""

Как рассчитать рассеиваемую мощность резистора?

Содержание

Сопротивление резистора — формула для рассчета

Движение электронов по проводнику встречает определённое препятствие. Оно зависит от удельного сопротивления материала (ρ), из которого изготовлен проводник, его длины (L) и площади поперечного сечения (S). Эта физическая характеристика была использована для создания резистора. С его помощью выполняются регулирование и распределение тока на различных участках электрических и электронных схем. Среди других пассивных элементов этот выделяется тем, что на нём происходят падение напряжения и преобразование энергии электричества в энергию тепла, которое рассеивается.

Виды резисторов

Резистор – инертный (пассивный) элемент цепи, у которого сопротивление может быть как постоянным, так и переменным. Это зависит от его конструкции. Он применяется для регулирования силы тока и напряжения в цепях, рассеивания мощности и иных ограничений. Дословный перевод с английского слова «резистор» – сопротивляюсь.

Классификацию резисторов можно провести по следующим критериям:

  • назначение элемента;
  • тип изменения сопротивления;
  • материал изготовления;
  • вид проводника в элементе;
  • ВАХ – вольт-амперная характеристика;
  • способ монтажа.

Устройства делятся на элементы общего и специального назначения. У специальных деталей повышенные характеристики сопротивления, частоты, рабочего напряжения или особые требования к точности.

Тип изменения сопротивления делит их на постоянные и переменные. Переменные резисторы конструктивно отличаются не только от элементов, имеющих постоянное сопротивление, но и между собой. Они различны по конструкции: бывают регулировочные и подстроечные.

Регулировочные элементы переменного типа предназначены для частого изменения сопротивления. Это входит в процесс работы схемы устройства.

Подстроечный тип предназначен для того, чтобы выполнить подстройку и регулировку схемы при первичном запуске. После этого изменение положения регулятора не выполняют.

При изготовлении резистивных тел (рабочей поверхности) используются такие материалы, как:

  • графитовые смеси;
  • металлопленочные (окисные) ленты;
  • проволока;
  • композиционные компоненты.

Особое место занимают в этом ряду интегральные элементы. Это резисторы, выполненные в виде p-n перехода, который представляет собой зигзагообразный канал, интегрируемый в кристалл микросхемы.

Внимание! Интегральные элементы всегда отличаются повышенной нелинейностью своей ВАХ. Поэтому они применяются там, где использование других типов не представляется возможным.

Вид вольт-амперной характеристики делит рассматриваемые элементы на линейные и нелинейные. Особенность нелинейности заключается в том, что компонент меняет своё сопротивление в зависимости от следующих характеристик:

  • напряжения (варисторы);
  • температуры (терморезисторы);
  • уровня магнитного поля (магниторезисторы);
  • величины освещённости (фоторезисторы);
  • коэффициента деформации (тензорезисторы).

Нелинейность вольт-амперной характеристики расширило возможности их применения.

Способ монтажа может быть:

При печатном монтаже выводы детали вставляются в отверстие на плате, после чего припаиваются к контактной дорожке панели. Такой способ установки автоматизирован, и пайка происходит путём погружения контактных площадок в ванну с припоем.

Навесной монтаж, в большинстве своём, ручной. Выводы соединяемых деталей сначала скручиваются между собой, потом спаиваются для улучшения контакта. Сама пайка не предназначена для выдерживания механических нагрузок.

Интегрированный монтаж проводится в процессе изготовления кристаллов микросхем.

Параметры резисторного элемента

При нанесении на схемы графического обозначения элемента сопротивления на нём указывается некоторые из его параметров.

К главным параметрам и элементарным характеристикам относятся:

  • номинальное значение сопротивления;
  • температурный коэффициент;
  • максимальная рассеиваемая мощность;
  • допустимое рабочее напряжение;
  • коэффициент шума;
  • относительное отклонение от номинала;
  • устойчивость элемента к высокой температуре и влажности.

На чертежах и схемах резистор обозначается буквой R, с нанесением его порядкового номера.

Расчет резисторов

Для подбора и установки элементов в схему необходимо предварительно рассчитать номинал и мощность компонентов.

Формула для расчета сопротивления и мощности

Используют Закон Ома для участка цепи, чтобы вычислить сопротивление резистора, формула имеет вид:

где:

  • U – напряжение на выводах элемента, В;
  • I – сила тока на участке цепи, А.

Эта формула применима для токов постоянного направления. В случае расчётов для переменного тока берут в расчёт импеданс цепи Rz.

Важно! Строение схем не ограничивается установкой только одного резистора. Обычно их множество, соединены они между собой параллельно и последовательно. Для нахождения общего показателя применяют отдельные методы и формулы.

Последовательное соединение

При таком соединении «выход» одного элемента соединяется с «входом» другого, они идут последовательно друг за другом. Как рассчитать резистор в этом случае? Можно использовать электронный онлайн-калькулятор, можно применить формулу.

Общее значение будет составлять сумму сопротивлений компонентов, входящих в последовательное соединение:

На каждом из них произойдёт одинаковое падение напряжения: U1, U2, U3.

Параллельное соединение

При выполнении данного вида соединения одноимённые выводы соединяются попарно, формула имеет вид:

R = (R1 x R2)/ (R1 + R2).

Обычно полученное значение R бывает меньше меньшего из всех значений соединённых элементов.

