Ինչպես որոշել ռեզիստորների հզորությունը: Զուգահեռ միացմամբ դիմադրիչների հզորությունը

2024 Հեղինակ: Trinity Chesterton | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-02 00:33

Բոլոր էլեկտրոնային սարքերը որպես հիմնական տարր պարունակում են ռեզիստորներ: Այն օգտագործվում է էլեկտրական շղթայում հոսանքի քանակությունը փոխելու համար: Հոդվածում ներկայացված են ռեզիստորների հատկությունները և դրանց հզորությունը հաշվելու մեթոդները։

Ռեզիստորի նշանակում

Ռեզիստորները օգտագործվում են էլեկտրական սխեմաներում հոսանքը կարգավորելու համար: Այս հատկությունը սահմանվում է Օհմի օրենքով՝

I=U/R (1)

Բանաձևից (1) պարզ երևում է, որ որքան ցածր է դիմադրությունը, այնքան ուժեղ է հոսանքը, և հակառակը, որքան փոքր է R-ի արժեքը, այնքան մեծ է հոսանքը: Էլեկտրական դիմադրության այս հատկությունն է, որն օգտագործվում է էլեկտրատեխնիկայում: Այս բանաձևի հիման վրա ստեղծվում են հոսանքի բաժանարար սխեմաներ, որոնք լայնորեն կիրառվում են էլեկտրական սարքերում։

Այս շղթայում աղբյուրից եկող հոսանքը բաժանված է երկու մասի՝ հակադարձ համեմատական ռեզիստորների դիմադրությանը:

Բացի ընթացիկ կարգավորումից, լարման բաժանարարներում օգտագործվում են ռեզիստորներ: Այս դեպքում Օհմի օրենքը կրկին օգտագործվում է, բայց մի փոքր այլ ձևով՝

U=I∙R (2)

Բանաձևից (2) հետևում է, որ երբ դիմադրությունը մեծանում է, լարումը մեծանում է: Այս գույքըօգտագործվում է լարման բաժանարար սխեմաներ կառուցելու համար։

Դիագրամից և բանաձևից (2) պարզ է դառնում, որ դիմադրիչների վրայով լարումները բաշխված են դիմադրություններին համամասնորեն:

Ռեզիստորների պատկերը դիագրամների վրա

Ստանդարտի համաձայն՝ ռեզիստորները պատկերված են 10 x 4 մմ չափսերով ուղղանկյունի տեսքով և նշանակվում են R տառով։ Դիագրամի վրա հաճախ նշվում է դիմադրիչների հզորությունը։ Այս ցուցանիշի պատկերը կատարվում է թեք կամ ուղիղ գծերով: Եթե հզորությունը 2 վտ-ից ավելի է, ապա նշանակումը կատարվում է հռոմեական թվերով: Սա սովորաբար արվում է մետաղալարով պտտվող ռեզիստորների համար: Որոշ նահանգներ, օրինակ՝ Միացյալ Նահանգները, օգտագործում են այլ կոնվենցիաներ։ Շղթայի վերանորոգումն ու վերլուծությունը հեշտացնելու համար հաճախ տրվում է ռեզիստորների հզորությունը, որոնց նշանակումն իրականացվում է ԳՕՍՏ 2.728-74-ի համաձայն:

Սարքի բնութագրեր

Ռեզիստորի հիմնական բնութագիրը R_{n անվանական դիմադրությունն է, որը նշված է ռեզիստորի մոտ գտնվող գծապատկերում և դրա պատյանում: Դիմադրության միավորը օհմ, կիլոոհմ և մեգաոհմ է: Ռեզիստորները պատրաստված են օհմի ֆրակցիաներից մինչև հարյուրավոր մեգաոհմ դիմադրությամբ: Կան բազմաթիվ տեխնոլոգիաներ ռեզիստորների արտադրության համար, բոլորն էլ ունեն և՛ առավելություններ, և՛ թերություններ։ Սկզբունքորեն, չկա տեխնոլոգիա, որը թույլ կտա բացարձակապես ճշգրիտ արտադրել դիմադրության տվյալ դիմադրության արժեք:}

Երկրորդ կարևոր բնութագիրը դիմադրության շեղումն է: Այն չափվում է անվանական R-ի %-ով: Կա դիմադրության շեղման ստանդարտ միջակայք՝ ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% և հետագայում մինչևարժեքներ ±0,001%.

