Формула для расчета сопротивления: Расчет сопротивления проводника – формула

Содержание

Расчет сопротивления кабеля


Расчёт сопротивления провода

Любое вещество (при температуре выше 0К (и других обычных условиях )) обладает способностью проводить электрический ток. Величиной характеризующей способность вещества проводить электрический ток является электрическая проводимость. Величиной обратной проводимости является сопротивление. Электрическое сопротивление бывает активным и реактивным. Если через провод протекает постоянный ток то прохождению этого тока препятствует только активное сопротивление. При переменном токе активное сопротивление провода остаётся. Если провод проводящий ток имеет постоянную площадь сечения по всей его длине, состоит из однородного материала, воздействием разных полей можно пренебречь то активное сопротивление этого провода может быть рассчитано по формуле 2.

 Рисунок 1 — Провод

Сопротивление провода зависит от его длинны, его площади поперечного сечения, удельного сопротивления ρ материала из которого состоит этот провод. Удельное сопротивление ρ любого материала (в разной степени) зависит от температуры и других факторов. Для примера рассчитаем активное электрическое сопротивление стального провода круглого сечения длинной 869мм, диаметром 0.4 мм и предположим что удельное сопротивление стали из которой сделан этот провод неизменно.

Дано:

 Рассчитаем площадь поперечного сечения провода: Рассчитаем сопротивление провода: Сопротивление провода можно определить омметром (или мультиметром). Значение сопротивления данного провода определённое экспериментально примерно равно рассчитанному: Для расчёта сопротивления провода можно использовать программу:

Купить провод

electe.blogspot.ru

Как рассчитать сопротивление провода — инструкция с таблицами и формулами

В своей работе электрик часто сталкивается с вычислением различных величин и преобразований. Так для корректного подбора кабеля приходится подбирать нужное сечение. Логика выбора сечения основана на зависимости сопротивления от длины линии и площади сечения проводника. В этой статье мы рассмотрим, как выполняется расчет сопротивления провода по его геометрическим размерам.

Формула для расчета

Любые вычисления начинаются с формулы. Основной формулой для расчета сопротивления проводника является:

R=(ρ*l)/S

Где R – сопротивление в Омах, ρ – удельное сопротивление, l – длина в м, S – площадь поперечного сечения провода в мм2.

Эта формула подходит для расчета сопротивления провода по сечению и длине. Из неё следует, что в зависимости от длины изменяется сопротивление, чем длиннее – тем больше. И от площади сечения – наоборот, чем толще провод (большое сечение), тем меньше сопротивление. Однако непонятной остаётся величина, обозначенная буквой ρ (Ро).

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление – это табличная величина, для каждого металла она своя. Она нужна для расчета и зависит от кристаллической решетки металла и структуры атомов.

Из таблицы видно, что самое меньшее сопротивление у серебра, для медного кабеля оно равняется 1,68*10-8 Ом*мм2/м. Такая размерность говорит нам, сколько приходится Ом при сечении в 1 миллиметр квадратный и длине в 1 метр.

Кстати, серебряное покрытие используется в контактах коммутационных аппаратов, автоматических выключателей, реле и прочего. Это снижает переходное контактное сопротивление, повышает срок службы и уменьшает нагрев контактов. При этом в контактах измерительной и точной аппаратуры используют позолоченные контакты из-за того, что они слабо окисляются или вообще не окисляются.

У алюминия, который часто использовался в электропроводке раньше, сопротивление в 1,8 раза больше чем у меди, равняется 2,82*10-8 Ом*мм2/м. Чем больше сопротивление проводника, тем сильнее он греется. Поэтому при одинаковом сечении алюминиевый кабель может передать меньший ток, чем медный, это и стало основной причиной почему все современные электрики используют медную электропроводку. У нихрома, который используется в нагревательных приборах оно в 100 раз больше чем у меди 1,1*10-6 Ом*мм2/м.

Расчет по диаметру

На практике часто бывает так, что площадь поперечного сечения жилы не известна. Без этого значения ничего рассчитать не получится. Чтобы узнать её, нужно измерить диаметр. Если жила тонка, можно взять гвоздь или любой другой стержень, намотать на него 10 витков провода, обычной линейкой измерить длину получившейся спирали и разделить на 10, так вы узнаете диаметр.

Ну, или просто замерить штангенциркулем. Расчет сечения выполняется по формуле:

Обязательны ли расчеты?

Как мы уже сказали, сечение провода выбирают исходя из предполагаемого тока и сопротивления металла, из которого изготовлены жилы. Логика выбора заключается в следующем: сечение подбирают таким способом, чтобы сопротивление при заданной длине не приводило к значительным просадкам напряжения. Чтобы не проводить ряд расчетов, для коротких линий (до 10-20 метров) есть достаточно точные таблицы:

В этой таблице указаны типовые значения сечения медных и алюминиевых жил и номинальные токи через них. Для удобства указана мощность нагрузки, которую выдержит эта линия. Обратите внимание на разницу в токах и мощности при напряжении 380В, естественно, что это предполагается трёхфазная электросеть.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором подробно рассказывается, как рассчитать сечение проводника, а также предоставлены примеры расчетных работ:

Расчет сопротивления провода сводится к использованию пары формул, при этом вы можете скачать готовые калькуляторы из Плэй Маркета для своего смартфона, например, «Electrodroid» или «Мобильный электрик». Эти знания пригодятся для расчетов нагревательных приборов, кабельных линий, предохранителей и даже популярных на сегодняшний день спиралей для электронных сигарет.

Материалы по теме:

samelectrik.ru

Сопротивление провода

Cуществуют два варианта применения калькуляторa
  • для расчета сопротивления провода (R) если вы знаете материал провода, диаметр (d) или площадь поперечного сечения провода (S) и длину провода (L)
  • чтобы найти длину провода (L) когда вы знаете материал, диаметр (d) или площадь поперечного сечения (S) и желаемое сопротивление провода (R)

резисторы параллельно

конденсаторы последовательно

катушки параллельно

колебательный контур LC

емкостнoе растягивание диапазона

однослойная катушка индуктивности

круглая индуктивная петля

квадратная индуктивная петля

частота,волна,период

кодировка конденсаторов 3-мя цифрами

кодировка резисторов (4 полоса)

кодировка резисторов (5 полос)

цветовая кодировка дросселей/катушек

555 астабильный

555 моностабильный

подбор стандартного номинала Ex

соединение стандартных номиналов E6, E12 и E24

стабилизатор напряжения LM317

конвертер дБм ⇆ мВт

конвертер мм ⇆ дюймы

сопротивление провода

закон Ома

балластный резистор для ламп ‘P’

балластный конденсатор для ламп ‘P’

балластный резистор для ламп ‘U’

балластный конденсатор для ламп ‘U’

оптическая видимость антенн

балластный резистор для светодиодов

преобразование треугольник-звезда

преобразование треугольник-звезда (емкости)

коэффициент усиления зеркальной антенны

конвертер AWG

ekalk.eu

Как рассчитать сопротивление провода – советы начинающим электрикам

Доброго времени суток! Собираюсь у себя дома самостоятельно подключить электрическую варочную панель и духовку. По причине того, что слышал, что стандартная проводка может не выдержать такой напруги и станет перегреваться, решил от щитка, через дополнительный автомат прокинуть отдельные провода.

Автомат у меня уже стоит, а вот подобрать сечение провода не знаю как. Подскажите, как рассчитать сопротивление проводов под мои нужды – прокидывать придется метров 20 провода, не меньше.

Именем этого человека и была названа единица сопротивления электричества

Содержание

  • Ответ читателю
  • Теория и практика
  • Рассчитываем сопротивление

Ответ читателю

Приветствуем Вас, к сожалению не представившийся читатель! С расчетами мы вам естественно поможем, но все- таки рекомендуем привлечь к проблеме специалиста, ведь потребуется правильно подобрать не только проводник, но и автомат. Однако если вы точно знаете, что параметры автомата подойдут, то вам осталось всего ничего…

Теория и практика

Итак, если человек хоть немного знаком с основами электротехники, он должен знать, что чем толще провод, тем меньше сопротивление.

  • Сравнить это теоретически можно с водопроводной трубой, по которой бежит вода. Если диаметр трубы достаточный, то жидкость протекает по ней, не испытывая никакого гидравлического сопротивления, и наоборот, маленькое отверстие увеличивает давление в трубе, пропускная способность падает, гидравлическое сопротивление растет.
  • Также и поток электронов можно представить в виде воды, которая пытает протечь внутри провода. Однако электричество это совсем иная природа, соответственно и физические свойства у него другие.
  • К чему может привести слишком высокое сопротивление? Самое банальное – это падение напряжения, в результате чего какая-нибудь лампа накаливания станет гореть тусклее, а какой-нибудь электроприбор не сможет стартовать.
  • Прямым следствием прохождения мощного тока через проводник с достаточно высоким сопротивлением, будет его перегрев.

От автора! Однажды мы подключили сварочный аппарат, ну к очень плохому удлинителю, и после нескольких минут работы провод буквально загорелся. Благо короткого замыкания не произошло, но оно было весьма вероятно. Как понятно, в жилом помещении подобные ситуации недопустимы.

Рекомендуем действовать в следующей последовательности:

  • Первым делом точно узнайте, какую нагрузку создают оба ваших прибора в условиях работы на максимальной мощности. Нас интересует сила тока, измеряемая в Амперах, или мощность — Ватты.
  • Эти параметры вы легко отыщете в паспортах изделий.
  • Если оба прибора будут запитаны от одной линии, то суммируйте полученные значения.
  • Далее прибегайте к помощи таблицы, которая позволит безошибочно определить сечение провода.
На фото — таблица подбора сечения проводника
  • Как видно из приведенной таблицы максимальный ток для медного провода площадью 0,5 не должен превышать 11 Ампер.

Совет! В жилых помещениях сегодня не допускается использование алюминиевых проводов. Применяют только медные.

  • В принципе этими данными можно было бы и ограничиться, накинув некоторый запас, однако подобные таблицы не показывают каким должно быть максимальное сопротивление провода, то есть не учтена длина проводника. Поэтому для большей точности без расчета не обойтись.

Рассчитываем сопротивление

Все данные можно получить из таблиц

Итак, мы помним — провод толще, сопротивление меньше. Далее будет приведена инструкция, как  рассчитать все точно.

