Tại sao các thiết bị và công cụ chạy bằng pin được chỉ định bằng vôn? [đóng cửa]

"Được cung cấp với lực hút 18 volt"

Đây không phải là một biện pháp "vô nghĩa hơn là tốt hơn" sao?

Điều bạn thực sự quan tâm khi là khách hàng là mô-men xoắn hoặc công suất hoặc RPM của động cơ hoặc những thứ tương tự.

Có bất kỳ mối quan hệ trực tiếp giữa điện áp cung cấp và một trong những biện pháp hiệu suất động cơ hoặc tuổi thọ pin? Có vẻ như không phải với tôi, vì mỗi động cơ là khác nhau, có thể có một số cuộn dây khác nhau, số cuộn dây khác nhau, v.v.

Đối với động cơ Công suất tỷ lệ với mô-men xoắn nhân với tốc độ quay. Vì vậy, đối với một tốc độ quay và mô-men xoắn nhất định, thiết bị sẽ tạo ra một lượng điện năng nhất định.

Để tăng lượng điện năng, hai tùy chọn tồn tại. Tạo cùng một mô-men xoắn ở tốc độ cao hơn hoặc tăng mô-men xoắn ở tốc độ nhất định.

Đối với máy khoan không dây, tốc độ thường thay đổi và phụ thuộc vào ứng dụng. Ví dụ, tốc độ cao đối với thép, tốc độ thấp hơn cho khối xây và tốc độ thấp hơn một lần nữa đối với các bit "khoan" lỗ rộng trong gỗ.

Ok để tăng sức mạnh của máy khoan không dây, bạn sẽ không thay đổi tốc độ, vì máy khoan cần cung cấp năng lượng ở nhiều tốc độ khác nhau.

Hai yếu tố khác cần xem xét, trong động cơ DC, điện áp tỷ lệ thuận với tốc độ và dòng điện tỷ lệ với mô-men xoắn.

Nhưng tất cả các nhà thiết kế đang làm là tăng điện áp gói. đối với điện trở cuộn dây cho trước trong động cơ DC, việc tăng điện áp trên cuộn dây cũng làm tăng dòng điện, do đó mô-men xoắn được cung cấp.

Vì vậy, tăng điện áp là cách mà các nhà thiết kế có thể tăng mô-men xoắn, do đó cung cấp năng lượng cho người dùng cuối có thể sử dụng!. Vì vậy, càng nhiều volt càng tốt! lên đến một điểm vì nhiều volt hơn có nghĩa là nhiều tế bào hơn và nhiều tế bào hơn có nghĩa là trọng lượng nhiều hơn, trọng lượng nhiều hơn có nghĩa là người dùng mệt mỏi hơn. Vì vậy, những thứ này có xu hướng cân bằng, tại thời điểm bất kỳ nơi nào từ 14,4 V DC đến 18 V DC cho một máy khoan không dây thông thường.

Nó là vô nghĩa, và nó không nói gì về sức mạnh của công cụ. Bạn sẽ nghĩ rằng họ sử dụng điện áp bởi vì nó có những con số ấn tượng hơn, nhưng tôi đã thấy các thiết bị (cụm bụi) được đề cập bằng chữ số lớn "2,4 V", vì vậy trông không ấn tượng chút nào. Lý do duy nhất khác mà tôi có thể nghĩ đến là mọi người có thể quen thuộc với từ "volt" hơn là từ "watt" (không ngụ ý rằng họ sẽ biết cả hai nghĩa là gì).

chỉnh sửa
Tôi nghĩ rằng một số câu trả lời nằm ngoài câu hỏi. Câu hỏi như đã được hỏi là "Tại sao chúng được chỉ định bằng vôn?" , không phải tại sao họ sử dụng điện áp cao. Điều đó đã được đề cập trong quá khứ trong ít nhất một câu hỏi (mà tôi không thể tìm thấy vào lúc này). Câu hỏi này là gì về IMO là đây:

và đó là vô nghĩa! Nó không cho bạn biết gì về khả năng của thùng rác. Mine tự hào nói "2,4 V", và tôi không thể tin cái này có sức hút gấp 9 lần tôi. Nó sẽ có khả năng tạo ra các lỗ đen nếu có. Của tôi rất rẻ và IMO Black & Decker đã phát hành nó để có một tài liệu tham khảo cho các thùng rác khác của họ. 3.6 V tốt hơn 2.4 V, vì vậy chúng tôi có thể yêu cầu mức giá cao hơn cho nó. Những kẻ tiếp thị không phải là kẻ ngốc. Hỏi Jane Doe cái nào mạnh nhất và cô ấy sẽ nói cái nào có điện áp cao nhất. Muốn đặt cược không?

