Как увеличить мощность резистора: Мощность рассеивания резистора при последовательном соединении

Содержание

Резистор

Резистор — искусственное «препятствие» для тока. Сопротивление в чистом виде. Резистор ограничивает силу тока, переводя часть электроэнергии в тепло. Сегодня невозможно изготовить ни одно, сколько-нибудь функционального, электронного устройства без резисторов. Они используются везде: от компьютеров, до небольших проектов на Arduino.

Сопротивление резистора — его основная характеристика. Основной единицей электрического сопротивления является Ом. На практике используются также производные единицы — килоом (кОм), мегаом (МОм), гигаом (ГОм), которые связаны с основной единицей следующими соотношениями:

1 кОм = 1000 Ом,
1 МОм = 1000 кОм,
1 ГОм = 1000 Мом

Купить набор резисторов для проектов на Arduino можно тут.

Ниже на рисунке видна маркировка резисторов на схемах:

Наклонные линии обозначают мощность резистора до 1 Вт. Вертикальные линии и знаки

V и X (римские цифры), указывают на мощность резистора в несколько Ватт, в соответствии со значением римской цифры.

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

Разные типы соединений нужны для подбора сопротивления, если нет в наличии нужного наминала, или нужен резистор большей мощности.

Последовательное соединение резисторов применяется для увеличения сопротивления. То есть, когда резисторы соединены последовательно, общее сопротивление равняется сумме сопротивлений каждого резистора. Например, если резисторы R1 и R2 соединены последовательно, их общее сопротивление высчитывается по формуле:

Rобщ = R1 + R2

Это справедливо и для большего количества соединённых последовательно резисторов:

Rобщ = R1 + R2 + R3 + … + Rn

Цепь из последовательно соединённых резисторов будет всегда иметь сопротивление большее, чем у любого резистора из этой цепи.

При последовательном соединении резисторов изменение сопротивления любого резистора из этой цепи влечёт за собой как изменение сопротивления всей цепи, так и изменение силы тока в этой цепи.

Мощность при последовательном соединении.

При соединении 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 В/390 Ом = 0,256 A

На основании полученных данных можно рассчитать мощность резисторов при последовательном соединении по следующей формуле:

P = I

2 x R = 0,2562 x 390 = 25,55 Вт

Таким же образом можно рассчитать мощность каждого отдельно взятого резистора:

P1 = I2 x R1 = 0,2562 x 200 = 13,11 Вт;
P2 = I2 x R2 = 0,2562 x 100 = 6,55
Вт;
P3 = I2 x R3 = 0,2562 x 51 = 3,34
Вт;
P4 = I2 x R4 = 0,2562 x 39 = 2,55
Вт.

Если сложить полученные мощности, то общая Р составит:

Робщ = 13,11 + 6,55 + 3,34 + 2,55 = 25,55 Вт

Параллельное соединение резисторов.

Параллельное соединение резисторов необходимо для уменьшения общего сопротивления и, как вариант, для увеличения мощности нескольких резисторов по сравнению с одним.

Расчет параллельного сопротивления двух параллельно соединённых резисторов R

1 и R2 производится по следующей формуле:

Rобщ = (R1 × R2) / (R1 + R2)

Параллельное соединение трёх и более резисторов требует более сложной формулы для вычисления общего сопротивления:

1 / Rобщ = 1 / R1 + 1 / R2 + … + 1 / Rn

Сопротивление параллельно соединённых резисторов будет всегда меньше, чем у любого из этих резисторов.

Параллельное соединение резисторов часто используют в случаях, когда необходимо сопротивление с большей мощностью. Для этого, как правило, используют резисторы с одинаковой мощностью и одинаковым сопротивлением. Общая мощность, в таком случае, вычисляется умножением мощности одного резистора на количество параллельно соединённых резисторов.

Мощность при параллельном соединении.

При параллельном 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.

1/R = 1/200 + 1/100 + 1/51 + 1/39 ≈ 0,06024 Ом
R = 1 / 0,06024 ≈ 16,6 Ом

Используя значение напряжения 100 В, по закону Ома рассчитывается сила тока

I = U/R = 100 В x 0,06024 Ом = 6,024 A

Зная силу тока, мощность резисторов, соединенных параллельно, определяется следующим образом

P = I2 x R = 6,0242 x 16,6 = 602,3 Вт

Расчет силы тока для каждого резистора выполняется по формулам:

I1 = U/R1 = 100/200 = 0,5 A;
I2 = U/R2 = 100/100 = 1 A;
I3 = U/R3 = 100/51 = 1,96 A;
I4 = U/R4 = 100/39 = 2,56 A

На примере этих сопротивлений прослеживается закономерность, что с уменьшением сопротивления, сила тока увеличивается.

Существует еще одна формула, позволяющая рассчитать мощность при параллельном подключении резисторов:

P1 = U2/R1 = 1002/200 = 50 Вт;
P2 = U2/R2 = 1002/100 = 100 Вт;
P3 = U22/R3 = 1002/51 = 195,9 Вт;
P4 = U22/R4 = 1002/39 = 256,4 Вт

Если сложить полученные мощности, то общая Р составит:

Робщ = 50 + 100 + 195,9 + 256,4 = 602,3 Вт

Цветовая маркировка резисторов.

Наносить номинал резистора на корпус числами — дорого и непрактично: они получаются очень мелкими. Поэтому номинал и допуск кодируют цветными полосками. Разные серии резисторов содержат разное количество полос, но принцип расшифровки одинаков. Цвет корпуса резистора может быть бежевым, голубым, белым. Это не играет роли. Если не уверены в том, что правильно прочитали полосы, можете проверить себя с помощью мультиметра или калькулятора цветовой маркировки.

Все полученные знания в данной статье необходимы при изучении уроков на Arduino. А также при созданиипроектов на Arduino, ESP8266, ESP32 и прочих микроконтроллерах.

Если же вы увлекаетесь ЧПУ станками, данные знания тоже будет не лишними.

Понравилась статья? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях. А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

До встречи в следующем уроке. Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

Понравилась статья? Поделитесь ею с друзьями:

Номинальное напряжение против номинальной мощности резистора

Мой вопрос может показаться очень простым, но меня очень смущает разница между номинальным напряжением и мощностью резистора.

В документе Вишая говорится:

Номинальная мощность

Максимальное количество энергии, которое может быть непрерывно загружено на резистор при номинальной температуре окружающей среды. Сетевые и матричные продукты имеют как номинальную мощность для каждого пакета, так и для каждого элемента.

Номинальное напряжение

Максимальное значение постоянного или переменного напряжения (среднеквадратичное значение), которое можно непрерывно прикладывать к резисторам при номинальной температуре окружающей среды.

Я прочитал эту таблицу для 27Ω, 0,2 Вт резистора . Страница 3 таблицы показывает эту формулу:

R CWВ= P× R-----√рСWВзнак равноп×р

Где RCWV = Номинальное постоянное или среднеквадратичное постоянное рабочее напряжение переменного тока на коммерческой частоте и в форме волны (вольт)

P = номинальная мощность (ватт)

R = номинальное сопротивление (Ом)

Вышеуказанный резистор 27 Ом на линии имеет номинальное напряжение 50 В и номинальную мощность 0,2 Вт, затем я помещаю значения в приведенную формулу

R CWВ= 0,2 Вт × 27 Ом----------√= 2,32 ВрСWВзнак равно0. 2W×27Ωзнак равно2,32В

Может ли кто-нибудь объяснить мне, почему номинальное напряжение составляет 50 В, а не 2,32 В?

Когда я хочу рассчитать максимальный ток, который может выдержать резистор, используя номинальную мощность резистора (0,2 Вт):

п= Я2× Rпзнак равноя2×р

я= Pр--√= 0,2 Вт27 Ом-----√= 86 мАязнак равнопрзнак равно0.2W27Ωзнак равно86мА

Если я использую номинальное напряжение:

я= Vр= 50 В27 Ом= 1,85 Аязнак равноВрзнак равно50В27Ωзнак равно1,85A

Глядя на эти результаты, я должен использовать номинальную мощность, верно?

Токочувствительные (current sensing) чип резисторы компании Panasonic

Введение

В современном мире электроники и автоматики люди не задумываются сколько процессов, связанных с их жизнью, происходят без участия человека. Будь то зарядка аккумуляторной батареи телефона или электрокара, переключение светофора или управление атомным реактором. Все эти процессы происходят без прямого участия человека, человек выполняет лишь функцию оператора, а управление осуществляется автоматически.

В настоящее время выпускается все больше и больше интеллектуальных устройств и очень часто, жизненно важно контролировать процессы, происходящие внутри электроники. Чтобы электроника работала без сбоев, не выходила из строя и служила максимально долго, крайне важно осуществлять контроль этих процессов.

Процесс контроля процессов, происходящих внутри электронных устройств, зачастую осуществляется методом контроль токов, протекающих в цепях. Существуют различные способы контроля токов, происходящих в электрических цепях электроники. Поэтому современные электронные устройства имеют в своем составе ряд сенсоров. Точность контроля зависит от точности выполняемых измерений, и точный контроль силы протекающего тока является одной из важнейших функций. Один из самых распространенных, простых, высокоточных и недорогих способов измерения токов, протекающих в электрических цепях с помощью резисторов.

Резистор и их типы

Резисторы являются самым используемыми компонентами в электронных схемах и занимают примерно 25% позиций в БоМе.

В тоже время резистор считается самой простой деталью схемы, зачастую не требующей пристального внимания. Тем не менее незаметный, на фоне полупроводниковых микросхем и других компонентов, резистор выполняет очень важные функции и без резисторов не смогла бы работать практически ни одна электронная схема.

Резисторы — это пассивные элементы, выполняющие ряд второстепенных, но важных функций. Резистор, по определению – сопротивление (от латинского «resisto»), технологически же резистором можно считать любой материал, будь то кусок медного провода, вольфрамовая нить или полоска полупроводникового материала.

Казалось бы, что такого важного в резисторе, но сложно представить современные электронные схемы без тех функций, которые выполняют резисторы: преобразование силы тока в напряжение и наоборот, ограничение протекающего тока, создание делителей напряжения, подавление радиопомех и др.

Существует несколько различных типов резисторов, отличающихся своими параметрами, вариантами исполнения и функциональным назначением: SMD (чип) резисторы, выводные резисторы, проволочные резисторы, токочувствительные резисторы, термисторы, потенциометры и реостаты.

Особую роль играют резисторы в цепях прецизионных схем, где изменение параметров резистора ведет к негативным последствиям. Рассмотрим причины важности правильного выбора резисторов и варианты их применения на основе токочувствительных резисторов.

В качестве параметра, на основе которого можно проводить измерения, контроль и диагностику электронных схем является протекающий в них ток. Такой способ измерения является одним из самых распространенных, и недооценка важности корректного измерения силы тока приводит к дальнейшим проблема работы устройств и добавляет трудностей разработчикам и инженерам, обслуживающим электронику.

Измерение динамического тока всегда было важным параметром для управления производительностью системы и это стало еще более важным с распространением более интеллектуальных функций управления устройств и систем.

Основы измерения тока

Существуют различные способы измерения тока, но измерение тока, протекающего на участке цепи, путем измерения напряжения на резисторе, является самым простым, недорогим и достаточно точным способом. К тому же резисторы не восприимчивы к электромагнитным помехам и имеют компактные размеры.

Способ измерения тока с применением токочувствительного резистора основан на законе Ома (V=IxR), заключается он на измерении падения напряжения на встроенном последовательно с нагрузкой резистором с известным значением сопротивления, и последующим вычислением тока.

Несмотря на видимую простоту и эффективность, такой способ измерения тока имеет ряд конструктивных проблем и тонкостей, которые необходимо учитывать при конструировании устройства. Поскольку токочувствительный резистор включается в цепь последовательно нагрузке он не должен оказывать существенное влияние на ток в цепи, поэтому номинальные значения сопротивления таких резисторов составляют от единиц ом до долей миллимом. Однако, при выборе измерительного резистора с низким значением может сложится ситуация, что падение напряжения на резисторе может стать сопоставимым с входным напряжением смещения расположенной далее аналоговой цепи нормирования сигнала, что отрицательно скажется на точности измерения.

Если измеряемый ток содержит значимую высокочастотную составляющую, необходимо, что бы измерительный резистор обладал малой собственной индуктивностью, из-за возникшего реактивного напряжения на нем, которое может влиять на точность измерения.

Одним из ограничивающих факторов применения токоизмерительных резисторов является рассеиваемая на них мощность (Pрез. = I2xUрез.), и связанную с этим проблему теплоотведения, поэтому токочувствительные резисторы редко применяются в цепях с током более 100А.

Еще один важный вопрос, с которым приходится сталкиваться разработчикам электроники, это вопрос обеспечения электрической изоляции между силовой цепью и токоизмерительной схемой.

Существуют два основных способа измерения тока: со стороны нижнего плеча (low-side), когда измерительный резистор включается в цепь между нагрузкой и «землей» (Рис. 1) и со стороны верхнего плеча «high-side», когда резистор включается со стороны источника питания (между нагрузкой и источником питания). У каждого из этих методов измерения есть свои преимущества и недостатки.

