Výkon rezistoru: označení na diagramu, jak zvýšit, co dělat, pokud není vhodné

V obvodech elektronických zařízení je jedním z nejčastějších prvků odpor, jeho další jméno je odpor. Má řadu charakteristik, mezi nimiž je i moc. V tomto článku budeme hovořit o odporech, o tom, co dělat, pokud nemáte vhodný výkonový prvek a proč vyhoří.

Vlastnosti rezistoru

1. Hlavním parametrem rezistoru je jmenovitý odpor.

2. Druhým parametrem, kterým je vybrán, je maximální (nebo konečný) rozptyl energie.

3. Teplotní koeficient odporu - popisuje, jak se odpor mění, když se jeho teplota změní o 1 stupeň Celsia.

4. Přípustná odchylka od jmenovité hodnoty. Typicky, rozptyl parametrů rezistoru od jednoho deklarovaného v rozsahu 5-10%, záleží na GOST nebo technických specifikacích, pro které je vyráběn, existují přesné rezistory s odchylkou až 1%, obvykle dražší.

5. Maximální provozní napětí závisí na konstrukci prvku. V domácích elektrospotřebičích s napájecím napětím 220 V lze použít téměř všechny odpory.

6. Hlukové charakteristiky.

7. Maximální okolní teplota. To je taková teplota, která může být při dosažení maximálního rozptylu energie samotného rezistoru. O tom budeme hovořit podrobněji později.

8. Odolnost proti vlhkosti a teplu.

Existují dvě další charakteristiky, o kterých začátečníci nejčastěji nevědí, jsou:

1. Rušivá indukčnost.

2. Rušivá kapacita.

Oba parametry závisí na typu a konstrukčních vlastnostech rezistoru. Indukčnost má u jakéhokoli dirigenta, otázka je v rozsahu. Typické hodnoty parazitních indukčností a kapacit jsou bezvýznamné. Při navrhování a opravách vysokofrekvenčních zařízení by měly být brány v úvahu rušivé komponenty.

Při nízkých frekvencích (například ve zvukovém rozsahu do 20 kHz) nemají významný vliv na činnost obvodu. U vysokofrekvenčních zařízení s provozními kmitočty stovek tisíc a nad hertzem má významný dopad i umístění kolejí na desce a jejich tvar.

Výkonový rezistor

Od kurzu fyziky si mnozí pamatují vzorec pro energii pro elektřinu, jedná se o:P = U * I

Z toho vyplývá, že lineárně závisí na proudu a napětí. Proud skrz rezistor závisí na jeho odporu a napětí, které je na něj přivedeno, to znamená:

I = U / R

Úbytek napětí na rezistoru (kolik napětí zůstává na jeho svorkách od té, která je aplikována na obvod, ve kterém je nainstalován) také závisí na proudu a odporu:

I = U / R

Nyní vysvětlíme jednoduchými slovy, jaká je síla rezistoru a kde je alokována.

Jakýkoli kov má svůj specifický odpor, jedná se o hodnotu, která závisí na struktuře tohoto kovu samotného. Když nosiče nábojů (v našem případě, elektrony), pod vlivem elektrického proudu, protékají dirigentem, srazí se s částicemi, z nichž kov sestává.

V důsledku těchto kolizí je tok proudu omezen. Je-li velmi zobecněný, ukáže se, že čím je kovová struktura hustší, tím obtížnější je proudit (čím větší je odpor).

Obrázek ukazuje příklad krystalové mřížky, pro přehlednost.

Tyto srážky vytvářejí teplo. To si lze představit, jako byste procházeli davem (velký odpor), kde vás tlačili, nebo kdybyste šli po prázdné chodbě, kde se potíte těžší?

Totéž se stane s kovem. Energie se uvolňuje jako teplo. V některých případech je to špatné, protože je snížena účinnost zařízení.V jiných situacích je to například užitečná vlastnost v práci topných těles. U žárovek se díky jeho odporu spirála zahřívá na jasnou záři.

Jak to ale souvisí s odpory?

Faktem je, že rezistory se používají k omezení proudu při napájení jakýchkoli zařízení nebo obvodových prvků nebo k nastavení provozních režimů pro polovodičová zařízení. Popsali jsme to v článku o bipolárních tranzistorech. Z výše uvedeného vzorce bude zřejmé, že proud klesá v důsledku poklesu napětí. Lze říci, že nadměrné napětí vyhoří ve formě tepla na odporu, zatímco výkon je považován za stejný vzorec jako celkový výkon:

P = U * I

Zde U je počet "spálených" voltů na odporu a já je proud, který jím protéká.

Vytváření tepla na odporu je vysvětleno zákonem Joule-Lenz, který uvádí množství uvolněného tepla s proudem a odporem. Čím větší je první nebo druhý, tím více tepla bude uvolněno.

Aby to bylo výhodné z tohoto vzorce, nahrazením Ohmova zákona část řetězce, jsou odvozeny další dva vzorce.

Chcete-li určit výkon prostřednictvím přiváděného napětí na odpor:

P = (U ^ 2) / R

Určení výkonu proudem protékajícím rezistorem:

P = (I ^ 2) / R

Trocha praxe

Například určme, kolik energie je přiděleno 1 ohmovému rezistoru připojenému ke zdroji napětí 12V.

Nejprve si vypočtěte proud v obvodu:

I = 12/1 = 12A

Nyní síla podle klasického vzorce:

P = 12 * 12 = 144 wattů.

Pokud použijete výše uvedené vzorce, můžete se vyhnout jedné akci ve výpočtech:

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

Všechno to zapadá dohromady. Odpor bude generovat teplo s kapacitou 144 W. Toto jsou podmíněné hodnoty, které se berou jako příklad. V praxi nenajdete takové rezistory v elektronických zařízeních, s výjimkou velkých odporů pro regulaci stejnosměrných motorů nebo spouštění výkonných synchronních strojů v asynchronním režimu.

