Site Loader

Содержание

можно ли узнать по размеру детали, расшифровки маркировок

У любого резистора, выпускаемого в промышленных условиях, существует порядка десяти параметров, на которые необходимо обращать внимание при его выборе. Среди основных находится мощность элемента. На неё нельзя не посмотреть при выборе нужной детали. Для этого нужно понимать, как узнать мощность резистора.

Внешний вид резистора

Дополнительная информация. Зачастую резистор называют даже в учебниках сопротивлением. Это происходит из-за того, что это его основной параметр.

Скорость потребления энергии резистором

Призвав на помощь школьный курс физики, необходимо вспомнить формулу мощности в электротехнике:

P=U*I.

Из рассмотрения её видно, что мощность напрямую зависит от силы направленного движения частиц и напряжения. Формула тока, проходящего через деталь, определяется из Закона Ома для участка цепи:

I=U/R.

Отсюда видно, что падение напряжения определяется сопротивлением резистора и силой тока, проходящего через него.

Важно! Падение напряжения – это величина оставшегося потенциала на концах резистора от поданного на него.

У всех металлов есть параметр, зависящий от его структуры, – удельное сопротивление. Когда электроны протекают через проводящий элемент, они преодолевают частицы, образующие металл. Это преодоление мешает движению тока. Т.е. чем плотнее металл, тем труднее направленным частицам течь. Мощность выделяется в процессе взаимодействия тока и элементов металла в форме тепла. Не всегда этого добиваются, т.к. КПД устройств от этого уменьшается, хотя в нагревательных элементах данное свойство требуется.

Вернемся к резисторам. Их, в первую очередь, используют для лимитирования тока при запитке потребителя. Из представленного выражения видно, что сила тока напрямую зависит от падения напряжения. Т.е. напряжение ниже – ток ниже. Избыточный потенциал «переваривается» деталью с появлением тепловыделения на ней. Значение мощности его при этом считается по приведённой выше формуле, где U – величина «переваренных» на детале вольт, а I – проходящий сквозь него ток.

Закон Джоуля-Ленца:

ω = j • E = ϭE2, где ω – величина тепловой энергии, появляющейся в единице объема; E и j – напряжённость и плотность электрического поля; ϭ – электропроводность внешнего окружения. Именно по нему определяется выделенное на элементе тепло.

Как определить мощность резистора

Рассмотрим пример:

  • Номинал детали – 2 Ом;
  • Поданный от внешнего источника потенциал – 24В.

Решение:

  • I=24/2=12А;
  • Р=24*12=244 Вт.

Необходимо отметить, что значения в этом примере взяты абсолютно произвольные.

Типы и обозначение резисторов

Зачастую мощности сопротивлений стандартны: 0.05 (0.62) – 0.125 – 0.25 – 0.5 – 1 – 2 – 5. Это классические номиналы рассматриваемых устройств. Встречаются и нестандартные величины, которые требуются для конкретных случаев. Когда происходит процесс сборки схем, элементы выбирают, зная порядковые номера схем. Сопротивление и мощность указываются только по специальному запросу. Для моментального «узнавания» деталей на принципиальных схемах существуют специальные графические обозначения. Они чётко регламентируются ГОСТом.

Условные обозначения резисторов

Обычно характеристики и название необходимого для применения резистора указывают в спецификациях к заказу. Могут также регламентировать разрешённый допуск отклонения в %.

На первом рис. видно, что сопротивления сильно различаются внешне по форме и размерам. Есть прямая зависимость размера от мощности: чем больше элемент, тем выше его мощность. Это связано с тем, что при протекании тока сквозь сопротивление с большей поверхностной площади тепло в окружающую среду отдается быстрее (при условии, что это воздушная среда).

Дополнительная информация. По достижении предельной температуры нагрева на детали начинает выгорать наружный слой с нанесённой маркировкой. Это является первым признаком неправильной работы схемы. Если не принять меры, рассеиваемая энергия останется недостаточной, и далее выгорит внутренний (резистивный) слой. Элемент выйдет из строя.

Нагрев резисторов

При выборе нужного сопротивления по мощности необходимо внимательно посмотреть на способность его нормальной работы в требуемой температуре воздуха. Для верного использования элемента производители её всегда указывают. Мощность рассеивания резисторов прямо зависит от его возможностей по своевременной отдаче тепла без перегрева. Поэтому чем ниже температура окружающей среды, тем эффективнее и дольше без выхода из строя будет работать определённый элемент.

Нельзя допускать слишком высокой температуры вокруг сопротивления. Рабочей температурой для большинства из них является промежуток – 19-26 градусов.

Зачастую под рукой может не оказаться элемента с нужной размерностью для сборки конкретной электрической схемы с характеристикой по мощности. При наличии более мощных есть возможность установить их без потери качества. Главное, чтобы размеры соответствовали собираемому устройству. А вот при наличии устройств только меньшего номинала может возникнуть проблема.

Однако и это тоже решаемый вопрос. Особенно если знать правила состыковки сопротивлений: последовательного и параллельного.

Последовательное сочетание характеризуется тем, что сумма потенциалов состоит из потенциалов на единичном подсоединенном элементе. Ток же, протекающий в цепи, равен току ЛЮБОГО резистора. Т.е. в схеме с последовательным соединением напряжения на деталях разные, а токи одинаковые.

Параллельное соединение характеризуется тем, что, наоборот, потенциал на всех элементах одинаковый, а у тока, идущего через единичную ветку, зависимость обратна её резистивному сопротивлению. Здесь общий ток сети складывается из отдельных токов всех ветвей схемы.

Законы последовательного и параллельного соединения

При отсутствии, например, сопротивления 200 Ом на 1 Вт практически всегда допускается замена на две единицы по 100 Ом на 0,5 Вт последовательно, либо две единицы 400 Ом и 0,5 Вт, поставленных в параллель.

«Практически всегда» написано неспроста. Элементы не все хорошо справляются с ударными токами. В схемах, которые производят зарядку конденсаторов с очень серьёзной ёмкостью, вначале происходит огромная ударная нагрузка. Такой режим повреждает неподготовленный изоляционный слой детали. Это выясняется исключительно эмпирическим путём и долгих расчётов. Однако такими сложными вычислениями и наблюдениями все пренебрегают.

Сопротивление – главная характеристика рассматриваемого элемента, однако без знания параметров мощности выбрать его для установки в принципиальную схему не получится. В противном случае, будет происходить перегрев детали и выход её из строя. Если есть сомнения, то необходимо применить резистор увеличенной мощности для перестраховки.

Видео

Оцените статью:

Принципиальные схемы — Ознакомление с радиодеталями

Ознакомление с радиодеталями — Резисторы

К оглавлению
Резисторы

Эта деталь встречается практически в каждой конструкции.
Она представляет собой фарфоровую трубочку (или
стержень), на которую изнутри нанесена тончайшая пленка
металла или сажи (углерода). Резистор имеет сопротивление и
используется для того, чтобы установить нужный ток в
электрической цепи. Вспомните пример с резервуаром: изменяя
диаметр трубы (сопротивление нагрузки), можно получить
ту или другую скорость потока воды (электрический ток
разной силы). Чем тоньше пленка на фарфоровой трубочке или
стержне, тем больше сопротивление тока.
Самые популярные из резисторов — постоянные, подстроеч-
ные и переменные. Из постоянных чаще всего используются
резисторы типа МЛТ (металлизированный лакированный
теплостойкий). Подстроечные резисторы предназначены для
настройки аппаратуры, а резистор со сменным сопротивлением

(переменный, или потенциометр) применяют для регулировки,
например громкости в магнитофоне.
Резисторы различают по сопротивлению и мощности.
Сопротивление, как вы уже знаете, измеряют в омах, килоомах и
мегоомах, а мощность — в ваттах. Резисторы разной мощности
отличаются размерами. Чем больше мощность резистора, тем
больше его размеры. Внешний вид резисторов показан на
рис. 1.3, их обозначение на принципиальных схемах на рис. 1.4.
Сопротивление резистора обозначают на схемах рядом с
его условным обозначением. Если сопротивление меньше
1 кОм, цифрами указывают число омов без единицы
измерения. При сопротивлении от 1 кОм до 1 МОм указывают число
килоомов и ставят рядом букву «К». Сопротивление 1 МОм и
больше выражают числом мегаомов с написанием буквы «М».
Например, если на схеме рядом с обозначением резистора

указано число 510, значит, сопротивление резистора 510 Ом.
Обозначениям 3,6 к и 820 к отвечает сопротивление 3,6 кОм
и 820 кОм. Надпись на схеме 1 М или 4,7 М означает, что
используются резисторы сопротивлением 1 МОм и 4,7 МОм.
Надо отметить, что чем больше размеры резистора, тем
больше его мощность. Раньше на принципиальных схемах
мощность резисторов обозначалась косыми линиями (рис. 1.5),

теперь ее указывают только в случае использования мощных
резисторов. Если рядом с резистором не указана его мощность,

можно смело ставить самый маленький размер.
В отличие от постоянных резисторов, которые имеют два
вывода, у сменных резисторов таких выводов три. На схеме
указывают сопротивление между крайними выводами
сменного резистора. Сопротивление же между средним выводом
и крайними изменяется при вращении оси резистора,
которая выступает наружу. Причем, если ось вращают в одну
сторону, сопротивление между средним выводом и одним из
крайних возрастает, соответственно уменьшаясь между
средним выводом и другим крайним. Если же ось возвращают
назад, происходит обратное. Это свойство сменного
резистора используют, например, для регулирования громкости
звука, тембра в усилителях, приемниках, магнитофонах.
Резисторы издают шумы. Различают собственные шумы и
шумы скольжения. Собственные шумы резисторов
складываются из тепловых и токовых шумов. Их возникновение
связано с тепловым движением свободных электронов и
прохождением электрического тока. Собственные шумы тем
выше, чем больше температура и напряжение. Высокий
уровень шумов резисторов ограничивает чувствительность
электронных схем и создает помехи при воспроизведении
полезного сигнала. Шумы скольжения (вращения) присущи
переменным резисторам. Они возникают в динамическом
режиме при движении подвижного контакта по резистивному
элементу в виде напряжения помех. В приемных
устройствах эти помехи приводят к различным шорохам и трескам.
Поэтому в электронике стали использовать цифровую
регулировку. В настоящее время в аппаратуре не часто встретишь
регулятор громкости, построенный на потенциометре.
Кроме постоянных и переменных резисторов,
существуют полупроводниковые нелинейные — изделия электронной
техники, основное свойство которых заключается в
способности изменять свое электрическое сопротивление под
действием управляющих факторов: температуры, напряжения,
магнитного поля и др. В зависимости от воздействующего
фактора они получили название терморезисторы, варисторы,
магниторезисторы. В последнее время их стали относить к
управляемым полупроводниковым резисторам. Иными
словами, это элементы, чувствительные к воздействию
определенного управляющего фактора.
Терморезисторы, или термисторы, изменяют свое
сопротивление в зависимости от температуры. Существуют
терморезисторы как с отрицательным, так и с положительным
температурным коэффициентом сопротивления — позисторы.
Терморезисторы используются в системах дистанционного
и централизованного измерения и регулирования
температур, противопожарной сигнализации, теплового «контроля и
защиты машин, измерения мощности, измерения вакуума,
скоростей движения жидкостей и газов, в схемах
размагничивания масок цветных кинескопов и др. Номинальное
сопротивление RH — электрическое сопротивление, значение
которого обозначено на терморезисторе или указано в
нормативной документации, измеренное при определенной
температуре окружающей среды (для большинства типов этих
резисторов при 20 °С, а для терморезисторов с высокими
рабочими температурами до 300 °С).
Варисторы — полупроводниковые резисторы,
отличительной особенностью которых является резко выраженная
зависимость электрического сопротивления от приложенного к ним
напряжения. Их используют для стабилизации и защиты от
перенапряжений, преобразования частоты и напряжения, а также
для регулирования усиления в системах автоматики, различных
измерительных устройствах, в телевизионных приемниках.
Магниторезисторы — полупроводниковые резисторы с
резко выраженной зависимостью электрического
сопротивления от магнитного поля. Действие таких резисторов
основано на использовании магниторезистивного эффекта,
который заключается в изменении сопротивления
резистора при внесении его в магнитное поле. Регулируя
напряженность управляющего магнитного поля или перемещая
резистор в поле постоянного магнита, можно управлять
сопротивлением. Их используют в регуляторах громкости
высококачественной радиоаппаратуры, в качестве датчиков
угла поворота в специальных устройствах автоматики и т.п.

Цветовое обозначение резистора. Обозначение мощности резисторов на схеме

В электрических цепях для регулировки тока применяются резисторы. Выпускается огромное количество различных их видов. Чтобы определиться во всём многообразии деталей, для каждой вводится условное обозначение резистора. Они маркируются различными способами, в зависимости от модификации.

Типы резисторов

Резистор ‒ это устройство, которое имеет электрическое сопротивление, его основное назначение ‒ ограничение тока в электрической цепи. Промышленность выпускает различные типы резисторов для самых разных технических устройств. Их классификация осуществляется разными способами, один из них ‒ характер изменения сопротивления. По этой классификации различают 3 типа резисторов:

  1. Постоянные резисторы. У них не имеется возможности произвольно изменять величину сопротивления. По назначению они делятся на два вида: общего и специального применения. Последние делятся по назначению на прецизионные, высокоомные, высоковольтные и высокочастотные.
  2. Переменные резисторы (их ещё называют регулировочными). Обладают возможностью изменять сопротивление с помощью управляющей ручки. По конструктивному исполнению они очень разные. Есть совмещённые с выключателем, сдвоенные, строенные (то есть на одной оси установлено два или три резистора) и множество других разновидностей.
  3. Подстроечные резисторы. Применяются только во время настройки технического устройства. Органы настройки у них доступны только под отвёртку. Производится большое количество различных модификаций этих резисторов. Они применяются во всевозможных электротехнических и электронных устройствах, начиная от планшетников и заканчивая большими промышленными установками.

Некоторые типы рассмотренных резисторов приведены на нижеприведённой фотографии.

Классификация компонентов по способу монтажа

Существует 3 основных вида монтажа электронных компонентов: навесной, печатный и для микромодулей. Для каждого вида монтажа предназначены свои элементы, они сильно различаются и по размерам, и по конструкции. Для навесного монтажа применяются резисторы, конденсаторы и полупроводниковые приборы. Они выпускаются с проволочными выводами, чтобы можно было их впаивать в схему. В связи с миниатюризацией электронных устройств этот метод постепенно утрачивает актуальность.
Для печатного монтажа применяются более малогабаритные детали, с выводами для впаивания в печатную плату или без них. Для соединения со схемой эти детали имеют контактные площадки. Печатный монтаж существенно способствовал сокращению размеров электронных изделий.

Для печатного и микромодульного монтажа часто используются smd-резисторы. Они очень малы по размерам, легко встраиваются автоматами в печатную плату и микромодули. Они выпускаются различного номинального сопротивления, мощности и размеров. В новейших электронных устройствах преимущественно используются smd-резисторы.

Номинальное сопротивление и рассеваемая мощность резисторов

Номинальное сопротивление, выраженное в омах, килоомах или мегаомах, является основной характеристикой резистора. Эта величина приводится на принципиальных схемах, наносится непосредственно на резистор в буквенно-цифровом коде. В последнее время часто стало применяться цветовое обозначение резисторов.

Вторая важнейшая характеристика резистора — это рассеиваемая мощность, она выражается в ваттах. Любой резистор при прохождении через него тока нагревается, то есть рассеивает мощность. Если эта мощность превысит допустимую величину, наступает разрушение резистора. По стандарту обозначение мощности резисторов на схеме практически всегда присутствует, эта величина часто наносится и на его корпус.

Допуск номинального сопротивления и его зависимость от температуры

Большое значение имеет погрешность, или отклонение от номинальной величины, измеряемая в процентах. Невозможно абсолютно точно изготовить резистор с заявленной величиной сопротивления, обязательно будет отклонение от заданной величины. Погрешность указывается непосредственно на корпусе, чаще в виде кода из цветных полос. Оценивается она в процентах от номинального значения сопротивления.

Там, где существуют большие колебания температуры, немалое значение имеет зависимость сопротивления от температуры, или температурный коэффициент сопротивления, сокращённое обозначение — ТКС, измеряемый в относительных единицах ppm/°C. ТКС показывает, на какую часть от номинального меняется сопротивление резистора, если температура среды увеличивается (уменьшается) на 1°C.

Условное графическое обозначение резистора на схеме

При вычерчивании схем требуется соблюдение государственного стандарта ГОСТ 2.728-74 на условные графические обозначения (УГО). Обозначение резистора любого типа – это прямоугольник 10х4 мм. На его основе создаются графические изображения для других типов резисторов. Кроме УГО, требуется обозначение мощности резисторов на схеме, это облегчает её анализ при поиске неисправностей. В нижеприведённой таблице указаны УГО постоянных сопротивлений с указанием рассеиваемой мощности.

Ниже на фотографии изображены постоянные резисторы разной мощности.


