พลังงานตัวต้านทาน: การกำหนดบนแผนภาพวิธีการเพิ่มสิ่งที่ต้องทำถ้าไม่มีความเหมาะสม

ในวงจรของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หนึ่งในองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดคือ ต้านทานชื่ออื่นของเขาคือการต่อต้าน มันมีคุณสมบัติหลายอย่างซึ่งมีอำนาจ ในบทความนี้เราจะพูดถึงตัวต้านทานสิ่งที่ต้องทำถ้าคุณไม่มีองค์ประกอบที่เหมาะสมกับกำลังไฟและทำไมพวกมันถึงไหม้

ลักษณะตัวต้านทาน

1. พารามิเตอร์หลักของตัวต้านทานคือความต้านทานเล็กน้อย

2. พารามิเตอร์ที่สองซึ่งเลือกไว้คือการกระจายพลังงานสูงสุด (หรือขั้นสุดท้าย)

3. ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน - อธิบายการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 1 องศาเซลเซียส

4. ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตจากค่าเล็กน้อย โดยทั่วไปแล้วการกระจายของตัวต้านทานพารามิเตอร์จากที่ประกาศในช่วง 5-10% นั้นขึ้นอยู่กับ GOST หรือข้อกำหนดทางเทคนิคที่ผลิตขึ้นมีตัวต้านทานที่แน่นอนที่มีค่าเบี่ยงเบนสูงถึง 1% มักจะมีค่าใช้จ่ายมากขึ้น

5. แรงดันไฟฟ้าสูงสุดนั้นขึ้นอยู่กับการออกแบบขององค์ประกอบในเครื่องใช้ในครัวเรือนที่มีแรงดันไฟฟ้า 220V ซึ่งเกือบจะสามารถใช้ตัวต้านทานใด ๆ ได้

6. ลักษณะเสียงรบกวน

7. อุณหภูมิสูงสุด นี่คืออุณหภูมิที่สามารถเกิดขึ้นเมื่อถึงการกระจายพลังงานสูงสุดของตัวต้านทาน เราจะพูดถึงรายละเอียดเพิ่มเติมในภายหลัง

8. ความชื้นและความต้านทานความร้อน

มีอีกสองลักษณะที่ผู้เริ่มต้นส่วนใหญ่ไม่ทราบคือ:

1. ตัวเหนี่ยวนำปลอม

2. ความจุปลอม

พารามิเตอร์ทั้งสองขึ้นอยู่กับประเภทและคุณสมบัติการออกแบบของตัวต้านทาน การเหนี่ยวนำมีในตัวนำใด ๆ คำถามอยู่ในขนาดของมัน ค่าทั่วไปของการเหนี่ยวนำกาฝากและความจุไม่มีความหมาย ส่วนประกอบที่น่าเกรงขามควรพิจารณาเมื่อออกแบบและซ่อมอุปกรณ์ความถี่สูง

ที่ความถี่ต่ำ (ตัวอย่างเช่นภายในช่วงเสียงสูงสุด 20 kHz) จะไม่มีผลต่อการทำงานของวงจรอย่างมีนัยสำคัญ ในอุปกรณ์ความถี่สูงที่มีความถี่ในการใช้งานหลายร้อยหลายพันขึ้นไปเฮิร์ตซ์แม้ตำแหน่งของแทร็กบนกระดานและรูปร่างของมันจะมีผลกระทบอย่างมาก

ตัวต้านทานพลังงาน

จากหลักสูตรของฟิสิกส์หลายคนจำสูตรสำหรับพลังงานไฟฟ้าเหล่านี้คือ:P = U * I

มันติดตามว่ามันจะขึ้นอยู่กับกระแสและแรงดัน กระแสไฟฟ้าผ่านตัวต้านทานขึ้นอยู่กับความต้านทานและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับมันนั่นคือ:

I = U / R

แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน (ความต่างศักย์ที่เหลือจากแรงดันที่ใช้กับวงจรที่ติดตั้ง) ยังขึ้นอยู่กับกระแสและความต้านทาน:

I = U / R

ตอนนี้เราอธิบายด้วยคำง่ายๆว่าอำนาจของตัวต้านทานคืออะไรและอยู่ที่ไหนจัดสรร

โลหะใด ๆ ที่มีความต้านทานเฉพาะของตัวเองนี่คือค่าที่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของโลหะนี้เอง เมื่อประจุผู้ให้บริการ (ในกรณีของเราคืออิเล็กตรอน) ภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำพวกมันจะชนกับอนุภาคที่โลหะประกอบด้วย

