Widerstandsleistung: Bezeichnung im Diagramm, wie erhöht werden soll, was zu tun ist, wenn keine geeignete vorhanden ist

In Schaltkreisen elektronischer Geräte ist eines der häufigsten Elemente WiderstandSein anderer Name ist Widerstand. Es hat eine Reihe von Eigenschaften, unter denen es Macht gibt. In diesem Artikel werden wir über Widerstände sprechen, was zu tun ist, wenn Sie kein geeignetes Leistungselement haben, und warum sie durchbrennen.

Widerstandseigenschaften

1. Der Hauptparameter des Widerstands ist der Nennwiderstand.

2. Der zweite Parameter, durch den es ausgewählt wird, ist die maximale (oder endgültige) Verlustleistung.

3. Temperaturkoeffizient des Widerstands - beschreibt, wie stark sich der Widerstand ändert, wenn sich seine Temperatur um 1 Grad Celsius ändert.

4. Zulässige Abweichung vom Nennwert. Typischerweise hängt die Streuung der Widerstandsparameter von einem im Bereich von 5-10% angegebenen Wert von GOST oder den technischen Spezifikationen ab, für die er hergestellt wird. Es gibt genaue Widerstände mit einer Abweichung von bis zu 1%, die normalerweise mehr kosten.

5. Die maximale Betriebsspannung hängt von der Konstruktion des Elements ab. In elektrischen Haushaltsgeräten mit einer Versorgungsspannung von 220 V können fast alle Widerstände verwendet werden.

6. Geräuschmerkmale.

7. Maximale Umgebungstemperatur. Dies ist eine solche Temperatur, die auftreten kann, wenn die maximale Verlustleistung des Widerstands selbst erreicht wird. Wir werden später ausführlicher darauf eingehen.

8. Feuchtigkeits- und Hitzebeständigkeit.

Es gibt zwei weitere Merkmale, von denen Anfänger am häufigsten nichts wissen:

1. Störinduktivität.

2. Störkapazität.

Beide Parameter hängen vom Typ und den Konstruktionsmerkmalen des Widerstands ab. Induktivität hat in jedem Leiter, die Frage ist in seiner Größe. Typische Werte für parasitäre Induktivitäten und Kapazitäten sind bedeutungslos. Bei der Konstruktion und Reparatur von Hochfrequenzgeräten sollten fehlerhafte Komponenten berücksichtigt werden.

Bei niedrigen Frequenzen (z. B. innerhalb des Audiobereichs bis zu 20 kHz) haben sie keinen wesentlichen Einfluss auf den Betrieb der Schaltung. Bei Hochfrequenzgeräten mit Betriebsfrequenzen von Hunderttausenden und mehr Hertz wirken sich sogar die Position der Spuren auf der Platine und ihre Form erheblich aus.

Leistungswiderstand

Viele aus der Physik erinnern sich an die Formel für Strom für Elektrizität:P = U * I.

Daraus folgt, dass es linear von Strom und Spannung abhängt. Der Strom durch den Widerstand hängt von seinem Widerstand und der an ihn angelegten Spannung ab, dh:

I = U / R.

Der Spannungsabfall am Widerstand (wie viel Spannung an den Anschlüssen von der an den Stromkreis angelegt wird, in dem er installiert ist) hängt auch von Strom und Widerstand ab:

I = U / R.

Nun erklären wir in einfachen Worten, was die Leistung eines Widerstands ist und wo er zugeordnet ist.

Jedes Metall hat seinen eigenen spezifischen Widerstand, dies ist ein Wert, der von der Struktur dieses Metalls selbst abhängt. Wenn Ladungsträger (in unserem Fall Elektronen) unter dem Einfluss eines elektrischen Stroms durch einen Leiter fließen, kollidieren sie mit den Partikeln, aus denen das Metall besteht.

Infolge dieser Kollisionen wird der Stromfluss behindert. Wenn sehr verallgemeinert, stellt sich heraus, dass der Stromfluss umso schwieriger ist, je dichter die Metallstruktur ist (je größer der Widerstand).

Das Bild zeigt der Übersichtlichkeit halber ein Beispiel eines Kristallgitters.

Diese Kollisionen erzeugen Wärme. Dies kann man sich vorstellen, als ob Sie durch eine Menschenmenge gingen (großer Widerstand), wo sie Sie drängten, oder als ob Sie einen leeren Korridor entlang gingen, wo Sie stärker schwitzten?

Das gleiche passiert mit Metall. Energie wird als Wärme freigesetzt. In einigen Fällen ist dies schlecht, da die Effizienz des Geräts verringert ist.In anderen Situationen ist dies beispielsweise eine nützliche Eigenschaft bei der Arbeit von Heizelementen. Bei Glühlampen erwärmt sich die Spirale aufgrund ihres Widerstands zu einem hellen Schein.

Aber wie hängt das mit Widerständen zusammen?

Tatsache ist, dass Widerstände verwendet werden, um den Strom beim Einspeisen von Bauelementen oder Schaltungselementen zu begrenzen oder um die Betriebsarten von Halbleiterbauelementen einzustellen. Wir haben es beschrieben in einem Artikel über Bipolartransistoren. Aus der obigen Formel wird deutlich, dass der Strom aufgrund der Spannungsreduzierung reduziert wird. Man kann sagen, dass eine übermäßige Spannung in Form von Wärme am Widerstand durchbrennt, während die Leistung nach der gleichen Formel wie die Gesamtleistung betrachtet wird:

P = U * I.

Hier ist U die Anzahl der am Widerstand "verbrannten" Volt und I der Strom, der durch ihn fließt.

Die Wärmeerzeugung am Widerstand wird durch das Joule-Lenz-Gesetz erklärt, das die freigesetzte Wärmemenge mit dem Strom und dem Widerstand in Beziehung setzt. Je größer die erste oder zweite, desto mehr Wärme wird freigesetzt.

Um es aus dieser Formel bequemer zu machen, werden durch Ersetzen eines Abschnitts der Kette durch das Ohmsche Gesetz zwei weitere Formeln abgeleitet.

So bestimmen Sie die Leistung durch die an den Widerstand angelegte Spannung:

P = (U ^ 2) / R.

So bestimmen Sie die Leistung durch den durch den Widerstand fließenden Strom:

P = (I ^ 2) / R.

Ein bisschen Übung

Lassen Sie uns beispielsweise bestimmen, wie viel Leistung einem 1-Ohm-Widerstand zugewiesen wird, der an eine 12-V-Spannungsquelle angeschlossen ist.

Berechnen wir zunächst den Strom in der Schaltung:

I = 12/1 = 12A

Jetzt Macht nach der klassischen Formel:

P = 12 · 12 = 144 Watt.

Eine Aktion in den Berechnungen kann vermieden werden, wenn Sie die obigen Formeln verwenden. Überprüfen Sie Folgendes:

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

Es passt alles zusammen. Der Widerstand erzeugt Wärme mit einer Leistung von 144W. Dies sind bedingte Werte als Beispiel. In der Praxis finden Sie solche Widerstände in elektronischen Geräten nicht, mit Ausnahme großer Widerstände zur Regelung von Gleichstrommotoren oder zum Starten leistungsstarker Synchronmaschinen im asynchronen Modus.

Was sind die Widerstände und wie werden sie im Diagramm angezeigt?

Eine Anzahl von Widerstandskapazitäten ist Standard: 0,05 (0,62) - 0,125 - 0,25 - 0,5 - 1 - 2 - 5

Dies sind typische Werte für gemeinsame Widerstände, es gibt auch große Werte oder andere Werte. Aber diese Serie ist die häufigste. Bei der Montage der Elektronik wird ein Stromkreis mit der Seriennummer der Elemente verwendet. Der Nennwiderstand wird seltener angegeben, und der Nennwiderstand und die Nennleistung werden noch seltener angegeben.

Um die Leistung des Widerstands in der Schaltung schnell zu bestimmen, wurden die entsprechenden UGOs (grafische Konventionen) gemäß GOST eingeführt. Das Aussehen solcher Bezeichnungen und ihre Interpretation sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Im Allgemeinen sind diese Daten sowie der Name eines bestimmten Widerstandstyps in der Liste der Elemente angegeben. Dort ist auch die zulässige Toleranz in% angegeben.

Äußerlich unterscheiden sie sich in der Größe. Je stärker das Element ist, desto größer ist es. Eine größere Größe vergrößert den Wärmeaustauschbereich des Widerstands mit der Umgebung. Daher wird die Wärme, die freigesetzt wird, wenn der Strom durch den Widerstand fließt, schnell an Luft abgegeben (wenn die Umgebung Luft ist).

Dies bedeutet, dass sich der Widerstand mit mehr Leistung erwärmen kann (um eine bestimmte Wärmemenge pro Zeiteinheit abzugeben). Wenn die Widerstandstemperatur ein bestimmtes Niveau erreicht, beginnt die äußere Schicht mit der Markierung auszubrennen, dann brennt die Widerstandsschicht (Film, Draht oder etwas anderes) aus.

Um zu beurteilen, wie stark sich ein Widerstand erwärmen kann, werfen Sie einen Blick auf die Heizspule eines zerlegten leistungsstarken Widerstands (mehr als 5 W) in einem Keramikgehäuse.

In den Eigenschaften gab es einen Parameter wie die zulässige Umgebungstemperatur. Es wird für die richtige Auswahl des Elements angezeigt. Tatsache ist, dass, da die Leistung des Widerstands durch die Fähigkeit begrenzt ist, Wärme zu übertragen und gleichzeitig nicht zu überhitzen, sondern Wärme zu übertragen, d.h.Das Kühlen des Elements durch Konvektion oder erzwungenen Luftstrom sollte so groß wie möglich sein, um den Temperaturunterschied zwischen Element und Umgebung auszugleichen.

Wenn das Element um das Element herum zu heiß ist, erwärmt es sich schnell und brennt aus, selbst wenn die elektrische Leistung unter dem maximal verbrauchten Wert liegt. Die normale Temperatur beträgt 20-25 Grad Celsius.

Fortsetzung dieses Themas:

So senken Sie die Spannung mit einem Widerstand

Berechnung und Auswahl eines Widerstands für die LED

Berechnung des Spannungsteilers an den Widerständen

Die Verwendung zusätzlicher Widerstände

Was ist, wenn kein Widerstand mit der erforderlichen Leistung vorhanden ist?

Ein häufiges Problem bei Schinken ist das Fehlen eines Widerstands mit der erforderlichen Leistung. Wenn Sie leistungsstärkere Widerstände haben, als Sie benötigen - daran ist nichts auszusetzen, können Sie sie ohne zu zögern einstellen. Wenn er nur in die Größe passen würde. Wenn alle verfügbaren Leistungswiderstände weniger als erforderlich sind, ist dies bereits ein Problem.

Tatsächlich ist die Lösung dieses Problems recht einfach. Beachten Sie die Gesetze der Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen.

1. Bei einer Reihenschaltung von Widerständen entspricht die Summe der Spannungsabfälle über die gesamte Schaltung der Summe der Spannungsabfälle in jedem von ihnen. Und der durch jeden Widerstand fließende Strom ist gleich dem Gesamtstrom, d.h. Ein Strom fließt in der Schaltung von in Reihe geschalteten Elementen, aber die an jedes von ihnen angelegten VERSCHIEDENEN Spannungen werden gemäß dem Ohmschen Gesetz für den Schaltungsabschnitt (siehe oben) bestimmt. Utotal = U1 + U2 + U3

2. Bei einer Parallelschaltung von Widerständen ist der Abfall über alle Spannungen gleich und der in jedem Zweig fließende Strom ist umgekehrt proportional zum Widerstand des Zweigs. Der Gesamtstrom der Kette parallel geschalteter Widerstände ist gleich der Summe der Ströme jedes der Zweige.

Dieses Bild zeigt alle oben genannten Punkte in einer praktischen Form zum Erinnern.

So wie bei einer Reihenschaltung von Widerständen nimmt die Spannung an jedem von ihnen ab und bei einer Parallelschaltung der Strom, wenn P = U * I.

Die jedem zugewiesene Leistung nimmt entsprechend ab.

Wenn Sie keinen Widerstand von 100 Ohm bis 1 W haben, können Sie ihn daher fast immer durch 2 in Reihe geschaltete Widerstände mit 50 Ohm und 0,5 W oder 2 parallel geschaltete Widerstände mit 200 Ohm und 0,5 W ersetzen.

Ich habe gerade "FAST IMMER" geschrieben. Tatsache ist, dass nicht alle Widerstände Stoßströme gleich gut führen, in einigen Schaltkreisen, die beispielsweise mit der Ladung großer Kondensatoren verbunden sind, übertragen sie zu Beginn eine große Stoßlast, die ihre Widerstandsschicht beschädigen kann. Solche Bündel müssen in der Praxis oder durch lange Berechnungen und Lesen der technischen Dokumentation und Spezifikationen für Widerstände überprüft werden, was fast nie und niemand tut.

Fazit

Die Leistung eines Widerstands ist nicht weniger wichtig als sein Nennwiderstand. Wenn Sie nicht auf die Auswahl der Widerstände achten, die Sie mit Strom versorgen, brennen diese aus und werden sehr heiß, was in jedem Stromkreis schlecht ist.

Wenn Sie Geräte reparieren, insbesondere chinesische, versuchen Sie auf keinen Fall, Widerstände mit geringerer Leistung zu platzieren. Es ist besser, einen Rand zu verwenden, wenn die Möglichkeit besteht, diese Größe auf der Platine zu platzieren.

Für einen stabilen und zuverlässigen Betrieb des elektronischen Geräts müssen Sie die Leistung mindestens mit der Hälfte des erwarteten oder besser 2-fachen Spielraums auswählen. Dies bedeutet, dass, wenn dem Widerstand nach Berechnungen 0,9-1 W zugewiesen werden, die Leistung des Widerstands oder seiner Anordnung nicht weniger als 1,5-2 W betragen sollte.