Kako odrediti snagu otpornika. Otpornici snage za paralelnu vezu

Svi elektronički uređaji sadrže otpornike, koji su njihov glavni element. Uz to, vrijednost struje u električni krug.

Određivanje otpornika

Za podešavanje struje u električnim sklopovima koji se koriste otpornici. Ovo svojstvo definira Ohmov zakon:

I = U / R (1)

Jasno je vidljivo iz formule (1) da što je niža otpor, što je jača struja, i obratno, to je manja vrijednost R, to je veća struja. To je ovo svojstvo električni otpor koristi se u elektrotehnici. Na temelju ove formule, strujni krugovi razdjelnika naširoko se koriste u električnim uređajima.

U ovom krugu, struja iz izvora je podijeljena na dva, obrnuto proporcionalna otpornosti otpornika.

Osim trenutne regulacije, koriste se i otpornici dijelovi napona. U ovom slučaju ponovno se koristi Ohmov zakon, ali u nešto drugačijem obliku:

U = I ∙ R (2)

Iz formule (2) slijedi da se povećanjem otpora napon povećava. Ova se nekretnina koristi za izgradnju razdjelnih sklopova napona.

Iz kruga i formule (2) jasno je da su naponi otpornika raspoređeni u odnosu na otpore.

Slika otpornika na krugovima

Prema standardu, otpornici su predstavljeni pravokutnikom dimenzija 10 x 4 mm i označeni slovom R. Snaga otpornika na krugu često je indicirana. Slika ovog pokazatelja izvodi se koso ili ravno. Ako je snaga veća od 2 vata, oznaka se vrši u rimskim brojevima. To se obično radi za žice otpornika. U nekim državama, primjerice u SAD-u, koriste se i druge konvencije. Kako bi olakšalo popravak i analizu kruga, otpornici, oznaka koji se izvodi u skladu s GOST 2.728-74.

Tehničke značajke uređaja

Glavna karakteristika otpornika je nominalni otpor R_n, što je naznačeno na dijagramu blizu otpornika i na njegovom slučaju. Jedinica otpora je ohm, kilogram i mega. Proizvode se otpornici s otporima od ohma do stotina megaohma. Postoje mnoge tehnologije za proizvodnju otpornika, svi imaju prednosti i nedostatke. U načelu, nema tehnologije koja bi omogućila izradu točnog otpornika s određenom vrijednošću otpora.

Druga važna karakteristika je odstupanje otpora. Što se mjeri u% od nominalne raspon R. postoji standardna devijacija impedancija: ± 20, 10 ±, ± 5, ± 2, ± 1%, i na sve do vrijednosti od ± 0,001%.

Sljedeća važna karakteristika je snaga otpornika. Tijekom rada, oni se grije struja koja teče kroz njih. Ako rasipanje energije premašuje dopuštenu vrijednost, uređaj neće uspjeti.

Otpornici na grijanju mijenjaju otpor, tako da za uređaje koji rade na širokom rasponu temperature, uvedena je još jedna karakteristika - koeficijent temperature otpora. Mjereno je u ppm / ° C, tj. 10^-6 R_n/ ° C (milijunti dio R_n na 1 ° C).

Serijska veza otpornika

Otpornici se mogu spojiti na tri različita načina: sekvencijalni, paralelni i mješani. u serijska veza struja naizmjenično prolazi kroz sve otpora.

S takvom vezom, struja u bilo kojem trenutku u lancu je ista, može se odrediti Ohmovim zakonom. Ukupni otpor kruga u ovom slučaju jednak je zbroju otpora:

R = 200 + 100 + 51 + 39 = 390 Ohm;

I = U / R = 100/390 = 0,256 A.

Sada je moguće odrediti snagu na serijskoj vezi otpornika, izračunava se pomoću formule:

P = I²R = 0,256²390 = 25,55 W.

Slično se određuje snaga preostalih otpornika:

P₁= I²∙ R₁= 0,256²200 = 13.11 W;

P₂= I²∙ R₂= 0,256²∙ 100 = 6,55 W;

P₃= I²∙ R₃= 0,256²∙ 51 = 3,34 W;

P₄= I²∙ R₄= 0,256²∙ 39 = 2,55 W.

Ako kombinirate snagu otpornika, dobivate potpuni P:

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

Paralelni spoj otpornika

S paralelnom vezom, svi startovi otpornika spojeni su na jedan čvor kruga, a krajevi na drugi. S ovom vezom, trenutne grane i teče kroz svaki uređaj. Magnituda struje, prema Ohmovom zakonu, obrnuto je proporcionalna otporu, a napon na svim otpornicima je isti.

Prije pronalaženja struje potrebno je izračunati ukupnu vodljivost svih otpornika prema poznatoj formuli:

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 / Ohm.

Otpor je recipročan vodljivosti:

R = 1 / 0.06024 = 16.6 Ohm.

Korištenjem Ohmovog zakona nalazimo struju kroz izvor:

I = U / R = 100 - 0,06024 = 6,024 A.

Znajući struju kroz izvor, pronaći snagu paralelnih spojenih otpornika prema formuli:

P = I²R = 6,024²16,6 = 602,3 W.

