より強力なツールがより高い電圧を使用するのはなぜですか？

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世界をリードするコードレス電動工具メーカーのAFAIKは、さまざまな電圧のコードレス電動工具の「製品ライン」をいくつか製造しています。たとえば、ボッシュは現在、10.7V、14.4V、18V、36Vの出力を備えたリチウムイオンバッテリーを備えたツールを製造しており、電圧が高いほどツールはより強力になります。

現在、これらのツールは、より低い電圧のセル（Li-Ionセルの場合は3.7ボルトなど）から組み立てられたバッテリーで駆動され、セルはターゲット電圧に達するまで順番に接続されます。

代わりに、並列にセルを接続できます。それらは同じ電圧を持ちますが、より高い電流を持ち、それは再びより高い電力を生み出します。

電動工具でより高い電力を得るために、なぜ彼らは同じ電圧およびより高い電流よりも高い電圧を選択するのですか？

power batteries

— 鋭い
ソース

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再開に投票しました。@ Kortuk、Boschツールが言及されていない場合、これを閉じていない可能性があります。これはEE IMOにとって良い質問です。なぜセルが並列ではなく直列になっているのかです。

— stevenvh 2011

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@Kortuk：家電製品のアプリケーションは、例としてのみ存在しています。なぜそれが純粋な電気工学の問題ではないのかわかりません。

— 鋭い歯

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プロセスは、強制的に閉じた後、「十分な再開投票を待つ」ではなく、「十分な再開投票を待つ」ではなく、

— 内部石2011

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@Kortuk何かを閉じることは投票していません。投票することは、あなたの個人的な意見を述べ、（1）自分で投票することです。あなたが行うことは「永続的ではない」と言うのは要点を逃しています-十分な数の人がそれを閉じることを決定するまで開いているものと、十分な数の人がそれを再び開くことを決定するまで閉じられているものとの間には大きな「潜在的な障壁」があります。

— Chris Stratton、2011

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言葉遣いはまったく異なりますが、これが事実上、直列電池を並列で使用する理由です。後で共有するリンクを見つけようとします。これについてもっと議論したい場合は、チャットでお気軽にご連絡ください。

— Kortuk '21

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マットは、より高い電圧を使用すると、同じ電力定格に対してより低い電流が得られることをすでに説明しました。これは、細くて重くないワイヤーを意味し、節約を意味します（銅は高価です）。あなたはより良い断熱に注意を払う必要があるかもしれませんが、それは言及された利点を上回っていません。

セルを並列に配置するよりも、直列に配置する方がはるかに簡単です。並列に配置されたときの電圧が正確に一致する必要が、そうでなければ、原因、一つのセルから他に実行されている高電流があるでしょう、大きな電力損失をして、細胞の寿命を減らします。

— スティーブンフ
ソース

+1もう1つの理由は、高電圧からダウンコンバーターを簡単に構築できることだと思います。

— ケニー

1

@kenny-昇降圧コンバーターと比較して、はい。ブーストコンバーターと比較して、違います。後者は、バックコンバータよりも複雑ではありません。これもスイッチャーより古いと思います。

— stevenvh 2011

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標準のブーストコンバーターには、降圧、昇降圧、およびSEPICにはない1つの問題があります。コンバーターがスイッチングしていないときに電流を負荷に流し、単純なシャットダウン機能を妨げます。他のニュースでは、すべての太字の単語は少し読みにくくしています。; p

— Mike DeSimone

@マイク-私はいつも大胆な言葉を使ってキーワードを強調しており、文句を言うことはありませんでした。ここで少しやり過ぎたかもしれません。しかし、そう、そう、人生は厳しいかもしれません！:-)

— stevenvh

@stevenvh私はあなたの答えを質問していません。これは私の経験からこれが正しいことを知っているからです。しかし、これを数学的に実証する方法を理解できていないようです。例を挙げていただけますか？

— MGZero

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TLDR：高いrpmには高い電圧が必要です。

銅効率の議論に同意しません（上/下）

唯一の理由は、高回転数でのモーターの逆起電力です。バッテリーが供給できる電流量に関係なく、それらの電流はモーターのトルクに変換されますが、速度には変換されません。最高速度では、理論的なロスレスモーターは、供給電圧に正確に等しい起電力を持ち、ゼロのトルクを持ちながらゼロに近い電流を消費します。

より高い動力工具はおそらくより高いrpm、回転速度の数値を持ち、それらはより高い電圧を必要とします。

私はこの答えが好きです。銅について考えると、電流が少ない=磁力が小さいため、より多くのターンでこれを補います。銅の総質量はほぼ同じだと思います。RPMでもギアリングで対処できますが、ほとんどのツールはギアダウンします。

— russ_hensel

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私はBosch Professional Toolsサイトで確認しました-RPMは製品ラインごとにそれほど違いはありません。その理由は、非常に高いRPMは役に立たないためです。非常に高いRPMではねじを駆動することは不可能であり、穴をあけると大量の熱が発生し、材料とドリルビットの両方に損傷を与えます。

— シャープトゥース、

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まったく同じ理由で、電力会社は、110 / 230vですべてを行うのではなく、数十万ボルトで国中の電力を送電します。

電圧が高いほど、同じ電力量で電流が低くなります。

より低い電流はより小さな部品とより細いワイヤーを意味し、それによりそれをより安くそしてより効率的にします。

たとえば、DCモーターを取り上げます。

12Vモーターが24Vモーターと同じ量の電力を生成するには、2倍の電流を引き込む必要があります。これは、モーターの巻線をより太いワイヤーで構成する必要があることを意味します。これにより、サイズとコストの両方が増加します。

電力会社は高電圧で電力を伝送するため、電流は低く、小径ケーブルを使用できます。それはすべて同じ原則です。

— マジェンコ
ソース

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同じ電力で電圧が高いほど、電流は低くなります。バッテリーから大量の電流を吸い込むと、内部に変化の少ない領域ができます。これはパフォーマンスの低下につながります。

— マリオ・ヴェルナリ
ソース

これが問題である理由がわかりません。現在、並列に多くのセルがあるので、パックからさらに排出しますが、各セルから同じものを排出します。

— シャープトゥース、

@sharptooth-セルを並列に配置することは良い考えではありません。私の回答を

— stevenvh