¿Por qué las herramientas más potentes utilizan mayor voltaje?

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AFAIK, cada uno de los principales fabricantes mundiales de herramientas eléctricas inalámbricas produce varias "líneas de productos" de herramientas eléctricas inalámbricas con diferentes voltajes. Por ejemplo, Bosch actualmente produce herramientas con baterías de iones de litio con salida de 10,7 V, 14,4 V, 18 V y 36 V y cuanto mayor es el voltaje, más potente es una herramienta.

Ahora, esas herramientas funcionan con baterías que se ensamblan a partir de celdas con un voltaje más bajo (algo así como 3,7 voltios para las celdas de iones de litio, supongo) y las celdas están conectadas en secuencia hasta que se alcanza el voltaje objetivo.

En su lugar, podrían conectar células en paralelo. Tendrían el mismo voltaje, pero una corriente más alta y eso nuevamente produciría una mayor potencia.

¿Por qué eligen mayor voltaje sobre el mismo voltaje y mayor corriente para obtener mayor potencia en las herramientas eléctricas?

diente filoso
fuente
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Votado para volver a abrir. @Kortuk, es posible que no haya cerrado esto si no se mencionaran las herramientas de Bosch. Es una buena pregunta para EE IMO: por qué las células en serie, y no en paralelo.
stevenvh
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@Kortuk: la aplicación de electrónica de consumo está disponible solo a modo de ejemplo. No puedo ver por qué no es una pregunta pura de ingeniería eléctrica.
sharptooth
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¿No debería ser el proceso "esperar suficientes votos cerrados para cerrar" en lugar de "esperar suficientes votos de reapertura" después de forzar el cierre?
endolito
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@Kortuk cerrando algo no es votar. Hacer una votación sería expresar su opinión personal y emitir (1) voto cercano usted mismo. Decir que lo que haces es "no permanente" pierde el punto: hay una gran "barrera potencial" entre algo que está abierto hasta que suficientes personas decidan cerrarlo, frente a algo que está cerrado hasta que suficientes personas decidan volver a abrirlo .
Chris Stratton
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La redacción es completamente diferente, pero esta es efectivamente la razón por la que utiliza baterías de serie en paralelo. Intentaré encontrar un enlace más tarde para compartir. No dude en ponerse en contacto conmigo en el chat si desea hablar más sobre esto.
Kortuk

Respuestas:

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Matt ya explicó que usando un voltaje más alto tendrá una corriente más baja para la misma potencia . Esto significa cables más delgados y menos pesados , lo que significa ahorros (el cobre es costoso). Es posible que deba prestar atención a un mejor aislamiento , pero eso no supera la ventaja mencionada.

También es mucho más fácil colocar celdas en serie que en paralelo . Cuando se colocan en paralelo, los voltajes deben ser exactamente iguales, de lo contrario, tendrá altas corrientes que van de una celda a otra, causando grandes pérdidas de energía y reduciendo la vida útil de la celda .

stevenvh
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Otra razón, creo, es la facilidad de construir convertidores desde un voltaje más alto.
kenny
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@kenny: en comparación con los convertidores buck-boost, sí. En comparación con los convertidores de impulso, no. Estos últimos no son más complicados que los convertidores de dinero. Y creo que esto también es más antiguo que los conmutadores.
stevenvh
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Los convertidores de impulso estándar tienen un problema que no tienen Buck, Buck-Boost y SEPIC: transmiten corriente a la carga cuando el convertidor no está cambiando, evitando una función de apagado simple. En otras noticias, todas las palabras en negrita hacen que sea un poco más difícil de leer . ; p
Mike DeSimone
@ Mike: siempre uso palabras en negrita para resaltar palabras clave, y nunca tuve ninguna queja. Puede que lo haya exagerado un poco aquí. Pero entonces, sí, ¡la vida puede ser dura! :-)
stevenvh
@stevenvh No estoy cuestionando tu respuesta, porque sé por experiencia que esto es cierto. Sin embargo, parece que no puedo entender cómo demostrar esto matemáticamente. Podría dar un ejemplo?
MGZero
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TLDR: se necesita un voltaje más alto para rpm más altas.

No estoy de acuerdo con el argumento de la eficiencia del cobre (arriba / abajo)

La única razón es volver a EMF de motores a altas rpm. No importa cuánta corriente puedan suministrar las baterías, su corriente se traduce en par para el motor, pero no en velocidad. A la velocidad máxima, el motor teórico sin pérdidas tiene una fem de retorno exactamente igual al voltaje de suministro y consume corriente cercana a cero mientras tiene un par cero.

Las herramientas de mayor potencia tal vez tengan mayores rpm, cifras de velocidad de rotación y necesitan mayor voltaje.


fuente
Me gusta esta respuesta Si piensa en el cobre, entonces menos corriente = menos fuerza magnética, lo compensa con más vueltas. Creo que la masa total de cobre se mantiene casi igual. Incluso RPM se puede abordar a través de engranajes, creo que la mayoría de las herramientas se reducen.
russ_hensel
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Verifiqué con el sitio de Bosch Professional Tools: RPM no es muy diferente para diferentes líneas de productos. La razón es que las RPM muy altas son inútiles: los tornillos de accionamiento son completamente imposibles a RPM muy altas y la perforación produce mucho calor que daña tanto el material como la broca.
sharptooth
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Por exactamente la misma razón, las compañías eléctricas transmiten energía a todo el país a muchos cientos de miles de voltios en lugar de hacerlo todo a 110 / 230v.

Un voltaje más alto significa una corriente más baja para la misma cantidad de energía.

Una corriente más baja significa componentes más pequeños y cables más delgados, lo que lo hace más barato y más eficiente.

Por ejemplo, tome un motor DC.

Para que un motor de 12V desarrolle la misma cantidad de energía que un motor de 24V, tendría que consumir el doble de corriente. Esto significaría que los devanados en el motor tendrían que estar formados por un cable más grueso. Esto aumentaría tanto el tamaño como el costo.

Las compañías de electricidad transfieren energía a un alto voltaje para que la corriente sea baja y puedan usar cables de diámetro pequeño. Todo es el mismo principio.

Majenko
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Cuanto mayor es el voltaje, menor es la corriente, a la misma potencia. Cuando absorbe mucha corriente de una batería, creará un área mal cambiada en el interior. Eso lleva a un peor desempeño.

Mario Vernari
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No puedo ver por qué esto es un problema. Ahora tengo muchas celdas en paralelo, así que, aunque drene más del paquete, sigo drenando lo mismo de cada celda.
sharptooth
@sharptooth: colocar celdas en paralelo no es una buena idea, vea mi respuesta
stevenvh