Tüm elektronik cihazlar dirençler içerir,hangi onların ana unsurudur. Yardımı ile elektrik devresindeki akımın değeri değiştirilir. Makale, dirençlerin özelliklerini ve güçlerini hesaplama yöntemlerini sunar.
Direnç ataması
Elektrik devrelerinde akımı düzenlemek için dirençler kullanılır. Bu özellik Ohm yasası ile belirlenir:
ben = U / R (1)
Formül (1)'den daha küçük olduğu açıkça görülmektedir.direnç, akım arttıkça artar ve bunun tersi, R'nin değeri ne kadar düşükse, akım o kadar büyük olur. Elektrik mühendisliğinde kullanılan elektrik direncinin bu özelliğidir. Bu formüle dayanarak, elektrikli cihazlarda yaygın olarak kullanılan akım bölücü devreler oluşturulur.
Bu devrede, kaynaktan gelen akım, dirençlerin dirençleriyle ters orantılı olarak ikiye bölünür.
Akım regülasyonunun yanı sıra gerilim bölücülerde dirençler kullanılır. Bu durumda, Ohm yasası tekrar kullanılır, ancak biraz farklı bir biçimde:
U = Ben ∙ R (2)
Formül (2)'den, dirençteki bir artışla voltajın arttığını takip eder. Bu özellik, voltaj bölücü devreleri oluşturmak için kullanılır.
Diyagramdan ve formül (2)'den dirençler arasındaki gerilimlerin dirençlerle orantılı olarak dağıldığı açıktır.
Diyagramlardaki dirençlerin görüntüsü
Standarda göre dirençler gösterilir10 x 4 mm boyutlarında bir dikdörtgen ve R harfi ile gösterilir. Genellikle dirençlerin gücü şemada gösterilir. Bu göstergenin görüntüsü eğik veya düz çizgilerle gerçekleştirilir. Güç 2 watt'tan fazlaysa, atama Romen rakamlarıyla yapılır. Bu genellikle tel sargılı dirençler için yapılır. Amerika Birleşik Devletleri gibi bazı ülkeler farklı sözleşmeler kullanır. Devrenin onarımını ve analizini kolaylaştırmak için, tanımı GOST 2.728-74'e göre gerçekleştirilen dirençlerin gücü sıklıkla verilir.
Cihaz Özellikleri
Direncin ana özelliği nominal direnç R'dir.ndirencin yanındaki şemada gösterilen veonun vücudunda. Direnç birimleri ohm, kilo-ohm ve mega-ohm'dur. Dirençler, bir ohm'un kesirlerinden ve yüzlerce megohm'a kadar dirençle yapılır. Direnç üretimi için birçok teknoloji vardır, hepsinin avantajları ve dezavantajları vardır. Prensip olarak, belirli bir direnç değerine sahip bir direnci kesinlikle doğru bir şekilde üretmeyi mümkün kılacak hiçbir teknoloji yoktur.
İkinci önemli özellik sapmadır.direnç. Nominal R'nin %'si olarak ölçülür. Standart bir direnç sapması aralığı vardır: ± 20, ± 10, ± 5, ± 2, ± %1 ve daha fazlası ± %0,001'e kadar.
Bir diğer önemli özellik isedirençlerin gücü. Çalışma sırasında, içlerinden geçen akımdan ısınırlar. Güç kaybı izin verilen değeri aşarsa, cihaz zarar görür.
Isıtıldığında, dirençler değişirdirenç, bu nedenle, geniş bir sıcaklık aralığında çalışan cihazlar için başka bir özellik ortaya çıkar - direnç sıcaklık katsayısı. ppm/°C cinsinden ölçülür, yani 10-6 Pn/ ° C (ppm Rn 1°C).
Dirençlerin seri bağlantısı
Dirençler üç farklı şekilde bağlanabilir: seri, paralel ve karışık. Seri bağlandığında akım sırayla tüm dirençlerden geçer.
Bu bağlantı ile devrenin herhangi bir noktasındaki akım aynıdır, Ohm kanunu ile belirlenebilir. Bu durumda devrenin toplam direnci, dirençlerin toplamına eşittir:
R = 200 + 100 + 51 + 39 = 390 Ohm;
Ben = U / R = 100/390 = 0.256 A.
