Výkon rezistora: označenie na diagrame, ako zvýšiť, čo robiť, ak nie je vhodné

V obvodoch elektronických zariadení je jedným z najbežnejších prvkov odpor, jeho ďalšie meno je odpor. Má množstvo charakteristík, medzi ktorými je aj sila. V tomto článku budeme hovoriť o odporoch, o tom, čo robiť, ak nemáte vhodný výkonový prvok a prečo vyhoria.

Vlastnosti odporu

1. Hlavným parametrom odporu je menovitý odpor.

2. Druhým parametrom, ktorým sa vyberie, je maximálny (alebo konečný) rozptyl energie.

3. Teplotný koeficient odporu - popisuje, ako sa mení odpor, keď sa jeho teplota zmení o 1 stupeň Celzia.

4. Prípustná odchýlka od menovitej hodnoty. Typicky, rozptyl parametrov rezistora z jedného deklarovaného v rozmedzí 5-10%, záleží na GOST alebo technických špecifikáciách, pre ktoré sa vyrába, existujú presné rezistory s odchýlkou ​​až 1%, zvyčajne drahšie.

5. Maximálne prevádzkové napätie závisí od prevedenia prvku. V domácich elektrospotrebičoch s napájacím napätím 220 V sa môžu použiť takmer všetky odpory.

6. Charakteristiky hluku.

7. Maximálna teplota okolia. To je taká teplota, ktorá môže byť pri dosiahnutí maximálneho rozptylu energie samotného odporu. O tejto téme sa budeme baviť podrobnejšie neskôr.

8. Odolnosť proti vlhkosti a teplu.

Existujú dve ďalšie charakteristiky, o ktorých začiatočníci väčšinou nevedia, sú:

1. Rušivá indukčnosť.

2. Rušivá kapacita.

Oba parametre závisia od typu a konštrukčných vlastností odporu. Indukčnosť má u každého dirigenta, otázka je v rozsahu. Typické hodnoty parazitických indukčností a kapacít sú bezvýznamné. Pri navrhovaní a opravách vysokofrekvenčných zariadení by sa mali brať do úvahy rušivé komponenty.

Pri nízkych frekvenciách (napríklad v rámci zvukového rozsahu do 20 kHz) nemajú významný vplyv na fungovanie obvodu. Vo vysokofrekvenčných zariadeniach s pracovnými frekvenciami stotisíc a nad hertzmi má významný vplyv aj umiestnenie koľajníc na doske a ich tvar.

Výkonový rezistor

Z fyziky si mnohí pamätajú vzorec pre elektrickú energiu:P = U * I

Z toho vyplýva, že lineárne závisí od prúdu a napätia. Prúd cez rezistor závisí od jeho odporu a napätia, ktoré je naň pripojené, to znamená:

I = U / R

Pokles napätia na rezistore (koľko napätia zostáva na jeho svorkách od tej, ktorá je privedená na obvod, v ktorom je nainštalovaný) tiež závisí od prúdu a odporu:

I = U / R

Teraz vysvetlíme jednoduchými slovami, čo je sila odporu a kde je alokovaná.

Akýkoľvek kov má svoj špecifický odpor, to je taká hodnota, ktorá závisí od štruktúry tohto kovu samotného. Keď nosiče náboja (v našom prípade elektróny) prúdia pod elektrickým prúdom cez vodič, zrážajú sa s časticami, z ktorých kov pozostáva.

V dôsledku týchto kolízií je prúd obmedzený. Ak je veľmi zovšeobecnený, ukáže sa, že čím je kovová štruktúra hustejšia, tým ťažší je pre prúd (väčší odpor).

Obrázok ukazuje príklad kryštálovej mriežky kvôli prehľadnosti.

Tieto kolízie vytvárajú teplo. To si možno predstaviť, ako keby ste kráčali davom (veľký odpor), kam vás tlačili, alebo keby ste kráčali po prázdnej chodbe, kde sa potíte ťažšie?

To isté sa stane s kovom. Energia sa uvoľňuje ako teplo. V niektorých prípadoch je to zlé, pretože účinnosť zariadenia je znížená.V iných situáciách je to napríklad užitočná vlastnosť pri práci s vykurovacími telesami, V žiarovkách sa vďaka svojmu odporu špirála zahreje na jasnú žiaru.