Рисунок 1. Low-side принцип измерения тока (резистор между нагрузкой и «землей»).

Топологию измерения тока со стороны нижнего плеча (low-side), так же часто называют топологией с «общей» цепью, простая в исполнении и наиболее бюджетная, имеет низкое входное синфазное напряжение, но имеет свой недостаток, влияющий на точность измерений, она подвержена помехам от заземляющей цепи.

Так же такой способ измерения тока не дает возможности обнаружить протекание тока в «землю» через нагрузку при коротком замыкании.

Применение данной топологии измерения тока является целесообразным, когда требуется простота и дешевизна и не требуется контроль короткого замыкания, а помехи от заземляющей цепи допустимы.

Способ измерения тока со стороны верхнего плеча «high-side», когда резистор включается со стороны источника питания (между нагрузкой и источником питания) (Рис. 2), исключает попадание помех в токоизмерительную цепь, позволяет контролировать ток утечки в случае пробоя и возникновения короткого замыкания.

Рисунок 2. High-side принцип измерения тока (резистор между нагрузкой и источником).

Однако такая измерительная схема подвержена высоким динамическим изменениям синфазных входных напряжений, требует усложнения конструкции, повышает ее стоимость и требует компоненты с высоким рабочим напряжением.

Поскольку токочувствительный резистор не должен оказывать существенного влияния на протекающий в цепи ток, он имеет маленькое номинальное сопротивление, в результате чего падение напряжения на резисторе имеет малые величины и часто требует усиления перед преобразованием значений.

Таким образом конфигурация цепи для измерения тока основанная на токочувствительном резисторе включает в себя аналоговый усилитель (как правило операционный усилитель ОУ), АЦП для преобразования напряжения в цифровое представление и микроконтроллер.

Резистор, усилитель, АЦП и микроконтроллер могут быть как самостоятельными микросхемами, так и единым блоком системы на кристалле (SoC).

Важно при выборе токочувствительного резистора учитывать все его физические величины: номинальное сопротивление, точность, рассеиваемую мощность, тепловой коэффициент (TCR) и тепловую ЭДС, влияющие на точность измеряемых параметров. С учетом того, что на резисторе рассеивается мощность, вызывающая дополнительный нагрев микросхем, влияющий на конечную точность измерений, в системах с высоким током рекомендуется использовать внешние токочувствительные резисторы.

Выбор токоизмерительного резистора

При использовании токоизмерительного усилителя в разработке, весьма важен выбор параметров токочувствительного резистора. В первую очередь выбираются номинальное сопротивление и мощность этого резистора. Номинал резистора подбирают, исходя из желаемого максимального падения напряжения на нем при максимальном ожидаемом токе, или же исходя из планируемой потери мощности на этом резисторе.

После выбора величины и мощности токоизмерительного резистора определяется допустимое отклонение от номинального значения его сопротивления, так как это напрямую повлияет на точность воспринимаемого напряжения и измеряемый ток.

Тепловая ЭДС токочувствительного резистора является еще одной важной характеристикой. Токочувствительные резисторы должны работать в широком диапазоне токов. Когда ток низкий, тепловая ЭДС резистора добавляет измерительную ошибку к напряжению, создаваемому протекающим через резистор током. Это напряжение ошибки должно быть значительно меньше, чем наименьшее ожидаемое напряжение, создаваемое протекающим через токочувствительный резистор током, сводя к минимуму ошибку измерения.

Однако есть еще один параметр, на первый взгляд не вполне очевидный, о котором часто забывают – это температурный коэффициент резистора. Температурный коэффициент часто указывается в размерности миллионная доля на градус Цельсия (ppm/°C). Он важен, поскольку температура резистора будет расти за счет мощности, рассеиваемой при протекании большого тока через этот компонент. Часто в недорогих резисторах с классом точности менее 1% наблюдается изменение рабочих параметров под влиянием температуры.

Рекомендации по монтажу

Несмотря на их внешний вид, современные токочувствительные резисторы не так просты, как кажутся. В частности, сопротивление токочувствительного резистора фактически состоит из трех частей (рис. 3). Во-первых, есть сопротивление самого резистора. Затем, есть сопротивления выводов этого резистора и дорожек на печатной плате, подключаемых к резистору. Сопротивления выводов и дорожек незначительные, но и сами токочувствительные резисторы обычно имеют очень низкие значения сопротивления. При измерениях больших токов даже небольшие сопротивления выводов вносят в результаты измерения чувствительные погрешность, поскольку они не учтены производителем в спецификациях резистора.

Рисунок 3. Токовый резистор с двумя контактами фактически состоит из трех последовательно соединенных сопротивлений: сопротивление самого резистора (Rsens), сопротивление двух выводов резистора (Rlead) и сопротивление подводящих дорожек на плате, подключенных к резистору (не показано). Сопротивление выводов может вызвать ошибку измерений для большого тока.

Одним из способов, позволяющих избежать ошибок измерения, вносимых внешними сопротивлениями выводов, является создание соединения Кельвина, выполнив раздельные токоизмерительные дорожки к двухконтактному токочувствительному резистору (рис. 4).

При этом чрезвычайно большое значение для сохранения точности измерения имеет также правильная трассировка цепей между токоизмерительным резистором и усилителем тока на печатной плате. Чтобы достигнуть высокой точности измерения тока, необходимо использовать схему Кельвина, основанную на четырех точках подключения к токоизмерительному резистору. Первые два соединения нужны для контроля протекающего тока, а два других – для контроля падения напряжения на резисторе. На рисунке 4 показаны различные варианты подключений для контроля тока, протекающего через резистор.

Рисунок 4. Технология монтажа токоизмерительного резистора а), б), в), г

Одной из наиболее распространенных ошибок является подключение входов чувствительного по току усилителя к дорожкам печатной платы, показанное на рисунке 4а, вместо непосредственного подключения к резистору.

Другие допустимые варианты подключения к резистору для измерения тока представлены на рисунках 4б…г. Показанная на рисунке 4г компоновка использует независимое двухпроводное подключение для каждого вывода токоизмерительного резистора. Такой метод наиболее часто используется для резисторов с сопротивлением менее 0,5 мОм, когда паяное соединение способно серьезно изменить сопротивление цепи. Трудно сказать, какой метод компоновки точек подключения даст наилучшие результаты в окончательном варианте печатной платы, так как точность резистора во многом зависит от точки измерения, используемой при его производстве.

Если значение резистора было измерено с внутренней стороны контактных площадок, то наилучший результат измерения обеспечит компоновка, показанная на рисунке 4в. Если значение резистора было измерено на боковой стороне площадок – компоновка, показанная на рисунке 4б, даст наивысшую точность.

Резисторы Panasonic

Компания Panasonic – один из крупнейших мировых производителей электронных компонентов, предлагает более 35 серий токочувствительных резисторов с общим числом элементов более 13 000 наименований.

Все резисторы Panasonic выполнены по специальной технологии «мягкого контакта» (Soft Termination Technology) рис. 5, уменьшающей влияние разностного теплового расширения резистора и PCB, обеспечивающей высокую надежность резисторов и устройства в процессе эксплуатации.

Рисунок 5. Технология производства резисторов с использованием «мягкого контакта»

Разность теплового расширения материалов имеет коэффициент теплового расширения CTE (Coefficient of Thermal Expansion), в процессе пайки и эксплуатации резисторы подвергаются постоянному воздействию механических вибраций и температуры, в результате которых материалы резисторов и PCB сужаются и расширяются с разными значениями. На область припоя (галтели) рис.6 воздействует механическое напряжение, которое может привести к разрушению припоя и/или структуры резистора, увеличить контактное сопротивление, вызвать дополнительный нагрев, ухудшить параметры резистора и привести к выходу из строя как самого компонента, так и устройства в целом. Технология «мягкого контакта» в резисторах Panasonic нивелирует разницу TCE и обеспечивает целостность структуры в течение всего срока эксплуатации.

Рисунок 6. Результат разрушения галтели при разности CTE

Для большего уменьшения влияния сторонних факторов на резисторы, компания Panasonic предлагает резисторы с широкими контактными площадками серии ERJA1, ERJB1, ERJB2, ERJB3, ERJD1, ERJD2 или двойным резистивным слоем серии ERJ2LW, ERJ3LW, ERJ6LW, ERJ2BW, ERJ3BW, ERJ6BW, ERJ8BW, ERJ6CW, ERJ8CW обеспечивающие дополнительную надежность компонентов и схемы в целом.

Резисторы, изготовленные в корпусах с широкой контактной площадкой, обеспечивают рассеивание тепла по всей площади элемента, снижают вероятность разрушения резистора и точек пайки. Кроме того в резисторах с широкими контактами используется технология разделения резистивного слоя на отдельные сегменты и применение компенсационных прорезей в резистивном слое, обеспечивающие превосходные температурные характеристики резистора рис. 7. Материала резистивного слоя, на основе медно-никелевого сплава, примененный при производстве резисторов, обладает низким температурным коэффициентом и позволяет достигнуть максимального уровня рассеивания тепла и отменных температурных характеристик резисторов в процессе эксплуатации рис.8.

Рисунок 7. Структура резистора с широкой контактной площадкой

Рисунок 8. а) теплоотведение резистора с раздельными сегментами, б) обычный резистор

Применение в резисторах двухстороннего резистивного слоя позволяет уменьшить размеры требуемой площади на плате до 45%, увеличить мощность рассеяния резисторов, улучшить характеристики резистора, уменьшить номинальное сопротивление резистора, обеспечить надежность и увеличить срок службы рис.9.

Рисунок 9. Структура резистора с двусторонним резистивным слоем

Т.к. мощность рассеяния резисторов с двусторонним расположением резистивного слоя выше, а допустимые номиналы сопротивления резисторов ниже, чем у обычных резисторов, такие резисторы способны работать с более высокими токами, что позволяет сохранить площадь платы, и повысить надежность устройства.

Применение

Современные электронные устройства, это сложные устройства с множеством внутренних процессов. И контроль этих процессов является важной и неотъемлемой частью. Основным способом осуществления контроля, является измерение тока, протекающего в цепях электронного устройства. Применение токоизмерительных резисторов в электронике один из самых распространенных, недорогих и высокоточных способов измерения тока.

Гигантская популярность современных мобильных телефонов, гаджетов, мобильных вычислительных машин, автономных и переносных устройств, счетчиков ресурсов, систем умного дома и другой электроники требует громадное количество элементов питания, используемых в этих устройствах. И очень важно осуществлять контроль разряда и заряда этих элементов питания, позволяющего продлить срок службы, как элементов питания, так и самих устройств. Простым, надежным, точным и не дорогим способом контроля, является контроль протекающего тока на основе токоизмерительных резисторов.

Большинство современных блоков питания или драйверов для светотехники являются достаточно интеллектуальными приборами, контролирующими массу входных и выходных параметров, таких как наличие короткого замыкания, наличие/отсутствие нагрузки, коррекция мощности, контроль заряда аккумулятора, контроль выходного напряжения и тока. Контроль многих параметров источников питания осуществляется на основе токоизмерительных резисторов.

Робототехника и автоматика неотъемлемая часть современной жизни человека, поднимается лифт, перемалывается кофе в кофе машине, крутится вентилятор, катится электросамокат, работает вытяжка на кухне, работает шуруповерт, все эти устройства используют электромоторы. Многие из схем управления электромоторов этих устройств включают в себя токочувствительные элементы на основе резисторов позволяющие осуществлять контроль и функции защиты.

Современный автомобиль, это порой серьезный вычислительный центр, со множеством мультимедийных, коммуникационных и силовых электронных блоков, содержащий десятки электромоторов, силовых и сигнальных цепей, и высокой степенью контроля средств управления и безопасности автомобиля. Для обеспечения высокой надежности систем автомобиля, крайне важно контролировать электрические процессы и протекающие токи в цепях. Системы контроля токов на основе токоизмерительных резисторов Panasonic способны обеспечить высокую точность и надежность.

Заключение

Технология измерения тока посредством преобразования напряжения с помощью токочувствительных резисторов, в силу простоты схемного решения, стоимости, точности и надежности, является наиболее распространенной в современной электронике.

Уникальная технология производства резисторов, их высокое качество, подтвержденное наличием сертификатов, регламентированных для применения в автомобильной электронике, AEC-Q200, позволяет проектировать и создавать высоконадежные системы контроля и управления с применением токочувствительных резисторов Panasonic. Широкая номенклатура токочувствительных резисторов позволит подобрать требуемые элемент.

