Mengapa peralatan dan alat bertenaga baterai dispesifikasikan dalam volt? [Tutup]

"Didukung dengan daya isap 18 volt"

Bukankah ini hanya ukuran "lebih besar lebih baik" yang tidak masuk akal?

Hal yang benar-benar Anda pedulikan sebagai pelanggan adalah torsi atau tenaga motor atau RPM atau sesuatu seperti itu.

Apakah ada hubungan langsung antara tegangan suplai dan salah satu dari ukuran kinerja motor atau daya tahan baterai ini? Sepertinya tidak seperti itu bagi saya, karena setiap motor berbeda, bisa memiliki jumlah gulungan yang berbeda, jumlah gulungan yang berbeda, dll.

Untuk motor, Daya sebanding dengan torsi kali kecepatan rotasi. Jadi untuk kecepatan rotasi dan torsi yang diberikan perangkat menghasilkan jumlah daya yang diberikan.

Untuk menambah jumlah daya ada dua opsi. Hasilkan jumlah torsi yang sama pada kecepatan yang lebih tinggi, atau tambah torsi pada kecepatan yang diberikan.

Untuk bor tanpa kabel, kecepatan biasanya bervariasi dan tergantung pada aplikasi. Misalnya kecepatan tinggi untuk baja, kecepatan lebih rendah untuk pasangan bata, dan kecepatan lebih rendah lagi untuk bit "auger" lubang lebar pada kayu.

Ok jadi untuk meningkatkan kekuatan bor tanpa kabel Anda tidak akan mengubah kecepatan, karena bor perlu memberikan daya pada berbagai kecepatan.

Dua faktor lain yang perlu dipertimbangkan, dalam motor DC, tegangan sebanding dengan kecepatan dan arus sebanding dengan torsi.

Tetapi semua desainer lakukan adalah meningkatkan tegangan paket. untuk resistansi koil yang diberikan pada motor DC, meningkatkan tegangan melintasi koil juga meningkatkan arus, dengan demikian torsi yang dihasilkan.

Jadi meningkatkan voltase adalah cara yang dapat dilakukan perancang untuk meningkatkan torsi, sehingga memberi daya kepada pengguna akhir! Jadi lebih banyak volt lebih baik! hingga titik karena lebih banyak volt berarti lebih banyak sel, dan lebih banyak sel berarti lebih banyak berat, lebih banyak berat berarti lebih banyak kelelahan pengguna. Jadi ini cenderung menyeimbangkan, saat ini di mana saja dari 14,4 V DC hingga 18 V DC untuk bor nirkabel biasa.

Itu tidak masuk akal, dan tidak mengatakan apa-apa tentang kekuatan alat. Anda akan berpikir mereka menggunakan tegangan karena memiliki angka yang lebih mengesankan, tetapi saya telah melihat perangkat (dustbusters) yang disebutkan dalam angka besar "2,4 V", sehingga tidak terlihat mengesankan sama sekali. Satu-satunya alasan lain yang dapat saya pikirkan adalah bahwa orang mungkin lebih akrab dengan kata "volt" daripada dengan kata "watt" (tidak menyiratkan bahwa mereka akan tahu apa artinya).

sunting
Saya pikir sejumlah jawaban ada di luar pertanyaan. Pertanyaan yang ditanyakan adalah "Mengapa mereka ditentukan dalam volt?" , bukan mengapa mereka menggunakan tegangan tinggi. Itu telah dibahas di masa lalu setidaknya dalam satu pertanyaan (yang saya tidak dapat menemukan saat ini). Apa pertanyaan ini tentang IMO adalah ini:

dan itu tidak masuk akal! Ini tidak memberi tahu Anda tentang kemampuan dustbuster. Milikku berkata dengan bangga "2,4 V", dan aku tidak percaya ini memiliki 9 kali kekuatan hisap milikku. Itu akan mampu menciptakan lubang hitam jika itu. Milik saya murah, dan IMO Black & Decker merilisnya untuk memiliki referensi untuk pengumpul debu lainnya. A 3,6 V lebih baik dari 2,4 V, jadi kami dapat meminta harga yang lebih tinggi untuk itu. Orang-orang pemasaran itu bukan idiot. Tanyakan kepada Jane Doe yang mana yang paling kuat dan dia akan mengatakan yang dengan voltase tertinggi. Ingin bertaruh?