Artık dirençler seri bağlandığında gücü belirleyebilirsiniz, aşağıdaki formülle hesaplanır:
P = ben2∙ R = 0.2562∙ 390 = 25,55 W
Kalan dirençlerin gücü de benzer şekilde belirlenir:
P1= ben2∙ R1= 0.2562∙ 200 = 13.11 W;
P2= ben2∙ R2= 0.2562∙ 100 = 6,55 W;
P3= ben2∙ R3= 0.2562∙ 51 = 3,34 W;
P4= ben2∙ R4= 0.2562∙ 39 = 2,55 W.
Dirençlerin gücünü toplarsanız, toplam P'yi elde edersiniz:
P = 13.11 + 6.55 + 3.34 + 2.55 = 25.55 W.
Dirençlerin paralel bağlantısı
Paralel bağlandığında, dirençlerin tüm kökenleridevrenin bir düğümüne ve uçları diğerine bağlanır. Bu bağlantıyla, akım çatallanır ve her cihazdan geçer. Ohm yasasına göre akımın büyüklüğü dirençlerle ters orantılıdır ve tüm dirençlerdeki voltaj aynıdır.
Akımı bulmadan önce, iyi bilinen formülü kullanarak tüm dirençlerin kabulünü hesaplamanız gerekir:
1 / R = 1 / R1+ 1 / Sağ2+ 1 / Sağ3+ 1 / Sağ4= 1/200 + 1/100 + 1/51 + 1/39 = 0.005 + 0.01 + 0.0196 + 0.0256 = 0.06024 1 / Ohm.
Direnç, iletkenliğin karşılığıdır:
R = 1 / 0.06024 = 16,6 Ohm.
Ohm yasasını kullanarak akımı kaynaktan bulurlar:
Ben = U / R = 100 ∙ 0.06024 = 6.024 A.
Kaynaktan geçen akımı bilerek, aşağıdaki formüle göre paralel bağlı dirençlerin gücünü bulun:
P = ben2∙ R = 6.0242∙ 16.6 = 602.3 W.
Ohm yasası, dirençlerden geçen akımı hesaplar:
ve1= U / R1= 100/200 = 0,5 A;
ve2= U / R2= 100/100 = 1A;
ve3= U / R1= 100/51 = 1,96 A;
ve1= U / R1= 100/39 = 2.56 A.
Biraz farklı bir formül kullanarak, paralel bağlandığında dirençlerin gücünü hesaplayabilirsiniz:
P1= U2/ Sağ1= 1002/ 200 = 50 W;
P2= U2/ Sağ2= 1002/ 100 = 100 W;
P3= U2/ Sağ3= 1002/ 51 = 195,9 W;
P4= U2/ Sağ4= 1002/ 39 = 256,4 W
Tüm bunları eklerseniz, tüm dirençlerin gücünü elde edersiniz:
P = P1+ P2+ P3+ P4= 50 + 100 + 195.9 + 256,4 = 602,3 W.
Karışık bağlantı
Karışık direnç devreleriseri ve aynı anda paralel bağlantı içerir. Dirençlerin paralel bağlantısını bir seri ile değiştirerek bu devreyi dönüştürmek kolaydır. Bunu yapmak için önce R dirençlerini değiştirin2 ve R6 ortak R üzerinde2,6aşağıdaki formülü kullanarak:
P2,6= R2∙ R6/ Sağ2+ R6.
Benzer şekilde, iki paralel direnç R'yi değiştirin4, R5 bir R4.5:
P4,5= R4∙ R5/ Sağ4+ R5.
Sonuç, yeni, daha basit bir devredir. Her iki şema da aşağıda gösterilmiştir.
Karışık bağlantı devresindeki dirençlerin gücü aşağıdaki formülle belirlenir:
P = U ∙ I.
Bu formülü kullanarak hesaplamak için önceher dirençteki voltaj ve bunun üzerinden geçen akım miktarı. Dirençlerin watt değerini belirlemek için başka bir yöntem kullanılabilir. Bunun için şu formül kullanılır:
P = U ∙ Ben = (I ∙ R) ∙ I = Ben2∙ R.
