Полярность резистора как определить. Полярность резистора и способы определения номинала: подробное руководство

Как определить полярность резистора. Какими способами можно узнать номинал резистора. В каких единицах измеряется сопротивление резисторов. Как правильно подключать резисторы в схему.

Имеет ли резистор полярность?

Резисторы являются пассивными электронными компонентами и не имеют полярности. Это означает, что их можно подключать в схему любым способом — от перемены местами выводов резистора его характеристики не изменятся. Однако есть несколько нюансов, о которых следует помнить:

• Некоторые типы резисторов, например проволочные, могут иметь асимметричную конструкцию. В этом случае производитель обычно указывает рекомендуемое направление тока в документации.
• При использовании резисторов в высокочастотных схемах может проявляться паразитная индуктивность выводов. Поэтому иногда рекомендуется монтировать такие резисторы определенным образом.
• Резисторы с большой рассеиваемой мощностью часто имеют радиатор с одной стороны. Его следует ориентировать для лучшего отвода тепла.

Но в целом для большинства применений направление подключения резистора не имеет значения. Это упрощает монтаж и проектирование схем.

Способы определения номинала резистора

Существует несколько способов узнать сопротивление резистора:

1. По цветовой маркировке

Большинство резисторов имеют на корпусе цветные полоски, кодирующие номинал и допуск. Расшифровка производится по специальным таблицам. Обычно используется 4-5 полосок:

• Первые 2-3 полоски — значащие цифры
• Следующая полоска — множитель
• Последняя полоска — допуск

2. По буквенно-цифровой маркировке

На некоторых резисторах номинал указан в явном виде, например «100R» (100 Ом) или «4K7» (4,7 кОм). Буква обозначает множитель: R — х1, К — х1000, М — х1000000.

3. Измерение мультиметром

Самый надежный способ — непосредственное измерение сопротивления с помощью мультиметра в режиме омметра. Важно отключить резистор от схемы перед измерением.

В каких единицах измеряется сопротивление резисторов?

Основной единицей измерения электрического сопротивления является Ом. Однако на практике часто используются кратные единицы:

• Ом (Ω) — базовая единица
• кОм (kΩ) — килоом, 1000 Ом
• МОм (MΩ) — мегаом, 1000000 Ом
• ГОм (GΩ) — гигаом, 1000000000 Ом

Выбор единицы зависит от удобства записи. Например, вместо 4700 Ом обычно пишут 4,7 кОм.

Как правильно подключать резисторы в схему?

При подключении резисторов в электрическую цепь следует учитывать несколько моментов:

• Соблюдать полярность подключения не требуется, но важно правильно рассчитать номинал и мощность.
• Резисторы можно соединять последовательно или параллельно для получения нужного сопротивления.
• Следует учитывать допустимую мощность рассеивания резистора.
• В высокочастотных схемах важно минимизировать длину выводов резисторов.
• При монтаже на плату нужно обеспечить хорошее охлаждение мощных резисторов.

Правильный выбор и подключение резисторов — важный этап проектирования электронных устройств. Это позволяет обеспечить надежную работу схемы в заданных режимах.

Расчет мощности рассеивания резистора

При выборе резистора важно учитывать не только его номинал, но и мощность рассеивания. Превышение допустимой мощности может привести к перегреву и выходу компонента из строя. Рассмотрим основные формулы для расчета:

• P = I² * R, где P — мощность, I — ток через резистор, R — сопротивление
• P = U² / R, где U — напряжение на резисторе
• P = U * I

На практике рекомендуется выбирать резистор с запасом по мощности 1,5-2 раза. Например, если расчетная мощность 0,25 Вт, лучше использовать резистор на 0,5 Вт.

Влияние температуры на характеристики резисторов

Сопротивление большинства резисторов зависит от температуры. Эта зависимость характеризуется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС):

• Положительный ТКС — сопротивление растет с повышением температуры
• Отрицательный ТКС — сопротивление уменьшается при нагреве
• Нулевой ТКС — сопротивление почти не зависит от температуры

При проектировании точных схем важно учитывать ТКС и выбирать компоненты с подходящими характеристиками. В некоторых случаях температурную зависимость можно использовать, например, для температурной компенсации.

Заключение

Резисторы — одни из самых распространенных электронных компонентов. Несмотря на кажущуюся простоту, их правильное применение требует понимания основных характеристик и особенностей. Знание способов определения номинала, расчета мощности и учет влияния температуры позволяет создавать надежные и эффективные электронные устройства.

Имеется ли полярность у резисторов? Как узнать номинал резистора, чем…

Имеется ли полярность у резисторов? Как узнать номинал резистора, чем измеряются резисторы и в чём?

0

532

почти 3лет назад

0 комментариев

Войдите что бы оставлять комментарии

Ответы (9)

сопротивление резисторов в Омах=) полярности у них нет никокой и быть не может) номинал можно узнать по маркировке или же по надписи на самом резисторе также можно померять мультиметром, так как резисторы часто немного не соответствуют заявленым характеристикаам (старые советские)

0

ответ написан почти 3лет назад

0 комментариев

Войдите что бы оставлять комментарии

Не полярны. По маркеровке. Омметром (АВОметром) . Ом.

0

ответ написан почти 3лет назад

0 комментариев

Войдите что бы оставлять комментарии

полярноти нет номинал по справочнику меряются в омах (ом, Килоом, мегаОм) Прибор — омметр ил тестер

0

ответ написан почти 3лет назад

0 комментариев

Войдите что бы оставлять комментарии

можно по полоскам но нем. можно мультиметром. подключать можно к любому выводу. полятности не имеет

0

ответ написан почти 3лет назад

0 комментариев

Войдите что бы оставлять комментарии

Полярности нет, номинал по маркировке или овометром померять, в омах

0

ответ написан почти 3лет назад

0 комментариев

Войдите что бы оставлять комментарии

Про резистр все можно узнать по маркировке, резистр имеет сопротивление измеряеться в Омах.

