Kaip nustatyti rezistorių galią. Rezistorių galia lygiagrečiame jungtyje

2024 Autorius: Trinity Chesterton | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 00:34

Visų elektroninių prietaisų pagrindinis elementas yra rezistoriai. Jis naudojamas pakeisti srovės stiprumą elektros grandinėje. Straipsnyje pateikiamos rezistorių savybės ir jų galios apskaičiavimo metodai.

Rezistoriaus priskyrimas

Rezistoriai naudojami srovei elektros grandinėse reguliuoti. Ši savybė apibrėžiama Ohmo dėsnio:

I=U/R (1)

Iš formulės (1) aiškiai matyti, kad kuo mažesnė varža, tuo stipresnė srovė didėja, ir atvirkščiai, kuo mažesnė R reikšmė, tuo didesnė srovė. Būtent ši elektrinės varžos savybė naudojama elektrotechnikoje. Pagal šią formulę sukuriamos srovės skirstytuvo grandinės, kurios plačiai naudojamos elektros prietaisuose.

Šioje grandinėje srovė iš š altinio yra padalinta į dvi dalis, atvirkščiai proporcinga rezistorių varžoms.

Be srovės reguliavimo, įtampos dalikliuose naudojami rezistoriai. Šiuo atveju vėl naudojamas Ohmo įstatymas, bet šiek tiek kitokia forma:

U=I∙R (2)

Iš formulės (2) išplaukia, kad didėjant varžai, didėja įtampa. Šis turtasnaudojamas įtampos daliklių grandinėms kurti.

Iš diagramos ir formulės (2) aišku, kad įtampos tarp rezistorių pasiskirsto proporcingai varžoms.

Rezistorių vaizdas diagramose

Pagal standartą rezistoriai vaizduojami kaip stačiakampis, kurio matmenys yra 10 x 4 mm ir žymimi raide R. Rezistorių galia dažnai nurodoma diagramoje. Šio indikatoriaus vaizdas atliekamas įstrižomis arba tiesiomis linijomis. Jei galia yra didesnė nei 2 vatai, žymėjimas rašomas romėniškais skaitmenimis. Paprastai tai daroma vieliniams rezistoriams. Kai kurios valstijos, pavyzdžiui, JAV, taiko kitas konvencijas. Siekiant palengvinti grandinės taisymą ir analizę, dažnai nurodoma rezistorių galia, kurių žymėjimas atliekamas pagal GOST 2.728-74.

Įrenginio specifikacijos

Pagrindinė rezistoriaus charakteristika yra vardinė varža R_{n, kuri nurodyta diagramoje šalia rezistoriaus ir jo korpuse. Atsparumo vienetas yra omai, kiloomai ir megaomai. Rezistoriai gaminami su atsparumu nuo omų dalių iki šimtų megaomų. Rezistorių gamybos technologijų yra daug, visos jos turi ir privalumų, ir trūkumų. Iš esmės nėra technologijos, kuri leistų visiškai tiksliai pagaminti rezistorių su tam tikra varžos verte.}

Antra svarbi charakteristika yra pasipriešinimo nuokrypis. Jis matuojamas % vardinio R. Yra standartinis pasipriešinimo nuokrypio diapazonas: ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% ir toliau ikivertės ±0,001%.

Kita svarbi charakteristika yra rezistorių galia. Veikimo metu jie įkaista nuo per juos tekančios srovės. Jei energijos išsklaidymas viršija leistiną vertę, įrenginys suges.

Rezistoriai kaitinant keičia savo varžą, todėl įrenginiams, dirbantiems plačiame temperatūrų diapazone, įvedama dar viena charakteristika - atsparumo temperatūros koeficientas. Jis matuojamas ppm/°C, ty 10^-6 R_n/°C (milijonoji R_{n po 1°C).}

Serijos rezistorių jungtis

Rezistoriai gali būti jungiami trimis skirtingais būdais: nuosekliai, lygiagrečiai ir mišriai. Kai jungiama nuosekliai, srovė eina per visas varžas iš eilės.

