Moc rezystora: oznaczenie na schemacie, jak zwiększyć, co zrobić, jeśli nie ma odpowiedniego

W obwodach sprzętu elektronicznego jednym z najczęstszych elementów jest rezystor, jego drugie imię to opór. Ma wiele cech, wśród których jest moc. W tym artykule porozmawiamy o opornikach, co zrobić, jeśli nie masz odpowiedniego elementu mocy i dlaczego się wypalają.

Charakterystyka rezystora

1. Głównym parametrem rezystora jest rezystancja nominalna.

2. Drugim parametrem, za pomocą którego jest wybierany, jest maksymalne (lub ostateczne) rozproszenie mocy.

3. Współczynnik temperaturowy oporu - opisuje, o ile zmienia się opór, gdy jego temperatura zmienia się o 1 stopień Celsjusza.

4. Dopuszczalne odchylenie od wartości nominalnej. Zazwyczaj rozproszenie parametrów rezystora z deklarowanego w zakresie 5-10%, zależy od GOST lub specyfikacji technicznych, dla których jest produkowany, istnieją dokładne rezystory o odchyleniu do 1%, zwykle kosztują więcej.

5. Maksymalne napięcie robocze zależy od konstrukcji elementu W domowych urządzeniach elektrycznych o napięciu zasilania 220 V można zastosować prawie każdy opornik.

6. Charakterystyka hałasu.

7. Maksymalna temperatura otoczenia. Jest to taka temperatura, która może wystąpić po osiągnięciu maksymalnego rozproszenia mocy samego rezystora. Porozmawiamy o tym bardziej szczegółowo później.

8. Odporność na wilgoć i ciepło.

Są jeszcze dwie cechy, o których początkujący najczęściej nie wiedzą:

1. Indukcyjność pozorna.

2. Niepożądana pojemność.

Oba parametry zależą od rodzaju i cech konstrukcyjnych rezystora. Indukcyjność ma w każdym przewodzie, pytanie jest w tej skali. Typowe wartości pasożytniczych indukcyjności i pojemności są bez znaczenia. Przy projektowaniu i naprawie urządzeń wysokiej częstotliwości należy wziąć pod uwagę fałszywe elementy.

Przy niskich częstotliwościach (na przykład w zakresie audio do 20 kHz) nie mają one znaczącego wpływu na działanie obwodu. W urządzeniach o wysokiej częstotliwości, z częstotliwościami roboczymi setek tysięcy i powyżej herców, nawet położenie torów na płycie i ich kształt mają znaczący wpływ.

Rezystor mocy

Z fizyki wielu pamięta wzór na energię elektryczną, są to:P = U * I

Wynika z tego, że liniowo zależy od prądu i napięcia. Prąd przepływający przez rezystor zależy od jego rezystancji i przyłożonego do niego napięcia, to znaczy:

I = U / R

Spadek napięcia na rezystorze (ile napięcia pozostaje na jego zaciskach od tego doprowadzonego do obwodu, w którym jest zainstalowany) zależy również od prądu i rezystancji:

I = U / R

Teraz wyjaśniamy prostymi słowami, jaka jest moc rezystora i gdzie jest on przydzielony.

Każdy metal ma swoją specyficzną odporność; jest to wartość, która zależy od struktury tego metalu. Kiedy nośniki ładunku (w naszym przypadku elektrony), pod wpływem prądu elektrycznego przepływają przez przewodnik, zderzają się z cząsteczkami, z których składa się metal.

W wyniku tych zderzeń przepływ prądu jest utrudniony. Jeśli jest bardzo ogólne, okazuje się, że im gęstsza jest struktura metalowa, tym trudniej jest płynąć prądowi (im większy opór).

Zdjęcie pokazuje przykład sieci krystalicznej, dla przejrzystości.

Zderzenia te wytwarzają ciepło. Można to sobie wyobrazić, jakbyś przechodził przez tłum (wielki opór), gdzie cię popychali, lub gdy szedłeś pustym korytarzem, gdzie pocisz się mocniej?

To samo dzieje się z metalem. Moc jest uwalniana jako ciepło. W niektórych przypadkach jest to złe, ponieważ wydajność urządzenia jest zmniejszona.W innych sytuacjach jest to na przykład przydatna właściwość w pracy elementów grzejnych. W żarówkach, ze względu na swój opór, spirala nagrzewa się do jasnego blasku.