Описание

Серия резисторов

Типоразмер

Диапазон сопротивлений, Ом

Точность, %

T.C.R (ppm)

Мощность рассеяния, Вт

Диапазон рабочих температур, °C

Стандартные низкоомные толстопленочные резисторы

ERJ12RS

ERJ12ZS

ERJ14RS

ERJ1TRS

ERJ3RS

ERJ6RS

ERJ8RS

0402

0603

0805

1206

1210

1812

2010/ 2512

0.1…0.2

0.5 – D

1 – F

2 – G

5 - J

100

150

200

250

300

0.1

0.125

0.166

0.25

0.33

0.5

1

-55…+155

Стандартные низкоомные толстопленочные резисторы

ERJ12RQ

ERJ12ZQ

ERJ14RQ

ERJ1TRQ

ERJ3RQ

ERJ6RQ

ERJ8RQ

0402

0603

0805

1206

1210

1812

2010/ 2512

0.22…9.1

0.5 – D

1 – F

2 – G

5 - J

100

150

200

250

300

0.1

0.125

0.166

0.25

0.33

0.5

1

-55…+155

Низкоомные толстопленочные резисторы повышенной мощности

ERJ14BS

ERJ14BQ ERJ2BS

ERJ2BQ

ERJ3BS

ERJ3BQ

ERJ6BS

ERJ6DS

ERJ6BQ

ERJ6DQ

ERJ8BS

ERJ8BQ

0402

0603

0805

1206

1210

0.1…9.1

0.5 – D

1 – F

2 – G

5 - J

100

150

200

250

300

0.166

0.25

0.33

0.5

-55…+155

Низкоомные толстопленочные резисторы с низким TCR

ERJL12

ERJL14

ERJL1D

ERJL1W ERJL03

ERJL06

ERJL08

0603

0805

1206

1210

1812

2010

2512

0.02…0.1

1 – F

5 - J

100

200

300

0.2

0.25

0.33

0.5

1

-55…+125

Низкоомные толстопленочные резисторы с двухсторонним резистивным слоем, повышенной мощности

ERJ2BW

ERJ2LW

ERJ3BW

ERJ3LW

ERJ6BW

ERJ6CW

ERJ6LW

ERJ8BW

ERJ8CW

0402

0603

0805

1206

0.05…0.1

0.5 – D

1 – F

2 – G

5 - J

75

100

150

200

250

300

500

700

0.2

0.25

0.33

0.5

1

-55…+155

Низкоомные толстопленочные резисторы с широкими выводами, высокой мощности

ERJA1

ERJB1

ERJB2

ERJB3

1225

1020

0612

0508

0.05…1M

1 – F

2 – G

5 - J

100

150

200

300

0.33

0.75

1

1.33

-55…+155

Низкоомные толстопленочные резисторы с широкими выводами, низким TCR

ERJD1

ERJD2

ERJD3

1020

0612

0508

0.05…0.2

1 – F

5 - J

100

0.5

1

2

-55…+155

Доступность:

Резисторы Panasonic находятся в массовом производстве и доступны для заказа.

Ресурсы:

 

Причины, определяющие скорость повышения температуры | Как добиться надежной работы электроустановок | Архивы

Страница 5 из 21

ПРИЧИНЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СКОРОСТЬ ПОВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОСЛЕ ВКЛЮЧЕНИЯ И СНИЖЕНИЯ ЕЕ ПОСЛЕ ОТКЛЮЧЕНИЯ

Температура повышается тем быстрее (при прочих равных условиях), чем больше мощность потерь в рассматриваемом участке цепи. Иллюстрируем это, выполнив упражнения 12 и 13.
Упражнение 12. Электрическая плитка присоединена к сети через разъемное соединение.
Ответить на вопрос: какие мощности определяют температуры (и скорости их нарастания) плитки, проводов и разъемного соединения? Сопротивлением места присоединения проводов к плитке пренебрегаем.
Ответ В данном случае надо различать три мощности: мощность плитки I2R, мощность потерь в проводах 12гп и мощность потерь в разъемном соединении 12гс. Здесь / сила тока. A; R, r, гс - сопротивления, Ом, плитки, проводов и разъемного соединения соответственно. Например, если / = S A, R = 50 Ом,   = 0,1 и гс =0,03 Ом, то "нагревающие мощности" соответственно равны 1250; 2,5 и 0,75 Вт.
Упражнение 13. Мощность потерь пропорциональна квадрату силы тока, что в электроустановках постоянного тока не вызывает сомнений, так как в них существует только один ток. Но при переменном токе различают три тока: активный, реактивный и полный. Какой же из них нагревает провода?
Ответ. Нагревает фактически существующий ток, т.е. полный. Именно он может быть непосредственно измерен. Активный и реактивный токи это только расчетные величины Сказать, что нагревает ток активный, это так же неверно, как утверждать, будто груз поднимает
вектор, а не сила, которая изображается вектором ради удобства расчетов.
Температура повышается тем быстрее, чем больше плотность тока, в чем легко убедиться, обратившись к упражнению 14.
Упражнение 14. В ПУЭ приведены таблицы допустимых длительных токов нагрузок на провода и кабели. Нагрузки определяются условиями допустимого нагревания.
Сопоставляя данные таблиц, ответить на вопросы: 1. Почему при одних и тех же условиях прокладки и сечениях, например 4 мм2, плотность тока в медных проводах - в нашем примере 41/4 = 10,25 А/мм2 больше плотности тока в алюминиевых 32/4=8 А/мм2? 2. Почему для кабеля одной и той же марки с жилами одинакового сечения, например 16 мм , плотность тока при открытой прокладке 3,8 А/мм2 меньше плотности тока при прокладке в земле 5 А/мм2. 3. Почему с последовательным увеличением стандартных сечений S, мм2, длительные токовые нагрузки /, А, возрастают значительно медленнее увеличения сечений, а плотности тока уменьшаются? Например, как следует из сопоставления приведенных ниже данных (ср. первый и последний столбцы), сечение увеличилось в 5 раз (2,5 : 0,5), сила тока в 2,8 раза (30 : 11), а плотность тока уменьшилась в 12 : 25 = 0,48:


S, мм ....

. . . 0,5

0,75

1,0

1.2

1,5

2

2,5

/, A     

. 11

15

17

20

23

26

30

J, A/mm2

. . 25

20

17

16,6

15,3

13

12

4. Могут ли достичь опасных значений плотности тока при токах, исчисляемых долями миллиампера?
Ответы. 1. Удельная проводимость меди примерно в 1,6 раза больше удельной проводимости алюминия.
При открытой прокладке охлаждение хуже, чем при прокладке в земле.
Охлаждающая поверхность с увеличением диаметра провода растет медленнее его сечения, что и вынуждает снижать допустимую плотность тока.
В настоящее время в электроустановки часто входят в качестве элементов аппараты и приборы (реле времени, усилители и т.п.), в которых применяется печатный монтаж. И хотя в электронных приборах токи весьма малы, но и сечение печатных соединений очень мало. Следовательно, не исключено, что в результате пренебрежительного отношения к опасности "малых токов" их плотности могут достичь недопустимых значений.
Чем массивнее тело, тем оно медленнее нагревается и медленнее остывает.
Одно и то же количество теплоты нагревает предмет с большей теплоемкостью до более низкой температуры, так как чем больше теплоемкость, тем больше теплоты нужно, чтобы повысить температуру на каждый градус.
Нагреть тело тем труднее, чем оно теплопроводнее. Именно большой теплопроводностью металла объясняется то, что металлический лист, лежащий на скамейке, кажется холоднее скамейки, хотя они находятся в одной среде и, следовательно, имеют одну и ту же температуру.
Большое значение имеют размеры охлаждающей поверхности. Вспомните, например, ребра у радиаторов. Увеличение поверхности изделий с целью снижения их температуры — прием, распространенный в электротехнической практике, — иллюстрируется упражнением 15.
Упражнение 15. В электроустановках широко применяют резисторы различных исполнений - проволочные и непроволочные, сопротивлением от единиц до миллионов Ом, миниатюрные (для радиоэлектронных устройств) и больших размеров (для энергетических установок). Но независимо от исполнения и значения сопротивления важнейшей характеристикой любого резистора является его номинальная мощность,   т-е.  мощность, которую может рассеять его поверхность без недопустимого для резистора повышения температуры.
На рис. 4,а показаны три резистора А, Б, В сопротивлением по 25 Ом каждый (см. 1-ю строку таблички), но рассчитанные на разные номинальные мощности /ном ~ соответственно 100, 50 и 10 Вт (2-я строка таблички). Резисторы соединены последовательно, и, значит, через них проходит один и тот же ток / = 0,6 А (5-я строка таблички).
Рисунок 4,6 иллюстрирует зависимость температуры резистора в, °С, от фактической мощности Рф, которая в нашем примере для любого резистора равна 9 Вт (3-я строка таблички). Предполагается, что резистор включен настолько долго, что его температура достигла установившегося значения. Обратите внимание на то, что на рис. 4,6 по горизонтальной оси отложены не мощности в ваттах, а выраженные в процентах отношения Рф(Рном.
Резистор после включения нагревается постепенно. Его температура в, как показано на рис. 4,в, зависит от длительности включения t, мин.
Ответить на вопросы: 1. Чем отличаются друг от друга резисторы А, Б и В, имеющие разные номинальные мощности? 2.ном (см- строку таблички) и каков смысл использования в графике относительных, а не абсолютных единиц? 4. До какой температуры при длительном включении нагреваются резисторы А, Б и В? 5. Не более скольких минут может быть включен резистор, чтобы его температура не превысила 140 °С? Какое условие принято при построении графика рис. 4,в, благодаря которому график стал универсальным?
Ответы. 1. Резисторы А, Б и В отличаются размерами охлаждающих поверхностей.
Через резисторы проходит один и тот же ток / = 0,6 А, а сопротивления резисторов одинаковы: г =25 Ом. Следовательно, в любом случае Рф = /2г= 0,62*25 = 9 Вт.
Делением фактической мощности Рф на номинальную Рном и умножением на 100%. Например, для резистора А Рф : Рном * 100% = 9: 100 х 100% = 9%.

Рис. 4. Температура изделия тем ниже, чем больше охлаждающая поверхность и чем меньшее время оно включено - к упражнению 15
Можно выражать Рф1Рном не в процентах, а в долях единицы, принимая за единицу Рном. В нашем случае при этом условии Рф1РцОМ = 0.9- Смысл использования относительных единиц состоит в том, что график становится универсальным, т.е. он пригоден для всех однотипных изделий.
4. Решить этот вопрос можно, воспользовавшись графиком рис. 4,6.
Для резистора А на горизонтальной оси находим значение Рф1Рногл = 9%, проводим вертикальную красную линию до пересечения с кривой, а затем горизонтальную линию, которая укажет температуру, в данном случае 70 °С. Поступая аналогичным образом, определяем температуру резистора Б - зеленые линии - 120 °С и резистора В - синие линии - 280 °С. Одним словом, чем меньше номинальная мощность резистора, тем он сильнее нагревается.
5. На вертикальной оси (рис. 4,в) находим заданную температуру 140 °С, проводим горизонтальную линию до пересечения с кривой, а затем вертикальную линию, которая укажет искомое время, в данном случае 3 мин. Если резистор включен более 3 мин, то температура выше 140 °С. Так, например, рис. 4,в показывает, что резистор за 6 мин нагревается до 220 °С. Однако температура резистора не может превысить 300°С. Принято условие: Рф = /"ном.
Сложный процесс переноса теплоты состоит из ряда следующих более простых процессов:
а)        теплопроводности, т.е. молекулярного переноса теплоты посредством теплового движения микрочастиц в среде с неоднородным распределением температуры;
б)        излучения. Внутренняя энергия вещества превращается в энергию излучения. Далее оно распространяется в пространстве и, наконец, поглощается веществом, оказавшимся на пути излучения;
в)        конвективного переноса теплоты в среде с неоднородным распределением скорости и температуры микроскопическими элементами среды при их перемещении.
В природных объектах и инженерных сооружениях теплота переносится всеми тремя способами одновременно. Такой процесс называется теплопередачей.
Не вдаваясь в детали этого специального вопроса, подчеркнем следующее.
Чем лучше условия охлаждения, тем (при прочих равных условиях) температура ниже. Например, открытые аппараты охлаждаются лучше, чем закрытые. Важна скорость, с которой сменяется охлаждающая среда, например продувается воздух с помощью вентилятора и т.п. Особенности охлаждения электротехнических устройств рассмотрены в конце параграфа.
Перейдем к подробному рассмотрению этих вопросов.

Использование тормозных резисторов с ПЧ

При работе преобразователя частоты для остановки электродвигателя используются два режима: режим выбега (двигатель останавливается по инерции) и режим торможения с управляемым временем замедления.

Режим остановки на выбеге

Остановка на свободном выбеге означает, что при подаче команды STOP выходы преобразователя отключаются от двигателя, и его ротор вращается по инерции. Время торможения при этом будет неопределенным, зависящим только от инерционных свойств нагрузки. Этот режим выбирается, когда нагрузка имеет большой момент инерции, а время торможения не критично.

Режимы остановки с замедлением

При остановке электродвигателя в режиме торможения время замедления задается пользователем в настройках частотного преобразователя, и может быть как больше, так и меньше времени остановки на выбеге.

В режиме с относительно большим временем замедления выходная частота преобразователя плавно уменьшается до заданной минимальной, затем напряжение с двигателя снимается. Фактически происходит не торможение, а плавное понижение оборотов двигателя.

При уменьшении времени замедления двигатель может переходить в генераторный режим с накоплением излишней энергии в звене постоянного тока ПЧ. Это происходит не только при замедлении, но и при отрицательном крутящем моменте, когда двигатель поддерживает заданную скорость, а нагрузка пытается ее увеличить.

