Что такое сопротивление нагрузки и как оно влияет на работу электрических цепей. Какие виды сопротивления нагрузки существуют. Как правильно рассчитать и согласовать сопротивление нагрузки. Где применяется сопротивление нагрузки на практике.
Что такое сопротивление нагрузки и его роль в электрических цепях
Сопротивление нагрузки — это важный параметр в электротехнике и электронике, характеризующий свойство электрической нагрузки препятствовать протеканию электрического тока. По сути, это величина, показывающая, насколько сложно току проходить через устройство или компонент цепи.
Сопротивление нагрузки измеряется в омах (Ом) и обозначается символом R. Оно определяется отношением напряжения на нагрузке к току, протекающему через нее:
R = U / I
где R — сопротивление нагрузки (Ом), U — напряжение на нагрузке (В), I — ток через нагрузку (А).
Сопротивление нагрузки играет ключевую роль в работе электрических цепей:
- Влияет на распределение напряжения и тока в цепи
- Определяет мощность, потребляемую нагрузкой
- Влияет на КПД передачи энергии от источника к нагрузке
- Используется для согласования импедансов в высокочастотных цепях
Понимание сопротивления нагрузки необходимо для правильного проектирования и оптимизации электрических схем.
Виды сопротивления нагрузки
В зависимости от характера нагрузки и частоты сигнала различают несколько видов сопротивления нагрузки:
Активное сопротивление
Активное сопротивление характерно для резистивных нагрузок, таких как нагревательные элементы, лампы накаливания и т.д. Оно не зависит от частоты и определяется только свойствами материала. Ток и напряжение в цепи с активным сопротивлением совпадают по фазе.
Реактивное сопротивление
Реактивное сопротивление присуще индуктивным и емкостным элементам цепи. Оно зависит от частоты переменного тока. Реактивное сопротивление катушки индуктивности растет с увеличением частоты, а конденсатора — уменьшается.
Полное сопротивление (импеданс)
Полное сопротивление или импеданс — это комплексная величина, учитывающая как активную, так и реактивную составляющие сопротивления. Импеданс особенно важен при анализе цепей переменного тока и высокочастотных схем.
Расчет сопротивления нагрузки
Для правильного расчета сопротивления нагрузки необходимо учитывать следующие факторы:
- Тип нагрузки (активная, реактивная, комплексная)
- Рабочую частоту (для реактивных элементов)
- Параметры источника питания
- Требуемую мощность нагрузки
Рассмотрим несколько примеров расчета сопротивления нагрузки:
Пример 1: Расчет активного сопротивления нагрузки
Дано: напряжение источника U = 220 В, требуемая мощность нагрузки P = 1100 Вт.
Расчет:
R = U^2 / P = 220^2 / 1100 = 44 Ом
Пример 2: Расчет импеданса LC-цепи
Дано: индуктивность L = 100 мкГн, емкость C = 10 нФ, частота f = 1 МГц.
Расчет:
XL = 2πfL = 2π * 10^6 * 100*10^-6 = 628 Ом
XC = 1 / (2πfC) = 1 / (2π * 10^6 * 10*10^-9) = 15.9 Ом
Z = sqrt(XL^2 + XC^2) = sqrt(628^2 + 15.9^2) ≈ 628 Ом
Согласование сопротивления нагрузки
Согласование сопротивления нагрузки с выходным сопротивлением источника сигнала играет важную роль в обеспечении максимальной передачи мощности и минимизации отражений в линиях передачи. Существует несколько методов согласования:
1. Согласование с помощью трансформатора
Используется для согласования активных сопротивлений. Коэффициент трансформации выбирается так, чтобы привести сопротивление нагрузки к требуемому значению.
2. LC-согласующие цепи
Применяются для согласования комплексных сопротивлений в высокочастотных схемах. Позволяют компенсировать реактивную составляющую и трансформировать активное сопротивление.
3. Четвертьволновый трансформатор
Используется в СВЧ-технике для согласования линий передачи с различными волновыми сопротивлениями.
Практическое применение сопротивления нагрузки
Понимание и правильный расчет сопротивления нагрузки критически важны во многих областях электротехники и электроники:
Силовая электроника
В силовой электронике сопротивление нагрузки определяет ток и мощность, потребляемые устройством. Это важно для правильного выбора компонентов схемы и обеспечения эффективной работы преобразователей энергии.
Радиотехника и телекоммуникации
В высокочастотных схемах согласование сопротивления нагрузки с волновым сопротивлением линии передачи критично для минимизации отражений и обеспечения максимальной передачи мощности сигнала.
Аудиотехника
Правильное согласование выходного сопротивления усилителя с сопротивлением акустических систем обеспечивает оптимальное качество звучания и эффективность передачи звуковой энергии.
