Visuose elektroniniuose įrenginiuose yra rezistorių,kurie yra jų pagrindinis elementas. Su jo pagalba keičiama srovės vertė elektros grandinėje. Straipsnyje pateikiamos rezistorių savybės ir jų galios skaičiavimo metodai.
Rezistoriaus priskyrimas
Rezistoriai naudojami srovei elektros grandinėse reguliuoti. Ši savybė nustatoma pagal Ohmo dėsnį:
I = U / R (1)
Iš (1) formulės aiškiai matyti, kad mažesnisvarža, tuo labiau didėja srovė, ir atvirkščiai, kuo mažesnė R reikšmė, tuo didesnė srovė. Būtent ši elektrinės varžos savybė naudojama elektrotechnikoje. Pagal šią formulę sukuriamos srovės skirstytuvo grandinės, kurios plačiai naudojamos elektros prietaisuose.
Šioje grandinėje srovė iš šaltinio yra padalinta iš dviejų, atvirkščiai proporcinga rezistorių varžoms.
Be srovės reguliavimo, įtampos dalikliuose naudojami rezistoriai. Šiuo atveju vėl naudojamas Ohmo įstatymas, tačiau šiek tiek kitokia forma:
U = I ∙ R (2)
Iš (2) formulės matyti, kad padidėjus varžai, įtampa didėja. Ši savybė naudojama įtampos daliklių grandinėms kurti.
Iš diagramos ir formulės (2) aišku, kad įtampos per rezistorius pasiskirsto proporcingai varžoms.
Rezistorių vaizdas diagramose
Pagal standartą rodomi rezistoriaistačiakampis, kurio matmenys 10 x 4 mm ir žymimi raide R. Dažnai diagramoje nurodoma rezistorių galia. Šio indikatoriaus vaizdas atliekamas įstrižomis arba tiesiomis linijomis. Jei galia yra didesnė nei 2 vatai, žymėjimas rašomas romėniškais skaitmenimis. Paprastai tai daroma vieliniams rezistoriams. Kai kuriose šalyse, pavyzdžiui, JAV, taikomos skirtingos konvencijos. Siekiant palengvinti grandinės taisymą ir analizę, dažnai nurodoma rezistorių galia, kurios žymėjimas atliekamas pagal GOST 2.728-74.
Įrenginio specifikacijos
Pagrindinė rezistoriaus charakteristika yra vardinė varža RP., kuris nurodytas diagramoje prie rezistoriaus irant jo kūno. Atsparumo vienetai yra omų, kiloomų ir megaomų. Rezistoriai gaminami su atsparumu nuo omų dalių ir iki šimtų megaomų. Rezistorių gamybos technologijų yra daug, visos jos turi privalumų ir trūkumų. Iš esmės nėra technologijos, kuri leistų visiškai tiksliai pagaminti rezistorių su tam tikra varžos verte.
Antra svarbi savybė yra nukrypimaspasipriešinimas. Jis matuojamas procentais nuo vardinio R. Yra standartinis pasipriešinimo nuokrypio diapazonas: ± 20, ± 10, ± 5, ± 2, ± 1% ir toliau iki ± 0,001%.
Kita svarbi savybė yrarezistorių galia. Veikimo metu jie įkaista nuo per juos tekančios srovės. Jei energijos išsklaidymas viršija leistiną vertę, įrenginys bus sugadintas.
Kai šildomi, rezistoriai keičia savoatsparumas, todėl prietaisams, veikiantiems plačiame temperatūrų diapazone, įvedama dar viena charakteristika - atsparumo temperatūros koeficientas. Jis matuojamas ppm / °C, t.y. 10-6 RP./ °C (ppm RP. 1 °C).
Rezistorių nuoseklus jungimas
Rezistoriai gali būti jungiami trimis skirtingais būdais: nuosekliai, lygiagrečiai ir mišriai. Sujungus nuosekliai, srovė paeiliui praeina per visas varžas.