0

ответ написан почти 3лет назад

0 комментариев

Войдите что бы оставлять комментарии

Резисторы полярности не имеют. Номинал можно узнать по справочнику. Измеряются тестером в омах (единица сопротивления).

0

ответ написан почти 3лет назад

0 комментариев

Войдите что бы оставлять комментарии

Единица сопротивления Ом, но на практике гораздо чаще исполюзуются резисторы сопротивлением в несколько КилоОм или МегаОм. С 3-мя и 6-тью нулями соответственно. Полярности резисторы не имеют.

Есть еще понятие мощности резистора. Т. е. при одинаковом сопротивлении больший по размеру резистор имеет большую мощность, которая измеряется в Ваттах. При соединении последовательно сопротивление суммируется, при паралельном соединении делится на два, если сопротивления одинаковые. Или 1/Rобщ=1/R1+1/R2, если сопротивления разные. Измеряется Омметром, есть в большинстве приборов.

0

ответ написан почти 3лет назад

0 комментариев

Войдите что бы оставлять комментарии

Нет у резисторов «полярности»

0

ответ написан почти 3лет назад

0 комментариев

Войдите что бы оставлять комментарии

Оставить ответ

Войдите, чтобы написать ответ

8. Полярность напряжения | 2. Закон Ома | Часть1

8. Полярность напряжения

Подробности

Создано: 07 октября 2011

Обновлено: 11 мая 2015

Просмотров: 9523

Полярность напряжения

В любой схеме мы можем проследить направление и путь движения электронов, вытекающих из отрицательного (-) контакта батареи, и возвращающихся к ее положительному (+) контакту.  Если проанализировать схему из предыдущего урока, то можно увидеть, что электроны двигаются против часовой стрелки из точки 6 к точке 5, затем к точке 4, к точке 3, к точке 2, к точке 1, и обратно к точке 6.  

Поскольку на пути потока электронов находится только резистор сопротивлением 5 Ом, то получается что напряжение батареи приложено к выводам этого резистора. Полярность напряжения на резисторе мы можем пометить знаками «+» и «-» в соответствии направлением потока электронов: отрицательным (-) будет тот контакт, в который поток входит, а положительным (+) — тот из которого поток выходит.  Таким образом, полярность отрицательна (-) в точке 4 и положительна (+) в точке 3:

Ниже представлена полная таблица напряжений (с указанием полярности) для каждой пары точек этой схемы:

Напряжение между точками 1 (+) и 4 (-) = 10 вольт
Напряжение между точками 2 (+) и 4 (-) = 10 вольт 
Напряжение между точками 3 (+) и 4 (-) = 10 вольт

Напряжение между точками 1 (+) и 5 (-) = 10 вольт 
Напряжение между точками 2 (+) и 5 (-) = 10 вольт  
Напряжение между точками 3 (+) и 5 (-) = 10 вольт 
Напряжение между точками 1 (+) и 6 (-) = 10 вольт
Напряжение между точками 2 (+) и 6 (-) = 10 вольт
Напряжение между точками 3 (+) и 6 (-) = 10 вольт

Определение полярности напряжения на различных компонентах схемы имеет очень важное значение для освоения электроники. Правильное определение полярности критически важно при анализе сложных схем, содержащих множество различных компонентов.

Следует понимать, что полярность не имеет ничего общего с законом Ома: ни в одном из уравнений этого закона вы никогда не увидите отрицательных значений силы тока, напряжения или сопротивления. В электронике существуют другие математические инструменты, которые учитывают полярность (+ или -), но закон Ома к ним не относится.

Краткий обзор:

• Полярность напряжения на любом компоненте схемы определяется направлением потока электронов через этот компонент: отрицательным (-) будет тот контакт, в который поток входит, а положительным (+) — тот из которого поток выходит.

схема, мощные, без резистора, сколько можно подключить

Содержание статьи:

Среди большинства осветительных элементов особую популярность завоевали светодиоды 12 Вольт (LED). Маленькие лампочки потребляют минимум электроэнергии. При этом дают широкий спектр цветов освещения и служат до 40 000 часов.

Особенности подключения LED лампочек

Внешний вид светодиодов

Сфера применения светодиодов достаточно широка — от производства ТВ техники до подсветок в жилых, коммерческих помещениях. Однако способы подключения маленьких ламп известны не каждому мастеру. Все выделяют три метода монтажа LED:

• последовательный;
• параллельный;
• комбинированный.

Кроме того, светодиодную лампу можно подключить и к сети 220 Вольт. Подсоединение в любом случае выполняют только к источникам постоянного тока.

Принципы подключения

Вольт-амперная характеристика светодиода

Для установки LED ламп существует несколько важных принципов, которых следует придерживаться:

• Важно соблюдать полярность при подсоединении светодиода. Иначе он быстрее выйдет из строя или не будет светиться вообще.
• Расположение анода и катода указано на цоколе лампочки в виде насечек, зеленых точек.
• Запрещено в одну линию и на один резистор последовательно монтировать лампы разного цвета. Это влияет на их производительность и в принципе свечение.
• Информацию о полярностях можно найти в технической документации к LED.

На каждые 12 В можно подключать не более 6 светодиодов.

Виды источников питания

Бестрансформаторный блок питания

Каждый светодиод 12В должен подключаться только к источнику питания с таким же напряжением. Причем ИП обязан иметь стабилизированный выходной ток. Проще всего и желательно подсоединять LED к таким источникам питания на 12 В:

• Бестрансформаторные БП (блоки питания). Имеют токозадающий резистор на выходе и гасящий конденсатор. Но в подобных БП отсутствует стабилизирующая защита. Это сильно влияет на продолжительность работы лампочек при скачках напряжения.
• Автомобильный аккумулятор. Если подсоединять LED к аккумулятору, нужно подобрать резистор по мощности и сопротивлению.
• Нестабилизированные БП. Их главные компоненты — конденсатор, выпрямитель и понижающий трансформатор. Подобные блоки питания актуальны для объектов со стабильным напряжением.
• Импульсные источники питания. В качестве примера можно взять блок питания компьютера. Если пользователю не будет мешать шум кулеров, можно использовать и его

Стоимость нового ИП на 12 Вольт зависит от варианта исполнения (наличие корпуса или его отсутствие) и от мощности, исчисляемой в Ваттах.