  • Для этого нам потребуется узнать удельное сопротивление материала проводника. В обычных сетях вы навряд ли отыщите серебряные провода, поэтому берем за основу стандартную медь. Оно составляет 0,017.
  • Само же сопротивление провода рассчитывается по следующей формуле: ; где R – это сопротивление, р – удельное сопротивление проводника, l – длина провода и s – площадь его сечения.
  • Предположим, что ваши печки вместе смогут нагрузить сеть на 16 Ампер, это значит, что мы можем взять провод площадью 0,75 мм2. Мы помним, что вам требуется минимум 20 метров. Итак, считаем: 0,017*20/0,75 = 0,45 Ом
  • Можно воспользоваться и таблицей, но результат будет не таким точным. Мы видим, что 100 метров медного провода нужного нам сечения имеет 2,38 Ом сопротивления. Делим это значение на пять (до 20-ти метров) и получаем 0,476 Ом – разница на уровне погрешности, но все-таки.
  • Из-за того, что электричество идет по двум жилам, умножаем полученное значение на 2 и получаем 0,9 Ом.
  • Теперь можно рассчитать потери напряжения по формуле: dU = R*I = 0,9*16 = 14,4 Вольта.
  • Переводим полученный вольтаж в процентное соотношение: 14,4В/220В*100 = 6,54%

Согласно существующим нормам допускается 5% потерь напряжения. Как видим, в нашем случае значение получилось больше, а значит, сопротивление проводника слишком большое, поэтому увеличиваем сечение провода и повторяем расчеты.

Итак, сопротивление провода мы нашли, и как видите, своими руками и головой сделать это не так уж и сложно. Дополнительно понять материал поможет прикрепленное видео. Подходите к делу с умом, ведь цена вопроса безопасность вас и вашего дома.

elektrik-a.su

Расчет сопротивления теплопередаче по СНиП – формула

Чуть ранее, 3 дня назад, на сайте были выложены материалы, где был расписан расчет сопротивления теплопередаче для жилых домов, а также были опубликованы две таблицы для этого показателя — таблица нормируемых показателей сопротивления теплопередаче для отдельных категорий зданий и градусо-сутки отопительного сезона для основных городов Российской Федерации.

Сегодня же мы рассмотрим частные случаи, когда приведенные выше показатели не могут быть применены, а расчет сопротивления теплопередаче производится согласно формуле, указанной в СНиП 23-02-2003.

Расчет сопротивления теплопередаче для зданий с избытком тепла (котельные) и зданий с постоянной температурой +12С и ниже (гаражи, склады, подсобные помещения, холодные кладовые) – выдержка из текста Строительных Норм и Правил:

Итак, для начала разберем, как производится расчет сопротивления теплопередаче для здания котельной, в которой внутренняя температура часто поддерживается не при помощи радиаторов отопления, а воздух нагревается от наружных поверхностей котла и дымохода.

В случае, когда в котельной установлен газовый, дизельный или пиролизный твердотопливный котел, основной нагрев воздуха происходит от дымохода. При этом температура исходящих дымовых газов составляет 350-450 градусов по Цельсию.

В случае, когда в котельной стоит угольный, дровяной или пеллетный котел прямого горения, нагрев воздуха происходит от наружных сторон топки котла и от наружных стенок дымохода. Температура исходящих дымовых газов при этом составляет 600-800 градусов тепла по Цельсию.

Соответственно, когда мы производим расчет сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций для котельной, эти температурные показатели, естественно, будут влиять на наши расчеты.

Плюс, в расчеты будет примешиваться нагрев внутренних сторон стен котельной от стенок теплогенератора, который происходит вследствие переноса лучистой энергии. Только хорошо изолированные теплогенераторы или низкотемпературные котлы типа электрических не будут производить лучистую энергию. Все остальные будут нагревать внутренние стенки котельной.

Которые, в свою очередь, будут отражать это тепло обратно в помещение котельной. Чтобы повысить температуру в котельной без дополнительных затрат, достаточно покрасить стены котельной светлой краской или наклеить белую плитку. Тогда лучистая энергия от стенок высокотемпературного котла не будет поглощаться стенами котельной, а будет отражаться обратно в помещение, дополнительно нагревая воздух в котельной.

Что находит отражение в формуле, по которой производится расчет сопротивления теплопередаче для стен и перекрытий котельной.

Что касается гаража, в котором можно поддерживать внутреннюю температуру от +5С, то для него также существуют особенности расчета сопротивления теплопередаче для ограждающих конструкций.

Разница температур внутри гаража и снаружи не будет такой большой, как для жилого помещения. А значит, есть возможность сэкономить на энергоносителях при точно такой же толщине утеплителя, как и для стен жилого дома.

Формула расчета сопротивления при последовательном соединении — Мастер Фломастер

При проектировании электрических схем возникает необходимость использования последовательного и параллельного соединений резисторов. Соединения применяются также и при ремонтах электрооборудования, поскольку в некоторых ситуациях невозможно найти эквивалентный номинал резистора. Выполнить расчет просто, и справиться с этой операцией может каждый.

Типы проводников

Проводимость веществом электрического тока связана с наличием в нем свободных носителей заряда. Их количество определяется по электронной конфигурации. Для этого необходима химическая формула вещества, при помощи которой можно вычислить их общее число. Значение для каждого элемента берется из периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева.

Электрический ток — упорядоченное движение свободных носителей заряда, на которые воздействует электромагнитное поле. При протекании тока по веществу происходит взаимодействие потока заряженных частиц с узлами кристаллической решетки, при этом часть кинетической энергии частицы превращается в тепловую энергию. Иными словами, частица «ударяется» об атом, а затем снова продолжает движение, набирая скорость под действием электромагнитного поля.

Процесс взаимодействия частиц с узлами кристаллической решетки называется электрической проводимостью или сопротивлением материала. Единицей измерения является Ом, а определить его можно при помощи омметра или расчитать. Согласно свойству проводимости, вещества можно разделить на 3 группы:

  1. Проводники (все металлы, ионизированный газ и электролитические растворы).
  2. Полупроводники (Si, Ge, GaAs, InP и InSb).
  3. Непроводники (диэлектрики или изоляторы).

Проводники всегда проводят электрический ток, поскольку содержат в своем атомарном строении свободные электроны, анионы, катионы и ионы. Полупроводники проводят электричество только при определенных условиях, которые влияют на наличие или отсутствие свободных электронов и дырок. К факторам, влияющим на проводимость, относятся следующие: температура, освещенность и т. д. Диэлектрики вообще не проводят электричество, поскольку в их структуре вообще отсутствуют свободные носители заряда. При выполнении расчетов каждый радиолюбитель должен знать зависимость сопротивления от некоторых физических величин.

Зависимость сопротивления

Значение электропроводимости зависит от нескольких факторов, которые необходимо учитывать при расчетах, изготовлении элементов резистивной нагрузки (резисторов), ремонте и проектировании устройств. К этим факторам необходимо отнести следующие:

  1. Температура окружающей среды и материала.
  2. Электрические величины.
  3. Геометрические свойства вещества.
  4. Тип материала, из которого изготовлен проводник (полупроводник).

К электрическим величинам можно отнести разность потенциалов (напряжение), электродвижущую силу (ЭДС) и силу тока. Геометрией проводника является его длина и площадь поперечного сечения.

Электрические величины

Зависимость величины электропроводимости от параметров электричества определяется законом Ома. Существует две формулировки: одна — для участка, а другая — для полной цепи. В первом случае соотношение определяются, исходя из значений силы тока (I) и напряжения (U) простой формулой: I = U / R. Из соотношения видна прямо пропорциональная зависимость тока от величины напряжения, а также обратно пропорциональная от сопротивления. Можно выразить R: R = U / I.

Для расчета электропроводимости всего участка следует воспользоваться соотношением между ЭДС (e), силой тока (i), а также внутренним сопротивлением источника питания (Rвн): i = e / (R+Rвн). В этом случае величина R вычисляется по формуле: R = (e / i) — Rвн. Однако при выполнении расчетов необходимо учитывать также геометрические параметры и тип проводника, поскольку они могут существенно повлиять на вычисления.

Тип и геометрические параметры

Свойство вещества к проводимости электричества определяется структурой кристаллической решетки, а также количеством свободных носителей. Исходя из этого, тип вещества является ключевым фактором, который определяет величину электропроводимости. В науке коэффициент, определяющий тип вещества, обозначается литерой «р» и называется удельным сопротивлением. Его значение для различных материалов (при температуре +20 градусов по Цельсию) можно найти в специальных таблицах.

Иногда для удобства расчетов используется обратная величина, которая называется удельной проводимостью (σ). Она связана с удельным сопротивлением следующим соотношением: p = 1 / σ. Площадь поперечного сечения (S) влияет на электрическое сопротивление. С физической точки зрения, зависимость можно понять следующим образом: при малом сечении происходят более частые взаимодействия частиц электрического тока с узлами кристаллической решетки. Поперечное сечение можно вычислить по специальному алгоритму:

  1. Измерение геометрических параметров проводника (диаметр или длину сторон) при помощи штангенциркуля.
  2. Визуально определить форму материала.
  3. Вычислить площадь поперечного сечения по формуле, найденной в справочнике или интернете.

В случае когда проводник имеет сложную структуру, необходимо вычислить величину S одного элемента, а затем умножить результат на количество элементов, входящих в его состав. Например, если провод является многожильным, то следует вычислить S для одной жилы. После этого нужно умножить, полученную величину S, на количество жил. Зависимость R от вышеперечисленных величин можно записать в виде соотношения: R = p * L / S. Литера «L» является длиной проводника. Однако для получения точных расчетов необходимо учитывать температурные показатели внешней среды и проводника.

Температурные показатели

Существует доказательство зависимости удельного сопротивления материала от температуры, основанное на физическом эксперименте. Для проведения опыта нужно собрать электрическую цепь, состоящую из следующих элементов: источника питания, нихромовой спирали, соединительных проводов амперметра и вольтметра. Приборы нужны для измерения значений силы тока и напряжения соответственно. При протекании электричества происходит нагревание нихромовой пружины. По мере ее нагревания, показания амперметра уменьшаются. При этом происходит существенное падение напряжения на участке цепи, о котором свидетельствуют показания вольтметра.

В радиотехнике уменьшение величины напряжение называется просадкой или падением. Формула зависимости р от температуры имеет следующий вид: p = p0 * [1 + a * (t — 20)]. Значение p0 — удельное сопротивление материала, взятого из таблицы, а литера «t» — температура проводника.