Việc tăng điện áp pin trong các thiết bị cầm tay được thúc đẩy một phần bởi thực tiễn và một phần là do tiếp thị, nhưng trong thập kỷ qua, tiếp thị chắc chắn là yếu tố chính.

Một thiết bị chạy bằng pin "mạnh mẽ" (máy khoan có thể là loại phổ biến nhất nhưng không tốn nhiều năng lượng nhất) có thể có mức công suất 100 Watts.

Lấy 100 Watts làm ví dụ:
Ở 100 Watts 12V ~ = 8A, 16V ~ = 6A, 24V ~ = 4A, 36V ~ = 3A.
Mất mát trong hệ thống dây điện và kết nối chủ yếu là do mất nhiệt = I ^ R.
Đối với cùng một tổn thất điện trở trong 12/16/24 / volt sẽ ở tỷ lệ
64/4/16/9, do đó, một hệ thống 36V có thể có ý nghĩa là 9/64 ~ = 14% tổn thất của hệ thống 12V.
Vì vậy, trong thực tế, khi dòng điện đi xuống với điện áp ngày càng tăng, bạn sẽ nhận được ít tổn thất hơn với cùng một điện trở hoặc có thể chịu đựng được một số điện trở hơn và vẫn đi trước.

Trong hệ thống 12V 8A, điện trở mạch một ohm sẽ tiêu tan I ^ @ R = 8 ^ 2 x 1 = 64 Watts - do đó, 64% tổng công suất sẽ không thể chịu đựng được. Một cái gì đó giống như 0,1 Ohm = 6,4% sẽ tốt hơn. Rất dễ dàng để thêm 0,1 Ohms trong hệ thống dây điện và kết nối, do đó, một hệ thống 100W 12V trở nên khó xây dựng. Ngay cả một hệ thống 18V với 2/3 hiện tại = 4/9 = 44% tổn thất cũng hữu ích hơn.

TUY NHIÊN điện áp cao hơn đòi hỏi nhiều pin hơn và cần có phòng để kết nối, mất thêm kết nối và mất âm lượng hiệu dụng do hiệu ứng luật hình vuông * có nghĩa là trên một điện áp nhất định, tổn thất thêm bắt đầu bù cho mức tăng. Tiếp thị không quan tâm và các kỹ sư và nhà tiếp thị sẽ có một hậu trường để đạt được kết quả cuối cùng.

Một yếu tố làm cho điện áp cao dễ dàng hơn là việc sử dụng các tế bào LiIon. Những cái này có điện áp danh định là 3,6V / cell, gấp khoảng 3 lần NiCd hoặc NimH, do đó, pin NimH 10 cell sẽ là điện áp danh định 12 V nhưng một LiIon 10 cell có cùng kích thước sẽ là 36V.

Các công cụ năng lượng hàng đầu / chất lượng / chi phí như De Walt (Black & Decker cải trang) sử dụng các tế bào LiFePO4 (Lithium Ferro Phosphate) trong một số sản phẩm có điện áp danh định 3,2V trên mỗi tế bào. 10 sẽ cho 32 V danh nghĩa và điều này sẽ "gần như hợp lý" trong một số ứng dụng.
Một bên: Tôi hiểu rằng De Walt sử dụng các tế bào A123 LiFePO4 hàng đầu trong ngành. Các tế bào A123 thường "khó mua" trên thị trường bán lẻ và tôi đã nghe nói về các nhà sản xuất xe điện mua số lượng lớn pin De Walt để có được các tế bào.

