Perché gli apparecchi e gli strumenti a batteria sono specificati in volt? [chiuso]

"Alimentato con un'aspirazione di 18 volt"

Non è solo una misura senza senso "più grande è meglio"?

La cosa a cui tieni davvero come cliente è la coppia o la potenza del motore o il numero di giri o qualcosa del genere.

Esiste una relazione diretta tra la tensione di alimentazione e una di queste misure relative alle prestazioni del motore o alla durata della batteria? Non mi sembra, dal momento che ogni motore è diverso, potrebbe avere un diverso numero di avvolgimenti, un diverso numero di bobine, ecc.

Per i motori la potenza è proporzionale alla coppia per la velocità di rotazione. Quindi, per una data velocità di rotazione e una coppia, il dispositivo produce una determinata quantità di potenza.

Per aumentare la quantità di energia esistono due opzioni. Generare la stessa quantità di coppia a una velocità superiore o aumentare la coppia a una determinata velocità.

Per un trapano a batteria, la velocità è normalmente variabile e dipende dall'applicazione. Ad esempio alta velocità per acciaio, velocità inferiore per muratura e velocità inferiore per punte a "coclea" a foro largo nel legno.

Ok, quindi per aumentare la potenza di un trapano a batteria non cambierà la velocità, poiché il trapano deve erogare energia a una varietà di velocità.

Altri due fattori da considerare, in un motore a corrente continua, la tensione è proporzionale alla velocità e la corrente proporzionale alla coppia.

Ma tutto ciò che i designer stanno facendo è aumentare la tensione del pacco. per una data resistenza della bobina nel motore CC, aumentando la tensione attraverso la bobina si aumenta anche la corrente, quindi la coppia erogata.

Quindi aumentare la tensione è un modo in cui i progettisti possono aumentare la coppia, quindi la potenza che gli utenti finali possono usare !. Quindi più volt meglio è! fino a un certo punto in quanto più volt significa più celle e più celle significa più peso, più peso significa più fatica da parte dell'utente. Quindi questi tendono ad equilibrarsi, al momento ovunque da 14,4 V CC a 18 V CC per un tipico trapano a batteria.

È privo di senso e non dice nulla sul potere dello strumento. Penseresti che usino la tensione perché ha numeri più impressionanti, ma ho visto dispositivi (aspirapolvere) che menzionavano a grandi cifre "2,4 V", quindi non sembra affatto impressionante. L'unica altra ragione a cui riesco a pensare è che le persone potrebbero avere più familiarità con la parola "volt" che con la parola "watt" (senza implicare che saprebbero cosa significhino).

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Penso che un certo numero di risposte sia al di fuori della domanda. La domanda quando è stata posta è "Perché sono specificati in volt?" , non perché usano tensioni elevate. Questo è stato trattato in passato in almeno una domanda (che per il momento non riesco a trovare). Qual è la domanda su IMO è questa:

e questo è assurdo! Non ti dice nulla sulle capacità di Dustbuster. Il mio dice con orgoglio "2.4 V", e non riesco a credere che questo abbia una potenza di aspirazione 9 volte maggiore. Sarebbe in grado di creare buchi neri se fosse. Il mio era economico e l'IMO Black & Decker lo pubblicò per avere un riferimento per i loro altri aspirapolvere. Un 3,6 V è meglio di un 2,4 V, quindi possiamo chiederne un prezzo più elevato. Quei ragazzi del marketing non sono idioti. Chiedi a Jane Doe qual è la più potente e dirà quella con la tensione più alta. Vuoi scommettere?

L'aumento della tensione della batteria negli apparecchi portatili è in parte guidato dalla praticità e in parte dal marketing, ma negli ultimi dieci anni circa il marketing è stato sicuramente il fattore principale.

Un apparecchio "potente" alimentato a batteria (i trapani sono probabilmente i più comuni ma non i più ad alta intensità energetica) possono avere una potenza nominale di 100's di Watt.

Prendi come esempio
100 Watt : a 100 Watt 12V ~ = 8A, 16V ~ = 6A, 24V ~ = 4A, 36V ~ = 3A.
Le perdite nel cablaggio e nelle connessioni sono dovute principalmente alla perdita di calore = I ^ R.
Per le stesse resistenze, le perdite per 12/16/24/36 volt sarebbero nelle proporzioni
64/36/16/9, quindi un sistema a 36 V potrebbe teoricamente avere il 9/64 ~ = 14% delle perdite di un sistema a 12V.
Quindi, in pratica, quando la corrente diminuisce con l'aumentare della tensione, si ottengono meno perdite con la stessa resistenza o si può tollerare un po 'più di resistenza e comunque essere molto avanti.

In un sistema a 12V 8A una resistenza del circuito di un ohm dissiperà I ^ @ R = 8 ^ 2 x 1 = 64 Watt - quindi, dato che è il 64% della potenza totale sarebbe intollerabile. Qualcosa di più simile a 0,1 Ohm = 6,4% sarebbe meglio. È estremamente facile aggiungere 0,1 Ohm in cablaggio e connessioni, quindi un sistema da 100 W 12V diventa fastidiosamente difficile da costruire. Anche un sistema a 18 V con 2/3 della corrente = 4/9 = 44% delle perdite è utilmente migliore.