Meningkatnya tegangan baterai pada peralatan portabel sebagian didorong oleh kepraktisan dan sebagian oleh pemasaran, tetapi dalam dekade terakhir ini pemasaran jelas merupakan faktor utama.

Alat bertenaga baterai "kuat" (latihan mungkin yang paling umum tetapi tidak intensif daya) mungkin memiliki peringkat daya 100-an Watt.

Ambil 100 Watt sebagai contoh:
Pada 100 Watt 12V ~ = 8A, 16V ~ = 6A, 24V ~ = 4A, 36V ~ = 3A.
Kerugian dalam kabel dan koneksi terutama karena kehilangan panas = I ^ R.
Untuk kerugian resistansi yang sama untuk 12/16/24/36 volt akan berada dalam proporsi
64/36/16/9 sehingga sistem 36V dapat diduga memiliki 9/64 ~ = 14% dari kerugian sistem 12V.
Jadi dalam praktiknya, saat arus turun dengan meningkatnya voltase, Anda mendapatkan lebih sedikit kerugian dengan resistansi yang sama atau dapat mentolerir resistansi yang agak lebih dan masih jauh di depan.

Dalam sistem 12V 8A, resistansi sirkuit satu ohm akan menghilangkan I ^ @ R = 8 ^ 2 x 1 = 64 Watt - jadi karena itu 64% dari total daya, itu tidak dapat ditoleransi. Sesuatu yang lebih seperti 0,1 Ohm = 6,4% akan lebih baik. Sangat mudah untuk menambahkan 0,1 Ohm di kabel dan koneksi, sehingga sistem 100W 12V menjadi sangat sulit untuk dibangun. Bahkan sistem 18V dengan 2/3 saat ini = 4/9 = 44% dari kerugian akan lebih baik.

NAMUN tegangan lebih banyak membutuhkan lebih banyak sel baterai dan ruang yang diperlukan untuk interkoneksi, kehilangan ekstra dalam koneksi dan hilangnya volume yang tersedia efektif karena efek hukum kubus persegi * berarti bahwa di atas Tegangan tertentu kerugian tambahan mulai mengimbangi keuntungan. Pemasaran tidak peduli dan para insinyur dan pemasar akan memiliki stoush di belakang layar untuk sampai pada hasil akhir.

Faktor yang membuat voltase lebih tinggi lebih mudah adalah penggunaan sel LiIon. Ini memiliki tegangan nominal katakanlah 3.6V / sel yang sekitar 3 kali dari NiCd atau NimH sehingga baterai NimH 10 sel akan menjadi nominal 12V tetapi 10 sel baterai dengan ukuran yang sama akan menjadi nominal 36V.

Alat-alat listrik kelas atas / kualitas / biaya seperti De Walt (Black & Decker dalam penyamaran) menggunakan sel LiFePO4 (Lithium Ferro Phosphate) di beberapa produk dengan tegangan nominal 3,2V per sel. 10 akan memberikan 32 V nominal dan ini akan "hampir masuk akal" di beberapa aplikasi.
Selain itu: Saya mengerti bahwa De Walt menggunakan sel LiFePO4 A123 industri terkemuka. Sel-sel A123 umumnya "sulit untuk dibeli" di pasar ritel dan saya telah mendengar tentang pembuat kendaraan listrik yang membeli sejumlah besar paket baterai De Walt untuk mendapatkan sel-sel tersebut.

