 8 ^ 2 x 1 = 64 Вт - так что это 64% ​​от общей мощности, это было бы недопустимо. Было бы лучше что-то вроде 0,1 Ом = 6,4%. Крайне легко добавить 0,1 Ом в проводке и соединениях, поэтому создание 100-ваттной 12 В системы становится чрезвычайно сложным. Даже 18-вольтовая система с 2/3 тока = 4/9 = 44% потерь полезна лучше.

ОДНАКО большее напряжение требует больше элементов батареи и места, необходимого для межсоединений, дополнительных потерь в соединениях и потери эффективного доступного объема из-за эффекта закона в квадрате * означает, что при превышении определенного напряжения дополнительные потери начинают компенсировать усиление. Маркетингу все равно, и у инженеров и маркетологов будет закулисное стремление прийти к конечному результату.

Фактором, облегчающим более высокие напряжения, является использование элементов LiIon. Они имеют номинальное напряжение, скажем, 3,6 В / элемент, что примерно в 3 раза больше, чем у NiCd или NimH, поэтому 10-элементная батарея NimH будет иметь номинальное напряжение 12 В, а 10-элементный литий такого же размера - 36 В.

Электроинструменты высочайшего качества / качества / стоимости, такие как De Walt (скрытый Black & Decker), используют элементы LiFePO4 (литий-феррофосфат) в некоторых продуктах с номинальным напряжением 3,2 В на элемент. 10 дало бы номинал 32 В, и это будет «почти разумно» в некоторых приложениях.
Кроме того: я понимаю, что Де Уолт использует лидирующие в отрасли клетки A123 LiFePO4. Ячейки A123, как правило, «трудно купить» на розничном рынке, и я слышал, что производители электромобилей покупают большое количество аккумуляторов De Walt, чтобы получить ячейки.

Квадратный закон:

Эффекты, вызванные изменениями отношения площади к объему при изменении масштаба.
Объемы пропорциональны краю ^ 3.
Площадь поверхности пропорциональна egde ^ 2.
таким образом, отношение объема к краю пропорционально ребру ^ 3 / ребро ^ 2 = ребро - это означает, что объем на площадь поверхности увеличивается с увеличением объектов.

Вторичные эффекты этого, например, заключаются в том, что трудно охлаждать большие вещи поверхностным излучением.
И наоборот, когда холодно, труднее держать маленькие вещи.
Для данной толщины поверхности большие вещи имеют меньшее содержание на единицу объема.
Последний эффект влияет на батареи.
Если батарея может быть построена с ОДНОЙ толщиной стенки в диапазоне размеров, то большие батареи будут иметь больше активного содержимого на объем, чем маленькие.

Один единственный пример.
Два кубика со стенками толщиной 1 мм и краями 1 см и 4 см.
Объемы стен = 6 x ребро ^ 3 x 1 мм
Общий объем куба = ребро ^ 2
Объем внутреннего куба внутри стен ~~ = (ребро-2 x wall_thickness) ^ 3

Внутренний / наружный объем 1 см = (10-2) ^ 3/10 ^ 3 = 512/1000 мм ^ 2 = 51%
Внутренний / внешний куб 4 см = (40-2) ^ 3/40 ^ 3 = 54872/64000 = 85%. !!!
4-х кратный краевой куб на 85/51 = 1,59 х эффективнее пользователя доступного объема, чем маленький.
Вывод: высоковольтные аккумуляторные батареи, которые используют NimH или NiCd, могут быть плохой идеей только по этой причине. Есть и другие.

Мощность будет меньше, и отдел маркетинга предпочел бы использовать больше, чем у конкурентов, но не большую мощность, так как большие мощности не продаются как «зеленые» достаточно для некоторых сегментов рынка. Для эквивалентных технологий и стоимости батарейного блока более высокие напряжения могут быть более эффективными или приводить к меньшим потерям на проводку и преобразование при производстве полезной мощности инструмента.

Числа, применяемые к внешним видам электроинструментов, предназначены для целей «чем больше, тем лучше» и, вероятно, также различают различные технологии, используемые производителем.

_{Другими словами, исключительно для маркетинговых целей.}

Эта мера действительно бессмысленна. Есть две причины, почему он используется

1. он позволяет проводить маркетинговое сравнение инструментов одного и того же производителя с разными напряжениями (см. этот связанный вопрос ) - например, вы платите эту сумму за эту «более хрупкую» модель 10,8 вольт или вы можете доплатить и получить это «гораздо более мощное» и лучше "18 вольт модель

2. большинство инструментов имеют сменные батареи, и только инструменты с одинаковым напряжением могут использовать батареи с таким же напряжением - поэтому, если у вас есть драйвер на 12 вольт, и вы хотите купить пилу того же производителя, то если вы покупаете модель на 12 вольт, то у вас теперь есть в общей сложности 4 батареи (и 2 зарядных устройства!), которые можно использовать с обоими инструментами, и это хорошо, потому что отдельная батарея или отдельное зарядное устройство стоит целое состояние

Кроме этого напряжения не является полезной мерой. Вы не заботитесь о напряжении, вы заботитесь о механических характеристиках.