Mengapa alat yang lebih kuat menggunakan tegangan lebih tinggi?

10

AFAIK masing-masing produsen alat-alat listrik nirkabel terkemuka di dunia menghasilkan beberapa "lini produk" alat-alat listrik nirkabel dengan voltase berbeda. Misalnya, Bosch saat ini memproduksi alat dengan baterai Li-Ion dengan keluaran 10,7V, 14,4V, 18V, dan 36V, dan semakin tinggi tegangan, semakin kuat alat tersebut.

Sekarang alat-alat itu ditenagai oleh baterai yang dirakit dari sel dengan tegangan lebih rendah (kira-kira 3,7 volt untuk sel Li-Ion kurasa) dan sel terhubung secara berurutan sampai tegangan target tercapai.

Mereka malah bisa menghubungkan sel secara paralel. Mereka akan memiliki tegangan yang sama, tetapi arus lebih tinggi dan itu lagi akan menghasilkan daya yang lebih tinggi.

Mengapa mereka memilih tegangan yang lebih tinggi daripada tegangan yang sama dan arus yang lebih tinggi untuk mendapatkan daya yang lebih tinggi pada alat-alat listrik?

power batteries sharptooth
sumber
5
Memilih untuk membuka kembali. @Kortuk, Anda mungkin tidak menutup ini jika alat Bosch tidak disebutkan. Ini pertanyaan yang bagus untuk EE IMO: mengapa sel dalam seri, dan tidak paralel.
stevenvh
5
@Kortuk: Aplikasi elektronik konsumen hanya ada sebagai contoh. Saya tidak bisa melihat mengapa itu bukan pertanyaan teknik listrik murni.
sharptooth
7
Tidakkah prosesnya harus "menunggu suara dekat yang cukup untuk ditutup" daripada "menunggu suara yang cukup dibuka kembali" setelah memaksanya ditutup?
endolith
4
@Kortuk menutup sesuatu tidak mengambil suara. Mengambil suara akan menyatakan pendapat pribadi Anda dan memberikan (1) suara dekat sendiri. Untuk mengatakan bahwa apa yang Anda lakukan adalah "tidak permanen" melenceng - ada "penghalang potensial" yang besar antara sesuatu yang terbuka sampai cukup banyak orang memutuskan untuk menutupnya, vs sesuatu yang ditutup sampai cukup banyak orang memutuskan untuk membukanya kembali. .
Chris Stratton
1
Kata-katanya sangat berbeda tetapi ini efektif mengapa Anda menggunakan baterai seri secara paralel. Saya akan mencoba mencari tautan nanti untuk dibagikan. Silakan hubungi saya di obrolan jika Anda ingin membahas ini lebih lanjut.
Kortuk

Jawaban:

11

Matt sudah menjelaskan bahwa menggunakan tegangan yang lebih tinggi Anda akan memiliki arus yang lebih rendah untuk peringkat daya yang sama . Ini berarti kabel lebih tipis dan lebih ringan , yang berarti penghematan (tembaga mahal). Anda mungkin harus memperhatikan isolasi yang lebih baik , tetapi itu tidak melebihi keunggulan yang disebutkan.

Ini juga jauh lebih mudah untuk menempatkan sel secara seri daripada paralel . Ketika ditempatkan secara paralel tegangan harus persis sama, jika tidak, Anda akan memiliki arus tinggi yang berjalan dari satu sel ke sel lainnya, menyebabkan kehilangan daya yang besar dan mengurangi masa pakai sel .