เป็นผลมาจากการชนเหล่านี้การไหลของกระแสจะถูกขัดขวาง หากวางนัยทั่วไปมากขึ้นปรากฎว่าโครงสร้างโลหะหนาแน่นขึ้นก็จะยิ่งทำให้กระแสไหลได้ยากขึ้นเท่านั้น

ภาพแสดงตัวอย่างของตาข่ายคริสตัลเพื่อความชัดเจน

การชนเหล่านี้ทำให้เกิดความร้อน สามารถจินตนาการได้ราวกับว่าคุณกำลังเดินผ่านฝูงชน (แนวต้านอันยิ่งใหญ่) ที่พวกเขาผลักดันคุณหรือคุณกำลังเดินไปตามทางเดินที่ว่างเปล่า

สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับโลหะ พลังงานถูกปล่อยออกมาเป็นความร้อน ในบางกรณีสิ่งนี้ไม่ดีเพราะประสิทธิภาพของอุปกรณ์ลดลงในสถานการณ์อื่น ๆ นี่เป็นคุณสมบัติที่มีประโยชน์ตัวอย่างเช่น ในการทำงานขององค์ประกอบความร้อน. ในหลอดไส้เนื่องจากความต้านทานของมันเกลียวทำให้ความร้อนเพิ่มขึ้นเป็นประกายสดใส

แต่สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับตัวต้านทานได้อย่างไร

ความจริงก็คือตัวต้านทานจะถูกใช้เพื่อ จำกัด กระแสเมื่อป้อนอุปกรณ์หรือองค์ประกอบวงจรหรือเพื่อตั้งโหมดการทำงานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ เราอธิบายมัน ในบทความเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์สองขั้ว. จากสูตรข้างต้นจะเห็นได้ชัดว่ากระแสจะลดลงเนื่องจากการลดแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าที่มากเกินไปอาจกล่าวได้ว่าทำให้เกิดการเผาไหม้ในรูปของความร้อนบนตัวต้านทานในขณะที่พลังงานจะถูกพิจารณาด้วยสูตรเดียวกันกับพลังงานทั้งหมด

P = U * I

ที่นี่คุณคือจำนวนโวลต์ "เผา" บนตัวต้านทานและฉันเป็นกระแสที่ไหลผ่านมัน

การสร้างความร้อนบนตัวต้านทานถูกอธิบายโดยกฎหมาย Joule-Lenz ซึ่งเกี่ยวข้องกับปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมากับกระแสและความต้านทาน ยิ่งมีขนาดใหญ่ขึ้นเป็นครั้งแรกหรือครั้งที่สองก็จะยิ่งปล่อยความร้อนมากขึ้น

เพื่อให้สะดวกจากสูตรนี้โดยการแทนที่กฎของโอห์มสำหรับส่วนหนึ่งของโซ่จะได้รับสูตรอีกสองสูตร

วิธีตรวจสอบกำลังงานผ่านแรงดันไฟฟ้าที่นำไปใช้กับตัวต้านทาน:

P = (U ^ 2) / R

วิธีตรวจสอบกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวต้านทาน:

P = (I ^ 2) / R

การฝึกฝนนิดหน่อย

ตัวอย่างเช่นเรามาดูกันว่าจะจัดสรรพลังงานเท่าใดให้กับตัวต้านทาน 1 โอห์มที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟแรงดัน 12V

ก่อนอื่นเรามาคำนวณค่ากระแสในวงจร:

I = 12/1 = 12A

ตอนนี้กำลังตามสูตรคลาสสิก:

P = 12 * 12 = 144 วัตต์

การกระทำหนึ่งในการคำนวณสามารถหลีกเลี่ยงได้หากคุณใช้สูตรด้านบนลองตรวจสอบสิ่งนี้:

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

มันเข้ากันได้ดี ตัวต้านทานจะสร้างความร้อนที่มีความจุ 144W เหล่านี้เป็นค่าเงื่อนไขที่นำมาเป็นตัวอย่าง ในทางปฏิบัติคุณจะไม่พบตัวต้านทานดังกล่าวในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยกเว้นความต้านทานขนาดใหญ่สำหรับควบคุมมอเตอร์กระแสตรงหรือการสตาร์ทเครื่องซิงโครนัสที่ทรงพลังในโหมดอะซิงโครนัส