Как определить полярность светодиода

Определение полярности светодиода по внешнему виду

Все светодиоды на 12 вольт (белые, красные, синие и других цветов) имеют анод и катод (полярности). Их нужно учитывать при подключении LED. Определить полярности можно одним из способов:

• По конструкции. Одна из ножек на цоколе лампочки всегда длиннее на несколько мм. Это и есть анод. Он маркируется значком «+» или зеленой точкой.
• По чаше внутри колбы. Если внимательно присмотреться, на ней можно увидеть два кристалла. Больший обозначает катод. Меньший — анод.
• С использованием мультиметра. Для этого устройство нужно выставить в режим «Прозвонка». Затем щупы аппарата подводят к катоду и аноду. К первому — черный, ко второму — красный. При правильном их расположении лампочка должна светиться. Если этого не произошло, значит, мастер неправильно определил «+» и «-». Нужно изменить положение щупов. Если и это не помогло, светодиод просто неисправен.

Иногда мастера определяют полярность LED при помощи батарейки. Но это кропотливо. Лучше воспользоваться вышеприведенными методами.

Способы подключения светодиодов к ИП на 12 вольт

Подключение светодиода через стабилизатор напряжения

Чтобы подключить светодиод к 12 вольтам, если его напряжение всего 3В, придется компенсировать излишки в размере 9 Вольт через резистор или стабилитрон (что неэффективно), либо подключать лед лампы последовательно по три штуки сразу.

Красные и желтые LED можно подсоединять сразу по пять штук, поскольку падение из напряжения ниже 2,2 Вольт.

Перед тем как рассчитать резистор, нужно выяснить рабочее напряжение каждой лампочки. Его измеряют самостоятельно или выясняют информацию из технической документации.

Светодиоды на 12 В подключают только через стабилизатор. Если речь идет о подсоединении ленты ламп в ИП, важно знать, что у них есть ограничительный резистор, рассчитанный на каждую групп из нескольких LED.

Последовательное подключение

Последовательное подключение светодиодов

Если мастер выполняет подключение светодиода 12 Вольт по последовательной схеме, лампы собирают в цепочку. При этом катод каждого предыдущего элемента припаивают к аноду каждого следующего.

При такой схеме сборки через все лампочки проходит ток величиной 20 мА. Уровень напряжения здесь же складывается из сумм падения Вольт на каждой из них. Таким образом, в одну цепь запрещено подключать произвольное количество лампочек.

Если нужно последовательно подключить большое количество светодиодных ламп, нужно брать источник питания с большими показателями по напряжению и мощности.

К недостаткам последовательного подключения относят:

• Выход из строя всей световой цепочки при поломке одного элемента.
• Необходимость закупки более мощного ИП при монтаже большого количества ламп.

В качестве примера последовательного подключения можно рассмотреть стандартную ёлочную гирлянду. При поломке одного элемента она перестает работать вся. Поэтому нужно найти отошедший контакт и снова спаять его.

Алгоритм действий

Соединение светодиодов необходимо производить с учетом полярности

Чтобы подключить светодиод к 12В постоянного тока, нужно усвоить основной алгоритм действий:

• Определяют тип блока питания, выясняют его напряжение на выходе и вообще работоспособность.
• Выявляют номинальный ток LED, потребляемую мощность и напряжение.
• Определяют возможность подключения светодиодов к БП по имеющимся параметрам.
• Соединяют и спаивают лампочки с соблюдением полярности. Резистор ставят на любой части цепочки.

Контакты после завершения работ тщательно изолируют.

Сколько светодиодов можно подключить к 12 Вольт

Чтобы выяснить, сколько светодиодов можно подключить к 12 В, необходимо поделить Uпит на Uпад. Либо разрешено исходить из среднего значения 2 Вольта на каждую лампочку. Таким образом на каждые 12 В разрешено монтировать не больше 6 LED. Если учесть, что какая-то часть напряжения (примерно 2 В) обязательно должна уходить к гасящему резистору, количество диодов уменьшится на один.

Напряжение светодиода не всегда равно 2 В. К тому же при подключении и соединении ЛЕД стоит учитывать оттенок свечения лампочки и его яркость. Для определения точного количества ламп на один БП двенадцать Вольт можно воспользоваться специальной программой.

Распространенные ошибки

Светодиоды постепенно будут выходить из строя, поскольку рабочий ток у каждого разный

Часто мастера допускают ошибки при монтаже LED. Самые актуальные из них:

• Подключение лампочек напрямую без резистора. В этом случае диоды просто перегорают.
• Выполнение параллельного подключения при помощи одного резистора. Такая ошибка грозит постепенным выходом из строя всех лампочек. Ведь рабочий ток у каждой свой.
• Неправильно подобранный резистор. В этом случае через лампочки проходит слишком большой ток, что опять же приводит к их сгоранию. Если же сопротивление будет большим, элементы будут светиться недостаточно ярко.
• Выполнение последовательного подключения с разными токами потребления. Здесь возможны два варианта — лампы будут светиться с разной интенсивностью яркости, или перегорят те, которые рассчитаны на меньший ток.
• Подсоединение лед ламп к сети с переменным током 220 без использования диода либо иных защитных компонентов. На лампочку поступает напряжение 315 В, что моментально приводит к её сгоранию.

Если учитывать эти ошибки и выполнять подсоединение светодиодов правильно, декоративная подсветка, которую мастер решил встроить дома, будет работать долго и исправно.

Пара слов о «полярности» переменного напряжения

Добавлено 21 августа 2020 в 13:58

Сохранить или поделиться

Комплексные числа полезны для анализа цепей переменного тока, поскольку они предоставляют удобный метод символьной записи сдвига фаз между параметрами переменного тока, такими как напряжение и ток.