Условное графическое обозначение переменных резисторов

УГО переменных резисторов наносятся на принципиальную схему так же, как и постоянные резисторы, по государственному стандарту ГОСТ 2.728-74. В таблице приведено изображение этих резисторов.

На фотографии ниже изображены переменные и подстроечные резисторы.

Стандартное обозначение сопротивления резисторов

Международными стандартами принято обозначать номинальное сопротивление резистора на схеме и на самом резисторе немного по-разному. Правила этого обозначения вместе с образцами примеров приведены в таблице.

Полное обозначениеСокращённое обозначение
Единица измеренияОбозн. ед. изм.Предел номин. сопротивленияна схемена корпусеПредел номин. сопротивления
ОмОм999,90,51E51 или R5199,9
5,15E1; 5R1
5151E
510510E; K51
КилоомкОм999,95,1k5K199,9
51k51K
510k510K; M51
МегаомМОм999,95,1M5M199,9
51M51M
510M510M

Из таблицы видно, что обозначение на схемах резисторов постоянного сопротивления делаются буквенно-цифровым кодом, сначала идёт числовое значение сопротивления, затем указывается единица измерения. На корпусе резистора принято в цифровом обозначении вместо запятой использовать букву, если это омы, то ставится E или R, если же килоомы, то буква K. При обозначении мегаомов вместо запятой применяется буква M.

Цветовая маркировка резисторов

Цветовое обозначение резисторов было принято, чтобы проще было нанести информацию о технических характеристиках на их корпусе. Для этого наносится несколько цветовых полосок разного цвета. Всего в обозначении полосок принято 12 различных цветов. Каждый из них имеет своё определённое значение. Цветовой код резистра наносится с края, при низкой его точности (20%) наносится 3 полоски. Если точность выше, на сопротивлении можно увидеть уже 4 полоски.

При высокой точности резистора наносится 5-6 полосок. У маркировки, содержащей 3-4 полоски, первые две обозначают величину сопротивления, третья полоска ‒ это множитель, на него умножается эта величина. Следующая полоска определяет точность резистора. Когда маркировка содержит 5-6 полосок, первые 3 соответствуют сопротивлению. Следующая полоска ‒ это множитель, 5-я полоска соответствует точности, а 6-я — температурному коэффициету.

Для расшифровки цветовых кодов резисторов существуют справочные таблицы.

Резисторы для поверхностного монтажа

Поверхностный монтаж — это когда все детали располагаются на плате со стороны печатных дорожек. В этом случае не сверлятся отверстия для монтажа элементов, они припаиваются к дорожкам. Для этого монтажа промышленность выпускает широкий набор smd-компонентов: резисторы, диоды, конденсаторы, полупроводниковые приборы. Эти элементы гораздо меньше по размерам и технологически приспособлены для автоматизированного монтажа. Использование smd-компонентов позволяет существенно уменьшить размеры изделий электроники. Поверхностный монтаж в электронике практически уже вытеснил все другие виды.

При всех достоинствах рассматриваемого монтажа он имеет ряд недостатков.

  1. Печатные платы, изготовленные по этой технологии, боятся ударов и других механических нагрузок, так как при этом повреждаются smd-компоненты.
  2. Эти компоненты боятся перегрева при пайке, потому что от сильных перепадов темературы они могут потрескаться. Этот дефект сложно обнаружить, он проявляется обычно во время работы.

Стандартное обозначение smd-резисторов

В первую очередь smd-резисторы различаются типоразмерами. Самый маленький типоразмер ‒ 0402, чуть больше – 0603. Самый ходовой типоразмер smd-резистора – 0805, и побольше — 1008, следующий типоразмер 1206 и самый большой — 1812. Резисторы самого малого типоразмера имеют и самую малую мощность.

Обозначение smd-резисторов осуществляется специальным цифровым кодом. Если резистор имеет типоразмер 0402, то есть самый маленький, то он никак не маркируется. Резисторы других типоразмеров добавочно различаются по допуску номинального сопротивления: 2, 5, 10%. Все эти резисторы имеют маркировку из 3 цифр. Первая и вторая из них показывают мантиссу, третья — множительный коэффициент. Например, код 473 читается так R=47∙103 Ом=47 кОм.

Все резисторы, которые имеют 1% допуск, а типоразмер больше 0805, имеют маркировку из четырёх цифр. Как и в предыдущем случае, первые цифры показывают мантиссу номинала, а на множитель указывает последняя цифра. Например, код 1501 расшифровывается так: R=150∙101=1500 Ом=1.5 кОм. Аналогично читаются и остальные коды.

Простейшая принципиальная схема

Правильное обозначение на схемах резисторов и других элементов – основное требование государственных стандартов при проектировании электронных и электротехнических изделий. Стандарт устанавливает правила на условные обозначения резисторов, конденсаторов, индуктивностей и других компонентов схем. На схеме указывается не только обозначение резистора или другого элемента схемы, но также его номинальное сопротивление и мощность, а для конденсаторов — рабочее напряжение. Ниже приведён пример простейшей принципиальной схемы с элементами, обозначенными по стандарту.

Знание всех условных графических обозначений и чтение буквенно-цифровых кодов к элементам схем позволит легко разобраться в принципе работы схемы. В данной статье рассмотрены только резисторы, а элементов схем довольно много.

Определение мощности резистора: можно ли узнать по размеру детали

Главная База знаний Электроника

Резисторы есть в любой электрической схеме. Но в разных схемах протекают различной величины ток. Не могут же одни и те же элементы работать при 0,1 А и при 100 А. Ведь при прохождении тока сопротивление греется.

Чем выше ток, тем более интенсивный нагрев. Значит, и резисторы должны быть на разную величину тока. Так и есть. Отображает их способность работать при различных токах такой параметр, как мощность резистора. На деталях покрупнее она указывается прямо на корпусе.

Для мелких корпусов есть другой метод определения (см. ниже).

Что такое мощность резистора

Мощность определяется как произведение силы тока на сопротивление: P = I * R и измеряется в ваттах (закон Ома). Рассеиваемая мощность резистора — это максимальный ток, который сопротивление может выдерживать длительное время без ущерба для работоспособности. То есть, этот параметр надо выбирать для каждой схемы отдельно — по максимальному рабочему току.

Как определить мощность резистора по внешнему виду: надо знать соответствие размеров и мощностей

Физически рассеиваемая мощность резистора — это то количество тепла, которое его корпус может «отдать» в окружающую среду и не перегреться при этом до фатальных последствий. При этом, нагрев не должен слишком сильно влиять на сопротивление резистора.

Стандартный ряд мощностей резисторов и их обозначение на схемах

Обратите внимание, что резисторы одного номинала могут быть с разной мощностью рассеивания. Этот параметр зависит от технологии изготовления, материала корпуса. Есть определенный ряд мощностей и их графическое обозначение по ГОСТу.

Графическое обозначение мощности резисторов на схеме — черточки и римские цифры, нанесенные на поверхность сопротивления. Самое малое стандартное значение 0,05 Вт, самое большое — 25 Вт, но есть и более мощные. Но это уже специальная элементная база и в бытовой аппаратуре не встречается.

Как обозначаются мощность маломощных резисторов надо просто запомнить. Это косые линии на прямоугольниках, которыми обозначают сопротивления на схемах.

Количество косых черточек обозначает количество четвертей дюйма. При номиналах сопротивлений от 1 Вт на изображении ставятся римские цифры: I, II, III, V, VI и т.д.

Цифра эта и обозначает мощность резистора в ваттах. Тут немного проще, так как соответствие прямое.

Как определить по внешнему виду

На принципиальной схеме указана нужная мощность резистора — тут все понятно. Но как определить мощность сопротивления по внешнему виду на печатной плате? Вообще, чем больше размер корпуса, тем больше тепла он рассеивает. На достаточно крупных по размеру сопротивлениях указывается номинальное сопротивление и его мощность в ваттах.

Тут есть некоторая путаница, но не все так страшно. На отечественных сопротивлениях рядом с цифрой ставят букву В. В зарубежных ставят W. Но эти буквы есть не всегда. В импортных может стоять V или SW перед цифрой. Еще в импортных может тоже стоять буква B, а в отечественных МЛТ может не стоять ничего или буква W. Запутанная история, конечно. Но с опытом появляется хоть какая-то ясность.

Как определить мощность резистора: стоит в маркировке

А ведь есть маленькие резисторы, на которых и номинал-то с трудом помещается. В импортных он нанесен цветными полосками. Как у них узнать мощность рассеивания?

В старом ГОСТе была таблица соответствий размеров и мощностей. Резисторы отечественного производства по прежнему делают в соответствии с этой таблицей. Импортные, кстати, тоже, но они по размерам чуть меньше отечественных.

Тем не менее их также можно идентифицировать. Если сомневаетесь, к какой группе отнести конкретный экземпляр, лучше считать что он имеет более низкую способность рассеивать тепло. Меньше шансов, что деталь скоро перегорит.

Тип резистора Диаметр, мм Длинна, ммРассеиваемая мощность, Вт
ВС 2,5 7,0 0,125
УЛМ, ВС 5,5 16,5 0,25
ВС 5,5 26,5 0,5
7,6 30,5 1
9,8 48,5 2
25 75 5
30 120 10
КИМ 1,8 3,8 0,05
2,5 8 0,125
МЛТ 2 6 0,125
3 7 0,125
4,2 10,8 0,5
6,6 13 1
8,6 18,5 2

С размерами сопротивлений и их мощностью вроде понятно. Не все так однозначно. Есть резисторы большого размера с малой рассеивающей способностью и наоборот. Но в таких случаях, проставляют этот параметр в маркировке.

Мощность SMD-резисторов

SMD-компоненты предназначены для поверхностного монтажа и имеют миниатюрные размеры. Мощность резисторов SMD определяется по размерам. Также она есть в характеристиках, но необходимо знать серию и производителя. Таблица мощности СМД резисторов содержит наиболее часто встречающиеся номиналы.

Размеры SMD-резисторов — вот по какому признаку можно определить мощность этих элементов

Код imperialКод metrikДлинна inch/mmШирина inch/mmВысота inch/mmМощность, Вт
0201 0603 0,024/0,6 0,012/0,3 0,01/0,25 1/20 (0,05)
0402 1005 0,04/1,0 0,02/0,5 0,014/0,35 1/16 (0,062)
0603 1608 0,06/1,55 0,03/0,85 0,018/0,45 1/10 (0,10)
0805 2112 0,08/2,0 0,05/1,2 0,018/0,45 1/8 (0,125)
1206 3216 0,12/3,2 0,06/1,6 0,022/0,55 1/4 (0,25)
1210 3225 0,12/3,2 0,10/2,5 0,022/0,55 1/2 (0,50)
1218 3246 0,12/3,2 0,18/4,6 0,022/0,55 1,0
2010 5025 0,20/2,0 0,10/2,5 0,024/0,6 3/4 (0,75)
2512 6332 0,25/6,3 0,12/3,2 0,024/0,6 1,0

В общем-то, у этого типа радиоэлементов нет другого оперативного способа определения тока, при котором они могут работать, кроме как по размерам. Можно узнать по характеристикам, но их найти не всегда просто.

Как рассчитать мощность резистора в схеме

Чтобы рассчитать мощность резисторов в схеме, кроме сопротивления (R) необходимо знать силу тока (I). На основании этих данных можно рассчитать мощность. Формула обычная: P = I² * R. Квадрат силы тока умножить на сопротивление. Силу тока подставляем в Амперах, сопротивление — в Омах.

Если номинал написан в килоомах (кОм) или мегаомах (мОм),  его переводим в Омы. Это важно, иначе будет неправильная цифра.

Схема последовательного соединения резисторов

Для примера рассмотрим схему на рисунке выше. Последовательное соединение сопротивлений характерно тем, что через каждый отдельный резистор цепи протекает одинаковый ток.

Значит мощность сопротивлений будет одинаковой. Последовательно соединенные сопротивления просто суммируется: 200 Ом + 100 Ом + 51 Ом + 39 Ом = 390 Ом. Ток рассчитаем по формуле: I = U/R.

Подставляем данные: I = 100 В / 390 Ом = 0,256 А.

По расчетным данным определяем суммарную мощность сопротивлений: P = 0,256² * 390 Ом = 25,549 Вт.  Аналогично рассчитывается мощность каждого из резисторов. Например, рассчитаем мощность резистора R2 на схеме. Ток мы знаем, его номинал тоже.

Получаем: 0,256А² * 100 Ом = 6,55 Вт. То есть, мощность этого резистора должна быть не ниже 7 Вт. Брать с более низкой мощностью точно не стоит — быстро перегорит.

Если позволяет конструктив прибора, то можно поставить резистор большей мощности, например, на 10 Вт.

Есть резисторы серии МЛТ, в которых мощность рассеивания тепла указана сразу после названия серии без каких-либо букв. В данном случае — МЛТ-2 означает, что мощность этого экземпляра 2 Вт, а номинал 6,8 кОм.

При параллельном подключении расчет аналогичен. Нужно только правильно рассчитать ток, но это тема другой статьи. А формула расчета мощности резистора от типа соединения не зависит.

Как подобрать резистор на замену

Если вам необходимо поменять резистор, брать надо либо той же мощности, либо выше. Ни в коем случае не ниже — ведь резистор и без того вышел из строя. Происходит это обычно из-за перегрева. Так что установка резистора меньшей мощности исключена. Вернее, вы его поставить можете. Но будьте готовы к тому, что скоро его снова придется менять.

Примерно определить мощность резистора можно по размерам

Если место на плате позволяет, лучше поставить деталь с большей мощностью рассеивания, чем была у заменяемой детали. Или поднять резистор той же мощности повыше (можно вообще не подрезать выводы) — чтобы охлаждение было лучше. В общем, при замене резистора, мощность берем либо ту же, либо выше на шаг.

Источник: https://elektroznatok.ru/info/elektronika/moshhnost-rezistora

Мощность SMD резистора. Как узнать?

Радиоэлектроника для начинающих

Также, как и выводные резисторы, SMD-резисторы для монтажа на поверхность рассчитаны на определённую мощность рассеивания. Но, как её узнать?

На самом деле, определить мощность SMD резистора не так уж и сложно. Мощность рядовых чип-резисторов, которых в современной электронике огромное множество, можно определить исходя из их размеров.

Далее представлена таблица №1, в которой указано соответствие типоразмера SMD-резистора и его мощности рассеивания. Отмечу, что в таблице указан типоразмер в дюймовой системе кодировки, а реальные размеры указаны в миллиметрах (длина и ширина). Сделано это исходя из удобства.

Дело в том, что до сих пор наибольшее распространение получила система кодирования типоразмера чип-резисторов в дюймах. Её используют все: производители, поставщики и магазины. А для того, чтобы определить типоразмер, а, следовательно, и мощность, мы должны замерить длину и ширину резистора обычной линейкой или другим более точным инструментом, шкала которого проградуирована в миллиметрах.

Если у вас на руках имеется SMD-резистор, мощность которого требуется узнать, то, сделав замеры обычной линейкой, можно быстро определить его типоразмер и соответствующую ему мощность рассеивания.

Таблица №1. Соответствие мощности SMD-резистора и его типоразмера.

Типоразмер (дюймовый, inch) Мощность (Power Rating at 70°C) Мощность, Вт. Длина (L) /Ширина (W), мм.
0075 1/50W 0,02 Вт 0,3/0,15
01005 1/32W 0,03 Вт 0,4/0,2
0201 1/20W 0,05 Вт 0,6/0,3
0402 1/16W, 1/8W 0,063 Вт; 0,125 Вт 1,0/0,5
0603 1/10W, 1/5W 0,1 Вт; 0,2 Вт 1,6/0,8
0805 1/8W, 1/4W 0,125 Вт; 0,25 Вт 2,0/1,25
1206 1/4W, 1/2W 0,25 Вт; 0,5 Вт 3,2/1,6
1210 1/2W 0,5 Вт 3,2/2,5
1218 1W; 1,5W 1 Вт; 1,5 Вт 3,2/4,8
1812 1/2W, 3/4W 0,5 Вт; 0,75 Вт 4,5/3,2
2010 3/4W 0,75 Вт 5,0/2,5
2512 1W; 1,5W; 2W 1 Вт; 1,5 Вт; 2 Вт 6,4/3,2
Мощность SMD-резисторов с широкими электродами (Long side termination chip resistors)
0406 0,25…0,3W 0,25…0,3 Вт 1,0/1,6
0612 0,75…1W 0,75…1 Вт 1,6/3,2
1020 1W 1 Вт 2,5/5,0
1218 1W 1 Вт 3,2/4,6
1225 2W 2 Вт 3,2/6,4

В таблице №1 также указаны типовые мощности и для SMD-резисторов с широкими боковыми электродами (выводами). В документации такие резисторы называются Long Side Termination Chip Resistors или Wide Terminal Chip Resistors.

Хочу обратить внимание на то, что в колонке (Мощность, Power Rating at 70°C) для некоторых типоразмеров указано несколько значений мощности. Дело в том, что производители выпускают разные серии SMD-резисторов. В одной серии мощность резисторов для типоразмера 1206 нормирована на уровне 0,5 Вт, а в другой 0,25 Вт.

