Vastuksen teho: merkintä kaaviossa, kuinka lisätä mitä tehdä, jos sopivaa ei ole

Elektronisten laitteiden piireissä yksi yleisimmistä elementeistä on vastus, hänen toinen nimensä on vastustuskyky. Sillä on useita ominaisuuksia, joista on voimaa. Tässä artikkelissa puhumme vastuksista, mitä tehdä, jos sinulla ei ole virtaan soveltuvaa elementtiä ja miksi ne palavat.

Vastusominaisuudet

1. Vastuksen pääparametri on nimellisvastus.

2. Toinen parametri, jolla se valitaan, on suurin (tai lopullinen) tehonhäviö.

3. Lämpötilan vastuskerroin - kuvaa kuinka paljon vastus muuttuu, kun sen lämpötila muuttuu 1 celsiusasteella.

4. Sallittu poikkeama nimellisarvosta. Tyypillisesti vastusparametrien sironta yhdestä, joka on ilmoitettu alueella 5-10%, riippuu GOST: sta tai teknisistä eritelmistä, joille se on valmistettu, on olemassa tarkkoja vastuksia, joiden poikkeama on jopa 1%, yleensä maksavat enemmän.

5. Suurin käyttöjännite riippuu elementin suunnittelusta, kotitalouslaitteissa, joiden syöttöjännite on 220 V, voidaan käyttää melkein mitä tahansa vastuksia.

6. Meluominaisuudet.

7. Suurin ympäröivä lämpötila. Tämä on sellainen lämpötila, joka voi olla, kun saavutetaan itse vastuksen maksimiteho. Puhumme tästä yksityiskohtaisemmin myöhemmin.

8. Kosteuden ja lämmönkestävyys.

On vielä kaksi ominaisuutta, joista aloittelijat eivät useinkaan tiedä:

1. Väärä induktiivisuus.

2. Väärä kapasitanssi.

Molemmat parametrit riippuvat vastuksen tyypistä ja suunnitteluominaisuuksista. Induktiivisuus on missä tahansa johtimessa, kysymys on sen suuruudessa. Parasiittisten induktanssien ja kapasitanssien tyypillisillä arvoilla ei ole merkitystä. Väärät komponentit tulisi ottaa huomioon suunniteltaessa ja korjattaessa suurtaajuuslaitteita.

Alhaisilla taajuuksilla (esimerkiksi äänialueella 20 kHz asti) ne eivät vaikuta merkittävästi piirin toimintaan. Korkean taajuuden laitteissa, joiden toimintataajuudet ovat satoja tuhansia ja korkeammat kuin hertsi, jopa telojen sijainti aluksella ja niiden muoto vaikuttavat merkittävästi.

Tehovastus

Fysiikan kurssista monet muistavat sähkön tehokaavan, nämä ovat:P = U * I

Tästä seuraa, että se riippuu lineaarisesti virrasta ja jännitteestä. Vastuksen läpi kulkeva virta riippuu resistanssista ja siihen käytetystä jännitteestä, toisin sanoen:

I = U / R

Jännitteen lasku vastuksen yli (kuinka paljon jännitettä jää siitä jännitteestä, joka kohdistetaan piiriin, johon se asennetaan) riippuu myös virrasta ja vastus:

I = U / R

Nyt selitämme yksinkertaisin sanoin, mikä on vastuksen teho ja mihin se kohdistetaan.

Kaikilla metalleilla on oma ominaisvastus, tämä on arvo, joka riippuu itse metallin rakenteesta. Kun varauksenkuljettajat (tässä tapauksessa elektronit) virtaavat sähkövirran vaikutuksesta johtimen läpi, ne törmäävät hiukkasiin, joista metalli koostuu.

Näiden törmäysten seurauksena virran virtaus on estetty. Hyvin yleistettynä käy ilmi, että mitä tiheämpi metallirakenne on, sitä vaikeampi virran virtaaminen on (sitä suurempi vastus).

Kuvassa on selvyyden vuoksi esimerkki kidehilasta.

Nämä törmäykset tuottavat lämpöä. Tätä voidaan kuvitella ikään kuin kävelisit väkijoukon läpi (suuri vastus), missä he työntävät sinua, tai jos kävelisit tyhjää käytävää pitkin, missä hikoilet voimakkaammin?

Sama asia tapahtuu metallin kanssa. Virta vapautuu lämmönä. Joissakin tapauksissa tämä on huonoa, koska laitteen tehokkuus heikkenee.Muissa tilanteissa tämä on hyödyllinen ominaisuus, esimerkiksi lämmityselementtien työssä. Hehkulampuissa kierre lämpenee sen vastuskyvyn vuoksi kirkkaaseen hehkuun.