Информация. На практике параллельное или последовательное присоединение применяют, когда нет детали необходимого номинала. Элементы для таких случаев подбирают одинаковой мощности и одного типа, чтобы не получить слабого звена.

Смешанное соединение

Рассчитывать общее сопротивление смешанных соединений возможно, применяя правило объединения. Сначала выбирают все параллельные и последовательные присоединения и составляют эквивалентные схемы замещения. Их начинают рассчитывать, используя формулы для каждого случая. Из полученной более простой схемы вновь выделяют параллельные и последовательные звенья и опять производят расчёты. Делают это до тех пор, пока не получат самое элементарное соединение или один эквивалентный элемент. Вычисленный результат будет являться искомым.

Мощность

Одного поиска значения сопротивления недостаточно для того, чтобы применить деталь. Необходимо узнать, на какую мощность должен быть рассчитан элемент. В противном случае он будет перегреваться и выйдет из строя. Мощные детали при поверхностном монтаже лучше устанавливать на радиатор.

Расчет мощности резистора выполняется по формуле:

где:

  • Р – мощность, Вт;
  • I – ток, А;
  • U – напряжение, В;
  • R – сопротивление, Ом.

После определения мощности резисторов по формуле подбирают комплектующие, исходя из графического обозначения на схемах.

Делитель напряжения

Наиболее применяемые готовые блоки питания рассчитаны на выходные напряжения: 9, 12 или 24 вольта. В то же время большинство электронных схем и устройств использует напряжение питания в интервале от 3 до 5 В. В этом случае возникает потребность снизить величину Uпит до необходимого значения. Сделать это можно, используя делитель напряжения, который имеет много вариантов исполнения. Самый простой – делитель на резисторах.

Подобные делители напряжения применяются исключительно в маломощных контурах. Это обусловлено их низким КПД. Часть мощности блока питания рассеивается на делителе, превращаясь в тепло. Эти потери тем больше, чем больше нужно уменьшить исходное напряжение. Подключение нагрузки параллельно одному плечу требует того, чтобы Rн было намного больше резистора, установленного в этом плече. Иначе делитель будет выдавать нестабильное питание.

При такой схеме напряжение по плечам делителя распределяется согласно полученным соотношениям между R1 и R2. Величина сопротивлений при этом роли не играет. Но следует помнить, что при низких значениях R1 и R2 увеличивается и мощность на нагрузке, и величина потерь на нагревание элементов.

Внимание! Перед тем, как вычислять точные параметры, нужно помнить, как подобрать резисторы. При их равном значении напряжение на выходе делится пополам. Если равенство не соблюдается, снимать поделенное напряжение нужно с элемента, имеющего больший номинал.

Зависимость сопротивления от температуры

Использование резисторов, как термометров, обусловлено почти линейной зависимостью их сопротивления от температуры. Это касается тех резисторов, у которых в качестве резистивного материала используется проволока или металл. Формула зависимости:

  • α – температурный коэффициент, К-1;
  • R0 – сопротивление проводника при 00К;
  • t0 – температура проводника при 00К.

Речь идёт о значении температуры в Кельвинах. При температурах, приближающихся к нулю по Кельвину (-273°С), у множества металлов при охлаждении R скачком падает до нулевой отметки. В этом случае можно говорить о сверхпроводимости.

Интересно. Металлы, имеющие хорошую проводимость при нормальной температуре, могут не быть сверхпроводниками при критической отметки этой физической величины. Сверхпроводники в нормальном состоянии имеют сопротивление большее, чем традиционные тоководы: медные, серебряные или золотые.

При нагревании проводников изменение сопротивления происходит в основном за счёт изменения его удельного значения и имеет линейную зависимость.

Величина напряжения, обеспеченная резисторным элементом

Идеальный элемент, который превращает электричество в другой вид энергии, называют резистивным. Электроэнергия может преобразовываться в световую, тепловую или механическую виды. Величина напряжения на таком элементе зависит от разности потенциалов на концах резистора. Это значит, чем больше значение его сопротивления, тем больше значение напряжения на нём.

Изменение такой характеристики резистора, как сопротивление, позволяет реализовывать схематические решения в разных отраслях радиотехники и электроники. При выборе элементов следует учитывать удельное значение этой величины и изменение вольт-амперной характеристики при разных режимах работы.

Видео

Рассеиваемая мощность | основные понятия и тестовое оборудование – Учебник – 2020

Расчет резистора и его мощности для одного . (Июнь 2020).

Рассеяние мощности

Глава 2 – Основные понятия и тестовое оборудование

ЧАСТИ И МАТЕРИАЛЫ

  • Калькулятор (или карандаш и бумага для выполнения арифметики)
  • 6-вольтовая батарея
  • Два резистора 1/4 Вт: 10 Ом и 330 Ом.
  • Малый термометр
Читайте также:  Рассчитать максимальную нагрузку на кабель

Значения резисторов не обязательно должны быть точными, но в пределах пяти процентов от указанных цифр (+/- 0, 5 Ом для резистора 10 Ом, +/- 16, 5 Ом для резистора 330 Ом). Цветовые коды для сопротивления 5% 10 Ом и резисторы 330 Ом: коричневый, черный, черный, золотой (10, +/- 5%) и оранжевый, оранжевый, коричневый, золотой (330, +/- 5%),

Не используйте для этого эксперимента размер батареи, отличный от 6 вольт.

