Cum se determină puterea rezistențelor. Rezistori de putere pentru conexiuni paralele

Toate dispozitivele electronice conțin rezistoare, care sunt elementul lor principal. Cu aceasta, valoarea curentului în circuit electric.

Rezistență

Pentru a regla curentul în circuitele electrice utilizate rezistențele. Această proprietate este definită de legea lui Ohm:

I = U / R (1)

Se observă clar din formula (1) că cu cât rezistența este mai mică, cu atât crește curentul mai puternic și invers, cu cât este mai mică valoarea lui R, cu atât este mai mare curentul. Aceasta este proprietatea rezistența electrică utilizate în inginerie electrică. Pe baza acestei formule, circuitele de divizare a curentului sunt utilizate pe scară largă în dispozitivele electrice.

În acest circuit, curentul de la sursă este împărțit în două, invers proporțional cu rezistențele rezistențelor.

În plus față de reglementările actuale, rezistorii sunt utilizați în separatoare de tensiune. În acest caz, legea lui Ohm este folosită din nou, dar într-o formă ușor diferită:

U = I ∙ R (2)

Rezultă din formula (2) că, pe măsură ce crește rezistența, crește tensiunea. Această proprietate este folosită pentru a construi circuite de divizare a tensiunii.

Din circuit și din formula (2) este clar că tensiunile rezistorului sunt distribuite proporțional cu rezistențele.

Imaginea rezistențelor pe circuite

Conform standardului, rezistențele sunt reprezentate de un dreptunghi cu dimensiunile de 10 x 4 mm și sunt notate cu litera R. Puterea rezistențelor pe circuit este adesea indicată. Imaginea acestui indicator este executată în linii oblice sau drepte. Dacă puterea este mai mare de 2 wați, desemnarea se face în cifre romane. Acest lucru se face de obicei pentru rezistoarele de sârmă. În unele state, de exemplu în SUA, se folosesc alte convenții. Pentru a facilita repararea și analiza circuitului, rezistențe, desemnare care se efectuează în conformitate cu GOST 2.728-74.

Caracteristicile tehnice ale dispozitivelor

Caracteristica principală a rezistenței este rezistența nominală R_n, care este indicat pe diagrama din apropierea rezistorului și pe carcasa acestuia. Unitatea de rezistență este ohm, kilo și mega. Se produc rezistențe cu rezistențe de la ohmi la sute de megaohmuri. Există multe tehnologii pentru fabricarea rezistențelor, toate au avantaje și dezavantaje. În principiu, nu există o tehnologie care să facă posibilă producerea unui rezistor exact cu o valoare a rezistenței specificată.

A doua caracteristică importantă este devierea rezistenței. Se măsoară în% din gama R. nominală Există o deviație standard de impedanță: ± 20, ± 10, ± 5, ± 2, ± 1%, și până la o valoare de ± 0,001%.

Următoarea caracteristică importantă este puterea rezistențelor. În timpul funcționării, ele sunt încălzite de curentul care trece prin ele. Dacă disiparea de putere depășește valoarea admisă, dispozitivul va eșua.

Rezistențele la încălzire își schimbă rezistența, astfel încât pentru dispozitivele care operează pe o gamă largă de temperaturi, se introduce o altă caracteristică - coeficientul de temperatură de rezistență. Se măsoară în ppm / ° C, adică 10^-6 R_n/ ° C (o parte milionă din R_n la 1 ° C).

Conectare serială a rezistențelor

Rezistențele pot fi conectate în trei moduri diferite: secvențiale, paralele și mixte. la conexiune serială curentul trece alternativ prin toate rezistențele.

Cu o astfel de conexiune, curentul în orice punct al lanțului este același, poate fi determinat de legea lui Ohm. Rezistența totală a circuitului în acest caz este egală cu suma rezistențelor:

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

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

Acum este posibil să se determine puterea la o serie de conexiuni de rezistențe, se calculează după formula:

P = I²∙ R = 0,256²∙ 390 = 25,55 W.

În mod similar, puterea rezistoarelor rămase este determinată:

P₁= I²∙ R₁= 0,256²∙ 200 = 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.

Dacă combinați puterea rezistoarelor, veți obține un P complet:

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

Conectarea paralelă a rezistențelor

Cu o conexiune paralelă, toate pornirile rezistorului sunt conectate la un nod al circuitului, iar capetele către celălalt. Cu această conexiune, ramurile actuale și fluxurile prin fiecare dispozitiv. Mărimea curentului, conform legii lui Ohm, este invers proporțională cu rezistența, iar tensiunea pe toate rezistențele este aceeași.

Înainte de a găsi curentul, este necesar să se calculeze conductivitatea totală a tuturor rezistoarelor în conformitate cu formula binecunoscută:

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.

Rezistența este reciprocitatea conductivității:

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

Folosind legea lui Ohm se găsește un curent printr-o sursă:

I = U / R = 100 ∙ 0,06024 = 6,024 A.

Cunoscând curentul prin sursă, găsiți puterea rezistoarelor conectate paralel conform formulei:

P = I²∙ R = 6,024²∙ 16,6 = 602,3 W.