Например, чип-резисторы серии CRM фирмы Bourns® рассчитаны на повышенную мощность: CRM0805 (0,25W), CRM1206 (0,5W), CRM2010 (1W). Используются такие в импульсных источниках питания в качестве токовых датчиков, токоограничительных резисторов, снабберов (демпфирующих резисторов).

Такое положение дел нужно учитывать, если вы собираетесь использовать резистор, мощность которого была определена исходя из размеров. При этом, нужно остановиться на наименьшем значении мощности, взятом из таблицы №1.

Если этим пренебречь, то может случится так, что вам попадётся резистор с меньшей мощностью, например, 0,25W вместо 0,5W, а это уже чревато его перегревом и выходом из строя при работе в реальной схеме.

Хотелось бы отметить, что сведения в таблице №1 в основном относятся к стандартным SMD-резисторам, то есть таким, которые широко и в большом количестве используются при производстве электроники.

Как правило, это чип резисторы на основе толстой плёнки (thick film chip resistors), так как они являются самыми дешёвыми, и, как следствие, самыми распространёнными. Примером могут служить серии стандартных толстоплёночных SMD резисторов D/CRCW e3 (Vishay®), ERJ (Panasonic) или RC (Yageo).

Не секрет, что существует огромное количество узкоспециализированных SMD-резисторов, которые имеют свои особенности.

К таким можно отнести резисторы, которые работают при повышенных температурах (до 230°C), в условии агрессивной среды (Antisulfur), миллиомные чип резисторы, SMD резисторы-перемычки.

Если такие резисторы и встречаются на печатных платах от потребительской электроники, то, как правило, их количество невелико, они применяются в определённых цепях электронных схем.

Их характеристики, в том числе и мощность рассеивания, может существенно отличатся от усреднённых значений, которые приведены в таблице №1 и являются типовыми для стандартных SMD-резисторов, количество которых в электронной схеме может быть просто огромным.

Типовые мощности тонкоплёночных резисторов (Thin film chip resistors) также соответствуют значениям из таблицы №1. Резисторы для некоторых областей применения, например, для автомобильной электроники (avtomotive grade), могут иметь мощность чуть выше той, что указана в таблице №1.

Как узнать мощность резисторных SMD-сборок?

Для резисторных SMD-сборок мощность в технической документации указывается на элемент (per element), а иногда ещё и на сборку вцелом (per package). Обычно, чип-сборка состоит из набора 2, 4, или 8 резисторов стандартного типоразмера. Например, набор типоразмера 0408 соответствует четырём SMD резисторам типоразмера 0402.

Так вот, типовая мощность одного резистора в такой сборке мало чем отличается от стандартной мощности отдельного SMD-резистора такого же типоразмера.

Так, для резисторных SMD-сборок 0202 (0201 × 2) мощность на элемент обычно составляет 0,03W (1/32W). Для тех, кто ещё не знает, сборка типоразмера 0202, – это два резистора 0201 в наборе.

Для сборок 0404 (0402 × 2), 0408 (0402 × 4) мощность на элемент обычно не превышает значения в 0,063W (1/16W).

Для сборок 0606 (0603 × 2), 0612 (0603 × 4), 0616 (0602 × 8) мощность на элемент составляет 0,063…0,125W.

Чип-сборка типоразмера 0612 на 4 резистора с выводами типа convex (т.е. выпуклыми). Мощность на элемент 0,1W.

На следующем фото резисторная чип-сборка 8×1206 с материнской платы старого, но очень крутого промышленного компьютера. На современных платах наборы такого типоразмера встречаются очень редко.

Ориентировочная мощность такой сборки 0,25W на элемент. Это если исходить из соображения, что типовая мощность для типоразмера 1206 составляет минимум 0,25W.

Хотя, стоит иметь ввиду, что в документации на стандартные современные сборки типоразмера 4×1206 минимальная мощность обычно 0,125W (1/8W) на элемент, что в 2 раза меньше. Так что, тут можно и поспорить, но я всё же остановлюсь на значении в 0,25W.

В англоязычной тех. документации мощность рассеивания называется Power Dissipation (иногда Rated dissipation), а обозначается как P70. Нижнему индексу (70) соответствует температура окружающей среды, при которой резистор способен долговременно выдерживать указанную мощность.

Каждая серия резисторов рассчитана на работу в определённом интервале температур. В большинстве своём, рабочая температура обычных чип-резисторов на основе толстой плёнки (thick film) лежит в интервале от -55°C до +155°C. Но, для микроминиатюрных типоразмеров от 0075 до 0201 максимальная температура, как правило, ограничена на уровне +125°C.

Как уже говорилось, в технической документации мощность SMD-резисторов указывается для температуры окружающей среды +70°C. Если резистор, эксплуатируется при температуре выше +70°C, то мощность, которая выделяется на нём в процессе работы должна быть снижена. Проще говоря, при повышенной температуре резистор просто не успевает охлаждаться.

На графике снижения мощности (Power Derating Curve) по шкале Rated Load (%) указан процент от номинальной мощности, которую способен выдержать SMD-резистор при соответствующей температуре окружающей среды (Ambient Temperature, °C).

Так, при температуре в +120°C мощность должна быть снижена до уровня 40% для изделий, рассчитанных на работу в температурном диапазоне -55°C…+155°C. Если у нас резистор на 1 ватт, то при данной температуре он способен долговременно выдерживать мощность в 0,4 ватта. Нетрудно заметить, что температура в 155°C соответствует нулевой мощности.

Приведённый график является типовым для стандартных толстоплёночных резисторов. Для специализированных SMD-резисторов график снижения мощности может существенно отличаться. Например, так он выглядит для резисторов серии PHT (Vishay).

Это высокостабильные тонкоплёночные чип резисторы для работы при повышенной температуре окружающей среды (от -55°C до +215°C). Даже к установке таких резисторов на печатную плату предъявляются определённые требования, чтобы эффективно отводить тепло от резистивного слоя.

Мощные SMD-резисторы

Существует мнение, что максимальная мощность рассеивания SMD резисторов ограничена их физическими размерами и параметрами резистивного слоя, например, сечением. И это так. Несмотря на это, среди резисторов для поверхностного монтажа есть и модели повышенной мощности.

К таким можно отнести чип резисторы серии PCAN (Vishay). Особенностью данных резисторов является подложка из нитрида алюминия (aluminum nitride, AlN), которая обладает повышенной теплопроводностью.

90% тепла от резистивного слоя SMD-резистора проходит через тело компонента, то есть через его подложку (substrate). Керамика на основе алюмонитрида (нитрида алюминия) обладает высокой теплопроводностью, что позволяет быстрее отводить тепло от резистивного слоя.

К тому же, керамика на основе алюмонитрида нетоксична.

Кроме этого нижняя часть контактных электродов данных чип-резисторов имеет увеличенную площадь, за счёт которой удаётся уменьшить тепловое сопротивление между проводящим слоем резистора и контактными площадками на печатной плате.

Такое сочетание технических решений позволяет преодолеть мощностные ограничения для стандартных типоразмеров смд-резисторов. Для сравнения, приведу значения мощности рассеивания для четырёх типоразмеров, доступных в данной серии.

Тонкоплёночные прецизионные чип резисторы повышенной мощности серии PCAN (Vishay)
Типоразмер, inch Мощность, W
0603 0,5
0805 1
1206 2
2512 6

Как видим, для типоразмера 2512 мощность составляет 6 Вт. Стандартный SMD-резистор такого же типоразмера, как правило, имеет мощность не более 1 или 2 Вт.

Так же есть чип-резисторы с более скромными характеристиками, например, серии PHP (Vishay). В ней уже используется подложка из рядового, хотя, и высокочистого оксида алюминия (alumina, Al2O3), который широко используется в качестве материала для подложки в стандартных SMD-резисторах.

Из особенностей: увеличенная площадь нижних электродов Wraparound-типа. Допустимая мощность для типоразмера 2512 данной серии составляет 2,5 Вт. Это на 0,5…1,5 ватта больше, чем у стандартных резисторов аналогичного размера.

Работа чип-резисторов на таких мощностях возможна с одной оговоркой, – это соблюдение правил монтажа на печатную плату. Об этом прямо сообщается в технической документации на серию.

Какие бы технические ухищрения не использовались для увеличения мощностных характеристик SMD-резисторов, но тепло всё равно отводить куда-то надо. Именно поэтому, к таким резисторам предъявляются особые требования монтажа их на плату.

Основными способами отвода избытка тепла от резистивного слоя SMD-резистора являются соединительные контакты медных проводников, поверхность печатной платы и внешнее охлаждение.

В печатных платах под поверхностный монтаж элементов, избытки тепла от элементов отводятся в толщу платы и медные полигоны, которые служат своеобразным радиатором. В некоторых случаях может применятся принудительное внешнее охлаждение (например, вентиляторы).

Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Источник: https://go-radio.ru/moshchnost-smd-rezistorov.html

Как определить мощность резистора

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Резистор является самым используемым радиокомпонентом, без которого не обходится ни одна электронная схема. Основными параметрами резистора являются электрическое сопротивление, мощность и допуск.

Если с сопротивлением и допуском все понятно, то определение мощности малогабаритных резисторов вызывает некоторые трудности, особенно на первых порах занятием радиолюбительством.

В статье о цветовой и цифровой маркировке резисторов я уже рассказывал о мощности резисторов, но судя по Вашим м, этот параметр был раскрыт не полностью.

В этой статье я постараюсь устранить этот пробел.

Итак.

Резисторы бывают разного устройства и конструкции, но в большинстве случаев они представляют собой небольшой цилиндр из фарфора или какого-нибудь другого изолятора, на который нанесен токопроводящий слой, обладающий определенным электрическим сопротивлением. В других конструкция на цилиндр наматывается требуемое количество витков тонкой проволоки из сплавов, обладающих большим сопротивлением.

Резисторы применяют согласно мощности, на которую он рассчитан, и которую может выдержать без риска быть испорченным при прохождении через него электрического тока.

Поэтому на схемах внутри прямоугольника прописывают условные обозначения, указывающие мощность резистора в ваттах (Вт): двойной косой чертой обозначают резистор мощностью 0,125 Вт; прямой чертой, расположенной вдоль значка резистора, обозначают мощность 0,5 Вт; римской цифрой обозначается мощность от 1 Вт и выше.

Как правило, резисторы разной мощности отличаются размерами и чем больше мощность резистора, тем размер его больше. На крупногабаритных резисторах величина мощности указывается на корпусе в виде цифрового значения, а вот малогабаритные резисторы приходится определять на «глаз».

Но все же определить мощность того или иного резистора не так уж и трудно, так как габаритные размеры соответствуют стандарту, которого стараются придерживаться все производители электронных компонентов. В Советском Союзе даже выпускались таблицы для определения мощности резисторов по их размерам: диаметру и длине.

На отечественных резисторах типа МЛТ и некоторых зарубежных мощностью 1Вт и выше величина мощности указывается на корпусе цифровым значением. На остальных импортных резисторах рядом с цифрой дополнительно ставят латинскую букву W.

Правда, встречаются некоторые зарубежные экземпляры, где после цифрового значения может стоять другая буква. Как правило, подобную маркировку ставит производитель, который сам изготавливает некоторые компоненты для своей аппаратуры, не придерживаясь стандартов.

Однако с размерами есть небольшой нюанс, который надо знать: габариты отечественных и импортных резисторов одинаковой мощности немного отличаются друг от друга — отечественные резисторы чуть больше своих зарубежных собратьев.

Это объясняется тем, что отечественные радиокомпоненты выпускаются с некоторым запасом по мощности, тогда как у зарубежных аналогов такого запаса нет. Поэтому при замене отечественных резисторов зарубежными, зарубежный аналог следует брать на порядок мощнее.

Есть еще один тип резисторов, выпускаемые как зарубежными, так и отечественными производителями, габариты которых не подходят под стандартные размеры. Как правило, это низкоомные высокоточные резисторы, имеющие допуск по номинальному сопротивлению от 1% и ниже. Такие резисторы применяются в измерительных приборах, медицинском, военном или высокоточном оборудовании.

Если с крупногабаритными резисторами все понятно, то малогабаритные резисторы мощностью 0,5 Вт и ниже приходится различать только исходя из их размеров. Но и в этом случае сложного ничего нет, так как на первое время достаточно в качестве образца иметь по одному резистору с мощностями от 0,125Вт до 0,5Вт, чтобы сравнивать их с искомыми резисторами.

А в дальнейшем, когда придет опыт, Вы сможете без труда определять мощность резисторов по их габаритам.

Ну и в довершении статьи картинка с резисторами отечественного и зарубежного производства в порядке возрастания их мощности. А чтобы легче было ориентироваться в габаритах, на каждой картинке предоставлена спичка, относительно которой можно судить о размерах того или иного резистора.

И еще надо сказать о замене: резистор мощностью 0,125Вт можно заменить резистором мощностью 0,125Вт и выше. Лишь бы позволял размер платы. А вот резистор мощностью 0,5Вт нельзя заменить резисторами 0,125Вт и 0,25Вт, так как их мощность меньше и в процессе работы они могут перегреться и выйти из строя.

  • И по традиции видеоролик, где показывается еще один вариант определения мощности резисторов.
  • Удачи!

Источник: https://sesaga.ru/kak-opredelit-moshhnost-rezistora.html

Как проверить резистор мультиметром

При работе с электрической схемой возникают ситуации, когда необходимо проверить сопротивление резистора.

Это может понадобиться при проверке исправности или подгонке его величины под требуемое значение, которое отличается от номинального.

Проверять сопротивление можно, не выпаивая резистор, или после его выпайки. В этой статье я расскажу, как правильно проверить резистор мультиметром.

Содержание статьи

Для того, чтобы узнать сопротивление резистора, нужно воспользоваться обычным мультиметром.

Принцип измерений основан на законе Ома, который гласит, что сила тока находится в прямой пропорциональной зависимости от напряжения и обратно пропорциональной от сопротивления.

Определение сопротивления происходит косвенным путем по формуле R = U/I. То есть, при известных напряжении и силе тока легко определить сопротивление.

Если ранее применялись стрелочные тестеры, то сегодня радиолюбители для проверки исправности резисторов чаще всего используют цифровые мультиметры с круговым переключателем, с помощью которого выставляется тип рабочего режима и диапазон измерений.

Цифровой тестер для проверки резисторов

Для измерения величины R переключатель выставляют в диапазон Ω. В комплекте к такому прибору идет один комплект щупов, имеющих разную расцветку. Принято красный щуп вставлять в отверстие com, а черный – VΩCX+.

Как проверить резистор не выпаивая: визуальная проверка

Процесс проверки резистора на работоспособность непосредственно на плате без полной выпайки является довольно трудоемким занятием, поэтому предварительно можно определить сгоревшую деталь визуально. Прежде всего осматривают корпус на предмет повреждений и сколов, надежности закрепления выводов.

О неисправностях свидетельствуют:

  • Потемнение корпуса. Сгоревший резистор имеет потемневшую поверхность – полностью или частично в виде колечек. Слабое потемнение не свидетельствует о неисправности, а только о перегреве, который не привел к полному выходу детали из строя.
  • Появление характерного запаха.
  • Стирание маркировки.
  • Наличие на плате сгоревших дорожек

Если условия позволяют, то неисправный резистор выпаивают, а на его место впаивают новый с таким же номиналом.

Внимание! Осмотр не гарантирует точного определения исправности, резистор может выглядеть как новый даже при оборванном контакте.

Подготовка мультиметра к проведению измерений: какие установить настройки

Перед измерениями прибор готовят к работе. Для этого его включают и концы щупов закорачивают между собой. Если на дисплее появляются нули, то прибор исправен и в цепи нет обрыва. На дисплее могут отражаться не нули, а доли Ома.

Подготовка прибора к проверке

При разомкнутых щупах на исправном мультиметре отображается цифра 1 и диапазон измерений. Кабельные шнуры подключают в соответствии с тем режимом, который вам необходим, – «Прозвонка» или «Измерение».

Как прозвонить резистор

Режим «Прозвонка» (имеется не во всех тестерах) применяется, чтобы убедиться, что в цепях, идущих через резистор или параллельных ему, отсутствует короткое замыкание. Для его установки регулятор поворачивают к значку диода. Если между точками установки щупов есть токопроводящая цепь, то через динамик генерируется звуковой сигнал.

Режим прозвонки

Этот режим применяют только для резисторов, номинал которых не превышает 70 Ом. Для деталей с большим номиналом его использовать не имеет смысла, поскольку сигнал настолько слаб, что его можно не услышать.

Как определить номинал резистора по маркировке

Для определения работоспособности желательно знать номинал. Как определить номинал резистора по цветовой маркировке, мы подробно рассказали в этой статье.

Немного дополним информацию о способах маркировки SMD резисторов. Из-за малого размера на них практически невозможно нанести традиционную цветовую маркировку, поэтому предусмотрена особая система идентификации. В обозначение входят: 3 или 4 цифры, 2 цифры и буква.