Термометр должен быть как можно меньше, чтобы облегчить быстрое обнаружение тепла, создаваемого резистором. Я рекомендую медицинский термометр, тип, используемый для измерения температуры тела.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки в электрических цепях, том 1, глава 2: «Закон Ома»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

  • Использование вольтметра
  • Использование амперметра
  • Использование Омметра
  • Использование закона Джоуля
  • Важность номинальных мощностей компонентов
  • Значение электрически общих точек

СХЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИИ

ИНСТРУКЦИИ

Измерьте сопротивление каждого резистора с помощью омметра, отметив точные значения на листе бумаги для последующего использования.

Подключите резистор 330 Ом к 6-вольтовой батарее, используя пару перемычек, как показано на рисунке. Подсоедините провода перемычек к клеммам резистора, прежде чем подключать другие концы к батарее. Это гарантирует, что ваши пальцы не касаются резистора при подаче питания от батареи.

Возможно, вам интересно, почему я не советую физически связаться с резистором. Это связано с тем, что он будет горячим при питании от аккумулятора. Вы будете использовать термометр для измерения температуры каждого резистора при питании.

Когда резистор 330 Ом подключен к аккумулятору, измерьте напряжение с помощью вольтметра. При измерении напряжения существует более одного способа получения правильного показания. Напряжение может измеряться непосредственно через батарею или непосредственно через резистор. Напряжение батареи такое же, как напряжение резистора в этой цепи, так как эти два компонента имеют один и тот же набор электрических точек: одна сторона резистора напрямую подключена к одной стороне батареи, а другая сторона резистора подключена напрямую на другую сторону батареи.

Все точки соприкосновения вдоль верхнего провода на иллюстрации (окрашенные в красный цвет) являются электрически общими друг для друга. Все точки соприкосновения вдоль нижнего провода (цветные черные) также являются электрически общими друг с другом. Напряжение, измеренное между любой точкой верхнего провода и любой точкой на нижнем проводе, должно быть одинаковым. Однако напряжение, измеренное между любыми двумя общими точками, должно быть равным нулю.

Используя амперметр, измерьте ток через контур. Опять же, нет никакого «правильного» способа измерения тока, если амперметр помещается внутри протока электронов через резистор, а не через источник напряжения. Чтобы сделать это, сделайте перерыв в цепи и поместите амперметр в этот разрыв: подключите два испытательных зонда к двум проводам или клеммам, оставленным открытым от разрыва. Один жизнеспособный вариант показан на следующем рисунке:

Теперь, когда вы измерили и зафиксировали сопротивление резистора, напряжение цепи и ток цепи, вы готовы рассчитать рассеивание мощности . В то время как напряжение является мерой электрических «толчков», стимулирующих электроны для перемещения по цепи, а ток является мерой скорости потока электронов, мощность – это показатель скорости работы : как быстро выполняется работа в цепи. Требуется определенная работа, чтобы подтолкнуть электроны через сопротивление, а сила – описание того, насколько быстро эта работа происходит. В математических уравнениях мощность обозначается буквой «Р» и измеряется в блоке Watt (W).

Мощность может быть рассчитана любым из трех уравнений, которые в совокупности называются Законом Джоуля, даны любые два из трех величин напряжения, тока и сопротивления:

Попробуйте вычислить мощность в этой цепи, используя три измеренных значения напряжения, тока и сопротивления. Как бы вы его ни вычислили, показатель рассеиваемой мощности должен быть примерно одинаковым. Предполагая, что батарея с напряжением 6000 вольт и резистор ровно 330 Ом, рассеиваемая мощность будет равна 0, 1090909 Вт или 109, 0909 мВт (мВт), чтобы использовать метрический префикс. Поскольку резистор имеет мощность 1/4 Вт (0, 25 Вт или 250 мВт), он более чем способен выдерживать этот уровень рассеивания мощности. Поскольку фактический уровень мощности составляет почти половину номинальной мощности, резистор должен стать заметно теплым, но он не должен нагреваться. Прикоснитесь к концу термометра к середине резистора и посмотрите, насколько он теплый.

Номинальная мощность любого электрического компонента не говорит нам, сколько энергии оно рассеивает, а просто, сколько энергии он может рассеять, не получая при этом повреждений. Если фактическое количество рассеиваемой мощности превышает номинальную мощность компонента, этот компонент увеличит температуру до точки повреждения.

Для иллюстрации отключите резистор 330 Ом и замените его резистором 10 Ом. Опять же, не дотрагивайтесь до резистора после завершения цепи, так как она быстро нагревается. Самый безопасный способ сделать это – отсоединить один провод перемычки от клеммы аккумулятора, затем отключить резистор 330 Ом от двух зажимов крокодила, затем подключить резистор 10 Ом между двумя зажимами и, наконец, снова подключить перемычку обратно к батарее Терминал.

Осторожно: держите резистор 10 Ом от любых легковоспламеняющихся материалов, когда он питается от аккумулятора!

У вас может не хватить времени для измерения напряжения и тока, прежде чем резистор начнет дымить. При первых признаках бедствия отсоедините один из проводов перемычки от клеммы аккумулятора, чтобы прервать ток цепи, и дать резистору несколько секунд, чтобы остыть. При отключенной мощности измерьте сопротивление резистора омметром и обратите внимание на существенное отклонение от его первоначального значения. Если резистор все еще измеряет в пределах +/- 5% от его рекламируемого значения (от 9, 5 до 10, 5 Ом), повторно подключите провод перемычки и дайте ему немного курить.