Ale jak to się ma do rezystorów?

Faktem jest, że rezystory są używane do ograniczania prądu podczas zasilania dowolnych urządzeń lub elementów obwodu lub do ustawiania trybów pracy urządzeń półprzewodnikowych. Opisaliśmy to w artykule na temat tranzystorów bipolarnych. Z powyższego wzoru stanie się jasne, że prąd jest zmniejszony z powodu zmniejszenia napięcia. Można powiedzieć, że nadmierne napięcie wypala się w postaci ciepła na rezystorze, podczas gdy moc jest rozpatrywana według tego samego wzoru co moc całkowita:

P = U * I

Tutaj U to liczba woltów „spalonych” na rezystorze, a ja to przepływający przez niego prąd.

Wytwarzanie ciepła przez rezystor jest wyjaśnione przez prawo Joule-Lenza, które odnosi ilość wydzielanego ciepła do prądu i rezystancji. Im większa pierwsza lub druga, tym więcej ciepła zostanie uwolnione.

Aby uczynić to wygodniejszym z tej formuły, zastępując część prawa Ohma odcinkiem łańcucha, uzyskuje się jeszcze dwa wzory.

Aby określić moc na podstawie przyłożonego napięcia do rezystora:

P = (U ^ 2) / R

Aby określić moc w prądzie przepływającym przez rezystor:

P = (I ^ 2) / R

Trochę praktyki

Na przykład określmy, ile mocy jest przydzielane rezystorowi 1-omowemu podłączonemu do źródła napięcia 12V.

Najpierw obliczmy prąd w obwodzie:

I = 12/1 = 12 A.

Teraz moc zgodnie z klasyczną formułą:

P = 12 * 12 = 144 waty.

Jednej akcji w obliczeniach można uniknąć, jeśli użyjesz powyższych formuł, sprawdźmy to:

P = 12 ^ 2/1 = 144/1 = 144 W.

Wszystko do siebie pasuje. Rezystor będzie generował ciepło o mocy 144 W. Są to wartości warunkowe wzięte jako przykład. W praktyce takich rezystorów nie znajdziesz w sprzęcie elektronicznym, z wyjątkiem dużych rezystorów do regulacji silników prądu stałego lub uruchamiania potężnych maszyn synchronicznych w trybie asynchronicznym.

Jakie są rezystory i jak są pokazane na schemacie

Standardowo szereg pojemności rezystorów: 0,05 (0,62) - 0,125 - 0,25 - 0,5 - 1 - 2 - 5

Są to typowe wartości typowych rezystorów, są też duże wartości lub inne wartości. Ale ta seria jest najczęstsza. Podczas montażu elektroniki stosuje się obwód elektryczny z numerem seryjnym elementów. Nominalny opór jest wskazywany rzadziej, a nominalny opór i moc są wskazywane jeszcze rzadziej.

Aby szybko określić moc rezystora w obwodzie, odpowiednie UGO (konwencje graficzne) zostały wprowadzone zgodnie z GOST. Wygląd takich oznaczeń i ich interpretacja przedstawiono w poniższej tabeli.

Zasadniczo dane te, jak również nazwa określonego typu rezystora, są wskazane na liście elementów, tam również wskazana jest dopuszczalna tolerancja w%.

Na zewnątrz różnią się rozmiarem, im mocniejszy element, tym większy jego rozmiar. Większy rozmiar zwiększa obszar wymiany ciepła rezystora z otoczeniem. Dlatego ciepło, które jest uwalniane, gdy prąd przechodzi przez rezystancję, jest szybko przekazywane do powietrza (jeśli otoczeniem jest powietrze).

Oznacza to, że rezystor może się nagrzewać z większą mocą (aby uwolnić pewną ilość ciepła na jednostkę czasu). Kiedy temperatura rezystancji osiągnie pewien poziom, warstwa zewnętrzna z oznakowaniem zaczyna się wypalać, a następnie warstwa rezystancyjna (folia, drut lub coś innego) wypala się.

Aby ocenić, ile rezystora może się nagrzewać, spójrz na cewkę grzejną zdemontowanego mocnego rezystora (więcej niż 5 W) w obudowie ceramicznej.