В первой системе первые две или три цифры характеризуют численное значение резистора, а последняя является показателем множителя, обозначающим степень, в которую возводят 10 для получения окончательного результата. Если сопротивление ниже 1 Ом, то для определения местонахождения запятой служит символ R. Например, сопротивление 0,05 Ом выглядит как 0R05.

Высокоточные (прецизионные) резисторы имеют очень малые размеры, поэтому нуждаются в компактной маркировке. Она состоит из трех цифр – первые две являются кодом, а третья – множителем.

Каждому коду соответствует трехзначное значение сопротивления, определяемое по таблице.

Такая маркировка выполняется в соответствии со стандартом EIA-96, разработанным для резисторов с допуском по сопротивлению не выше 1%.

Таблица кодов для прецизионных резисторов

Код Значение Код Значение Код Значение Код Значение Код Значение Код Значение
01 100 17 147 33 215 49 316 65 464 81 681
02 102 18 150 34 221 50 324 66 475 82 698
03 105 19 154 35 226 51 332 67 487 83 715
04 107 20 158 36 232 52 340 68 499 84 732
05 110 21 162 37 237 53 348 69 511 85 750
06 113 22 165 38 243 54 357 70 523 86 768
07 115 23 169 39 249 55 365 71 536 87 787
08 118 24 174 40 255 56 374 72 549 88 806
09 121 25 178 41 261 57 383 73 562 89 825
10 124 26 182 42 267 58 392 74 576 90 845
11 127 27 187 43 274 59 402 75 590 91 866
12 130 28 191 44 280 60 412 76 604 92 887
13 133 29 196 45 287 61 422 77 619 93 909
14 137 30 200 46 294 62 432 78 634 94 931
15 140 31 205 47 301 63 443 79 649 95 953
16 143 32 210 48 309 64 453 80 665 96 976

Проверка сопротивления постоянного резистора

После подготовки прибора к работе приступают к измерениям. Для этого выпаивают одну из ножек сопротивления. Один из щупов подсоединяется к запаянной ножке, второй – к свободной. Если резистор исправен, то на дисплее появится показание, соответствующее номинальному значению в пределах допуска.

Как проверяют сопротивление резистора

При обрыве цепи на экране горит «1».

Внимание! Регулятором перед измерением выставляют переключатель на ближайшее к номиналу значение большего достоинства. Если регулятором была выполнена настройка на значение, меньшее, чем номинал детали, то на дисплее результаты измерений отображаться не будут, поскольку срабатывает внутренняя блокировка тестера.

Если с одной стороны от резистора в схеме впаян конденсатор, то ножку с этой стороны условно можно считать свободно висящей. И в этом случае можно провести измерения, не выпаивая резистор.

СМД-резисторы – компоненты поверхностного монтажа, измерение сопротивления которых осложняется их малыми размерами. Их обычно проверяют, как и все постоянные резисторы, выпайкой одной ножки.

Проверка переменного резистора

Проверка без выпайки из схемы переменных резисторов, имеющих как минимум три ножки, более сложная, по сравнению с проверкой постоянного резистора.

Переменный резистор

Наиболее легким вариантом является положение резистора в самом начале схемы, поскольку одна из крайних «ножек» подключается через емкость. Поэтому по постоянному току приравнивается к свободно висящей. Такой способ измерения позволяет определить общее сопротивление, которое присутствует между крайними контактами.

Провести точные измерения сопротивления резистора позволяет его выпайка из схемы. Аналогично выпаянной, проверяется и новая деталь. Этапы измерений:

  • Мультиметр включают в режим измерения.
  • Щупальца подсоединяют к крайним ножкам. Это позволяет определить общее сопротивление. Значение на дисплее не должно отличаться от номинала более чем на положенный допуск. Величина допуска характеризуется последним кольцом в цветовой маркировке. Она выражается в процентах от номинального значения.
  • Если общее сопротивление соответствует номинальному, то измеряют сопротивление между средней и крайней ножками. После подсоединения «крокодилов» вращают ручку переменного резистора в одном из направлений. Сопротивление либо плавно возрастает до ранее установленного общего значения, либо снижается до нулевого значения. При самой частой неисправности (пропадании контакта токосъемника) прибор показывает бесконечность.

Видео: как проверить резистор мультиметром

Другие материалы по теме

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Источник: https://www.RadioElementy.ru/articles/kak-proverit-rezistor-multimetrom/

Все о резисторах. Определение, типы резисторов и их номинал

КатегорииСправочная Статьи для новичков

Привет. Сегодня статья будет посвящена такому радиоэлементу как резистор, или как было принято называть его ранее сопротивление.

Основной задачей резисторов является создание сопротивления электрическому току. Для более наглядной визуализации, давайте представим электрический ток, как воду, которая течет по трубе.

В конце этой трубы установлен кран, который полностью откручен, и он просто пропускает через себя водный поток.

Стоит нам немного начать закрывать кран, как мы сразу увидим, что поток стает слабее вплоть до того момента, когда течь воды полностью остановится.

По такому принципу и работают резисторы, только вместо трубы у нас электрический проводник, вместо воды ток, а вместо крана наш резистор. Чем больше номинал резистора, тем больше он делает сопротивление электрическому току. Сопротивление резистора измеряется такой единицей измерения как Ом.

Так как в схемах могут использоваться очень большие резисторы, номинал которых может составлять порядка 1000 -1000000 Ом, то для облегчения вычислений используют производные единицы, такие как кОм, мОм и гОм.

Для большего понимания этих единиц измерения, привожу следующую расшифровку:

  • 1кОм = 1000 Ом;
  • 1 мОм = 1000 кОм;
  • 1гОм = 1000 мОм;

На практике все очень просто. Если нам попался резистор с надписью 1,8 кОм, то проведя не сложные вычисления, увидим, что номинал в Омах будет соответствовать 1800 Ом.

По принципу работы, резисторы делятся на постоянные и переменные.

Из самих названий можно догадаться, что постоянные резисторы в процессе работы никогда не меняют своего номинала. Переменные же резисторы, могут менять свой номинал в процессе работы, и используются для выполнения какой-то настройки. Примером для использования переменных резисторов может быть ручки управления громкостью, тембром на магнитофонах.

Постоянные резисторы

Поговорим более детально о постоянных резисторах. На практике, обозначение номинала резисторов наносится на корпусе. Это может быть буквенно–цифровой код или обозначение цветными полосками (цветовая маркировка резисторов). Как узнать номинал резистора по цветовой маркировке, можем узнать из этой статьи.

Что касается буквенно-цифрового обозначения, то его принято обозначать такими способами:

  1. Буква R – означает, что номинал резистора будет измеряться в Омах. Очень важным является позиция этой буквы. Если на резисторе надпить типа 12R то номинал резистора будет 12Ом. Если же буква будет в начале R12, то сопротивление будет 0,12Ом. Также возможно обозначение типа 12R1, что будет означать 12,1 Ом.
  2. Буква K – означает, что номинал резистора будет измеряться в кОмах. Действуют теже правила что и для предыдущего примера. 12K = 12кОм, K12 = 0,12 кОм и 12К1 = 12,1кОм.
  3. Буква М– означает, что номинал резистора будет измеряться в мОмах. 12М = 12мОм, М12 = 0,12 мОм и 12М1 = 12,1мОм.

Так же на корпусе резистора обозначают такую величину как отклонение от номинала.

При массовом производстве сопротивлений, в виду не совершенства технологий производства, сопротивления могут иметь некоторые отклонения от заявленного номинала.

Это возможное отклонение обозначается на корпусе резистора в виде ±0,7% или ±5%. Цифры могут быть разные, в зависимости от метода производства.

Мощность резисторов

В процессе работы, при больших нагрузках резистор выделяет тепло. Если в схему, где идут большие нагрузки поставить резистор маленькой мощности, то он быстро разогреется и сгорит. Чем больше по размерам резистор, тем больше его мощность. На рисунке ниже видно обозначение мощности резисторов на схемах.

Обозначение мощности резисторов на схеме

Резисторы разной мощности

Переменные резисторы

Как говорилось ранее, переменные резисторы используются для плавной регулировки силы тока и напряжения в пределах номинала резистора. Переменные резисторы бывают построечные и регулировочные.

С помощью регулировочных резисторов проводятся постоянные пользовательские регулировки аппаратуры (регулировка звука, яркости тембра и др.), а построечные используются для настройки аппаратуры в режиме наладки во время сборки техники.

Для регулировочных резисторов приемлемо наличия удобной ручки, построечные же обычно регулируются отверткой.

Переменный резистор

Подстроечные резисторы

Если на переменном резисторе написано что он имеет номинал 10кОм, то это означает, что он производит регулировку в пределах от до 10 кОм. В среднем положении ручки его номинал будет приблизительно около 5 кОм, в крайнем или 0 или 10 кОм.

Если Вам необходимо рассчитать номинал своего резистора, то советуем Вам воспользоватся нашим онлайн калькулятором цветовой маркировки резисторов.


Весь инструмент и расходники, которые я использую в ремонтах находится здесь.
Если у Вас возникли вопросы по ремонту телевизионной техники, вы можете задать их на нашем новом форуме . (4

Источник: https://my-chip.info/vse-o-rezistorax-opredelenie-tipy-rezistorov-i-ix-nominal/

Как определить номинал и мощность резистора

Привет. Сегодня статья будет посвящена такому радиоэлементу как резистор, или как было принято называть его ранее сопротивление.

Основной задачей резисторов является создание сопротивления электрическому току. Для более наглядной визуализации, давайте представим электрический ток, как воду, которая течет по трубе. В конце этой трубы установлен кран, который полностью откручен, и он просто пропускает через себя водный поток. Стоит нам немного начать закрывать кран, как мы сразу увидим, что поток стает слабее вплоть до того момента, когда течь воды полностью остановится.

По такому принципу и работают резисторы, только вместо трубы у нас электрический проводник, вместо воды ток, а вместо крана наш резистор. Чем больше номинал резистора, тем больше он делает сопротивление электрическому току. Сопротивление резистора измеряется такой единицей измерения как Ом.

Так как в схемах могут использоваться очень большие резисторы, номинал которых может составлять порядка 1000 -1000000 Ом, то для облегчения вычислений используют производные единицы, такие как кОм, мОм и гОм.

Для большего понимания этих единиц измерения, привожу следующую расшифровку:

1кОм = 1000 Ом;

1 мОм = 1000 кОм;

1гОм = 1000 мОм;

На практике все очень просто. Если нам попался резистор с надписью 1,8 кОм, то проведя не сложные вычисления, увидим, что номинал в Омах будет соответствовать 1800 Ом.

По принципу работы, резисторы делятся на постоянные и переменные.

Из самих названий можно догадаться, что постоянные резисторы в процессе работы никогда не меняют своего номинала. Переменные же резисторы, могут менять свой номинал в процессе работы, и используются для выполнения какой-то настройки. Примером для использования переменных резисторов может быть ручки управления громкостью, тембром на магнитофонах.

Постоянные резисторы

Поговорим более детально о постоянных резисторах. На практике, обозначение номинала резисторов наносится на корпусе. Это может быть буквенно–цифровой код или обозначение цветными полосками (цветовая маркировка резисторов). Как узнать номинал резистора по цветовой маркировке, можем узнать из этой статьи.

Что касается буквенно-цифрового обозначения, то его принято обозначать такими способами:

  1. Буква R – означает, что номинал резистора будет измеряться в Омах. Очень важным является позиция этой буквы. Если на резисторе надпить типа 12R то номинал резистора будет 12Ом. Если же буква будет в начале R12, то сопротивление будет 0,12Ом. Также возможно обозначение типа 12R1, что будет означать 12,1 Ом.
  2. Буква K – означает, что номинал резистора будет измеряться в кОмах. Действуют теже правила что и для предыдущего примера. 12K = 12кОм, K12 = 0,12 кОм и 12К1 = 12,1кОм.
  3. Буква М– означает, что номинал резистора будет измеряться в мОмах. 12М = 12мОм, М12 = 0,12 мОм и 12М1 = 12,1мОм.

Так же на корпусе резистора обозначают такую величину как отклонение от номинала. При массовом производстве сопротивлений, в виду не совершенства технологий производства, сопротивления могут иметь некоторые отклонения от заявленного номинала. Это возможное отклонение обозначается на корпусе резистора в виде ±0,7% или ±5%. Цифры могут быть разные, в зависимости от метода производства.

Мощность резисторов

В процессе работы, при больших нагрузках резистор выделяет тепло. Если в схему, где идут большие нагрузки поставить резистор маленькой мощности, то он быстро разогреется и сгорит. Чем больше по размерам резистор, тем больше его мощность. На рисунке ниже видно обозначение мощности резисторов на схемах.

Обозначение мощности резисторов на схеме

Резисторы разной мощности

Переменные резисторы

Как говорилось ранее, переменные резисторы используются для плавной регулировки силы тока и напряжения в пределах номинала резистора. Переменные резисторы бывают построечные и регулировочные. С помощью регулировочных резисторов проводятся постоянные пользовательские регулировки аппаратуры (регулировка звука, яркости тембра и др.), а построечные используются для настройки аппаратуры в режиме наладки во время сборки техники. Для регулировочных резисторов приемлемо наличия удобной ручки, построечные же обычно регулируются отверткой.

Переменный резистор

Подстроечные резисторы

Если на переменном резисторе написано что он имеет номинал 10кОм, то это означает, что он производит регулировку в пределах от 0 до 10 кОм. В среднем положении ручки его номинал будет приблизительно около 5 кОм, в крайнем или 0 или 10 кОм.

Если Вам необходимо рассчитать номинал своего резистора, то советуем Вам воспользоватся нашим онлайн калькулятором цветовой маркировки резисторов.



Весь инструмент и расходники, которые я использую в ремонтах находится здесь.
Если у Вас возникли вопросы по ремонту телевизионной техники, вы можете задать их на нашем новом форуме .

Загрузка…

Как определить мощность резисторов. Мощность резисторов при параллельном соединении. Как найти сопротивление тока

Сопротивления в электрических цепях могут быть соединены последовательно, параллельно, по смешанной схеме и по схемам «звезда», «треугольник». Расчет сложной схемы упрощается, если сопротивления в этой схеме заменяются одним эквивалентным сопротивлением R экв, и вся схема представляется в виде схемы на рис. 1.3, где R=R экв, а расчет токов и напряжений производится с помощью законов Ома и Кирхгофа.

Электрическая цепь с последовательным соединением элементов

Рис. 1.5

Последовательным называют такое соединение элементов цепи, при котором во всех включенных в цепь элементах возникает один и тот же ток I (рис. 1.4).

На основании второго закона Кирхгофа (1.5) общее напряжение U всей цепи равно сумме напряжений на отдельных участках:

U = U 1 + U 2 + U 3 или IR экв = IR 1 + IR 2 + IR 3 ,

откуда следует

R экв = R 1 + R 2 + R 3 .

Таким образом, при последовательном соединении элементов цепи общее эквивалентное сопротивление цепи равно арифметической сумме сопротивлений отдельных участков. Следовательно, цепь с любым числом последовательно включенных сопротивлений можно заменить простой цепью с одним эквивалентным сопротивлением R экв (рис. 1.5). После этого расчет цепи сводится к определению тока I всей цепи по закону Ома

и по вышеприведенным формулам рассчитывают падение напряжений U 1 , U 2 , U 3 на соответствующих участках электрической цепи (рис. 1.4).

Недостаток последовательного включения элементов заключается в том, что при выходе из строя хотя бы одного элемента, прекращается работа всех остальных элементов цепи.

Электрическая цепь с параллельным соединением элементов

Параллельным называют такое соединение, при котором все включенные в цепь потребители электрической энергии, находятся под одним и тем же напряжением (рис. 1.6).

В этом случае они присоединены к двум узлам цепи а и b, и на основании первого закона Кирхгофа (1.3) можно записать, что общий ток I всей цепи равен алгебраической сумме токов отдельных ветвей:

I = I 1 + I 2 + I 3 , т.е. ,

откуда следует, что

.

В том случае, когда параллельно включены два сопротивления R 1 и R 2 , они заменяются одним эквивалентным сопротивлением

.

Из соотношения (1.6), следует, что эквивалентная проводимость цепи равна арифметической сумме проводимостей отдельных ветвей:

g экв = g 1 + g 2 + g 3 .

По мере роста числа параллельно включенных потребителей проводимость цепи gэкв возрастает, и наоборот, общее сопротивление R экв уменьшается.

Напряжения в электрической цепи с параллельно соединенными сопротивлениями (рис. 1.6)

U = IR экв = I 1 R 1 = I 2 R 2 = I 3 R 3 .

Отсюда следует, что

т.е. ток в цепи распределяется между параллельными ветвями обратно пропорционально их сопротивлениям.

По параллельно включенной схеме работают в номинальном режиме потребители любой мощности, рассчитанные на одно и то же напряжение. Причем включение или отключение одного или нескольких потребителей не отражается на работе остальных. Поэтому эта схема является основной схемой подключения потребителей к источнику электрической энергии.