stevenvh
sumber
1 alasan lain, saya akan berpikir, adalah kemudahan membangun konverter dari tegangan yang lebih tinggi.
kenny
1
@kenny - dibandingkan dengan konverter buck-boost, ya. Dibandingkan dengan meningkatkan konverter, tidak. Yang terakhir tidak lebih rumit daripada konverter uang. Dan saya pikir ini lebih tua dari switchers juga.
stevenvh
2
Konverter boost standar memiliki satu masalah yang tidak dapat dilakukan buck, buck-boost, dan SEPIC: mereka meneruskan arus ke beban ketika konverter tidak beralih, mencegah fungsi shutdown yang sederhana. Di berita lain, semua kata yang berani membuatnya agak sulit untuk dibaca . ; p
Mike DeSimone
@ Mike - Saya selalu menggunakan kata-kata berani untuk menyorot kata-kata kunci, dan saya tidak pernah punya keluhan. Saya mungkin sudah berlebihan di sini sedikit. Tapi kemudian, ya, hidup bisa jadi sulit! :-)
stevenvh
@stevenvh Saya tidak mempertanyakan jawaban Anda, karena saya tahu dari pengalaman saya ini benar. Namun, saya tidak bisa menemukan cara untuk menunjukkan ini secara matematis. Bisakah Anda memberikan contoh?
MGZero
6

TLDR: Tegangan lebih tinggi diperlukan untuk rpm lebih tinggi.

Saya tidak setuju dengan argumen efisiensi tembaga (atas / bawah)

Satu-satunya alasan adalah EMF motor kembali pada rpm tinggi. Tidak peduli berapa banyak arus baterai dapat memasok, arus mereka diterjemahkan menjadi torsi untuk motor, tetapi tidak kecepatan. Pada kecepatan tertinggi, motor lossless teoritis memiliki emf kembali persis sama dengan tegangan suplai dan mengkonsumsi arus mendekati nol sambil memiliki torsi nol.

Perkakas listrik yang lebih tinggi mungkin memiliki rpm yang lebih tinggi, angka kecepatan rotasi, dan mereka membutuhkan tegangan yang lebih tinggi.


sumber
Saya suka jawaban ini. Jika Anda berpikir tentang tembaga maka lebih sedikit arus = lebih sedikit gaya magnet, Anda menebusnya dengan lebih banyak belokan. Saya pikir total massa tembaga tetap hampir sama. Bahkan RPM dapat diatasi melalui gearing, saya pikir sebagian besar tool gear down.
russ_hensel
1
Saya memeriksa situs Bosch Professional Tools - RPM tidak jauh berbeda untuk lini produk yang berbeda. Alasannya adalah RPM yang sangat tinggi tidak berguna - sekrup penggerak jelas tidak mungkin pada RPM yang sangat tinggi dan pengeboran menghasilkan banyak panas yang merusak baik material maupun mata bor.
sharptooth
5

Untuk alasan yang persis sama perusahaan listrik mentransmisikan daya di seluruh negeri pada ratusan ribu volt bukannya hanya melakukan semuanya pada 110 / 230v.

Tegangan yang lebih tinggi berarti arus yang lebih rendah untuk jumlah daya yang sama.

Arus yang lebih rendah berarti komponen yang lebih kecil dan kabel yang lebih tipis, sehingga membuatnya lebih murah dan lebih efisien.

Misalnya, ambil motor DC.

Untuk motor 12V untuk mengembangkan jumlah daya yang sama dengan motor 24V itu harus menarik arus dua kali lebih banyak. Ini berarti bahwa gulungan di motor harus terbuat dari kawat yang lebih tebal. Ini akan meningkatkan ukuran dan biaya.

Perusahaan listrik mentransfer daya pada tegangan tinggi sehingga arusnya rendah sehingga mereka dapat menggunakan kabel berdiameter kecil. Itu semua prinsip yang sama.

Majenko
sumber
3

Semakin tinggi tegangan, semakin rendah arus, pada daya yang sama. Saat Anda menyedot banyak arus dari baterai, Anda akan membuat area yang tidak diubah dengan baik. Itu mengarah ke kinerja yang lebih buruk.

Mario Vernari
sumber
Saya tidak bisa melihat mengapa ini menjadi masalah. Saya memiliki banyak sel secara paralel sekarang, jadi meskipun saya mengeringkan lebih banyak dari paket saya masih mengeringkan yang sama dari setiap sel.
sharptooth
@sharptooth - menempatkan sel secara paralel bukan ide yang baik, lihat jawaban saya
stevenvh