Резисторлардың қуатын қалай анықтауға болады. Параллель қосылымдағы резисторлардың қуаты

2024 Автор: Trinity Chesterton | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 00:34

Барлық электрондық құрылғылардың негізгі элементі ретінде резисторлар бар. Ол электр тізбегіндегі ток мөлшерін өзгерту үшін қолданылады. Мақалада резисторлардың қасиеттері мен олардың қуатын есептеу әдістері берілген.

Резисторды тағайындау

Резисторлар электр тізбектеріндегі токты реттеу үшін қолданылады. Бұл қасиет Ом заңымен анықталады:

I=U/R (1)

(1) формуладан кедергі неғұрлым төмен болса, соғұрлым ток күшейетіні және керісінше, R мәні аз болған сайын ток күшейетіні анық көрінеді. Электрлік кедергінің дәл осы қасиеті электротехникада қолданылады. Осы формула негізінде электр құрылғыларында кеңінен қолданылатын ток бөлгіш тізбектер жасалады.

Бұл тізбекте көзден келетін ток резисторлардың кедергілеріне кері пропорционал екіге бөлінеді.

Ток реттеуінен басқа резисторлар кернеу бөлгіштерде қолданылады. Бұл жағдайда Ом заңы қайтадан пайдаланылады, бірақ сәл басқаша түрде:

U=I∙R (2)

(2) формуладан қарсылық артқан сайын кернеудің жоғарылайтыны шығады. Бұл мүліккернеу бөлгіш тізбектерді құру үшін пайдаланылады.

Диаграмма мен формуладан (2) резисторлардағы кернеулер кедергілерге пропорционалды таралатыны анық.

Диаграммалардағы резисторлардың суреті

Стандартқа сәйкес резисторлар өлшемдері 10 x 4 мм тіктөртбұрыш түрінде бейнеленген және R әрпімен белгіленеді. Диаграммада резисторлардың қуаты жиі көрсетіледі. Бұл көрсеткіштің кескіні қиғаш немесе түзу сызықтармен орындалады. Егер қуат 2 ватттан көп болса, онда белгілеу рим цифрларымен жасалады. Бұл әдетте сымды резисторлар үшін жасалады. Кейбір штаттар, мысалы, Америка Құрама Штаттары, басқа конвенцияларды пайдаланады. Тізбекті жөндеуді және талдауды жеңілдету үшін резисторлардың қуаты жиі беріледі, олардың белгіленуі ГОСТ 2.728-74 сәйкес жүзеге асырылады.

Құрылғы сипаттамалары

Резистордың негізгі сипаттамасы R_{n номиналды кедергісі болып табылады, ол резистордың жанындағы диаграммада және оның корпусында көрсетілген. Қарсылық бірлігі Ом, килоом және мегаом. Резисторлар омның фракцияларынан жүздеген мегаомға дейінгі қарсылықпен жасалады. Резисторларды өндірудің көптеген технологиялары бар, олардың барлығында артықшылықтар да, кемшіліктер де бар. Негізінде, берілген қарсылық мәні бар резисторды мүлдем дәл жасауға мүмкіндік беретін технология жоқ.}

Екінші маңызды сипаттама – қарсылық ауытқуы. Ол номиналды R шамасында % өлшенеді. Қарсылық ауытқуының стандартты диапазоны бар: ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% және одан әрі дейінмәндері ±0,001%.

Келесі маңызды сипаттама – резисторлардың қуаты. Жұмыс кезінде олар арқылы өтетін токтан қызады. Қуат шығыны рұқсат етілген мәннен асып кетсе, құрылғы істен шығады.

Резисторлар қыздыру кезінде кедергісін өзгертеді, сондықтан кең температура диапазонында жұмыс істейтін құрылғылар үшін тағы бір сипаттама енгізіледі - кедергінің температуралық коэффициенті. Ол ppm/°C-пен өлшенеді, яғни 10^-6 R_n/°C (R_{nмиллионнан)1°C).}

Резисторлардың сериялық қосылуы

Резисторларды үш түрлі жолмен қосуға болады: сериялық, параллель және аралас. Тізбектей жалғанған кезде ток барлық кедергілерден кезекпен өтеді.