Электрическая цепь со смешанным соединением элементов

Смешанным называется такое соединение, при котором в цепи имеются группы параллельно и последовательно включенных сопротивлений.

Для цепи, представленной на рис. 1.7, расчет эквивалентного сопротивления начинается с конца схемы. Для упрощения расчетов примем, что все сопротивления в этой схеме являются одинаковыми: R 1 =R 2 =R 3 =R 4 =R 5 =R. Сопротивления R 4 и R 5 включены параллельно, тогда сопротивление участка цепи cd равно:

.

В этом случае исходную схему (рис. 1.7) можно представить в следующем виде (рис. 1.8):

На схеме (рис. 1.8) сопротивление R 3 и R cd соединены последовательно, и тогда сопротивление участка цепи ad равно:

.

Тогда схему (рис. 1.8) можно представить в сокращенном варианте (рис. 1.9):

На схеме (рис. 1.9) сопротивление R 2 и R ad соединены параллельно, тогда сопротивление участка цепи аb равно

.

Схему (рис. 1.9) можно представить в упрощенном варианте (рис. 1.10), где сопротивления R 1 и R ab включены последовательно.

Тогда эквивалентное сопротивление исходной схемы (рис. 1.7) будет равно:

.

Рис. 1.10

Рис. 1.11

В результате преобразований исходная схема (рис. 1.7) представлена в виде схемы (рис. 1.11) с одним сопротивлением R экв. Расчет токов и напряжений для всех элементов схемы можно произвести по законам Ома и Кирхгофа.

Соединение элементов электрической цепи по схемам «звезда» и «треугольник»

В электротехнических и электронных устройствах элементы цепи соединяются по мостовой схеме (рис. 1.12). Сопротивления R 12 , R 13 , R 24 , R 34 включены в плечи моста, в диагональ 1–4 включен источник питания с ЭДС Е, другая диагональ 3–4 называется измерительной диагональю моста.

Среди прочих показателей, характеризующих электрическую цепь, проводник, стоит выделить электрическое сопротивление. Оно определяет способность атомов материала препятствовать направленному прохождению электронов. Помощь в определении данной величины может оказать как специализированный прибор – омметр, так и математические расчеты на основании знаний о взаимосвязях между величинами и физическими свойствами материала. Измерение показателя производится в Омах (Ом), обозначением служит символ R.

Закон Ома – математический подход при определении сопротивления

Соотношение, установленное Георгом Омом, определяет взаимосвязь между напряжением, силой тока, сопротивлением, основанную на математическом взаимоотношении понятий. Справедливость линейной взаимосвязи – R = U/I (отношение напряжения к силе тока) – отмечается не во всех случаях.
Единица измерения [R] = B/A = Ом. 1 Ом – сопротивление материала, по которому идет ток в 1 ампер при напряжении в 1 вольт.

Эмпирическая формула расчета сопротивления

Объективные данные о проводимости материала следуют из его физических характеристик, определяющих как его собственно свойства, так и реакции на внешние влияния. Исходя из этого проводимость зависит от:

  • Размера.
  • Геометрии.
  • Температуры.

Атомы проводящего материала сталкиваются с направленными электронами, препятствуя их дальнейшему продвижению. При высокой концентрации последних атомы не способны им противостоять и проводимость оказывается высокой. Большие значения сопротивления характерны для диэлектриков, которые отличаются практически нулевой проводимостью.

Одной из определяющих характеристик каждого проводника является его удельное сопротивление – ρ. Оно определяет зависимость сопротивления от материала проводника и воздействий извне. Это фиксированная (в пределах одного материала) величина, которая представляет данные проводника следующих размеров – длина 1 м (ℓ), площадь сечения 1 кв.м. Поэтому взаимосвязь между данными величинами выражается соотношением: R = ρ* ℓ/S:

  • Проводимость материала падает по мере увеличения его длины.
  • Увеличение площади сечения проводника влечет за собой снижение его сопротивления. Такая закономерность обусловлена уменьшением плотности электронов, а, следовательно, и контакт частиц материала с ними становится более редким.
  • Рост температуры материала стимулирует рост сопротивления, в то время как падение температуры влечет за собой его снижение.

Расчет площади сечения целесообразно производить согласно формуле S = πd 2 / 4. В определении длины поможет рулетка.

Взаимосвязь c мощностью (P)

Исходя из формулы закона Ома, U = I*R и P = I*U. Следовательно, P = I 2 *R и P = U 2 /R.
Зная величину силы тока и мощность, сопротивление можно определить как: R = P/I 2 .
Зная величину напряжения и мощности, сопротивление легко вычислить по формуле: R = U 2 /P.

Сопротивление материала и величины других сопутствующих характеристик могут быть получены с применением специальных измерительных приборов или на основании установленных математических закономерностей.

Или электрической цепи электрическому току .

Электрическое сопротивление определяется как коэффициент пропорциональности R между напряжением U и силой постоянного тока I в законе Ома для участка цепи .

Единица сопротивления называется омом (Ом) в честь немецкого ученого Г. Ома, который ввел это понятие в физику. Один ом (1 Ом) — это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В сила тока равна 1 А .

Удельное сопротивление.

Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от материала проводника, его длины l и поперечного сечения S и может быть определено по формуле:

где ρ — удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник.

Удельное сопротивление вещества — это физическая величина , показывающая, каким сопротивлением обладает изготовленный из этого вещества проводник единичной длины и единичной площади поперечного сечения.

Из формулы следует, что

Величина, обратная ρ , называется удельной проводимостью σ :

Так как в СИ единицей сопротивления является 1 Ом. единицей площади 1 м 2 , а единицей длины 1 м , то единицей удельного сопротивления в СИ будет 1 Ом· м 2 /м, или 1 Ом·м. Единица удельной проводимости в СИ — Ом -1 м -1 .

На практике площадь сечения тонких проводов часто выражают в квадратных миллиметрах (мм 2) . В этом случае более удобной единицей удельного сопротивления является Ом·мм 2 /м. Так как 1 мм 2 = 0,000001 м 2 , то 1 Ом·мм 2 /м = 10 -6 Ом·м. Металлы обладают очень малым удельным сопротивлением — порядка (1·10 -2) Ом·мм 2 /м, диэлектрики — в 10 15 -10 20 большим.

Зависимость сопротивлений от температуры.

С повышением температуры сопротивление металлов возрастает. Однако существуют сплавы, сопротивление которых почти не меняется при повышении температуры (например, константан, манганин и др.). Сопротивление же электролитов с повышением температуры уменьшается.

Температурным коэффициентом сопротивления проводника называется отношение величины изменения сопротивления проводника при нагревании на 1 °С к величине его сопротивления при 0 ºС:

.

Зависимость удельного сопротивления проводников от температуры выражается формулой:

.

В общем случае α зависит от температуры, но если интервал температур невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным. Для чистых металлов α = (1/273)К -1 . Для растворов электролитов α . Например, для 10% раствора поваренной соли α = -0,02 К -1 . Для константана (сплава меди с никелем) α = 10 -5 К -1 .

Зависимость сопротивления проводника от температуры используется в термометрах сопротивления.

Все электронные устройства содержат резисторы, являющиеся их основным элементом. С его помощью изменяют величину тока в электрической цепи. В статье приведены свойства резисторов и методы расчёта их мощности.

Назначение резистора

Для регулировки тока в электрических цепях применяются резисторы. Это свойство определено законом Ома:

Из формулы (1) хорошо видно, что чем меньше сопротивление, тем сильнее возрастает ток, и наоборот, чем меньше величина R, тем больше ток. Именно это свойство используется в электротехнике. На основании этой формулы создаются схемы делителей тока, широко применяющиеся в электротехнических устройствах.

В этой схеме ток от источника делится на два, обратно пропорциональных

Кроме регулировки тока, резисторы используются в делителях напряжения. В этом случае опять используется закон Ома, но немного в другой форме:

Из формулы (2) следует, что при увеличении сопротивления увеличивается напряжение. Это свойство используется для построения схем делителей напряжения.

Из схемы и формулы (2) ясно, что напряжения на резисторах распределяются пропорционально сопротивлениям.

Изображение резисторов на схемах

По стандарту резисторы изображаются прямоугольником с размерами 10 х 4 мм и обозначаются буквой R. Часто указывается мощность резисторов на схеме. Изображение этого показателя выполняется косыми или прямыми чёрточками. Если мощность более 2 Ватт, то обозначение производится римскими цифрами. Обычно это делается для проволочных резисторов. В некоторых государствах, например в США, применяются другие условные обозначения. Для облегчения ремонта и анализа схемы часто приводится мощность которых выполняется по ГОСТ 2.728-74.

Технические характеристики устройств

Основная характеристика резистора — номинальное сопротивление R н, которое указывается на схеме возле резистора и на его корпусе. Единица измерения сопротивления — ом, килоом и мегаом. Изготавливаются резисторы с сопротивлением от долей ома и до сотен мегаомов. Существует немало технологий производства резисторов, все они имеют и преимущества, и недостатки. В принципе, не существует технологии, которая позволила бы абсолютно точно изготавливать резистор с заданным значением сопротивления.

Второй важной характеристикой является отклонение сопротивления. Оно измеряется в % от номинального R. Существует стандартный ряд отклонения сопротивления: ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% и далее вплоть до значения ±0,001%.

Следующей важной характеристикой является мощность резисторов. При работе они нагреваются от проходящего по ним тока. Если рассеиваемая мощность будет превышать допустимое значение, то устройство выйдет из строя.

Резисторы при нагревании изменяют своё сопротивление, поэтому для устройств, работающих в широком диапазоне температур, вводится ещё одна характеристика — температурный коэффициент сопротивления. Он измеряется в ppm/°C, то есть 10 -6 R н /°C (миллионная часть от R н на 1°C).

Последовательное соединение резисторов

Резисторы могут соединяться тремя разными способами: последовательным, параллельным и смешанным. При ток поочерёдно проходит через все сопротивления.

При таком соединении ток в любой точке цепи один и тот же, его можно определить по закону Ома. Полное сопротивление цепи в этом случае равно сумме сопротивлений:

R=200+100+51+39=390 Ом;

I=U/R=100/390=0,256 А.

Теперь можно определить мощность при последовательном соединении резисторов, она рассчитывается по формуле:

P=I 2 ∙R= 0,256 2 ∙390=25,55 Вт.

Аналогично определяется мощность остальных резисторов:

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

P 2 = I 2 ∙R 2 =0,256 2 ∙100=6,55 Вт;

P 3 = I 2 ∙R 3 =0,256 2 ∙51=3,34 Вт;

P 4 = I 2 ∙R 4 =0,256 2 ∙39=2,55 Вт.

Если сложить мощность резисторов, то получится полная P:

P=13,11+6,55+3,34+2,55=25,55 Вт.

Параллельное соединение резисторов

При все начала резисторов подключаются к одному узлу схемы, а концы — к другому. При таком соединении ток разветвляется и течёт по каждому устройству. Величина тока, согласно закону Ома, обратно пропорциональна сопротивлениям, а напряжение на всех резисторах одинаково.

1/R=1/R 1 +1/R 2 +1/R 3 +1/R 4 =1/200+1/100+1/51+1/39=0,005+0,01+0,0196+0,0256= 0,06024 1/Ом.

Сопротивление — величина, обратная проводимости:

R=1/0,06024= 16,6 Ом.

Воспользовавшись законом Ома, находят ток через источник:

I= U/R=100∙0,06024=6,024 A.

Зная ток через источник, находят мощность параллельно соединённых резисторов по формуле:

P=I 2 ∙R=6,024 2 ∙16,6=602,3 Вт.

По закону Ома рассчитывается ток через резисторы:

I 1 =U/R 1 =100/200=0,5 А;

I 2 =U/R 2 =100/100=1 А;

I 3 =U/R 1 =100/51=1,96 А;

I 1 =U/R 1 =100/39=2,56 А.

P 1 = U 2 /R 1 =100 2 /200=50 Вт;

P 2 = U 2 /R 2 =100 2 /100=100 Вт;

P 3 = U 2 /R 3 =100 2 /51=195,9 Вт;

P 4 = U 2 /R 4 =100 2 /39=256,4 Вт.

Если всё это сложить, то получится мощность всех резисторов:

P= P 1 + P 2 + P 3 + P 4 =50+100+195,9+256,4=602,3 Вт.

Смешанное соединение

Схемы со смешанным соединением резисторов содержат последовательное и одновременно параллельное соединение. Эту схему несложно преобразовать, заменив параллельное соединение резисторов последовательным. Для этого заменяют сначала сопротивления R 2 и R 6 на их общее R 2,6 , используя формулу, приведённую ниже:

R 2,6 =R 2 ∙R 6 /R 2 +R 6.

Точно так же заменяются два параллельных резистора R 4 , R 5 одним R 4,5:

R 4,5 =R 4 ∙R 5 /R 4 +R 5 .

В результате получается новая, более простая схема. Обе схемы приведены ниже.

Мощность резисторов на схеме со смешанным соединением определяется по формуле:

Для расчёта по этой формуле сначала находят напряжение на каждом сопротивлении и величину тока через него. Можно использовать другой метод, чтобы определить мощность резисторов. Для этого используется формула:

P=U∙I=(I∙R)∙I=I 2 ∙R.

Если известно только напряжение на резисторах, то применяют другую формулу:

P=U∙I=U∙(U/R)=U 2 /R.

Все три формулы часто используются на практике.

Расчёт параметров схемы

Расчёт параметров схемы заключается в нахождении неизвестных токов и напряжений всех ветвей на участках электрической цепи. Имея эти данные, можно рассчитать мощность каждого резистора, входящего в схему. Простые методы расчёта были показаны выше, на практике же дело обстоит сложнее.

В реальных схемах часто встречается соединение резисторов звездой и треугольником, что создаёт значительные трудности при расчётах. Для упрощения таких схем были разработаны методы преобразования звезды в треугольник, и наоборот. Этот метод проиллюстрирован на схеме, представленной ниже:

Первая схема имеет в своём составе звезду, подключенную к узлам 0-1-3. К узлу 1 подсоединён резистор R1, к узлу 3 — R3, а к узлу 0 — R5. На второй схеме к узлам 1-3-0 подключены резисторы треугольника. К узлу 1 подключены резисторы R1-0 и R1-3, к узлу 3 — R1-3 и R3-0, а к узлу 0 — R3-0 и R1-0. Эти две схемы полностью эквивалентны.

Для перехода от первой схемы ко второй рассчитываются сопротивления резисторов треугольника:

R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;

R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;

R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.

Дальнейшие преобразования сводятся к вычислению сопротивлений. Когда будет найдено полное сопротивление цепи, находят по закону Ома ток через источник. Используя этот закон, несложно найти токи во всех ветвях.

Как определить мощность резисторов после нахождения всех токов? Для этого используют общеизвестную формулу: P=I 2 ∙R, применяя её для каждого сопротивления, найдём их мощности.

Экспериментальное определение характеристик элементов схемы

Для экспериментального определения нужных характеристик элементов требуется собрать заданную схему из реальных компонентов. После этого с помощью электроизмерительных приборов выполняют все необходимые измерения. Этот метод трудоёмкий и дорогостоящий. Разработчики электрических и электронных устройств для этой цели используют моделирующие программы. С помощью них производятся все необходимые вычисления, и моделируется поведение элементов схемы в различных ситуациях. Только после этого собирается опытный образец технического устройства. Одной из таких распространённых программ является мощная система моделирования Multisim 14.0 фирмы National Instruments.

Как определить мощность резисторов с помощью этой программы? Это можно сделать двумя методами. Первый метод — это измерить ток и напряжение с помощью амперметра и вольтметра. Перемножив результаты измерений, получают искомую мощность.

Из этой схемы определяем мощность сопротивления R3:

P 3 =U∙I=1,032∙0,02=0,02064 Вт=20,6 мВт.

Второй метод — это непосредственное при помощи ваттметра.

Из этой схемы видно, что мощность сопротивления R3 равна P 3 =20,8 мВт. Расхождение из-за погрешности в первом методе больше. Точно так же определяются мощности остальных элементов.

Мощность при параллельном и последовательном соединении резисторов

Все известные виды проводников обладают определенными свойствами, в том числе и электрическим сопротивлением. Это качество нашло свое применение в резисторах, представляющих собой элементы цепи с точно установленным сопротивлением. Они позволяют выполнять регулировку тока и напряжения с высокой точностью в схемах. Все подобные сопротивления имеют свои индивидуальные качества. Например, мощность при параллельном и последовательном соединении резисторов будет различной. Поэтому на практике очень часто используются различные методики расчетов, благодаря которым возможно получение точных результатов.

Свойства и технические характеристики резисторов

Как уже отмечалось, резисторы в электрических цепях и схемах выполняют регулировочную функцию. С этой целью используется закон Ома, выраженный формулой: I = U/R. Таким образом, с уменьшением сопротивления происходит заметное возрастание тока. И, наоборот, чем выше сопротивление, тем меньше ток. Благодаря этому свойству, резисторы нашли широкое применение в электротехнике. На этой основе создаются делители тока, использующиеся в конструкциях электротехнических устройств.

