Mida räägivad voldid ja amprid aku kohta? Vaatame, mis toimub aku sees

 (19)

Mida räägivad voldid ja amprid aku kohta? Vaatame, mis toimub aku sees
Shutterstock

Lihtsustatult võib öelda, et voldid annavad aimu, kui palju jõudu on akul ja ampertunnid ütlevad, kui kaua selle akuga töötada saab. Need mõõtühikud määravad ära akus peituva energia kogumahutavuse, mida mõõdetakse vatt-tundides. Vaatame aga lähemalt, mis peitub akude sees.

Volte ja ampreid omavahel korrutades saame teada vatt-tunnid (V x Ah = Wh). Enamikel akudel on ka see näitaja põhja peal kirjas. Sisuliselt võib öelda, et mida rohkem neid vatt-tunde on, seda suurem on ka aku energiapotentsiaal. Küsimus on ainult selles, kuidas seda kasutada.

Kuidas saadakse suur akupinge?

Iga traditsiooniline tööriistaaku koosneb omavahel ühendatud väiksematest, AA patarei välimusega akudest ehk akuelementidest. Enamjaolt on tööriistaakude tootjate kasutatavad akuelemendid 3.6 V pingega.
Kuidas aga saame oma trelli panna 12 V aku, kui selle elemendid näitavad voltmeetril vaid 3.6 V? Saladus peitub akuelementide õiges ühendamises - kolm elementi ühendatakse lihtsalt üksteise külge jadamisi ning pinge kolmekordistub. Vajad aga 18 V akut? Jadamisi ühendatakse 5 akuelementi ning pinge viiekordistub.
Tundub, et midagi ei klapi: 3.6 V x 3 = 10.8 V, mitte 12 V. Miks? Akuelementide pinge varieerub kergelt, sõltuvalt laengust, mida nad hetkel hoiavad. Akut laadides suureneb ka iga individuaalse akuelemendi pinge ning need 3.6 V elemendid on täielikult täis laadides võimelised endast veidi üle 4 V välja andma.
Sisuliselt saab iga jadamisi "juurde liidetud" akuelemendiga kogu aku pinget umbes 4 V võrra suurendada. Teoorias saaks teha 12 V, 16 V, 20 V, 24 V jne... akupingega tööriistu. Õnneks on tööriistafirmad elektrilistel käsitööriistadel aga 10.8 V/12 V, 18 V/24 V ja 36 V piiresse jäänud, nendest suuremaid akusid kasutatakse näiteks aiatööriistades.

Seotud lood:

Kuidas saadakse suur akumahutavus?

Aku ampertunnid näitavad, kui palju ampreid aku ühes tunnis väljastada suudab. 3.0 Ah akust saab ühe tunni jooksul 3 A, 5.0 Ah akust 5A jne... Erinevalt aku pingest ei ole aga ampertunnid fikseeritud väärtus, sest akust on võimalik vähem ampreid tõmmates pikemat tööaega saada ja vastupidi. Tõmmates 5.0 Ah akust 5 amprit, saab akuga tund aega töötada, tõmmates aga 2.5 amprit, saad 2 tundi töötada, tõmmates samast akust aga 10 amprit, saad pool tundi töötada - see kõik toimib lineaarselt.
Enamik akuelemente hoiab endas 2.0 Ah. Kui näiteks 3 elementi jadamisi ühendada, saame 12 V pingega aku, kuid ampertunnid jäävad samaks (ehk 2.0 Ah).
Kui nüüd need samad (3.6 V, 2.0 Ah) akuelemendid rööbiti ühendada, saame 3.6 V (täis laetuna 4.0 V).

Voldid ja amprid töötavad omavahel koos

Lõpptarbija tahab mõlemat - piisavalt suurt pinget, et akul oleks jõudu mootorit vedada ning rahuldavat ampertunni reitingut, et iga 20 minuti tagant akut jälle laadima ei peaks. Selleks, et mitte täielikult ühte head omadust teisele ohverdada, ühendatakse 5 elementi jadamisi, et saada soovitud 20 V, sellele aga rööbiti veel 5 elementi, et saada 4.0 Ah. Kui eelmainitud aku kõik elemendid aga jadamisi ühendada, saame nüüd 40 V pingega 2.0 Ah aku.
Tulles tagasi vatt-tundide juurde, siis ükskõik, kuidas sa ka ühe aku elemente ei ühendaks, saad ikka sama numbri - antud juhul 40 V x 2 Ah = 80 Wh.

Akude arendus

Seni oleme rääkinud vaid teooriast, kuid kui lisada võrrandisse ka tööpaigas paratamatult toimivad tegurid nagu näiteks kõrged ja madalad temperatuurid, vibratsioon jne, jõuame tõdemusele, et saame akust volte ja ampreid märgatavalt vähem kätte, kui ideaalis. Seetõttu märgivadki enamik tootjad klientide ootuste ületamiseks näiteks ideaaltingimustes 20 V oleva aku pingeks 18 V, 16 V aku pingeks 14.4 V jne...
Kuidas aga tootjad praktiliselt samade mõõtmete ja kaaluga, kuid pikema tööajaga akusid arendada ja turule paisata saavad, kui pinge või mahutavuse suurendamiseks tuleb lihtsalt rohkem akuelemente omavahel kokku ühendada? Üks võimalus on suurendada akude Ah väärtust ehk katsetada akuelementides oleva keemiaga: seda tehes muutuvad ka akuelementide füüsikalised ja keemilised omadused, näiteks väheneb takistus, näivtakistus jne... Selle tulemusel annab meile sama pingega aku järsku 3.0 Ah asemel 4.0Ah, mõne aja pärast juba 5.0 Ah jne...
Teine võimalus on paremini akut väliste mõjutuste eest kaitsta. Seda saab teha näiteks kummist puksidega, mis akuelemente üksteisest eraldavad, vähendades tööriistast tekkivat vibratsiooni. Või siis kavalalt konstrueeritud jahutusradiaatoriga, mis tekkivat soojust efektiivsemalt eemale juhib. Lisaks sellele arendatakse ka pidevalt tarka elektroonikat, mis aku ja tööriistaga suhtleb ning seeläbi voolu kokku hoiab.
Kuna erinevad firmad kasutavad oma akudes erinevaid elemente, elektroonikat ja materjale, et neid kõiki väliste mõjutuste eest turvaliselt kaitsta, näeme ka ilmselgeid erinevusi sarnaste näitajatega akude jõudluses. Amprite või voltide suurendamine on aga lihtsalt akuelementide ümber ühendamise küsimus ning tavaelus võib tarbija üldiselt enda jaoks asja lihtsustada selliselt: rohkem volte tähendab rohkem jõudu ja rohkem ampreid annab ühelt laadimiselt pikema tööaja.

Jäta kommentaar
või kommenteeri anonüümselt
Postitades kommentaari nõustud reeglitega
Loe kommentaare Loe kommentaare