Мұндай қосылыммен тізбектің кез келген нүктесіндегі ток күші бірдей, оны Ом заңы бойынша анықтауға болады. Бұл жағдайда тізбектің жалпы кедергісі кедергілердің қосындысына тең:

R=200+100+51+39=390 Ом;

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

Енді резисторлар тізбектей қосылған кезде қуатты анықтауға болады, ол формула бойынша есептеледі:

P=I²∙R=0, 256^{2∙390=25, 55 Вт.}

Қалған резисторлардың қуаты дәл осылай анықталады:

P₁=I²∙R₁=0, 256 2^{∙200=13, 11 сейсенбі;}

P₂=I²∙R₂=0, 256 2^{∙100=6,55 Вт;}

P₃=I²∙R₃=0, 256 2^{∙51=3, 34Вт;}

P₄=I²∙R₄=0, 256 2^{∙39=2, 55 сейсенбі.}

Егер резисторлардың қуатын қоссаңыз, толық P мәнін аласыз:

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

Резисторлардың параллель қосылуы

Параллель қосылымда резисторлардың барлық басы тізбектің бір түйініне, ал ұштары екіншісіне қосылады. Осы байланыс арқылы ток әр құрылғы арқылы таралады және ағады. Ом заңы бойынша ток шамасы кедергілерге кері пропорционал, ал барлық резисторлардағы кернеу бірдей.

Токты таппас бұрын белгілі формуланы пайдаланып барлық резисторлардың жалпы өткізгіштігін есептеу керек:

1/R=1/R₁+1/R₂+1/R_{3 +1/R}4_{=1/200+1/100+1/51+1/39=0, 005+0, 01+0, 0196+0, 0256=0, 06024 1/Ом.}

Қарсылық – өткізгіштіктің кері мәні:

R=1/0, 06024=16,6 ом.

Ом заңын пайдаланып, көз арқылы өтетін токты табыңыз:

I=U/R=100∙0, 06024=6, 024 A.

Көз арқылы өтетін токты біле отырып, келесі формула бойынша параллель қосылған резисторлардың қуатын табыңыз:

P=I²∙R=6, 024^{2∙16, 6=602, 3 сейсенбі.}

Ом заңы бойынша резисторлар арқылы өтетін ток есептеледі:

I₁=U/R_{1=100/200=0,5A;}

I₂=U/R_{2=100/100=1 A;}

I₃=U/R_{1=100/51=1, 96A;}

I₁=U/R_{1=100/39=2, 56 A.}

Параллель қосылымдағы резисторлардың қуатын есептеу үшін сәл басқа формуланы қолдануға болады:

P₁=U²/R₁=100 ^{2/200=50Вт;}

P₂=U²/R₂=100 ^{2/100=100 Вт;}

P₃=U²/R₃=100 ^{2/51=195,9 Вт;}

P₄=U²/R₄=100 ^{2/39=256, 4 сейсенбі.}

Бәрін қоссаңыз, барлық резисторлардың қуатын аласыз:

P=P₁+ P₂+ P₃+ P 4_{=50+100+195, 9+256, 4=602, 3 сейсенбі.}

Аралас қосылым

Резисторлардың аралас қосылымы бар схемалар бір уақытта сериялық және параллельді қосылымды қамтиды. Бұл тізбекті резисторлардың параллель қосылымын сериялылармен ауыстыру арқылы түрлендіру оңай. Ол үшін алдымен R₂ және R₆ кедергілерін олардың жалпы R_{2, 6 ауыстырыңыз., төмендегі формула арқылы:}

R_{2, 6}=R₂∙R₆/R 2_+R6.

Сол сияқты екі параллель резистор R₄, R₅ бір R_{4 ауыстырылады, 5:}

R_{4, 5}=R₄∙R₅/R 4_+R5_.

Нәтиже – жаңа, қарапайым схема. Екі схема да төменде көрсетілген.

Аралас қосылым тізбегіндегі резисторлардың қуаты мына формуламен анықталады:

P=U∙I.

Бұл формуланы есептеу үшін алдымен әрбір кедергідегі кернеуді және ол арқылы өтетін ток мөлшерін табыңыз. Резисторлардың қуатын анықтау үшін басқа әдісті қолдануға болады. Осығанформула пайдаланылады:

P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.

Егер резисторлардағы кернеу ғана белгілі болса, онда басқа формула қолданылады:

P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.

Үш формула да тәжірибеде жиі қолданылады.

Тізбек параметрлерін есептеу

Тізбек параметрлерін есептеу электр тізбегінің бөлімдеріндегі барлық тармақтардың белгісіз токтары мен кернеулерін табу болып табылады. Осы деректер арқылы тізбекке енгізілген әрбір резистордың қуатын есептеуге болады. Қарапайым есептеу әдістері жоғарыда көрсетілген, бірақ іс жүзінде жағдай күрделірек.

Нақты тізбектерде резисторлардың жұлдызшамен және үшбұрышпен қосылуы жиі кездеседі, бұл есептеулерде айтарлықтай қиындықтар туғызады. Мұндай схемаларды жеңілдету үшін жұлдызды үшбұрышқа және керісінше түрлендіру әдістері әзірленді. Бұл әдіс төмендегі диаграммада көрсетілген:

Бірінші тізбекте 0-1-3 түйіндеріне қосылған жұлдызша бар. R1 резисторы 1 түйінге, R3 3 түйінге, R5 0 түйініне қосылған. Екінші диаграммада үшбұрышты резисторлар 1-3-0 түйіндеріне қосылған. R1-0 және R1-3 резисторлары 1 түйінге, R1-3 және R3-0 3 түйінге, R3-0 және R1-0 0 түйініне қосылған. Бұл екі схема толығымен баламалы.

Бірінші тізбектен екіншісіне өту үшін үшбұрышты резисторлардың кедергілері есептеледі:

R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;

R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;

R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.

Одан әрі түрлендірулер параллель және тізбектей жалғанған кедергілерді есептеуге дейін азайтылады. Тізбектің кедергісі табылған кезде көзден өтетін ток Ом заңы бойынша табылады. Бұл заңды пайдалана отырып, барлық тармақтардағы токтарды табу қиын емес.

Барлық токтарды тапқаннан кейін резисторлардың қуатын қалай анықтауға болады? Ол үшін белгілі формуланы пайдаланыңыз: P=I2∙R, оны әрбір қарсылық үшін қолдана отырып, біз олардың күшін табамыз.

Тізбек элементтерінің сипаттамаларын эксперименттік анықтау

Элементтердің қажетті сипаттамаларын эксперименталды түрде анықтау үшін нақты құрамдас бөліктерден берілген схеманы құрастыру қажет. Осыдан кейін электр өлшеу құралдарының көмегімен барлық қажетті өлшемдер орындалады. Бұл әдіс көп еңбекті қажет етеді және қымбат. Осы мақсатта электрлік және электронды құрылғыларды құрастырушылар симуляциялық бағдарламаларды пайдаланады. Олардың көмегімен барлық қажетті есептеулер жүргізіліп, әртүрлі жағдайларда тізбек элементтерінің әрекеті модельденеді. Осыдан кейін ғана техникалық құрылғының прототипі құрастырылады. Осындай кең таралған бағдарламалардың бірі - National Instruments компаниясының қуатты Multisim 14.0 симуляциялық жүйесі.

Бұл бағдарлама арқылы резисторлардың қуатын қалай анықтауға болады? Мұны екі жолмен жасауға болады. Бірінші әдіс - амперметр мен вольтметрдің көмегімен ток пен кернеуді өлшеу. Өлшеу нәтижелерін көбейту арқылы қажетті қуат алынады.

Осы тізбектен R3 кедергі қуатын анықтаймыз:

P_{3=U∙I=1, 032∙0, 02=0, 02064 Вт=20,6мВт.}

Екінші әдіс - қуатты тікелей өлшеуваттметрді пайдалану.

Бұл диаграммадан R3 кедергісінің қуаты P_{3=20,8 мВт екенін көруге болады. Бірінші әдістегі қатеге байланысты сәйкессіздік үлкенірек. Басқа элементтердің қуаттары дәл осылай анықталады.}