Однако большинству людей нелегко понять эквивалентность абстрактных векторов и реальных параметров схемы. Ранее в данной главе мы видели, как источники переменного напряжения задаются значениями напряжения в комплексной форме (амплитуда и угол фазы), а также обозначением полярности.

Поскольку у переменного тока нет параметра «полярности», как у постоянного тока, эти обозначения полярности и их связь с углом фазы могут вводить в заблуждение. Данный раздел написан с целью, прояснить некоторые из этих вопросов.

Напряжение, по своей сути, – относительная величина. Когда мы измеряем напряжение, у нас есть выбор, как подключить вольтметр или другой измерительный прибор к источнику напряжения, поскольку есть две точки, между которыми существует разность потенциалов, и два измерительных щупа у прибора, которые необходимо подключить.

В цепях постоянного тока мы явно обозначаем полярность источников напряжения и падений напряжения, используя символы «+» и «-«, а также используем измерительные щупы с цветовой маркировкой (красный и черный). Если цифровой вольтметр показывает отрицательное постоянное напряжение, мы знаем, что его измерительные щупы подключены «обратно» напряжению (красный провод подключен к «-«, а черный провод – к «+»).

Полярность батарей обозначается специфичными для них символами: короткая линия батареи всегда является отрицательной (-) клеммой, а длинная линия – всегда положительной (+):

Рисунок 1 – Общепринятое обозначение полярности батареи

Хотя было бы математически правильно представить напряжение батареи в виде отрицательного значения с обозначением обратной полярности, но это было бы явно необычно:

Рисунок 2 – Совершенно нестандартное обозначение полярности

Интерпретация таких обозначений могла бы быть проще, если бы обозначения полярности «+» и «-» рассматривались как контрольные точки для измерительных щупов вольтметра, «+» означал бы «красный», а «-» означал бы «черный». Вольтметр, подключенный к указанной выше батарее красным щупом к нижней клемме и черным щупом к верхней клемме, действительно будет указывать отрицательное напряжение (-6 вольт).

На самом деле, эта форма обозначения и интерпретации не так уж необычна, как вы могли подумать: она часто встречается в задачах анализа цепей постоянного тока, где знаки полярности «+» и «-» сначала рисуются согласно обоснованному предположению, а затем интерпретируются как правильные или «обратные» в соответствии с математическим знаком рассчитанного значения.

Однако в цепях переменного тока мы не имеем дело с «отрицательными» значениями напряжения. Вместо этого мы описываем, в какой степени одно напряжение совпадает или не совпадает с другим по фазе: т.е. по сдвигу по времени между двумя сигналами. Мы никогда не описываем переменное напряжение как отрицательное по знаку, потому что возможность полярной записи позволяет векторам указывать в противоположных направлениях.

Если одно переменное напряжение прямо противоположно другому переменному напряжению, мы просто говорим, что одно напряжение на 180° не совпадает по фазе с другим.

Тем не менее, напряжение между двумя точками является относительным, и у нас есть выбор, как подключить прибор для измерения напряжения между этими двумя точками. Математический знак показаний вольтметра постоянного напряжения имеет значение только в контексте подключений его измерительных щупов: к какой клемме подключен красный щуп, а к какой клемме подключен черный щуп.

Кроме того, угол фазы переменного напряжения имеет значение только в контексте знания, какая из этих двух точек считаются «опорной». Поэтому, чтобы дать заявленному углу фазы точку отсчета, на схемах часто указываются обозначения полярности «+» и «-» на клеммах переменного напряжения.

Показания вольтметра при подключении измерительных щупов

Давайте рассмотрим эти принципы более наглядно. Во-первых, связь между подключением измерительных щупов со знаком на показаниях вольтметра при измерении постоянного напряжения:

Рисунок 3 – Цвета измерительных щупов служат ориентиром для интерпретации знака (+ или -) показаний измерительного прибора

Математический знак на дисплее цифрового вольтметра постоянного напряжения имеет значение только в контексте подключения его измерительных проводов. Рассмотрим возможность использования вольтметра постоянного напряжения для определения того, складываются ли два источника постоянного напряжения друг с другом или вычитаются друг из друга, предполагая, что на обоих источниках нет маркировки их полярности.

Использование вольтметра для измерения на первом источнике:

Рисунок 4 – Положительные (+) показания указывают, что черный – это (-), красный – это (+)

Этот результат первого измерения +24 на левом источнике напряжения говорит нам, что черный провод вольтметра действительно подключен к отрицательной клемме источника напряжения № 1, а красный провод вольтметра действительно подключен к положительной клемме. Таким образом, мы узнаем, что источник №1 – это батарея, включенная следующим образом:

 

Рисунок 5 – Полярность источника 24 В

Измерение другого неизвестного источника напряжения:

Рисунок 6 – Отрицательные (-) показания указывают, что черный – это (+), красный – это (-)

Второе измерение вольтметром показало отрицательные (-) 17 вольт, что говорит нам о том, что черный измерительный щуп на самом деле подключен к положительной клемме источника напряжения № 2, а красный измерительный провод подключен к отрицательной клемме. Таким образом, мы узнаем, что источник №2 – это батарея, включенная в противоположную сторону:

Рисунок 7 – Полярность источника 17 В

Для любого, знакомого с постоянным током, должно быть очевидно, что эти две батареи противодействуют друг другу. Противоположные напряжения, априори, вычитаются друг из друга, поэтому, чтобы получить общее напряжение на обоих батареях, мы вычитаем 17 вольт из 24 вольт и получаем 7 вольт.