Напряжение в звене постоянного тока может превышать допустимые значения в определенных пределах. В подобных случаях нужно либо увеличить время торможения, либо использовать тормозной резистор.

На тормозном резисторе выделяется мощность, которую нагрузка передает через двигатель в преобразователь частоты при быстром снижении скорости или остановке. Резистор используется вместе со специальной схемой управления – тормозным модулем. Модели ПЧ низкой мощности оснащаются встроенным модулем. В этом случае в преобразователе есть клеммы «+» и «PB», к которым непосредственно подключается тормозной резистор, как показано на схеме ниже.

При мощностях более 18,5 кВт и в дешевых моделях тормозной модуль, как правило, является выносным устройством и покупается отдельно. Подключение производится к клеммам преобразователя «+» и «-». Модуль содержит пороговое устройство и мощный ключевой транзистор. Когда напряжение превышает допустимое, транзистор открывается, и напряжение прикладывается к тормозному резистору.

Модель тормозного модуля и номинал резистора выбираются в соответствии с рекомендациями производителя, исходя из мощности ПЧ и условий его работы. Также при проектировании и эксплуатации оборудования нужно учитывать, что резистор может значительно нагреваться в процессе работы.

Частотник без тормозного резистора

В некоторых моделях частотных преобразователей предусмотрена функция ограничения перенапряжения на шине постоянного тока. Тормозной резистор в таком случае не используется, при этом автоматически поддерживается максимальный тормозной момент, а время замедления может быть минимальным для данной нагрузки.

Без тормозного резистора можно обойтись еще в одном случае. Если в оборудовании используется несколько преобразователей частоты с одинаковым напряжением шины постоянного тока, их шины можно объединять. В результате ПЧ могут взаимно поглощать излишнее напряжение при торможении.

В завершение упомянем о других режимах торможения:

  • режим торможения постоянным током, который можно использовать для экстренной остановки двигателя.
  • режим удержания двигателя в остановленном состоянии с помощью постоянного тока. Вследствие возможного перегрева двигателя этот режим рекомендуется использовать непродолжительное время.

Другие полезные материалы:
Зачем нужен контактор байпаса в УПП
Назначение сетевых и моторных дросселей
Выбор преобразователя частоты

Краткое руководство по выбору резисторов Danotherm

06.09.2018

Danotherm - одна из ведущих компаний выпускающая мощные резисторы для различных применений в изделиях силовой электроники. Про­дукция компании  перекрывает наиболее широкий спектр применений в данной области. Предлагаем вам краткое руководство по выбору резисторов Danotherm.

Серия ALPHA

Тормозные резисторы в корпусах из алюминиевого профиля четырех типов, образующих 4 семейства приборов данной серии: CA, CB, CCH и CCR.

В семействах CA и CB имеются приборы, предназначенные для горизонтального (H) или вертикального (V) монтажа. Резисторы могут выпускаться со встроенным термостатом и различной степени защищенности.

  • Постоянная рассеиваемая мощность: 65…5500 Вт
  • Диапазон сопротивлений: 0.4 Ом…4.7 кОм
  • ТКС: ±100 ppm
  • Электрическая прочность изоляции: 2500 В (переменный ток)
  • Рабочее напряжение: до 1100 В (постоянный ток), до 690 В (переменный ток)
  • Допустимая рабочая перегрузка, для времени 1 с: до 75x; для времени 10 с: до 12х
  • Диапазон температур окружающей среды: -40…+90°С
  • Степень защищенности: до IP65

Справочные материалы:

Серия LAMBDA

Тормозные резисторы открытого типа в защитных перфорированных кожухах.

Приборы данной серии могут выпускаться, в том числе, и по спецификации заказчика.

В кожухе может помещаться от одного до четырех проволочных резистивных элементов, что позволяет потребителю выбирать нужные размеры резистора при заданной мощности рассеивания.

  • Постоянная рассеиваемая мощность: 250…3570 Вт
  • Диапазон сопротивлений: 0.12…256 Ом
  • ТКС: ±200 ppm
  • Электрическая прочность изоляции: 2500 В (переменный ток)
  • Рабочее напряжение: до 1100 В (постоянный ток), до 690 В (переменный ток)
  • Допустимая рабочая перегрузка, для времени 1 с: до 35х; для времени 5 с: до 10х
  • Диапазон температур окружающей среды: -40С…+90°С
  • Степень защищенности: IP20
Серии OHMEGA

Тормозные резисторы на основе герметичных резистивных элементов, заключенных в стальную трубку. Приборы серии OHMEGA выпускаются как с воздушным, так и с жидкостным охлаждением. Могут быть изготовлены согласно техническим условиям заказчика.

Для увеличения рассеиваемой мощности, резистивные элементы объединяются в модули до 9 элементов для приборов с воздушным охлаждением и до 3 элементов для приборов с жидкостным охлаждением.

Резисторы серии OHMEGA отличает высокая надежность, устойчивость к воздействию окружающей среды и возможность работы в тяжелых условиях, что позволяет использовать их, в частности, на железнодорожном транспорте и в качестве нагревательных элементов для климат-систем.

  • Постоянная рассеиваемая мощность: 1200…26000 Вт (с воздушным охлаждением), 1500…15000 Вт (с жидкостным охлаждением)
  • Диапазон сопротивлений: 1.3…30 Ом
  • ТКС: ±100 ppm
  • Электрическая прочность изоляции: 2500 В (переменный ток)
  • Рабочее напряжение: до 800 В (постоянный ток), до 400 В (переменный ток)
  • Допустимая рабочая перегрузка, для времени 1 с: до 40х; для времени 5 с: до 15х
  • Диапазон температур окружающей среды: -40С…+155°С
  • Степень защищенности: IP20
Серии OHMEGA мощность 1-10 kW, 50-200 kW
Серии SIGMA

Модульные резисторы данной серии выполнены на основе проволочных резистивных элементов на керамическом основании с покрытием защитным слоем фосфата алюминия. Модульная сборная конструкция позволяет в широких пределах варьировать рассеиваемую мощность, габариты и электрическое сопротивление. Большой диапазон мощностей и сопротивлений открывает возможности по применению резисторов серии SIGMA в качестве пусковых, тормозных, нагрузочных и зарядных в самых различных электрических и электромеханических системах.

  • Постоянная рассеиваемая мощность: 100…5000 Вт
  • Диапазон сопротивлений: 0.12 Ом…200 кОм
  • ТКС: ±100 ppm
  • Электрическая прочность изоляции: 2500 В (переменный ток)
  • Рабочее напряжение: до 1100 В (постоянный ток), до 690 В (переменный ток)
  • Допустимая рабочая перегрузка, для времени 1 с: до 35х, для времени 10 с: до 10х
  • Диапазон температур окружающей среды: -40С…+90°С
  • Степень защищенности: до IP21

Справочные материалы:

Серия TERA, тормозные резисторы

Мощные сильноточные резисторы на основе решетчатых стальных резистивных элементов. Отличаются высокой надежностью, высокими рабочими токами и большой рассеиваемой мощностью единичного резистивного элемента, что позволяет создавать на их основе компактные резисторные блоки на мощности до 5…8 кВт. Резисторы на основе элементов серии TERA в основном применяются в качестве тормозных/пусковых резисторов мощных электроприводов, заземляющих резисторов нейтрали в многофазных сетях, разрядных и нагрузочных резисторов.

  • Постоянная рассеиваемая мощность одного элемента,
    при естественном охлаждении: 500 Вт
    при принудительном охлаждении: 1300 Вт
  • Диапазон сопротивлений одного элемента: 0.0088…3.58 Ом
  • ТКС: ±250 ppm

Описание серии

На основе элементов TERA выпускаются:

 

  • разрядные резисторы мощностью до 24 кВт степени защищенности IP20: 


  • заземляющие резисторы
  • передвижные нагрузочные блоки мощностью 500 кВт


Проволочные трубчатые цилиндрические резисторы

Эти резисторы выпускаются в 46 стандартных типоразмерах диаметром от 10 до 44 мм и длиной от 55 до 590 мм с цементированным или стеклоэмалевым покрытием резистивного элемента. Все типы могут быть как фиксированного номинала, так и с возможностью подстройки сопротивления, а также с подавленной индуктивностью. Соединение резистивного элемента с выводами производится сваркой, что гарантирует высокую надежность даже в условиях высокой рабочей температуры приборов. Для монтажа резисторов поставляются крепежные фланцы и скобы. Возможно изготовление специальных типов резисторов по спецификации заказчика.

  • Постоянная рассеиваемая мощность: 17…1000 Вт
  • Диапазон сопротивлений: 0.047…200 кОм
  • ТКС: ±100 ppm 
  • Электрическая прочность изоляции: 1200 В
  • Рабочее напряжение, ограниченное мощностью рассеивания: до 5700 В
  • Допустимая рабочая перегрузка для времени 5 с: до 10х
  • Диапазон температур окружающей среды: -40…+220°С

Справочные материалы:

Проволочные овальные резисторы

Низкопрофильные овальные резисторы удобны в тех случаях, когда в аппаратуре имеются ограничения по допустимой высоте устанавливаемых элементов. Данные приборы выпускаются в 20 стандартных типоразмерах с большой полуосью от 10 до 25 мм и длиной от 78 до 490 мм как фиксированного сопротивления, так и с возможностью подстройки, а также с безындуктивной намоткой. Специально разработаны резисторы, предназначеные для монтажа на печатные платы. Защитное покрытие поверхности — цементное или стеклоэмалевое.

  • Постоянная рассеиваемая мощность: 40…800 Вт
  • Диапазон сопротивлений: 0.022 Ом…100 кОм
  • ТКС: ±100 ppm
  • Электрическая прочность изоляции: 1200 В
  • Рабочее напряжение, ограниченное мощностью рассеивания: до 4700 В
  • Допустимая рабочая перегрузка, для времени 5 с: до 10х
  • Диапазон температур окружающей среды: -50С…+250°С

Справочные материалы:

Резисторы для установки на теплоотвод

Проволочные резисторы в алюминиевых корпусах различного профиля и способа крепления. Выпускаются как в исполнении, предусматривающем установку на дополнительный теплоотвод, так и в исполнении, не требующем такового. Резистивный элемент может быть выполнен с безиндуктивной намоткой. Широкий диапазон номинальных сопротивлений, малые габариты, высокая устойчивость к внешним воздействиям и электрическая прочность изоляции позволяют использовать приборы рассматриваемых серий в самых разнообразных устройствах. Резисторы модульной конструкции позволяют значительно увеличить допустимую рассеиваемую мощность при небольших габаритах и получить равномерную теплоотдачу со значительной поверхности.

Толстопленочные резисторы

Приборы этого типа отличает крайне низкая величина индуктивности, что позволяет их применять в высокочастотных устройствах и импульсных устройствах с малыми длительностями импульсов. Применение толстопленочных резисторов в преобразователях позволяет снизить потери при переключении и повысить рабочие частоты преобразователей. Толстопленочная технология позволяет получать сопротивления больших номиналов, изготовление которых в проволочном исполнении представляет существенные сложности.

  • Постоянная рассеиваемая мощность: 45…225 Вт
  • Диапазон сопротивлений: 0.3 Ом…4 МОм
  • ТКС: ±250 ppm
  • Электрическая прочность изоляции: 2500 В (переменный ток)
  • Рабочее напряжение резистора: до 2500 В
  • Допустимая рабочая перегрузка для времени 10 с: до 4х
  • Диапазон температур окружающей среды: -40С…+125°С

Справочные материалы:

Проволочные реостаты

Приборы 10 стандартных типоразмеров. В течение последних 50 лет заслужили репутацию надежных и удобных переменных резисторов с высокими эксплуатационными характеристиками. Возможно изготовление реостатов с целым рядом функциональных особенностей, таких, как: намотка начального участка реостата проводом большого сечения, функция отключения скользящего контакта от резистивного элемента, функция замыкания скользящего контакта на дополнительную клемму, вывод регулировочного вала с обеих сторон прибора, установка реостата в корпус с клеммами, реализация сдвоенных и строенных реостатов с регулировкой одним валом. Выпускаются также реостаты с линейным перемещением скользящего контакта.

  • Постоянная рассеиваемая мощность: 12…500 Вт
  • Диапазон сопротивлений: 0.5 Ом…25 кОм
  • Механический угол поворота: 270…300°
  • Электрическая прочность изоляции: 2500 В (переменный ток)
  • Диапазон температур окружающей среды: -40С…+130°С

Справочные материалы:

Заказная продукция и аксессуары

Компания Danotherm выпускает большое количество изделий по спецификации заказчика и аксессуаров для стандартных и заказных резисторов. Практически в каждой серии возможна комплектация резисторов средствами монтажа и подключения по согласованию с заказчиком, а также изготовление изделий с дополнительными функциями и свойствами, не оговоренными в справочных материалах на стандартную продукцию.

