Visas elektroniskās ierīces satur rezistorus,kas ir viņu galvenais elements. Ar tās palīdzību tiek mainīts strāvas daudzums elektriskajā ķēdē. Rakstā ir aprakstītas rezistoru īpašības un to jaudas aprēķināšanas metodes.
Rezistoru piešķiršana
Rezistori tiek izmantoti, lai regulētu strāvu elektriskajās ķēdēs. Šo īpašumu nosaka Ohma likums:
I = U / R (1)
No formulas (1) ir skaidri redzams, ka mazākspretestība, jo vairāk strāva palielinās, un otrādi, jo mazāka R vērtība, jo lielāka strāva. Tieši šo elektriskās pretestības īpašību izmanto elektrotehnikā. Pamatojoties uz šo formulu, tiek izveidotas strāvas dalītāju shēmas, kuras plaši izmanto elektriskajās ierīcēs.
Šajā ķēdē strāvu no avota sadala ar diviem, apgriezti proporcionāliem rezistoru pretestībām.
Bez strāvas regulēšanas rezistori tiek izmantoti sprieguma dalītājos. Šajā gadījumā atkal tiek izmantots Ohma likums, bet nedaudz citā formā:
U = I ∙ R (2)
No formulas (2) izriet, ka, palielinoties pretestībai, spriegums palielinās. Šo īpašību izmanto, lai izveidotu sprieguma dalītāja shēmas.
No diagrammas un formulas (2) ir skaidrs, ka spriegumi pāri rezistoriem tiek sadalīti proporcionāli pretestībām.
Rezistoru attēls diagrammās
Saskaņā ar standartu tiek parādīti rezistoritaisnstūris ar izmēriem 10 x 4 mm un tiek apzīmēts ar burtu R. Bieži vien rezistoru jauda ir norādīta diagrammā. Šī indikatora attēlu veic slīpi vai taisnas līnijas. Ja jauda ir lielāka par 2 vatiem, apzīmējums tiek veikts ar romiešu cipariem. To parasti veic stiepļu rezistoriem. Dažās valstīs, piemēram, ASV, tiek izmantotas dažādas konvencijas. Lai atvieglotu ķēdes remontu un analīzi, bieži tiek dota rezistoru jauda, kuras apzīmējums tiek veikts saskaņā ar GOST 2.728-74.
Ierīces specifikācijas
Rezistora galvenā īpašība ir nominālā pretestība RKungs, kas norādīts diagrammā pie rezistora unuz viņa ķermeņa. Pretestības vienības ir omi, kilogrami omi un mega-omi. Rezistori tiek izgatavoti ar pretestību no omu daļām un līdz simtiem megohmu. Rezistoru ražošanai ir daudz tehnoloģiju, tām visām ir priekšrocības un trūkumi. Principā nav tehnoloģijas, kas ļautu absolūti precīzi izgatavot rezistoru ar noteiktu pretestības vērtību.
Otra svarīgā īpašība ir novirzepretestība. To mēra procentos no nominālā R. Pastāv standarta pretestības novirzes diapazons: ± 20, ± 10, ± 5, ± 2, ± 1% un tālāk līdz ± 0,001%.
Vēl viena svarīga iezīme irrezistoru jauda. Darbības laikā tie sakarst no strāvas, kas iet caur tiem. Ja jaudas izkliede pārsniedz pieļaujamo vērtību, ierīce tiks sabojāta.
Sildot, rezistori maina topretestība, tāpēc ierīcēm, kas darbojas plašā temperatūras diapazonā, tiek ieviests vēl viens raksturlielums - temperatūras pretestības koeficients. To mēra ppm / ° C, t.i., 10-6 RKungs/ ° C (Rpm ppm)Kungs 1 ° C).
Rezistoru sērijveida savienojums
Rezistorus var savienot trīs dažādos veidos: virknē, paralēli un jaukti. Izmantojot virknes savienojumu, strāva pēc kārtas iziet cauri visām pretestībām.