Какую тенденцию вы замечаете при значении резистора, поскольку он все больше и больше повреждается, подавляя «скрытый-пейджер»>

Как определить тепловую мощность резистора

Резисторы присутствуют в каждой электросхеме. Но в различных схемах течет разной величины ток. Не могут же одни и те же компоненты функционировать при 0,1 А и при 100 Ампер. Ведь при протекании тока сопротивление нагревается. Чем выше сила тока, тем интенсивнее нагрев. Значит, и резисторные компоненты должны быть на разную токовую величину. Отражает их возможность функционировать при различных токах такой параметр, как мощность.

Мощность резистора — что это такое, на что влияет

Рассеиваемая мощность резисторного элемента — это макс. ток, который может выдерживать сопротивление долгое время без ущерба для работоспособности.

То есть, этот параметр необходимо подбирать для каждой электросхемы отдельно. Мощность вычисляется с помощью следующей формулы: P = I * R.

Физически рассеиваемый параметр резисторного устройства — это то количество тепла, которое его корпус может «передать» и не сгореть. Мощность в первую очередь влияет на надёжность работы резисторного устройства.

Важно! Все резисторные компоненты, вне зависимости от установленных параметров, функционируют на основании закона Ома, это главный ключ благодаря которому определяется напряжение. Спад напряжения – это разница в показателях на входе и выходе. Внутри механизма протекающий ток меняется или ограничивается – электроны сталкиваются с неоднородной структурой материала проводниковой.

Стандартный ряд мощностей резисторов и их обозначение на схемах

Не забывайте, что резисторные компоненты одного номинала, могут иметь разную мощность. Все зависит от техники создания, материала корпуса. Ниже указан ряд мощностей и их официальное обозначение.

ВтУсловное обозначение на электросхемах
мощность резисторного компонента 0,05 ВтКак подписывается на схеме 0,05 В.
мощность элемента 0,125 Втмощность резистора 0,125 Ватт.
мощность 0,025 Вткак на схеме выделяется элемент с мощностью 0,25 Вт
мощность 0,5 Вттаким образом, на схеме выделяется резистор мощностью 0,5 Ватт.
мощность 1 Втмощность резистора 1 В.
мощность 2 Втмощность рассеивания резистора 2 Вт.
мощность резисторного элемента 5 Вттак выделяется мощность 5 Вт

Графическая кодировка мощностей резисторов на электросхеме — черточки и римские символы. Самое маленькое типовое значение 0,05 Ватт, максимальное — 25 Ватт, но есть и помощнее.
Как указывается мощность слабых деталей необходимо запомнить. Это косого типа линии на прямоугольниках, которыми выделяют сопротивления. При номиналах сопротивлений от 1 Ватта на схеме выставляются определенные римские символы: I, II, III, и так далее. Цифровые обозначения выделяют мощность резисторного компонента в ваттах. О том к ак определить сопротивление резистора по цвету читайте здесь.

Формула для расчета мощности тока в резисторе, как узнать сколько ватт

Мощность резистора формула:

Здесь, P(Вт) – показатели мощности;

Расчет выполнить несложно, как можно заметить, мощность зависит от напряжения и тока.
Если вы не любите формулы, можете попробовать воспользоваться мультиметром, он поможет определить, сколько потребляет резистор.

Как рассчитать мощность рассеивания резистора

Вот мы и узнали, что мощность тока в резисторе рассчитывается по формуле. В реальной цепочке(последовательной или параллельной) через резисторные элементы протекает ток. Поскольку резистор имеет сопротивление, то под влиянием проходящего тока резисторный компонент греется. На нём выделяется немного тепловой энергии. Это и есть та мощность, которая рассеивается на резисторном элементе.

Если в электросхему вмонтировать резистор с мощностью меньше, чем надо, то резисторный компонент в итоге сгорит из-за перегрева. Поэтому, если в схеме требуется заменить резисторное устройство мощностью 0,5 Вт, то устанавливает на 0,5 Ватт и больше.
Каждый резисторный компонент рассчитан на конкретные показатели мощности. Типовой ряд мощностей рассеивания резисторных компонент состоит из значений:

Чем крупнее резистор, тем, он мощнее.
К примеру, у нас есть резисторный элемент с сопротивлением 100 Ом. Через него течет ток 0,1 Ампер. Как вычислить его хар-ки мощности?
Тут потребуется сопротивление резистора формула:

R(Ом) – сопротивление цепочки (а точнее резистора);

Все расчёты необходимо выполнять, помня про размерность, даже связанные с площадью.
Определим показатели мощности для нашего резисторного компонента:
на выходе, получается мощность 1 Ватт.
Здесь подойдёт резисторный компонент мощностью 2 В.
Мощность резистора должна быть равна мощности заменяемого.

Как определить по внешнему виду

На принципиальной электросхеме выделена, необходимая мощность резисторного элемента — тут все ясно. Но как вычислить мощность по визуальному виду на плате для печати? В общем, чем огромнее корпус, тем больше он может рассеивать тепла.

На российских сопротивлениях рядом с цифрами ставят букву В и все. А в зарубежных указывают W. Но эти символы есть не всегда. В иностранных может выделяться V или SW перед цифрами. Еще в импортных может также красоваться буква B, а в российских МЛТ может быть пустота или буква W. Сложно что-то понять, конечно. Подробнее о буквенной маркировке резисторов, читайте тут.