Но мы могли бы изобразить два источника в виде невзрачных прямоугольников, помеченных точными значениями напряжений, полученными с помощью вольтметра, и маркировкой полярности, указывающей на положение измерительных щупов вольтметра:

Рисунок 8 – Показания вольтметра, как они отображались на нем

Важность маркировки полярности

В соответствии со схемой на рисунке 8 (выше) обозначения полярности (которые указывают на положение измерительного щупа вольтметра) указывают, что источники складываются друг с другом. Источники напряжения складываются друг с другом, чтобы сформировать общее напряжение, поэтому мы добавляем 24 вольта к -17 вольтам, чтобы получить 7 вольт: всё еще правильный ответ.

Если мы позволим маркировке полярности определять наше решение, складывать или вычитать значения напряжения (независимо от того, представляют ли эти маркировки полярности истинную полярность или только положение измерительного провода вольтметра), и включим математические знаки этих значений напряжений в наши расчеты, результат всегда будет правильным.

Опять же, маркировка полярности служит ориентиром для размещения математических знаков значений напряжений в правильном контексте.

То же самое верно и для переменного напряжения, за исключением того, что математический знак заменяется углом фазы. Чтобы связать друг с другом несколько переменных напряжений с разными углами фазы, нам нужна маркировка полярности, чтобы обеспечить систему отсчета для углов фаз этих напряжений.

Возьмем, к примеру, следующую схему:

Рисунок 9 – Угол фазы заменяет знак ±

Маркировка полярности показывает, что эти два источника напряжения складываются друг с другом, поэтому для определения общего напряжения на резисторе мы должны сложить значения напряжения 10 В 0° и 6 В ∠ 45° вместе, чтобы получить 14,861 В 16,59 °.

Однако было бы вполне приемлемо представить 6-вольтовый источник как 6 В 225°, с обратной маркировкой полярности, и при этом получить такое же общее напряжение:

Рисунок 10 – Переключение проводов вольтметра на источнике 6 В изменяет угол фазы на 180°

6 В 45° с минусом слева и плюсом справа – это точно то же самое, что 6 В ∠ 225 ° с плюсом слева и минусом справа: изменение маркировки полярности идеально дополняет добавление 180° к значению угла фазы:

Рисунок 11 – Изменение полярности добавляет 180° к углу фазы

В отличие от источников постоянного напряжения, где полярность определяется символами из линий, у переменных напряжений нет собственного обозначения полярности. Следовательно, любые знаки полярности должны быть включены в качестве дополнительных символов на схему, и не существует единственного «правильного» способа их размещения.

Однако они должны коррелировать с заданными углами фаз, чтобы представлять истинное фазовое соотношение одного напряжения с другими напряжениями в цепи.

Резюме

• Иногда в принципиальных схемах у переменных напряжений, чтобы обеспечить систему отсчета для углов их фаз, обозначается полярность.

Оригинал статьи:

Теги

ВекторКомплексные числаОбучениеПеременный токФазаЦепи переменного тока

Сохранить или поделиться

Основы: Рассеивание мощности и электронные компоненты

Постоянно существующей проблемой в проектировании электронных схем является выбор подходящих компонентов, которые не только выполняют свои намеченные задачи, но и выживут в предсказуемых условиях эксплуатации. Большая часть этого процесса — убедиться, что ваши компоненты будут оставаться в пределах своих безопасных рабочих ограничений с точки зрения тока, напряжения и мощности. Из этих трех «силовая» составляющая часто является самой сложной (как для новичков, так и для экспертов), потому что безопасная рабочая зона может очень сильно зависеть от особенностей ситуации.

Далее мы познакомим вас с некоторыми из основных концепций рассеивания мощности в электронных компонентах, чтобы понять, как выбирать компоненты для простых схем с учетом ограничений мощности.

— НАЧАЛО ПРОСТОГО —

Начнем с одной из простейших схем, которую только можно представить: батарея, подключенная к единственному резистору:

Здесь у нас одна батарея на 9 В и одна батарея на 100? (100 Ом) резистор, соединенный проводами для образования полной цепи.

Достаточно просто, правда? Но теперь вопрос: если вы действительно хотите построить эту схему, насколько «большой» из 100? резистор нужно ли использовать, чтобы убедиться, что он не перегревается? Другими словами, можем ли мы просто использовать «обычный» резистор ¼ W, как показано ниже, или нам нужно увеличить?

Чтобы это выяснить, нам необходимо рассчитать мощность, рассеиваемую резистором.
Вот общее правило расчета рассеиваемой мощности:

Правило питания: P = I × В
Если ток I протекает через данный элемент в вашей цепи, теряя при этом напряжение В , то мощность, рассеиваемая этой схемой Элемент является произведением этого тока и напряжения: P = I × V .

В сторону :
Каким образом ток, умноженный на напряжение, может дать нам измерение «мощности»?

Чтобы понять это, нам нужно помнить, что физически представляют ток и напряжение.

Электрический ток — это скорость протекания электрического заряда по цепи, обычно выражаемая в амперах, где 1 ампер = 1 кулон в секунду. (Кулон — это единица измерения электрического заряда в системе СИ.)

Напряжение или, более формально, электрический потенциал — это потенциальная энергия, приходящаяся на единицу электрического заряда в рассматриваемом элементе схемы.В большинстве случаев вы можете думать об этом как о количестве энергии, которое «расходуется» в элементе на единицу проходящего заряда. Электрический потенциал обычно измеряется в вольтах, где 1 вольт = 1 джоуль на кулон. (Джоуль — единица энергии в системе СИ.)

Итак, если мы возьмем ток, умноженный на напряжение, это даст нам количество энергии, которое «израсходовано» в элементе на единицу заряда, умноженное на количества этих единиц заряда, проходящих через элемент в секунду. :

1 ампер × 1 вольт =
1 (кулон / секунда) × 1 (джоуль / кулон) =
1 джоуль / секунда

Результирующая величина выражается в единицах один джоуль в секунду: скорость потока энергии, более известная как мощность.В системе СИ единица мощности — ватт, где 1 ватт = 1 джоуль в секунду.

Итак, у нас есть

1 ампер × 1 вольт = 1 ватт

Снова на нашу трассу! Чтобы использовать правило мощности ( P = I × V ), нам необходимо знать как ток через резистор, так и напряжение на резисторе.