Температурный коэффициент «а» принимает следующие значения: для металлов — a>0, а для электролитических растворов — a Объединение резистивных радиокомпонентов

Для получения необходимого номинала сопротивления применяются два типа соединения резисторов: параллельное и последовательное. Если их соединить параллельно, то нужно два вывода одного резистора подключить к двум выводам другого. Если соединение является последовательным, то один вывод резистора соединяется с одним выводом другого резистора. Соединения используются для получения необходимых номиналов сопротивлений, а также для увеличения рассеивания мощности тока, протекающего по цепи.

Каждое из соединений обладает определенными характеристиками. Кроме того, последовательно или параллельно могут объединяться несколько резисторов. Соединения также могут быть смешанными, т. е. применяться оба типа объединения радиокомпонентов.

Параллельное соединение

При параллельном подключении значение напряжения на всех резисторах одинаковое, а сила тока — обратно пропорциональна их общему сопротивлению. В интернете web-разработчики создали для расчета величины общего сопротивления параллельного соединения резисторов онлайн-калькулятор.

Рассчитывается общее сопротивление при параллельном соединении по формуле: 1 / Rобщ = (1 / R1) + (1 / R2) + …+ (1 / Rn). Если выполнить математические преобразования и привести к общему знаменателю, то получится удобная формула параллельного соединения для расчета Rобщ. Она имеет следующий вид: Rобщ = (R1 * R2 * … * Rn) / (R1 + R2 + … + Rn). Если необходимо рассчитать величину Rобщ только для двух радиокомпонентов, то формула параллельного сопротивления имеет следующий вид: Rобщ = (R1 * R2) / (R1 + R2).

При ремонте или проектировании схемы устройства возникает задача объединения нескольких резистивных элементов для получения конкретной величины сопротивления. Например, значение Rобщ для определенной цепочки элементов равно 8 Ом, которое получено при расчетах. Перед радиолюбителем стоит задача, какие нужно подобрать номиналы для получения нужного значения (в стандартном ряду резисторов отсутствует радиокомпонент с номиналом в 8 Ом, а только 7,5 и 8,2). В этом случае нужно найти сопротивление при параллельном соединении резистивных элементов. Посчитать значение Rобщ для двух элементов можно следующим образом:

  1. Номинал резистора в 16 Ом подойдет.
  2. Подставить в формулу: R = (16 * 16) / (16 + 16) = 256 / 32 = 8 (Ом).

В некоторых случаях следует потратить больше времени на подбор необходимых номиналов. Можно применять не только два, но и три элемента. Сила тока вычисляется с использованием первого закона Кирхгофа. Формулировка закона следующая: общее значение тока, входящего и протекающего по цепи, равен выходному его значению. Величина силы тока для цепи, состоящей из двух резисторов (параллельное соединение) рассчитывается по такому алгоритму:

  1. Ток, протекающий через R1 и R2: I1 = U / R1 и I2 = U / R2 соответственно.
  2. Общий ток — сложение токов на резисторах: Iобщ = I1 + I2.

Например, если цепь состоит из 2 резисторов, соединенных параллельно, с номиналами в 16 и 7,5 Ом. Они запитаны от источника питания напряжением в 12 В. Значение силы тока на первом резисторе вычисляется следующим способом: I1 = 12 / 16 = 0,75 (А). На втором резисторе ток будет равен: I2 = 12 / 7,5 = 1,6 (А). Общий ток определяется по закону Кирхгофа: I = I1 + I2 = 1,6 + 0,75 = 2,35 (А).

Последовательное подключение

Последовательное включение резисторов также применяется в радиотехнике. Методы нахождения общего сопротивления, напряжения и тока отличаются от параллельного подключения. Основные правила соединения следующие:

  1. Ток не изменяется на участке цепи.
  2. Общее напряжение равно сумме падений напряжений на каждом резисторе.
  3. Rобщ = R1 + R2 + … + Rn.

Пример задачи следующий: цепочка, состоящая из 2 резисторов (16 и 7,5 Ом), питается от источника напряжением 12 В и током в 0,5 А. Необходимо рассчитать электрические параметры для каждого элемента. Порядок расчета следующий:

  1. I = I1 = I2 = 0,5 (А).
  2. Rобщ = R1 + R2 = 16 + 7,5 = 23,5 (Ом).
  3. Падения напряжения: U1 = I * R1 = 0,5 * 16 = 8 (В) и U2 = I * R2 = 0,5 * 7,5 = 3,75 (В).

Не всегда выполняется равенство напряжений (12 В не равно 8 + 3,75 = 11,75 В), поскольку при этом расчете не учитывается сопротивление соединительных проводов. Если схема является сложной, и в ней встречается два типа соединений, то нужно выполнять расчеты по участкам. В первую очередь, рассчитать для параллельного соединения, а затем для последовательного.

Таким образом, параллельное и последовательное соединения резисторов применяются для получения более точных значений сопротивлений, а также при отсутствии необходимого номинала радиокомпонента при проектировании или ремонте устройств.

Сопротивление проводников. Параллельное и последовательное соединение проводников.

Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношениюнапряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему [1] . Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления. Сопротивлением (резистором) также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.

Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как

U — разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника;

I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов.

При последовательном соединении проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:

Последовательное соединение проводников

По закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны

Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2:

где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует:

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

При параллельном соединении (рис. 1.9.2) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы:

Сумма токов I1 + I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:

Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I1Δt + I2Δt. Следовательно,I = I1 + I2.

Параллельное соединение проводников

Записывая на основании закона Ома

где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рис. 1.9.3 приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.

Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны вомах (Ом)

Следует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На рис. 1.9.4 приведен пример электрической цепи, которую нельзя рассчитать указанным выше методом.

Пример электрической цепи, которая не сводится к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников

Все известные виды проводников обладают определенными свойствами, в том числе и электрическим сопротивлением. Это качество нашло свое применение в резисторах, представляющих собой элементы цепи с точно установленным сопротивлением. Они позволяют выполнять регулировку тока и напряжения с высокой точностью в схемах. Все подобные сопротивления имеют свои индивидуальные качества. Например, мощность при паралл ельном и последовательном соединении резисторов будет различной. Поэтому на практике очень часто используются различные методики расчетов, благодаря которым возможно получение точных результатов.

Свойства и технические характеристики резисторов

Как уже отмечалось, резисторы в электрических цепях и схемах выполняют регулировочную функцию. С этой целью используется закон Ома, выраженный формулой: I = U/R. Таким образом, с уменьшением сопротивления происходит заметное возрастание тока. И, наоборот, чем выше сопротивление, тем меньше ток. Благодаря этому свойству, резисторы нашли широкое применение в электротехнике. На этой основе создаются делители тока, использующиеся в конструкциях электротехнических устройств.

Помимо функции регулировки тока, резисторы применяются в схемах делителей напряжения. В этом случае закон Ома будет выглядеть несколько иначе: U = I x R. Это означает, что с ростом сопротивления происходит увеличение напряжения. На этом принципе строится вся работа устройств, предназначенных для деления напряжения. Для делителей тока используется паралл ельное соединение резисторов, а для делителей напряжения – последовательное.

На схемах резисторы отображаются в виде прямоугольника, размером 10х4 мм. Для обозначения применяется символ R, который может быть дополнен значением мощности данного элемента. При мощности свыше 2 Вт, обозначение выполняется с помощью римских цифр. Соответствующая надпись наносится на схеме возле значка резистора. Мощность также входит в состав маркировки, нанесенной на корпус элемента. Единицами измерения сопротивления служат ом (1 Ом), килоом (1000 Ом) и мегаом (1000000 Ом). Ассортимент резисторов находится в пределах от долей ома до нескольких сотен мегаом. Современные технологии позволяют изготавливать данные элементы с довольно точными значениями сопротивления.

Важным параметром резистора считается отклонение сопротивления. Его измерение осуществляется в процентах от номинала. Стандартный ряд отклонений представляет собой значения в виде: +20, +10, +5, +2, +1% и так далее до величины +0,001%.

Большое значение имеет мощность резистора. По каждому из них во время работы проходит электрический ток, вызывающий нагрев. Если допустимое значение рассеиваемой мощности превысит норму, это приведет к выходу из строя резистора. Следует учитывать, что в процессе нагревания происходит изменение сопротивления элемента. Поэтому если устройства работают в широких диапазонах температур, применяется специальная величина, именуемая температурным коэффициентом сопротивления.

Для соединения резисторов в схемах используются три разных способа подключения — паралл ельное, последовательное и смешанное. Каждый способ обладает индивидуальными качествами, что позволяет применять данные элементы в самых разных целях.

Мощность при последовательном соединение

При соединение резисторов последовательно электрический ток по очереди проходит через каждое сопротивление. Значение тока в любой точке цепи будет одинаковым. Данный факт определяется с помощью закона Ома. Если сложить все сопротивления, приведенные на схеме, то получится следующий результат: R = 200+100+51+39 = 390 Ом.

Учитывая напряжение в цепи, равное 100 В, по закону Ома сила тока будет составлять I = U/R = 100/390 = 0,256 A. На основании полученных данных можно рассчитать мощность резисторов при последовательном соединении по следующей формуле: P = I 2 x R = 0,256 2 x 390 = 25,55 Вт.

Таким же образом можно рассчитать мощность каждого отдельно взятого резистора:

  • P1 = I 2 x R1 = 0,256 2 x 200 = 13,11 Вт;
  • P2 = I 2 x R2 = 0,256 2 x 100 = 6,55 Вт;
  • P3 = I 2 x R3 = 0,256 2 x 51 = 3,34 Вт;
  • P4 = I 2 x R4 = 0,256 2 x 39 = 2,55 Вт.

Если сложить полученные мощность, то полная Р составит: Р = 13,11+6,55+3,34+2,55 = 25,55 Вт.

Мощность при паралл ельном соединение

При паралл ельном подключении все начала резисторов соединяются с одним узлом схемы, а концы – с другим. В этом случае происходит разветвление тока, и он начинает протекать по каждому элементу. В соответствии с законом Ома, сила тока будет обратно пропорциональна всем подключенным сопротивлениям, а значение напряжения на всех резисторах будет одним и тем же.

Прежде чем вычислять силу тока, необходимо выполнить расчет полной проводимости всех резисторов, применяя следующую формулу:

  • 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/Ом.
  • Поскольку сопротивление является величиной, обратно пропорциональной проводимости, его значение составит: R = 1/0,06024 = 16,6 Ом.
  • Используя значение напряжения в 100 В, по закону Ома рассчитывается сила тока: I = U/R = 100 x 0,06024 = 6,024 A.
  • Зная силу тока, мощность резисторов, соединенных паралл ельно, определяется следующим образом: P = I 2 x R = 6,024 2 x 16,6 = 602,3 Вт.
  • Расчет силы тока для каждого резистора выполняется по формулам: I1 = U/R1 = 100/200 = 0,5A; I2 = U/R2 = 100/100 = 1A; I3 = U/R3 = 100/51 = 1,96A; I4 = U/R4 = 100/39 = 2,56A. На примере этих сопротивлений прослеживается закономерность, что с уменьшением сопротивления, сила тока увеличивается.