Mutta miten tämä liittyy vastuksiin?

Tosiasia, että vastuksia käytetään rajoittamaan virtaa, kun jännite syötetään millä tahansa laitteella tai piirielementillä, tai asettamaan toimintatilat puolijohdelaitteille. Kuvasimme sitä bipolaaritransistoreita käsittelevässä artikkelissa. Yllä olevasta kaavasta tulee selväksi, että virta pienenee jännitteen pienentymisen vuoksi. Liiallisen jännitteen voidaan sanoa palavan vastuksen lämmön muodossa, kun taas tehoa pidetään samassa kaavassa kuin kokonaistehoa:

P = U * I

Tässä U on vastukseen "palanut" volttien lukumäärä, ja minä olen sen läpi virtaava virta.

Vastuksen lämmöntuotto selitetään Joule-Lenzin lailla, joka suhteuttaa vapautuneen lämmön määrän virran ja vastuksen kanssa. Mitä suurempi ensimmäinen tai toinen, sitä enemmän lämpöä vapautuu.

Jotta se olisi kätevä tästä kaavasta korvaamalla Ohmin laki ketjun osalla, johdetaan kaksi muuta kaavaa.

Voiman määrittämiseksi vastukseen kohdistetun jännitteen kautta:

P = (U ^ 2) / R

Vastuksen läpi virtaavan virran tehon määrittäminen:

P = (I ^ 2) / R

Hieman harjoittelua

Oletetaan esimerkiksi, kuinka paljon virtaa allokoidaan 1 ohmin vastukselle, joka on kytketty 12 V jännitelähteeseen.

Lasketaan ensin virta piirissä:

I = 12/1 = 12A

Nyt teho klassisen kaavan mukaan:

P = 12 * 12 = 144 wattia.

Yksi laskelmien toiminto voidaan välttää, jos käytät yllä olevia kaavoja, tarkistetaan tämä:

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

Se kaikki sopii yhteen. Vastus tuottaa lämpöä kapasiteetilla 144W. Nämä ovat ehdolliset arvot, jotka on otettu esimerkiksi. Käytännössä et löydä tällaisia ​​vastuksia elektronisista laitteista, lukuun ottamatta suuria vastuksia tasavirtamoottoreiden säätämiseen tai voimakkaiden synkronisten koneiden käynnistämiseen asynkronisessa tilassa.

Mitkä ovat vastukset ja miten ne on esitetty kaaviossa

Useita vastuksen kapasiteetteja on vakiona: 0,05 (0,62) - 0,125 - 0,25 - 0,5 - 1 - 2 - 5

Nämä ovat tavallisten vastusten tyypillisiä arvoja, on myös suuria arvoja tai muita arvoja. Mutta tämä sarja on yleisin. Elektroniikan kokoonpanossa käytetään sähköpiiriä, jossa on elementtien sarjanumero. Nimellisvastus on merkitty harvemmin, ja nimellisvastus ja teho ilmoitetaan vielä harvemmin.

Piiriyksikön vastuksen tehon nopeasti määrittämiseksi otettiin käyttöön vastaavat UGO: t (graafiset käytännöt) GOST: n mukaan. Tällaisten nimitysten ulkonäkö ja niiden tulkinta esitetään alla olevassa taulukossa.

Yleensä nämä tiedot, samoin kuin tietyn tyyppisen vastuksen tyyppi, on merkitty elementtiluetteloon, sallittu toleranssi prosentteina ilmoitetaan myös siellä.

Ulkoisesti ne eroavat kooltaan, mitä voimakkaampi elementti, sitä suurempi sen koko. Suurempi koko lisää vastuksen lämmönvaihtoaluetta ympäristön kanssa. Siksi lämpö, ​​joka vapautuu virran kulkiessa vastuksen läpi, annetaan nopeasti ilmalle (jos ympäristö on ilma).

Tämä tarkoittaa, että vastus voi lämmetä suuremmalla voimalla (tietyn määrän lämpöä yksikköaikaa kohti). Kun vastuslämpötila saavuttaa tietyn tason, ensin merkitty ulkokerros alkaa palaa, sitten vastuskerros (kalvo, lanka tai jotain muuta) palaa.

Arvioidaksesi kuinka paljon vastus voi lämmetä, katsotaan puretun voimakkaan vastuksen (yli 5 W) lämmityskierukkaa keraamisessa kotelossa.

