Jak určit sílu odporů. Výkonové odpory pro paralelní připojení

Všechna elektronická zařízení obsahují odpory, které jsou jejich hlavním prvkem. Hodnota proudu v něm je elektrický obvod.

Přiřazení rezistoru

Nastavení proudu v použitých elektrických obvodech. Tato vlastnost je definována zákonem Ohmu:

I = U / R (1)

Z vzorce (1) je zřejmé, že čím nižší je odpor, tím silnější je proud a naopak, čím menší je hodnota R, tím větší je proud. Je to vlastnost elektrický odpor používané v elektrotechnice. Na základě tohoto vzorce jsou proudové rozdělovací obvody široce používány v elektrických zařízeních.

V tomto obvodu je proud ze zdroje rozdělen do dvou, nepřímo úměrný odporům odporů.

Kromě současné regulace se používají rezistory rozdělovače napětí. V takovém případě se opět používá zákon Ohm, ale v trochu jiné podobě:

U = I ∙ R (2)

Z vzorce (2) vyplývá, že vzrůstající odpor zvyšuje napětí. Tato vlastnost se používá k konstrukci dělicích obvodů napětí.

Z obvodu a vzorce (2) je zřejmé, že odporové napětí je distribuováno v poměru k odporům.

Obraz rezistorů na obvodech

Podle normy jsou rezistory reprezentovány obdélníkem o rozměrech 10 x 4 mm a jsou označeny písmenem R. Síla odporů na obvodu je často indikována. Obraz tohoto indikátoru se provádí šikmo nebo přímkami. Je-li výkon větší než 2 watty, označuje se v římských číslicích. To se obvykle provádí pro drátové odpory. V některých státech, například v USA, se používají další konvence. Pro usnadnění opravy a analýzy obvodu, rezistory, označení který je prováděn v souladu s normou GOST 2.728-74.

Technické vlastnosti zařízení

Hlavní charakteristikou odporu je jmenovitý odpor R_Pane, který je uveden na diagramu v blízkosti odporu a na jeho pouzdře. Jednotka odporu je ohm, kilo a mega. Jsou vyráběny odpory s odporem od ohmů až po stovky megaohmů. Existuje mnoho technologií pro výrobu odporů, všechny mají výhody a nevýhody. V zásadě neexistuje žádná technologie, která by umožňovala vytvořit přesný rezistor se specifikovanou hodnotou odporu.

Druhou důležitou vlastností je odchylka odporu. Hodnota je měřena v% jmenovité R. Existuje standardní odchylka rozsahu odporu: ± 20, ± 10, ± 5, ± 2, ± 1% a dále do ± 0,001%.

Další důležitou vlastností je síla odporů. Během provozu jsou ohřívány protékajícím proudem. Pokud ztráta výkonu překročí přípustnou hodnotu, zařízení selže.

Rezistory na vytápění měnit jejich odpor, takže u zařízení pracujících v širokém teplotním rozmezí je zavedena další charakteristika - teplotní koeficient odporu. Měří se v ppm / ° C, tj. 10^-6. R_Pane/ ° C (milionová část R_Pane při 1 ° C).

Sériové připojení odporů

Rezistory lze připojit třemi různými způsoby: sekvenční, paralelní a smíšené. Kdy sériové připojení proud střídavě prochází všemi odpory.

Při takovém spojení je proud v kterémkoliv okamžiku řetězce stejný, může být určen zákonem Ohmu. Celkový odpor obvodu se v tomto případě rovná součtu odporů:

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

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

Nyní je možné určit sílu při sériovém zapojení odporů, vypočte se podle vzorce:

P = I²∙ R = 0,256²∙ 390 = 25,55 W.

Podobně je určena síla zbývajících rezistorů:

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.

Pokud kombinujete výkon rezistorů, získáte kompletní P:

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

Paralelní připojení odporů

Při paralelním připojení jsou všechny spouštěcí odpory připojeny k jednomu uzlu obvodu a konce k druhému. Tímto spojením probíhají aktuální větve a procházejí každým zařízením. Rozsah proudu podle Ohmova zákona je nepřímo úměrný odporu a napětí napříč všemi odpory je stejné.

Před zjištěním proudu je nutné vypočítat celkovou vodivost všech odporů podle dobře známého vzorce:

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.

Odpor je vzájemný odpor vodivosti:

R = 1 / 0,06024 = 16,6 Ohm.

Pomocí Ohmova zákona najdeme proud přes zdroj:

I = U / R = 100 ∙ 0,06024 = 6,024 A.

Zjistíte-li proud přes zdroj, najděte sílu paralelně připojených rezistorů podle vzorce:

P = I²∙ R = 6,024²∙ 16,6 = 602,3 W.

Podle Ohmova zákona je proud vypočítán pomocí odporů:

I₁= U / R₁= 100/200 = 0,5 A;

I₂= U / R₂= 100/100 = 1 A;

I₃= U / R₁= 100/51 = 1,96 A;

I₁= U / R₁= 100/39 = 2,56 A.

Trochu jiného vzorce můžete vypočítat sílu odporů v paralelním spojení:

P₁= U²/ R₁= 100²/ 200 = 50 W;

P₂= U²/ R₂= 100²/ 100 = 100 W;

P₃= U²/ R₃= 100²/ 51 = 195,9 W;

P₄= U²/ R₄= 100²/ 39 = 256,4 W.

Pokud to všechno dáte dohromady, získáte sílu všech rezistorů:

P = P₁+ P₂+ P₃+ P₄= 50 + 100 + 195,9 ± 256,4 = 602,3 W.

Smíšená směs

Schémata se smíšeným připojením rezistorů obsahují sériové a současně paralelní připojení. Tento obvod se snadno mění a nahrazuje paralelní připojení odporů v sérii. Chcete-li to provést, vyměňte odpor R₂ a R_6. na jejich společném R_2.6, pomocí následujícího vzorce:

R_2.6= R₂∙ R_6./ R₂+R_6.

Podobně dva paralelní rezistory R₄, R₅ jeden R_4,5:

R_4,5= R₄∙ R₅/ R₄+R₅.

Výsledkem je nový, jednodušší schéma. Obě schémata jsou uvedeny níže.

Výkon rezistorů na obvodu se smíšeným připojením je určen podle vzorce:

P = U ∙ I.

Pro výpočet tohoto vzorce najdeme nejprve napětí u každého odporu a velikost proudu přes něj. K určení výkonu rezistorů můžete použít jinou metodu. Chcete-li to provést, použijte vzorec:

P = U ∙ I = (I ∙ R) ∙ I = I²∙ R.

Pokud je známo pouze napětí přes rezistory, použije se další vzorec:

P = U ∙ I = U ∙ (U / R) = U²/ R.

Všechny tři vzorce jsou často používány v praxi.

Výpočet parametrů obvodu

Výpočet parametrů obvodu spočívá v nalezení neznámých proudů a napětí všech větví na úsecích elektrického obvodu. S těmito daty můžete vypočítat výkon každého rezistoru obsaženého v obvodu. Jednoduché metody výpočtu byly ukázány výše, v praxi je situace komplikovanější.

V reálných obvodech se často jedná o kombinaci odporů s hvězdou a trojúhelníkem, což ve výpočtech vytváří značné obtíže. Pro zjednodušení těchto schémat byly vyvinuty metody pro konverzi hvězdy na trojúhelník a naopak. Tato metoda je znázorněna na následujícím obrázku:

První schéma má hvězdu ve svém složení, připojené k uzlům 0-1-3. Rezistor R1 je připojen k uzlu 1, uzlu 3 - R3 a uzlu 0 - R5. Ve druhém schématu jsou odpory trojúhelníku propojeny s uzly 1-3-0. K uzlu 1 jsou připojeny rezistory R1-0 a R1-3 do uzlu 3 - R1-3 a R3-0 a do uzlu 0 - R3-0 a R1-0. Tyto dvě schémata jsou zcela rovnocenné.

Pro přechod z prvního schématu na druhý se vypočítá odpor odporem trojúhelníku:

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

R1-3 = R1 + R3 + R1; R3 / R5;

R3-0 = R3 + R5 + R3 * R5 / R1.

Další transformace jsou redukovány na výpočet paralelních a sériově propojených odporů. Když je nalezena impedance obvodu, Ohmův zákon najde proud přes zdroj. Pomocí tohoto zákona je snadné najít proudy ve všech odvětvích.

Jak zjistit výkon rezistorů po nalezení všech proudů? K tomu použijte dobře známý vzorec: P = I²∙ R, aplikujeme jej na každý odpor, našli jsme jeho sílu.

Experimentální určení charakteristik obvodových prvků

Pro experimentální určení požadovaných vlastností prvků je nutné sestavit danou schéma z reálných složek. Poté se provedou všechna potřebná měření pomocí elektrických měřicích přístrojů. Tato metoda je časově náročná a nákladná. Vývojáři elektrických a elektronických zařízení pro tento účel používají modelovací programy. Pomocí nich jsou provedeny všechny potřebné výpočty a chování prvků obvodu je modelováno v různých situacích. Teprve poté je to prototyp smontovaného technického zařízení. Jedním z těchto populárních programů je výkonný simulační systém Multisim 14.0 od National Instruments.

Jak určit sílu odporů pomocí tohoto programu? To lze provést dvěma způsoby. První metodou je měření proudu a napětí pomocí ampermetru a voltmetru. Vynásobením výsledků měření získáme potřebný výkon.

Z tohoto schématu určujeme sílu odporu R3:

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

Druhá metoda je přímá měření výkonu s wattmetrem.

Z tohoto diagramu je vidět, že síla odporu R3 je P₃= 20,8 mW. Nesrovnalost způsobená chybou v první metodě je větší. Podobně jsou určeny síly zbývajících prvků.