Ah vs. Wh - mennyi energiával rendelkezik az akkumulátor?

Aki ért hozzá, az megtakarít. Az akkumulátor kapacitása és az akkumulátor energiája alapvetően különböző fogalmak, amelyeket jobb ha tisztán látunk.

Minden akkumulátoron adatokat találunk, a feszültséget voltban (V) és a kapacitást amperórában (Ah). Mindkettő ismerős az Ön számára, és gyakran találkozik velük.

Az akkumulátor kapacitása azonban nem ugyanaz mint az akkumulátor energiája. Hiszen tudnunk kell, hogy az akkumulátorunk mennyi energiát képes tárolni - ez a tárolt energia az "éltető erő", amely a csavarozót, csiszolót, kör- vagy szablyafűrészt hajtja -, és elegendőnek kell lennie, hogy hatékonyan tudjunk dolgozni, ha már akkumulátoros szerszámot szeretnénk. Ehhez nem elég a kapacitás nagysága.

Az akkumulátorban tárolt energiát wattórában (Wh) fejezik ki. A német nyelvben ez a kifejezés az "Energieinhalt", az angolban az "energy content", nálunk pedig az „energia“. kifejezést használják.

Értem, hogy nem lehet mindenki villanyszerelő - nem is szükséges. Az építésznek és a gépésznek a saját területén kell szakértőnek lennie. Véleményem szerint sok szakterület kölcsönösen átfedi egymást, és képviselőik, mivel elektromos szerszámokkal is dolgoznak, jó ha ismernek néhány olyan alapelvet, ami a munkájukban - és a munkagépek kiválasztásában - hasznosak lehetnek számukra.

Ez a cikk éppen arról szól, hogy egyszerű számításokkal megismerkedve könnyedén eligazodhatunk a dolgokban úgy, hogy az eredmény költségoptimalizálás legyen, és pontosan olyan akkumulátoros szerszámot vásároljunk meg, amilyenre szükségünk van. Vagyis olyan elektromos kéziszerszámot, amely nem alulméretezett de nem is rendelkezik feleslegesen nagy "eltúlzott paraméterekkel". Az alapelvek megértésével jutalmat kap – az ismereteknek mindennapi életben is hasznát veszi.

Ah és Wh röviden

Az amperóra (jelölése Ah) az akkumulátorok kapacitását fejezi ki. Egy amperóra azt jelenti, hogy a készülék egy órán át képes 1A áramot szolgáltatni.

A 100Ah azt jelenti, hogy 100 órán át képes 1A-t szolgáltatni, 25A-t 4 órán keresztül vagy akár 300A-t ⅓ órán keresztül, azaz 20 percig.

Ha azonos feszültségplatformú akkumulátorokkal rendelkezünk, nagyon könnyen tájékozódhatunk (1. ábra). Mindegyiknek ugyanaz a 18V a feszültsége, és logikusan feltételezzük, hogy ilyen körülmények között egy 8Ah-s akkumulátor (C) 2x tovább bírja, mint egy 4Ah-s (B) és 4x tovább, mint egy 2Ah-s (A), ugyanolyan a feladatok végzésekor.

1. ábra. Azonos feszültségplatformú, különböző kapacitású akkumulátorok

A feltételezés természetesen helyes. Az akkumulátor teherbírásának egyszerű szemléltetéséhez használhatunk egy akkus csavarozót, amivel csavarokat csavarozunk fába - ha 18V/2Ah-val 100 csavart csavarozunk be, 4Ah-val +/- 200-at, 8Ah-val pedig +/- 400-at.

A wattóra (Wh jelölés) az energia mértékegysége. Egy egy wattos gép egy órán át végzett munkájának felel meg.

A felhalmozott energia mennyiségéről a 2. ábra ad képet.

A wattórák kiszámításakor (amikor azok nincsenek feltüntetve az akkumulátoron) szükségünk van egy kis matematikára. Nem kell félni, a számítások nagyon egyszerűek.