Luật hình vuông:

Hiệu ứng gây ra bởi những thay đổi về tỷ lệ diện tích so với thể tích khi thay đổi tỷ lệ.
Khối lượng tỷ lệ với cạnh ^ 3.
Diện tích bề mặt tỷ lệ thuận với egde ^ 2.
vì vậy tỷ lệ âm lượng trên cạnh tỷ lệ với cạnh ^ 3 / cạnh ^ 2 = cạnh - có nghĩa là âm lượng trên diện tích bề mặt tăng khi vật thể lớn hơn.

Tác động thứ yếu của điều này là, ví dụ như khó làm mát những vật lớn bằng bức xạ bề mặt.
Ngược lại, khó giữ ấm những thứ nhỏ khi trời lạnh.
Đối với độ dày bề mặt nhất định, những thứ lớn có ít nội dung trên mỗi thể tích.
Hiệu ứng sau ảnh hưởng đến pin.
nếu một pin có thể được chế tạo với GIỚI THIỆU cùng độ dày của tường với một loạt các kích cỡ thì pin lớn sẽ có nội dung hoạt động trên mỗi thể tích nhiều hơn so với pin nhỏ.

Một ví dụ duy nhất.
Hai khối có tường dày 1mm và các cạnh 1cm và 4 cm.
Khối lượng tường = 6 x cạnh ^ 3 x 1mm
Tổng khối lượng khối lượng = cạnh ^ 2
Khối lượng bên trong khối lượng tường ~ ~ = (cạnh- 2 x wall_thickness) ^ 3

Khối lượng bên trong / bên ngoài khối 1 cm = (10-2) ^ 3/10 ^ 3 = 512/1000 mm ^ 2 = 51%
4cm khối bên trong / bên ngoài = (40-2) ^ 3/40 ^ 3 = 54872/64000 = 85%. !!!
Khối lập phương cạnh lớn hơn 4 x là 85/51 = 1,59 x hiệu quả hơn đối với người sử dụng âm lượng có sẵn so với khối nhỏ.
Kết luận: Các gói pin điện áp cao sử dụng NimH hoặc NiCd có thể là một ý tưởng tồi chỉ vì lý do này. Co nhung nguoi khac.

Mã lực sẽ là một con số nhỏ hơn và bộ phận tiếp thị muốn sử dụng số lượng lớn hơn so với đối thủ, nhưng không phải là một công suất lớn, vì công suất lớn không đủ thị trường như "Xanh" cho một số phân khúc thị trường. Đối với các công nghệ tương đương và chi phí pin, điện áp cao hơn có thể hiệu quả hơn hoặc chịu ít tổn thất chuyển đổi và chuyển đổi hơn trong việc sản xuất năng lượng công cụ có thể sử dụng.

Các con số được áp dụng cho bề ngoài của các công cụ điện dành cho mục đích "càng lớn càng tốt" và cũng có khả năng phân biệt các công nghệ khác nhau mà nhà sản xuất sử dụng.

_{Nói cách khác, hoàn toàn cho mục đích tiếp thị.}

Biện pháp đó thực sự là vô nghĩa. Có hai lý do tại sao nó được sử dụng

1. nó cho phép so sánh tiếp thị các công cụ của cùng một nhà sản xuất với các điện áp khác nhau (xem câu hỏi liên quan này ) - giống như bạn trả số tiền này cho mô hình 10,8 volt "crappier" này hoặc bạn có thể trả thêm và nhận được "mạnh hơn nhiều" và tốt hơn "mô hình 18 volt

2. hầu hết các công cụ đều có pin có thể tráo đổi và chỉ những công cụ có cùng điện áp mới có thể sử dụng pin có cùng điện áp đó - vì vậy nếu bạn có trình điều khiển 12 volt và bạn muốn mua cưa của cùng một nhà sản xuất thì nếu bạn mua mô hình 12 volt thì bây giờ bạn có tổng cộng có 4 pin (và 2 bộ sạc!) có thể được sử dụng với cả hai công cụ và điều đó tốt vì một pin riêng hoặc bộ sạc riêng tốn rất nhiều tiền

Khác với điện áp đó không phải là một biện pháp hữu ích. Bạn không quan tâm đến điện áp, bạn quan tâm đến các đặc tính cơ học.