Alle elektroniese toestelle bevat weerstande as hul hoofelement. Dit word gebruik om die hoeveelheid stroom in 'n elektriese stroombaan te verander. Die artikel bied die eienskappe van resistors en metodes om hul drywing te bereken.
Weerstandopdrag
Weerstande word gebruik om die stroom in elektriese stroombane te reguleer. Hierdie eiendom word gedefinieer deur Ohm se wet:
I=U/R (1)
Uit formule (1) word dit duidelik gesien dat hoe laer die weerstand, hoe sterker die stroom toeneem, en omgekeerd, hoe kleiner die waarde van R, hoe groter is die stroom. Dit is hierdie eienskap van elektriese weerstand wat in elektriese ingenieurswese gebruik word. Op grond van hierdie formule word stroomverdelerstroombane geskep, wat wyd in elektriese toestelle gebruik word.
In hierdie stroombaan word die stroom vanaf die bron in twee verdeel, omgekeerd eweredig aan die weerstande van die resistors.
Behalwe stroomregulering, word weerstande in spanningsverdelers gebruik. In hierdie geval word Ohm se wet weer gebruik, maar in 'n effens ander vorm:
U=I∙R (2)
Uit formule (2) volg dit dat soos die weerstand toeneem, die spanning toeneem. Hierdie eiendomgebruik om spanningverdelerkringe te bou.
Uit die diagram en formule (2) is dit duidelik dat die spannings oor die resistors in verhouding tot die weerstande versprei word.
Beeld van resistors op diagramme
Volgens die standaard word resistors uitgebeeld as 'n reghoek met afmetings van 10 x 4 mm en word aangedui met die letter R. Die drywing van resistors word dikwels op die diagram aangedui. Die beeld van hierdie aanwyser word uitgevoer deur skuins of reguit lyne. As die krag meer as 2 watt is, word die benaming in Romeinse syfers gemaak. Dit word gewoonlik vir draadgewikkelde weerstande gedoen. Sommige state, soos die Verenigde State, gebruik ander konvensies. Om die herstel en ontleding van die stroombaan te vergemaklik, word die krag van weerstande dikwels gegee, waarvan die aanwysing in ooreenstemming met GOST 2.728-74 uitgevoer word.
Toestelspesifikasies
Die hoofkenmerk van die resistor is die nominale weerstand Rn, wat op die diagram naby die resistor en op sy omhulsel aangedui word. Die eenheid van weerstand is ohm, kiloohm en megaohm. Weerstande word gemaak met weerstand van breukdele van 'n ohm tot honderde megaohm. Daar is baie tegnologieë vir die vervaardiging van weerstande, almal van hulle het beide voordele en nadele. In beginsel is daar geen tegnologie wat absoluut presiese vervaardiging van 'n weerstand met 'n gegewe weerstandswaarde sal toelaat nie.
Die tweede belangrike eienskap is die weerstandsafwyking. Dit word gemeet in % van nominale R. Daar is 'n standaardreeks van weerstandsafwyking: ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% en verder totwaardes ±0,001%.
Die volgende belangrike eienskap is die krag van die resistors. Tydens werking word hulle warm van die stroom wat deur hulle gaan. As die kragafvoer die toelaatbare waarde oorskry, sal die toestel misluk.
Weerstande verander hul weerstand wanneer dit verhit word, so vir toestelle wat in 'n wye temperatuurreeks werk, word nog een kenmerk ingestel - die temperatuurkoëffisiënt van weerstand. Dit word gemeet in dpm/°C, dit wil sê 10-6 Rn/°C (miljoenste van Rn by 1°C).
Reeksverbinding van resistors
Weerstande kan op drie verskillende maniere verbind word: serie, parallel en gemeng. Wanneer in serie gekoppel, gaan die stroom om die beurt deur al die weerstande.
Met so 'n verbinding is die stroom op enige punt in die stroombaan dieselfde, dit kan deur Ohm se wet bepaal word. Die totale weerstand van die stroombaan is in hierdie geval gelyk aan die som van die weerstande:
R=200+100+51+39=390 Ohm;
I=U/R=100/390=0, 256 A.
Nou kan jy die drywing bepaal wanneer resistors in serie verbind word, dit word bereken deur die formule:
P=I2∙R=0, 2562∙390=25, 55 W.
Die krag van die oorblywende resistors word op dieselfde manier bepaal:
P1=I2∙R1=0, 256 2∙200=13, 11 Di;
P2=I2∙R2=0, 256 2∙100=6.55W;
P3=I2∙R3=0, 256 2∙51=3, 34W;
P4=I2∙R4=0, 256 2∙39=2, 55 Di.
As jy die krag van die resistors byvoeg, kry jy die volle P:
P=13, 11+6, 55+3, 34+2, 55=25, 55 Di.
Parallelle verbinding van resistors
In 'n parallelle verbinding is al die beginpunte van die resistors aan een nodus van die stroombaan gekoppel, en die eindes aan 'n ander. Met hierdie verbinding vertak en vloei die stroom deur elke toestel. Die grootte van die stroom, volgens Ohm se wet, is omgekeerd eweredig aan die weerstande, en die spanning oor alle resistors is dieselfde.
Voordat jy die stroom vind, moet jy die totale geleidingsvermoë van alle resistors bereken deur die bekende formule: te gebruik
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.
Weerstand is die wederkerige van geleidingsvermoë:
R=1/0, 06024=16,6 ohm.
Gebruik Ohm se wet, vind die stroom deur die bron:
I=U/R=100∙0, 06024=6, 024 A.