Prema Ohmovom zakonu, struja se izračunava kroz otpornike:

ja₁= U / R₁= 100/200 = 0,5 A;

ja₂= U / R₂= 100/100 = 1 A;

ja₃= U / R₁= 100/51 = 1,96 A;

ja₁= U / R₁= 100/39 = 2,56 A.

Malo po drugoj formuli možete izračunati snagu otpornika u paralelnoj vezi:

P₁= U²/ R₁= 100²/ 200 = 50 W;

P₂= U²/ R₂= 100²/ 100 = 100 W;

P₃= U²/ R₃= 100²/ 51 = 195,9 ° C;

P₄= U²/ R₄= 100²/ 39 = 256,4 W.

Ako sve stavite zajedno, dobit ćete moć svih otpornika:

P = P₁+ P₂+ P₃+ P₄= 50 + 100 + 195.9 + 256.4 = 602.3 W.

Mješoviti spoj

Sheme s mješovitim spajanjem otpornika sadrže serijski i istodobno paralelnu vezu. Taj sklop je lako pretvoriti, zamjenjujući paralelnu vezu otpornika u seriju. Da biste to učinili, zamijenite otpor R₂ i R₆ na njihovom zajedničkom R_2.6, koristeći donju formulu:

R_2.6= R₂∙ R₆/ R₂+R_6.

Slično tome, dva paralelna otpornika R₄, R₅ jedan R_4,5:

R_4.5= R₄∙ R₅/ R₄+R₅.

Rezultat je nova, jednostavnija shema. Oba shema su dani u nastavku.

Snaga otpornika na sklopu s mješovitom vezom određuje se sljedećom formulom:

P = U ∙ I.

Za izračunavanje ove formule prvo ćemo pronaći napon na svakom otporu i veličinu struje kroz nju. Možete koristiti drugu metodu za određivanje snage otpornika. Da biste to učinili, upotrijebite sljedeću formulu:

P = U ∙ I = (I ∙ R) ∙ I = I²∙ R.

Ako je poznat samo napon preko otpornika, koristi se druga formula:

P = U ∙ I = U ∙ (U / R) = U²/ R.

Sve tri formule često se koriste u praksi.

Izračunavanje parametara kruga

Izračunavanje parametara kruga sastoji se u pronalaženju nepoznatih struja i napona svih grana na sekcijama električnog kruga. Pomoću tih podataka možete izračunati snagu svakog otpornika uključenog u krug. Prikazane su jednostavne metode proračuna, u praksi situacija je složenija.

U stvarnim krugovima često postoji kombinacija otpornika sa zvijezdicom i trokutom, što stvara značajne poteškoće u izračunima. Da bi pojednostavili takve sheme, razvijene su metode za pretvaranje zvijezde u trokut, i obrnuto. Ova je metoda ilustrirana na sljedećem dijagramu:

Prva shema ima zvijezdu u sastavu, povezanu sa čvorovima 0-1-3. Otpornik R1 spojen je na čvor 1, na čvor 3 - R3 i na čvor 0 - R5. U drugoj shemi, otpornici trokuta su spojeni na čvorove 1-3-0. U čvor 1 povezan otpornika R1-0 R1-3 i, do čvora 3 - R1-3 i R3-0 te čvora 0 - R3-0 R1-0 i. Ove dvije sheme su potpuno ekvivalentne.

Za prijelaz iz prve sheme na drugi, izračunava se otpornost otpornika trokuta:

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

R1-3 = Rl + R3 + Rl ° R3 / R5;

R3-0 = R3 + R5 + R3

Daljnje transformacije svedene su na izračun paralelnih i serijski povezanih otpora. Kad se pronađe impedancija kruga, ohmski zakon pronalazi struju kroz izvor. Pomoću ovog zakona lako je pronaći struje u svim granama.

Kako odrediti snagu otpornika nakon pronalaženja svih struja? Da biste to učinili, koristite dobro poznatu formulu: P = I²∙ R, primjenjujući ga za svaki otpor, nalazimo svoju snagu.

Eksperimentalno određivanje karakteristika elemenata kruga

Za eksperimentalno određivanje traženih karakteristika elemenata, potrebno je sastaviti zadanu shemu od stvarnih komponenti. Nakon toga, sva potrebna mjerenja izvode se uz pomoć električnih mjernih instrumenata. Ova metoda je dugotrajna i skupo. Programeri za električne i elektroničke uređaje za tu namjenu koriste programe za modeliranje. Pomoću njih izrađuju se svi potrebni proračuni, a ponašanje elemenata kruga je modelirano u različitim situacijama. Tek nakon toga je sastavljen prototip tehničkog uređaja. Jedan od tih popularnih programa snažan je Multisim 14.0 simulacijski sustav National Instrumentsa.

Kako odrediti snagu otpornika koristeći ovaj program? To se može učiniti na dva načina. Prva metoda je mjerenje struje i napona pomoću ampermetra i voltmetra. Množenjem rezultata mjerenja dobivamo potrebnu snagu.

Iz ove sheme određujemo snagu otpora R3:

P₃= U ∙ I = 1,032 ∙ 0,02 = 0,02064 W = 20,6 mW.

Druga je metoda izravna mjerenje snage s wattmetrom.

Iz ovog dijagrama vidi se da je snaga otpora R3 P₃= 20,8 mW. Odstupanje zbog pogreške u prvoj metodi je veće. Slično se određuju ovlasti preostalih elemenata.