Pourquoi des outils plus puissants utilisent-ils une tension plus élevée?

10

AFAIK, chacun des principaux fabricants mondiaux d'outils électriques sans fil, produit plusieurs "lignes de produits" d'outils électriques sans fil de différentes tensions. Par exemple, Bosch produit actuellement des outils avec des batteries Li-Ion avec une sortie de 10,7V, 14,4V, 18V et 36V et plus la tension est élevée, plus l'outil est puissant.

Maintenant, ces outils sont alimentés par des batteries assemblées à partir de cellules de tension inférieure (quelque chose comme 3,7 volts pour les cellules Li-Ion, je suppose) et les cellules sont connectées en séquence jusqu'à ce que la tension cible soit atteinte.

Ils pourraient plutôt connecter des cellules en parallèle. Ils auraient la même tension, mais un courant plus élevé et cela donnerait à nouveau une puissance plus élevée.

Pourquoi choisissent-ils une tension plus élevée que la même tension et un courant plus élevé pour obtenir une puissance plus élevée dans les outils électriques?

power batteries

— acéré
source

5

A voté pour rouvrir. @Kortuk, vous n'auriez peut-être pas fermé cela si les outils Bosch n'étaient pas mentionnés. C'est une bonne question pour EE IMO: pourquoi les cellules en série, et non en parallèle.

— stevenvh

5

@Kortuk: L'application d'électronique grand public n'est là qu'à titre d'exemple. Je ne vois pas pourquoi ce n'est pas une pure question d'ingénierie électrique.

— sharppt

7

Le processus ne devrait-il pas être "attendre suffisamment de votes fermés pour fermer" plutôt que "attendre suffisamment de votes de réouverture" après l'avoir forcé à fermer?

— endolith

4

@Kortuk clôturer quelque chose ne prend pas de vote. Prendre un vote reviendrait à exprimer votre opinion personnelle et à voter (1) vous-même. Dire que ce que vous faites n'est "pas permanent" passe à côté - il y a une énorme "barrière potentielle" entre quelque chose qui est ouvert jusqu'à ce que suffisamment de gens décident de le fermer, contre quelque chose qui est fermé jusqu'à ce que suffisamment de gens décident de le rouvrir. .

— Chris Stratton

1

Le libellé est complètement différent, mais c'est effectivement pourquoi utilisez-vous des batteries de série en parallèle. Je vais essayer de trouver un lien plus tard pour partager. N'hésitez pas à me contacter par chat si vous souhaitez en discuter davantage.

— Kortuk

11

Matt a déjà expliqué qu'en utilisant une tension plus élevée, vous aurez un courant plus faible pour la même puissance nominale . Cela signifie des fils plus fins et moins lourds , ce qui signifie des économies (le cuivre coûte cher). Vous devrez peut-être faire attention à une meilleure isolation , mais cela ne l'emporte pas sur l'avantage mentionné.

Il est également beaucoup plus facile de placer des cellules en série qu'en parallèle . Lorsqu'elles sont placées en parallèle, les tensions doivent être exactement égales, sinon vous aurez des courants élevés allant d'une cellule à l'autre, provoquant de grandes pertes de puissance et réduisant la durée de vie de la cellule .

— stevenvh
source

+1 une autre raison, je pense, est la facilité de construction de convertisseurs à partir d'une tension plus élevée.

— kenny

1

@kenny - par rapport aux convertisseurs buck-boost, oui. Comparé aux convertisseurs boost, non. Ces derniers ne sont pas plus compliqués que les convertisseurs buck. Et je pense que c'est aussi plus ancien que les commutateurs.

— stevenvh

2

Les convertisseurs de suralimentation standard ont un problème que buck, boost-buck et SEPIC ne font pas: ils transmettent du courant à la charge lorsque le convertisseur ne commute pas , empêchant une fonction d'arrêt simple. Dans d' autres nouvelles, tous les mots en gras font un peu plus difficile à lire . ; p

— Mike DeSimone

@Mike - J'utilise toujours des mots en gras pour mettre en évidence les mots clés, et je n'ai jamais eu de plaintes. J'ai peut-être exagéré un peu ici. Mais alors, la vie peut être difficile! :-)

— stevenvh

@stevenvh Je ne remets pas en question votre réponse, car je sais par expérience que c'est vrai. Cependant, je n'arrive pas à comprendre comment le démontrer mathématiquement. Pourriez-vous fournir un exemple?

— MGZero

6

TLDR: une tension plus élevée est nécessaire pour des régimes plus élevés.

Je ne suis pas d'accord avec l'argument de l'efficacité du cuivre (ci-dessus / ci-dessous)

La seule raison est le retour EMF des moteurs à haut régime. Peu importe la quantité de courant que les batteries peuvent fournir, leur courant se traduit par un couple pour le moteur, mais pas par la vitesse. À vitesse maximale, le moteur théorique sans perte a une emf arrière exactement égale à la tension d'alimentation et consomme un courant approchant de zéro tout en ayant un couple nul.

Les outils plus puissants ont peut-être un régime plus élevé, des valeurs de vitesse de rotation et ils ont besoin d'une tension plus élevée.

J'aime cette réponse. Si vous pensez au cuivre, alors moins de courant = moins de force magnétique, vous rattrapez cela avec plus de tours. Je pense que la masse totale de cuivre reste à peu près la même. Même le régime peut être réglé par le biais de l'engrenage, je pense que la plupart des outils se réduisent.

— russ_hensel

1

J'ai vérifié avec le site Bosch Professional Tools - RPM n'est pas très différent pour différentes gammes de produits. La raison est qu'un régime très élevé est inutile - il est tout à fait impossible de visser des vis à un régime très élevé et le perçage produit beaucoup de chaleur qui endommage à la fois le matériau et le foret.

— 2011

5

Pour exactement la même raison, les compagnies d'électricité transmettent l'énergie à travers le pays à plusieurs centaines de milliers de volts au lieu de tout faire à 110 / 230v.

Une tension plus élevée signifie un courant plus faible pour la même quantité d'énergie.

Un courant plus faible signifie des composants plus petits et des fils plus fins, ce qui le rend moins cher et plus efficace.

Par exemple, prenez un moteur à courant continu.

Pour qu'un moteur 12V développe la même puissance qu'un moteur 24V, il devrait consommer deux fois plus de courant. Cela signifierait que les enroulements dans le moteur devraient être constitués de fil plus épais. Cela augmenterait à la fois la taille et le coût.

Les compagnies d'électricité transfèrent l'électricité à haute tension, le courant est donc faible pour pouvoir utiliser des câbles de petit diamètre. C'est tout de même le principe.

— Majenko
source

3

Plus la tension est élevée, plus le courant est faible, à même puissance. Lorsque vous aspirez beaucoup de courant d'une batterie, vous créez une zone mal modifiée à l'intérieur. Cela conduit à une pire performance.

— Mario Vernari
source

Je ne vois pas pourquoi c'est un problème. J'ai maintenant de nombreuses cellules en parallèle, donc bien que je vide davantage le pack, je vide toujours la même chose de chaque cellule.

— 2011

@sharptooth - placer des cellules en parallèle n'est pas une bonne idée, voir ma réponse

— stevenvh