TUTTAVIA una maggiore tensione richiede più celle della batteria e lo spazio necessario per le interconnessioni, una perdita aggiuntiva nelle connessioni e la perdita di volume disponibile effettivo a causa di effetti di legge a cubi quadrati * significa che al di sopra di una certa tensione le perdite extra iniziano a compensare i guadagni. Al marketing non importa e gli ingegneri e gli esperti di marketing avranno avuto una serie dietro le quinte per arrivare al risultato finale.

Un fattore che semplifica le tensioni più elevate è l'uso delle celle LiIon. Questi hanno una tensione nominale di 3,6 V per cella che è circa 3 volte quella di NiCd o NimH, quindi una batteria NimH a 10 celle sarà 12 V nominale ma un LiIon 10 celle della stessa dimensione sarà 36 V nominale.

Gli utensili elettrici di alta qualità / qualità come De Walt (Black & Decker sotto mentite spoglie) utilizzano celle LiFePO4 (litio ferro fosfato) in alcuni prodotti con una tensione nominale di 3,2 V per cella. 10 darebbe 32 V nominali e questo sarà "quasi sensato" in alcune applicazioni.
A parte: capisco che De Walt utilizza le celle LiFePO4 A123 leader del settore. Le celle A123 sono generalmente "difficili da acquistare" sul mercato al dettaglio e ho sentito parlare di produttori di veicoli elettrici che acquistano un gran numero di pacchi batteria De Walt per ottenere le celle.

Legge a cubetti quadrati:

Effetti causati da cambiamenti nel rapporto tra area e volume al variare della scala.
I volumi sono proporzionali al bordo ^ 3.
Le aree superficiali sono proporzionali ad esempio ^ 2.
quindi il rapporto tra volume e bordo è proporzionale a bordo ^ 3 / bordo ^ 2 = bordo - il che significa che il volume per area di superficie aumenta all'aumentare degli oggetti.

Gli effetti secondari di questo sono, ad esempio, è più difficile raffreddare grandi cose con le radiazioni di superficie.
Al contrario, è più difficile mantenere le piccole cose calde quando fa freddo.
Per un dato spessore di superficie, le cose grandi hanno meno contenuto per volume.
Quest'ultimo effetto influisce sulle batterie.
se una batteria può essere costruita con circa lo stesso spessore di parete in una gamma di dimensioni, le batterie più grandi avranno un contenuto più attivo per volume rispetto a quelle piccole.

Un solo esempio.
Due cubi con pareti spesse 1 mm e bordi di 1 cm e 4 cm.
Volumi delle pareti = 6 x bordo ^ 3 x 1 mm
Volume totale del cubo = bordo ^ 2
Volume del cubo interno all'interno delle pareti ~~ = (bordo- 2 x spessore_pavimento) ^ 3

Volume interno / esterno di 1 cm cubo = (10-2) ^ 3/10 ^ 3 = 512/1000 mm ^ 2 = 51%
Cubo interno / esterno di 4 cm = (40-2) ^ 3/40 ^ 3 = 54872/64000 = 85%. !!!
Il cubo di bordo 4 volte più grande è 85/51 = 1,59 x più efficace per l'utente del volume disponibile rispetto a quello piccolo.
Conclusione: i pacchi batteria ad alta tensione che utilizzano NimH o NiCd possono essere una cattiva idea solo per questo motivo. Ce ne sono altri

La potenza sarebbe un numero inferiore e il reparto marketing preferirebbe utilizzare un numero maggiore rispetto alla concorrenza, ma non un numero di wattaggio elevato, poiché i wattaggi di grandi dimensioni non commercializzano abbastanza "verdi" per alcuni segmenti di mercato. Per tecnologie equivalenti e costi del pacco batteria, tensioni più elevate potrebbero essere più efficienti o comportare minori perdite di cablaggio e di conversione nella produzione di potenza utile dell'utensile.

I numeri applicati all'esterno degli utensili elettrici hanno scopi "più grandi è meglio" e probabilmente anche per differenziare le varie tecnologie utilizzate dal produttore.

_{In altre parole, a puro scopo di marketing.}

Questa misura è davvero senza senso. Ci sono due motivi per cui viene utilizzato

1. consente il confronto commerciale di strumenti dello stesso produttore con tensioni diverse (vedere questa domanda correlata ) - come se tu pagassi questa somma di denaro per questo modello "scadente" da 10,8 volt o puoi pagare un extra e ottenere quel "molto più potente e migliore "modello da 18 volt

2. la maggior parte degli strumenti ha batterie intercambiabili e solo strumenti con la stessa tensione possono utilizzare batterie della stessa tensione - quindi se hai un driver da 12 volt e vuoi acquistare una sega dello stesso produttore, allora se acquisti un modello da 12 volt hai ora un totale di 4 batterie (e 2 caricabatterie!) che possono essere utilizzate con entrambi gli strumenti e questo è positivo perché una batteria separata o un caricabatterie separato costa una fortuna

Diverso da quella tensione non è una misura utile. Non ti interessa la tensione, ti preoccupi delle caratteristiche meccaniche.