Yalnızca dirençler arasındaki voltaj biliniyorsa, farklı bir formül kullanılır:
P = U ∙ I = U ∙ (U / R) = U2/ R.
Her üç formül de uygulamada sıklıkla kullanılmaktadır.
Devre parametrelerinin hesaplanması
Devrenin parametrelerinin hesaplanması bulmaktırelektrik devresinin bölümlerindeki tüm dalların bilinmeyen akımları ve voltajları. Bu verilerle devreye dahil olan her bir direncin gücünü hesaplayabilirsiniz. Yukarıda basit hesaplama yöntemleri gösterilmiştir, ancak pratikte durum daha karmaşıktır.
Gerçek devrelerde, bağlantı genellikle bulunurhesaplamalarda önemli zorluklar yaratan yıldız ve üçgenli dirençler. Bu tür şemaları basitleştirmek için bir yıldızı üçgene dönüştürmek için yöntemler geliştirilmiştir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu yöntem aşağıdaki şemada gösterilmiştir:
İlk şema bir yıldız içerir,0-1-3 düğümlerine bağlı. Direnç R1 düğüm 1'e, R3 düğüm 3'e ve R5 düğüm 0'a bağlıdır. İkinci şemada, delta dirençler 1-3-0 düğümlerine bağlanır. R1-0 ve R1-3 dirençleri düğüm 1'e, R1-3 ve R3-0 dirençleri düğüm 3'e ve R3-0 ve R1-0 dirençleri düğüm 0'a bağlanır. Bu iki şema tamamen eşdeğerdir.
İlk devreden ikinciye geçmek için üçgen dirençlerin dirençleri hesaplanır:
R1-0 = R1 + R5 + R1 ∙ R5 / R3;
R1-3 = R1 + R3 + R1 ∙ R3 / R5;
R3-0 = R3 + R5 + R3 ∙ R5 / R1.
Diğer dönüşümler hesaplamaya indirgenirparalel ve seri bağlı dirençler. Devrenin toplam direnci bulunduğunda, Ohm yasasına göre kaynaktan geçen akımı bulun. Bu yasayı kullanarak tüm dallardaki akımları bulmak kolaydır.
Tüm akımları bulduktan sonra dirençlerin gücü nasıl belirlenir? Bunu yapmak için iyi bilinen formülü kullanın: P = I2∙ R, her direnç için uygulayarak güçlerini buluruz.
Devre elemanlarının özelliklerinin deneysel olarak belirlenmesi
Gerekli olanın deneysel olarak belirlenmesi içingerçek bileşenlerden belirli bir devreyi monte etmek için gerekli elemanların özellikleri. Daha sonra elektrikli ölçü aletleri yardımıyla gerekli tüm ölçümler yapılır. Bu yöntem zaman alıcı ve maliyetlidir. Elektrikli ve elektronik cihaz tasarımcıları bu amaçla simülasyon programları kullanır. Bunların yardımıyla gerekli tüm hesaplamalar yapılır ve devre elemanlarının çeşitli durumlarda davranışı simüle edilir. Ancak bundan sonra teknik bir cihazın prototipi monte edilir. Bu yaygın programlardan biri, National Instruments'ın güçlü Multisim 14.0 simülasyon sistemidir.
Bunu kullanarak dirençlerin gücü nasıl belirlenirprogramlar? Bu iki şekilde yapılabilir. İlk yöntem, bir ampermetre ve voltmetre ile akım ve voltajı ölçmektir. Ölçüm sonuçları çarpılarak gerekli güç elde edilir.
Bu devreden R3 direncinin gücünü belirleriz:
P3= U ∙ I = 1.032 ∙ 0.02 = 0.02064 W = 20,6 mW.
İkinci yöntem, bir wattmetre kullanarak gücün doğrudan ölçülmesidir.
Bu şemadan R3 direncinin gücünün P'ye eşit olduğu görülebilir.3= 20,8 mW. İlk yöntemdeki hatadan kaynaklanan farklılık daha fazladır. Kalan elemanların kardinaliteleri aynı şekilde belirlenir.