ตัวต้านทานคืออะไรและมีการระบุไว้อย่างไรในแผนภาพ

จำนวนความจุตัวต้านทานเป็นมาตรฐาน: 0.05 (0.62) - 0.125 - 0.25 - 0.5 - 1 - 2 - 5

เหล่านี้เป็นค่าทั่วไปของตัวต้านทานทั่วไปนอกจากนี้ยังมีค่าขนาดใหญ่หรือค่าอื่น ๆ แต่ชุดนี้เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด เมื่อประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จะมีการใช้วงจรไฟฟ้าพร้อมกับหมายเลขประจำเครื่อง ความต้านทานปกติมีการระบุน้อยกว่าและความต้านทานและพลังงานจะถูกระบุน้อยกว่า

เพื่อตรวจสอบกำลังของตัวต้านทานในวงจรอย่างรวดเร็วจึงแนะนำ UGOs (ระเบียบกราฟิก) ตาม GOST ลักษณะที่ปรากฏของการกำหนดและการตีความดังกล่าวแสดงไว้ในตารางด้านล่าง

โดยทั่วไปแล้วข้อมูลเหล่านี้รวมถึงชื่อของตัวต้านทานชนิดเฉพาะนั้นจะระบุไว้ในรายการองค์ประกอบความคลาดเคลื่อนยินยอมที่อนุญาตเป็น% จะถูกระบุไว้ที่นั่นด้วย

ภายนอกพวกมันมีขนาดต่างกันองค์ประกอบที่ทรงพลังยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใด ขนาดที่ใหญ่ขึ้นจะเพิ่มพื้นที่แลกเปลี่ยนความร้อนของตัวต้านทานกับสภาพแวดล้อม ดังนั้นความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างกระแสของกระแสผ่านความต้านทานจะถูกส่งไปยังอากาศอย่างรวดเร็ว (ถ้าสภาพแวดล้อมเป็นอากาศ)

ซึ่งหมายความว่าตัวต้านทานสามารถวอร์มอัพด้วยพลังงานมากขึ้น (เพื่อปล่อยความร้อนจำนวนหนึ่งต่อหน่วยเวลา) เมื่ออุณหภูมิความต้านทานถึงระดับหนึ่งขั้นแรกชั้นนอกที่มีเครื่องหมายเริ่มไหม้จากนั้นชั้นต้านทาน (ฟิล์มลวดหรืออย่างอื่น) ไหม้

ในการประเมินว่าตัวต้านทานสามารถทำให้ความร้อนสูงขึ้นเท่าใดให้ดูที่ขดลวดความร้อนของตัวต้านทานที่ทรงพลังซึ่งถอดประกอบได้ (มากกว่า 5 วัตต์) ในเคสเซรามิก

ในลักษณะมีพารามิเตอร์เช่นอุณหภูมิแวดล้อมที่อนุญาตได้ มันถูกระบุสำหรับการเลือกองค์ประกอบที่ถูกต้อง ความจริงก็คือเนื่องจากอำนาจของตัวต้านทานถูก จำกัด ด้วยความสามารถในการถ่ายโอนความร้อนและในเวลาเดียวกันไม่ให้ร้อนมากเกินไป แต่เพื่อถ่ายโอนความร้อนคือการทำความเย็นองค์ประกอบโดยการพาความร้อนหรือการไหลของอากาศแบบบังคับควรมีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ความแตกต่างของอุณหภูมิขององค์ประกอบและสภาพแวดล้อม

ดังนั้นหากองค์ประกอบนั้นร้อนเกินไปรอบ ๆ องค์ประกอบมันก็จะร้อนและเผาอย่างรวดเร็วแม้ว่าพลังงานไฟฟ้าที่อยู่ด้านล่างจะลดลงสูงสุด อุณหภูมิปกติคือ 20-25 องศาเซลเซียส

ต่อหัวข้อนี้:

วิธีลดแรงดันด้วยตัวต้านทาน

การคำนวณและการเลือกตัวต้านทานสำหรับ LED

การคำนวณตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าของตัวต้านทาน

การใช้ตัวต้านทานเพิ่มเติม

เกิดอะไรขึ้นถ้าไม่มีตัวต้านทานของพลังงานที่ต้องการ?

