Warum verwenden leistungsstärkere Werkzeuge eine höhere Spannung?

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AFAIK Jeder der weltweit führenden Hersteller von schnurlosen Elektrowerkzeugen produziert mehrere "Produktlinien" von schnurlosen Elektrowerkzeugen mit unterschiedlichen Spannungen. Beispielsweise stellt Bosch derzeit Werkzeuge mit Li-Ionen-Batterien mit einer Ausgangsleistung von 10,7 V, 14,4 V, 18 V und 36 V her. Je höher die Spannung, desto leistungsfähiger ist ein Werkzeug.

Jetzt werden diese Werkzeuge von Batterien gespeist, die aus Zellen mit niedrigerer Spannung zusammengesetzt sind (etwa 3,7 Volt für Li-Ion-Zellen, denke ich), und die Zellen werden nacheinander angeschlossen, bis die Zielspannung erreicht ist.

Sie könnten stattdessen Zellen parallel verbinden. Sie hätten die gleiche Spannung, aber einen höheren Strom und das würde wiederum eine höhere Leistung ergeben.

Warum wählen sie eine höhere Spannung gegenüber derselben Spannung und einem höheren Strom, um eine höhere Leistung in Elektrowerkzeugen zu erzielen?

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— scharfer Zahn
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Zur Wiedereröffnung gewählt. @Kortuk, Sie hätten dies möglicherweise nicht geschlossen, wenn die Bosch-Tools nicht erwähnt worden wären. Es ist eine gute Frage für EE IMO: Warum Zellen in Reihe und nicht parallel.

— Stevenvh

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@Kortuk: Die Anwendung der Unterhaltungselektronik gibt es nur als Beispiel. Ich kann nicht verstehen, warum es keine reine elektrotechnische Frage ist.

— Scharfzahn

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Sollte der Prozess nicht "Warten auf genügend enge Stimmen zum Schließen" sein, anstatt "Warten auf genügend Wiedereröffnungsstimmen", nachdem er geschlossen wurde?

— Endolith

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@Kortuk etwas zu schließen ist keine Abstimmung. Eine Abstimmung würde bedeuten, Ihre persönliche Meinung zu äußern und (1) selbst eine enge Abstimmung abzugeben. Zu sagen, dass das, was Sie tun, "nicht dauerhaft" ist, geht am eigentlichen Punkt vorbei - es gibt eine große "potenzielle Barriere" zwischen etwas, das offen ist, bis sich genügend Leute dafür entscheiden, es zu schließen, und etwas, das geschlossen ist, bis genug Leute sich entscheiden, es wieder zu öffnen .

— Chris Stratton

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Der Wortlaut ist völlig anders, aber aus diesem Grund verwenden Sie Serienbatterien parallel. Ich werde später versuchen, einen Link zum Teilen zu finden. Bitte zögern Sie nicht, mich im Chat zu kontaktieren, wenn Sie mehr darüber diskutieren möchten.

— Kortuk

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Matt hat bereits erklärt, dass Sie bei Verwendung einer höheren Spannung bei gleicher Nennleistung einen niedrigeren Strom haben . Dies bedeutet dünnere und weniger schwere Drähte , was Einsparungen bedeutet (Kupfer ist teuer). Möglicherweise müssen Sie auf eine bessere Isolierung achten , aber das überwiegt nicht den genannten Vorteil.

Es ist auch viel einfacher, Zellen in Reihe zu schalten als parallel . Parallel geschaltet müssen die Spannungen genau gleich sein, da sonst hohe Ströme von einer Zelle zur anderen fließen, was zu großen Leistungsverlusten führt und die Lebensdauer der Zelle verkürzt .

— stevenvh
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+1 Ein weiterer Grund, denke ich, ist die Leichtigkeit, Wandler aus einer höheren Spannung abzubauen.

— Kenny

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@kenny - im Vergleich zu Buck-Boost-Wandlern ja. Im Vergleich zu Aufwärtswandlern, nein. Letztere sind nicht komplizierter als Tiefsetzsteller. Und ich denke, das ist auch älter als Switches.