Ako to však súvisí s odpormi?

Faktom je, že rezistory sa používajú na obmedzenie prúdu pri napájaní akýchkoľvek zariadení alebo prvkov obvodu alebo na nastavenie prevádzkových režimov pre polovodičové zariadenia. Popísali sme to v článku o bipolárnych tranzistoroch, Z vyššie uvedeného vzorca bude zrejmé, že prúd je znížený v dôsledku zníženia napätia. Možno povedať, že nadmerné napätie vyhorí vo forme tepla na odpore, zatiaľ čo výkon sa považuje za rovnaký vzorec ako celkový výkon:

P = U * I

Tu U je počet „spálených“ voltov na odpore a ja je prúd, ktorý ním preteká.

Tvorba tepla na odpore je vysvetlená v zákone Joule-Lenz, ktorý sa týka množstva uvoľneného tepla na prúd a odpor. Čím väčšia je prvá alebo druhá, tým viac tepla sa bude uvoľňovať.

Aby to bolo výhodné z tohto vzorca, nahradením časti reťazca z Ohmovho zákona sa odvodia ďalšie dve vzorce.

Určenie výkonu prostredníctvom privedeného napätia na odpor:

P = (U ^ 2) / R

Ak chcete určiť výkon prúdom pretekajúcim odporom:

P = (I ^ 2) / R

Trocha praxe

Napríklad určme, koľko energie je priradené 1 ohmovému rezistoru pripojenému na zdroj napätia 12V.

Najprv vypočítajme prúd v obvode:

I = 12/1 = 12A

Teraz sila podľa klasického vzorca:

P = 12 * 12 = 144 wattov.

Jedným z krokov vo výpočtoch sa dá vyhnúť, ak použijete vyššie uvedené vzorce, skontrolujte toto:

P = 12 ^ 2/1 = 144/1 = 144 W.

Všetko zapadá spolu. Odpor bude generovať teplo s kapacitou 144 W. Toto sú podmienené hodnoty brané ako príklad. V praxi nenájdete takéto rezistory v elektronických zariadeniach, s výnimkou veľkých odporov na reguláciu jednosmerných motorov alebo spúšťania výkonných synchrónnych strojov v asynchrónnom režime.

Aké sú rezistory a ako sú uvedené na diagrame

Počet rezistorov je štandardný: 0,05 (0,62) - 0,125 - 0,25 - 0,5 - 1 - 2 - 5

Sú to typické hodnoty bežných rezistorov, existujú aj veľké alebo iné hodnoty. Táto séria je však najbežnejšia. Pri montáži elektroniky sa používa elektrický obvod so sériovým číslom prvkov. Nominálny odpor je uvedený menej často a nominálny odpor a výkon sú uvedené ešte menej často.

Na rýchle určenie sily rezistora v obvode boli podľa GOST zavedené zodpovedajúce UGO (grafické konvencie). Vzhľad týchto označení a ich interpretácia sú uvedené v nasledujúcej tabuľke.

Všeobecne sú tieto údaje, ako aj názov špecifického typu rezistora, uvedené v zozname prvkov, tam je uvedená aj povolená tolerancia v%.

Navonok sa líšia veľkosťou, čím je prvok silnejší, tým väčšia je jeho veľkosť. Väčšia veľkosť zväčšuje plochu výmeny tepla rezistora s okolím. Preto je teplo, ktoré sa uvoľňuje pri priechode prúdu odporom, rýchlo privádzané do vzduchu (ak je prostredím vzduch).

To znamená, že rezistor sa môže zahrievať s väčším výkonom (na uvoľnenie určitého množstva tepla za jednotku času). Keď odporová teplota dosiahne určitú úroveň, najskôr začne horieť vonkajšia vrstva so značkou a potom vyhorí odporová vrstva (film, drôt alebo niečo iné).

Ak chcete vyhodnotiť, ako sa môže odpor zahriať, pozrite sa na vyhrievaciu špirálu rozobratého výkonného odporu (viac ako 5 W) v keramickom kufríku.