Существует еще одна формула, позволяющая рассчитать мощность при паралл ельном подключении резисторов: P1 = U 2 /R1 = 100 2 /200 = 50 Вт; P2 = U 2 /R2 = 100 2 /100 = 100 Вт; P3 = U 2 /R3 = 100 2 /51 = 195,9 Вт; P4 = U 2 /R4 = 100 2 /39 = 256,4 Вт. Сложив мощности отдельных резисторов, получится их общая мощность: Р = Р1234 = 50+100+195,9+256,4 = 602,3 Вт.

Таким образом, мощность при последовательном и паралл ельном соединении резисторов определяется разными способами, с помощью которых можно получить максимально точные результаты.

Емкостное сопротивление конденсатора формула расчёта и последовательность соединения в цепи

Емкостное сопротивление конденсатора – величина, измеряемая в омах, создается непосредственно самим конденсатором, который включен в любую цепь. Оно должно иметь большую величину, то есть быть большим. Если на них происходит подача переменного тока, в устройстве происходят процессы заряда и последующего разряда. Последнее происходит по требованию цепи. При включении электрического тока, напряжение будет равно 0. Само устройство при этом начнет заряжаться, следовательно его величина напряжения постепенно растет. В случае необходимости, при достижении максимального заряда, произойдет разряд конденсатора.

В статье, посвященной теме расчета сопротивления конденсатора, приведена вся информация о процессе, как происходит заряд-разряд. В качестве бонуса есть интересный материал по теме, который можно скачать, и видеоролик в конце статьи.

Формула сопротивления конденсаторов.

Формула сопротивления

Формула ёмкостного сопротивления выводится следующим образом:

  • Вначале следует вычислить угловую частоту. Для этого частоту протекающего по цепи тока (в герцах) необходимо умножить на удвоенное число «пи».
  • Затем полученное число следует перемножить на ёмкость конденсатора в фарадах.

Чтобы получить значение ёмкостного сопротивления в омах, следует разделить единицу на число, полученное после умножения угловой частоты на ёмкость. Из этой формулы вытекает, что чем больше ёмкость конденсатора или частота переменного тока, тем меньше его сопротивление. Когда частота будет равна нулю (постоянный ток), ёмкостное сопротивление станет бесконечно большим. Конденсатор очень большой ёмкости будет проводить ток в широком диапазоне частот.

Формула сопротивления.

Применение на практике

Свойства конденсатора используются при конструировании различных фильтров. Действие ёмкостного сопротивления в этом случае зависит от способа подключения детали:

  • Если он присоединён параллельно нагрузке, то получится фильтр, задерживающий высокие частоты. С их ростом падает сопротивление конденсатора. Соответственно, нагрузка на высоких частотах шунтируется сильнее, чем на низких.
  • Если деталь подключена последовательно с нагрузкой, то получится фильтр, задерживающий низкие частоты. Эта схема также не пропускает постоянное напряжение.
  • Ещё одна область применения — отделение переменной составляющей от постоянной. Например, в оконечных каскадах усилителей звуковой частоты. Чем выше ёмкость, тем более низкую частоту способен воспроизвести подключённый громкоговоритель.

В фильтрах электропитания, наряду с ёмкостным сопротивлением, используется также свойство накопления и отдачи заряда. В момент повышения нагрузки заряженная ёмкость фильтра разряжается, отдавая дополнительную энергию. Она также осуществляет подавление пульсаций и прочих паразитных сигналов, пропуская их через себя и замыкая на общий провод. Таким образом, обеспечивается сглаживание и поддержание напряжения на нагрузке в заданных пределах, и устранение нежелательных междукаскадных связей, вызывающих нестабильную работу.

Измерение сопротивления конденсаторов.

Характеристики прибора

Важнейшей характеристикой накопительного прибора является ёмкость. От неё зависит время заряда при подключении устройства к источнику тока. Время разряда напрямую связано со значением сопротивления нагрузки: чем оно выше, тем быстрее происходит процесс отдачи накопленной энергии. Определяется эта ёмкость следующим выражением:

C = E*Eo*S / d, где E — относительная диэлектрическая проницаемость среды (справочная величина), S — площадь пластин, d — расстояние между ними. Кроме ёмкости конденсатор характеризуется рядом параметров, такими как:

  • удельная ёмкость — определяет отношение величины ёмкости к массе диэлектрика;
  • рабочее напряжение — номинальное значение, которое может выдержать устройство при подаче его на обкладки элемента;
  • температурная стабильность — интервал, в котором ёмкость конденсатора практически не изменяется;
  • сопротивление изоляции — характеризуется саморазрядом устройства и определяется током утечки;
  • эквивалентное сопротивление — состоит из потерь, образуемых на выводах прибора и слое диэлектрика;
  • абсорбция — процесс возникновения разности потенциалов на обкладках после разряда устройства до нуля;
  • ёмкостное сопротивление — уменьшение проводимости при подаче переменного тока;
  • полярность — из-за физических свойств материала, используемого при изготовлении, конденсатор сможет правильно работать, только если к обкладкам приложен потенциал с определённым знаком;
  • эквивалентная индуктивность — паразитный параметр, появляющийся на контактах устройства и превращающий конденсатор в колебательный контур.

Таблицы максимальных значений емкости конденсаторов.

Импеданс элемента

Общее сопротивление конденсатора (импеданс) переменному сигналу складывается из трёх составляющих: ёмкостного, резистивного и индуктивного сопротивления. Все эти величины при конструировании схем, содержащих накопительный элемент, необходимо учитывать. В ином случае в электрической цепи, при соответствующей обвязке, конденсатор может вести себя как дроссель и находится в резонансе.

Из всех трёх величин наиболее значимой является ёмкостное сопротивление конденсатора, но при определённых обстоятельствах индуктивное тоже оказывает влияние. Часто при расчётах паразитные значения вроде индуктивности или активного сопротивления принимаются ничтожно малыми, а конденсатор в этом случае называется идеальным.

Полное сопротивление элемента выражается в формуле Z = (R2 + (Xl-Xc) 2 ) ½, где

  • Xl — индуктивность;
  • Xс — ёмкость;
  • R — активная составляющая.

Последняя возникает из-за появления электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции. Непостоянство тока приводит к изменению магнитного потока, поддерживающего ток ЭДС самоиндукции постоянным. Это значение определяется индуктивностью L и частотой протекающих зарядов W. Xl = wL = 2*p*f*L. Xc — ёмкостное сопротивление, зависящее от ёмкости накопителя C и частоты тока f. Xc = 1/wC = ½*p*f*C, где w — круговая частота.

Материал в тему: все о переменном конденсаторе.

Разница между ёмкостным и индуктивным значениями называется реактивным сопротивлением конденсатора: X = Xl-Xc. По формулам можно увидеть, что при увеличении частоты f сигнала начинает преобладать индуктивное значение, при уменьшении — ёмкостное. Поэтому если:

  • X > 0, в элементе проявляются индуктивные свойства;
  • X = 0, в ёмкости присутствует только активная величина;
  • X < 0, в элементе проявляется ёмкостное сопротивление.

Активное сопротивление R связывается с потерями мощности, превращением её электрической энергии в тепловую. Реактивное – с обменом энергии между переменным током и электромагнитным полем. Таким образом, полное сопротивление можно найти, используя формулу Z = R +j*X, где j — мнимая единица.

Импеданс элемента.

Пример расчёта

Ёмкостное и индуктивное сопротивления относятся к реактивным, то есть таким, которые не потребляют мощности. Поэтому закон Ома для участка схемы с ёмкостью имеет вид I = U/Xc, где ток и напряжение обозначают действующие значения. Именно из-за этого конденсаторы используются в цепях для разделения не только постоянных и переменных токов, но и низкой и высокой частот. При этом чем ёмкость будет ниже, тем более высокой частоты сможет пройти ток. Если же последовательно с конденсатором включено активное сопротивление, то общий импеданс цепи находится как Z = (R 2 +Xc 2 ) ½.

Практическое применение формул можно рассмотреть при решении задачи. Пусть имеется RC цепочка, состоящая из ёмкости C = 1 мкФ и сопротивления R = 5 кОм. Необходимо найти импеданс этого участка и ток цепи, если частота сигнала равна f = 50 Гц, а амплитуда U = 50 В.

Стоит почитать: все об электролитических конденсаторах.

В первую очередь понадобится определить сопротивление конденсатора в цепи переменного тока для заданной частоты. Подставив данные в формулу, получим, что для частоты 50 Гц сопротивление будет

Xc = 1/ (2*p*F*C) = 1/ (2*3,14*50*1* 10 −6 ) = 3,2 кОм.

По закону Ома можно найти ток: I = U /Xc = 50 /3200 = 15,7 мА.

Напряжение берётся изменяемым по закону синуса, поэтому: U (t) = U * sin (2*p*f*t) = 50*sin (314*t). Соответственно, ток будет I (t) = 15,7* 10 −3 + sin (314*t+p/2). Используя полученные результаты, можно построить график тока и напряжения при этой частоте. Общее сопротивление участка цепи находим как Z = (50002+32002)½ = 5 936 Ом =5,9 кОм.

Таким образом, подсчитать полное сопротивление на любом участке цепи несложно. При этом можно воспользоваться и так называемыми онлайн-калькуляторами, куда вводят начальные данные, такие как частота и ёмкость, а все расчёты выполняются автоматически. Это удобно, так как нет необходимости запоминать формулы и вероятность ошибки при этом стремится к нулю.

Свойства ёмкостей

Основное свойство состоит в их способности накапливать и отдавать электрический заряд. Оба этих процесса происходят не мгновенно, а за вполне определённый период, который поддаётся расчету. Данное свойство используется для создания различных времязадающих RC цепей. Если зарядить конденсатор до некоторого значения, то время его разряда через резистор R будет зависеть от ёмкости C. RC цепь Ещё одно распространённое свойство конденсаторов – это возможность ограничивать переменный ток. Вызвана она реактивом этих элементов. Ёмкость, включенная в цепь переменного тока, ограничивает его до значения I = 2pfCU.

Свойства ёмкостей.

