Как да се определи силата на резистори. Мощни резистори за паралелно свързване

Всички електронни устройства съдържат резистори, които са техен основен елемент. С него стойността на тока в електрическа верига.

Резистор присвояване

За регулиране на тока в използваните електрически схеми резистори. Това свойство се определя от закона на Ом:

I = U / R (1)

Ясно е от формулата (1), че колкото по-ниска е съпротивлението, толкова по-силно се увеличава токът и обратно, толкова по-малка е стойността на R, толкова по-голям е токът. Това е собственост електрическо съпротивление използвани в електротехниката. Въз основа на тази формула, токови разделителни вериги са широко използвани в електрическите устройства.

В тази схема токът от източника е разделен на два, обратно пропорционални на съпротивленията на резисторите.

В допълнение към настоящите регулации се използват резистори напрежение разделители. В този случай законът на Ом отново се използва, но в малко по-различна форма:

U = I ∙ R (2)

От формулата (2) следва, че тъй като съпротивлението се увеличава, напрежението се увеличава. Тази характеристика се използва за конструиране на вериги на делители на напрежение.

От веригата и формула (2) е ясно, че напрежението на резистора се разпределя пропорционално на съпротивленията.

Образът на резисторите на веригите

Съгласно стандарта, резисторите са представени с правоъгълник с размери 10 х 4 мм и са обозначени с буквата R. Силата на резисторите на веригата често се показва. Изображението на този индикатор се изпълнява наклонени или прави линии. Ако мощността е повече от 2 вата, обозначението се прави с римски цифри. Това обикновено се прави за жични резистори. В някои държави, например в САЩ, се използват други конвенции. За улесняване на ремонта и анализа на веригата, резистори, обозначение който се изпълнява в съответствие с GOST 2.728-74.

Технически характеристики на устройствата

Основната характеристика на резистора е номиналното съпротивление R_п, който е показан на диаграмата в близост до резистора и върху неговия корпус. Единицата на съпротивление е ома, килограм и мега. Представени са резистори с устойчивост от ома до стотици мегаоми. Има много технологии за производство на резистори, всички те имат предимства и недостатъци. По принцип няма технология, която да направи възможно създаването на точен резистор с определена стойност на съпротивлението.

Втората важна характеристика е отклонението на съпротивлението. Измерва се в% от номиналната R. Съществува стандартно отклонение на границата на съпротивление: ± 20, ± 10, ± 5, ± 2, ± 1% и надолу до ± 0.001%.

Следващата важна характеристика е силата на резисторите. По време на работа те се нагряват от течението, преминаващо през тях. Ако разсейването на мощността надвиши допустимата стойност, устройството ще се повреди.

Резисторите за отопление променят съпротивлението си, така че за устройства, работещи в широк температурен диапазон, се въвежда друга характеристика - температурният коефициент на съпротивление. Измерва се в ppm / ° C, т.е. 10^-6 R_п/ ° C (милионна част от R_п при 1 ° С).

Серийно свързване на резистори

Резисторите могат да бъдат свързани по три различни начина: последователни, успоредни и смесени. при серийна връзка токът преминава през всички съпротивления.

С такава връзка, токът във всяка точка на веригата е еднакъв, той може да бъде определен от закона на Ом. Общото съпротивление на схемата в този случай е равно на сумата на съпротивленията:

R = 200 + 100 + 51 + 39 = 390 Ohm;

I = U / R = 100/390 = 0.256 А.

Сега е възможно да се определи мощността при серийно свързване на резистори, тя се изчислява по формулата:

P = I²∙ R = 0.256²∙ 390 = 25,55 W.

По подобен начин се определя силата на останалите резистори:

P₁= I²∙ R₁= 0.256²200 = 13.11 W;

P₂= I²∙ R₂= 0.256²∙ 100 = 6,55 W;

P₃= I²∙ R₃= 0.256²∙ 51 = 3.34 W;

P₄= I²∙ R₄= 0.256²∙ 39 = 2,55 W.

Ако комбинирате мощността на резисторите, получавате пълен P:

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

Паралелно свързване на резистори

При паралелна връзка, всички резистори са свързани към един възел на веригата, а краищата към другия. С тази връзка текущите клонове и потоци преминават през всяко устройство. Степента на тока, според закона на Ом, е обратно пропорционална на съпротивлението, а напрежението във всички резистори е същото.

Преди да откриете тока, е необходимо да се изчисли общата проводимост на всички резистори според добре известната формула:

1 / R = 1 / R₁+1 / R₂+1 / R₃+1 / R₄= 1/200 + 1/100 + 1/51 + 1/39 = 0,005 + 0,01 + 0,0196 + 0,0256 = 0,06024 1 / Ohm.

Съпротивлението е реципрочната на проводимостта:

R = 1 / 0,06024 = 16,6 Ohm.

Използвайки закона на Ом, човек открива ток чрез източник:

I = U / R = 100; 0,06024 = 6,024 А.

Познавайки тока през източника, намерете силата на паралелно свързаните резистори според формулата:

P = I²∙ R = 6,024²∙ 16.6 = 602.3 W.