Помимо функции регулировки тока, резисторы применяются в схемах делителей напряжения. В этом случае закон Ома будет выглядеть несколько иначе: U = I x R. Это означает, что с ростом сопротивления происходит увеличение напряжения. На этом принципе строится вся работа устройств, предназначенных для деления напряжения. Для делителей тока используется параллельное соединение резисторов, а для делителей напряжения – последовательное.

На схемах резисторы отображаются в виде прямоугольника, размером 10х4 мм. Для обозначения применяется символ R, который может быть дополнен значением мощности данного элемента. При мощности свыше 2 Вт, обозначение выполняется с помощью римских цифр. Соответствующая надпись наносится на схеме возле значка резистора. Мощность также входит в состав маркировки, нанесенной на корпус элемента. Единицами измерения сопротивления служат ом (1 Ом), килоом (1000 Ом) и мегаом (1000000 Ом). Ассортимент резисторов находится в пределах от долей ома до нескольких сотен мегаом. Современные технологии позволяют изготавливать данные элементы с довольно точными значениями сопротивления.

Важным параметром резистора считается отклонение сопротивления. Его измерение осуществляется в процентах от номинала. Стандартный ряд отклонений представляет собой значения в виде: +20, +10, +5, +2, +1% и так далее до величины +0,001%.

Большое значение имеет мощность резистора. По каждому из них во время работы проходит электрический ток, вызывающий нагрев. Если допустимое значение рассеиваемой мощности превысит норму, это приведет к выходу из строя резистора. Следует учитывать, что в процессе нагревания происходит изменение сопротивления элемента. Поэтому если устройства работают в широких диапазонах температур, применяется специальная величина, именуемая температурным коэффициентом сопротивления.

Для соединения резисторов в схемах используются три разных способа подключения – параллельное, последовательное и смешанное. Каждый способ обладает индивидуальными качествами, что позволяет применять данные элементы в самых разных целях.

Мощность при последовательном соединение

При соединение резисторов последовательно электрический ток по очереди проходит через каждое сопротивление. Значение тока в любой точке цепи будет одинаковым. Данный факт определяется с помощью закона Ома. Если сложить все сопротивления, приведенные на схеме, то получится следующий результат: R = 200+100+51+39 = 390 Ом.

Учитывая напряжение в цепи, равное 100 В, по закону Ома сила тока будет составлять I = U/R = 100/390 = 0,256 A. На основании полученных данных можно рассчитать мощность резисторов при последовательном соединении по следующей формуле: P = I2 x R = 0,2562 x 390 = 25,55 Вт.

Таким же образом можно рассчитать мощность каждого отдельно взятого резистора:

  • P1 = I2 x R1 = 0,2562 x 200 = 13,11 Вт;
  • P2 = I2 x R2 = 0,2562 x 100 = 6,55 Вт;
  • P3 = I2 x R3 = 0,2562 x 51 = 3,34 Вт;
  • P4 = I2 x R4 = 0,2562 x 39 = 2,55 Вт.

Если сложить полученные мощность, то полная Р составит: Р = 13,11+6,55+3,34+2,55 = 25,55 Вт.

Мощность при параллельном соединение

При параллельном подключении все начала резисторов соединяются с одним узлом схемы, а концы – с другим. В этом случае происходит разветвление тока, и он начинает протекать по каждому элементу. В соответствии с законом Ома, сила тока будет обратно пропорциональна всем подключенным сопротивлениям, а значение напряжения на всех резисторах будет одним и тем же.

Прежде чем вычислять силу тока, необходимо выполнить расчет полной проводимости всех резисторов, применяя следующую формулу:

  • 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/Ом.
  • Поскольку сопротивление является величиной, обратно пропорциональной проводимости, его значение составит: R = 1/0,06024 = 16,6 Ом.
  • Используя значение напряжения в 100 В, по закону Ома рассчитывается сила тока: I = U/R = 100 x 0,06024 = 6,024 A.
  • Зная силу тока, мощность резисторов, соединенных параллельно, определяется следующим образом: P = I2 x R = 6,0242 x 16,6 = 602,3 Вт.
  • Расчет силы тока для каждого резистора выполняется по формулам: I1 = U/R1 = 100/200 = 0,5A; I2 = U/R2 = 100/100 = 1A; I3 = U/R3 = 100/51 = 1,96A; I4 = U/R4 = 100/39 = 2,56A. На примере этих сопротивлений прослеживается закономерность, что с уменьшением сопротивления, сила тока увеличивается.

Существует еще одна формула, позволяющая рассчитать мощность при параллельном подключении резисторов: P1 = U2/R1 = 1002/200 = 50 Вт; P2 = U2/R2 = 1002/100 = 100 Вт; P3 = U2/R3 = 1002/51 = 195,9 Вт; P4 = U2/R4 = 1002/39 = 256,4 Вт. Сложив мощности отдельных резисторов, получится их общая мощность: Р = Р1234 = 50+100+195,9+256,4 = 602,3 Вт.

Таким образом, мощность при последовательном и параллельном соединении резисторов определяется разными способами, с помощью которых можно получить максимально точные результаты.

21.1 Последовательные и параллельные резисторы — Главы физики колледжа 1-17

На рисунке 3 показаны резисторы , подключенные параллельно , подключенные к источнику напряжения. Резисторы включены параллельно, когда каждый резистор подключен непосредственно к источнику напряжения с помощью соединительных проводов с незначительным сопротивлением. Таким образом, к каждому резистору приложено полное напряжение источника.

Каждый резистор потребляет такой же ток, как если бы он один был подключен к источнику напряжения (при условии, что источник напряжения не перегружен).Например, автомобильные фары, радио и т. Д. Подключены параллельно, так что они используют полное напряжение источника и могут работать полностью независимо. То же самое и в вашем доме, или в любом другом здании. (См. Рис. 3 (b).)

Чтобы найти выражение для эквивалентного параллельного сопротивления [латекс] \ boldsymbol {R _ {\ textbf {p}}} [/ latex], давайте рассмотрим протекающие токи и то, как они связаны с сопротивлением. Поскольку каждый резистор в цепи имеет полное напряжение, токи, протекающие через отдельные резисторы, составляют [латекс] \ boldsymbol {I_1 = \ frac {V} {R_1}} [/ latex], [латекс] \ boldsymbol {I_2 = \ frac {V} {R_2}} [/ latex] и [latex] \ boldsymbol {I_3 = \ frac {V} {R_3}} [/ latex].Сохранение заряда подразумевает, что полный ток [латекс] \ boldsymbol {I} [/ latex], производимый источником, является суммой этих токов:

[латекс] \ boldsymbol {I =} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {R_1}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {+} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {R_2}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {+} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {R_3}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {= V} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {(\ frac { 1} {R_1}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {+} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {R_2}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {+} [ / latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {R_3})}.[/ latex]

[латекс] \ boldsymbol {I =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {R_p}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {= V} [/ латекс ] [latex] \ boldsymbol {(\ frac {1} {R_p})}. [/ latex]

Члены в круглых скобках в последних двух уравнениях должны быть равны. Если обобщить на любое количество резисторов, общее сопротивление [латекс] \ boldsymbol {R_p} [/ latex] параллельного соединения связано с отдельными сопротивлениями соотношением

[латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {R_p}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {R_1}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {+} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {R_2}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {+} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {R_3}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {+ \ cdots} [/ latex]

Это соотношение приводит к общему сопротивлению [латекс] \ boldsymbol {R_p} [/ latex], которое меньше наименьшего из отдельных сопротивлений.(Это видно в следующем примере.) При параллельном подключении резисторов от источника течет больше тока, чем протекает по любому из них по отдельности, поэтому общее сопротивление ниже.

Пример 2: Расчет сопротивления, тока, рассеиваемой мощности и выходной мощности: анализ параллельной цепи

Пусть выходное напряжение батареи и сопротивления в параллельном соединении на рисунке 3 будут такими же, как и в ранее рассмотренном последовательном соединении: [латекс] \ boldsymbol {V = 12.0 \; \ textbf {V}} [/ latex], [latex] \ boldsymbol {R_1 = 1.00 \; \ Omega} [/ latex], [latex] \ boldsymbol {R_2 = 6.00 \; \ Omega} [/ латекс ] и [латекс] \ boldsymbol {R_3 = 13.0 \; \ Omega} [/ latex]. а) Каково полное сопротивление? (б) Найдите полный ток. (c) Рассчитайте токи в каждом резисторе и покажите, как они складываются, чтобы равняться общему выходному току источника. (d) Рассчитайте мощность, рассеиваемую каждым резистором. (e) Найдите выходную мощность источника и покажите, что она равна общей мощности, рассеиваемой резисторами.

Стратегия и решение для (а)

Общее сопротивление для параллельной комбинации резисторов находится с помощью следующего уравнения. Ввод известных значений дает

[латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {R_p}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {R_1}} [/ латекс ] [латекс] \ boldsymbol {+} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {R_2}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {+} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol { \ frac {1} {R_3}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {=} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {\ frac {1} {1.00 \; \ Omega}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {+} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {\ frac {1} {6.00 \; \ Omega}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {+} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {13.0 \; \ Omega}}. [/ latex]

Таким образом,

[латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {R_p}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1.00} {\ Omega}} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {+} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {0.1667} {\ Omega}} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {+} [/ латекс] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {0.07692} {\ Omega}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1.2436} {\ Omega}} [/ латекс]

(Обратите внимание, что в этих расчетах каждый промежуточный ответ отображается с дополнительной цифрой.)

Мы должны перевернуть это, чтобы найти полное сопротивление [латекс] \ boldsymbol {R_p} [/ latex]. Это дает

[латекс] \ boldsymbol {R_p =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {1} {1.2436}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ Omega = 0.8041 \; \ Omega}. [ / латекс]

Общее сопротивление с правильным количеством значащих цифр составляет [латекс] \ boldsymbol {R_p = 0.804 \; \ Omega} [/ latex]

Обсуждение для (а)

[латекс] \ boldsymbol {R_p} [/ latex], как и предполагалось, меньше минимального индивидуального сопротивления.

Стратегия и решение для (b)

Полный ток можно найти из закона Ома, заменив полное сопротивление [латекс] \ boldsymbol {R_p} [/ latex]. Это дает

[латекс] \ boldsymbol {I =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {R_p}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {12.0 \; \ textbf {V}} {0.8041 \; \ Omega}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {= 14.92 \; \ textbf {A}} [/ latex]

Обсуждение для (б)

Ток [latex] \ boldsymbol {I} [/ latex] для каждого устройства намного больше, чем для тех же устройств, подключенных последовательно (см. Предыдущий пример).Схема с параллельным соединением имеет меньшее общее сопротивление, чем резисторы, включенные последовательно.

Стратегия и решение для (c)

Отдельные токи легко вычислить по закону Ома, поскольку каждый резистор получает полное напряжение. Таким образом,

[латекс] \ boldsymbol {I_1 =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {R_1}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {12.0 \; \ textbf {V}} {1.00 \; \ Omega}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {= 12.0 \; \ textbf {A}}. [/ Latex]

Аналогично

[латекс] \ boldsymbol {I_2 =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {R_2}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {12.0 \; \ textbf {V}} {6.00 \; \ Omega}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {= 2.00 \; \ textbf {A}} [/ latex]

и

[латекс] \ boldsymbol {I_3 =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {R_3}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {12.0 \; \ textbf {V}} {13.0 \; \ Omega}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {= 0.92 \; \ textbf {A}}. [/ Latex]

Обсуждение для (c)

Общий ток складывается из отдельных токов:

[латекс] \ boldsymbol {I_1 + I_2 + I_3 = 14.92 \; \ textbf {A}}. [/ Latex]

Это соответствует сохранению заряда.

Стратегия и решение для (d)

Мощность, рассеиваемую каждым резистором, можно найти с помощью любого из уравнений, связывающих мощность с током, напряжением и сопротивлением, поскольку все три известны.2} {13.0 \; \ Omega}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {= 11.1 \; \ textbf {W}}. [/ Latex]

Обсуждение для (д)

Мощность, рассеиваемая каждым резистором параллельно, значительно выше, чем при последовательном подключении к тому же источнику напряжения.

Стратегия и решение для (e)

Общую мощность также можно рассчитать несколькими способами. Выбирая [латекс] \ boldsymbol {P = IV} [/ latex] и вводя общий ток, получаем

[латекс] \ boldsymbol {P = IV = (14.92 \; \ textbf {A}) (12.0 \; \ textbf {V}) = 179 \; \ textbf {W}}. [/ Latex]

Обсуждение для (e)

Суммарная мощность, рассеиваемая резисторами, также 179 Вт:

[латекс] \ boldsymbol {P_1 + P_2 + P_3 = 144 \; \ textbf {W} + 24.0 \; \ textbf {W} + 11.1 \; \ textbf {W} = 179 \; \ textbf {W}}. [/ латекс]

Это соответствует закону сохранения энергии.

Общее обсуждение

Обратите внимание, что как токи, так и мощность при параллельном подключении больше, чем для тех же устройств, подключенных последовательно.

Последовательные и параллельные резисторы — Электрические цепи — WJEC — GCSE Physics (Single Science) Revision — WJEC

Последовательные резисторы

При последовательном соединении резисторов ток через каждый резистор одинаков. Другими словами, ток одинаков во всех точках последовательной цепи.

Когда резисторы соединены последовательно, общее напряжение (или разность потенциалов) на всех резисторах равна сумме напряжений на каждом резисторе.

Другими словами, напряжения в цепи складываются с напряжением источника питания.

Общее сопротивление ряда последовательно включенных резисторов равно сумме всех отдельных сопротивлений.

В этой схеме действует следующее.

I 1 = I 2 = I 3

V T = V 1 + V 2 + V 3

и R T = R 1 T = R 1 + R 2 + R 3

Последовательное добавление компонентов увеличивает общее сопротивление в цепи.

Параллельное соединение резисторов

При параллельном подключении резисторов ток питания равен сумме токов, протекающих через каждый резистор. Токи в ветвях параллельной цепи складываются с током питания.

Когда резисторы соединены параллельно, они имеют одинаковую разность потенциалов. Любые параллельные компоненты имеют одинаковую разность потенциалов.

Это уравнение используется для расчета общего сопротивления двух параллельно включенных резисторов.

\ [\ frac {1} {R} = \ frac {1} {R} _ {1} + \ frac {1} {R} _ {2} \]

Для расчета общего сопротивления трех резисторов подключенные параллельно, мы добавляем в уравнение третий резистор (и так далее).

\ [\ frac {1} {R} = \ frac {1} {R} _ {1} + \ frac {1} {R} _ {2} + \ frac {1} {R} _ {3 } \]

Параллельное добавление компонентов снижает общее сопротивление в цепи.

Вопрос

Вычислите сопротивление этой параллельной комбинации.

Показать ответ

\ [\ frac {1} {R} = \ frac {1} {R} _ {1} + \ frac {1} {R} _ {2} + \ frac {1} {R} _ {3} \]

\ [\ frac {1} {R} = \ frac {1} {3} + \ frac {1} {6} + \ frac {1} {9} \]

R = 1.64 Ом

Общее сопротивление меньше минимального сопротивления.

Ресурсы

Последовательная цепь

Глобусы, соединенные последовательно

В последовательной цепи одна за другой подключены две или более нагрузки.

У тока есть только один путь, по которому оно может течь.

Примером последовательной схемы является набор огней на елку. Все шары ставятся один за другим.

Путь только один, поэтому ток будет одинаковым в любой точке цепи.

Принципиальная схема, показывающая три последовательно включенных резистора

Общее сопротивление в последовательной цепи будет равно сумме каждого отдельного сопротивления в цепи.

Чем больше нагрузок помещено в цепь, тем больше сопротивление.

Общее сопротивление для последовательной цепи рассчитывается по следующей формуле:

R T = R 1 + R 2 + R 3

Закон напряжения Кирхгофа

Вольтметр на каждом резисторе в последовательной цепи t

Закон Кирхгофа расширяет закон Ома в отношении напряжений на сопротивлениях в последовательной цепи.Общее напряжение питания будет равно сумме падений напряжения на каждом резисторе.

Общее падение напряжения (В T ) рассчитывается по формуле:

V T = V 1 + V 2 + V 3

Если известны как ток, так и каждое значение сопротивления, то можно использовать закон Ома для расчета падения напряжения на каждом резисторе.

Например:

В 1 = IR 1

Рассеиваемая мощность

Мощность, рассеиваемая в последовательной цепи, зависит от напряжения питания, приложенного к цепи, и тока, протекающего в цепи.Ток зависит от общего сопротивления цепи.

Из раздела о мощности вы знаете формулу рассеиваемой мощности:

P = VI

Мощность, рассеиваемая в каждом отдельном компоненте, зависит от сопротивления компонента. Общая рассеиваемая мощность будет равна сумме мощности, рассеиваемой каждым отдельным сопротивлением. В зависимости от известных значений комбинации формулы мощности, а также закона Ома могут использоваться для расчета рассеиваемой мощности (или любого другого неизвестного значения).