Здесь U – напряжение источника питания. Дополнительная информация. Ёмкость, подключенная параллельно с катушкой, имеющей индуктивный характер сопротивления, называется колебательным контуром. Данная цепь обладает высокой амплитудой колебаний на резонансной частоте. Она применяется для выделения из множества окружающих радиосигналов именно того, на который требуется настроить приём.

Сопротивление – это одна их характеристик конденсатора, подключенного к цепи переменного тока. Понимание процессов, происходящих с этим элементом в подобных схемах, существенно расширяет сферу его использования. Реактивное сопротивление конденсаторов учитывается как в простых бытовых электроприборах, так и в сложной вычислительной технике.

Резистор обладает активным (омическим) сопротивлением. Катушка индуктивности и конденсатор обладают реактивным сопротивлением. В цепи переменного тока на конденсаторе ток опережает напряжение на 90 градусов, а на катушке ток отстает от напряжения на 90 градусов. Сопротивление катушки вычисляется по формуле. Сопротивление конденсатора вычисляется по формуле:

Расчет сопротивления.

В цепи переменного тока на идеальном реактивном сопротивлении не выделяется мощность.

Z = R + i X , где Z – импеданс, R – величина активного сопротивления , X – величина реактивного сопротивления, i – мнимая единица . В зависимости от величины X какого-либо элемента электрической цепи, говорят о трёх случаях:

  • X > 0 – элемент проявляет свойства индуктивности .
  • X = 0 – элемент имеет чисто активное сопротивление .
  • X < 0 – элемент проявляет ёмкостные свойства.

Величина реактивного сопротивления может быть выражена через величины индуктивного и ёмкостного сопротивлений.

Индуктивное сопротивление (X L ) обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции . Электрический ток создает магнитное поле. Изменение тока, и как следствие изменение магнитного поля, вызывает ЭДС самоиндукции, которая препятствует изменению тока. Величина индуктивного сопротивления зависит от индуктивности элемента и частоты протекающего тока. Ёмкостное сопротивление (X C ). Величина ёмкостного сопротивления зависит от ёмкости элемента С и также частоты протекающего тока.

Заключение

В данной статье были рассмотрены основные вопросы расчета сопротивления конденсаторов.  Больше информации можно найти в скачиваемой версии учебника по электромеханике “Что такое конденсаторы”

В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.amperof.ru

www.eduspb.com

www.beasthackerz.ru

www.electroandi.ru

www.websor.ru

Предыдущая

КонденсаторыСколько стоят керамические конденсаторы?

Следующая

КонденсаторыЧто такое ионистор?

Расчет сопротивления диэлектриков

 Электроизоляционные материалы (диэлектрики) обладают большим удельным электрическим сопротивлением. Эти материалы применяются для изоляции токопроводящих частей, находящихся под разными электрическими потенциалами.

Диэлектрики вместе с токопроводящими электродами создают конденсаторы. Вместе с тем под действием постоянного электрического поля электроизоляционные материалы проявляют свойства электропроводности, т. е. под действием постоянного напряжения в диэлектрике возникает сквозной ток утечки. Сквозной ток утечки состоит из объемного

Iv и поверхностного

Is Токов.

Iут. = Iv + Is,

Где: Iv – Объемный ток утечки, который протекает по всему объему диэлектрика между двумя противоположными гранями.

Is – Поверхностный ток, который протекает сквозь противоположные стороны боковой поверхности.

Электропроводность диэлектрика характеризуется параметрами:

—  удельной объемной электропроводностью Или удельным объемным сопротивлением ;

—  удельной поверхностной электропроводностью Или удельным поверхностным сопротивлением.

В однородном электрическом поле удельное объемное сопротивление для плоского образца диэлектрика вычисляется по формуле:

,

Где: Rv – объемное сопротивление, Ом;

S – площадь электрода, М2;

h – толщина образца, М.

Удельное поверхностное сопротивление вычисляется по формуле:

,

Где: Rs – полное поверхностное сопротивление образца, Ом;

d1, d2 – соответственно диаметры измерительного и защитного электродов, М.

Расчёт сопротивления нулевой последовательности линии

Величина сопротивления нулевой последовательности используется в расчетах однофазного короткого замыкания методом симметричных составляющих. Но, зачастую проблематично найти значение этой величины в справочниках для различного исполнения электрических сетей, и, следовательно, невозможно выполнить расчет. При этом значения сопротивлений фазного и нулевого проводников в справочниках присутствуют. Как же быть?

Можно использовать следующие формулы расчета сопротивления нулевой последовательности:

 

 

где R0л (X0л) – активное (индуктивное) сопротивление нулевой последовательности линии;

Rф (Xф) – активное (индуктивное) сопротивление фазного проводника;

Rн (Xн) – активное (индуктивное) сопротивление нулевого проводника.

Вывод формул смотри ниже.

Сразу следует подчеркнуть, что этими формулами следует пользоваться, если сопротивление нулевой последовательности неизвестно. Если есть выбор, использовать справочные данные, или выполнить расчет сопротивления нулевой последовательности, то, наверное, следует отдать предпочтение справочным данным.

Итак, основным документом, регламентирующим расчеты токов короткого замыкания до 1000 В, является ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ». В справочном приложении 2 этого ГОСТ, в таблицах №№ 6-14 содержатся данные о сопротивлениях прямой и нулевой последовательностей для различного исполнения кабельных линий. К сожалению, есть варианты исполнения линий, довольно распространенные, для которых нет подходящей таблицы в этом стандарте. Например, нельзя найти параметры 4-жильного кабеля с алюминиевыми жилами в непроводящей оболочке, если сечение жил одинаковое (в табл.11 сечение нулевого провода меньше, чем сечение фазного). Также, отсутствуют аналогичные данные для кабеля с медными жилами (в табл.14 приведены данные для кабеля в стальной оболочке; да и номенклатура сечений неполная).

В то же время, в справочниках есть данные сопротивлений для любого исполнения линий. Вот только приведены эти данные в виде сопротивлений фазного и нулевого проводников (для применения в расчетах тока однофазного короткого замыкания методом петли «фаза-ноль»), а не сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Логично предположить, что если результаты расчета по двум разным методам:

— методу петли «фаза-ноль»;

— методу симметричных составляющих,

приравнять, то можно сделать вывод о соотношениях сопротивлений, используемых в этих методах.

Формула расчета тока однофазного КЗ методом петли «фаза-ноль» выглядит следующим образом (см. [2] и [3]):

 

где U – линейное напряжение сети;

Uф – фазное напряжение сети;

Zпт – полное сопротивление петли фаза-ноль от трансформатора до точки КЗ;

Zс.т. – сопротивление системы и трансформатора току однофазного КЗ.

 

где Х1т, Х2т, Х0т, R1т, R2т, R0т – индуктивные (Х) и активные (R) сопротивления трансформатора токам прямой (1), обратной (2) и нулевой (0) последовательностей;


Хс – индуктивное сопротивление питающей сети;

Rд – сопротивление электрической дуги.

Перепишем формулу (3) в более удобной форме, при этом:

— учтем, что сопротивления прямой и обратной последовательностей равны;

— умножим числитель и знаменатель на 3;

— в знаменателе будем складывать не модули полных сопротивлений, а отдельно их активные и индуктивные составляющие (это сделает расчет более точным).

 

где Rф (Rн) – активное сопротивление фазного (нулевого) проводника линии;

Xф (Xн) – индуктивное сопротивление фазного (нулевого) проводника линии.

Вот формула расчета тока однофазного КЗ методом симметричных составляющих (см. [1], п.8.2.1, формула 24):

 

где R1сум. (R0сум.) – суммарное активное сопротивление прямой (нулевой) последовательности;

X1сум. (X0сум.) – суммарное индуктивное сопротивление прямой (нулевой) последовательности.

Перепишем формулу (6), подставив в нее значение фазного напряжения, а также расписав более подробно суммарные величины сопротивлений прямой и обратной последовательностей:

 

где R1л (R0л) – суммарное активное сопротивление прямой (нулевой) последовательности линии;

X1л (X0л) – суммарное индуктивное сопротивление прямой (нулевой) последовательности линии.

После сравнения формул (5) и (7) получим следующие выражения:

 

Считая, что Rф=R1л, Xф=X1л, выразим из соотношений (8) и (9) величины сопротивлений нулевой последовательности:

 

 

Итак, при отсутствии справочных значений о величине сопротивления нулевой последовательности линии, эти значения можно рассчитать, используя справочные данные сопротивлений фазного и нулевого проводников линии.

Используемая литература

ГОСТ 28249-93 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ».

Кужеков С. Л. Практическое пособие по электрическим сетям и электрооборудованию / С.Л. Кужеков, С. В. Гончаров. – Ростов н/Д.: Феникс, 2007.

Тульчин И. К., Нудлер Г. И. Электрические сети и электрооборудование жилых и общественных зданий. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энерготамиздат, 1990.


Как измерить сопротивление изоляции: формула, физический смысл, прибор

Прибор, который используется для определения сопротивления изоляции называется мегомметром, он известен с конца позапрошлого (XIX) века.

На рисунке ниже схематически представлен участок изоляции И, вверху находится корпус машины К, внизу- изолируемый проводник П. Далее представлена схема замещения.

Предположим, что напряжение постоянного тока толчком приложено между проводником и корпусом, и рассмотрим возникающие после этого явления. Вся конструкция в целом (корпус, изоляция, обмотка) представляет собой конденсатор сложной формы. Емкость такого конденсатора определяется размерами поверхности его обкладок, в данном случае — наружной и внутренней поверхностью соприкосновения изоляции с корпусом и обмоткой электрической машины- и свойствами изоляции- ее толщиной и диэлектрической проницаемостью.

При приложении напряжения эта емкость (С~) заряжается. Заряд происходит за очень короткое время, много меньшее периода промышленной частоты. В результате этого на поверхностях корпуса машины и проводников обмотки сосредоточатся положительные и отрицательные заряды, создающие в изоляции электрическое поле, под их действием в толще изоляции возникнут поляризационные явления- электроны и ионы устремятся к полюсам противоположных знаков, дипольные молекулы изоляции начнут поворачиваться так, чтобы их заряды ориентировались по направлениям линий электрического поля; в слоистой изоляции внутренние слои, являющиеся своеобразными последовательно включенными емкостями, станут заряжаться через очень большие сопротивления смежных слоев. Эти процессы сопровождаются накапливанием в слоях изоляции зарядов, вследствие чего от источника постоянного тока через емкости слоев потекут токи.

Описанные физические процессы могут быть отражены схемой замещения на рис. 4. В этой схеме имеются три параллельные цепи.

