เหตุใดอุปกรณ์และเครื่องมือที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่จึงถูกระบุเป็นโวลต์? [ปิด]

"ขับเคลื่อนด้วยการดูด 18 โวลต์"

นี่ไม่ใช่แค่การวัดที่ใหญ่กว่าดีกว่าหรือเปล่า?

สิ่งที่คุณใส่ใจในฐานะลูกค้าคือแรงบิดหรือกำลังของมอเตอร์หรือ RPM หรืออะไรทำนองนั้น

มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างแรงดันไฟฟ้าและหนึ่งในมาตรการของสมรรถนะมอเตอร์หรือแบตเตอรี่หรือไม่? ดูเหมือนว่าฉันจะไม่ชอบเนื่องจากมอเตอร์ทุกตัวแตกต่างกันอาจมีจำนวนขดลวดที่แตกต่างกันจำนวนขดลวดที่แตกต่างกันเป็นต้น

สำหรับมอเตอร์กำลังเป็นสัดส่วนกับแรงบิดคูณกับความเร็วในการหมุน ดังนั้นสำหรับความเร็วในการหมุนและแรงบิดที่กำหนดอุปกรณ์จะสร้างพลังงานตามจำนวนที่กำหนด

เพื่อเพิ่มปริมาณพลังงานสองตัวเลือกที่มีอยู่ สร้างแรงบิดเท่ากันที่ความเร็วสูงขึ้นหรือเพิ่มแรงบิดด้วยความเร็วที่กำหนด

สำหรับสว่านไร้สายความเร็วจะแปรผันตามปกติและขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชัน เช่นความเร็วสูงสำหรับเหล็ก, ความเร็วที่ลดลงสำหรับการก่ออิฐและความเร็วต่ำอีกครั้งสำหรับบิตกว้าง "สว่าน" บิตในไม้

ตกลงเพื่อเพิ่มพลังของสว่านไร้สายคุณจะไม่เปลี่ยนความเร็วเนื่องจากดอกสว่านจำเป็นต้องส่งกำลังด้วยความเร็วที่หลากหลาย

อีกสองปัจจัยที่ต้องพิจารณาในมอเตอร์กระแสตรงแรงดันไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับความเร็วและกระแสกับสัดส่วนแรงบิด

แต่นักออกแบบทั้งหมดกำลังทำคือเพิ่มแรงดันแพ็ค สำหรับความต้านทานขดลวดที่กำหนดในมอเตอร์กระแสตรงการเพิ่มแรงดันข้ามขดลวดจะเพิ่มกระแสทำให้แรงบิดที่ส่งมอบ

ดังนั้นการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจึงเป็นวิธีที่นักออกแบบสามารถเพิ่มแรงบิดได้ดังนั้นผู้ใช้จึงสามารถใช้แรงบิดได้! โวลต์มากขึ้นดีกว่า! เมื่อถึงจุดหนึ่งโวลต์หมายถึงเซลล์มากขึ้นและเซลล์มากขึ้นหมายถึงน้ำหนักมากขึ้นน้ำหนักมากขึ้นหมายถึงความเหนื่อยล้าของผู้ใช้มากขึ้น ดังนั้นสิ่งเหล่านี้จึงมีความสมดุลในขณะนี้จาก 14.4 V DC ถึง 18 V DC สำหรับสว่านไร้สายทั่วไป

มันไร้สาระและไม่ได้พูดอะไรเกี่ยวกับพลังของเครื่องมือ คุณจะคิดว่าพวกเขาใช้แรงดันไฟฟ้าเพราะมีตัวเลขที่น่าประทับใจมากขึ้น แต่ฉันเคยเห็นอุปกรณ์ (dustbusters) ซึ่งกล่าวถึงในหลักใหญ่ "2.4 V" ดังนั้นมันจึงไม่น่าประทับใจเลย อีกเหตุผลหนึ่งที่ฉันคิดได้ก็คือผู้คนอาจคุ้นเคยกับคำว่า "โวลต์" มากกว่าคำว่า "วัตต์" (ไม่ได้หมายความว่าพวกเขาจะรู้ว่าสิ่งใดหมายถึง)

แก้ไข
ฉันคิดว่าคำตอบจำนวนหนึ่งอยู่นอกคำถาม คำถามตามที่ถามคือ"ทำไมพวกเขาจึงระบุเป็นโวลต์?" ไม่ใช่เหตุผลที่พวกเขาใช้แรงดันไฟฟ้าสูง มีการกล่าวถึงในอดีตอย่างน้อยหนึ่งคำถาม (ซึ่งฉันไม่สามารถหาได้ในขณะนี้) คำถามนี้เกี่ยวกับ IMO คืออะไร:

และนั่นไร้สาระ! มันไม่ได้บอกอะไรคุณเกี่ยวกับความสามารถของเครื่องดูดฝุ่น Mine พูดอย่างภูมิใจ "2.4 V" และฉันไม่อยากจะเชื่อเลยว่าอันนี้มีพลังดูดของฉันถึง 9 เท่า มันจะสามารถสร้างหลุมดำได้ถ้าเป็น ฉันมีราคาถูกและ IMO Black & Decker ปล่อยให้มีการอ้างอิงสำหรับคนขับฝุ่นคนอื่น ๆ 3.6 V นั้นดีกว่า 2.4 V ดังนั้นเราสามารถขอราคาที่สูงกว่าได้ นักการตลาดเหล่านั้นไม่ใช่คนงี่เง่า ถาม Jane Doe อันไหนที่ทรงพลังที่สุดและเธอจะพูดด้วยแรงดันสูงสุด อยากพนัน?

การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ในอุปกรณ์พกพานั้นได้รับแรงผลักดันจากการใช้งานจริงและการตลาดบางส่วน แต่ในทศวรรษที่ผ่านมาการตลาดเป็นปัจจัยสำคัญอย่างแน่นอน

อุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ "ที่มีประสิทธิภาพ" (การฝึกซ้อมอาจเป็นเรื่องที่พบได้บ่อยที่สุด แต่ไม่ใช้พลังงานมากที่สุด) อาจมีระดับพลังงาน 100 วัตต์

ยกตัวอย่าง
100 Watts : ที่ 100 Watts 12V ~ = 8A, 16V ~ = 6A, 24V ~ = 4A, 36V ~ = 3A
การสูญเสียในการเดินสายและการเชื่อมต่อส่วนใหญ่เกิดจากการสูญเสียความร้อน = I ^ R
สำหรับการสูญเสียความต้านทานแบบเดียวกันสำหรับ 12/16/24/36 โวลต์จะอยู่ในสัดส่วน
64/36/16/9 ดังนั้นระบบ 36V อาจมี 9/64 ~ = 14% ของการสูญเสียของระบบ 12V
ดังนั้นในทางปฏิบัติเมื่อกระแสไฟฟ้าดับลงด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นคุณจะได้รับการสูญเสียน้อยลงด้วยความต้านทานที่เท่ากันหรือสามารถทนต่อความต้านทานได้ค่อนข้างมากขึ้นและยังคงดีกว่า

ในระบบ 12V 8A ความต้านทานวงจรหนึ่งโอห์มจะกระจาย I ^ @ R = 8 ^ 2 x 1 = 64 วัตต์ - เพื่อให้เป็น 64% ของพลังงานทั้งหมดมันจะมากเกินไป อย่างเช่น 0.1 Ohm = 6.4% น่าจะดีกว่า มันง่ายมากที่จะเพิ่ม 0.1 Ohms ในการเดินสายไฟและการเชื่อมต่อดังนั้นระบบ 100W 12V จึงยากที่จะสร้างขึ้น แม้แต่ระบบ 18V ที่มี 2/3 กระแส = 4/9 = 44% ของการสูญเสียก็ยังดีกว่า

แรงดันไฟฟ้าที่มากขึ้นต้องใช้เซลล์แบตเตอรี่มากขึ้นและห้องที่ต้องใช้สำหรับการเชื่อมต่อการสูญเสียการเชื่อมต่อและการสูญเสียปริมาณที่มีประสิทธิภาพเนื่องจากผลของกฏหมายรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส * หมายถึงแรงดันที่สูงกว่าการสูญเสียพิเศษ การตลาดไม่สนใจและวิศวกรและนักการตลาดจะต้องอยู่เบื้องหลังฉากที่จะมาถึงผลลัพธ์สุดท้าย

ปัจจัยที่ทำให้แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นง่ายขึ้นคือการใช้เซลล์ LiIon สิ่งเหล่านี้มีแรงดันเล็กน้อย 3.6V / เซลล์ซึ่งประมาณ 3 เท่าของ NiCd หรือ NimH ดังนั้นแบตเตอรี่ 10 เซลล์ NimH จะเป็น 12V ปกติ แต่ LiIon 10 เซลล์ที่มีขนาดเท่ากันจะเป็น 36V เล็กน้อย

เครื่องมือไฟฟ้าคุณภาพสูง / ต้นทุน / ค่าใช้จ่ายเช่น De Walt (Black & Decker in disguise) ใช้เซลล์ LiFePO4 (Lithium Ferro Phosphate) ในผลิตภัณฑ์บางประเภทที่มีแรงดันไฟฟ้า 3.2V ต่อเซลล์ 10 จะให้ 32 V เล็กน้อยและนี่จะ "เกือบจะสมเหตุสมผล" ในบางแอปพลิเคชัน
อีกด้าน: ฉันเข้าใจว่า De Walt ใช้เซลล์ A123 LiFePO4 ชั้นนำในอุตสาหกรรม เซลล์ A123 โดยทั่วไป "หาซื้อยาก" ในตลาดค้าปลีกและฉันเคยได้ยินผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าที่ซื้อชุดแบตเตอรี่ De Walt จำนวนมากเพื่อรับเซลล์

กฎหมายทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัส:

ผลกระทบที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในอัตราส่วนของพื้นที่ต่อปริมาตรเมื่อเปลี่ยนขนาด
ปริมาณเป็นสัดส่วนกับขอบ ^ 3
พื้นที่ผิวเป็นสัดส่วนกับ egde ^ 2
ดังนั้นอัตราส่วนของปริมาตรต่อขอบจึงแปรผันกับขอบ ^ 3 / edge ^ 2 = edge - ซึ่งหมายความว่าปริมาตรต่อพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้นเมื่อวัตถุใหญ่ขึ้น