Su šiuo ryšiu srovė bet kuriame grandinės taške yra vienoda, ją galima nustatyti pagal Ohmo dėsnį. Bendra grandinės varža šiuo atveju yra lygi varžų sumai:
R = 200 + 100 + 51 + 39 = 390 omų;
I = U / R = 100/390 = 0,256 A.
Dabar galite nustatyti galią, kai rezistoriai yra sujungti nuosekliai, ji apskaičiuojama pagal formulę:
P = I2∙ R = 0,2562∙ 390 = 25,55 W.
Likusių rezistorių galia nustatoma panašiai:
П.1= Aš2∙ R1= 0,2562∙ 200 = 13,11 W;
П.2= Aš2∙ R2= 0,2562∙ 100 = 6,55 W;
П.3= Aš2∙ R3= 0,2562∙ 51 = 3,34 W;
П.4= Aš2∙ R4= 0,2562∙ 39 = 2,55 W.
Jei sudėsite rezistorių galią, gausite bendrą P:
P = 13,11 + 6,55 + 3,34 + 2,55 = 25,55 W.
Lygiagretus rezistorių sujungimas
Sujungus lygiagrečiai, visos rezistorių ištakosyra prijungti prie vieno grandinės mazgo, o galai - prie kito. Su šiuo ryšiu srovė išsišakoja ir teka per kiekvieną įrenginį. Srovės dydis pagal Ohmo dėsnį yra atvirkščiai proporcingas varžoms, o visų rezistorių įtampa yra vienoda.
Prieš surasdami srovę, turite apskaičiuoti visų rezistorių įleidimą pagal gerai žinomą formulę:
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 / omai.
Atsparumas yra laidumo abipusis koeficientas:
R = 1 / 0,06024 = 16,6 omo.
Pagal Ohmo dėsnį jie randa srovę per šaltinį:
I = U / R = 100 ∙ 0,06024 = 6,024 A.
Žinodami srovę per šaltinį, raskite lygiagrečiai sujungtų rezistorių galią pagal formulę:
P = I2∙ R = 6,0242∙ 16,6 = 602,3 W.
Ohmo įstatymas apskaičiuoja srovę per rezistorius:
Ir1= U / R1= 100/200 = 0,5 A;
Ir2= U / R2= 100/100 = 1 A;
Ir3= U / R1= 100/51 = 1,96 A;
Ir1= U / R1= 100/39 = 2,56 A.
Naudodami šiek tiek kitokią formulę, galite apskaičiuoti lygiagrečiai prijungtų rezistorių galią:
П.1= U2/ R1= 1002/ 200 = 50 W;
П.2= U2/ R2= 1002/ 100 = 100 W;
П.3= U2/ R3= 1002/ 51 = 195,9 W;
П.4= U2/ R4= 1002/ 39 = 256,4 W.
Jei visa tai pridėsite, gausite visų rezistorių galią:
P = P1+ P2+ P3+ P4= 50 + 100 + 195,9 + 256,4 = 602,3 W.
Mišrus junginys
Mišrios rezistorių grandinėstuo pačiu metu turi nuoseklųjį ir lygiagretųjį ryšį. Šią grandinę lengva konvertuoti pakeičiant lygiagrečią rezistorių jungtį nuosekliai. Norėdami tai padaryti, pirmiausia pakeiskite varžas R2 ir R6 apie jų bendrą R2,6naudojant žemiau pateiktą formulę:
R2,6= R2∙ R6/ R2+ R6.
Panašiai pakeiskite du lygiagrečius rezistorius R4, R5 vienas R4.5:
R4,5= R4∙ R5/ R4+ R5.
Rezultatas – nauja, paprastesnė grandinė. Abi schemos parodytos žemiau.
Rezistorių galia mišrios jungties grandinėje nustatoma pagal formulę:
P = U ∙ I.
Norėdami apskaičiuoti pagal šią formulę, pirmiausia suraskitekiekvienos varžos įtampa ir per ją tekamosios srovės dydis. Rezistorių galingumui nustatyti galima naudoti kitą metodą. Tam naudojama formulė:
P = U ∙ I = (I ∙ R) ∙ I = I2∙ R.