Сначала мы используем закон Ома ( В, = I, × R, ), чтобы найти ток через резистор.
• Напряжение на резисторе В = 9 В.
• Сопротивление резистора R = 100 Ом.

Следовательно, ток через резистор равен:

I = В / R = 9 В / 100? = 90 мА

Затем мы можем использовать правило мощности ( P = I × V ), чтобы найти мощность, рассеиваемую резистором.
• Ток через резистор I = 90 мА.
• Напряжение на резисторе В = 9 В.

Следовательно, мощность, рассеиваемая на резисторе, составляет:

P = I × В = 90 мА × 9 В = 0,81 Вт

Так вы можете использовать резистор на 1/4 Вт?

Нет, потому что он может выйти из строя из-за перегрева.
100? резистор в этой схеме должен быть рассчитан не менее чем на 0,81 Вт. Обычно выбирается следующий больший доступный размер, в данном случае 1 Вт.

Резистор мощностью 1 Вт обычно поставляется в гораздо более крупном физическом корпусе, как показано здесь:

(1 Вт, резистор 51 Ом, для сравнения размеров.)

Поскольку резистор мощностью 1 Вт физически намного больше, он должен быть в состоянии справиться с рассеиванием большей мощности за счет большей площади поверхности и более широких выводов. (Он все еще может быть очень горячим на ощупь, но не должен нагреваться настолько, чтобы выйти из строя.)

Вот альтернативное расположение, которое работает с четырьмя 25? резисторы в серии (а в сумме все равно 100?).В этом случае ток через каждый резистор по-прежнему составляет 90 мА. Но, поскольку на каждом резисторе имеется только четверть напряжения, на каждом резисторе рассеивается только четверть меньшей мощности. Для этого достаточно, чтобы четыре резистора были рассчитаны на 1/4 Вт.

В сторону: прорабатываем этот пример.

Поскольку четыре резистора включены последовательно, мы можем сложить их значения, чтобы получить их общее сопротивление, равное 100 Ом. Использование закона Ома с этим общим сопротивлением снова дает нам ток 90 мА.И снова, поскольку резисторы включены последовательно, одинаковый ток (90 мА) должен протекать через каждый обратно к батарее. Напряжение через каждые 25? резистор тогда В = I × R , или 90 мА × 25? = 2,25 В. (Чтобы еще раз убедиться, что это разумно, обратите внимание, что напряжения на четырех резисторах в сумме составляют 4 × 2,25 В = 9 В.)

Мощность на каждого человека 25? резистор P = I × В = 90 мА × 2,25 В? 0,20 Вт, безопасный уровень для использования с резистором на 1/4 Вт.Интуитивно понятно, что если разделить 100? резистор на четыре равные части, каждая из которых должна рассеивать четверть всей мощности.

— ЗА РЕЗИСТОРАМИ —

Для нашего следующего примера давайте рассмотрим следующую ситуацию: предположим, что у вас есть схема, которая принимает входной сигнал от источника питания 9 В и имеет встроенный линейный регулятор для понижения напряжения до 5 В, где все работает. Ваша нагрузка на конце 5 В может достигать 1 А.

Как выглядит мощность в этой ситуации?

Регулятор, по сути, действует как большой переменный резистор, который регулирует свое сопротивление по мере необходимости для поддержания постоянного выходного напряжения 5 В. Когда выходная нагрузка составляет 1 А, выходная мощность, выдаваемая регулятором, составляет 5 В × 1 А = 5 Вт, а мощность, потребляемая в цепи источником питания 9 В, составляет 9 Вт. Падение напряжения на стабилизаторе. составляет 4 В, а при 1 А, это означает, что 4 Вт рассеивается линейным регулятором — также разница между входной и выходной мощностью.

В каждой части этой схемы соотношение мощности задается следующим образом: P = I × V . Две части — регулятор и нагрузка — это места, где рассеивается мощность. А в части цепи, подключенной к источнику питания, P = I × V описывает мощность , вводимую в систему — напряжение увеличивается на по мере прохождения тока через источник питания.

Кроме того, стоит отметить, что мы, , не сказали , какая нагрузка тянет этот 1 А.Энергия потребляется, но это не обязательно означает, что она преобразуется в (просто) тепловую энергию — это может быть питание двигателя или, например, набора зарядных устройств для аккумуляторов.

Кроме того:
Хотя такая установка линейного регулятора напряжения, как эта, является очень распространенной схемой для электроники , стоит отметить, что это также невероятно неэффективная схема : 4/9 входной мощности просто сгорает как тепло, даже при работе на более низких токах.

— КОГДА НЕТ ПРОСТОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ «МОЩНОСТЬ» —

Далее, немного более сложная часть: убедиться, что ваш регулятор может справиться с мощностью. На резисторах четко указана их мощность, а на линейных регуляторах это не всегда. В приведенном выше примере регулятора предположим, что мы используем регулятор L7805ABV от ST (техническое описание здесь).

(Фото: Типичный корпус TO-220, тип, обычно используемый для линейных регуляторов средней мощности)

L7805ABV — это линейный стабилизатор 5 В в корпусе TO-220 (аналогичный показанному выше), рассчитанный на 1.Выходной ток 5 А и входное напряжение до 35 В.

Наивно, вы можете предположить, что вы можете подключить это прямо к входу 35 В и рассчитывать на выход 1,5 А, что означает, что регулятор будет излучать мощность 30 В * 1,5 А = 45 Вт. Но это крошечный пластиковый пакет; на самом деле он не может справиться с такой большой мощностью. Если вы посмотрите данные в разделе «Абсолютные максимальные характеристики», чтобы попытаться определить, с какой мощностью он может справиться, все, что там написано, является «внутренним ограничением», что само по себе далеко не ясно.

Оказывается, существует фактическая номинальная мощность, но обычно она несколько «скрыта» в таблице данных. Вы можете понять это, просмотрев пару связанных спецификаций:

• T _OP , Диапазон рабочих температур перехода: от -40 до 125 ° C

• R _thJA , Термическое сопротивление переход-окружающая среда: 50 ° C / Вт

• R _thJC , Термическое сопротивление переходной коробки: 5 ° C / Вт

Диапазон рабочих температур перехода, T _OP , определяет, насколько горячим может быть «переход» — активная часть интегральной схемы регулятора, прежде чем он перейдет в режим теплового отключения.(Тепловое отключение — это внутренний предел, который делает мощность регулятора «внутренне ограниченной».) Для нас это максимум 125 ° C.

Тепловое сопротивление переход-окружающая среда R _thJA (часто обозначается как? _JA ), сообщает нам, насколько нагревается переход, когда (1) регулятор рассеивает заданное количество мощности и (2) регулятор находится внутри на открытом воздухе при заданной температуре окружающей среды. Предположим, нам нужно спроектировать наш регулятор для работы только в скромных коммерческих условиях, температура которых не будет превышать 60 ° C.Если нам нужно поддерживать температуру перехода ниже 125 ° C, то максимальное повышение температуры, которое мы можем допустить, составляет 65 ° C. Если у нас есть R _thJA 50 ° C / Вт, то максимальная рассеиваемая мощность, которую мы можем допустить, составляет 65/50 = 1,3 Вт, если мы хотим предотвратить переход регулятора в состояние теплового отключения. Это значительно ниже 4 Вт, которых можно было бы ожидать при токе нагрузки 1 А. Фактически, мы можем выдержать только 1,3 Вт / 4 В = 325 мА среднего выходного тока, не отправляя регулятор в состояние теплового отключения.

Это, однако, относится к случаю, когда TO-220 излучает в окружающий воздух — почти наихудшая ситуация. Если мы сможем добавить радиатор или иным образом охладить регулятор, мы сможем добиться большего.

Противоположный конец спектра представлен другой термической спецификацией: корпус с термическим сопротивлением, R _thJC . Это определяет, какую разницу температур можно ожидать между переходом и внешней стороной корпуса TO-220: всего 5 ° C / Вт. Это соответствующий номер , если вы можете быстро отвести тепло от корпуса, например, если у вас есть очень хороший радиатор, подключенный к внешней стороне корпуса TO-220.С большим радиатором и идеальным соединением с этим радиатором при мощности 4 Вт температура перехода повысится всего на 20 ° C по сравнению с температурой вашего радиатора. Это представляет собой абсолютный минимум нагрева, который можно ожидать в идеальных условиях.

В зависимости от технических требований, вы можете начать с этого момента, чтобы построить полный бюджет мощности, чтобы учесть теплопроводность каждого элемента вашей системы, от самого регулятора до термоинтерфейса между ним и радиатором, к тепловой связи радиатора с окружающим воздухом.Затем вы можете проверить соединения и относительную температуру каждого компонента с помощью бесконтактного инфракрасного термометра с точечным считыванием. Но часто лучше переоценить ситуацию и посмотреть, есть ли лучший способ сделать это.

В данной ситуации можно подумать о переходе на стабилизатор для поверхностного монтажа, который обеспечивает лучшую управляемость мощности (за счет использования печатной платы в качестве радиатора), или, возможно, стоит подумать о добавлении силового резистора (или стабилитрона) до стабилизатор, чтобы снизить большую часть напряжения за пределами корпуса регулятора , уменьшая нагрузку на него.Или, что еще лучше, посмотрите, есть ли способ построить вашу схему без каскада линейного регулятора с потерями.

— ПОСЛЕ СЛОВА —

Мы рассмотрели основы понимания рассеяния мощности в нескольких простых схемах постоянного тока.

Принципы, которые мы рассмотрели, являются довольно общими, и их можно использовать для понимания энергопотребления в большинстве типов пассивных элементов и даже в большинстве типов интегральных схем. Однако существуют реальные ограничения, и можно потратить всю жизнь на изучение нюансов энергопотребления, особенно при более низких токах или высоких частотах, когда малые потери, которыми мы пренебрегли, становятся важными.

В цепях переменного тока многие вещи ведут себя по-разному, но правило мощности все еще сохраняется в большинстве случаев: P (t) = I (t) × V (t) для изменяющихся во времени тока и напряжения. И не все регуляторы работают с потерями: импульсные источники питания могут преобразовывать (например) 9 В постоянного тока в 5 В постоянного тока с КПД 90% или выше — это означает, что при хорошем дизайне может потребоваться всего около 0,6 А при 9 В для производят 5 В при 1 А. Но это уже отдельная история.

Калькулятор цепи делителя напряжения

— для термистора NTC

Термистор — это электронное устройство для измерения температуры, , которое показывает изменение сопротивления при относительном изменении температуры.Название происходит от двух других слов — «терморезистор». Для измерения и регулирования температуры обычно используются устройства с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). «-T °» в символе цепи обычно обозначает устройство NTC . Эти Компоненты очень полезны для взаимодействия проектов с микроконтроллерами. Чтобы правильно использовать это устройство для измерения температуры, схема с делителем потенциала (ЧР) часто является идеальной схемой.

При повышении температуры Vout увеличивается

Формула делителя потенциала — с NTC

Калькулятор

При повышении температуры Vвых уменьшается

Формула делителя потенциала — с NTC

Калькулятор

NTC Температурное сопротивление

Это стандартная формула из моей книги данных, которая показывает, как рассчитать сопротивление R при любой конкретной температуре T.

R _T0 — сопротивление в Ом при заданной температуре T ₀ , которое вы найдете в техническом описании устройства, которое вы используете. Номинальное значение устройства обычно представляет собой значение сопротивления при определенной температуре, например 4,7 кОм при 25 ° C.

Следовательно, R _T0 = 4700 Ом и T ₀ = (25 ° C + 273,15)

Формула требует, чтобы все температуры были в градусах Кельвина (K), поэтому вам нужно преобразовать, добавив 273,15. Постоянное значение бета ß также является другим параметром, специфичным для используемого вами устройства, обычно находится в документации к устройству, которое вы используете.

Графики NTC

Производители часто предоставляют диаграмму, относящуюся к их компоненту NTC, показывающую сопротивление при различных температурах.

Если вы не можете рассчитать значение, диаграмма может оказаться очень полезной. К сожалению, каждая диаграмма индивидуальна для устройства; следовательно, вам нужно будет найти эту информацию у производителя.

Статьи по теме

Символ термистора
Делитель потенциала с термистором NTC

PPT — Серийные резисторы Введение Презентация PowerPoint, бесплатная загрузка

Серийные резисторы Введение Доступны два типа тока: постоянный ток (dc) и синусоидальный переменный ток (ac). Сначала мы рассмотрим постоянный ток (dc) Вставка Рис 5.1

Представляем основной ток в электрической цепи.

Определение направления обычного потока для цепей постоянного тока с одним источником.

Определение полярности, возникающей из-за обычного тока I через резистивный элемент.

Последовательные резисторы.

Схематическое изображение последовательной цепи постоянного тока

Пример пяти последовательно соединенных резисторов.

Резисторы серии Общее сопротивление последовательной конфигурации представляет собой сумму уровней сопротивления. Чем больше резисторов мы добавляем последовательно, тем больше сопротивление (независимо от их значения).

Сопротивление, «видимое» на выводах последовательной цепи.

Общее последовательное сопротивление • Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений каждого отдельного последовательного резистора

Последовательное соединение резисторов.

Использование омметра для измерения общего сопротивления цепи серии .

Две последовательные комбинации одних и тех же элементов с одинаковым общим сопротивлением .

Последовательное соединение резисторов

Последовательное соединение резисторов

Последовательные резисторы • Когда последовательные резисторы имеют одинаковое значение, • Где N = количество резисторов в цепочке.• Общее последовательное сопротивление находится путем умножения значения одного и того же резистора на количество резисторов

Последовательное соединение четырех резисторов с одинаковым номиналом

Четыре резистора 2,2 кОм

Резисторы в серии • Последовательная схема обеспечивает только один путь для тока между двумя точками, так что ток через каждый последовательный резистор одинаков.

Ток в последовательной цепи • Ток одинаков во всех точках в последовательная цепь • Ток через каждый резистор в последовательной цепи такой же, как и ток через все другие резисторы, включенные последовательно с ним • Ток, входящий в любую точку последовательной цепи, такой же, как ток, выходящий из этой точки

Ток, входящий в любую точку последовательной цепи, равен току, выходящему из этой точки.

Ток одинаков во всех точках последовательной цепи.

Цепи серии • Общее сопротивление (RT) — это все, что «видит» источник. • Как только RT известно, ток, потребляемый от источника, может быть определен с использованием закона Ома: • Поскольку E фиксировано, величина тока источника будет полностью зависеть от величины RT

Закон Ома в последовательных цепях • Ток через один из последовательных резисторов такой же, как ток через каждый из других резисторов, и является полным током • Если вы знаете общее напряжение и полное сопротивление, вы можете определить общий ток, используя: • IT = VT / RT

Измерение тока во всей последовательной цепи

Найдите RT, затем найдите IS

Найдите ток в цепи?

Найти напряжение Источника?

Найдите напряжение источника

Закон Ома в последовательных цепях • Ток через один из последовательных резисторов такой же, как ток через каждый из других резисторов, и является полным током • Если вам известно падение напряжения на одном из последовательных резисторов, вы можете определить ток, используя: I = VR / R

Обозначение Обозначение с одним индексом Обозначение с одним индексом Va указывает напряжение в точке a с относительно земли (ноль вольт).Если напряжение меньше нуля вольт, отрицательный знак должен быть связан с величиной Va.

Обозначение Обозначение с двойным нижним индексом • Поскольку напряжение является переменной «поперек» и существует между двумя точками, двойное обозначение нижний индекс определяет разницу в потенциале. • Запись с двойным нижним индексом Vab указывает точку a как более высокий потенциал. Если это не так, отрицательный знак должен быть связан с величиной Vab. • Напряжение Vab — это напряжение в точке (a) по отношению к точке (b).

Вставка полярностей через резистор в соответствии с направлением тока

Закон Ома в последовательных цепях • Если вам известен общий ток, вы можете найти падение напряжения на любой из последовательностей резисторов с использованием: VR = ITR • Полярность падения напряжения на резисторе положительная на конце резистора, ближайшем к положительному выводу источника напряжения • Ток резистора направлен от положительного полюса резистор к отрицательному концу

Напряжение в анализируемой последовательной цепи постоянного тока

Использование вольтметров для измерения напряжений на резисторах

Последовательная цепь, подлежащая исследованию

064 Анализируемая последовательная цепь

Напряжение источника появляется на резисторе разомкнутой серии или

Источники напряжения в серии • Когда два или более источника напряжения включены последовательно, общее напряжение равно алгебраической сумме (включая полярности источников) напряжений отдельных источников

Сведение последовательных источников постоянного напряжения к одному источнику.

Последовательное подключение источников постоянного тока: (a) четыре батареи на 1,5 В, соединенные последовательно для установления напряжения на клеммах 6 В; (б) неправильное подключение двух последовательных источников постоянного тока; (c) правильное соединение двух последовательных источников питания, чтобы установить 60 В на выходных клеммах.

Закон Кирхгофа о напряжении Приложенное напряжение последовательной цепи равно сумме падений напряжения на последовательных элементах: сумма повышений в замкнутом контуре должна равняться сумме падений.Применение закона Кирхгофа по напряжению не обязательно должно включать в себя токоведущие элементы. Применяя закон Кирхгофа для напряжения, не забудьте сконцентрироваться на полярностях повышения или падения напряжения, а не на типе элемента. Не относитесь к падению напряжения на резистивном элементе иначе, чем к падению напряжения на источнике.