Conform legii lui Ohm, curentul este calculat prin rezistoare:

eu₁= U / R₁= 100/200 = 0,5 A;

eu₂= U / R₂= 100/100 = 1 A;

eu₃= U / R₁= 100/51 = 1,96 A;

eu₁= U / R₁= 100/39 = 2,56 A.

Un pic de o altă formulă puteți calcula puterea rezistoarelor în conexiune paralelă:

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.

Dacă puneți totul împreună, veți obține puterea tuturor rezistențelor:

P = P₁+ P₂+ P₃+ P₄= 50 + 100 + 195,9 + 256,4 = 602,3 W.

Compus mixt

Schemele cu o conexiune mixtă a rezistențelor conțin o conexiune paralelă și simultană. Acest circuit este ușor de convertit, înlocuind conexiunea paralelă a rezistoarelor în serie. Pentru aceasta, înlocuiți rezistența R₂ și R₆ pe R comun_2.6, utilizând formula de mai jos:

R_2.6= R₂∙ R₆/ R₂+R_6.

În mod similar, două rezistențe paralele R₄, R₅ un R_4,5:

R_4.5= R₄∙ R₅/ R₄+R₅.

Rezultatul este o schemă nouă și mai simplă. Ambele scheme sunt prezentate mai jos.

Puterea rezistențelor pe un circuit cu o conexiune mixtă este determinată de formula:

P = U ∙ I.

Pentru a calcula această formulă, descoperim întâi tensiunea la fiecare rezistență și mărimea curentului prin aceasta. Puteți utiliza altă metodă pentru a determina puterea rezistențelor. Pentru a face acest lucru, utilizați formula:

P = U ∙ I = (I ∙ R) ∙ I = I²∙ R.

Dacă este cunoscută numai tensiunea pe rezistențe, se folosește o altă formulă:

P = U ∙ I = U ∙ (U / R) = U²/ R.

Toate cele trei formule sunt adesea folosite în practică.

Calcularea parametrilor circuitului

Calculul parametrilor circuitului constă în găsirea de curenți și tensiuni necunoscute ale tuturor ramificațiilor pe secțiunile circuitului electric. Cu aceste date, puteți calcula puterea fiecărui rezistor inclus în circuit. Metodele simple de calcul au fost arătate mai sus, în practică situația este mai complicată.

În circuite reale, există adesea o combinație de rezistențe cu o stea și un triunghi, ceea ce creează dificultăți semnificative în calcule. Pentru a simplifica astfel de scheme, s-au dezvoltat metode de transformare a unei stele într-un triunghi și invers. Această metodă este ilustrată în diagrama de mai jos:

Prima schemă are o stea în compoziția sa, legată de nodurile 0-1-3. Rezistorul R1 este conectat la nodul 1, la nodul 3 - R3 și la nodul 0 - R5. În cea de-a doua schemă, rezistențele triunghiului sunt conectate la nodurile 1-3-0. La nodul 1, rezistențele R1-0 și R1-3 sunt conectate, la nodul 3 - R1-3 și R3-0, și la nodul 0 - R3-0 și R1-0. Aceste două scheme sunt complet echivalente.

Pentru tranziția de la prima schemă la cea de-a doua, se calculează rezistența rezistorilor triunghiului:

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

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

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

Transformările ulterioare sunt reduse la calculul rezistențelor conectate paralel și în serie. Când se constată impedanța circuitului, legea lui Ohm găsește curentul prin sursă. Folosind această lege, este ușor să găsiți curenți în toate ramurile.

Cum de a determina puterea rezistoarelor dupa gasirea tuturor curentilor? Pentru a face acest lucru, utilizați formula binecunoscută: P = I²∙ R, aplicându-l pentru fiecare rezistență, găsim puterea lor.

Determinarea experimentală a caracteristicilor elementelor de circuit

Pentru determinarea experimentală a caracteristicilor cerute ale elementelor, este necesară asamblarea unei scheme date din componente reale. După aceasta, toate măsurătorile necesare sunt efectuate cu ajutorul instrumentelor electrice de măsură. Această metodă este consumatoare de timp și costisitoare. Dezvoltatorii de dispozitive electrice și electronice în acest scop utilizează programe de modelare. Cu ajutorul acestora, se fac toate calculele necesare, iar comportamentul elementelor circuitului este modelat în situații diferite. Numai după ce acesta este prototipul unui dispozitiv tehnic asamblat. Unul dintre aceste programe populare este puternicul sistem de simulare Multisim 14.0 de la National Instruments.

Cum de a determina puterea rezistoarelor folosind acest program? Acest lucru se poate face în două moduri. Prima metodă este de a măsura curentul și tensiunea utilizând un ampermetru și un voltmetru. Înmulțind rezultatele măsurătorilor, obținem puterea necesară.

Din această schemă se determină puterea rezistenței R3:

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

A doua metodă este directă măsurarea puterii cu un wattmetru.

Din această diagramă se observă că puterea rezistenței R3 este P₃= 20,8 mW. Discrepanța datorată erorii din prima metodă este mai mare. În mod similar, puterile elementelor rămase sunt determinate.