Справочные материалы:

  • Заказные тормозные резисторы
  • Другие заказные изделия
Заказать продукцию Danotherm вы можете у нас. Для запроса цен и сроков поставки пишите на электронную почту [email protected] Наши специалисты всегда проконсультируют вас о продукции, расскажут об условиях поставки, помогут подобрать подходящий продукт.

Перейти к списку статей


ARCOL - резисторы проволочные, тонко

Резисторы в алюминиевом корпусе для монтажа на радиатор HS

Мощные проволочные резисторы ARCOL серии HS, предназначенные для монтажа на радиатор. Отличаются высокой надежностью и стабильностью в работе. Способны рассеивать мощность до 300 ватт. Серия HS очень широко используется в электротехнике.

• Рассеиваемая мощность: от 10 Вт до 300 Вт
• Сопротивления: от R005 до 100K
• Допустимые отклонения: от ±1% до ±10%
• Модели: HS10, HS15, HS25, HS50, HS75, HS100, HS150, HS200, HS250, HS300
Подробное описание

Резисторы в алюминиевом корпусе для монтажа на радиатор HSW600

Резистор HSW600 изготовлен в соответствии с требованиями MIL 18546 и IEC 115. HSW монтируется на радиатор, трубки присоединяются для оптимизации водяного охлаждения. Несмотря на компактный корпус рассеивание мощности составляет 600 Ватт.

• Рассеиваемая мощность: 600 Вт
• Сопротивления: от R1 до 30K
• Допустимые отклонения: ±5%
Подробное описание

Прецизионные пассивированные чип-резисторы ACPP

При изготовлении пассивированных чип-резисторов ACPP используется прецизионная тонкопленочная технология с точностью до ± 0,1% и 15 ppm / ºC. Резисторы имеют расширенный омический диапазон. Они пассивированы для высокой влажности и полностью соответствуют требованиям RoHS.

• Рассеиваемая мощность: от 0.063 Вт до 0.5 Вт
• Сопротивления: от 49R9 до 1M5
• Допустимые отклонения: 0.1%, 0.25%, 0.5%
Подробное описание

Осевые кремниевые резисторы серии ACS

Осевой резистор с кремниевым покрытием - высокого качества и при этом с низкой ценой. Обладая ядром из оксида алюминия высокой чистоты, ACS рассеивает больше энергии, чем большинство его конкурентов.

• Рассеиваемая мощность: от 1 Вт до 10 Вт
• Сопротивления: от R01 to 100K
• Допустимые отклонения: ±1%, ±5%, ±10%
Подробное описание

Прецизионные резисторы серии APC

Резисторы серии APC от ARCOL выполнены по прецизионной технологии тонкой пленки для достижения очень низких допусков до ± 0,01% и используют миниатюрный чип размером 0201.

• Рассеиваемая мощность: от 1/32 Вт до 1/2 Вт
• Сопротивления: от 1R до 3M
• Допустимые отклонения: ±0.01%
Подробное описание

Толстопленочные резисторы серии ARC1

Универсальные неиндуктивные высоковольтные резисторы с толстой пленкой, доступны в конформных или стеклянных покрытиях. Предназначены для широкого диапазона применений, включая медицинское испытательное оборудование, высоковольтные источники питания и различные узкоспециализированные приборы.

• Рассеиваемая мощность: от 1 Вт до 10 Вт
• Сопротивления: от 200R до 30G
• Допустимые отклонения: от ±0.1% до ±10%
Подробное описание

Толстопленочные резисторы серии ARC2

Прецизионные высоковольтные резисторы для монтажа на печатную плату. Комбинация из жесткого TCR, низких допусков и высоких омических значений делают их практически уникальными на рынке.

• Рассеиваемая мощность: от 3,8 Вт до 17 Вт
• Сопротивления: от 400R до 30G
• Допустимые отклонения: от ±0.1% до ±10%
Подробное описание

Толстопленочные резисторы серии ARC3

Трубчатые резисторы с винтовыми контактами и очень высокой точностью, высокими омическими значениями.

• Рассеиваемая мощность: от 11 Вт до 105 Вт
• Сопротивления: от 2R до 25G
• Допустимые отклонения: от ±0.1% до ±10%
Подробное описание

Низкопрофильные проволочные резисторы в металлическом корпусе ARF

Гибкая конструкция с высокой импульсной способностью, идеально подходящая для применения в инверторах/преобразователях. Повышенные уровни мощности могут быть достигнуты при установке радиатора.

• Рассеиваемая мощность: от 150 Вт до 600 Вт
• Сопротивления: от 2R2 до 1K1
• Допустимые отклонения: ± 5%
Подробное описание

Мощные резисторы серии HD

Серия HD от ARCOL обычно выбирается для динамического торможения, где требуется высокий импульсный нагрузочный резистор.

• Рассеиваемая мощность: от 200 Вт до 750 Вт
• Сопротивления: от R9 до 3K1
• Допустимые отклонения: ±5%, ±10%
Подробное описание

Толстопленочные цилиндрические резисторы серии HTS

Осевой высоковольтный неиндуктивный резистор в прочном эпоксидном покрытии, сочетает очень высокую стабильность с очень высокими омическими значениями.

• Рассеиваемая мощность: от 0,5 Вт до 9 Вт
• Сопротивления: от 100K до 1G
• Допустимые отклонения: от ±0.5% до ±10%
Подробное описание

Прецизионный металлический пленочный резистор серии MRA

Стабильные пленки напыляют на стержни из оксида алюминия высокой чистоты, затем покрывают эпоксидной смолой для защиты от любых внешних воздействий.

• Рассеиваемая мощность: от 0.125 Вт до 2 Вт
• Сопротивления: от R1 до 10M
• Допустимые отклонения: от ±0.05% до ±1%
Подробное описание

Углеродные композиционные резисторы серии RCC

Твердотельные углеродные резисторы, предназначенные для рассеивания высокой энергии. Они не являются индуктивными и сочетают в себе высокие импульсные характеристики с отличной стабильностью.

• Рассеиваемая мощность: от 0.25 Вт до 0,5 Вт
• Сопротивления: от 1R до 22M
• Допустимые отклонения: ±5%, ±10%, ±20%
Подробное описание

Резисторы SMD с проволочной обмоткой серии RWS

Уникальная разработка ARCOL для удовлетворения растущих требований к мощности для компонентов поверхностного монтажа, с оптимизированной тепловой конструкцией для большей эффективности и повышенной производительности.

• Рассеиваемая мощность: от 0.5 Вт до 10 Вт
• Сопротивления: от R005 до 50K
Подробное описание
Подробное описание

Толстопленочные резисторы серии UT

Трубчатый высоковольтный резистор предназначенный для обработки импульсной энергии с высоким напряжением и экстремальными значениями сопротивления.

• Рассеиваемая мощность: от 20 Вт до 100 Вт
• Сопротивления: от 10R до 10T
• Допустимые отклонения: ±1%, ±2%, ±5%, ±10%
Подробное описание

Стекловидные эмалированные резисторы серий V и VT

Резистор серии V c обмоткой защищенной стекловидной эмалью, идеально подходит для высокоуровневых импульсных применений. Является высоконадежным, выдерживает неблагоприятные условия.
Резистор серии VT похож на V, но имеет ленту с кромкой, чтобы увеличить мощность в корпусе меньшего размера. Значения резисторов, следовательно, ниже, чем у его проводной серии V.

• Рассеиваемая мощность: от 3 Вт до 625 Вт
• Сопротивления: от R02 до 100K
• Допустимые отклонения: ±1%, ±2%, ±5%, ±10%
Подробное описание

Резисторы из нержавеющей стали серии TFBR

Серия TFBR от ARCOL обеспечивает высокую плотность мощности в низкопрофильной упаковке, разработана для легкой сборки и оснащена различными типами клемм. Технология пленки обеспечивает высокую частотную работу из-за ее низких характеристик индуктивности. Дополнительное преимущество высокой мгновенной импульсной мощности также делает TFBR подходящим для требований торможения и разрядки.

• Рассеиваемая мощность: от 100 Вт до 900 Вт
• Сопротивления: от 5R до 680R
Подробное описание

Ом - Увеличение сопротивления на динамиках

Да можно добавить резистор, НО .

Импеданс громкоговорителя зависит от частоты. Это график зависимости импеданса от частоты двухполосного фазоинвертора, который я случайно искал в Google:

Это типичный график для 2-полосного фазоинвертора. Резонанс низкочастотного динамика и резонанс вентиляционного отверстия фазоинвертора создают два пика на низких частотах, а кроссовер между низкочастотным динамиком и высокочастотным динамиком очевиден между 1.5к и 3к. Это динамик на 4 Ом. Для динамика на 8 Ом график выглядел бы так же, с увеличением в 2 раза.

Последовательное добавление резистора создаст делитель напряжения (см. Схему в ответе транзистора), а напряжение на вашем динамике будет зависеть от его частотно-зависимого импеданса. Это означает, что частотная характеристика динамика изменится. Выходной сигнал будет ослаблен больше всего там, где импеданс динамика низкий, но он будет иметь очень маленькое затухание на частотах, соответствующих пикам импеданса.Также изменится демпфирование.

Так что, наверное, он будет звучать иначе, басов станет чуть больше. Это может быть приятно, а может и нет, в зависимости от динамиков, но не удивляйтесь, если вы услышите разницу.

Поэтому я рекомендую приобрести несколько дешевых резисторов 2 Ом 10 Вт и провести быстрый тест.

Обратите внимание, что громкость не станет громче, так как дополнительная мощность будет рассеиваться на резисторах.

Я хочу увеличить сопротивление моих 5 динамиков объемного звука и сабвуфера на 2 Ом с 6 до 8

Ну, не говоря уже о том, какой усилитель отключает его схему защиты.Скорее всего, усилитель просто отключается и не сообщает вам, какой канал виноват.

Обычно громкоговорители объемного звучания не получают такой большой мощности. Большая часть мощности идет на сабвуфер, а затем на левый / правый / центральный динамики.

Также обычно подавляющая часть мощности уходит на низкие частоты. Любой приличный твитер сделает вас глухим на 1 ватт, но если вы хотите грохотать, вам нужно намного больше мощности.

Поэтому я бы порекомендовал установить громкость так, чтобы сработала защита усилителя, а затем отсоединить саб и / или основные динамики.Он все еще спотыкается?

Если основные передние динамики все еще срабатывают, попробуйте включить функцию highpass на усилителе, чтобы направить все низкие частоты на сабвуфер. Это снизит ток, необходимый для фронтальных динамиков.

Скорее всего, он сработает с подключенным сабвуфером и не сработает, когда он отключен. Это будет означать, что вам не нужны резисторы ... возможно, все, что вам нужно, это немного снизить усиление сабвуфера.

Если вы любитель басов, это не удовлетворит вас.Тогда вам понадобится активный сабвуфер или сабвуфер с большей эффективностью. Резисторы не помогут.

Как взорвать цепь

Как взорвать резистор, пропустив слишком большой ток

Что такое номинальная мощность резистора? Что ж, когда вы пропускаете ток через резистор, часть электрической энергии преобразуется и рассеивается в виде тепла компонентом.

Номинальная мощность говорит нам, сколько мощности резистор может безопасно рассеять при установке в цепи.Чтобы продемонстрировать это, я взорвал резистор и записал для вас эксперимент.

Если вы хотите попробовать это на себе, вам понадобится пара мультиметров. Я использовал один цифровой и один аналоговый измеритель, но вы можете использовать два одинаковых, если хотите. Вот некоторые предложения:

Цифровой мультиметр по разумной цене
Аналоговый мультиметр по разумной цене

Все резисторы имеют два номинала. У них есть не только значение сопротивления, измеренное в Ом (& Ом;), но и номинальная мощность, измеренная в ваттах.Значение сопротивления, конечно, является причиной того, почему деталь является полезным компонентом в цепи. Для большинства схем требуется несколько резисторов с тщательно подобранными значениями сопротивления, чтобы схема работала должным образом.


Формула рассеиваемой мощности

Если вы превысите номинальную мощность резистора, он может нагреться. Если вы увеличите ток, рассеиваемая мощность увеличится. Резистор нагревается и даже загорается, прежде чем окончательно выйдет из строя.Я провел эксперимент, чтобы продемонстрировать, что происходит при перегрузке резистора.

Прежде всего, мне нужно спроектировать схему, которую я собираюсь использовать, чтобы продемонстрировать рассеивание мощности на резисторе. Моя цель - настолько перегрузить единственный резистор в цепи, что он сгорит.


Закон Ома используется каждый день

Я выбрал резистор номинальной мощностью четверть ватта или 250 мВт. При разработке практических схем это рейтинг, который нельзя превышать, но меня здесь не интересует практическая схема.

Итак, как я пришел к значениям сопротивления, напряжения и тока, которые я использовал для эксперимента? Что ж, было много обоснованных предположений, когда я выбрал из коробки резистор с относительно низким сопротивлением. То же самое и с аккумулятором, который у меня случайно оказался под рукой. После выбора сопротивления и напряжения ток течет естественным образом.

Начнем с напряжения, потому что это единственное, что я не мог легко изменить, не прибегая к переменному настольному питанию.В наши дни я стараюсь избегать их использования, потому что с батареями легче работать. Я использую источник питания только для целей разработки, где схемы особенно требовательны.