V charakteristikách bol taký parameter, ako je povolená okolitá teplota. Je určený pre správny výber prvku. Faktom je, že pretože sila rezistora je obmedzená schopnosťou prenášať teplo a súčasne neprehrievať, ale prenášať teplo, t.j.chladenie prvku prúdením vzduchu alebo núteným prúdením vzduchu by malo byť čo najväčšie, ako je to možné, rozdiel teplôt prvku a prostredia.

Preto, ak je prvok príliš horúci okolo prvku, rýchlo sa zahrieva a vyhorí, aj keď je jeho elektrická energia pod maximálnym rozptylom. Normálna teplota je 20 - 25 stupňov Celzia.

Pokračovanie v tejto téme:

Ako znížiť napätie pomocou odporu

Výpočet a výber odporu pre LED

Výpočet deliča napätia na odporoch

Použitie ďalších odporov

Čo ak nie je požadovaný odpor?

Bežným problémom so šunkou je nedostatok odporu požadovanej sily. Ak máte silnejšie odpory, ako potrebujete - s tým nie je nič zlé, môžete to bez váhania nastaviť. Keby len sedel vo veľkosti. Ak sú všetky dostupné odpory pri napájaní menšie, ako je potrebné, je to už problém.

V skutočnosti je riešenie tohto problému dosť jednoduché. Pamätajte na zákony sériového a paralelného pripojenia odporov.

1. Pri sériovom pripojení odporov je súčet poklesov napätia v celom obvode rovný súčtu poklesov v každom z nich. A prúd tečúci cez každý odpor sa rovná celkovému prúdu, t.j. JEDEN prúd prúdi v obvode zo sériovo zapojených prvkov, ale ROZDIELOVÉ napätie aplikované na každý z nich je určené podľa Ohmovho zákona pre časť obvodu (pozri vyššie). Utotal = U1 + U2 + U3

2. Pri paralelnom pripojení odporov je pokles cez všetky napätia rovnaký a prúd tečúci v každej vetve je nepriamo úmerný odporu vetvy. Celkový prúd reťazca paralelne zapojených odporov sa rovná súčtu prúdov každej vetvy.

Na tomto obrázku sú zobrazené všetky vyššie uvedené informácie, ktoré sú vhodné na zapamätanie.

Takže, ako pri sériovom zapojení odporov, napätie na každom z nich klesá a pri paralelnom pripojení prúd, potom ak P = U * I

Výkon pridelený každému z nich sa podľa toho zníži.

Preto, ak nemáte rezistor s odporom 100 Ohm až 1 W, môžete ho takmer vždy nahradiť odpormi 2 50 Ohm a 0,5 W zapojenými do série, alebo paralelne zapojenými rezistormi 2 200 Ohm a 0,5 W.

Práve som napísal „VŽDY VŽDY“. Faktom je, že nie všetky odpory prenášajú nárazové prúdy rovnako dobre, v niektorých obvodoch, napríklad spojených s nábojom veľkých kondenzátorov, v počiatočnom okamihu prenášajú veľké nárazové zaťaženie, ktoré môže poškodiť jeho odporovú vrstvu. Takéto zväzky je potrebné skontrolovať v praxi alebo pomocou dlhých výpočtov a čítania technickej dokumentácie a špecifikácií rezistorov, čo takmer nikdy a nikto neurobí.

záver

Výkon rezistora nie je o nič menej dôležitý ako jeho nominálny odpor. Ak nebudete venovať pozornosť výberu odporov, ktoré potrebujete, potom dôjde k ich spáleniu a zahriatiu, čo je zlé v každom obvode.

Pri oprave vybavenia, najmä čínskeho, sa v žiadnom prípade nesnažte umiestniť odpory s nižšou silou, je lepšie dať okraj, ak existuje taká možnosť umiestniť ho na dosku vo veľkosti.

Pre stabilnú a spoľahlivú prevádzku elektronického zariadenia musíte vybrať výkon, najmenej s polovicou očakávaného alebo lepšieho 2-krát viac. To znamená, že ak je podľa výpočtov na rezistor pridelených 0,9 - 1 W, potom by výkon rezistora alebo jeho zostavy nemal byť menší ako 1,5 - 2 W.