Еще есть небольшие замкнутые резисторные устройства, на которых и номинал невозможно поместить. В зарубежных он нанесен цветовыми полосами. Как в таком случае вычислить мощность рассеивания, насколько важен цвет?
В старом ГОСТе была табличка соответствий габаритов и мощностей. Отечественные резисторные элементы по-прежнему изготавливают в соответствии с ней. Импортные, кстати, тоже, но они по габаритам уступают нашим. Однако и с ними можно разобраться.

Если не можете решить, к какой группе причислить определенный экземпляр, лучше считать что он слабый в плане мощности. Тогда компонент точно не сгорит.

Важно! Есть резисторные элементы крупные с малой рассеивающей способностью и наоборот. Но в подобных случаях, обозначают этот параметр в маркировке, как и информацию о соединении.

Определение мощности SMD-резистора по размерам

Так же, как и иные детали, SMD-резисторы рассчитаны на конкретную мощность рассеивания. Но, как её вычислить? Мощность стандартных чип-резисторов, которых сейчас много, можно определить исходя из их размерных характеристик.

Ниже, будет показана табличка №1, в которой выделено соответствие типоразмера СМД-резисторного компонента и его мощности. Также там выделен типовой размер резисторов в дюймовой системе маркировки, а реальные размерные хар-ки указаны в мм.

Так сделали, потому что самой популярной считается система маркировки типоразмера чип-резисторных компонентов в дюймах. Её все эксплуатируют: изготовители, люди занимающиеся поставками и магазины. А для того, чтобы вычислить типовой размер и мощность выделяемую на резисторе, вы должны определить длину и ширину с помощью линейки.
Таблица №1.

Параметры мощности (PR at 70°C)Длина (L) /Ширина (W), мм.
00751/50W0,02 Ватт0,3/0,15
010051/32W0,03 Ватт0,4/0,2
02011/20W0,05 Ватт0,6/0,3
04021/16W, 1/8W0,063 Вт; 0,125 Ватт1,0/0,5
06031/10W, 1/5W0,1 Вт; 0,2 Ватт1,6/0,8
08051/8W, 1/4W0,125 Вт; 0,25 В2,0/1,25
12061/4W, 1/2W0,25 В; 0,5 В3,2/1,6
12101/2W0,5 Ватт3,2/2,5
12181W; 1,5W1 Вт; 1,5 Ватт3,2/4,8
18121/2W, 3/4W0,5 Вт; 0,75 Ватт4,5/3,2
20103/4W0,75 Ватт5,0/2,5
25121W; 1,5W; 2W1 Вт; 1,5 Вт; 2 Ватт6,4/3,2

Необходимо выделить тот факт, что в колонке (Мощность, PR 70°C) для некоторых типовых размеров указано много значений мощностей. Дело в том, что компании занимающиеся производством, создают разные модели СМД-резисторов. В одних модификациях мощность компонентов для типового размера 0,5 Ватт, а в иной 0,25 Ватт.

К примеру, чип-резисторные элементы серии CRM компании Bourns ® рассчитаны на макс. параметры мощности: CRM0805 (0,25W), CRM1206 (0,5W), CRM2010 (1W). Эксплуатируются такие в импульсных питательных источниках в виде токовых сенсоров, токоограничительных резисторов, и так далее.

Об этом необходимо помнить, если вы будете эксплуатировать электрический резистор, мощность которого была установлена исходя из типовых размеров. Еще придется остановиться на минимальном значении мощности, взятом из таблички №1. Увеличить нельзя.

Данные в табличке №1 можно отнести лишь к стандартным SMD-резисторам.
Чаще всего, это чип резисторные компоненты на базе толстенькой плёнки. Они недорогие и самые популярные.

Уже давно известно, что есть немало специальных SMD-резисторов, которые выделяются своими фишками. К таким можно причислить элементы, которые функционируют при высоких температурных нагрузках (до 230°C), в агрессивных условиях среды, миллиомные чип резисторы, СМД резисторы-перемычки.

Их хар-ки, в том числе и мощность рассеивания, может быть отличной от значений, которые указаны в табличке №1 и считаются типовыми для обычных СМД-резисторов, количество которых в электронном графическом документе бывает огромным.

Резистор тока.

Резистор тока выполняет сразу несколько очень важных задач: служит ограничителем электрического тока в цепи, создает падение напряжения на отдельных ее участках и разделяет пульсирующий ток.

Помимо номинального сопротивления, одним из наиболее важных параметров резистора является рассеиваемая мощность. Она зависима от напряжения и тока. Мощность – это то тепло, которое выделяется на резисторе, когда под воздействием протекающего тока он нагревается. При пропуске тока, превышающего заданное значение мощности, резистор может сгореть.

Мощность постоянного тока может быть рассчитана по простой формуле P(Вт) = U(В) * I(А),

Чтобы избежать сгорания резистора тока, необходимо учитывать его мощность. Соответственно, если схема указывает на замену резистора с мощностью 0,5 Ватт – 0,5 Ватт в данном случае – минимум.

Мощность резистора может зависеть от его размеров. Как правило, чем меньше резистор – тем меньше мощность его рассеивания. Стандартный ряд мощностей резисторов тока состоит из значений:

Рассмотрим на примере: номинальное сопротивление нашего резистора тока – 100 Ом. Через него течет ток 0,1 Ампер. Чтобы узнать мощность, на которую рассчитан наш резистор тока, необходимо воспользоваться следующей формулой: P(Вт) = I2(А) * R(Ом),

  • P(Вт) – мощность,
  • R(Ом) – сопротивление цепи (в данном случае резистора),
  • I(А) – ток, протекающий через резистор.