Одна цепь с емкостью С отражает заряд геометрической емкости и электронную и ионную поляризацию; соответствующие этим явлениям токи протекают одинаково быстро, поэтому обобщены в одну цепь.

Вторая цепь- последовательно включенные емкость С и сопротивление r, эквивалентные емкостям и сопротивлениям последовательно включенных емкостей и сопротивлений по числу слоев.

Третья цепь — сопротивление R соответствует сквозной проводимости.

Через измерительный прибор потечет ток, равный сумме токов трех ветвей:

i, iабс, iпр. Первый ток не отразится на показаниях прибора, т.к. он быстро затухает; ток сквозной проводимости iпр останется постоянным в продолжение всего процесса. Его величина определит установившееся значение показаний прибора. ток поляризации — ток абсорбции iабс является затухающим. Время его затухания зависит от свойств изоляции. Ток абсорбции изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени , т.е. он тем медленнее убывает, чем больше сопротивление тех слоев изоляции, через которые заряжается межслоевая емкость. Сопротивление слоя зависит от его увлажнения – чем суше изоляция, тем медленнее затухает ток абсорбции. На рис. 5 показано изменение токов и сопротивления изоляции во времени. Прибор градуируется в единицах сопротивления.

Чтобы судить о быстроте спада , снимают показания прибора через 15 и 60 с после приложения напряжения и берут их отношение, называемое коэффициентом абсорбции:

При сухой изоляции = 2 — 2.5, при влажной 1 (рис.6).

Коэффициент абсорбции служит для характеристики внутреннего увлажнения изоляции, он не зависит от наружного увлажнения.

Большая зависимость сопротивления изоляции от увлажнения вызывает и не меньшую зависимость сопротивления изоляции от температуры, т. к. при повышении температуры вода и ее пары проникают во внутренние слои изоляции, образуют непрерывные проводящие цепочки и снижают сопротивление изоляции

Можно определить, что

ГОСТ на электрические машины требует, чтобы сопротивление изоляции, МОм, при температуре +75 °С было больше

Здесь Uном -номинальное напряжение машины, В; — номинальная мощность машины, кВт.

Если измерение производится при отличной от 75°С температуре, необходимо воспользоваться формулой пересчета или специальными кривыми. Значение коэффициента абсорбции практически не зависит от температуры.

Как правило, сопротивление изоляции большинства машин выше. Для того, чтобы установить, не произошло ли каких-либо изменений в изоляции, целесообразно сопоставлять результаты вновь производимых измерений с прежними. Значение нормируется ТУ и «Нормами испытания оборудования», как правило, оно должно быть не меньше 1,2 — 1,3.

Руководство для начинающих по расчету сопротивления в параллельных цепях

Это первая часть из трех статей о параллельных и последовательных схемах. Ознакомьтесь с: Часть 2: Расчет сопротивления в параллельных цепях, Часть 3: Руководство для начинающих по последовательному и параллельному подключению аккумуляторов.

Итак, вы изучаете электричество, возможно, для школы или проекта «Сделай сам». Вы уже понимаете, как различаются напряжение, ток и сопротивление, и теперь приступаете к изучению последовательных и параллельных цепей.

В моем случае я обнаружил, что могу достаточно легко понять поведение последовательной цепи. Но одна концепция, которую я изо всех сил пытался понять, это параллельных цепей .

Конечно, я мог запоминать правила на короткое время, когда они мне были нужны, но я всегда забывал и возвращался на то же место.

Когда дело доходит до параллельных цепей и электричества, если на то пошло, есть разница между получением его… и получением .

Итак, давайте сегодня кое-что попробуем.Я собираюсь набросать параллельную схему и попытаться как можно проще объяснить, как ведет себя сопротивление. Я также покажу вам интересный трюк, который я узнал, который поможет вам решить любую параллельную схему в будущем.

Как рассчитать общее сопротивление в параллельной цепи?

 
  • Нарисуйте схему — это всегда помогает визуализировать схему для расчета сопротивления.
  • Определите, где в вашей цепи находятся параллельные резисторы.
  • Сложите все параллельные резисторы по формуле:
  • 1/R T = 1/R + 1/R..
  • Сложите оставшиеся резисторы, как в последовательной цепи: R T = R1 + R2 + R3
  • Пример параллельной цепи

    Здесь у нас есть базовая цепь постоянного тока 12 В. Мы начинаем с одного резистора, соединенного последовательно, на 100 Ом, затем следуют параллельно соединенные резисторы на 20, 30 и 50 Ом. Заключительный этап схемы — еще один последовательно включенный резистор номиналом 60 Ом.

    Давайте решим это, шаг за шагом.

    В обычной цепи ток будет течь от плюса к минусу.Первый резистор, который нам нужно принять во внимание, это резистор 100 Ом.

      Р (Всего) = 100 + ....  

    Далее наш ток пойдет на три параллельных резистора.

    Мы должны сделать что-то немного другое, когда наш ток проходит через несколько резисторов одновременно.

    Чтобы получить сопротивление для этого этапа схемы, нам нужно сложить все резисторы вместе. Это формула для параллельного добавления резисторов:

     1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 

    Складывая наши числа, получаем:

     1/R = 1/20 + 1/30 + 1/50
    1/ R = 31/300
    Р = 9.68
    
      R (Всего) = 100 + 9,68 + ...  

    Видите, как мы изменили параллельную цепь на последовательную, заменив эти три параллельных резистора на одно общее значение сопротивления 9,68 Ом?

    Попробуйте думать о параллельном сопротивлении как об одном большом последовательном резисторе, который вам нужно рассчитать.

    Отсюда легко вычислить общее сопротивление цепи.

     Р (Всего) = 100 + 9,68 + 60
    
      R (Всего) = 169,68 Ом  

    Подведение итогов

    Вот шаги, которые необходимо выполнить для расчета общего сопротивления в первый раз каждый раз:

    1. Нарисуйте схему — это поможет визуализировать схему для расчета сопротивления.
    2. Определите, где в вашей цепи находятся параллельные резисторы.
    3. Расчет параллельных резисторов до одного значения.
    4. Сложите все резисторы так же, как для последовательной цепи

    Теперь вы можете спросить, а как насчет тока?

    Ну, это заслуживает отдельного ответа, вы можете прочитать часть вторая этой серии о параллельных цепях здесь.

    Надеюсь, сегодня вы кое-чему научились. Если вам это нравится, почему бы не поделиться.

    Это первая часть из четырех частей. Ознакомьтесь: Часть 2: Ток, Часть 3: Напряжение и Часть 4: Батареи.

    Расчет последовательного сопротивления — Pi My Life Up

    В этом руководстве мы покажем вам, как рассчитать последовательное сопротивление резисторов.

    Резисторы считаются «последовательными», если они соединяются друг с другом в одну линию.

    Величина тока, протекающего через ряд резисторов, остается неизменной.Поскольку все резисторы подключаются друг за другом, каждый дополнительный резистор в серии увеличивает общее сопротивление.

    В отличие от резисторов, соединенных параллельно, ток увеличивается, а сопротивление уменьшается.

    Калькулятор сопротивления серии

    Несмотря на то, что расчет общего сопротивления резисторов, включенных последовательно, является простым процессом, мы включили удобный калькулятор, чтобы сделать вашу жизнь еще проще.

    Чтобы использовать этот калькулятор последовательного сопротивления, все, что вам нужно сделать, это ввести количество резисторов и значение каждого резистора.

    Общее сопротивление последовательно соединенных резисторов будет рассчитываться автоматически по мере заполнения каждого текстового поля.

    Расчет общего сопротивления последовательно соединенных резисторов

    Здесь мы включили базовую принципиальную схему того, как обычно выглядят последовательно соединенные резисторы. Эта диаграмма должна дать вам приблизительное представление о том, на что обращать внимание в цепи.

    В отличие от резисторов, соединенных параллельно, расчет общего сопротивления резисторов, соединенных последовательно, является очень простым процессом.

    Уравнение для расчета сопротивления резисторов, соединенных последовательно, невероятно просто и буквально выглядит следующим образом: , резистор 1, , плюс , резистор 2, , плюс , резистор 3, , и так далее.

    Несмотря на простоту, мы рассмотрим пример расчета полного сопротивления последовательно соединенных резисторов.

    Использование формулы последовательного сопротивления

    В этом разделе предполагается, что у вас есть четыре последовательно соединенных резистора.

    Резистор один имеет сопротивление 100 Ом , второй сопротивление 400 Ом , еще один 150 Ом и последний резистор сопротивление 500 Ом .

    Как всегда, первое, что вы должны сделать, это заполнить уравнение значениями всех ваших резисторов.

    В этом случае все, что вам нужно сделать, это написать уравнение, чтобы каждое значение резистора добавлялось к следующему.

    Следующим шагом является суммирование всех значений.Это даст вам общее сопротивление, вносимое всеми вашими резисторами последовательно.

    Надеюсь, теперь у вас есть представление о том, как быстро рассчитать общее сопротивление последовательно соединенных резисторов.

    Не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, если у вас есть какие-либо отзывы или вам нужна помощь.

    Формула внутреннего сопротивления – объяснение, примеры с решениями

    Связь между внутренним сопротивлением, обозначенным r, и ЭДС, обозначенной e ячейки, определяется следующим образом:

    e = I (r + R)

    Где мы можем обратите внимание, что термин, обозначаемый буквой e = ЭДС, известный как электродвижущая сила вольт, записывается как: I = ток, который обозначается буквой A, буквой R = сопротивление нагрузки, а буквой r является внутреннее сопротивление ячейки. измеряется в омах.

    Преобразовав приведенное выше уравнение, мы получим следующее:

    То есть e = IR + Ir  или, e = V + Ir

    Формула внутреннего сопротивления

    В приведенном выше уравнении мы можем сказать, что буква  V равна клемма разности потенциалов на ячейке, когда ток, обозначенный буквой I, протекает через цепь.

    Мы можем отметить: ЭДС, обозначенная буквой e ячейки, всегда больше, чем разность потенциалов, обычно на конце ячейки.

    Пример: 1 — это разность потенциалов на ячейке, когда через цепь не протекает ток, равный 3 В. Когда протекает ток I = 0,37, равный амперам, это разность потенциалов на клеммах, которая падает до 2,8. вольт. Определить внутреннее сопротивление, обозначенное буквой r ячейки?

    Решение:

    То есть e = V + Ir

    Или мы видим e – V = Ir

    Или это (e – V)/I = r

    Следовательно, мы видим, что r = (3.0 – 2,8)/0,37 = 0,54 Ом.