Wh = V x Ah, azaz: wattóra = feszültség x kapacitás.

Példa: Mennyi egy 18V/2Ah-s akkumulátor energiája?
18V x 2Ah = 36Wh

A HERMAN BL akkumulátorok energiájának számítása a 3. ábrán látható.

2. ábra. A különböző akkumulátorok energiájának szemléltetése

3. ábra. A 18 V-os akkumulátorok energiájának kiszámítása

A (C) akkumulátor energiája 2x nagyobb, mint a (B) akkumulátor energiája, és 4x nagyobb, mint az (A) akkumulátor energiája. Annak az eredménye, hogy melyik akkumulátor hányszor tovább bírja, megegyezik az amperórás példánál. Valaki azt mondhatná, miért van szükségünk wattórákra, amikor ugyanazt az eredményt kapjuk?

Vigyázat!
Ha azonban az akkumulátorok feszültségei eltérőek, az amperórák önmagukban nem elegendőek a "teljesítmény" megítéléséhez. Az akkus szerszámok esetében ma már többféle feszültségű platform áll rendelkezésünkre (10,8 V, 14,4 V, 18 V, 36 V...). A valóságban a kiválasztáskor nagyon különböző árszinteken vagyunk - akkuként több tíz és több száz euró között. A wattórák kiszámítása nélkül nem tudunk megfelelően tájékozódni.

Különböző feszültségek és különböző kapacitások

Pontosan ilyen esetekben hasznosak a wattórák - például azt is megmutatják, hogy a nagyobb feszültségű akkumulátorok nem feltétlenül tartalmaznak több energiát.

4. ábra. Példák különböző feszültségű és kapacitású akkumulátorokra

A különböző feszültségű és kapacitású akkumulátorok energiájának összehasonlítása a 4. ábrán látható. Könnyen kiszámíthata, hogy melyiknek hány százalékkal van több vagy kevesebb energiája, mint a mellette lévőnek, vagy bármelyik párt összehasonlíthat egymással. Látja például, hogy egy 14,4V/3Ah-s akkumulátornak több energiája van, mint egy 18V/2Ah-snak, vagy akár azt is, hogy egy 36V/2Ah-snak kevesebb energiája van, mint egy 18V/5Ah-snak. És ez világos.

Az akkumulátor energiájának megadása (Wh)

Minden akkumulátorunkon a feszültség és a kapacitás adata mellett egy energia adatot is talál (5. ábra).

5. ábra. Az akkumulátoraink címkéjén szereplő wattóra adat

A versenytársak, még a neves márkák sem tüntetik fel az akkumulátor energiáját. Pozitív kivétel ebben az esetben a HILTI.

A probléma ezzel az adattal mindazoknál van, akik nem adják meg az akkumulátoraik helyes feszültségét – mert már tudjuk, Wh = V x Ah.

Ha egy gyártó 12V-ot ad meg a 10,8 voltos akkumulátorán, az műszakilag helytelen. Az akkumulátor energiájának az EN 61960:2011 szabványban meghatározott névleges feszültségen kell alapulnia.

Ami még rosszabb, hogy ennek a helytelen adatnak a megadásával azt hihetnénk, hogy az akkumulátornak lényegesen - akár 10%-kal - több energiája van, mint amennyi valójában van!

Egy 10,8V-os 2Ah-s akkumulátor energiája 21,6Wh (10,8V x 2Ah = 21,6Wh).

Ha azonban az energiát egy helytelen feszültségérték - 12V - alapján számítja ki, akkor tévesen azt fogja hinni, hogy az akkumulátor energiája 24Wh (12V x 2Ah = 24Wh).

A 10,8V/14,4V/18V/36V/54V névleges feszültség helyett a 12V/20V/40V/60V feszültség feltüntetése nem korrekt és félrevezető.

Az akkumulátor energiájának a maximális feszültség és az akkumulátor kapacitásának szorzataként való feltüntetése hazugság, és talán ez a valódi oka annak, hogy ritkán találunk energiaadatot - két hazugság egy terméken, az már elég sok.

Ha például 40V/4Ah/160Wh teljesítményű akkumulátort vásárol, nyugodt lelkiismerettel kérhet legalább 10%-os kedvezményt, mert ennek az akkumulátornak a tényleges energiája 144Wh.

A Wh gyakorlati használata

Kezdjük a legkisebb és legkönnyebb akkumulátounkkal (6. ábra).

A bedugható kivitelű, három Li-Ion cellát tartalmazó, 10,8V/2Ah –ás az AXS-1080 fúrócsavarozóhoz és az AXI-1080 kis ütvecsavarozóhoz.

Az AXS-1080-as csavarozó ezzel az akkumulátorral 281 db közönséges 4x60 mm-es facsavart csavaroz egy száraz lucfenyő gerendába (videó). Az egymás utánni csavarozással egy ügyes szakmunkás 21 perc 4 másodperc alatt végzett. A gyakorlatban azonban ritkán fordul elő, hogy közel 300 csavar sorozatban történő csavarozására van szükség. A szükséges munkafolyamatainkhoz legalkalmasabb platform kiválasztását egy későbbi cikkben tárgyaljuk. Egyelőre azonban térjünk vissza a wattórákra.

6. ábra. Li-Ion akkumulátor HERMAN BL 10,8V/2,0Ah

Példa: 21,6Wh energiával 281 csavart csavaroztunk be. Hány csavart csavarozunk be egyetlen wattóra energiával?
281 csavar / 21,6Wh = 13 csavar

Példa: van egy csavarozónk 36V/2Ah akkumulátorral. Már tudjuk, hogy az energiája 72Wh (36V x 2Ah = 72Wh). Hány csavart tudunk becsavarni ezzel a csavarhúzóval és ezzel az akkumulátorral?
1Wh = 13 csavar
72Wh = 72 x 13 = 936 csavar

Most már könnyen kiszámolhatjuk, hogy egy 18V/5Ah akkumulátorral, amely 90Wh-val rendelkezik, 1040 csavart tudunk becsavarni. És az időt is ki tudjuk számolni. A munkás 281 csavart csavarozott be 21 perc és 4 másodperc alatt, azaz 4,49 másodperc / 1 csavar. Ha ezt a tempót tudná tartani 1040 csavarral, akkor majdnem 80 percig tartana neki. Mindannyian tudjuk, hogy nem tudná tartani a tempót, ilyen sorozatos munkák nem mindennaposak, és az akkumulátor töltése 40 percig tart a gyorstöltővel.

Ilyen esetben logikusan nem szükséges 5Ah-s akkumulátort vásárolni, amely nemcsak lényegesen drágább, hanem nehezebb is. A súlykülönbség jelentős: egy 10,8V/2Ah-s akkumulátor 181 grammot nyom, egy 18V/5Ah-s pedig 652 grammot. És aki gyakran dolgozik szerszámokkal, az nagyon jól tudja, hogy a szerszám súlya hogyan befolyásolja a munka kényelmét...

Ennél a nézőpontnál számos kérdés vetődik fel azzal kapcsolatban, hogy mi a megfelelő és mi nem. Ezzel a módszerrel gyorsan át tudjuk számolni "becsavart csavarok számára" bármelyik akkumulátor energiáját. A példát szemléltetés céljából használtuk; hasonlóképpen kiszámíthatjuk más csavarméretekre más anyagokra, kiszámíthatjuk az akkumulátoros SDS-plusz kalapáccsal fúrt lyukak számát, a körfűrésszel vágott OSB lap hosszát, vagy bármi mást.

A fenti számítások helyességét befolyásoló tényezők:

A következetesség kedvéért meg kell mondanunk, hogy a fenti számítások a mi modelltesztünkön alapulnak, meghatározott körülmények között. Számos olyan tényező van, amely viszonylag jelentősen befolyásolhatja az eredményt, amennyiben meg szeretné próbálni megismételni tesztünket a saját körülményei között, amelyek minden bizonnyal eltérnek a miénktől. Például a gép hatásfoka kulcsfontosságú. További tényezők: az akkumulátor állapota, a külső hőmérséklet, a csavarozó motorjának hőmérséklete, az alapanyag egyenetlen keménysége, a csavarozási technikák közötti különbség, amire hatással van az emberi fáradtság vagy más munkamódszerek stb. Ezek (és más hatások) mindig jelen vannak, és ebben a cikkben elhanyagoltuk őket, de a gyakorlatban fontosak. Az értekezés célja azonban az volt, hogy felvázoljunk egy olyan módszertant, amelynek segítségével egy adott munkafolyamathoz megfelelő pontossággal ki tudjuk választani a megfelelő akkumulátort.

És most ne dolgozzunk tovább - menjünk nyaralni!

Forró nyár van. Autós hűtőszekrényt viszünk magunkkal az útra. Az autóban van egy 12V/60Ah-s akkumulátor, a hűtőszekrény címkéjén ez áll: energiafogyasztás 48W. Menet közben a generátor folyamatosan tölti az akkumulátort, amely áramot szolgáltat az autó konnektorába, ahová a hűtőszekrényt csatlakoztattuk. Minden rendben, az út telik, örülünk.

Este félúton elszállásoljuk magunkat, a hűtőszekrényt bedugva hagyjuk a kocsiban. Reggel kellemetlen meglepetés ér minket, amikor a távirányítóval sem tudjuk kinyitni az autót. És csodálkozunk, hogy mi történt.

Számoljunk:
12V x 60Ah = 720Wh, az autós hűtőszekrény energiafogyasztása 48W.
720Wh / 48W = 15 óra

Az akkumulátor 15 órán át képes volt energiát szolgáltatni. Ránézünk az óránkra - tegnap 18:00-kor parkoltunk, most pedig már 9:00 van. Pontosan 15 óra. Az akkumulátor biztosan teljesen lemerült - annyira, hogy még az ajtót sem tudjuk kinyitni. Szépen kezdődik a nyaralás - mit szólnak hozzá?

De Önt ez már nem fenyegeti. Tudja, hogyan számolják a wattórákat, és óvatos lesz. Mindenképpen kombinált csatlakoztatású hűtőszekrényt vesz, és este felviszi a szobába, és csatlakozatja a hálózatra.

Azok számára, akiket érdekel a téma, és szeretnék kipróbálni, hogy helyesen értették-e meg az energia elvét, itt egy példa nyerési lehetőséggel:

Van egy 12V/60Ah-s akkumulátor a gépjárművében. Elfelejtette kikapcsolni a tompított fényszórókat. Az első izzók teljesítménye 55W, a hátsó izzóké 5W. Hány óra elteltével lesz teljesen lemerült az akkumulátor?

Ha bármilyen akkumulátoros szerszámot rendel tőlünk, és a helyes választ beírja a rendelési megjegyzésbe, örömmel adunk Önnek 20% kedvezményt az Ön által kiválasztott szerszámra.

Kulcsszavak: Ah, Wh, akkumulátor kapacitás, akkumulátor energiája, amperóra, wattóra

Források:
A HERMAN cég belső műszaki és oktató dokumentációi

Ing. Herman Nagypál

Katonai iskolát végeztem, repülőgépipari villamosmérnöki tanszéken. Már gyerekkoromban megtanultam szerszámokkal, szerszámgépekkel dolgozni édesapámmal egy családi ház építésénél. Minden új termékünket személyesen is tesztelem - saját kezemmel, jól felszerelt műhelyemben. Szabadidőmben szeretek motorozni a román hágókon. Ezen felül a szakterület trendjeit tanulmányozom, és szívesen kipróbálom a konkurens termékeket is. Némelyiken mosolygok, van amire rácsodálkozom (hogy valaki hagyta magát rászedni és megvette), és van, ami nagyon jó. Majdnem olyan jó, mint a miénk 😊.