Внимание! При расчётах следует соблюдать размерность. Например, 1 кА= 1000 А . Это же касается и других величин.

Итак, рассчитаем мощность для нашего резистора тока: P(Вт) = 0,12(А) *100 (Ом)= 1(Вт)

Получилось, что минимальная мощность нашего резистора составляет 1 Ватт. Однако в схему следует установить резистор с мощностью в 1,5 – 2 раза выше рассчитанной. Соответственно идеальным для нас будет резистор тока мощностью 2 Вт.

Бывает, что ток, протекающий через резистор неизвестен. Для расчёта мощности в таком случае предусмотрена специальная формула:

Соединение цепи может быть последовательным и параллельным. Однако никакого труда не составляет рассчитать мощность резистора тока как в параллельной, так и в последовательной цепи. Следует учитывать лишь то, что в последовательно цепи через резисторы течет один ток.

Например, нам необходимо произвести замену резистора тока сопротивлением 100 Ом. Ток, протекающий через него – 0,1 Ампер. Соответственно, его мощность – 1 Ватт. Следует рассчитать мощность двух соединенных последовательно резисторов для его замены. Согласно формуле расчёта мощности, мощность рассеивания резистора на 20 Ом – 0,2 Вт, мощность резистора на 80 Ом – 0,8 Вт. Стандартный ряд мощностей поможет выбрать резисторы тока:

R1 – 20 Ом (0.5 Вт)

R2 – 80 Ом (1 Вт)

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что разное сопротивление резисторов гарантирует их разную выделяемую мощность, так как она распределяется между резисторами разных номиналов. Если не учитывать это обстоятельство, то можно столкнуться с большим количеством трудностей. Если один из резисторов выбран неправильно – второй работает в тяжелом температурном режиме. Также присутствует угроза возгорания резистора из-за несоблюдения правил мощности.

Для того, чтобы сэкономить время и не рассчитывать мощность каждого отдельного резистора тока нужно запомнить одно простое правило: мощность заменяемого резистора должна быть равна мощности каждого резистора, составляющего параллельную или последовательную цепь. То есть при замене резистора мощностью 0,5 Вт надо следить за тем, чтобы каждый из резисторов для замены имел мощность не менее 0,5 Вт.

При параллельном соединение резисторов важно помнить, что чем меньше сопротивление резистора, тем больший ток через него протекает, а значит на нем будет рассеяна большая мощность.

Определение мощности резистора

Время на чтение:

Одним из самых используемых элементов электрической цепи является резистор. Даже самая простая цепочка содержит минимум одну подобную деталь. Устройство имеет определенный принцип работы, а также разницу по мощности. Чтобы прибор работал в нужном режиме, необходимо ознакомиться с основными показателями (назначение, внешний вид, параметры).

Что такое резистор

Резистор – это механизм, встраиваемый в электрическую цепь для увеличения уровня сопротивления поступающего тока. Название образовалось от латинского слова «resisto», что означает «сопротивляюсь».

На рынке можно отыскать резисторы различных размеров и назначений – все зависит от нужных параметров и заданных целей

Считается «пассивным» элементом электрической схемы (означает, что деталь работает только на ограничение проходящего тока). Условное обозначение на схеме электроцепи определено ГОСТом 2.728-74

Размеры ГОСТ

Важно! Первый резистор привычной современникам формы запатентовал американский изобретатель Отис Бойкин в 1959г. Начальные варианты использовались в телевизорах, радиоприемниках.

Для чего он нужен

Резистор предназначен для оказания сопротивления проходящему через систему току. Применяется в различных областях. Назначение устройства может быть следующим:

  • «Переделка» токовой энергии в напряжение (или обратно);
  • Ограничение поступающей силы до нужного уровня;
  • Создание разделителей (например, в измеряющих устройствах);
  • Решение специализированных проблем (например, снижение влияния радиопомех).

Важно! Самый простой вариант применения прибора – работа светодиода. Собственное сопротивление элемента слишком мало. Без ограничителя – резистора – проходящий ток моментально выведет элемент из строя.

Принцип работы

Все резисторы, независимо от заданных параметров, работают на основе закона Ома, по которому рассчитывается напряжение. Падение напряжения – это разница в показателях на входе и выходе. Внутри механизма проходящий ток преобразовывается или ограничивается – электроны сталкиваются с неоднородной структурой материала проводников.

Принцип работы устройства

Разновидности резисторов

Несмотря на простоту принципа работы, существует целый ряд классификаций устройств. По способу монтажа различают:

  • Выводные – один из наиболее популярных вариантов, крепление осуществляется сквозь основу электрической платы; используется, если применение новой технологии SMD нецелесообразно или невозможно;
  • SMD – следующее «поколение» резисторов; у элементов данного типа отсутствуют боковые «усики»; применяются при сборке системных плат роботизированными системами – технология проще, крепление надежнее.

Кроме этого, учитывают методику изготовления прибора. Различают следующие варианты:

  • Проволочные – в качестве основного элемента выступает обмотка проволокой бифилярным способом, металл используют с малым удельным сопротивлением и способностью выдерживать высокие температуры;
  • Металлопленочные, композитные – основой выступают пленки из определенных сплавов (манганин, никелин, нихрон, углерод, оксиды металлов и другие).

Металлопленочные резисторы

Важно! Пленка в моделях последнего типа наматывается разной толщины (тонко или толсто). Технология применяется для элементов типа SMD и чипов.

Дополнительное деление – по конструкции сборке. Возможны следующие варианты:

  • Постоянные – мощность сопротивления задается на заводе при сборке, не меняется в процессе использования;
  • Переменные – модели «подстроечного» типа, оснащены дополнительным блоком управления, который регулирует мощность сопротивления;
  • Нелинейные – параметры не настраиваются вручную, а зависят от внешних данных (температуры, напряжения, света и других).

Кроме этого, существуют специализированные токовые модели – высокоомные, с повышенным уровнем частоты работы, прецизионные (позволяющие рассчитывать более точные данные).

Как определить мощность резистора

Существует два способа определить уровень сопротивления той или иной модели – размер и формула.

Понять, как определить мощность конкретного резистора по внешнему виду, несложно – для этого установлены стандарты. Установленным габаритам стараются соответствовать все производители электротехнических деталей. В СССР были созданы таблицы, согласно которым мощность устройств регулировалась по длине и диаметру.

Важно! На элементах российского производства и некоторых зарубежных аналогах (сопротивлением в 1Вт и больше) значение мощности указывается на внешнем корпусе с помощью цифр. На иностранных устройствах другого уровня сопротивления дополнительно печатают букву «W».

Важно! На некоторых элементах импортного производства могут стоять другие обозначения. Это возможно, если производитель отказывается применять общепринятые стандарты.

Кроме этого – при определении мощности резистора по внешнему виду важно помнить, что стандарты отечественных моделей несколько выше (идентичные российские модели немного крупнее).

Мощность тока, выделяющаяся на резисторе, также определяется по специальной формуле. В качестве основы используется закон Ома, уравнение имеет следующий вид:

R = U / I, в которой R – сопротивление, U – напряжение в точках вывода В, I – сила тока на заданном участке.

Важно! Электротехнические платы редко содержат один элемент. Чаще платы содержат множество составляющих, соединяющихся последовательно или параллельно.

Последовательная сцепка означает, что выход одного элемента соединяется с входом следующего – один за другим. Для расчета, используют онлайн-калькуляторы или следующую формулу мощности тока, выделяющегося на резисторе:

R123 = R1 + R2 + R3.

Элементов в формуле должно быть столько, сколько сопротивлений содержит электрическая схема.

Параллельное соединение означает, что резисторы соединяются парно, а формула выглядит следующим образом:

R = (R1 * R2) / ( R1 + R2).

Схема с резистором

Результат обычно меньше, чем значение самого маломощного элемента в системе. В некоторых схемах применяют смешанное соединение. Расчет применяется поэтапно – сначала вычисляют последовательные, затем параллельные. Результат складывается и получается итоговое сопротивление технической платы.

Как правильно подобрать резистор по мощности

При выборе резистора для электротехнической схемы, необходимо учитывать определенные параметры: сопротивление номинального уровня, возможная мощность, максимально проводимое напряжение. «Продвинутые» радиолюбители используют дополнительные характеристики:

  • Уровень точность и допуска;
  • Коэффициент допустимой температуры;
  • Шум и размеры;
  • Возможные емкость, индуктивность;
  • Параметры по частотам.

Характеристики резисторов

Кроме этого, учитывают стоимость деталей (соразмерность покупной детали и рабочей схемы). Шум сопротивления – это движение электронов (энергии) при температуре, поднимающейся выше абсолютного значения ноля.

Описанные приборы используют практически во всех электротехнических схемах. Важно учитывать характеристики системы при выборе элементов, соотношение мощности устройства и проходящего тока. Кроме этого необходимо учитывать цель применения резистора, рассчитать параметры (по формуле или внешним данным).

Резистор

Резистор — это самый распространенный электронный компонент, название которого произошло от английского слова «resistor» и от латинского «resisto» — сопротивляюсь. Основным параметром резистора считается сопротивление, которое характеризуется его способностью в препятствии протекания электрического тока. Единицами сопротивления у резисторов являются – Омы (Ω), Килоомы (1000 Ом или 1КΩ) и Мегаомы (1000000 Ом или 1МΩ).

Практически ни одна схема не обходиться без резисторов. С помощью подбора соответствующих величин резисторов и их соединений, происходит нужное распределение электрического тока в цепи.

Характеристики резистора

Кроме предельного сопротивления, резисторы обладают рядом других физиотехнических показателей, которые имеют большое значение в его применении.

Среди основных параметров выделяются такие характеристики резистора, как сопротивление по номинальному значению и его возможное отклонение, рассеиваемая мощность, предельное рабочее напряжение, максимальная температура, температурный коэффициент сопротивления, частотный отклик и шумы. Рассмотрим некоторые из них.

Температурный коэффициент сопротивления ТКС

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) определяет относительное изменение величины сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на 1 ° по Цельсию. ТКС может быть как положительным, так и отрицательным. Если резистивная пленка имеет относительно большую толщину, то она обладает свойствами объемного тела, сопротивляемость которого с увеличением температуры становится больше. Если же резистивная пленка имеет относительно небольшую толщину, то она состоит как бы из небольших «островков», расположенных отдельно друг от друга, и сопротивление такой пленочной структуры с увеличением температурных значений становится меньше, так как взаимодействие между отдельными «островками» улучшается. Для непроволочных резисторов, применяемых в радиоэлектронике и телевизионной промышленности, температурный коэффициент сопротивления не больше ±0,04 — 0,2 %, у проволочных деталей -±0,003 — 0,2 %.