Пример

Если значения на приведенной выше схеме:

В Т = 20 В

R 1 = 50 Ом

R 2 = 20 Ом

R 3 = 100 Ом

Общее сопротивление можно рассчитать следующим образом:

R T = R 1 + R 2 + R 3

R T = 50 + 20 + 100

R T = 170 Ом

Какая общая рассеиваемая мощность?

Вы можете рассчитать текущий расход, а затем рассчитать мощность.Вместо этого вы можете использовать подстановку, чтобы получить формулу.

В формуле P = VI замените I на V T / R T , чтобы получить формулу

P T = V T x V T / R T , что совпадает с

P T = V T 2 / R T

P T = 20 2 /170

P T = 0,235 Вт или 235 мВт

Характеристики параллельной цепи

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор: S.Hussain Ather

В электрических цепях элементы цепи могут быть расположены последовательно или параллельно. В последовательных цепях элементы соединяются с помощью одной и той же ветви, которая пропускает электрический ток через каждую из них один за другим. В параллельных цепях элементы имеют свои отдельные ответвления. В этих цепях ток может проходить по разным путям.

Поскольку ток может проходить по разным путям в параллельной цепи, ток не является постоянным во всей параллельной цепи.Вместо этого для ветвей, которые соединены параллельно друг с другом, падение напряжения или потенциала на каждой ветви является постоянным. Это связано с тем, что ток распределяется по каждой ветви в количестве, обратно пропорциональном сопротивлению каждой ветви. Это приводит к тому, что ток становится наибольшим там, где сопротивление наименьшее, и наоборот.

Эти качества позволяют параллельным цепям пропускать заряд по двум или более путям, что делает его стандартным кандидатом в домах и электрических устройствах через стабильную и эффективную систему питания.Это позволяет электричеству течь через другие части цепи, когда какая-либо часть повреждена или сломана, и они могут распределять мощность равномерно по разным зданиям. Эти характеристики можно продемонстрировать с помощью диаграммы и примера параллельной цепи.

Схема параллельной цепи

••• Сайед Хуссейн Атер

На схеме параллельной цепи вы можете определить поток электрического тока, создав потоки электрического тока от положительного конца батареи к отрицательному.Положительный конец обозначен плюсом на источнике напряжения, а отрицательный -.

По мере прохождения тока по ветвям параллельной цепи помните, что весь ток, входящий в один узел или точку в цепи, должен равняться всему току, выходящему из этой точки или выходящему из нее. Также имейте в виду, что падение напряжения вокруг любого замкнутого контура в цепи должно равняться нулю. Эти два утверждения являются схемными законами Кирхгофа.

Характеристики параллельной цепи

В параллельных цепях используются ответвления, которые позволяют току проходить по разным маршрутам в цепи.Ток проходит от положительного конца батареи или источника напряжения к отрицательному. Напряжение остается постоянным по всей цепи, в то время как ток изменяется в зависимости от сопротивления каждой ветви.

Примеры параллельных цепей

Чтобы найти полное сопротивление резисторов, установленных параллельно друг другу, используйте формулу

\ frac {1} {R_ {total}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3} + … + \ frac {1} {R_n}

, в котором сопротивление каждого резистора суммируется в правой части уравнения.На приведенной выше диаграмме общее сопротивление в Ом (Ом) можно рассчитать следующим образом:

  1. 1 / R всего = 1/5 Ом + 1/6 Ом + 1/10 Ом
  2. 1 / R всего = 6/30 Ом + 5/30 Ом + 3/30 Ом
  3. 1 / R всего = 14/30 Ом
  4. R всего = 15/7 Ом или около 2,14 Ом

Обратите внимание, что вы можете «перевернуть» обе стороны уравнения с шага 3 на шаг 4 только тогда, когда есть только один член с обеих сторон уравнения (в данном случае 1 / R всего слева и 14/30 Ом справа).

После того, как вы рассчитали сопротивление, ток и напряжение можно рассчитать по закону Ома В = I / R , в котором В, — напряжение, измеренное в вольтах, I — ток, измеренный в амперах. , а R — сопротивление в Ом. В параллельных цепях сумма токов, протекающих по каждому пути, является полным током от источника. Ток на каждом резисторе в цепи можно рассчитать, умножив напряжение на сопротивление резистора.Напряжение остается постоянным по всей цепи, поэтому напряжение является напряжением батареи или источника напряжения.

Параллельная и последовательная цепь

••• Syed Hussain Ather

В последовательных цепях ток постоянен на всем протяжении, падение напряжения зависит от сопротивления каждого резистора, а общее сопротивление складывается из каждого отдельного резистора. В параллельных цепях напряжение постоянно, ток зависит от каждого резистора, а величина, обратная величине общего сопротивления, является суммой величин, обратных величине каждого отдельного резистора.

Конденсаторы и катушки индуктивности могут использоваться для изменения заряда в последовательной и параллельной цепях с течением времени. В последовательной цепи общая емкость цепи (заданная переменной C ), потенциал конденсатора накапливать заряд с течением времени, является обратной суммой обратных величин каждой отдельной емкости, а общая индуктивность ( I ), мощность индукторов, выделяющих заряд с течением времени, является суммой каждой индуктивности. Напротив, в параллельной цепи общая емкость является суммой каждого отдельного конденсатора, а величина, обратная величине полной индуктивности, является суммой обратных величин каждой индивидуальной индуктивности.

Последовательные и параллельные цепи также имеют разные функции. В последовательной цепи, если одна часть сломана, ток вообще не будет течь по цепи. В параллельной цепи открытие отдельной ветви останавливает только ток в этой ветви. Остальные ветви будут продолжать работать, потому что у тока есть несколько путей, которые он может пройти по цепи.

Последовательно-параллельная цепь

••• Syed Hussain Ather

Цепи, у которых есть оба разветвленных элемента, которые также соединены таким образом, что ток течет в одном направлении между этими ветвями, как последовательные, так и параллельные.В этих случаях вы можете применять правила как для последовательного, так и для параллельного подключения, в зависимости от схемы. В приведенном выше примере R1 и R2 параллельны друг другу, чтобы сформировать R5 , а также R3 и R4 , чтобы сформировать R6 . Их можно суммировать параллельно следующим образом:

  1. 1 / R5 = 1/1 Ом + 1/5 Ом
  2. 1 / R5 = 5/5 Ом + 1/5 Ом
  3. 1 / R5 = 6/5 Ом
  4. R5 = 5/6 Ом или около 0,83 Ом
  1. 1 / R6 = 1/7 Ом + 1/2 Ом
  2. 1 / R6 = 2/14 Ом + 7/14 Ом
  3. 1 / R6 = 9/14 Ом
  4. R6 = 14/9 Ом или около 1.56 Ом

••• Syed Hussain Ather

Схема может быть упрощена для создания схемы, показанной непосредственно выше, с R5 и R6 . Эти два резистора могут быть добавлены напрямую, как если бы цепь была последовательной.

R_ {total} = 5/6 \ Omega + 14/9 \ Omega = 2.38 \ Omega

При напряжении 20 В, , закон Ома требует, чтобы общий ток составлял В / R . , или 20 В / (43/18 Ом) = 360/43 А или около 8.37 A. Используя этот общий ток, вы также можете определить падение напряжения на R5 и R6, используя закон Ома ( В = I / R ).

V_5 = \ frac {360} {43} \ times 5/6 = 6.98 \ text {V}

V_5 = \ frac {360} {43} \ times 14/9 = 13.02 \ text {V}

Наконец, эти падения напряжения для R5 и R6 можно разделить обратно на исходные параллельные цепи для расчета тока R1 и R2 для R5 и R2 и R3 для R6 с использованием закона Ома.

I1 = (1800/258 В) / 1 Ом = 1800/258 A или около т 6,98 А.

I2 = (1800/258 В) /5 Ом = 1500/43 А или около т 34,88 А.

I3 = ( 680/129 В ) / 7 Ом = 4760/129 A или около 36,90 A .

I3 = ( 680/129 В ) / 2 Ом = 1360/129 А или около 10.54 А.

Параллельные цепи

Ваш браузер не поддерживает Java-апплеты

Схема с более чем одним Путь прохождения тока представляет собой параллельную цепь.

НАПРЯЖЕНИЕ В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЦЕПЯХ

Общее напряжение равно напряжение любого параллельного сопротивления.

ТОК В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЦЕПЯХ

Полный ток равен сумма тока каждого параллельного компонента.

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЦЕПИ

Общее сопротивление может быть рассчитывается по закону Ома, если известны напряжение и полный ток.

Общее сопротивление всегда меньше наименьшего значения сопротивления.

Метод равных значений

Для параллельных сопротивлений в какие все резисторы имеют одинаковое значение, сопротивление можно рассчитать по формуле разделив номинал одного из резисторов на количество резисторов.

Взаимный метод

Для параллельных сопротивлений в какие все резисторы имеют одинаковое значение, сопротивление можно рассчитать по формуле разделив номинал одного из резисторов на количество резисторов.

1 / R T = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R N

R EQ = 1 / (1 / R 1 + 1 / R 2 + … + 1 / R N )

Метод произведения на сумму

Для расчета сопротивления двух резисторов параллельно можно использовать эту формулу:

R EQ = (R 1 * R 2 ) / (R 1 + R 2 )

Правило приближения 10 к 1

Если подключены два резистора параллельно, и один резистор в 10 или более раз больше, чем другой резистор, резистор большего номинала можно не учитывать.

ПРОВОДИМОСТЬ

Общая проводимость равна сумме проводимости каждого компонента.

ПИТАНИЕ В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЦЕПЯХ

Суммарная мощность равна сумма мощности каждого компонента. (Это то же самое, что и с серией схемы).

Правила для параллельных цепей постоянного тока

  1. Такое же напряжение существует через каждую ветвь параллельной цепи и равно напряжению источника.
  2. Ток через параллельная ветвь обратно пропорциональна величине сопротивления ветвь.
  3. Полный ток параллельная цепь равна сумме отдельных токов ответвления цепь
  4. Эквивалентное сопротивление параллельная цепь находится по общему уравнению Req = 1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / р-н)
  5. Общая мощность, потребляемая в параллельная схема равна сумме мощности, потребляемой индивидуумом резисторы.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЦЕПЕЙ

  1. Соблюдайте принципиальную схему внимательно или при необходимости нарисуйте.
  2. Обратите внимание на указанные значения и значения, которые необходимо найти.
  3. Выберите подходящий уравнения, которые будут использоваться при решении для неизвестных величин на основе известных количества.
  4. Подставьте известные значения в выбранном вами уравнении и найдите неизвестное значение.

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ УСТРАНЕНИЕ НЕПОЛАДОК ЦЕПИ

Когда в ветви параллельной сети сопротивление ветви увеличивается и общее сопротивление цепи увеличивается. Это вызывает уменьшение общего Текущий.

Короткое замыкание всегда приводит в отсутствии тока, протекающего через другие ветви цепи.

Использование резисторов в источниках питания

Тема источников питания потенциально очень широка, а применение резисторов в источниках питания весьма разнообразно.Здесь мы сосредоточимся на блоках питания (PSU), разработанных для использования в электронных устройствах, которые номинально требуют фиксированных выходов постоянного тока в диапазоне от нескольких вольт до нескольких кВ.

Независимо от того, предназначено ли такое конечное оборудование для потребительского, коммерческого или промышленного рынка, разработчик блока питания должен будет учитывать строгие требования по безопасности, охране окружающей среды и другие нормы в дополнение к соблюдению основных требований к электрическим характеристикам. Помимо рассмотрения роли резисторов в регулировании выходного напряжения (или тока) источника питания, мы рассмотрим, как резисторы защищают источник питания от потенциальных неисправностей, таких как перегрузка на выходе, короткое замыкание или обрыв на выходе, а также импульсные токи на входе. , что может привести к возгоранию или поражению пользователей электрическим током.

Источники питания

часто определяются их входным источником, переменным или постоянным током, а также тем, используют ли они линейное или переключаемое регулирование для достижения желаемого выхода постоянного тока. Источники переменного / постоянного тока обычно питаются от сети, но источник постоянного и постоянного тока может быть просто линейной схемой, которая регулирует выходную мощность от батареи или другого источника постоянного тока для получения более низкого уровня постоянного тока. Термин «преобразователь постоянного тока в постоянный» обычно используется для источников питания, использующих методы переключения, которые могут поддерживать как понижающее (понижающее), так и повышающее (повышающее) преобразование для более низких и более высоких напряжений соответственно.

В то время как большинство производителей блоков питания предлагают ряд стандартных блоков для удовлетворения различных требований конечного оборудования, для некоторых приложений требуется индивидуальное решение. Как производитель и поставщик высокопроизводительных резисторов, Riedon имеет опыт, чтобы помочь разработчикам выбрать правильный компонент.

Назад к основам — Простой Линейный Регуляторы

Понимание некоторых основ проектирования источников питания могло бы показаться хорошим способом оценить важность таких, казалось бы, обыденных компонентов, как резисторы.Еще со времен учебы в колледже большинство инженеров помнят, как проектировали стабилитроны для обеспечения постоянного напряжения на постоянно подключенной нагрузке, представленной R 2 на рисунке 16. Принцип равен

.

просто и просто требует, чтобы значение R1 было вычислено для обеспечения как минимального тока, необходимого для обеспечения работы стабилитрона в области пробоя постоянного напряжения, так и тока полной нагрузки.

Стабилизаторы с стабилитроном

обычно подходят для приложений с низким энергопотреблением, где и напряжение питания, и нагрузка достаточно постоянны.Однако в такой конфигурации шунта значительное уменьшение тока нагрузки или увеличение напряжения питания может привести к увеличению тока через стабилитрон, который превышает его максимальную рассеиваемую мощность. Однако с точки зрения резистора, за исключением номинальной мощности, необходимой для выдерживания комбинированной нагрузки и токов стабилитрона, требования к характеристикам R 1 минимальны.

Более сложное линейное регулирование достигается за счет последовательной конструкции, в которой используется проходной транзистор для регулирования тока нагрузки и снижения входного напряжения до требуемого выходного уровня.Эта концепция показана на рисунке 18, и такие конструкции типичны для регуляторов на интегральных схемах (IC), а также для регуляторов с малым падением напряжения (LDO), которые часто обеспечивают регулируемое питание в «точке нагрузки».

Делитель потенциала, образованный резисторами R 1 и R 2 , используется для измерения и установки выходного напряжения относительно точного опорного напряжения. В случае ИС линейного регулятора с фиксированным выходом этот делитель будет внутренним, но для других регуляторов, ИС и БП наличие одного или обоих плеч делителя напряжения, внешнего по отношению к устройству, обеспечивает необходимую гибкость для регулировки выходного напряжения по мере необходимости.

Выбор номиналов резисторов для цепи делителя в первую очередь определяется их соотношением, поэтому ключевым моментом является их влияние на общую точность источника питания. При условии, что схема компаратора имеет высокий коэффициент усиления и высокое входное сопротивление, влияние допуска резистора может быть рассчитано путем моделирования их наихудшего значения в приведенном выше уравнении выходного напряжения, например вычисление сначала с максимальным значением R1 и минимальным значением R 2 , а затем наоборот, чтобы найти потенциальное отклонение выходного напряжения.

Чтобы проиллюстрировать это: если VREF составляет 1,2 В, а R2 номинально составляет 5 кВт, то для выхода 3,3 В R 1 должно быть 8,75 кВт. Таким образом, если R 1 и R 2 являются устройствами с допуском 1%, ошибка вывода в худшем случае составляет ± 1,27%. Однако выходная ошибка уменьшается для выходного напряжения, близкого к опорному напряжению, например. для выхода 1,8 В R 1 должно быть 2,5 кВт, а погрешность выхода составляет ± 0,67%. Эти ошибки из-за допуска резистора добавляют к номинальной точности самого устройства, поэтому, если устройство номинально указано с точностью ± 1%, то обычно желательно, чтобы погрешность из-за допуска резистора не была значительно больше.

Технология коммутации повышает эффективность блока питания

Поскольку линейные источники питания разделяют источник постоянного тока для обеспечения регулируемого выходного напряжения, в устройстве последовательного прохода потребляется энергия, а также нагрузка. Это приводит к низкой эффективности, особенно если падение напряжения на регуляторе значительно.

Импульсный источник питания (SMPS) принимает нерегулируемый источник постоянного тока, который может быть от линейного входа переменного тока, который был напрямую выпрямлен и сглажен, и включает и выключает его на высокой частоте (обычно 10 кГц — 1 МГц) с нагрузкой. цикл, который определяет результирующее выходное напряжение постоянного тока после выпрямления и сглаживания высокочастотного сигнала переменного тока.Регулирование выхода SMPS использует аналогичное устройство измерения выхода, что и описанный ранее линейный стабилизатор, но теперь сигнал обратной связи от делителя потенциала используется для управления частотой переключения и рабочим циклом.