Հաջորդ կարևոր բնութագիրը ռեզիստորների հզորությունն է: Գործողության ընթացքում դրանք տաքանում են իրենց միջով անցնող հոսանքից։ Եթե էներգիայի սպառումը գերազանցի թույլատրելի արժեքը, սարքը կխափանվի:

Ռեզիստորները տաքացնելիս փոխում են իրենց դիմադրությունը, ուստի ջերմաստիճանի լայն տիրույթում աշխատող սարքերի համար ներկայացվում է ևս մեկ հատկանիշ՝ դիմադրության ջերմաստիճանի գործակիցը: Այն չափվում է ppm/°C-ով, այսինքն՝ 10^-6 R_n/°C (միլիոններորդ R_{n 1°C-ով):}

Ռեզիստորների միացում

Ռեզիստորները կարելի է միացնել երեք տարբեր եղանակներով՝ շարքային, զուգահեռ և խառը: Սերիայի միացման դեպքում հոսանքը հերթով անցնում է բոլոր դիմադրությունների միջով։

Նման միացումով շղթայի ցանկացած կետում հոսանքը նույնն է, այն կարելի է որոշել Օհմի օրենքով։ Շղթայի ընդհանուր դիմադրությունն այս դեպքում հավասար է դիմադրությունների գումարին՝

R=200+100+51+39=390 Օմ;

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

Այժմ դուք կարող եք որոշել հզորությունը, երբ դիմադրողները միացված են շարքով, այն հաշվարկվում է բանաձևով.

P=I²∙R=0, 256^{2∙390=25, 55 Վտ.}

Մնացած ռեզիստորների հզորությունը որոշվում է նույն կերպ.

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

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 Երք.}

Եթե ավելացնեք ռեզիստորների հզորությունը, կստանաք ամբողջական P:

P=13, 11+6, 55+3, 34+2, 55=25, 55 երեքշաբթի։

Ռեզիստորների զուգահեռ միացում

Զուգահեռ միացման ժամանակ դիմադրիչների բոլոր սկիզբները միացված են շղթայի մի հանգույցին, իսկ ծայրերը՝ մյուսին։ Այս կապով ընթացիկ ճյուղավորումը և հոսում է յուրաքանչյուր սարքի միջով: Հոսանքի մեծությունը, ըստ Օհմի օրենքի, հակադարձ համեմատական է դիմադրություններին, և լարումը բոլոր դիմադրիչների վրա նույնն է։

Նախքան հոսանքը գտնելը, դուք պետք է հաշվարկեք բոլոր ռեզիստորների ընդհանուր հաղորդունակությունը՝ օգտագործելով հայտնի բանաձևը՝

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/Օմ։}

Դիմադրությունը հաղորդունակության փոխադարձությունն է.

R=1/0, 06024=16,6 օհմ։

Օգտագործելով Օհմի օրենքը, գտեք հոսանքը աղբյուրի միջոցով՝

I=U/R=100∙0, 06024=6, 024 A.

Իմանալով աղբյուրի միջոցով հոսանքը՝ գտե՛ք զուգահեռաբար միացված դիմադրիչների հզորությունը՝ բանաձևով

P=I²∙R=6, 024^{2∙16, 6=602, 3 Երք.}

Օհմի օրենքի համաձայն՝ ռեզիստորների միջով հոսանքը հաշվարկվում է.

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 Ա.}

Զուգահեռ միացումով դիմադրիչների հզորությունը հաշվարկելու համար կարելի է օգտագործել մի փոքր այլ բանաձև՝

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 Երք.}

Եթե այս ամենը գումարեք, կստանաք բոլոր դիմադրիչների հզորությունը:

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

Խառը կապ

Ռեզիստորների խառը միացումով սխեմաները պարունակում են սերիական և զուգահեռ միացում միաժամանակ: Այս սխեման հեշտ է փոխակերպվել՝ փոխարինելով ռեզիստորների զուգահեռ կապը շարքայիններով։ Դա անելու համար նախ փոխարինեք R₂ և R₆ դիմադրությունները իրենց ընդհանուր R_{2, 6-ով:, օգտագործելով ստորև բերված բանաձևը՝}

R_{2, 6}=R₂∙R₆/R 2_+R6.

Նույն ձևով երկու զուգահեռ ռեզիստորները R₄, R₅ փոխարինվում են մեկ R_{4-ով, 5:}

R_{4, 5}=R₄∙R₅/R 4_+R5_.

Արդյունքը նոր, ավելի պարզ միացում է: Երկու սխեմաները ներկայացված են ստորև:

Ռեզիստորների հզորությունը խառը միացման շղթայում որոշվում է բանաձևով.

P=U∙I.

Այս բանաձևը հաշվարկելու համար նախ գտեք յուրաքանչյուր դիմադրության լարումը և դրա միջով հոսանքի քանակը: Ռեզիստորների հզորությունը որոշելու համար կարող եք օգտագործել մեկ այլ մեթոդ: Սրա համարօգտագործվում է բանաձևը՝

P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.

Եթե հայտնի է միայն ռեզիստորների լարումը, ապա օգտագործվում է մեկ այլ բանաձև.