ผลรองของสิ่งนี้คือเช่นมันยากที่จะเย็นสิ่งใหญ่โดยรังสีพื้นผิว
ในทางกลับกันมันก็ยากกว่าที่จะทำให้สิ่งเล็ก ๆ อบอุ่นเมื่อมันเย็น
สำหรับความหนาของพื้นผิวที่กำหนดสิ่งใหญ่มีเนื้อหาน้อยกว่าต่อปริมาตร
ผลกระทบหลังส่งผลกระทบต่อแบตเตอรี่
หากแบตเตอรี่สามารถสร้างขึ้นได้ด้วย ABOUT ความหนาของผนังเท่ากันในช่วงขนาดต่างๆแบตเตอรี่ขนาดใหญ่จะมีเนื้อหาที่ใช้งานได้ต่อปริมาตรมากกว่าแบตเตอรี่ขนาดเล็ก

ตัวอย่างเดียวเท่านั้น
สองก้อนที่มีผนังหนา 1 มม. และขอบ 1 ซม. และ 4 ซม.
ปริมาตรของผนัง = 6 x edge ^ 3 x 1 มม.
ปริมาตรรวมของ Cube = edge ^ 2
ลูกบาศก์ภายในปริมาณผนัง ~~ = (edge- 2 x wall_thickness) ^ 3

ปริมาตรด้านใน / นอกก้อน 1 ซม. = (10-2) ^ 3/10 ^ 3 = 512/1000 มม. ^ 2 = 51%
4 ซม. ลูกบาศก์ด้านใน / ด้านนอก = (40-2) ^ 3/40 ^ 3 = 54872/64000 = 85% !!!
คิวบ์ขอบขนาดใหญ่ 4 x คือ 85/51 = 1.59 x มีประสิทธิภาพสำหรับผู้ใช้ที่มีปริมาณมากกว่าขนาดเล็ก
สรุป: ชุดแบตเตอรี่แรงดันสูงที่ใช้ NimH หรือ NiCd อาจเป็นความคิดที่ไม่ดีด้วยเหตุผลนี้เพียงอย่างเดียว มีคนอื่น ๆ

แรงม้าจะมีจำนวนน้อยกว่าและฝ่ายการตลาดต้องการใช้จำนวนที่มากกว่าการแข่งขัน แต่ไม่ใช่จำนวนวัตต์ที่ใหญ่เนื่องจากวัตต์ขนาดใหญ่ไม่ได้ทำการตลาดว่าเป็น "สีเขียว" เพียงพอสำหรับตลาดบางกลุ่ม สำหรับเทคโนโลยีที่เทียบเท่าและราคาชุดแบตเตอรี่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นอาจมีประสิทธิภาพมากกว่าหรือต้องเสียการเดินสายและการสูญเสียการแปลงน้อยลงในการผลิตกำลังของเครื่องมือที่ใช้งานได้

ตัวเลขที่ใช้กับเครื่องมือภายนอกนั้นมีวัตถุประสงค์เพื่อ "ใหญ่กว่าดีกว่า" และมีแนวโน้มที่จะแยกความแตกต่างของเทคโนโลยีต่างๆที่ผู้ผลิตใช้

_{กล่าวอีกนัยหนึ่งเพียงเพื่อวัตถุประสงค์ทางการตลาด}

การวัดนั้นไร้สาระแน่นอน มีสองเหตุผลว่าทำไมจึงถูกนำมาใช้

1. อนุญาตให้ทำการเปรียบเทียบการตลาดของเครื่องมือของผู้ผลิตรายเดียวกันที่มีแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน (ดูคำถามที่เกี่ยวข้อง ) - เช่นคุณจ่ายเงินจำนวนนี้สำหรับโมเดล "crappier" 10,8 volts หรือคุณสามารถจ่ายเพิ่มและได้รับ "ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น และดีกว่า "18 โวลต์แบบ

2. เครื่องมือส่วนใหญ่มีแบตเตอรี่ชนิดถอดเปลี่ยนได้และเครื่องมือที่มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากันเท่านั้นสามารถใช้แบตเตอรี่ของแรงดันไฟฟ้าเดียวกันนั้นได้ดังนั้นหากคุณมีไดรเวอร์ 12 โวลต์และคุณต้องการซื้อเลื่อยของผู้ผลิตรายเดียวกันถ้าคุณซื้อรุ่น 12 โวลต์ รวมแบตเตอรี่ 4 ก้อน (และเครื่องชาร์จ 2 ตัว!) ที่สามารถใช้ได้กับเครื่องมือทั้งสองและดีเพราะแบตเตอรี่แยกต่างหากหรือเครื่องชาร์จแยกต่างหากมีโชค

นอกเหนือจากแรงดันไฟฟ้านั้นไม่ใช่วิธีวัดที่มีประโยชน์ คุณไม่สนใจเรื่องแรงดัน แต่คุณก็สนใจคุณสมบัติเชิงกล