Напряжение против ампер-часов: какая связь?

Возможно, вы просто хотите узнать больше или проверить, верны ли ваши представления о напряжении и ампер-часах. Возможно, вы новичок в беспроводных инструментах и ​​не знаете, с чего начать. Рад, что ты смог прийти на вечеринку!

Зависимость напряжения от ампер-часов — один из самых основных вопросов, которые задают при выборе аккумуляторных инструментов. Это может сбивать с толку. В случае сетевых инструментов мы часто описываем мощность, исходя из количества потребляемых ампер. Это здорово, когда есть практически бесконечный источник питания. Большинство людей сводят количество аккумуляторных инструментов к идее, что напряжение эквивалентно мощности, а ампер-часы эквивалентны времени работы. Да… ну, вроде… возможно. Эти два измерения основаны на фактической емкости аккумулятора — термине, известном как ватт-часы. Вот уравнение:

Ампер-часы x номинальное напряжение = ватт-часы

Если вы посмотрите на этикетку большинства батарей, там будет указана общая ее емкость в ватт-часах. По сути, чем больше топливный бак (ватт-часы), тем выше ваш энергетический потенциал – вопрос лишь в том, как вы его используете.

Если бы вы разобрали батарею (пожалуйста, не делайте этого!), вы бы обнаружили отдельные элементы батареи, которые хранят и подают питание на инструмент. Каждая батарея способна выдавать определенное напряжение, обычно 3,6 В в используемых литий-ионных элементах 18650. Нужен аккумулятор 12 В? Соедините 3 из них в ряд. Нужен аккумулятор 18 В? Используйте 5.

Если вы занимаетесь математикой вместе со мной, вы уже знаете, что есть проблема. Напряжение внутри ячеек немного меняется в зависимости от количества заряда, который они удерживают. Они могут производить более высокое напряжение при полном заряде, чем при низком. Этот элемент 3,6 В на самом деле выдает чуть больше 4 В в состоянии полного заряда. Даже при этом математика не работает идеально. Но пока не теряй в меня веру. Я объясню эти аномалии в следующей статье. А пока давайте сосредоточимся на напряжении как мощности.

Если вам нужно больше мощности, просто добавьте к батарее еще одну ячейку последовательно. Вы увеличите примерно 4 В для каждого нового, которое вы добавите. Теоретически вы можете сделать напряжение 12 В, 16 В, 20 В, 24 В и так далее. К счастью, индустрия инструментов остановилась на платформах с напряжением 12 В, 18 В/20 В и 36 В для инструментов, в то время как для наружного силового оборудования существуют и другие комбинации.

Простое определение ампер-часов — это сила тока, которую аккумуляторный блок может выдать в течение одного часа. Если не учитывать все остальные факторы (например, температуру и вибрацию), батарея емкостью 3,0 ампер-час обеспечит ток силой 3 ампера в час. Аккумулятор емкостью 5,0 ампер-час выдаст вам 5 ампер в час. В отличие от напряжения, это не фиксированная цифра. Вы можете получить более высокую силу тока от аккумулятора и сократить время работы. Джон Баклью блестяще продемонстрировал это на бесщеточной угловой шлифовальной машине Makita 18V LXT. Вы также можете потреблять меньше усилителей и работать дольше.

Это все линейно. Подайте ток 2,5 А от аккумулятора емкостью 5,0 А/ч — и вы получите 2 часа работы. Потребляйте 6 ампер от аккумулятора емкостью 3 ампер-часа — теперь у вас есть всего 30 минут. Вот диаграмма, показывающая, как текущий розыгрыш влияет на время выполнения.

Так как же нам получить эти цифры? Большинство литий-ионных аккумуляторов работают где-то около 2000 миллиампер-часов или 2,0 ампер-часов. Когда вы соединяете эти элементы вместе последовательно, они по-прежнему вырабатывают всего 2,0 ампер-часа. В серии объединяется напряжение, а не ампер-часы.

Когда приходит время увеличить мощность в часах, вы соединяете свои ячейки параллельно. Вот пример типичной батареи на 12 В.

Три литий-ионных элемента 18650 соединены последовательно.

Каждая ячейка несет напряжение 3,6 Вольт и 2,0 ампер-часа. Поскольку они включены последовательно, мы получаем 10,8 В (или 12 В при полной зарядке), но при этом всего лишь 2,0 ампер-часа.

Другое электронное устройство использует те же три ячейки, но подключает их параллельно. Теперь они производят всего 3,6 вольта, но 6,0 ампер-часов.

В батареях большой емкости происходит сочетание последовательного и параллельного подключения. Сначала вы берете 5 ячеек, соединенных последовательно, чтобы получить необходимое напряжение 18 В. Затем параллельно другому комплекту, подключенному таким же образом. Мы сохранили напряжение на уровне 18, но удвоили ампер-часы до 4,0. Теоретически мы могли бы добавить еще один комплект, чтобы получить 6,0 ампер-часов при 18 В.