W charakterystyce był taki parametr, jak dopuszczalna temperatura otoczenia. Jest wskazany dla prawidłowego wyboru elementu. Faktem jest, że ponieważ moc rezystora jest ograniczona przez zdolność do przekazywania ciepła, a jednocześnie nie do przegrzania, ale do przenoszenia ciepła, tj.chłodzenie elementu przez konwekcję lub wymuszony przepływ powietrza powinno być możliwie duże, różnica temperatur elementu i środowiska.

Dlatego jeśli element jest zbyt gorący wokół elementu, szybko się nagrzeje i wypali, nawet jeśli energia elektryczna na nim spadnie poniżej maksymalnego rozproszenia. Normalna temperatura wynosi 20-25 stopni Celsjusza.

Kontynuując ten temat:

Jak obniżyć napięcie za pomocą rezystora

Obliczanie i wybór rezystora dla diody LED

Obliczanie dzielnika napięcia na opornikach

Zastosowanie dodatkowych rezystorów

Co jeśli nie ma rezystora o wymaganej mocy?

Częstym problemem z szynkami jest brak rezystora o wymaganej mocy. Jeśli masz mocniejsze oporniki niż potrzebujesz - nie ma w tym nic złego, możesz je ustawić bez wahania. Gdyby tylko pasował do rozmiaru. Jeśli wszystkie dostępne rezystory mocy są mniejsze niż to konieczne, jest to już problem.

W rzeczywistości rozwiązanie tego problemu jest dość proste. Zapamiętaj prawa szeregowego i równoległego łączenia rezystorów.

1. Przy szeregowym połączeniu rezystorów suma spadków napięcia w całym obwodzie jest równa sumie spadków w każdym z nich. A prąd przepływający przez każdy rezystor jest równy prądowi całkowitemu, tj. JEDEN prąd płynie w obwodzie z szeregowo połączonych elementów, ale RÓŻNE napięcia przyłożone do każdego z nich są określone zgodnie z prawem Ohma dla sekcji obwodu (patrz wyżej) Utotal = U1 + U2 + U3

2. Przy równoległym połączeniu rezystorów spadek wszystkich napięć jest równy, a prąd płynący w każdej gałęzi jest odwrotnie proporcjonalny do rezystancji gałęzi. Całkowity prąd łańcucha rezystorów połączonych równolegle jest równy sumie prądów każdego z odgałęzień.

To zdjęcie pokazuje wszystkie powyższe, w wygodnej formie do zapamiętania.

Tak więc, jak w przypadku szeregowego połączenia rezystorów, napięcie na każdym z nich maleje, a przy połączeniu równoległym prąd, to jeśli P = U * I

Moc przydzielona każdemu z nich odpowiednio się zmniejszy.

Dlatego jeśli nie masz rezystora od 100 omów do 1 W, prawie zawsze możesz go wymienić na rezystory 2 50 omów i 0,5 W połączone szeregowo lub na rezystory 2 200 Ohm i 0,5 W. połączone równolegle.

Właśnie napisałem „PRAWIE ZAWSZE”. Faktem jest, że nie wszystkie oporniki przewodzą równie dobrze prądy uderzeniowe, w niektórych obwodach, na przykład związanych z ładunkiem dużych kondensatorów, w początkowym momencie przenoszą duże obciążenie udarowe, które może uszkodzić jego warstwę oporową. Takie pakiety muszą być sprawdzone w praktyce lub przez długie obliczenia i czytanie dokumentacji technicznej i specyfikacji rezystorów, co prawie nigdy i nikt nie robi.

Wniosek

Moc rezystora jest nie mniej ważna niż jego rezystancja nominalna. Jeśli nie zwrócisz uwagi na wybór rezystancji, których potrzebujesz mocy, wówczas wypalą się i staną się bardzo gorące, co jest złe w każdym obwodzie.

Podczas naprawy sprzętu, zwłaszcza chińskiego, w żadnym wypadku nie próbuj umieszczać rezystorów o niższej mocy, lepiej umieścić z marginesem, jeśli istnieje taka możliwość, aby umieścić go na płycie.

Aby zapewnić stabilne i niezawodne działanie urządzenia elektronicznego, musisz wybrać moc, przynajmniej z marginesem połowy oczekiwanej, lub lepszej, 2 razy więcej. Oznacza to, że jeśli zgodnie z obliczeniami na rezystorze jest przydzielone 0,9-1 W, to moc rezystora lub ich zespołu nie powinna być mniejsza niż 1,5-2 W.