Su tokiu ryšiu srovė bet kuriame grandinės taške yra vienoda, ją galima nustatyti pagal Ohmo dėsnį. Bendra grandinės varža šiuo atveju yra lygi varžų sumai:

R=200+100+51+39=390 omų;

I=U/R=100/390=0, 256 A.

Dabar galite nustatyti galią, kai rezistoriai jungiami nuosekliai, ji apskaičiuojama pagal formulę:

P=I²∙R=0, 256^{2∙390=25, 55 W.}

Likusių rezistorių galia nustatoma tokiu pačiu būdu:

P₁=I²∙R₁=0, 256 2^{∙200=13, 11 antradienių;}

P₂=I²∙R₂=0, 256 2^{∙100=6,55W;}

P₃=I²∙R₃=0, 256 2^{∙51=3, 34W;}

P₄=I²∙R₄=0, 256 2^{∙39=2, 55 antradienis.}

Jei pridėsite rezistorių galią, gausite visą P:

P=13, 11+6, 55+3, 34+2, 55=25, 55 antradienis.

Lygiagretus rezistorių sujungimas

Lygiagrečiame jungtyje visos rezistorių pradžios yra prijungtos prie vieno grandinės mazgo, o galai - į kitą. Su šiuo ryšiu srovė šakojasi ir teka per kiekvieną įrenginį. Srovės dydis pagal Ohmo dėsnį yra atvirkščiai proporcingas varžoms, o visų rezistorių įtampa yra vienoda.

Prieš surasdami srovę, turite apskaičiuoti bendrą visų rezistorių laidumą pagal gerai žinomą formulę:

1/R=1/R₁+1/R₂+1/R_{3 +1/R}4_{=1/200+1/100+1/51+1/39=0, 005+0, 01+0, 0196+0, 0256=0, 06024 1 / Ohm.}

Atsparumas yra laidumo abipusis koeficientas:

R=1/0, 06024=16,6 omų.

Naudodami Omo dėsnį raskite srovę per š altinį:

I=U/R=100∙0, 06024=6, 024 A.

Žinodami š altinio srovę, raskite lygiagrečiai sujungtų rezistorių galią pagal formulę:

P=I²∙R=6, 024^{2∙16, 6=602, 3 antradienis.}

Pagal Ohmo dėsnį, srovė per rezistorius apskaičiuojama:

I₁=U/R_{1=100/200=0,5A;}

I₂=U/R_{2=100/100=1 A;}

I₃=U/R_{1=100/51=1, 96A;}

I₁=U/R_{1=100/39=2, 56 A.}

Lygiagrečiai sujungtų rezistorių galiai apskaičiuoti galima naudoti šiek tiek kitokią formulę:

P₁=U²/R₁=100 ^2/200=50W;

P₂=U²/R₂=100 ^2/100=100W;

P₃=U²/R₃=100 ^2/51=195,9W;

P₄=U²/R₄=100 ^{2/39=256, 4 antradienis.}

Jei viską sudėsite, gausite visų rezistorių galią:

P=P₁+ P₂+ P₃+ P 4_{=50+100+195, 9+256, 4=602, 3 antradienis.}

Mišrus ryšys

Schemose su mišriu rezistorių jungimu vienu metu yra nuoseklusis ir lygiagretusis ryšys. Šią grandinę nesunku konvertuoti lygiagrečią rezistorių jungtį pakeičiant nuosekliaisiais. Norėdami tai padaryti, pirmiausia pakeiskite varžas R₂ ir R₆ į bendrą R_{2, 6, naudodami toliau pateiktą formulę:}

R_{2, 6}=R₂∙R₆/R 2_+R6.

Tokiu pat būdu du lygiagrečiai rezistoriai R₄, R₅ pakeičiami vienu R_{4, 5:}

R_{4, 5}=R₄∙R₅/R 4_+R5_.

Rezultatas – nauja, paprastesnė grandinė. Abi schemos parodytos žemiau.

Rezistorių galia mišraus ryšio grandinėje nustatoma pagal formulę:

P=U∙I.