Ar šādu savienojumu strāva jebkurā ķēdes punktā ir vienāda, to var noteikt pēc Ohma likuma. Ķēdes kopējā pretestība šajā gadījumā ir vienāda ar pretestību summu:
R = 200 + 100 + 51 + 39 = 390 omi;
I = U / R = 100/390 = 0,256 A.
Tagad jūs varat noteikt jaudu, kad rezistori ir savienoti virknē, to aprēķina pēc formulas:
P = es2∙ R = 0,2562∙ 390 = 25,55 W.
Pārējo rezistoru jauda tiek noteikta līdzīgi:
П1= Es2∙ R1= 0,2562∙ 200 = 13,11 W;
П2= Es2∙ R2= 0,2562∙ 100 = 6,55 W;
П3= Es2∙ R3= 0,2562∙ 51 = 3,34 W;
П4= Es2∙ R4= 0,2562∙ 39 = 2,55 W.
Ja summējat rezistoru jaudu, iegūstat kopējo P:
P = 13,11 + 6,55 + 3,34 + 2,55 = 25,55 W.
Rezistoru paralēlais savienojums
Savienojot paralēli, visi rezistoru sākumiir savienoti ar vienu ķēdes mezglu, bet galus ar citu. Izmantojot šo savienojumu, strāva dakšas un plūst caur katru ierīci. Strāvas lielums saskaņā ar Ohma likumu ir apgriezti proporcionāls pretestībām, un visu rezistoru spriegums ir vienāds.
Pirms strāvas atrašanas jums jāaprēķina visu rezistoru uzņemšana, izmantojot labi zināmo formulu:
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 / omi.
Pretestība ir vadītspējas abpusēja:
R = 1 / 0,06024 = 16,6 Ohm.
Izmantojot Ohma likumu, viņi atrod strāvu caur avotu:
I = U / R = 100 ∙ 0,06024 = 6,024 A.
Zinot strāvu caur avotu, atrodiet paralēli savienoto rezistoru jaudu pēc formulas:
P = es2∙ R = 6,0242∙ 16,6 = 602,3 W.
Ohma likums aprēķina strāvu caur rezistoriem:
Un1= U / R1= 100/200 = 0,5 A;
Un2= U / R2= 100/100 = 1 A;
Un3= U / R1= 100/51 = 1,96 A;
Un1= U / R1= 100/39 = 2,56 A.
Izmantojot nedaudz atšķirīgu formulu, jūs varat aprēķināt rezistoru jaudu, kad tie ir savienoti paralēli:
П1= U2/ R1= 1002/ 200 = 50 W;
П2= U2/ R2= 1002/ 100 = 100 W;
П3= U2/ R3= 1002/ 51 = 195,9 W;
П4= U2/ R4= 1002/ 39 = 256,4 W.
Ja to visu pievienojat, iegūstat visu rezistoru jaudu:
P = P1+ P2+ P3+ P4= 50 + 100 + 195,9 + 256,4 = 602,3 W.
Jaukts savienojums
Jauktas rezistoru shēmassatur sērijveida un vienlaikus paralēlu savienojumu. Šo ķēdi ir viegli pārveidot, sērijveidā nomainot rezistoru paralēlo savienojumu. Lai to izdarītu, vispirms nomainiet pretestības R2 un R6 par viņu kopīgo R2,6izmantojot šādu formulu:
R2,6= R2∙ R6/ R2+ R6.
Līdzīgi nomainiet divus paralēlos rezistorus R4, R5 viens R4.5.
R4,5= R4∙ R5/ R4+ R5.
Rezultāts ir jauna, vienkāršāka shēma. Abas shēmas ir parādītas zemāk.
Jauktu savienojumu ķēdes rezistoru jaudu nosaka pēc formulas:
P = U ∙ I.
Lai aprēķinātu, izmantojot šo formulu, vispirms atrodietspriegums katrā pretestībā un strāvas daudzums caur to. Rezistoru jaudas noteikšanai var izmantot citu metodi. Šim nolūkam tiek izmantota formula:
P = U ∙ I = (I ∙ R) ∙ I = I2∙ R.
Ja ir zināms tikai spriegums pāri rezistoriem, tiek izmantota cita formula:
P = U ∙ I = U ∙ (U / R) = U2/ R.