Батарейный блок, который я изначально использовал, содержал 8 никель-металлогидридных (NiMH) элементов типоразмера AA. Каждая ячейка выдает 1,2 вольт, что составляет 9,6 В. Мой аккумулятор не был полностью заряжен, поэтому я ожидал что-то около 9 В.

Начиная с максимальной номинальной мощности моего резистора 250 мВт, я рассчитал ток, который потребуется для максимальной мощности резистора.Это было просто, мне просто нужно было разделить мощность на напряжение:

I = 0,25 / 9,6 = 0,026 А (26 мА)

Используя немного измененный закон Ома, я рассчитал сопротивление, которое безопасно выдержит нагрузку, разделив напряжение на ток:

R = 9,6 / 0,026 = 369 Ом;

Так что, если бы это была практическая схема с использованием источника питания 9,6 В, то вы могли бы безопасно использовать резистор с низким сопротивлением, равным 369 Ом; не перегружая его. Но, как я уже сказал, меня здесь не интересует проектирование в рамках параметров безопасности.Я хочу уничтожить резистор.

Чтобы немного упростить жизнь при расчете мощности, мы можем объединить две приведенные выше формулы, чтобы получить еще две очень полезных формулы:

V = I * R
P = I * V
P = I 2 * R
P = V 2 / R

Из вышесказанного довольно очевидно, что чем ниже сопротивление, тем большая мощность будет развиваться. Если это не очевидно, тогда просто поверьте мне на слово. Я полез в свой ящик для отходов и нашел 27 & Ом; резистор.Давайте посмотрим, сможем ли мы предсказать мощность, которую он должен рассеять. Я буду использовать формулу, которая требует только напряжения и сопротивления:

P = V 2 / R
P = 9,6 2 /27 = 3,41 Вт

Идеально, подумал я. Это в 13 раз больше максимальной мощности 0,25 Вт. Обязательно будет салют. Давайте попробуем. При измерении фактического напряжения и тока развиваемая мощность была немного меньше 3 Вт. Не так высоко, как ожидалось, но все же в 12 раз больше, чем должен выдерживать резистор.

До и после

Как вы можете видеть на видео, там был дым и краска немного обесцвечивалась, но не было ни пламени, ни расплавленного металла, ни чего-то очень интересного. После этого резистор даже работал отлично. Я удивлен. Я был уверен, что 12-кратная перегрузка взорвет эту маленькую штуку, но нет, с учетом этого она неплохо держалась. Я объяснил отсутствие пламени тем фактом, что я проводил эксперимент в воздухе с достаточной охлаждающей вентиляцией.Без сомнения, результаты были бы совсем другими, если бы резистор был установлен на печатной плате, плотно набитой другими компонентами, поэтому не пытайтесь это сделать дома.

Я не собирался проигрывать. Я хотел уничтожить этот резистор, и это то, что я собирался сделать, поэтому я нашел другой аккумулятор. У этого было 6 перезаряжаемых элементов, и я поставил его последовательно с первым. Быстро сложив это в своей голове, я предположил, что он поднимет напряжение примерно до 16 В. Я думал, что это намного лучше.

До и после сильной перегрузки

Вау, посмотрите видео и посмотрите, как оно идет. Добавив вторую аккумуляторную батарею, я почти удвоил напряжение и ток, а это означало, что плохой резистор должен выдерживать 10 Вт - 40-кратную перегрузку. Приятно сказать, что он вообще с этим не справился. Было много дыма и раскаленного красного свечения, прежде чем резистор, наконец, вышел из строя из-за разомкнутой цепи. Да! Успех!

Вот почему важно учитывать максимальную номинальную мощность компонентов, которые вы используете в своих конструкциях и конструкциях.Если для схемы требуется резистор 1 Вт, вы всегда должны использовать резистор 1 Вт в этом положении. Если вы дизайнер, вам следует позаботиться о минимизации рассеиваемой мощности и убедиться, что вы используете компоненты подходящего размера. В противном случае вы можете получить бесполезный обугленный расплавленный беспорядок. Знаю, потому что со мной такое случалось не раз.

Как работают резисторы - Пиример сопротивления в электронике

СОПРОТИВЛЕНИЕ

Сопротивление - это одна из трех основных величин в электрических или электронных цепях:

Ток - это поток электронов по цепи.Это основная величина, потому что она действительно работает и дает желаемые результаты. Измеряем ток в Амперах. (См. «ЕДИНИЦЫ»)

Напряжение - это сила, которая заставляет ток течь в цепи. Фактически, мы иногда называем напряжение «электродвижущей силой» или «ЭДС». Мы измеряем его в вольтах.

Сопротивление контролирует прохождение тока. Мы измеряем его в Ом.

Эти три величины настолько важны для электрических и электронных схем, что их связывает простое уравнение, называемое законом Ома.Закон Ома гласит, что ток, протекающий в цепи, пропорционален напряжению, приложенному к цепи, и обратно пропорционален сопротивлению цепи. Другими словами, для данного напряжения ток в цепи будет уменьшаться с увеличением сопротивления.

Математически закон Ома: I = E / R, или ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Это простое уравнение можно преобразовать, чтобы найти напряжение или сопротивление с учетом двух других величин. (Например, если вы знаете напряжение и ток в цепи, вы можете рассчитать сопротивление цепи, разделив напряжение на ток.)

Закон Ома действительно фундаментален. Здесь начинается разработка всех электрических или электронных схем!

ПРОВОДНИКИ И ИЗОЛЯТОРЫ

Все материалы являются либо проводниками, либо изоляторами; материал либо проводит электрический ток, либо препятствует его течению.

Не все проводники одинаково способны поддерживать ток. Медь - лучший проводник, чем никель. Серебро - лучший проводник, чем медь. Золото - лучший проводник, чем Серебро. Углерод - плохой проводник.

Точно так же не идеальны изоляторы. В сухом виде дерево является изолятором, но во влажном состоянии становится проводником. Лучшие изоляторы - это стекло и керамика. Пластмассы, такие как эпоксидная смола, обычно являются хорошими изоляторами.

Есть также материалы, которые не являются ни проводниками, ни изоляторами. Их называют «полупроводниками», они используются для изготовления транзисторов. Мы не будем здесь обсуждать транзисторы, но интересно, что на самом деле это только резисторы, которыми могут управлять электронные схемы. Это еще раз показывает, что закон Ома имеет фундаментальное значение для проектирования схем.

РЕЗИСТОРЫ

Есть несколько способов изготовления резисторов для электрических или электронных схем. Углеродные резисторы изготавливаются путем присоединения выводов к стержню или стержню из углеродного материала. Материал обычно изготавливается путем суспендирования углеродных частиц в пластическом материале. Материал «смесь определяет стойкость».

Угольные резисторы

имеют серьезные ограничения. Они не могут рассеивать большую мощность, и их сложно изготовить с небольшими допусками по сопротивлению. Однако автоматизированное производство производит их в больших количествах, поэтому их стоимость невысока.

Некоторые резисторы изготавливаются из металлических пленок или оксидов. Эти резисторы имеют небольшие размеры и могут изготавливаться с хорошими допусками. Но они не могут справиться с более высокими уровнями мощности. Другой тип пленочного резистора изготавливается из токопроводящих чернил. Они недороги, но нестабильны, имеют ограниченное рассеивание мощности и плохие допуски по сопротивлению.

Резисторы с проволочной обмоткой изготавливаются путем наматывания отрезка провода на изолирующий сердечник. Они могут рассеивать большие уровни мощности по сравнению с другими типами и могут быть изготовлены с очень жесткими допусками по сопротивлению и контролируемыми температурными характеристиками.

Его длина, площадь поперечного сечения и материал определяют сопротивление провода. Медь - хороший проводник, но имеет некоторое сопротивление (току). Медный провод небольшого диаметра, длиной 100 футов, может иметь сопротивление в несколько Ом. Однако проволока из никелевого сплава небольшого диаметра длиной всего один фут может иметь сопротивление в несколько тысяч Ом.

Riedon производит резисторы с проволочной обмоткой, используя проволоку из нескольких металлических сплавов и размеров. Выбор проволоки зависит от нескольких факторов.Например, для конструкции с высоким сопротивлением потребуется длинный медный провод и большой резистор. Тот же резистор может быть изготовлен из проволоки из никелевого сплава короткой длины, в результате чего устройство будет намного меньше. Однако, когда требуется высокоточный резистор, легче подрезать сопротивление, удалив несколько дюймов провода с низким сопротивлением, чем обрезав миллиметры провода с высоким сопротивлением.

МОЩНОСТЬ

Мы измеряем электрическую мощность в ваттах. В резистивной цепи мощность рассчитывается путем возведения тока в квадрат и умножения этого значения на сопротивление.(P = IxR) Резисторы с проволочной обмоткой превосходно подходят для приложений с более высокой номинальной мощностью.

Поскольку резисторы препятствуют прохождению тока, они выделяют тепло. Если резистор работает в пределах своей номинальной мощности, тепло безвредно рассеивается в окружающую среду. Но если мы превысим номинальную мощность, резистор не сможет рассеять избыточное тепло, и его температура повысится. Резистор выйдет из строя, обычно действуя как предохранитель и размыкая цепь. Если резистор используется в среде с высокой температурой, его номинальная мощность должна быть снижена или «понижена».«

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕМПЕРАТУРЫ

В резисторах с проволочной обмоткой другим фактором выбора является температурная характеристика проволоки.

Сопротивление всех материалов изменяется при изменении их температуры. При понижении температуры сопротивление (обычно) снижается. Фактически, при достаточном охлаждении материал становится «сверхпроводником» без значительного сопротивления. Повышение температуры (обычно) увеличивает сопротивление.

Температурный коэффициент сопротивления (TCR) провода или резистора связывает изменение сопротивления с изменением температуры.Обычно он выражается как «частей на миллион на градус Цельсия» (TCR = ppm / ° C). Таким образом, температурный коэффициент сопротивления показывает, насколько изменится сопротивление (ppm), если температура изменится на один градус по Цельсию. (Иногда мы измеряем температуру в градусах Фаренгейта. Но сегодня градусы Цельсия более распространены и приемлемы.)

Специальные сплавы для проволоки имеют особые температурные коэффициенты. Например, «Evenohm» (торговое название проволочного сплава с низким TCR) сформулировано так, чтобы иметь небольшой TCR от 5 до 10 ppm / ° C.Чистый никель имеет гораздо больший TCR, равный 6700 ppm / ° C. Медь имеет TCR 3900 ppm / ° C. Эти и другие сплавы позволяют нам «адаптировать» резистор к желаемым характеристикам в приложениях, где меняются температуры.

В качестве практического примера, резистор с сопротивлением 1000 Ом, сделанный из чистой никелевой проволоки, будет иметь новое сопротивление 1670 Ом, если мы увеличим его температуру с 20 ° C до 120 ° C. В том же приложении резистор, сделанный из провода Evenohm, увеличился бы только до 1001 Ом.

ИНДУКТИВНОСТЬ

Есть еще одна величина, похожая на сопротивление. Это называется реактивным сопротивлением. Как и сопротивление, мы измеряем реактивное сопротивление в омах, и это соответствует правилу закона Ома.

Реактивность возникает только в электрических или электронных цепях, если ток быстро меняется. Обычно это важно в цепях «переменного тока» (AC), где ток периодически меняет направление и амплитуду с некоторой скоростью, называемой «частотой». Однако реактивного сопротивления не существует в цепях «постоянного тока» (DC), где ток течет в одном направлении и его амплитуда не меняется быстро.

Реактивность возникает из-за того, что все элементы схемы имеют «индуктивность» и «емкость». В цепях переменного тока емкость резисторов с проволочной обмоткой редко бывает достаточно большой, чтобы ее можно было принять во внимание, поэтому мы проигнорируем ее в этом обсуждении. Однако индуктивность резисторов с проволочной обмоткой может быть критической!

Все проводники имеют некоторую индуктивность. Когда проводник скручен в спираль, как это обычно бывает в резисторах с проволочной обмоткой, эта индуктивность становится больше. В цепях переменного тока индуктивность вызывает «индуктивное реактивное сопротивление»."Индуктивное реактивное сопротивление и сопротивление складываются, увеличивая номинал резистора.

Индуктивное реактивное сопротивление увеличивается с увеличением частоты переменного тока. Например, у резистора может быть достаточно индуктивности, чтобы создать 1 Ом реактивного сопротивления на частоте 60 Гц (циклов в секунду). Если мы увеличим частоту до 6000 Гц (звуковая частота), реактивное сопротивление увеличится до 100 Ом. Увеличение частоты до 6 000 000 Гц (радиочастота) увеличивает реактивное сопротивление резистора до 10 000 Ом.

Очевидно, что индуктивность резисторов с проволочной обмоткой может быть значительной в цепях переменного тока! Когда реактивное сопротивление играет важную роль в цепях переменного тока, Riedon может намотать провод особым образом, чтобы устранить или уменьшить индуктивность резистора.