Norėdami apskaičiuoti šią formulę, pirmiausia suraskite kiekvienos varžos įtampą ir per ją tekančią srovę. Rezistorių galiai nustatyti galite naudoti kitą metodą. Už tainaudojama formulė:

P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.

Jei žinoma tik rezistorių įtampa, tada naudojama kita formulė:

P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.

Visos trys formulės dažnai naudojamos praktikoje.

Grandinės parametrų apskaičiavimas

Skaičiuojant grandinės parametrus, reikia rasti nežinomas visų atšakų sroves ir įtampas elektros grandinės atkarpose. Turėdami šiuos duomenis galite apskaičiuoti kiekvieno į grandinę įtraukto rezistoriaus galią. Paprasti skaičiavimo metodai buvo parodyti aukščiau, tačiau praktiškai situacija yra sudėtingesnė.

Tikrosiose grandinėse dažnai randamas rezistorių sujungimas su žvaigžde ir trikampiu, o tai sukelia didelių skaičiavimų sunkumų. Siekiant supaprastinti tokias schemas, buvo sukurti metodai, kaip žvaigždę paversti trikampiu ir atvirkščiai. Šis metodas parodytas toliau pateiktoje diagramoje:

Pirmojoje grandinėje yra žvaigždutė, prijungta prie mazgų 0-1-3. Rezistorius R1 yra prijungtas prie 1 mazgo, R3 - prie 3 mazgo, o R5 - prie mazgo 0. Antroje diagramoje trikampiai rezistoriai yra prijungti prie mazgų 1-3-0. Rezistoriai R1-0 ir R1-3 yra prijungti prie mazgo 1, R1-3 ir R3-0 yra prijungti prie 3 mazgo, o R3-0 ir R1-0 yra prijungti prie mazgo 0. Šios dvi schemos yra visiškai lygiavertės.

Norint pereiti nuo pirmosios grandinės į antrąją, apskaičiuojamos trikampių rezistorių varžos:

R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;

R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;

R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.

Tolimesnės transformacijos sumažinamos iki lygiagrečių ir nuosekliai sujungtų varžų skaičiavimo. Kai nustatoma grandinės varža, srovė per š altinį nustatoma pagal Ohmo dėsnį. Naudojant šį dėsnį, nesunku rasti sroves visose šakose.

Kaip nustatyti rezistorių galią suradus visas sroves? Norėdami tai padaryti, naudokite gerai žinomą formulę: P=I2∙R, taikydami ją kiekvienai varžai, rasime jų galią.

Eksperimentinis grandinės elementų charakteristikų nustatymas

Norint eksperimentiškai nustatyti norimas elementų charakteristikas, reikia surinkti nurodytą grandinę iš tikrų komponentų. Po to elektrinių matavimo priemonių pagalba atliekami visi reikalingi matavimai. Šis metodas yra daug darbo reikalaujantis ir brangus. Elektrinių ir elektroninių prietaisų projektuotojai tam naudoja simuliacines programas. Jų pagalba atliekami visi reikalingi skaičiavimai, modeliuojamas grandinės elementų elgesys įvairiose situacijose. Tik po to surenkamas techninio įrenginio prototipas. Viena iš tokių bendrų programų yra galinga National Instruments Multisim 14.0 modeliavimo sistema.

Kaip nustatyti rezistorių galią naudojant šią programą? Tai galima padaryti dviem būdais. Pirmasis būdas yra išmatuoti srovę ir įtampą ampermetru ir voltmetru. Padauginus matavimo rezultatus, gaunama reikiama galia.

Iš šios grandinės nustatome varžos galią R3:

P_{3=U∙I=1, 032∙0, 02=0, 02064 W=20,6 mW.}

Antrasis metodas yra tiesioginis galios matavimasnaudojant vatmetrą.

Iš šios diagramos matyti, kad varžos R3 galia yra P_{3=20,8 mW. Neatitikimas dėl pirmojo metodo klaidos yra didesnis. Kitų elementų galios nustatomos tokiu pačiu būdu.}