Jei žinoma tik rezistorių įtampa, naudojama kita formulė:
P = U ∙ I = U ∙ (U / R) = U2/ R.
Visos trys formulės dažnai naudojamos praktikoje.
Grandinės parametrų skaičiavimas
Apskaičiuojant grandinės parametrus reikia rastinežinomos visų atšakų srovės ir įtampos elektros grandinės atkarpose. Turėdami šiuos duomenis galite apskaičiuoti kiekvieno į grandinę įtraukto rezistoriaus galią. Paprasti skaičiavimo metodai buvo parodyti aukščiau, tačiau praktiškai situacija yra sudėtingesnė.
Realiose grandinėse ryšys dažnai randamasrezistoriai su žvaigžde ir trikampiu, o tai sukelia didelių skaičiavimų sunkumų. Siekiant supaprastinti tokias schemas, buvo sukurti metodai, kaip žvaigždę paversti trikampiu ir atvirkščiai. Šis metodas parodytas toliau pateiktoje diagramoje:
Pirmoje schemoje yra žvaigždė,prijungtas prie mazgų 0-1-3. Rezistorius R1 yra prijungtas prie mazgo 1, R3 yra prijungtas prie mazgo 3, o R5 yra prijungtas prie mazgo 0. Antroje diagramoje trikampio rezistoriai yra prijungti prie mazgų 1-3-0. Rezistoriai R1-0 ir R1-3 yra prijungti prie mazgo 1, prie mazgo 3 - R1-3 ir R3-0, o prie mazgo 0 - R3-0 ir R1-0. Šios dvi schemos yra visiškai lygiavertės.
Norint pereiti iš pirmosios grandinės į antrąją, apskaičiuojamos trikampių rezistorių varžos:
R1-0 = R1 + R5 + R1 ∙ R5 / R3;
R1-3 = R1 + R3 + R1 ∙ R3 / R5;
R3-0 = R3 + R5 + R3 ∙ R5 / R1.
Tolesnės transformacijos sumažinamos iki skaičiavimolygiagrečiai ir nuosekliai sujungtos varžos. Kai nustatoma visa grandinės varža, pagal Ohmo dėsnį suraskite srovę per šaltinį. Naudojant šį dėsnį, nesunku rasti sroves visose šakose.
Kaip nustatyti rezistorių galią suradus visas sroves? Norėdami tai padaryti, naudokite gerai žinomą formulę: P = I2∙ R, taikydami jį kiekvienam pasipriešinimui, randame jų galias.
Grandinės elementų charakteristikų eksperimentinis nustatymas
Eksperimentiniu būdu nustatyti reikalingąelementų, reikalingų tam tikrai grandinei surinkti iš tikrų komponentų, charakteristikos. Po to elektrinių matavimo priemonių pagalba atliekami visi reikalingi matavimai. Šis metodas yra daug laiko ir brangus. Elektrinių ir elektroninių prietaisų projektuotojai tam naudoja simuliacines programas. Jų pagalba atliekami visi reikalingi skaičiavimai, imituojamas grandinės elementų elgesys įvairiose situacijose. Tik po to surenkamas techninio įrenginio prototipas. Viena iš šių įprastų programų yra galinga Multisim 14.0 modeliavimo sistema iš National Instruments.
Kaip nustatyti rezistorių galią naudojant taiprogramos? Tai galima padaryti dviem būdais. Pirmasis būdas yra išmatuoti srovę ir įtampą ampermetru ir voltmetru. Padauginus matavimo rezultatus, gaunama reikiama galia.
Iš šios grandinės nustatome varžos R3 galią:
П.3= U ∙ I = 1,032 ∙ 0,02 = 0,02064 W = 20,6 mW.
Antrasis metodas yra tiesioginis galios matavimas naudojant vatmetrą.
Iš šios diagramos matyti, kad varžos R3 galia yra lygi P3= 20,8 mW. Neatitikimas dėl pirmojo metodo klaidos yra didesnis. Likusių elementų kardinalumai nustatomi tokiu pačiu būdu.