Съгласно закона на Ом токът се изчислява чрез резисторите:

аз₁= U / R₁= 100/200 = 0.5 А;

аз₂= U / R₂= 100/100 = 1 А;

аз₃= U / R₁= 100/51 = 1.96 А;

аз₁= U / R₁= 100/39 = 2.56 А.

Малко по друга формула можете да изчислите силата на резисторите в паралелна връзка:

P₁= U²/ R₁= 100²/ 200 = 50 W;

P₂= U²/ R₂= 100²/ 100 = 100 W;

P₃= U²/ R₃= 100²/ 51 = 195.9 W;

P₄= U²/ R₄= 100²/ 39 = 256.4 W.

Ако сложите всичко заедно, ще получите силата на всички резистори:

P = P₁+ P₂+ P₃+ P₄= 50 + 100 + 195.9 + 256.4 = 602.3 W.

Смесено съединение

Схемите със смесено свързване на резистори съдържат серийна и едновременно паралелна връзка. Тази схема е лесна за преобразуване, като замени паралелното свързване на резисторите последователно. За да направите това, сменете съпротивлението R₂ и R₆ на техните общи R_2.6, използвайки формулата по-долу:

R_2.6= R₂∙ R₆/ R₂+R_6.

По същия начин, два паралелни съпротивления R₄, R₅ един R_4,5:

R_4.5= R₄∙ R₅/ R₄+R₅.

Резултатът е нова, по-проста схема. И двете схеми са дадени по-долу.

Силата на резисторите на верига със смесена връзка се определя от формулата:

P = U ∙ I.

За да изчислим тази формула, първо откриваме напрежението при всяка съпротива и размера на тока през него. Можете да използвате друг метод за определяне на мощността на резистори. За да направите това, използвайте формулата:

P = U ∙ I = (I ∙ R) ∙ I = I²∙ R.

Ако само напрежението в резисторите е известно, тогава се използва друга формула:

P = U ∙ I = U ∙ (U / R) = U²/ R.

И трите формули често се използват на практика.

Изчисляване на параметрите на веригата

Изчисляването на параметрите на веригата се състои в намирането на неизвестни токове и напрежения на всички разклонения на участъците на електрическата верига. С тези данни можете да изчислите силата на всеки резистор, включен в схемата. Описани са просто методи за изчисление, на практика ситуацията е по-сложна.

В реални схеми често има комбинация от резистори със звезда и триъгълник, което създава значителни трудности при изчисленията. За опростяване на тези схеми са разработени методи за превръщане на звезда в триъгълник и обратно. Този метод е илюстриран на диаграмата по-долу:

Първата схема има звезда в своя състав, свързана с възли 0-1-3. Резисторът R1 е свързан към възел 1, към възел 3 - R3 и към възел 0 - R5. Във втората схема, резисторите на триъгълника са свързани с възлите 1-3-0. Към възел 1, резисторите R1-0 и R1-3 са свързани към възел 3 - R1-3 и R3-0 и към възел 0 - R3-0 и R1-0. Тези две схеми са напълно еквивалентни.

За прехода от първата схема към втората се изчислява съпротивлението на резисторите на триъгълника:

R1-0 = R1 + R5 + R1 = R5 / R3;

R1-3 = R1 + R3 + R1; R3 / R5;

R3-0 = R3 + R5 + R3 * R5 / R1.

Допълнителните трансформации се намаляват до изчисляването на паралелни и серийно свързани съпротивления. Когато се намери импедансът на веригата, законът на Ом намира тока през източника. Чрез този закон е лесно да се открият течения във всички отрасли.

Как да се определи силата на резистори след намиране на всички течения? За да направите това, използвайте добре познатата формула: P = I²∙ R, като го прилагаме за всяка съпротива, намираме силата им.

Експериментално определяне на характеристиките на елементите на веригата

За експерименталното определяне на изискваните характеристики на елементите се изисква да се събере дадена схема от реални компоненти. След това всички необходими измервания се извършват с помощта на електрически измервателни уреди. Този метод е отнема време и е скъп. Разработчиците на електрически и електронни устройства за тази цел използват модели за моделиране. С помощта на тях се извършват всички необходими изчисления и поведението на елементите на веригата се моделира в различни ситуации. Само след като това е прототипът на сглобено техническо устройство. Една от тези популярни програми е мощната система за симулиране Multisim 14.0 от National Instruments.

Как да се определи силата на резистори използване на тази програма? Това може да се направи по два начина. Първият метод е да се измери тока и напрежението с амперметър и волтметър. Умножавайки резултатите от измерването, получаваме необходимата мощност.

От тази схема определяме силата на съпротивлението R3:

P₃= U ∙ I = 1,032 ∙ 0,02 = 0,02064 W = 20,6 mW.

Вторият метод е директен измерване на мощността с ваметър.

От тази диаграма се вижда, че силата на съпротивлението R3 е Р₃= 20,8 mW. Несъответствието, дължащо се на грешката в първия метод, е по-голямо. По същия начин се определят силите на останалите елементи.