Ominaisuuksissa oli sellainen parametri kuin sallittu ympäristön lämpötila. Se on osoitettu elementin oikealle valinnalle. Tosiasia on, että koska vastuksen tehoa rajoittaa kyky siirtää lämpöä ja samalla ei ylikuumentua, vaan siirtää lämpöä, ts.Elementin jäähdyttämisen konvektiolla tai pakotetulla ilmavirralla tulisi olla niin suuri kuin mahdollista elementin ja ympäristön lämpötilaeron välillä.

Siksi, jos elementti on liian kuuma elementin ympärillä, se kuumenee nopeasti ja sammuu, vaikka sen sähköteho on pienempi kuin suurin häviö. Normaali lämpötila on 20-25 astetta.

Jatka tätä aihetta:

Kuinka pienentää jännitettä vastuksella

LEDin vastuksen laskeminen ja valinta

Vastojen jännitteenjakajan laskeminen

Lisävastusten käyttö

Entä jos vaaditun tehon vastusta ei ole?

Kinkkujen yleinen ongelma on vaaditun tehon vastuksen puute. Jos sinulla on tehokkaampia vastuksia kuin tarvitset - siinä ei ole mitään vikaa, voit asettaa sen epäröimättä. Jos vain hän sopii kooltaan. Jos kaikki käytettävissä olevat vastukset ovat vähemmän kuin tarvitaan, tämä on jo ongelma.

Itse asiassa tämän kysymyksen ratkaiseminen on melko yksinkertaista. Muista vastuiden sarja- ja rinnankytkentälait.

1. Kun vastukset on kytketty sarjaan, koko virtapiirin jännitehäviöiden summa on yhtä suuri kuin jokaisessa niistä oleva pudotusten summa. Ja kunkin vastuksen läpi virtaava virta on yhtä suuri kuin kokonaisvirta, ts. Yksi virta virtaa piirissä sarjaan kytketyistä elementeistä, mutta jokaiselle niistä erotetut jännitteet määritetään Ohmin lain mukaan piirilevylle (katso yllä) Utotal = U1 + U2 + U3

2. Vastusten rinnakkaisliitoksella kaikkien jännitteiden pudotus on yhtä suuri, ja jokaisessa haarassa virtaava virta on käänteisesti verrannollinen haaran vastukseen. Rinnakkain kytkettyjen vastuksen ketjun kokonaisvirta on yhtä suuri kuin kunkin haaran virtausten summa.

Tämä kuva näyttää kaikki yllä olevat, mukavassa muodossa muistamista varten.

Joten, kuten vastusten sarjakytkennissä, kummankin jännite pienenee, ja rinnakkaisliitännällä virta, jos P = U * I

Niille varattu teho vähenee vastaavasti.

Siksi, jos sinulla ei ole 100 ohmin - 1 W: n vastusta, voit melkein aina korvata sen sarjaan kytketyillä 2 50 ohmin ja 0,5 W: n vastuksilla tai 2 200 ohmin ja 0,5 W: n vastuksilla, jotka on kytketty rinnakkain.

Kirjoitin juuri ”melkein aina”. Tosiasia, että kaikki vastukset eivät kulje yhtä hyvin iskuvirroilla, esimerkiksi joissakin piireissä, jotka on kytketty esimerkiksi suurten kondensaattoreiden varaukseen, ne siirtävät alkuaikana suuren iskukuorman, mikä voi vaurioittaa sen resistiivistä kerrosta. Tällaiset niput on tarkistettava käytännössä tai pitkillä laskelmilla ja lukemalla vastuksia koskevia teknisiä asiakirjoja ja eritelmiä, joita melkein koskaan ja kukaan ei tee.

johtopäätös

Vastuksen teho on yhtä tärkeä kuin sen nimellisvastus. Jos et kiinnitä huomiota tarvittavien vastusten valintaan, ne palavat ja kuumenevat, mikä on huono missä tahansa piirissä.

Korjattaessasi laitteita, etenkin kiinalaisia, älä missään tapauksessa yritä laittaa pienemmän tehoisia vastuksia, on parempi laittaa marginaalilla, jos on sellainen mahdollisuus laittaa se koon levylle.

Jotta elektroninen laite toimisi vakaasti ja luotettavasti, sinun on valittava teho, vähintään marginaalilla puoli odotettua tai parempi, kaksi kertaa enemmän. Tämä tarkoittaa, että jos laskelmien mukaan 0,9-1 W on allokoitu vastukselle, vastuksen tai niiden kokoonpanon tehon tulisi olla vähintään 1,5-2 W.