— Stevenvh

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Standard-Aufwärtswandler haben ein Problem, das Buck, Buck-Boost und SEPIC nicht haben: Sie leiten Strom an die Last, wenn der Wandler nicht schaltet, wodurch eine einfache Abschaltfunktion verhindert wird. In anderen Nachrichten, alle mutigen Worte machen es ein bisschen schwieriger zu lesen . ; p

— Mike DeSimone

@Mike - Ich benutze immer fette Wörter, um Schlüsselwörter hervorzuheben, und ich hatte nie Beschwerden. Ich habe es hier vielleicht ein wenig übertrieben. Aber dann kann das Leben hart sein! :-)

— Stevenvh

@stevenvh Ich stelle Ihre Antwort nicht in Frage, weil ich aus meiner Erfahrung weiß, dass dies wahr ist. Ich kann jedoch nicht herausfinden, wie ich dies mathematisch demonstrieren kann. Könnten Sie ein Beispiel geben?

— MGZero

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TLDR: Für höhere Drehzahlen wird eine höhere Spannung benötigt.

Ich bin mit dem Argument der Kupfereffizienz nicht einverstanden (oben / unten)

Der einzige Grund ist die Gegen-EMK von Motoren bei hohen Drehzahlen. Unabhängig davon, wie viel Strom die Batterien liefern können, bedeutet ihr Strom ein Drehmoment für den Motor, jedoch keine Geschwindigkeit. Bei Höchstgeschwindigkeit hat der theoretische verlustfreie Motor eine Gegen-EMK, die genau der Versorgungsspannung entspricht, und verbraucht Strom nahe Null, während er ein Drehmoment von Null aufweist.

Werkzeuge mit höherer Leistung haben möglicherweise höhere Drehzahlen und Drehzahlen und benötigen eine höhere Spannung.

Ich mag diese Antwort. Wenn Sie an Kupfer denken, dann weniger Strom = weniger Magnetkraft, machen Sie dies mit mehr Windungen wieder wett. Ich denke, die Gesamtmasse an Kupfer bleibt ungefähr gleich. Sogar die Drehzahl kann über das Getriebe erreicht werden. Ich denke, die meisten Werkzeuge schalten ab.

— russ_hensel

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Ich habe auf der Website von Bosch Professional Tools nachgesehen - die Drehzahl ist für verschiedene Produktlinien nicht sehr unterschiedlich. Der Grund dafür ist, dass eine sehr hohe Drehzahl unbrauchbar ist - das Einschrauben von Schrauben ist bei sehr hohen Drehzahlen einfach unmöglich und das Bohren erzeugt viel Wärme, die sowohl das Material als auch den Bohrer beschädigt.

— Scharfzahn

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Aus genau dem gleichen Grund übertragen die Energieversorgungsunternehmen Strom im ganzen Land mit vielen hunderttausenden Volt, anstatt alles nur mit 110/230 V zu betreiben.

Eine höhere Spannung bedeutet einen niedrigeren Strom bei gleicher Leistung.

Ein geringerer Strom bedeutet kleinere Komponenten und dünnere Drähte, wodurch es billiger und effizienter wird.

Nehmen Sie zum Beispiel einen Gleichstrommotor.

Damit ein 12-V-Motor die gleiche Leistung wie ein 24-V-Motor entwickelt, müsste er doppelt so viel Strom ziehen. Dies würde bedeuten, dass die Wicklungen im Motor aus dickerem Draht bestehen müssten. Dies würde sowohl Größe als auch Kosten erhöhen.

Die Elektrizitätsunternehmen übertragen Strom mit einer hohen Spannung, sodass der Strom niedrig ist, sodass sie Kabel mit kleinem Durchmesser verwenden können. Es ist alles das gleiche Prinzip.

— Majenko
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Je höher die Spannung ist, desto niedriger ist der Strom bei gleicher Leistung. Wenn Sie viel Strom aus einer Batterie ziehen, entsteht ein schlecht veränderter Bereich im Inneren. Das führt zu einer schlechteren Leistung.

— Mario Vernari
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Ich kann nicht verstehen, warum dies ein Problem ist. Ich habe jetzt viele Zellen parallel, und obwohl ich mehr aus der Packung entleere, entleere ich immer noch das gleiche aus jeder Zelle.

— Scharfzahn

@sharptooth - Zellen parallel zu platzieren ist keine gute Idee, siehe meine Antwort

— stevenvh