ЕДИНИЦ:

Амперы: («Амперы») Вольт:
миллиампер = 1/1000 ампер, милливольт = 1/1000 вольт
микроампер = 1/1000000 ампер, микровольт = 1/1000000 вольт

Ом:

кОм («кОм») = 1000 Ом
МОм = 1000000 Ом

Если ток I через резистор увеличивается по классу 11 по физике CBSE

Подсказка: Мощность, рассеиваемая через резистор, пропорциональна квадрату тока, протекающего через него.2} R $
$ \ Rightarrow P '= 4P $
Изменение мощности при увеличении тока на $ 100 \% $ можно определить как:
Увеличение рассеиваемой мощности равно $ \ dfrac {{P' - P} } {P} \ times 100 $
Подставив $ P '= 4P $ в увеличение рассеиваемой мощности, мы можем написать:
Увеличение рассеиваемой мощности равно $ \ dfrac {{4P - P}} {P} \ times 100 = 300 \% $
Следовательно, при увеличении тока на $ 100 \% $ мощность, рассеиваемая через резистор, увеличивается на $ 300 \% $, что соответствует (C).
Следовательно, правильный вариант - вариант (C).

Примечание:
Мощность, рассеиваемая на резисторе, здесь была рассчитана исходя из предположения, что температура и, следовательно, сопротивление резистора остаются постоянными. В действительности, однако, более высокая мощность, рассеиваемая через резистор, может нагревать его и увеличивать сопротивление, что затем влияет на ток, протекающий в цепи.

Какой резистор рассеивает больше мощности?

Резисторы являются важным компонентом и могут быть найдены почти в каждой электрической и электронной схеме (если не во всех).

Резистор может выполнять множество функций в цепи, но его основное назначение - ограничение тока.

Однако, когда дело доходит до ограничения тока, мощность рассеивается в виде тепла.

Но какой резистор рассеивает больше мощности? Мощность резистора зависит от множества факторов, но меньший резистор рассеивает больше мощности из-за того, что он имеет меньшую площадь поверхности и больший ток, протекающий через него.

При этом следует учитывать и другие факторы, которые сводятся к закону Ома, материалу, из которого изготовлен резистор, и площади поверхности резистора.

Я расскажу об этом ниже.

Почему резисторы рассеивают мощность

Для начала давайте разберемся, почему резисторы на самом деле рассеивают мощность.

Не вдаваясь в подробности, вы, возможно, знаете первый Закон термодинамики, также известный как Закон сохранения энергии, который гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена.

Его можно перенести или изменить из одной формы в другую.

Например, солнце преобразует ядерную энергию в тепло и свет.

Когда ток течет через резистор, его замедление или ограничение вызывает передачу энергии. Передача энергии в этом случае происходит от кинетической (колебания атомов или заряда) к теплу.

Замедление молекул в значительной степени зависит от материала, из которого сделан резистор, который имеет тенденцию быть проводником (так как через него также должен проходить ток)

Все проводники имеют некоторую форму «сопротивления».

Следовательно, резистор рассеивает мощность в виде тепла.

От чего зависит, какой резистор рассеивает больше мощности?

Теперь, когда мы знаем, почему резистор рассеивает мощность, мы можем посмотреть, какие факторы определяют, какой из резисторов рассеивает наибольшую мощность.

Первый важный фактор, определяющий, сколько мощности будет рассеивать резистор, сводится к закону Ома.

Закон Ома - это закон, который гласит, что ток через проводник (между двумя точками) пропорционален напряжению между этими двумя точками.Это можно увидеть в приведенной ниже формуле.

Эта основная формула используется при проектировании и диагностике схем.

Позволяет рассчитать напряжение, ток и сопротивление цепи или конкретного компонента в цепи.

Другая формула, которая важна для нас при определении мощности, рассеиваемой резистором, показана ниже.

Есть много способов рассчитать рассеиваемую мощность, но это два наиболее распространенных с использованием напряжения, тока и сопротивления.

Далее давайте посмотрим, как можно рассчитать, сколько мощности рассеивает резистор, используя эти формулы, которые дадут представление о том, какой тип резистора рассеивает больше мощности.

Как рассчитать, сколько мощности рассеивает резистор?

Давайте взглянем на пример того, как рассчитать, сколько мощности рассеивает резистор в простой цепи.

Ниже представлена ​​простая схема с источником напряжения и резистором.

Хорошая новость заключается в том, что знание того, как рассчитать рассеиваемую мощность в этой простой схеме, применимо к каждой схеме, независимо от ее сложности.

Итак, мы найдем, сколько мощности рассеивает резистор в этой схеме, используя две формулы, которые мы видели ранее: V = IR и P = V 2 / R.

Ниже приведен список шагов, необходимых для определения рассеиваемой мощности резистора R1 в приведенной выше схеме:

  1. Найдите полный ток в цепи
  2. Найдите напряжение на резисторе, используя значение тока (так как это является последовательной схемой, ток одинаков во всей цепи)
  3. После определения напряжения на резисторе используйте это напряжение и значение резистора R1, чтобы найти мощность, рассеиваемую резистором.
ШАГ 1:

Сначала нам нужно найти полный ток в цепи. Это требует от нас использования уравнения V = IR.

Поскольку мы знаем значения V и R, мы можем изменить формулу, чтобы сделать I субъектом, что дает нам следующую формулу: I = V / R 1 .

Итак, подставив значения в формулу I = 5/10, мы получим ток 0,5 ампер.

ШАГ 2:

Теперь, когда у нас есть общий ток в цепи (поскольку это последовательная цепь, в которой ток одинаков во всей цепи), мы можем рассчитать напряжение на резисторе.

Мы вернемся к использованию формулы V = IR.

В этом случае значение R в формуле будет значением резистора, напряжение на котором мы пытаемся найти, напряжение на котором в этом примере составляет 10 Ом.

Итак, используя только что рассчитанный ток и значение резистора R 1 в формуле, V = 0,5 x 10, мы получаем значение напряжения 5 вольт.

Это говорит о падении напряжения на резисторе R 1 на 5 вольт.

ШАГ 3:

Последний и последний шаг требует от нас использования формулы P = V 2 / R.

В в этом уравнении - это значение падения напряжения на резисторе R 1 (5 вольт), а R - значение R 1 (10 Ом).

Подставляя эти значения в уравнение P = 5 2 /10, мы получаем значение P 2,5 Вт .

Это значение мощности, рассеиваемой резистором в рассматриваемой цепи.

Почему меньший резистор рассеивает больше мощности

Из приведенного выше примера мы видели, что резистор 10 Ом рассеивает 2.5 Вт мощности.

Что, если мы уменьшим сопротивление резистора с 10 до 5 Ом, сохранив при этом значение напряжения?

Что происходит с мощностью, рассеиваемой через резистор?

Значение мощности теперь увеличивается с 2,5 Вт до 5 Вт.

Это связано с обратно пропорциональной зависимостью между R и P в уравнении P = V 2 / R.

Увеличение R приведет к уменьшению P, а уменьшение R приведет к увеличению P.

Кроме того, еще одна причина, по которой резистор меньшего размера будет рассеивать больше мощности, заключается в его площади поверхности.

Резистор меньшего или меньшего номинала имеет меньшее проникновение магнитного поля, что приводит к увеличению тока в пределах меньшей площади поверхности.

Благодаря этому происходит большее рассеивание мощности в виде тепловых потерь.

Отражают ли резисторы большего размера больше мощности, чем резисторы меньшего размера?

Как мы видели в приведенных выше примерах, меньший резистор будет рассеивать больше мощности из-за закона Ома, а также из-за своих физических размеров.

Но почему резисторы большего размера используются для более мощных приложений? Означает ли это, что они рассеивают больше энергии?

Основная причина, по которой резистор большего размера используется в приложениях с более высокой мощностью, заключается в его способности выдерживать такие высокие уровни мощности.

Это зависит от размера и материала. Они специально разработаны для приложений с высокой мощностью.

Резистор большего размера, в отличие от резистора небольшого размера, имеет большую площадь поверхности, что дает ему способность рассеивать тепло и, следовательно, лучшую мощность.

Вот почему вы должны использовать резисторы большего размера в приложениях с высокой мощностью, потому что они могут рассеивать эту мощность более эффективно.

Все ли резисторы рассеивают одинаковую мощность?

Простой ответ - нет.

Все резисторы рассеивают разную мощность.

Как вы уже говорили, это сводится к значению сопротивления, которое в значительной степени зависит от того, из какого материала он сделан, а также от его размера.

Все резисторы имеют собственную номинальную мощность, которая указывается на упаковке резистора, в разделе технических характеристик в Интернете или в его техническом описании.

Номинальная мощность резистора

Итак, каждый резистор рассеивает разную мощность.

К счастью для нас, эта ценность дана нам.

Он известен как номинальная мощность резистора или номинальная мощность в ваттах.

Каждый резистор имеет максимальную номинальную мощность, которая зависит от его физических размеров. Чем больше площадь поверхности, тем лучше его способность рассеивать мощность в виде тепла.

Этот рейтинг определен для температуры окружающей среды от 70 градусов Цельсия (158 градусов Фаренгейта) и выше.

Превышение максимальной номинальной мощности резистора приведет к его повреждению.

Хотя резисторы имеют цветовую кодировку, которая указывает значение сопротивления и допуск, эта цветовая кодировка не указывает на номинальную мощность резистора.

Номинальную мощность можно найти на упаковке резистора. Или, при покупке через Интернет, в разделе характеристик резистора должна быть указана номинальная мощность.

Резистор рассеивает больше мощности последовательно или параллельно?

Возможно, вы знаете, что существует два типа конфигураций схемы, в которых можно использовать резистор; Серия или Параллельный (или их комбинация).

В конфигурации Series ток постоянен во всей цепи, тогда как в параллельной конфигурации напряжение постоянно.

Итак, резистор рассеивает больше мощности последовательно или параллельно?

Конфигурация резистора не имеет значения, когда дело касается рассеиваемой мощности.

Это сводится к напряжению и току, которым подвергается резистор в любой конфигурации.

Хорошая новость заключается в том, что закон Ома и формула мощности могут использоваться в обеих конфигурациях для расчета мощности, рассеиваемой резистором, а затем вы можете выбрать резистор с правильной номинальной мощностью соответственно.

Влияет ли материал, из которого изготовлен резистор, на рассеиваемую мощность?

Материал - один из факторов, определяющих, сколько мощности будет рассеивать резистор.

Есть три типичных типа резисторов; Wirewound, Metal Film, and Carbon.

Резисторы с проволочной обмоткой используются для резисторов большей мощности с более высокими номинальными мощностями, тогда как резисторы с металлической пленкой и угольные резисторы используются для устройств с меньшей мощностью.

Независимо от типа материала, закон Ома по-прежнему применяется при расчете рассеиваемой мощности.

Ниже приводится таблица различных типов используемых материалов и их типичных значений мощности.

Материал Номинальная мощность
Металлическая пленка Менее 3 Вт
Углерод Менее 5 Вт
Проволока

Важность проверки, сколько мощности рассеивает резистор?

Не зря каждый резистор имеет максимальную номинальную мощность.Превышение этого значения приведет к повреждению резистора.

Это может привести к другим проблемам в цепи.

Кроме того, это сэкономит вам время и деньги.

Расчет мощности резистора и выбор резистора с правильной максимальной номинальной мощностью избавят вас от стресса в долгосрочной перспективе.

Практические резисторы: номинальная мощность (мощность)

Ultimate Electronics: практическое проектирование и анализ схем


Теплоотдача резистора, максимальная рабочая температура, предохранители, отказы и конструкция большой мощности.Читать 5 мин

Как обсуждалось в разделе о сопротивлении и законе Ома, неупругие столкновения между электронами и резистивными материалами означают, что внутри резистора электрическая энергия преобразуется (на короткое время) в кинетическую энергию электрона, которая затем при столкновении преобразуется в тепло.

Это вызывает нагрев самого резистора.

Если это тепло не удалить, температура резистора повысится.

При повышении температуры резистора тепло естественно отводится быстрее тремя способами:

  • Проводимость. Резистор может проводить тепло через свои металлические выводы к ближайшей подложке. Естественно, это происходит быстрее при более высоких перепадах температур.
  • Конвекция. Резистор вызывает конвекцию в окружающий воздух, что также, естественно, происходит быстрее при более высоких перепадах температур.
  • Радиация. Внешний вид резистора будет излучать тепло от своей поверхности, что сильно зависит от температуры.

(Кроме того, при повышении температуры резистора изменяется само сопротивление, что мы обсудим в следующем разделе, посвященном температурному коэффициенту резистора.)

Со временем достигается равновесие при температуре, превышающей температуру окружающей среды. В этой точке равновесия резистор преобразует электрическую энергию в тепло с той же скоростью, что и тепло отводится одним или несколькими путями теплопередачи, перечисленными выше.

Или, если равновесие не установлено, температура резистора продолжает расти, пока резистор не выйдет из строя.


Если температура резистора продолжает расти, материал внутри в конечном итоге достигает точки плавления или испарения.Пуф! Резистор перегорает и замыкает цепь.