Om die stroom deur die bron te ken, vind die krag van weerstande wat parallel gekoppel is deur die formule:
P=I2∙R=6, 0242∙16, 6=602, 3 Di.
Volgens Ohm se wet word die stroom deur weerstande bereken:
I1=U/R1=100/200=0.5A;
I2=U/R2=100/100=1 A;
I3=U/R1=100/51=1, 96A;
I1=U/R1=100/39=2, 56 A.
'n Effens ander formule kan gebruik word om die drywing van resistors in parallelverbinding te bereken:
P1=U2/R1=100 2/200=50W;
P2=U2/R2=100 2/100=100W;
P3=U2/R3=100 2/51=195.9W;
P4=U2/R4=100 2/39=256, 4 Di.
As jy dit alles bymekaartel, kry jy die krag van al die resistors:
P=P1+ P2+ P3+ P 4=50+100+195, 9+256, 4=602, 3 Di.
Gemengde verbinding
Skemas met gemengde verbinding van resistors bevat seriële en parallelle verbinding op dieselfde tyd. Hierdie stroombaan is maklik om te omskep deur die parallelle verbinding van resistors met seriee te vervang. Om dit te doen, vervang eers die weerstande R2 en R6 met hul totale R2, 6, deur die formule hieronder te gebruik:
R2, 6=R2∙R6/R 2+R6.
Op dieselfde manier word twee parallelle resistors R4, R5 vervang deur een R4, 5:
R4, 5=R4∙R5/R 4+R5.
Die resultaat is 'n nuwe, eenvoudiger stroombaan. Beide skemas word hieronder getoon.
Die krag van resistors in 'n gemengde verbindingskring word bepaal deur die formule:
P=U∙I.
Om hierdie formule te bereken, vind eers die spanning oor elke weerstand en die hoeveelheid stroom daardeur. Jy kan 'n ander metode gebruik om die krag van die resistors te bepaal. Vir ditdie formule word gebruik:
P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.
As net die spanning oor die resistors bekend is, word 'n ander formule gebruik:
P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.
Al drie formules word dikwels in die praktyk gebruik.
Berekening van stroombaanparameters
Berekening van stroombaanparameters is om onbekende strome en spannings van alle takke in die dele van die elektriese stroombaan te vind. Met hierdie data kan jy die drywing van elke weerstand wat in die stroombaan ingesluit is, bereken. Eenvoudige berekeningsmetodes is hierbo getoon, maar in die praktyk is die situasie meer ingewikkeld.
In werklike stroombane word die verbinding van resistors met 'n ster en 'n delta dikwels gevind, wat aansienlike probleme in die berekeninge skep. Om sulke skemas te vereenvoudig, is metodes ontwikkel om 'n ster in 'n driehoek om te skakel, en omgekeerd. Hierdie metode word in die diagram hieronder geïllustreer:
Die eerste stroombaan het 'n ster gekoppel aan nodes 0-1-3. Weerstand R1 is gekoppel aan nodus 1, R3 aan nodus 3 en R5 aan nodus 0. In die tweede diagram is driehoekweerstande gekoppel aan nodusse 1-3-0. Weerstande R1-0 en R1-3 is gekoppel aan nodus 1, R1-3 en R3-0 is gekoppel aan nodus 3, en R3-0 en R1-0 is gekoppel aan nodus 0. Hierdie twee skemas is heeltemal gelykstaande.
Om van die eerste stroombaan na die tweede te gaan, word die weerstande van die driehoekweerstande bereken:
R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;
R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;
R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.
Verdere transformasies word verminder tot die berekening van parallelle en serie-gekoppelde weerstande. Wanneer die impedansie van die stroombaan gevind word, word die stroom deur die bron gevind volgens Ohm se wet. Deur hierdie wet te gebruik, is dit nie moeilik om die strome in alle takke te vind nie.
Hoe om die krag van die resistors te bepaal nadat al die strome gevind is? Om dit te doen, gebruik die bekende formule: P=I2∙R, gebruik dit vir elke weerstand, ons sal hul krag vind.
Eksperimentele bepaling van die eienskappe van stroombaanelemente
Om eksperimenteel die verlangde eienskappe van elemente te bepaal, is dit nodig om 'n gegewe stroombaan uit werklike komponente saam te stel. Daarna word alle nodige metings met behulp van elektriese meetinstrumente uitgevoer. Hierdie metode is arbeidsintensief en duur. Ontwerpers van elektriese en elektroniese toestelle gebruik simulasieprogramme vir hierdie doel. Met die hulp van hulle word al die nodige berekeninge gemaak, en die gedrag van die stroombaanelemente in verskillende situasies word gemodelleer. Eers daarna word 'n prototipe van 'n tegniese toestel saamgestel. Een so 'n algemene program is National Instruments se kragtige Multisim 14.0-simulasiestelsel.
Hoe om die krag van resistors te bepaal deur hierdie program te gebruik? Dit kan op twee maniere gedoen word. Die eerste metode is om stroom en spanning met 'n ammeter en voltmeter te meet. Deur die meetresultate te vermenigvuldig, word die vereiste drywing verkry.
Uit hierdie stroombaan bepaal ons die weerstandskrag R3:
P3=U∙I=1, 032∙0, 02=0, 02064 W=20.6mW.
Die tweede metode is die direkte meting van krag bygebruik 'n wattmeter.
Uit hierdie diagram kan gesien word dat die drywing van die weerstand R3 P3=20.8 mW is. Die verskil as gevolg van die fout in die eerste metode is groter. Die kragte van ander elemente word op dieselfde manier bepaal.