Visas trīs formulas bieži tiek izmantotas praksē.
Kontūras parametru aprēķins
Ķēdes parametru aprēķins ir jāatrodnezināmas visu atzaru strāvas un spriegumi elektriskās ķēdes sekcijās. Izmantojot šos datus, jūs varat aprēķināt katra ķēdē iekļautā rezistora jaudu. Vienkāršas aprēķina metodes tika parādītas iepriekš, praksē situācija ir sarežģītāka.
Īstās ķēdēs savienojums bieži tiek atrastsrezistori ar zvaigzni un trīsstūri, kas rada ievērojamas grūtības aprēķinos. Lai vienkāršotu šādas shēmas, ir izstrādātas metodes, kā zvaigzni pārveidot par trīsstūri, un otrādi. Šī metode ir parādīta diagrammā:
Pirmajā shēmā ir zvaigzne,savienots ar mezgliem 0-1-3. Rezistors R1 ir savienots ar mezglu 1, R3 ir savienots ar mezglu 3 un R5 ir savienots ar mezglu 0. Otrajā diagrammā delta rezistori ir savienoti ar mezgliem 1-3-0. Rezistori R1-0 un R1-3 ir savienoti ar 1. mezglu, rezistori R1-3 un R3-0 ir savienoti ar 3. mezglu, un R3-0 un R1-0 ir savienoti ar mezglu 0. Šīs divas shēmas ir pilnīgi līdzvērtīgas.
Lai pārslēgtos no pirmās ķēdes uz otro, tiek aprēķinātas trijstūra rezistoru pretestības:
R1-0 = R1 + R5 + R1 ∙ R5 / R3;
R1-3 = R1 + R3 + R1 ∙ R3 / R5;
R3-0 = R3 + R5 + R3 ∙ R5 / R1.
Turpmākās transformācijas tiek samazinātas līdz aprēķināšanaiparalēlas un sērijveidā savienotas pretestības. Kad ir atrasta ķēdes kopējā pretestība, atrodiet strāvu caur avotu saskaņā ar Ohma likumu. Izmantojot šo likumu, visās nozarēs ir viegli atrast strāvas.
Kā noteikt rezistoru jaudu pēc visu strāvu atrašanas? Lai to izdarītu, izmantojiet labi zināmo formulu: P = I2∙ R, piemērojot to katrai pretestībai, mēs atrodam viņu spējas.
Ķēdes elementu raksturlielumu eksperimentāla noteikšana
Eksperimentāli noteikt nepieciešamoelementu īpašības, kas nepieciešamas, lai no reāliem komponentiem savāktu noteiktu ķēdi. Pēc tam visi nepieciešamie mērījumi tiek veikti, izmantojot elektriskos mērinstrumentus. Šī metode ir laikietilpīga un dārga. Elektrisko un elektronisko ierīču dizaineri šim nolūkam izmanto simulācijas programmas. Ar to palīdzību tiek veikti visi nepieciešamie aprēķini un tiek simulēta ķēdes elementu uzvedība dažādās situācijās. Tikai pēc tam tiek montēts tehniskās ierīces prototips. Viena no šādām populārām programmām ir National Instruments jaudīgā Multisim 14.0 simulācijas sistēma.
Kā noteikt rezistoru jaudu, izmantojot šoprogrammas? To var izdarīt divos veidos. Pirmā metode ir strāvas un sprieguma mērīšana ar ampermetru un voltmetru. Reizinot mērījumu rezultātus, tiek iegūta nepieciešamā jauda.
No šīs shēmas mēs nosakām pretestības R3 jaudu:
П3= U ∙ I = 1,032 ∙ 0,02 = 0,02064 W = 20,6 mW.
Otrā metode ir jaudas tieša mērīšana, izmantojot vatmetru.
No šīs diagrammas var redzēt, ka pretestības R3 jauda ir vienāda ar P3= 20,8 mW. Neatbilstība kļūdas dēļ pirmajā metodē ir lielāka. Pārējo elementu kardinalitātes tiek noteiktas tādā pašā veidā.