Hukum kotak-potong:

Efek yang disebabkan oleh perubahan rasio area terhadap volume seiring perubahan skala.
Volume sebanding dengan edge ^ 3.
Area permukaan sebanding dengan egde ^ 2.
sehingga rasio volume terhadap tepi sebanding dengan tepi ^ 3 / tepi ^ 2 = tepi - yang berarti bahwa volume per luas permukaan meningkat ketika objek bertambah besar.

Efek sekunder dari ini adalah misalnya lebih sulit untuk mendinginkan hal-hal besar dengan radiasi permukaan.
Sebaliknya, lebih sulit untuk menghangatkan benda-benda kecil saat cuaca dingin.
Untuk ketebalan permukaan tertentu hal-hal besar memiliki lebih sedikit konten per volume.
Efek yang terakhir mempengaruhi baterai.
jika baterai dapat dibangun dengan TENTANG ketebalan dinding yang sama di berbagai ukuran maka baterai besar akan memiliki lebih banyak konten aktif per volume daripada yang kecil.

Satu-satunya contoh.
Dua kubus dengan dinding tebal 1mm dan tepi 1 cm dan 4 cm.
Volume dinding = 6 x tepi ^ 3 x 1mm
Volume total kubus = tepi ^ 2
Volume dinding dalam kubus ~~ = (tepi- 2 x wall_thickness) ^ 3

Volume dalam / luar kubus 1 cm = (10-2) ^ 3/10 ^ 3 = 512/1000 mm ^ 2 = 51%
4 cm / luar kubus = (40-2) ^ 3/40 ^ 3 = 54872/64000 = 85%. !!!
Kubus tepi 4 x lebih besar adalah 85/51 = 1,59 x lebih efektif pengguna volume yang tersedia daripada yang kecil.
Kesimpulan: Paket baterai tegangan tinggi yang menggunakan NimH atau NiCd mungkin merupakan ide yang buruk karena alasan ini saja. Ada yang lain.

Horsepower akan menjadi jumlah yang lebih kecil, dan departemen pemasaran akan memilih untuk menggunakan jumlah yang lebih besar daripada pesaing, tetapi bukan jumlah watt yang besar, karena watt besar tidak memasarkan sebagai "Hijau" cukup untuk beberapa segmen pasar. Untuk teknologi yang setara dan biaya paket baterai, tegangan yang lebih tinggi mungkin lebih efisien atau menyebabkan lebih sedikit pengkabelan dan kehilangan konversi dalam menghasilkan daya alat yang dapat digunakan.

Angka-angka yang diterapkan pada bagian luar alat-alat listrik adalah untuk tujuan "lebih besar lebih baik" dan kemungkinan juga untuk membedakan berbagai teknologi yang digunakan pabrikan.

_{Dengan kata lain, murni untuk tujuan pemasaran.}

Ukuran itu memang tidak masuk akal. Ada dua alasan mengapa ini digunakan

1. memungkinkan untuk perbandingan pemasaran alat dari produsen yang sama dengan voltase berbeda (lihat pertanyaan terkait ini ) - seperti Anda membayar jumlah uang ini untuk model 10,8 volt "crappier" ini atau Anda dapat membayar ekstra dan mendapatkan "jauh lebih kuat" dan lebih baik "model 18 volt

2. kebanyakan alat memiliki baterai swappable dan hanya alat dengan voltase yang sama yang dapat menggunakan baterai dengan voltase yang sama - jadi jika Anda memiliki driver 12 volt dan Anda ingin membeli gergaji dari pabrikan yang sama maka jika Anda membeli model 12 volt sekarang Anda memiliki total 4 baterai (dan 2 pengisi daya!) yang dapat digunakan dengan kedua alat dan itu bagus karena baterai yang terpisah atau pengisi daya yang terpisah harganya mahal.

Selain itu tegangan bukanlah ukuran yang berguna. Anda tidak peduli tegangan, Anda peduli dengan karakteristik mekanis.