P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.

Բոլոր երեք բանաձևերը հաճախ օգտագործվում են գործնականում:

Շղթայի պարամետրերի հաշվարկ

Շղթայի պարամետրերի հաշվարկը էլեկտրական շղթայի հատվածներում բոլոր ճյուղերի անհայտ հոսանքներն ու լարումները գտնելն է: Այս տվյալներով դուք կարող եք հաշվարկել շղթայում ներառված յուրաքանչյուր դիմադրության հզորությունը: Պարզ հաշվարկման մեթոդները ցուցադրվել են վերևում, սակայն գործնականում իրավիճակն ավելի բարդ է։

Իրական սխեմաներում հաճախ հայտնաբերվում է ռեզիստորների միացում աստղի և եռանկյունի հետ, ինչը զգալի դժվարություններ է ստեղծում հաշվարկներում։ Նման սխեմաները պարզեցնելու համար մշակվել են աստղը եռանկյունու վերածելու մեթոդներ և հակառակը։ Այս մեթոդը պատկերված է ստորև բերված դիագրամում՝

Առաջին շղթան ունի աստղ, որը միացված է 0-1-3 հանգույցներին: R1 դիմադրությունը միացված է 1-ին հանգույցին, R3-ը՝ 3-ին, իսկ R5-ը՝ 0-ին: Երկրորդ դիագրամում եռանկյունի ռեզիստորները միացված են 1-3-0 հանգույցներին: R1-0 և R1-3 ռեզիստորները միացված են հանգույց 1-ին, R1-3 և R3-0 միացված են հանգույց 3-ին, իսկ R3-0 և R1-0 միացված են հանգույցին 0: Այս երկու սխեմաները լիովին համարժեք են:

Առաջին շղթայից երկրորդին անցնելու համար հաշվարկվում են եռանկյունի դիմադրիչների դիմադրությունները՝

R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;

R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;

R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.

Հետագա փոխակերպումները կրճատվում են զուգահեռ և շարքով միացված դիմադրությունների հաշվարկով:Երբ հայտնաբերվում է շղթայի դիմադրությունը, աղբյուրի միջով հոսանքը հայտնաբերվում է Օհմի օրենքի համաձայն: Օգտագործելով այս օրենքը, դժվար չէ գտնել հոսանքները բոլոր ճյուղերում։

Ինչպե՞ս որոշել դիմադրիչների հզորությունը բոլոր հոսանքները գտնելուց հետո: Դա անելու համար օգտագործեք հայտնի բանաձեւը՝ P=I2∙R՝ կիրառելով այն յուրաքանչյուր դիմադրության համար, մենք կգտնենք դրանց հզորությունը։

Շղթայի տարրերի բնութագրերի փորձնական որոշում

Էլեմենտների ցանկալի բնութագրերը փորձնականորեն որոշելու համար պահանջվում է իրական բաղադրիչներից տվյալ շղթա հավաքել։ Դրանից հետո էլեկտրական չափիչ գործիքների օգնությամբ կատարվում են բոլոր անհրաժեշտ չափումները։ Այս մեթոդը աշխատատար է և թանկ: Էլեկտրական և էլեկտրոնային սարքերի դիզայներներն այդ նպատակով օգտագործում են սիմուլյացիոն ծրագրեր: Դրանց օգնությամբ կատարվում են բոլոր անհրաժեշտ հաշվարկները, մոդելավորվում է շղթայի տարրերի վարքագիծը տարբեր իրավիճակներում։ Միայն դրանից հետո է հավաքվում տեխնիկական սարքի նախատիպը։ Այդպիսի ընդհանուր ծրագրերից է National Instruments-ի հզոր Multisim 14.0 սիմուլյացիոն համակարգը։

Ինչպե՞ս որոշել ռեզիստորների հզորությունը այս ծրագրի միջոցով: Դա կարելի է անել երկու եղանակով. Առաջին մեթոդը հոսանքի և լարման չափումն է ամպաչափով և վոլտմետրով: Չափումների արդյունքները բազմապատկելով՝ ստացվում է պահանջվող հզորությունը։

Այս միացումից մենք որոշում ենք դիմադրության հզորությունը R3:

P_{3=U∙I=1, 032∙0, 02=0, 02064 W=20.6 մՎտ.}

Երկրորդ մեթոդը հզորության ուղղակի չափումն է ժամըօգտագործելով վտտմետր։

Այս դիագրամից երևում է, որ R3 դիմադրության հզորությունը P_{3=20,8 մՎտ է: Առաջին մեթոդի սխալի պատճառով անհամապատասխանությունն ավելի մեծ է։ Մյուս տարրերի ուժերը որոշվում են նույն կերպ։}