Jaké jsou rezistory a jak jsou uvedeny v diagramu

Standardně je řada kapacit rezistorů: 0,05 (0,62) - 0,125 - 0,25 - 0,5 - 1 - 2 - 5

Jedná se o typické hodnoty běžných odporů, existují také velké hodnoty nebo jiné hodnoty. Ale tato série je nejběžnější. Při montáži elektroniky se používá elektrický obvod se sériovým číslem prvků. Nominální odpor je indikován méně často a nominální odpor a výkon jsou indikovány ještě méně často.

Pro rychlé určení výkonu rezistoru v obvodu byly podle GOST zavedeny odpovídající UGO (grafické konvence). Vzhled takových označení a jejich interpretace jsou uvedeny v následující tabulce.

Obecně jsou tato data, stejně jako název konkrétního typu rezistoru, uvedena v seznamu prvků, tam je také uvedena dovolená tolerance v%.

Navenek se liší velikostí, čím silnější je prvek, tím větší je jeho velikost. Větší velikost zvětšuje oblast výměny tepla rezistoru s okolím. Teplo, které se uvolňuje při průchodu proudu odporem, se tedy rychle přivádí do vzduchu (pokud je okolním prostředím vzduch).

To znamená, že se odpor může zahřát s větším výkonem (uvolnit určité množství tepla za jednotku času). Když odporová teplota dosáhne určité úrovně, nejprve vnější vrstva se značkou začne vyhořet, pak odporová vrstva (film, drát nebo něco jiného) shoří.

Chcete-li vyhodnotit, jak moc se odpor může zahřát, podívejte se na ohřívací cívku rozebraného výkonného rezistoru (více než 5 W) v keramickém pouzdře.

V charakteristikách byl takový parametr jako přípustná okolní teplota. Je indikován pro správný výběr prvku. Skutečnost je taková, že protože výkon rezistoru je omezen schopností přenášet teplo a současně ne přehřívat, ale přenášet teplo, tj.chlazení prvku konvekcí nebo nuceným proudem vzduchu by mělo být co největší, jak je to možné, rozdíl v teplotě prvku a prostředí.

Proto pokud je prvek příliš horký kolem prvku, rychle se zahřeje a vyhoří, i když je jeho elektrická energie pod maximem rozptýleným. Normální teplota je 20-25 stupňů Celsia.

Pokračování v tomto tématu:

Jak snížit napětí rezistorem

Výpočet a výběr odporu pro LED

Výpočet děliče napětí na odporech

Použití dalších rezistorů

Co když neexistuje rezistor požadované síly?

Častým problémem se šunkou je nedostatek rezistoru požadované síly. Pokud máte silnější odpory, než potřebujete - s tím není nic špatného, ​​můžete jej bez váhání nastavit. Kdyby jen seděl ve velikosti. Pokud jsou všechny dostupné rezistory v napájení menší, než je nutné, jedná se o problém.

Ve skutečnosti je řešení tohoto problému poměrně jednoduché. Pamatujte na zákony sériového a paralelního zapojení odporů.

1. Při sériovém zapojení rezistorů se součet poklesů napětí v celém obvodu rovná součtu poklesů v každém z nich. A proud protékající každým rezistorem je roven celkovému proudu, tj. JEDEN proud teče v obvodu ze sériově zapojených prvků, ale rozdílná napětí aplikovaná na každý z nich jsou stanovena podle Ohmova zákona pro část obvodu (viz výše) Utotal = U1 + U2 + U3

2. Při paralelním připojení odporů je pokles napětím všech napětí stejný a proud tekoucí v každé z větví je nepřímo úměrný odporu větve. Celkový proud řetězce paralelně zapojených rezistorů se rovná součtu proudů každé z větví.

Tento obrázek ukazuje všechny výše uvedené, ve vhodné formě pro zapamatování.

Stejně jako u sériového zapojení rezistorů, napětí na každém z nich klesá a při paralelním připojení proud, pak pokud P = U * I

Výkon přidělený každému z nich se odpovídajícím způsobem sníží.

Pokud tedy nemáte rezistor 100 Ohm až 1 W, můžete jej téměř vždy nahradit 2 50 Ohm a 0,5 W rezistory zapojenými do série, nebo 2 200 Ohm a 0,5 W rezistory zapojenými paralelně.

Právě jsem napsal „VŽDY VŽDY“. Faktem je, že ne všechny odpory přenášejí nárazové proudy stejně dobře, v některých obvodech, například spojených s nábojem velkých kondenzátorů, v počátečním okamžiku přenášejí velké rázové zatížení, které může poškodit jeho odporovou vrstvu. Takové svazky musí být kontrolovány v praxi nebo dlouhými výpočty a čtením technické dokumentace a specifikací rezistorů, což téměř nikdy a nikdo neudělá.

Závěr

Výkon rezistoru není o nic méně důležitý než jeho jmenovitý odpor. Pokud nechcete věnovat pozornost výběru odporů, které potřebujete, pak vyhoří a budou velmi horké, což je v každém obvodu špatné.

Při opravě vybavení, zejména čínské, se v žádném případě nesnažte umístit rezistory s nižším výkonem, je lepší dát okraj, pokud existuje taková příležitost, aby bylo na desce umístěno ve velikosti.

Pro stabilní a spolehlivý provoz elektronického zařízení musíte vybrat výkon, nejméně s polovinou očekávané nebo lepší, 2krát více. To znamená, že pokud je podle výpočtů na rezistor přiděleno 0,9-1 W, pak by výkon rezistoru nebo jejich sestavy neměl být menší než 1,5-2 W.