Voltagem x horas de amperagem: qual é a relação?

Talvez você só queira saber mais ou ver se suas noções sobre tensão versus horas de ampère estão corretas. Talvez você seja novo em ferramentas sem fio e não saiba por onde começar. Que bom que você conseguiu ir à festa!

Tensão versus horas de amperagem é uma das perguntas mais básicas feitas sobre ferramentas sem fio. Pode ser confuso. Com ferramentas com fio, geralmente descrevemos a quantidade de energia com base no número de amplificadores que consome. Isso é ótimo quando há uma fonte de alimentação virtualmente infinita. A maioria das pessoas reduz o número de ferramentas sem fio à ideia de que a tensão é equivalente à potência e as horas de amperagem são equivalentes ao tempo de execução. Sim... bem, mais ou menos... talvez. Essas duas medições nascem da capacidade real da bateria - um termo conhecido como watt-hora. Aqui está a equação:

Ampere-hora x Tensão nominal = Watt-hora

Se você olhar no rótulo da maioria das baterias, ele informará o total de watts-hora de sua capacidade. Basicamente, quanto maior o tanque de combustível (watt-hora), maior o potencial de energia que você tem – é apenas uma questão de como você o usa.

Se você desmontar sua bateria (por favor, não faça isso!), você encontrará as células de bateria individuais que armazenam e fornecem energia para a ferramenta. Cada bateria é capaz de fornecer uma quantidade específica de voltagem, normalmente 3,6 volts nas células de íon-lítio 18650 usadas. Precisa de uma bateria de 12V? Amarre 3 deles juntos em uma série. Precisa de uma bateria de 18V? Use 5.

Se você está fazendo as contas comigo, já sabe que tem problema. A voltagem varia ligeiramente dentro das células com base na quantidade de carga que elas possuem. Eles podem produzir uma tensão mais alta em um estado de carga total do que baixo. Essa célula de 3,6 V na verdade produz um pouco mais de 4 V em um estado de carga total. Mesmo com isso, a matemática não funciona perfeitamente. Não perca a fé em mim ainda, no entanto. Explicarei essas anomalias em um artigo posterior. Por enquanto, vamos nos concentrar na tensão como potência.

Se você quiser mais energia, basta adicionar outra célula em série à bateria. Você aumentará aproximadamente 4 V para cada novo que adicionar. Em teoria, você poderia fazer um 12V, 16V, 20V, 24V e assim por diante. Felizmente, a indústria de ferramentas se estabeleceu em plataformas de 12 V, 18 V/20 V e 36 V para ferramentas, enquanto outras combinações estão disponíveis para equipamentos elétricos externos.

Uma definição simples de ampere-hora seria a quantidade de amperagem que a bateria pode fornecer por uma hora. Todos os outros fatores ignorados (como temperatura e vibração), uma bateria de 3,0 amperes por hora fornecerá 3 amperes de corrente por uma hora. Uma bateria de 5,0 amperes por hora fornecerá 5 amperes por uma hora. Ao contrário da tensão, este não é um valor fixo. Você pode extrair uma amperagem mais alta de uma bateria e obter menos tempo de execução. Jon Bucklew fez uma excelente demonstração disso com a rebarbadora sem escova Makita 18V LXT. Você também pode consumir menos amplificadores e funcionar por mais tempo.

É tudo linear. Execute 2,5 amperes em uma bateria de 5,0 ampères por hora – você obtém 2 horas de autonomia. Desenhe 6 amperes em uma bateria de 3 amperes por hora - agora você só tem 30 minutos. Aqui está um gráfico que mostra como o empate atual afeta o tempo de execução.

Então, como obtemos esses números? A maioria das células de bateria de íon-lítio funciona em torno de 2.000 miliamperes-hora, ou 2,0 amperes-hora. Quando você encadeia essas células em série, elas ainda produzem apenas 2,0 ampères-hora combinados. Em uma série, é a tensão que se combina, não as horas do amplificador.

Quando é hora de aumentar as horas do amplificador, você amarra suas células em paralelo. Aqui está um exemplo de uma bateria típica de 12V.

Três células de íons de lítio 18650 são conectadas em série.

Cada célula carrega 3,6 volts e 2,0 amperes por hora. Como eles estão em série, obtemos 10,8 volts (ou 12 V quando totalmente carregados), mas ainda apenas 2,0 ampères-hora.

Um dispositivo eletrônico diferente usa as mesmas três células, mas as conecta em paralelo. Agora eles estão produzindo apenas 3,6 volts, mas 6,0 ampères-hora.

O que acontece nas baterias de alta capacidade é uma combinação de fiação em série e paralela. Primeiro, você pega 5 células conectadas em série para obter os 18V necessários. Em seguida, coloque em paralelo outro conjunto conectado da mesma maneira a ele. Mantivemos a voltagem em 18, mas dobramos as horas de amperagem para 4,0. Em teoria, poderíamos adicionar outro conjunto para obter 6,0 amperes-hora a 18 V.