Избегая падения напряжения линейным регулятором, который постоянно рассеивает мощность, импульсный источник питания, в котором проходной транзистор либо полностью включен, либо полностью выключен, обеспечивает гораздо более высокий КПД, который в хороших конструкциях может достигать 95%. Более того, по сравнению с линейным источником переменного / постоянного тока аналогичного номинала, импульсные источники будут намного меньше, потому что высокочастотный трансформатор (обычно требуемый для обеспечения гальванической развязки от линейного входа) и связанные с ним конденсаторы фильтра / резервуара физически меньше чем эквивалентные компоненты в линейном источнике питания.

Однако одна проблема с импульсными источниками питания заключается в том, что они требуют минимальной нагрузки для правильной работы и могут быть повреждены в условиях холостого хода. По этой причине нередко встраивают фиктивную нагрузку в виде подходящего силового резистора, который потребляет минимальный заданный ток нагрузки в случае отключения первичной нагрузки. Конечно, такой нагрузочный резистор сам потребляет мощность, что не только необходимо учитывать в спецификации резистора, но также снижает эффективность источника питания.Альтернативным решением является использование шунтирующего резистора, который можно подключить к выходу для отвода тока, если источник питания обнаружит, что предполагаемая нагрузка разомкнулась. Импульсные источники питания обычно включают в себя другие функции безопасности, такие как ограничение тока для защиты от короткого замыкания на выходе и отключения источника питания. Шунтирующие резисторы большой мощности с низким омическим сопротивлением также могут использоваться в качестве лома для защиты пользователей от условий перенапряжения.

Преобразователи постоянного тока

также используют технологию переключения для преобразования одного постоянного напряжения в другое.Действительно, понижающий преобразователь постоянного тока в постоянный (часто называемый «понижающим» преобразователем) по существу работает так же, как SMPS. Повышающие, или «повышающие», преобразователи постоянного тока в постоянный используют методы накачки заряда, чтобы поднять входное напряжение до более высокого уровня на выходе. В целом, тем не менее, те же методы регулирования выходного напряжения по-прежнему применяются вместе с аналогичными методами защиты от неисправностей.

Другие роли резисторов в источниках питания

В дополнение к их использованию для измерения / настройки напряжения и в качестве фиктивных нагрузок или шунтов, резисторы могут играть ряд других важных ролей в конструкциях источников питания:

  • Спускные резисторы, размещенные параллельно с нагрузкой источника питания, используются для разряда сглаживающих конденсаторов, используемых в линейных преобразователях переменного тока в постоянный, а также накопительных конденсаторов, используемых в преобразователях постоянного тока в постоянный. Эти конденсаторы могут сохранять заряд долгое время после отключения источника питания, представляя Потенциально смертельная опасность поражения электрическим током для пользователей, обращающихся к источнику питания.Очевидно, что номинал спускного резистора должен быть рассчитан таким образом, чтобы он был достаточно высоким, чтобы не потреблять значительную мощность при нормальной работе источника питания, но достаточно низким, чтобы разрядить устройство относительно быстро, когда источник питания отключен.
  • Резисторы, ограничивающие броски тока, на несколько Ом или менее, включенные последовательно с линией переменного тока, могут решить проблему с преобразователями переменного тока в постоянный, где при включении может возникнуть большой импульсный ток, поскольку накопительный конденсатор большой емкости изначально заряжен. Альтернативой, особенно для источников питания более высокой мощности, является использование резисторов с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), которые изначально имеют более высокое сопротивление, которое падает с увеличением их температуры из-за самонагрева.Но для обеспечения приемлемо низкого значения сопротивления во время нормальной работы резисторы NTC должны продолжать работать при этой температуре, что может быть несовместимо с другими ограничениями на работу источника питания. Использование специализированных импульсных резисторов может быть лучшим решением — они оцениваются в соответствии с их энергоемкостью в Джоулях, а не с номинальной продолжительной мощностью (в ваттах), которую в противном случае диктовал бы высокий уровень пускового тока.
  • Балансировочные резисторы позволяют распределять нагрузку между двумя или более преобразователями постоянного тока в постоянный.Параллельная работа преобразователей постоянного тока в постоянный может быть более рентабельной, чем использование одного более мощного блока, или может быть более желательной в некоторых случаях из-за ограничений физического размера или тепловых соображений. Однако простое соединение выходов двух преобразователей вместе не гарантирует, что они равномерно распределяют ток нагрузки. Резисторы R SHARE равного номинала, показанные на рисунке 19, учитывают разницу между регулируемыми выходами каждого преобразователя.

Аналогичная ситуация относится к силовым транзисторам, используемым для регулирования нагрузки в различных конструкциях источников питания.Вместо использования одного устройства, рассчитанного на полную нагрузку, может быть лучше использовать несколько транзисторов параллельно для разделения нагрузки. Таким образом, как и в случае параллельного DC-DC преобразователя, резисторы распределения нагрузки могут быть включены последовательно с выходом каждого транзистора для выравнивания тока.

Третий сценарий балансировки встречается, когда резервуарные конденсаторы подключаются последовательно к выходам источников постоянного тока высокого напряжения, как показано C1 и C2 на рисунке 20. Проблема здесь в том, что у электролитических конденсаторов есть токи утечки, которые можно рассматривать как резисторы в параллельно конденсатору.К сожалению, эти сопротивления утечки (RL1 и RL2) могут значительно отличаться по величине даже для конденсаторов одинаковой емкости, но они действуют как делитель потенциала на выходе, что приводит к неравным напряжениям на конденсаторах, которые могут превышать их максимальный номинал. Решение состоит в том, чтобы добавить более точно согласованные внешние резисторы меньшего номинала (RB1 и RB2) поперек конденсаторов, чтобы противодействовать эффекту утечки.

  • Высоковольтные делители напряжения используются для уменьшения выходной мощности высоковольтного источника питания для обеспечения обратной связи в целях регулирования, и потенциометрические отношения до 1000: 1 не редкость.Резисторы делителя напряжения также используются в таких приложениях, как автоматические дефибрилляторы, для контроля источника высокого напряжения, используемого для зарядки накопительного конденсатора, и отключения питания при достижении необходимого уровня заряда. Высокопроизводительные резисторы для нестандартных источников питания.
  • Измерение высокого тока — это то, когда прецизионный резистор с низким сопротивлением используется последовательно с током питания для измерения тока путем измерения падения напряжения, используя принцип шунтирующего амперметра. Дилемма, стоящая перед проектировщиком, заключается в конфликте между минимизацией тепловыделения и потерь мощности (P = I 2R) путем выбора низкого сопротивления по сравнению с более высоким сопротивлением, которое приводит к большему падению напряжения, которое легче измерить.

Использование резисторов в источниках питания предъявляет множество различных требований к рабочим характеристикам. К ним относятся потребность в точных значениях с низкими допусками, устройствах, которые могут работать с большим током, высоким напряжением или большой мощностью, а также более специализированными компонентами, предлагающими низкие омические значения, превосходную температурную стабильность или способность выдерживать импульсные токи. Riedon, как специализированный производитель и поставщик высокоэффективных резисторов, предлагает решения для всех этих требований.Примеры включают его резисторы Power Film (серия PF), которые обеспечивают сопротивление от 20 мОм до 100 кОм с допусками от 0,1% и допустимую мощность от десятков до сотен ватт, а также резисторы UAL, которые используют алюминиевый корпус для высокого рассеивания мощности, но также обеспечивают отличное обработка импульсов, низкие значения омического сопротивления (от 5 мОм), допуски от 0,01% и низкий TCR (температурный коэффициент сопротивления) ± 20 ppm / K.

Перейти к главе 9

Использование резисторов в качестве нагревателей

Резисторы

— Импульсная нагрузка, снижение мощности и напряжения — Блог о пассивных компонентах

R1.7 ИМПУЛЬСНЫХ НАГРУЗОК

Во многих приложениях резистор будет подвергаться импульсным нагрузкам. Мы делаем различие между периодическими / повторяющимися нагрузками и импульсными последовательностями; с одной стороны, когда импульс повторяется с определенной частотой, а с другой — отдельные импульсы, где возможное повторение произойдет через такое долгое время, что резистор восстановит свою исходную температуру окружающей среды.

R1.7.1 Периодические импульсные нагрузки

Рисунок R1-7. Прямоугольные импульсы.

Рисунок R1-8. Экспоненциальные импульсы.

На рисунках R1-7 и R1-8 показаны два типичных типа импульсов: прямоугольные и экспоненциальные. Теоретический прямоугольный импульс на практике имеет наклонные фронты и задние края. Определения времени и напряжения прямоугольного импульса показаны на рисунке R1-9. С определениями с рисунка R1-7, R1-8 и R1-9 применяются следующие общие условия.

…………… [С1-5]

Здесь

P T = допустимая мощность при температуре окружающей среды T
P ¯ = средняя мощность в серии импульсов.
1 / t p = частота следования импульсов.
ti = ширина импульса t 2 — t 1 .
R = номинальное сопротивление.
В = мгновенное напряжение.
tr = время нарастания (Рис. R1-9)

Рисунок R1-9. Определения прямоугольных импульсов.

Для прямоугольных импульсов применяется следующее уравнение:

………………. [R1-6]

и для экспоненциальных импульсов в соответствии с рисунком R1-8;

………………… [С1-7]

В этой связи говорят о

  1. Коэффициент перегрузки по мощности

……………….[R1-8]

  1. Коэффициент перегрузки по напряжению

……………. [R1-9]

  1. Коэффициент перегрузки по току

……………… [R1-10]

На рисунке R1-10 показаны коэффициенты перегрузки c p и c u для углеродных пленочных резисторов.

Рисунок R1-10. Коэффициенты перегрузки c p и c u по сравнению с t i / τ w для углеродных пленочных резисторов в соответствии с DIN 44052.

Импульсные нагрузки в виде одиночных импульсов или последовательностей импульсов с допустимой средней мощностью, как показано в уравнении R1-6 или R1-7, всегда должны учитывать силу напряжения.

Возможная импульсная нагрузка в 100 P R в течение 10 мс не дает нам разрешения напрямую применять 1000 P R в течение 1 мс. Последний импульс подразумевает в √10 раз более высокое напряжение, так как V = √ (P x R). При определенном значении сопротивления это может привести к внутренним пробоям. В рекомендациях по мощности импульсов отношение Pˆ / P R перестает расти в принципе так же, как c p на рисунке R1-10, когда длина импульса уменьшается.Также обратите внимание, что для коэффициента перегрузки по мощности выбрано отношение напряжения , c p , что означает, что коэффициент мощности Pˆ / P R можно получить как (c p ) 2 .

Коэффициенты перегрузки в уравнениях R1-8, R1-9 и R1-10 ограничиваются материалом и конструкцией резистора. Например, резисторы с проволочной обмоткой имеют гораздо более высокое сопротивление перегрузкам, чем пленочные резисторы, которые, в свою очередь, могут сильно отличаться друг от друга.Например, углеродная пленка имеет значительно более высокую импульсную способность, чем металлическая пленка, которая, среди прочего, зависит от толщины пленки. Углеродная пленка толще металлической пленки соответствующего сопротивления и, следовательно, содержит больше теплопоглощающего вещества. Следовательно, плотность тока в металлической пленке будет слишком высокой, если она будет нагружена максимальным импульсом для углеродной пленки. Уравнение R1-10.

Для толстопленочных / металлических глазурованных резисторов действуют другие условия. Проводящие дорожки пленки образуют последовательно-параллельную сеть из бесконечного числа дорожек, состоящих из проводящих частиц, взаимно связанных в точках слабого контакта.У этих резисторов обычно более низкая импульсная нагрузка, чем у металлических пленок. Иначе может быть при низких значениях сопротивления, когда содержание металла выше.

Для проверки импульсной способности МЭК проводит определенные стандартные испытания. В поправке к Публикации 115-1 МЭК перечислены, например, следующие предлагаемые данные:

R1.7.2 Отдельные импульсы

Иногда необходимо нагружать резистор одиночным импульсом (который может повторяться через такое долгое время, что возможным нагревом можно пренебречь).Некоторые стандартизированные тесты для пленочных резисторов, описанные в приложениях к IEC 115-1, дают нам некоторые полезные основы для сравнения. Определены две формы импульса: 1,2 / 50 и 10/700. Цифры означают время нарастания t r / время импульса t i согласно определению на рисунке R1-9 и выражены в микросекундах.

Испытание проводится с последовательно увеличивающимся напряжением, выраженным в множителях предельного напряжения V g , до тех пор, пока изменения сопротивления не превысят заданные значения, обычно максимальное изменение в течение 1000 часов испытания на срок службы.(Предельное напряжение V g соответствует максимальной напряженности поля, которую может выдержать конструкция резистора. См. Рисунок и пояснения под R1-8). Тест соответствует описанию в Таблице R1-2.

Таблица R1- 2 . Сводка и выдержки из импульсных испытаний в европейском стандарте EN 140 000.

Форма импульса tr / ti (мкс) Кратное V г Наименьшее расстояние между импульсами Количество импульсов
1.2/50 10 12 5
1,2 / 50 15 12 5
1,2 / 50 20 12 5
10/700 2… 6 60 10

Следующий сравнительный рисунок для одиночных импульсов мощности может служить в качестве руководства для сравнения стандартных конструкций из различных материалов при условии, что значение сопротивления не приводит к превышению напряжения в коэффициенте перегрузки c и (Уравнение R1-8 ).Выберем в качестве эталонных импульсов мощности длительностью 10 мс . Сравнение материалов дает

Обратите внимание, однако, что в диапазоне более низкого сопротивления толстые пленки могут быть более устойчивыми к импульсам, чем соответствующие металлические пленки.

Если мы сравним эффект от импульсов мощности разной величины, приложенных к определенной конструкции, мы получим

Повторяем, что указанные коэффициенты являются приблизительными . Какую рекомендованную импульсную мощность Pˆ может выдержать конструкция резистора, следует определять из технической информации и диаграмм производителя, а «возможную» импульсную мощность необходимо проверять испытаниями на выбранном типе резистора и изготовителя.

R1.8 СНИЖЕНИЕ МОЩНОСТИ И НАПРЯЖЕНИЯ

Рисунок R1-11. Напряжение и мощность в зависимости от сопротивления.
В г = предельное напряжение. P R = номинальная мощность.

На рисунке R1-11 мы построили график зависимости напряжения V и мощности P от сопротивления. В левой половине диаграммы мощность постоянна и равна P R (пунктирная линия). Поскольку P = V 2 / R, получаем V ∼√R. С помощью линейной шкалы сопротивления мы получаем изогнутую непрерывную кривую напряжения прямо в точке, где конструкция не выдерживает более высокой напряженности поля.Мы рискуем получить внутреннюю вспышку или пробой на землю, которая может произойти выше так называемого предельного напряжения , В g . Соответствующее значение сопротивления называется , критическое сопротивление . Предельные напряжения стандартизированы в системах IEC и CECC.

В правой половине диаграммы напряжение постоянно, то есть V = V g . Кривая мощности изменяется в соответствии с пропорциональностью P ~ 1 / R.

Резистор, работающий на номинальной мощности при повышении температуры окружающей среды, со временем станет настолько теплым, что материалы не смогут выдержать эту температуру.Если мы по-прежнему хотим использовать компонент при более высокой температуре окружающей среды, мы можем снизить самонагрев, то есть нагрузку, как показано на рисунке R1-12. Такое снижение нагрузки также называется снижением номинальных характеристик. Таким образом, в конце концов, мы достигаем точки на шкале температур, когда материалы еще раз, несмотря на нулевую мощность, говорят нам, что мы достигли предела температуры.

Различные значения температуры и мощности, указанные на рисунке R1-12, взяты из стандартов IEC. Однако форма кривой является общепринятой во всех стандартных системах.Иногда встречаются варианты с ломаной кривой, но основной принцип тот же. Стандартизованная точка разрыва на шкале температур варьируется. Чаще всего это 70 ° C. Температура верхней категории, T uc , зависит от типа резистора и указывается в соответствии со стандартными температурами.

Рисунок R1-12. Допустимая мощность в зависимости от температуры окружающей среды.

Может быть, внимательный читатель задается вопросом, не можем ли мы нагружать резистор сильнее ниже номинальной температуры T R .Что ж, есть даже более старые спецификации, которые заявляют о таких возможностях. Теперь, однако, из соображений надежности мы идем в обратном направлении . Номинальная мощность снижается, т.е. Тогда мы получаем диаграммы, которые в принципе выглядят как на рисунке R1-13. Здесь описан типичный случай снижения номинальных характеристик в соответствии с военным стандартом США.

Рисунок R1-13. Снижение номинальных характеристик металлопленочного резистора в соответствии со стандартом MIL-STD-1547 согласно стандарту MIL-R-87254.


ABC CLR: Глава R Резисторы

Импульсная нагрузка, снижение мощности и напряжения

Лицензионный контент EPCI:

[1] EPCI Эксперты Европейского института пассивных компонентов оригинальные статьи
[2] Справочник по пассивным компонентам CLR от P-O.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *