Potenza del resistore: designazione sul diagramma, come aumentare cosa fare se non è adatto

Nei circuiti di apparecchiature elettroniche, uno degli elementi più comuni è resistore, l'altro suo nome è resistenza. Ha un numero di caratteristiche, tra cui c'è il potere. In questo articolo, parleremo dei resistori, cosa fare se non si dispone di un elemento di potenza adatto e perché si bruciano.

Caratteristiche del resistore

1. Il parametro principale del resistore è la resistenza nominale.

2. Il secondo parametro con cui è selezionato è la dissipazione di potenza massima (o finale).

3. Coefficiente di temperatura della resistenza - descrive la quantità di resistenza che cambia quando la sua temperatura cambia di 1 grado Celsius.

4. Scostamento consentito dal valore nominale. In genere, la dispersione dei parametri dei resistori da uno dichiarato nell'intervallo del 5-10%, dipende da GOST o dalle specifiche tecniche per le quali viene prodotto, ci sono resistori esatti con una deviazione fino all'1%, di solito costano di più.

5. La massima tensione operativa dipende dal design dell'elemento, negli elettrodomestici con una tensione di alimentazione di 220 V, è possibile utilizzare quasi tutte le resistenze.

6. Caratteristiche di rumore.

7. Temperatura ambiente massima. Questa è una temperatura tale che può raggiungere quando si raggiunge la massima dissipazione di potenza del resistore stesso. Ne parleremo più dettagliatamente in seguito.

8. Umidità e resistenza al calore.

Ci sono altre due caratteristiche che i principianti che spesso non conoscono sono:

1. Induttanza spuria.

2. Capacità spuria.

Entrambi i parametri dipendono dal tipo e dalle caratteristiche di progettazione del resistore. L'induttanza ha in qualsiasi conduttore, la domanda è nella sua grandezza. I valori tipici di induttanze e capacità parassite sono insignificanti. I componenti spuri devono essere considerati durante la progettazione e la riparazione di dispositivi ad alta frequenza.

Alle basse frequenze (ad esempio, all'interno della gamma audio fino a 20 kHz), non hanno un impatto significativo sul funzionamento del circuito. Nei dispositivi ad alta frequenza, con frequenze operative di centinaia di migliaia e oltre hertz, anche la posizione delle tracce sulla scheda e la loro forma hanno un impatto significativo.

Resistenza di potenza

Dal corso della fisica, molti ricordano la formula del potere per l'elettricità, questi sono:P = U * I

Ne consegue che dipende linearmente da corrente e tensione. La corrente attraverso il resistore dipende dalla sua resistenza e dalla tensione ad esso applicata, ovvero:

I = U / R

La caduta di tensione attraverso il resistore (quanta tensione rimane dalla tensione applicata al circuito in cui è installato) dipende anche dalla corrente e dalla resistenza:

I = U / R

Ora spieghiamo in parole semplici qual è la potenza di un resistore e dove viene allocato.

Ogni metallo ha una sua resistenza specifica; questo è un valore tale che dipende dalla struttura di questo metallo stesso. Quando i portatori di carica (nel nostro caso, gli elettroni), sotto l'influenza di una corrente elettrica, fluiscono attraverso un conduttore, si scontrano con le particelle di cui è costituito il metallo.

Come risultato di queste collisioni, il flusso di corrente è impedito. Se molto generalizzato, risulta che più densa è la struttura metallica, più difficile è il flusso della corrente (maggiore è la resistenza).

L'immagine mostra un esempio di un reticolo cristallino, per chiarezza.

Queste collisioni generano calore. Questo può essere immaginato come se stessi camminando attraverso una folla (grande resistenza), dove ti stavano spingendo, o se stavi camminando lungo un corridoio vuoto, dove sudi di più?

La stessa cosa succede con il metallo. Il potere viene rilasciato come calore. In alcuni casi, ciò è negativo, poiché l'efficienza del dispositivo è ridotta.In altre situazioni, questa è una proprietà utile, ad esempio nel lavoro di elementi riscaldanti. Nelle lampade a incandescenza, grazie alla sua resistenza, la spirale si riscalda fino a raggiungere un bagliore luminoso.

Ma come si collega questo ai resistori?

Il fatto è che i resistori vengono utilizzati per limitare la corrente quando si alimentano dispositivi o elementi di circuito o per impostare modalità operative per dispositivi a semiconduttore. L'abbiamo descritto in un articolo sui transistor bipolari. Dalla formula sopra, sarà chiaro che la corrente è ridotta a causa della riduzione della tensione. Si può dire che una tensione eccessiva si esaurisce sotto forma di calore sul resistore, mentre la potenza viene considerata con la stessa formula della potenza totale:

P = U * I

Qui U è il numero di volt "bruciati" sul resistore e I è la corrente che lo attraversa.

La generazione di calore sul resistore è spiegata dalla legge di Joule-Lenz, che mette in relazione la quantità di calore rilasciato alla corrente e alla resistenza. Maggiore è il primo o il secondo, maggiore sarà il calore rilasciato.

Per renderlo conveniente da questa formula, sostituendo la legge di Ohm per una sezione della catena, vengono derivate altre due formule.

Per determinare la potenza attraverso la tensione applicata al resistore:

P = (U ^ 2) / R

Per determinare la potenza attraverso la corrente che fluisce attraverso la resistenza:

P = (I ^ 2) / R

Un po 'di pratica

Ad esempio, determiniamo quanta energia è assegnata a una resistenza da 1 ohm collegata a una sorgente di tensione a 12V.

Innanzitutto, calcoliamo la corrente nel circuito:

I = 12/1 = 12A

Ora potenza secondo la formula classica:

P = 12 * 12 = 144 watt.

Un'azione nei calcoli può essere evitata se si utilizzano le formule sopra, controlliamo questo:

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

Si adatta tutto insieme. Il resistore genererà calore con una capacità di 144 W. Questi sono valori condizionali presi come esempio. In pratica, non troverete tali resistori in apparecchiature elettroniche, ad eccezione delle grandi resistenze per la regolazione di motori a corrente continua o l'avvio di potenti macchine sincrone in modalità asincrona.

Quali sono i resistori e come sono indicati nel diagramma

Alcune capacità della resistenza sono standard: 0,05 (0,62) - 0,125 - 0,25 - 0,5 - 1 - 2 - 5

Questi sono valori tipici dei resistori comuni, ci sono anche valori di grandi dimensioni o altri valori. Ma questa serie è la più comune. Quando si assemblano l'elettronica, viene utilizzato un circuito elettrico, con il numero di serie degli elementi. La resistenza nominale è indicata meno frequentemente e la resistenza nominale e la potenza sono indicate anche meno frequentemente.

Per determinare rapidamente la potenza del resistore nel circuito, sono state introdotte le corrispondenti UGO (convenzioni grafiche) secondo GOST. L'aspetto di tali designazioni e la loro interpretazione sono presentati nella tabella seguente.

In generale, questi dati, così come il nome di un tipo specifico di resistenza, sono indicati nell'elenco degli elementi, lì è indicata anche la tolleranza consentita in%.

Esternamente, differiscono per dimensioni, più potente è l'elemento, maggiore è la sua dimensione. Una dimensione maggiore aumenta l'area di scambio termico della resistenza con l'ambiente. Pertanto, il calore che viene rilasciato quando la corrente passa attraverso la resistenza viene rapidamente trasmesso all'aria (se l'ambiente è aria).

Ciò significa che il resistore può riscaldarsi con più potenza (per rilasciare una certa quantità di calore per unità di tempo). Quando la temperatura di resistenza raggiunge un certo livello, prima lo strato esterno con la marcatura inizia a bruciarsi, quindi lo strato resistivo (pellicola, filo o altro) si brucia.

Per valutare quanto può riscaldare un resistore, dai un'occhiata alla bobina di riscaldamento di un potente resistore smontato (più di 5 W) in una custodia di ceramica.

Nelle caratteristiche c'era un parametro come la temperatura ambiente consentita. È indicato per la corretta selezione dell'elemento. Il fatto è che poiché la potenza del resistore è limitata dalla capacità di trasferire calore e, allo stesso tempo, non di surriscaldare, ma di trasferire calore, ad es.il raffreddamento dell'elemento per convezione o flusso d'aria forzato dovrebbe essere una differenza altrettanto grande nella temperatura dell'elemento e nell'ambiente.

Pertanto, se l'elemento è troppo caldo attorno all'elemento, si surriscalda e si brucia rapidamente, anche se l'energia elettrica su di esso è inferiore al massimo dissipato. La temperatura normale è di 20-25 gradi Celsius.

Continuando questo argomento:

Come abbassare la tensione con una resistenza

Calcolo e selezione di una resistenza per il LED

Calcolo del partitore di tensione sui resistori

L'uso di resistori aggiuntivi

Cosa succede se non esiste una resistenza della potenza richiesta?

Un problema comune con i prosciutti è la mancanza di un resistore della potenza richiesta. Se hai resistori più potenti di quelli di cui hai bisogno - non c'è niente di sbagliato in questo, puoi impostarlo senza esitazione. Se solo si adattasse alle dimensioni. Se tutti i resistori disponibili in potenza sono meno del necessario, questo è già un problema.

In effetti, risolvere questo problema è abbastanza semplice. Ricorda le leggi delle serie e il collegamento parallelo dei resistori.

1. Con un collegamento in serie di resistori, la somma delle cadute di tensione attraverso l'intero circuito è uguale alla somma delle cadute in ciascuno di essi. E la corrente che scorre attraverso ciascun resistore è uguale alla corrente totale, cioè UNA corrente fluisce nel circuito da elementi collegati in serie, ma le DIVERSE tensioni applicate a ciascuno di essi sono determinate secondo la legge di Ohm per la sezione del circuito (vedi sopra)

2. Con una connessione parallela di resistori, la caduta attraverso tutte le tensioni è uguale e la corrente che scorre in ciascuno dei rami è inversamente proporzionale alla resistenza del ramo. La corrente totale della catena di resistori collegati in parallelo è uguale alla somma delle correnti di ciascuno dei rami.

Questa immagine mostra tutto quanto sopra, in una forma conveniente per ricordare.

Quindi, come con una connessione in serie di resistori, la tensione su ciascuno di essi diminuisce e, con una connessione parallela, la corrente, quindi se P = U * I

La potenza assegnata a ciascuno di essi diminuirà di conseguenza.

Pertanto, se non si dispone di una resistenza da 100 Ohm a 1 W, è quasi sempre possibile sostituirla con 2 resistenze da 50 Ohm e 0,5 W collegate in serie o 2 resistenze da 200 Ohm e 0,5 W collegate in parallelo.

Ho appena scritto "QUASI SEMPRE". Il fatto è che non tutte le resistenze portano ugualmente bene le correnti d'urto, in alcuni circuiti, ad esempio, collegate con la carica di grandi condensatori, al momento iniziale trasferiscono un grande carico d'urto, che può danneggiare il suo strato resistivo. Tali fasci devono essere controllati nella pratica o mediante lunghi calcoli e leggendo la documentazione tecnica e le specifiche per i resistori, cosa che quasi mai e nessuno lo fa.

conclusione

La potenza di una resistenza non è meno importante della sua resistenza nominale. Se non presti attenzione alla selezione delle resistenze di cui hai bisogno, allora si bruciano e diventano molto calde, il che è negativo in qualsiasi circuito.

Quando si ripara un'attrezzatura, in particolare cinese, in nessun caso si tenta di mettere resistori di potenza inferiore, è meglio mettere un margine, se esiste una tale opportunità di metterlo di dimensioni sulla scheda.

Per un funzionamento stabile e affidabile del dispositivo elettronico, è necessario selezionare la potenza, almeno con un margine della metà del previsto, o meglio, 2 volte di più. Ciò significa che se, secondo i calcoli, 0,9-1 W viene allocato sul resistore, la potenza del resistore o del suo gruppo non dovrebbe essere inferiore a 1,5-2 W.