    Теперь, благодаря внутреннему сопротивлению ячейки, то есть электронам, движущимся через ячейку, что превращает часть электрической энергии в тепловую. Следовательно, мы видим, что разность потенциалов доступна для остальной части цепи, то есть:

    То есть V = E, что означает ЭДС ячейки – Ir, то есть p.d. на внутреннем резисторе

    Электродвижущая сила, которая обозначается буквой e или э.д.с. это энергия, которая обычно обеспечивается элементом или батареей на кулон проходящего через них заряда.Таким образом, мы можем сказать, что оно измеряется в вольтах, то есть в В. Говорят, что оно равно разности потенциалов на клеммах ячейки, когда ток не течет.

    ε=E/Q

    • Можно сказать, что e = электродвижущая сила в вольтах, В

    • И тогда E = энергия в джоулях, Дж

    • Тогда буква Q = заряд в 900 кулонах

    Батареи и элементы имеют внутреннее сопротивление, обозначаемое буквой r, которое измеряется в омах и обозначается буквой W.Когда поток электричества проходит по цепи, внутреннее сопротивление, которое представляет собой сама ячейка, сопротивляется потоку тока и настолько тепловое, что называется теплом, то есть энергия тратится впустую в самой ячейке.

    ε=I(R+r)

    • Буква e = электродвижущая сила в вольтах, В

    • Буква I = ток в амперах, А цепь в омах, Вт

    • Буква r = внутреннее сопротивление элемента в омах, Вт

    (Изображение будет загружено в ближайшее время)

    IR+Ir

    , а затем к следующему: 

    ε=V+Ir

    В этом уравнении мы знаем, что появляется буква V, которая представляет собой конечную разность потенциалов, которая обычно измеряется в вольтах, то есть V.Это разность потенциалов, которая, как говорят, возникает на клеммах ячейки, когда в цепи протекает ток, то есть она всегда меньше, чем ЭДС. клетки.

    Мы можем сказать Например:

    1. Мы можем сказать, что p.d. То есть на клеммах ячейки 3,0 вольта, когда она не подключена к цепи и ток не течет. Здесь, когда говорят, что ячейка подключена к цепи и через клемму p.d. течет ток 0,37 А. Обычно это падает до 2.8 В. можно сказать, что такое внутреннее сопротивление ячейки?

    Граф терминала, который имеет п.д. против тока

    Таким образом, мы можем сказать, что если мы построим график разности потенциалов на клеммах, обозначенной буквой V, в зависимости от тока в цепи, обозначенного буквой I, мы получим прямую линию с отрицательным градиентом.

    (Изображение скоро будет загружено)

    Здесь можно сказать, что они вообще перестраивают Э.Д.С. уравнение, приведенное выше, чтобы соответствовать общему выражению для прямой линии, то есть мы можем сказать y = mx +c.

    (Изображение будет загружено в ближайшее время)

    Мы можем отметить, что это из красных прямоугольников, которые выше:

    • Пересечение, которое, как говорят, находится на оси Y, равно ЭДС. То есть ячейки

    • Градиент, о котором говорят, что это график, равен -r, где r — внутреннее сопротивление ячейки.

    Можно сказать, что Physics net Site Search.

    Формула внутреннего сопротивления клетки

    Электродвижущая сила, называемая ЭДС, незнакома большинству учащихся.Эти вещи тесно связаны с более привычной концепцией напряжения. Понимание разницы между ними и того, что обычно означает ЭДС, дает нам инструменты, необходимые для решения многих задач в физике, а также в электронике. Также будет введено понятие внутреннего сопротивления батареи. Здесь снова мы можем сказать, что ЭДС говорит о напряжении батареи без учета внутреннего сопротивления, уменьшающего значение. Говорят, что в этой теме объясняется формула ЭДС с примерами.Итак, снова мы можем видеть, что давайте учиться этому.

    Уже сказано, что электродвижущая сила определяется как разность потенциалов на клеммах батареи, то есть мы можем сказать, когда через нее не протекает ток. Говорят, что это не похоже на это, поскольку это имело бы значение, но мы можем сказать, что каждая батарея имеет внутреннее сопротивление. Можно сказать, что оно похоже на обычное сопротивление, уменьшающее ток в цепи, но существует внутри самой батареи.

    Через ячейку, которая называется внутренним сопротивлением, не протекает ток, который ничего не изменит, потому что нет тока, который мог бы ее замедлить.

    Определение внутреннего сопротивления

    Формула внутреннего сопротивления — это математическое уравнение, которое можно использовать для расчета сопротивления движущегося объекта. Внутреннее сопротивление вызвано потерей тепла, трением и другими процессами, которые замедляют или останавливают движение. Формула внутреннего сопротивления часто используется в инженерных приложениях при проектировании двигателей и силовых агрегатов для легковых или грузовых автомобилей, но ее также можно применять во многих других ситуациях. В этой статье я объясню, что означает формула внутреннего сопротивления, как она рассчитывается, и приведу примеры с решениями, чтобы вы поняли, как работает внутреннее сопротивление!

    Внутреннее сопротивление важно изучать следующими способами:

    1. Чтобы повысить эффективность электродвигателя или любого другого электрического устройства, важно понять, какое внутреннее сопротивление имеет это устройство и как его можно уменьшить. уменьшенный.

    2. Внутреннее сопротивление применяется при изучении внутреннего сопротивления батарей. Внутреннее сопротивление является важным понятием в электротехнике, и его можно применять ко многим типам проектов или экспериментов, связанных с электричеством.

    3. Внутреннее сопротивление также важно при проектировании двигателей легковых и грузовых автомобилей или других крупных транспортных средств. Внутреннее сопротивление может применяться в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) для повышения производительности и топливной экономичности двигателя.

    Вот несколько важных советов по изучению внутреннего сопротивления:

    1. Изучите основы. Формула внутреннего сопротивления — это концепция, которую можно применять ко многим типам двигателей и электрических устройств. Для начала следует понять формулы внутреннего сопротивления в их простейшей форме, прежде чем пробовать более сложные приложения. Формула внутреннего сопротивления показывает взаимосвязь между напряжением, током, потребляемой мощностью и внутренним сопротивлением: Внутреннее сопротивление = Напряжение – Ток

    2. Практика Внутреннее сопротивление. Формулы сопротивления следует сначала практиковать на более простых задачах, прежде чем переходить к более сложным.Практикуйте формулы внутреннего сопротивления, используя их в простых цепях или используя батареи, для которых вы знаете внутреннее сопротивление! Это поможет формуле внутреннего сопротивления стать второй натурой, когда вам понадобится использовать ее позже в дороге.

    3. Поймите, где применять Формулу внутреннего сопротивления можно применять разными способами, но важно понимать, где и как следует применять внутреннее сопротивление. Внутреннее сопротивление чаще всего используется в электродвигателях или электрических устройствах, но его также можно применять при изучении внутреннего сопротивления аккумуляторов.В легковых или грузовых автомобилях внутреннее сопротивление можно использовать в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) для повышения производительности и топливной экономичности двигателя.

    Как рассчитать точки разворота

    Первое, чему вы научитесь, это как вычислять уровни точек разворота.

    Точка разворота и связанные с ней уровни поддержки и сопротивления рассчитываются с использованием значений открытия, максимума, минимума и закрытия последней торговой сессии.

    Так как форекс является 24-часовым рынком, большинство форекс-трейдеров используют время закрытия в Нью-Йорке 17:00 по восточному стандартному времени в качестве закрытия предыдущего дня.

    Расчет точки разворота

    Расчет точки разворота показан ниже:

    Точка разворота (PP) = (максимум + минимум + закрытие) / 3

    Уровни поддержки и сопротивления затем рассчитываются от точки разворота следующим образом:

    Поддержка и сопротивление первого уровня:

    Первое сопротивление (R1) = (2 x PP) – низкое

    Первая опора (S1) = (2 x PP) – Высокая

    Второй уровень поддержки и сопротивления:

    Второе сопротивление (R2) = PP + (высокий – низкий)

    Вторая опора (S2) = PP – (Высокая – Низкая)

    Третий уровень поддержки и сопротивления:

    Третье сопротивление (R3) = Высокий + 2(PP – Низкий)

    Третья опора (S3) = Низкая – 2(Высокая – PP)

    Имейте в виду, что некоторые программы для построения графиков форекс отображают промежуточные уровни или средние уровни.

    Это в основном мини-уровня между основной точкой разворота и уровнями поддержки и сопротивления.

    Если вы ненавидите алгебру, не бойтесь, потому что вам не нужно выполнять эти вычисления самостоятельно.

    Большинство программ для построения графиков автоматически сделают это за вас. Просто убедитесь, что вы настроили свои настройки так, чтобы они использовали правильное время закрытия и цену.

    У нас на BabyPips.com также есть собственный калькулятор опорных точек!

    Калькулятор точек разворота форекс может пригодиться, особенно если вы хотите провести небольшое тестирование на истории, чтобы увидеть, как держались уровни точек разворота в прошлом.

    Помните, что одним из преимуществ использования опорных точек является их объективность, поэтому очень легко проверить, как на них реагируют цены.

    Далее мы научим вас различным способам включения опорных точек в вашу торговую стратегию форекс.

    Делители напряжения — схемы, уравнения и приложения

    Делитель напряжения, также известный как делитель потенциала, представляет собой очень распространенную простую схему, которая используется для преобразования большого напряжения в малое.Из этой статьи вы узнаете о:

    • Что такое делитель напряжения?
    • Цепи делителя напряжения
    • Уравнение/формула делителя напряжения
    • Применение делителей напряжения

    Что такое делитель напряжения?

    • Пассивная линейная цепь, вырабатывающая выходное напряжение, составляющее часть входного напряжения.
    • Уменьшает входное напряжение до меньшего напряжения на основе соотношения 2 резисторов путем распределения входного напряжения между компонентами делителя.
    • Часто используется для подачи напряжения, отличного от имеющегося аккумулятора или источника питания.
    • Выходное напряжение делителя напряжения зависит от сопротивления входящей нагрузки.

    Цепь делителя напряжения

    Цепь делителя напряжения обычно выглядит так в схеме с последовательностью из 2 резисторов.

    • R1 = резистор, ближайший к входному напряжению (Vin)
    • R2 = резистор, ближайший к земле
    • В вход = входное напряжение входное напряжение)

    Формула делителя напряжения

    Уравнение для определения выходного напряжения схемы делителя:

    R2 / R1 + R2 = Отношение определяет масштабный коэффициент уменьшенного напряжения.