В любой точке локального перегрева (или более слабого материала) потеря материала вызывает увеличение местного сопротивления. Это вызывает еще больший нагрев именно в этом слабом месте, что вызывает каскад дальнейших потерь материала, пока резистор не прогорит полностью, разомкнув цепь.

Этот отказ может быть нежелательным: например, след печатной платы может оборваться из-за перегрузки по току, оставив поврежденную цепь.

В качестве альтернативы, этот отказ может быть преднамеренным и желательным: предохранитель - это резистор, который предназначен для отказа при определенном токе . В практике проектирования мы хотим разместить преднамеренные легко заменяемые предохранители (или автоматические выключатели с возможностью повторного включения) в местах, где они будут защищать нежелательные предохранители (например, постоянные следы на печатной плате или другие ценные или трудно заменяемые компоненты) .


Каждый резистор продается с номинальной мощностью.Эта мощность может составлять 14 Вт. или это может быть 10 Вт . Это значение связано с размером резистора и, в частности, с его площадью для рассеивания тепла. Это также связано с материалами резистора.

Хотя резистор продается с номинальной мощностью, эта номинальная мощность на самом деле основана на температурном рейтинге - температуре, при которой с резистором начнут происходить плохие вещи.

Обычно эта номинальная мощность рассчитывается исходя из предположения, что тепло отводится естественной конвекцией в неподвижный воздух.Но, например, если вы используете этот резистор в вакууме, истинная максимальная мощность может быть ниже, потому что нет воздуха, который бы отводил тепло. Или, если у вас хорошее охлаждение (например, огромный радиатор и / или большой вентилятор), истинная максимальная мощность может быть выше, потому что температура будет ниже.

Мы еще не говорили о постоянных времени, но в случае резистора интересующей нас постоянной времени является тепловая постоянная времени, которая имеет отношение к массе, материалу, форме и теплопередаче.Во многих случаях это может составлять порядка секунды или около того. Это означает, что вы можете ненадолго превысить номинальную мощность, если не превышаете ее в среднем.

Например, если у вас есть резистор на 14 Вт , наверное через него разрядить можно на 10 Вт всего за 1 мс один раз в секунду, с отключенным резистором до конца секунды. Средняя мощность составляет всего 10 мВт. , намного меньше, чем 250 мВт номинальная мощность, а это происходит в течение гораздо меньшего, чем тепловая постоянная времени, поэтому температура никогда не становится очень высокой.Тем не менее, помните, что такой вид циклирования может вызвать напряжения в материале: см. Обсуждение Physical Stress of Mode Transition в разделе «Устойчивое состояние и переходные процессы».

Если вы оказались в проектной ситуации, когда вам нужно определенное сопротивление, но необходимо превысить номинальную мощность, у вас обычно есть три варианта:

  • Купите резисторы повышенной мощности. Обычно они физически больше и дороже.
  • Разделить на несколько резисторов. Вы можете использовать несколько резисторов последовательно и параллельно, чтобы достичь того же эффекта и распределить нагрев между несколькими компонентами.
  • Чтобы избежать перепроектирования схемы. С точки зрения энергоэффективности никогда не здорово сжигать много энергии в резисторе. Рассмотрите другие способы достижения вашей цели дизайна.

В отличие от резисторов, предохранители обычно продаются с указанным номинальным током . При превышении этого тока они «лопнут» и разомкнутся.

У предохранителей

номинальное сопротивление в открытом состоянии близкое к нулю, но на самом деле оно часто составляет от нескольких миллиомов до десятков миллиомов. Это ненулевое сопротивление важно: оно создает самонагрев, который заставляет предохранитель выполнять свою работу.

(Восстанавливаемые автоматические выключатели используют связанный эффект, когда биметаллическая полоса изгибается при нагревании, а не нагревается до точки плавления или испарения.)


В следующем разделе «Практические резисторы: температурный коэффициент» мы обсудим, как сопротивление изменяется в зависимости от температуры перед точкой отказа .


Роббинс, Майкл Ф. Ultimate Electronics: Практическое проектирование и анализ схем. CircuitLab, Inc., 2021, ultimateelectronicsbook.com. Доступно. (Авторское право © CircuitLab, Inc., 2021)

Использование резисторов для измерения тока: это больше, чем просто I = V / R

Измерение динамического потока тока всегда было важным параметром для управления производительностью системы, и это стало еще более важным с распространением более интеллектуальных функций управления для устройств и системы.Наиболее распространенный способ точного выполнения этого измерения - использование измерительного резистора известного номинала, включенного последовательно с нагрузкой, а затем измерения падения напряжения IR на этом резисторе. Применяя закон Ома, определить ток просто - по крайней мере, так кажется.

Хотя использование резистора является эффективной и прямой основой для такого определения, оно также имеет множество конструктивных проблем и тонкостей, несмотря на его ясность. Они охватывают электрический интерфейс, размер и выбор резистора, а также многие механические аспекты:

Электрический интерфейс

Вы выбираете датчик с высокой или с низкой стороны? При измерении со стороны низкого напряжения резистор помещается между нагрузкой и «землей» (или, во многих случаях, «общей цепью») (рис.1) , который позволяет подключать цепь измерения напряжения непосредственно к земле. Хотя компоненты в этой топологии не подвержены каким-либо проблемам с высоким напряжением, это часто нежелательно и даже неприемлемо по двум причинам.

1. При измерении на стороне низкого напряжения резистор помещается между нагрузкой и общим проводом; он упрощает интерфейс с аналоговым интерфейсом для считывания напряжения, но создает проблемы с целостностью нагрузки и контролем.

Во-первых, это означает, что сама нагрузка не заземлена, что непрактично по механическим причинам во многих установках.Например, наличие незаземленного стартера в автомобиле и его изоляция от шасси - задача проектирования и монтажа. Это также требует наличия обратного провода, который может передавать ток нагрузки обратно к источнику, а не использовать шасси. Во-вторых, даже если подключение и монтаж не рассматриваются, размещение любого сопротивления между нагрузкой и землей (общим) отрицательно влияет на динамику контура управления и управление.

2. Чаще всего используется измерение на стороне высокого напряжения, несмотря на то, что оно вызывает новые проблемы с синфазным напряжением.

Решение состоит в том, чтобы использовать измерение на стороне высокого напряжения с резистором вместо этого, помещенным между шиной питания и нагрузкой (рис. 2) . Это устраняет проблемы, возникающие при снятии заземления нагрузки, но возникает новая проблема. Схема, измеряющая напряжение на этом резисторе, теперь не может быть заземлена, что означает, что используется дифференциальный или инструментальный усилитель. Этот усилитель должен иметь номинальное синфазное напряжение (CMV) выше, чем напряжение на шине. В общем, если напряжение на шине выше, чем номинальное значение CMV стандартных ИС (обычно около 100 В), то необходимы более сложные подходы к обеспечению этого интерфейса.

Альтернативный подход - использовать схему интерфейса, которая включает гальваническую развязку между входом чувствительного усилителя и выходом (рис. 3) . Это означает, что между двумя аналоговыми секциями не существует омического тракта - он выглядит как неизолированный усилитель, за исключением внутренней изоляции.

3. Гальваническую развязку можно получить несколькими способами. Независимо от используемого подхода, в результате информация о сигнале проходит через барьер без омического пути между входом и выходом.

Подход имеет и другие полезные функции: он значительно улучшает производительность системы за счет устранения контуров заземления и связанных с ними проблем; упрощает последующую схему и упрощает или устраняет связанные с безопасностью компоновку и требования к проводке по зазорам и утечкам; добавляет барьер электробезопасности между высоким напряжением и остальной частью системы; и во многих приложениях предписывается стандартами безопасности и нормативными требованиями.

Изоляция может быть реализована с помощью полностью аналогового развязывающего усилителя; в качестве альтернативы, подсхема, состоящая из неизолированного усилителя, за которым следует аналого-цифровой преобразователь и изолятор (который может использовать оптические, емкостные и магнитные принципы), работающий от изолированного источника питания, независимого от основного источника питания, может быть использовал (рис.4) . Независимо от выбранного решения по изоляции, схема измерения напряжения для более высоких напряжений на шине может усложняться в отношении спецификации и компоновки, но часто нет другого практического варианта.

4. Изоляция иногда реализуется в цифровой области с использованием изолированного входного каскада (усилитель, АЦП, изолятор) и изолированного источника питания. AD7401A объединяет все необходимые функции в одном корпусе. (Любезно предоставлено Analog Devices Inc.)

Размер и выбор резистора

В идеале значение чувствительного резистора должно быть относительно большим, чтобы результирующее падение напряжения также было большим, таким образом сводя к минимуму влияние схемных и системных шумов на измеряемое напряжение, а также максимально увеличивая его динамический диапазон.Однако большее значение при данном токе также означает меньшее напряжение - и, следовательно, меньшую доступную мощность - для нагрузки из-за падения ИК-излучения, а также самонагрева резистора I 2 R, потери мощности и дополнительной тепловой нагрузки. . Это явно компромиссная ситуация.

На практике обычно желательно поддерживать максимальное напряжение на чувствительном резисторе на уровне 100 мВ или ниже, чтобы соответствующие значения резистора находились в диапазоне десятков миллиом и даже ниже. Смысловые резисторы этих небольших номиналов широко доступны; даже резисторы с сопротивлением 1 мОм и ниже входят в стандартную комплектацию каталога (рис.5) . При таких низких значениях даже сопротивление омических контактов измерительной схемы является фактором в расчетах.

5. Этот токоизмерительный резистор 0,2 мОм выдерживает до 200 А и может рассеивать 15 Вт. Он имеет размеры 15 × 7,75 × 1,4 мм, а конструкция из специального сплава имеет TCR ± 100 ppm / ° C. (Предоставлено TT Electronics)

Дилемма выбора резистора не заканчивается определением значения, которое уравновешивает компромисс между напряжением и потерей мощности в зависимости от диапазона считывания.Во-первых, рассеяние резистора вызывает самонагревание, что означает, что выбранный тип резистора должен иметь подходящую номинальную мощность, и его номинальные характеристики должны снижаться при более высоких температурах.

Кроме того, любое самонагревание приведет к отклонению резистора от номинального значения. Насколько он дрейфует, зависит от материала и конструкции сенсорного резистора. Стандартный чип-резистор имеет температурный коэффициент сопротивления (TCR) около ± 500 ppm / ° C (равный 0,05% / ° C), в то время как стандартные чувствительные резисторы, изготовленные из специальных материалов и технологий изготовления, доступны с TCR ± 100 ppm. / ° C, примерно до ± 20 ppm / ° C.Предлагаются даже высокоточные устройства (по гораздо более высокой цене) с точностью до ± 1 ppm / ° C.

Обратите внимание, что использование отрезка медного провода или дорожки на печатной плате может показаться хорошим способом получить чувствительный резистор миллиомным сопротивлением почти по нулевой цене. Однако TCR меди составляет около 4000 ppm / ° C (0,4% / ° C), что на порядки меньше, чем у чувствительного резистора с низким TCR.

В некоторых случаях жизнеспособной тактикой для снижения повышения температуры из-за самонагрева является использование большей мощности, которая будет меньше зависеть от самонагрева.Но они тоже имеют несколько более высокую стоимость компонентов и большую занимаемую площадь. Разработчик должен провести тщательный анализ тока, рассеяния, влияния TCR и любого снижения номинальных характеристик, необходимого для долгосрочной надежности и производительности.

Механические аспекты

При очень низких уровнях тока физический размер резистора считывания тока примерно такой же, как у других резисторов. Но по мере увеличения номинальной мощности необходимы резисторы физически большего размера, и это повлияет как на компоновку печатной платы (при условии, что резистор установлен на плате), так и на тепловую ситуацию как резистора, так и его окружения.

Для резисторов с более высоким номиналом размещение и установка становится серьезной проблемой; Монтаж печатной платы на поверхность может быть невозможным; значительно возрастают проблемы с недвижимостью и тепловыми проблемами. Для более крупных устройств могут даже потребоваться монтажные кронштейны или прижимы, чтобы свести эффекты движения и вибрации к приемлемому минимуму.

Не следует упускать из виду и трудность выполнения «простых» электрических соединений. Когда провода выдерживают десятки или даже сотни ампер, соединения между этими проводами и выводами резистора требуют тщательного планирования и более крупных и прочных поверхностей, которые, конечно же, могут включать винты и зажимы.Подумайте о типичном автомобильном аккумуляторе внутреннего сгорания, который должен выдавать более 100 А для запуска автомобиля от скромного аккумулятора на 12 В. Даже контактное сопротивление 100 мОм на плюсовой клемме аккумулятора приводит к потере питания 1,2 В в сценарии, когда запас по напряжению невелик.

Кроме того, даже если измеренное напряжение низкое, синфазное напряжение может быть не низким, и в соединениях могут протекать высокие токи. В результате возникают проблемы с безопасностью и доступом, которые влияют на прокладку кабелей, маршрутизацию, возможные короткие замыкания и доступность.Кроме того, разработчик должен спланировать, где и как подключить относительно тонкие провода, чувствительные к напряжению, к контактам, по которым также проходит более высокий ток нагрузки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *