Kuidas saadakse suur akupinge?

Tavaline tööriistaaku koosneb omavahel ühendatud väiksematest AA patarei välimusega akudest ehk akuelementidest. Enamjaolt on tööriistaakude tootjate kasutatavad akuelemendid 3,6-voldise pingega.

Kas saad aga oma trelli panna 12-voldise 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. Kui läheb vaja 18-voldist akut näiteks, siis ühendatakse jadamisi viis akuelementi ning pinge viiekordistub.
Samas — matemaatika ju klapi: 3,6 V x 3 = 10,8 V, mitte 12 V. Seletus on aga lihtne. Akuelementide pinge varieerub kergelt ja see sõltub laengust, mida nad hetkel hoiavad. Akut laadides suureneb ka iga üksiku akuelemendi pinge ning need 3,6-voldised elemendid on täielikult täis laadides võimelised endast veidi üle 4 voldi välja andma.

Sisuliselt saab iga jadamisi ühendatud akuelemendiga kogu aku pinget umbes 4 V võrra suurendada. Teoorias saaks teha tööriistu, mille akupinge on 12 V, 16 V, 20 V, 24 V jne. Tööriistafirmad on elektriliste käsitööriistade puhul jäänud 10,8 V/12 V, 18 V/24 V ja 36 V piiresse, nendest suuremaid akusid kasutatakse näiteks aiatööriistades.

Kuidas saadakse suur akumahutavus?

Aku ampertunnid (Ah) näitavad, kui palju ampreid üks aku ühes tunnis väljastada suudab. 3,0 Ah akust saab ühe tunni jooksul 3 A, 5,0 Ah akust 5A jne. Erinevalt voltidest ei ole aga ampertunnid fikseeritud väärtus, sest akust on võimalik vähem ampreid ammutades pikemat tööaega saada ja vastupidi. Ammutades 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 akumahutavust 2,0 Ah. Kui näiteks 3 elementi jadamisi ühendada, saame 12 V pingega aku, kuid ampertunnid jäävad samaks (ehk 2,0 Ah).
Kui 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 näitajat, et iga 20 minuti tagant akut jälle laadima ei peaks. Selleks, et ühte head omadust teisele täielikult mitte 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 ühe aku elemente ei ühendaks, saadakse ikka sama number — antud juhul 40 V x 2 Ah = 80 Wh.

Akude arendus

Kui lisada võrrandisse tööpaigas paratamatult toimivad tegurid, nagu näiteks kõrged ja madalad temperatuurid, vibratsioon jne, siis on peagi näha, et saame akust volte ja ampreid märgatavalt vähem kätte kui ideaalis. Seetõttu märgivadki enamik tootjad klientide ootuste ohjeldamiseks näiteks ideaaltingimustes 20-voldise aku pingeks 18 V, 16-voldise 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 jms. Selle tulemusel annab meile sama pingega aku järsku 3,0 Ah asemel 4,0 Ah, mõne aja pärast juba 5,0 Ah

Teine võimalus on akut paremini väliste mõjutuste eest kaitsta. Seda saab teha näiteks kummist puksidega, mis akuelemente üksteisest eraldavad, vähendades tööriistas 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 ümberühendamise küsimus ning tavaelus võib tarbija enda jaoks asja lihtsustada selliselt — rohkem volte tähendab rohkem jõudu ja rohkem ampreid annab ühelt laadimiselt pikema tööaja.

Allikas: Tööriistamaailm

LOE LISAKS:

Juhtmega või juhtmeta tööriist — kumba eelistada?

VIDEO | Kuidas valida akutrelli? Spetsialist annab nõu, milline sobib kodukasutajale, milline profile