Разбор того, насколько сильно влияет ёмкость аккумулятора на мощность и скорость выполнения работ: теория и практические тесты.
При обзорах и тестировании беспроводных инструментов зачастую используются те аккумуляторы, которые идут с ними в комплекте. Из-за этого в сравнениях можно увидеть, например, что с одним инструментом используется аккумулятор ёмкостью 2,0 Ач, а со вторым — 4,0 Ач. При этом опытные пользователи электроинструментов знают, что ёмкость аккумулятора влияет на мощность устройства. Но насколько велико это влияние?
Сравнение аккумуляторов Makita 18V LXT ёмкостью 2,0 Ач и 5,0 Ач покажет, насколько велика будет разница в мощности при использовании аккумуляторного блока с большей ёмкостью (5,0 Ач) по сравнению с малой (2,0 Ач). Для тестирования использовалась ударная дрель Makita.
Напряжение и ёмкость
Как в аккумуляторах 18V, так и в 20V Max используется пять ячеек, которые позволяют достичь номинального напряжения 18 вольт. Каждая ячейка обеспечивает 3,6 вольт (Max — 4,0 вольт), а их последовательное соединение позволяет достичь суммарного напряжения 18 вольт (5 х 3,6).
В аккумуляторе Макита ёмкостью 2,0 Ач используется только один ряд из 5 ячеек. Блок ёмкостью 5,0 Ач включает два ряда аккумуляторных ячеек, которые объединены параллельным соединением. Благодаря этому сохраняется напряжение 18 вольт, но ёмкость увеличивается до 5,0 Ач.
Но это ещё не всё.
Очевидно, что аккумуляторный блок 5,0 Ач имеет ёмкость более чем в два раза больше, чем блок 2,0 Ач. Это происходит из-за того, что в них используются разные типы ячеек. Оба типа имеют размер 18650, но их плотность энергии различается. Таким образом, помимо удвоенного числа ячеек, в аккумуляторе 5,0 Ач используются ячейки с увеличенной плотностью энергии.
В целом, более высокая ёмкость аккумулятора означает более длительную работу без подзарядки, а увеличенное напряжение — бóльшую мощность.
Сравнение аккумуляторов 2,0 Ач и 5,0 Ач
Аккумуляторный блок 2,0 Ач
- Литий-ионных ячеек: 5
- Вес: 0,36 кг
- Длительность зарядки: 25 минут
Аккумуляторный блок 5,0 Ач
- Литий-ионных ячеек: 10
- Вес: 0,64 кг
- Длительность зарядки: 45 минут
Влияет ли количество Ач на мощность?
Тест на высокой скорости: спиральное сверло 25 мм
Для тестирования применяется стопка ОСП-плит — это удобно благодаря постоянству результата. Сверление пяти слоёв таких плит — это не совсем та задача, с которой можно столкнуться в реальной жизни, но проведение тестов на этом материале исключает такие проблемы, как влияние на итоговый результат какого-либо сучка или других недостатков древесины. Для оценки того, как количество Ач сказывается на мощности, в первом тесте использовалось спиральное сверло 25 мм.
При работе этим сверлом, который сверлит максимально плавно, аккумулятор 5,0 Ач продемонстрировал незначительное преимущество: 4,33 секунды против 4,48.
Мощность при 5,0 Ач: увеличение скорости на 3,35%.
Тест на высокой скорости: перьевое сверло 25 мм
Во втором тесте материал остался таким же, а спиральное было заменено на перьевое сверло 25 мм. Эти свёрла сверлят менее плавно, а их использование требует большего расхода энергии. Но даже при таких условиях сверлить на высокой скорости очень легко.
Небольшой разрыв, который был зарегистрирован между двумя аккумуляторами во время первого теста, увеличился во втором: 3,59 секунд против 4,00 секунд.
Мощность при 5,0 Ач: увеличение скорости на 10,25%.
Тест на низкой скорости: самоврезающаяся насадка 38 мм
При переключении на низкоскоростные тесты был изменён также материал: здесь используется древесина толщиной 38 мм. В первом низкоскоростном тесте использовалась самоврезающаяся насадка Milwaukee Switchblade 38 мм.
Так как с этой насадкой увеличилось потребление энергии, разница между скоростью сверления при работе от аккумуляторов различной ёмкости стала ещё заметнее. При ёмкости 5,0 Ач сверление заняло 10,28 сек, при ёмкости 2,0 Ач — 12,08 сек.
Мощность при 5,0 Ач: увеличение скорости на 14,90%.
Тест на низкой скорости: самоврезающаяся насадка 65 мм
Для последнего теста использовалась насадка Switchblade 65 мм, что привело к значительному увеличению энергопотребления инструмента. И снова аккумуляторный блок 5,0 Ач продемонстрировал способность обеспечивать повышенную мощность для выполнения работы: сверление было выполнено за 11,26 сек против 14,60 сек при использовании блока 2,0 Ач.
Мощность при 5,0 Ач: увеличение скорости на 25,88%.
Мощность зависит от количества А/ч, но как?
Согласно логике, если оба блока имеют напряжение 18 вольт, их ёмкость не должна сказываться на их мощности — от Ач зависит только время функционирования без подзарядки. Тем не менее, ответ можно получить, если присмотреться ближе к конструкции. Мощность измеряется в Ваттах, и её можно посчитать, умножив Вольты на Амперы.
Инструмент действительно потребляет напряжение 18V от обоих аккумуляторов, так что эта величина сохраняется в обоих случаях. Число ячеек начинает влиять на итоговый показатель в том, что касается Ампер (силы тока). Предположим, что дрель Макита требует 360 Вт мощности. При напряжении 18V оба блока должны обеспечить силу тока 20 А, чтобы инструмент выполнил задачу (18V x 20A = 360W).
Каждая ячейка в цепи должна обеспечить полную силу тока, так как он не накапливается при последовательном соединении. Каждая из 5 ячеек в блоке 2,0 Ач должна обеспечить 20 А. При этом блоке 5,0 Ач есть две цепи ячеек, и параллельное соединение между ними приводит к тому, что сила тока одной ячейки в паре складывается со второй. Таким образом, от каждой ячейки требуется сила тока всего 10 А.
Когда каждая из 10 ячеек работает только в половину мощности по сравнению с цепью из 5, поддерживать постоянный уровень мощности становится проще. Чем сложнее выполняемая задача, тем сложнее для 5 ячеек поддерживать мощность на одном уровне с 10 ячейками.
Похожий принцип работает при тестировании времени работы. Теоретически, аккумулятор ёмкостью 4,0 Ач должен обеспечивать для пользователя ровно в два раза большее время работы, чем 2,0 Ач. Тем не менее, фактически пользователь получает чуть больше. Ёмкость значительно влияет на длительность функционирования без подзарядки.
Подведём итог
Когда известна степень влияния ёмкости аккумулятора на его мощность, это знание достаточно легко применить на практике. При выполнении простых задач более крупный аккумулятор не даёт заметного преимущества, поэтому можно использовать менее энергоёмкий аккумуляторный блок и тем самым снизить вес инструмента. Когда же задачи начинают требовать больше мощности, разница становится значительной, и аккумулятор с большей ёмкостью — оптимальный выбор.