ปัญหาที่พบบ่อยกับแฮมคือการขาดความต้านทานของพลังงานที่จำเป็น หากคุณมีตัวต้านทานที่ทรงพลังกว่าที่คุณต้องการ - มันไม่มีอะไรผิดปกติคุณสามารถตั้งค่าได้โดยไม่ลังเล ถ้าเขาพอดีขนาด หากตัวต้านทานทั้งหมดที่มีอยู่ในพลังงานน้อยกว่าที่จำเป็นนี่เป็นปัญหาอยู่แล้ว

ในความเป็นจริงการแก้ปัญหานี้ค่อนข้างง่าย จำกฎของซีรีย์และการเชื่อมต่อแบบขนานของตัวต้านทาน

1. ด้วยการเชื่อมต่อตัวต้านทานแบบอนุกรมผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่หยดลงทั่วทั้งวงจรจะเท่ากับผลรวมของการหยดในแต่ละตัว และกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานแต่ละตัวจะเท่ากับกระแสรวมทั้งหมดเช่น กระแสหนึ่งกระแสในวงจรจากองค์ประกอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม แต่แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันที่ใช้กับแต่ละองค์ประกอบจะถูกกำหนดตามกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร (ดูด้านบน) Utotal = U1 + U2 + U3

2. ด้วยการเชื่อมต่อแบบขนานของตัวต้านทานการลดลงของแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดจะเท่ากันและกระแสที่ไหลในแต่ละสาขาจะแปรผกผันกับความต้านทานของสาขา กระแสรวมของสายโซ่ของตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบขนานนั้นเท่ากับผลรวมของกระแสของแต่ละสาขา

ภาพนี้แสดงทั้งหมดข้างต้นในรูปแบบที่สะดวกสำหรับการจดจำ

ดังนั้นเช่นเดียวกับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวต้านทานแรงดันไฟฟ้าในแต่ละตัวจะลดลงและเมื่อมีการเชื่อมต่อแบบขนานกระแสนั้นถ้า P = U * I

พลังงานที่จัดสรรให้แต่ละตัวจะลดลงตามไปด้วย

ดังนั้นหากคุณไม่มีตัวต้านทาน 100 โอห์มถึง 1 วัตต์คุณสามารถแทนที่มันด้วยตัวต้านทาน 2 50 โอห์มและ 0.5 วัตต์ที่ต่อกันเป็นอนุกรมหรือตัวต้านทาน 2 200 โอห์มและ 0.5 วัตต์เชื่อมต่อแบบขนาน

ฉันเพิ่งเขียน“ เกือบเสมอ” ความจริงก็คือว่าตัวต้านทานไม่ทั้งหมดมีกระแสช็อกเท่า ๆ กันในบางวงจรเช่นเชื่อมต่อกับประจุของตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ในช่วงเวลาแรกที่ถ่ายโอนแรงกระแทกขนาดใหญ่ซึ่งสามารถทำลายชั้นต้านทานได้ ชุดดังกล่าวจะต้องถูกตรวจสอบในทางปฏิบัติหรือโดยการคำนวณที่ยาวนานและการอ่านเอกสารทางเทคนิคและข้อกำหนดสำหรับตัวต้านทานซึ่งแทบจะไม่มีและไม่มีใครทำ

ข้อสรุป

พลังของตัวต้านทานมีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าความต้านทานเล็กน้อย หากคุณไม่ใส่ใจกับการเลือกความต้านทานที่คุณต้องการพลังพวกมันจะเผาผลาญและร้อนมากซึ่งไม่ดีในวงจรใด ๆ

เมื่อซ่อมอุปกรณ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งภาษาจีนไม่ว่าในกรณีใดลองใส่ตัวต้านทานที่มีกำลังไฟต่ำกว่าก็จะดีกว่าถ้าวางไว้กับขอบหากมีโอกาสเช่นนั้นในการวางขนาดไว้บนกระดาน

สำหรับการทำงานที่เสถียรและเชื่อถือได้ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คุณต้องเลือกกำลังไฟอย่างน้อยครึ่งหนึ่งตามที่คาดไว้หรือดีกว่า 2 เท่า ซึ่งหมายความว่าหากตามการคำนวณ 0.9-1 W ได้รับการจัดสรรบนตัวต้านทานแล้วพลังของตัวต้านทานหรือชุดประกอบของพวกเขาควรจะไม่น้อยกว่า 1.5-2 W