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

Всички електронни устройства съдържат резистори, които са основният им елемент. С негова помощ променете стойността на тока в електрическата верига. Статията описва свойствата на резисторите и методите за изчисляване на тяхната мощност.

Резистор присвояване

За регулиране на тока в използваните електрически схеми резистори. Тази собственост 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 свойството на електрическото съпротивление, което се използва 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, резистори се използват в разделители напрежение. В този случай законът на Ом отново се използва, но в малко по-различна форма:

U = I ∙ R (2)

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

От веригата и формула (2) е ясно, че напреженията в резисторите са разпределени пропорционално на съпротивленията.

Изображение на резистори на схеми

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 е показана. Изображението на този индикатор се изпълнява от 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 опростяване на ремонта и анализа на веригата често се дава мощта на резисторите, чието обозначаване се извършва в съответствие с GOST 2.728-74.

Технически характеристики на устройствата

Основната характеристика на резистора е номиналното съпротивление R _n , което е показано на диаграмата в близост до резистора и върху корпуса му. Единицата на съпротивление е ома, килограм и мега. Изработени са резистори с резистентност от фракции на ома и 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 резистор с определена стойност на съпротивлението абсолютно точно.

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 загряват от тока, преминаващ през тях. Ако разсейването на мощността надвиши допустимата стойност, устройството ще се повреди.

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

Серийно свързване на резистори

Резисторите могат да бъдат свързани по три различни начина: последователни, паралелни 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 веригата 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 мощност с серия връзка на резистори, тя се изчислява по формулата:

P = I ² ∙ R = 0.256 ² ∙ 390 = 25.55 W.

По подобен начин се определя силата на останалите резистори:

P ₁ = I ² ∙ R ₁ = 0,256 2,200 = 13,11 W;

P ₂ = I ² ∙ R ₂ = 0,256 2,100 = 6,55 W;

P ₃ = I ² ∙ R ₃ = 0.256 ² ∙ 51 = 3.34 W;

P ₄ = I ² ∙ R ₄ = 0.256 ² ∙ 39 = 2.55 W.

Ако комбинирате силата на резисторите, ще получите пълен P:

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

Паралелно свързване на резистори

С паралелна връзка, всички началото на резисторите са свързани към един възел на веригата, а краищата към другата. С тази връзка текущите клонове и потоци преминават през всяко устройство. Магнитудът на тока, според закона на Ом, е обратно пропорционален на съпротивлението, а напрежението във всички резистори е същото.

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

1 / R = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ + 1 / R ₃ + 1 / R ₄ = 1/200 + 1/100 + 1/51 + 1/39 = 0.005 + 0.0256 = 0.06024 1 / Ohm.

Съпротивлението е реципрочната проводимост:

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 = I ² · R = 6,024 ² · 16,6 = 602,3 W.

Съгласно закона на Ом токът се изчислява чрез резисторите:

I ₁ = U / R ₁ = 100/200 = 0.5 А;

I2 = U / R2 = 100/100 = 1 А;

I3 = U / R1 = 100/51 = 1.96 А;

I ₁ = U / R ₁ = 100/39 = 2.56 А.

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

P ₁ = U ² / R ₁ = 100 2/200 = 50 W;

P ₂ = U ² / R ₂ = 100 2/100 = 100 W;

P ₃ = U ² / R ₃ = 100 2/51 = 195.9 W;

P ₄ = U ² / R ₄ = 100 2/39 = 256.4 W.

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

Р = Р1 + Р2 + РЗ + Р4 = 50 + 100 + 195.9 + 256.4 = 602.3 W.

Смесено съединение

Циклите 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, първо заменете съпротивлението R ₂ и R ₆ с общия им R _2.6 , като използвате следната формула:

R _2.6 = R _2, R ₆ / R ₂ + R _6.

По същия начин два паралелни съпротивления R4, R5 се заменят с един R _4.5:

R _4,5 = R _4, R ₅ / R ₄ + R ₅ .

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 = I ² ∙ R.

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

P = U ∙ I = U ∙ (U / R) = U ² / 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 е възможно да се изчисли мощността на всеки резистор, включен в схемата. По-горе са показани прости методи на 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 да се преобразува от първата схема към втората, съпротивлението на резисторите на триъгълника се изчислява:

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

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

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

Допълнителните трансформации се свеждат до изчисляване 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 токове? За да направите това, използвайте добре познатата формула: P = I ² ∙ R, прилагайки я за всяка съпротива, намираме силата им.

Експериментално определяне на характеристиките на елементите на веригата

За експериментално определяне на изискваните характеристики на елементите се изисква да се събере дадена верига 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 това е прототипът на сглобено техническо устройство. Една такава широко разпространена програма е силната симулационна система Multisim 14.0 от National Instruments.

Как да се определи силата на резистори с 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:

P ₃ = U ∙ I = 1,032 ∙ 0,02 = 0,02064 W = 20,6 mW.

Вторият метод е директно измерване на мощността с ваметър.

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