Рассеиваемая мощность резистора

Номинальная мощность рассеивания, или рассеиваемая мощность резистора показывает предельно значимую мощность, которую сопротивление может рассеивать при долговременной электрической нагрузке, атмосферном давлении и температуре в нормальных значениях. Непроволочные резисторы подоазделяются на мощность по номиналу от 0,05 до 10 Вт, а сопротивления проволочного типа от 0,2 до150 Вт. На электpосхемах рассеиваемая мощность резистора выделяется условно пунктиром на обозначении сопротивления для мощностей меньше 1 Вт и pимскими цифрами на обозначении сопротивления для мощности больше 1 Вт. Номинальная мощность рассеивания этих деталей должна быть на 20—30 % больше такого показателя, как рабочая рассеиваемая мощность резистора

Максимальное напряжение резистора

Предельное или максимальное напряжение резистора — это предельно возможное напряжение, подведенное к выводам сопротивления, которое не допускает превышения показателей техусловий (ТУ) на параметры электричества. По- другому, максимальное напряжение резистора – предельно допустимая величина, которая может быть приложена к резистору. Этот показатель выводится для обычных пределов работы детали и напрямую зависит от линейных размеров резистора, шага спиральной нарезки, температурных показателей, давления эксплуатационной среды и давления атмосферы. Чем выше температурные показатели и меньше давление атмосферы, тем больше шансов для пробоя теплового или электрического типа и выхода резистора из строя.

Максимальная температура резистора

Одной из характеристик резистора является такой показатель, как максимальная температура резистора, напрямую зависит от мощности детали. Получается, что при увеличении мощности, которая выделяется в сопротивлении, увеличивается температура резистора, что может привести к его поломке. Во избежание этого, необходимо уменьшить температуру резистора. Это можно достичь укрупнением габаритов сопротивления.. Для всех типов сопротивлений определена максимальная температура резистора, превышение которой чревато выходом детали из строя.

Температурный показатель сопротивления находится в прямой зависимости и от температуры окружающего воздуха. Если этот показатель достигает большого значения, то температурный показатель сопротивления может стать выше максимальной температуры резистора, что крайне нежелательно. Чтобы этого не случилось, нужно снизить мощность, которая выделяется в резисторе.

Частотный отклик резистора

Значение такой характеристики, как частотный отклик резистора, связано с определением значения максимального сопротивления и минимальной ёмкости. При прохождении тока высокой частоты сопротивление стремится к проявлению реактивных свойств в зависимости от конструктивного исполнения – доминируют либо емкостные, либо индуктивные значения.

Если в одно и то же время дискретно уменьшать и значение сопротивления и значение емкости, то можно вызвать быстрый демпфированный частотный отклик резистора, который позволит определить как максимальное сопротивление, так и минимальную емкость. При этих значениях не возникает колебаний и в то же время достигается мгновенная стабилизация выходного напряжения. Но в теории это рассматривается , как частный случай. На высоких частотах резистор начинает проявлять реактивные свойства в зависимости от конструктивного исполнения — либо преимущественно емкостные, либо индуктивные.

Основные типы резисторов

По физическому устройству резисторы бывают следующих типов:

  • углеродные пленочные
  • углеродные композиционные
  • металлооксидные
  • пленочные металлические
  • проволочные

Углеродные пленочные выпускают в виде керамического стержня, который покрыт специальной пленкой кристаллического углерода. Она в свою очередь и является резистивным элементом. Их номинальный диапазон сопротивления от двух до одного МОм, а максимальная мощность от 0,2 до 2 Вт.

Углеродные композиционные являются самыми дешевыми. Поэтому их стабильность не высока и их сопротивление, как правило, может меняться на пару процентов. Также при протекании тока, через такие резисторы могут возникать шумы. Такое обстоятельство имеет важное значение, особенно в медицинской электронной аппаратуре, так как там часто требуется большое усилие, но с малым уровнем шума

Металлооксидные являются вторым типом пленочных резисторов. В этих резисторах окончательное сопротивление получается за счет нанесения спиральной канавки на керамической основе. За счет этого увеличивается эффективная длина между концами резистора, а также сопротивление. Пленочные металлические используются в транзисторных выходных, так как они имеют сопротивление меньшее, чем 10 Ом, что для этого и необходимо. Эти резисторы рассеивают большую мощность при малых размерах. Это и является самым большим их достоинством. Также он имеет стабильность нагрузки, которая достигает не более ±3%, малый коэффициент сопротивления под напряжением, а также очень малый уровень шумов. Еще у него температурный коэффициент достигает от 0 до 600-10

Проволочные резисторы делаются из безиндуктивной или обычной обмотки. Они применяются тогда, когда нужна большая рассеиваемая мощность или высокая стабильность, так как другие резисторы не могут этого обеспечить. Они рассеивают мощность до 100 Вт, но их сопротивление ограничено до 50 кОм. Температура их поверхности при работе может достигать очень больших размеров, поэтому их нужно располагать так, чтобы могла обеспечиваться вентиляция воздуха и их охлаждение, потому что в противном случае они выйдут из строя.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
×
×
Adblock
detector