    Например,
    В в = 100, R 1 = 20, R 2 = 10

    С помощью калькулятора должно получиться:

    Правило делителя напряжения

    • Правило деления напряжения гласит: Напряжение, разделенное между двумя последовательными резисторами, прямо пропорционально их сопротивлению
    • Это означает, что ваша схема может иметь более 2 резисторов!
    • Делитель напряжения Формула правила:

    Пример уравнения правила делителя напряжения:

    Закон Ома

    Теперь мы можем использовать закон Ома для расчета напряжения, протекающего через каждый резистор:

    • Уравнение закона Ома = E = IR
      • E = Ток на каждом резисторе
      • I = Ток цепи
      • R = Сопротивление
    R1 R2 R3 Всего
    E (VOLTS) E (VOLTS) 5

    9 10
    15 30 0
    I (AMPS) 2.5 м 2.5 2.5 2,5 м 2,5 м
    R (Ом) R (Ом) R (Ом) 2K 4K 6K 12K

    Таким образом, ток через каждый резистор 5 В, 10 В и 15 В соответственно!

    Упрощенные уравнения

    • Если вы решаете за R1,
    • Если вы решаете для R2, ​​

    Применение делителей напряжения

    Схемы делителей напряжения

    очень распространены и используются во многих приложениях.Вот несколько примеров, где можно найти схему делителя напряжения:

    Потенциометр

    • Потенциометр — это пассивный электронный компонент с функцией скольжения или вращения, который действует как регулируемый делитель напряжения.
    • Входное напряжение подается по всей длине потенциометра, а выходное напряжение (падение напряжения) контролируется фиксированным и скользящим контактом потенциометра.
    • Существует два типа потенциометров
      • Поворотные потенциометры (поворотная ручка)
      • Линейный потенциометр (ползунковый регулятор)
    • Компания Seeed предлагает оба типа!
    Grove – ползунковый потенциометр

    • Как это работает?
      • Ручной очиститель, подвижный, касается резистивной полоски материала.Когда он перемещается ближе к клемме 1 и дальше от клеммы 2, сопротивление снижается к клемме 1, а сопротивление увеличивается к клемме 2, и наоборот.
    • Потенциометр полезен для получения переменного напряжения от источника постоянного напряжения. Он может подключать внешние клеммы потенциометра к источнику напряжения и контролировать необходимое напряжение между вашим потенциометром и одной из внешних клемм вашей схемы.
    • Потенциометр Grove – Slide содержит линейный переменный резистор с максимальным сопротивлением 10 кОм.При перемещении ползунка выходное напряжение будет варьироваться от 0 В до Vcc, которое вы подаете.
    • Подключается к другим модулям Grove с помощью стандартного 4-контактного кабеля Grove.
    • Ниже приведено изображение принципиальной схемы потенциометра:
    • Он имеет множество целей, таких как регулируемый резистор, автономный делитель напряжения с Arduino или даже устройство пользовательского интерфейса (HID), что означает, что его можно использовать для управления автомобилем!
    • Некоторые проекты, которые вы можете реализовать с помощью потенциометра Grove – Slide Potentiometer , похожи на создание собственного битбокса или бумбокса с помощью Arduino!
    Grove — датчик угла поворота (P)
    • Датчик угла поворота Grove-Rotary (P) способен выдавать аналоговый выходной сигнал между 0 и Vcc (5 В постоянного тока с Seeeduino) на своем разъеме D1.
    • Со значением сопротивления 10 кОм он идеально подходит для использования с Arduino.
    • Поддерживается на всех платформах MCU, таких как Arduino, Raspberry Pi, BeagleBone, Wio, а также LinkIt ONE.
    • Один из проектов, который вы можете реализовать с помощью этого потенциометра, — это управление яркостью светодиодов.
    Использование Arduino для управления яркостью светодиода с помощью датчика угла поворота Grove-Rotary (P)

    Grove — делитель напряжения

    • Делитель напряжения Grove предоставляет интерфейс для измерения внешнего напряжения, который устраняет необходимость подключения сопротивления к входному интерфейсу.

    Показания резистивных датчиков

    • Большинство датчиков представляют собой простые резистивные устройства, такие как Grove — инфракрасный отражающий датчик. Однако большинство из них способны считывать только напряжение, но не сопротивление.
    • Добавив в цепь еще один резистор, мы можем вместе с датчиком создать делитель напряжения.
    • Поскольку мы можем проверить выход делителя напряжения, теперь мы можем рассчитать величину сопротивления датчика.
    • Пример схемы показан ниже, где R2 — резистивный датчик:
    • Например, резистивный датчик представляет собой Grove — датчик температуры, который представляет собой термистор с сопротивлением при комнатной температуре 350 Ом, где сопротивление R1 зафиксировано на уровне 350 Ом.
    • Использование уравнения делителя напряжения:
    900 Ω
    Температура VIN (фиксированный) R2 R1 R2 /
    R2 /
    (R1 + R2)
    VOUT
    холод 5V 050 Ω 050 Ω 0 .46 2.3V
    Комнатная температура 5V 350 ω 350 Ω 350 Ω 0.5 2,5 В
    Hot 5V 400 Ω 350 Ω 0.53 0.53 0.53 0.53 2,65 В

    Переключатели уровней

    • Что произойдет, если встретятся датчик и микроконтроллер с двумя разными напряжениями? Например, без выравнивания напряжения при прямом подключении микроконтроллера с логическим выходом 5 В к 3.Входной датчик 3 В может повредить цепь 3,3 В.
    • Вот где герой: Делитель напряжения приходит и спасает день, действуя как переключатель уровня, который соединяет две цепи, использующие разные рабочие напряжения.
    • Делитель напряжения может помочь снизить напряжение микроконтроллера (например, с 5 В до 3,3 В), чтобы избежать повреждения датчика, что делает работу с датчиком безопасной.
    • Обратите внимание, что делитель напряжения может работать только в одном направлении: понижать напряжение, но не повышать.
    • Вот таблица резисторных комбинаций для выравнивания широко встречающихся напряжений:
    Комбинация резистора Напряжения, которые будут выровнены
    4,7 кОм и 3,9 к Ом 9 В до 5 В
    3,6 кОм и 9,1 кОм от 12 В до 3,3 В
    3,3 кОм и 5,7 кОм от 9 В до 3,3 В
    • до 5 В, так как они не предназначены для подачи такой мощности на нагрузку, как с такой нагрузкой, это может расплавить резистор.(Вместо этого вы можете использовать регуляторы напряжения, такие как регулируемый преобразователь мощности постоянного и постоянного тока (1,25–35 В и 3 А)

    Резюме

    Обладая всеми знаниями делителя напряжения, вы можете превратить любое напряжение в меньшее, как волшебник! Хотите проверить свои навыки, создав собственный проект делителя напряжения? Вот несколько идей проекта, которые помогут вам начать использовать потенциометр и Arduino для создания битбокса или бумбокса на нашей вики-странице: Grove — Slide Potentiometer Wiki

    Продолжить чтение

    Расчет сопротивления многодиапазонных множителей — Apex Waves

    Существует два метода расчета значений множительных резисторов для многодиапазонного вольтметра.В первом методе каждый множитель рассчитывается так же, как и для однодиапазонного вольтметра. Предположим, вы хотите расширить диапазон измерения 1 мА для измерения 0–10, 0–100 и 0–1000 вольт, а также вам нужен диапазон 0–1 В. Поскольку отклонение на полную шкалу равно 1 V в диапазоне 0–1 В (V = IM RM = 0,001 A x 1000 Q = I вольт), множитель не требуется. Полное сопротивление (RT OT), необходимое для ограничения тока счетчика (IM) до 1 мА в диапазоне 0–10 В, равно RrnT = V w vJ IM   =   10 В/0,001 А =    10 000 Ом

    Так как сопротивление измерителя (RM) равно 1000 Ом, то сопротивление умножителя RMuLT равно 9000 Ом.Второй метод расчета номиналов резисторов умножителя вольтметра — схема последовательного умножителя, в которой резисторы умножителя соединены последовательно. R1 — множительный резистор для диапазона 0–10 вольт. Для диапазона 0–100 В резистор R1 включен последовательно с резистором R2. Следовательно, значение сопротивления множителя для диапазона 0-100 В равно R1 плюс R2. Точно так же сопротивление множителя для диапазона 0-1000 В равно R1 плюс R2 плюс R3.

    Теперь давайте рассчитаем значения вольтметра с последовательным множителем.Мы будем использовать тот же механизм 1 мА, 1000 Ом, что и ранее. Поскольку это перемещение указывает на 1 вольт для полного отклонения, для диапазона 0-1 В не требуется резистор-умножитель. Поэтому ваш первый шаг — рассчитать сопротивление множителя, необходимое для диапазона 0–10 В. Опять же, используя закон Ома, найдите полное сопротивление (RToT), необходимое для ограничения тока счетчика (IM) до 1 мА в этом диапазоне:

    RrnT = V w.xl lM     = 10 В/0,001 A = 10 000 Ом

    Следовательно, множительный резистор R1 для диапазона 0-10 В равен 10 000 Ом минус сопротивление 1000 Омметра или 9000 Ом.На данный момент процедура такая же, как и в другом методе, и значение множительного резистора такое же для диапазона 0-10 В. Найдя последовательные множители для диапазонов 0–1 и 0–10 В, рассчитаем общее сопротивление, необходимое для диапазона 0–100 В:

    RrnT = vM AXl’IM = 100 v; о.001 А = 100 000 n

    Вычитая сопротивление измерителя из общего сопротивления, вы обнаружите, что сопротивление множителя для диапазона 0–100 В составляет 99 000 Ом. Пока что этот метод такой же, как и предыдущий, но теперь сопротивление умножителя составляется из R I плюс R2 последовательно.Следовательно, поскольку для сопротивления множителя требуется 99 000 Ом, а R I равно 9000 Ом, R2 должно быть равно 90 000 Ом.

    Аналогично, для диапазона 0-1000 В:

    RT oT = VMNJ’IM = 1000 В; о.001 А = 1 000 000 n

    Таким образом, RMuLT = RToT – RM = 1 000 000 –   1000 = 999 000 н. Но RMuLT = R1    + R2   + R3.

    Таким образом, RMuLT = 999 000 n = 9000 + 90 000 + R3

    И R3 =   999 000 –   99 000 =   900 000 n

    Независимо от того, какой метод вы используете, значение множителя сопротивления для каждого диапазона остается одним и тем же.Однако в первом методе умножитель представляет собой одиночный резистор, а во втором методе во всех диапазонах, кроме первого расширенного, он состоит из последовательно соединенных резисторов.

     

     

    Ссылки

    https://www.allaboutcircuits.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.