Влияние сопротивления нагрузки на работу источника питания
Сопротивление нагрузки оказывает существенное влияние на работу источника питания:
- Определяет ток, потребляемый от источника
- Влияет на стабильность выходного напряжения
- Может вызывать перегрузку источника при слишком низком сопротивлении
При проектировании источников питания важно учитывать диапазон возможных сопротивлений нагрузки для обеспечения стабильной работы во всех режимах.
Измерение сопротивления нагрузки
Для измерения сопротивления нагрузки используются различные методы и приборы:
1. Прямое измерение омметром
Подходит для измерения активного сопротивления в обесточенных цепях.
2. Косвенное измерение по закону Ома
Измеряются напряжение на нагрузке и ток через нее, затем рассчитывается сопротивление.
3. Измерение импеданса
Для измерения комплексного сопротивления на переменном токе используются специальные приборы — измерители импеданса.
Заключение
Сопротивление нагрузки — фундаментальный параметр в электротехнике и электронике, играющий ключевую роль в работе электрических цепей. Правильный расчет и согласование сопротивления нагрузки необходимы для эффективной передачи энергии, минимизации потерь и обеспечения оптимальной работы электронных устройств. Понимание принципов, связанных с сопротивлением нагрузки, позволяет инженерам и разработчикам создавать более эффективные и надежные электронные системы.
Согласование сопротивлений | Практическая электроника
Согласование сопротивлений – очень важная часть в электронике. Согласовать – это значит установить соответствие между чем-нибудь, устранив разногласия, противоречия” – так написано в словаре.
Резистор в качестве “миротворца”
Что будет, если в электронике каждый радиоэлемент будет враждовать с другим радиоэлементом? Или каскад будет воевать с каскадом? Тогда ни одна аппаратура не заработает. Поэтому, задача электронщика не просто подобрать радиоэлементы и спаять их, но и сделать так, чтобы все они дружили друг с другом и работали единой командой, выполняя определенную функцию.
Как раз для этих целей миротворцем в радиоэлектронике является самый простой и самый часто используемый радиоэлемент – резистор. Откройте любую схему или посмотрите на любую плату и увидите множество резисторов. Но почему именно резистор считается самым распространенным радиоэлементом на платах?
Все радиоэлементы имеют какое-то свое сопротивление, и у всех оно проявляется по разному.
У некоторых радиоэлементов в состоянии покоя сопротивление может быть одно, а в рабочем состоянии – совсем другое. Некоторые радиоэлементы могут менять свое значение сопротивления в зависимости от напряжения, силы тока, температуры, солнечного света и тд. Для того, чтобы согласовать работу этих различных радиоэлементов как раз используют резисторы.
Входное и выходное сопротивление
Как все это происходит? Дело в том, что один радиоэлемент обладает одним сопротивлением, а другой – другим сопротивлением. Чтобы правильно их подцепить к друг другу надо сделать согласование сопротивлений. По идее любой радиоэлемент или каскад имеет так называемое входное и выходное сопротивление. Обязательно читаем про входное и выходное сопротивление, иначе вы не поймете, о чем идет речь в этой статье. Суть 
Почему надо согласовывать сопротивления
Давайте рассмотрим схему:
Если вы читали статью про входное и выходное сопротивление, то наверное помните, что любой источник сигнала имеет в своем составе внутреннее сопротивление (выходное сопротивление) и источник ЭДС, а любая нагрузка обладает входным сопротивлением.
Предположим, что у нас нет никакой нагрузки:
Что имеем в этом случае? Сила тока в цепи будет равняться нулю, так как у нас обрыв, а напряжение на клеммах будет равняться ЭДС. Или буквами: Iвх =0, U вх=E. То есть в этом случае амплитуда сигнала будет такой, какой она должны быть.
Но что будет, если мы подсоединим нагрузку?
Для источника сигнала будет не айс. Ему придется поднатужиться, так как цепь стает замкнутой и в цепи начинает течь ток Iвх. Что же тогда случится с напряжением Uвх ? Оно будет больше или меньше, или вообще останется таким же? Ответ на этот вопрос прост: все зависит от входного сопротивления нагрузки Rвх .
Если оно очень и очень большое, то сигнал почти не изменится. Он будет таким же, как и без нагрузки. Но если нагрузка будет обладать малым сопротивлением, в дело идет закон Ома для полной цепи:
где
I – сила тока, в Амперах
E – ЭДС источника, в Вольтах
R – сопротивление нагрузки, Ом
r – внутреннее сопротивление, Ом
В нашем случае Rвых – это r, Iвх – это I, а Rвх – это R.
Так, теперь давайте будем мыслить логически. Смотрим на схему…
Что будет, если нагрузка будет обладает маленьким входным сопротивлением Rвх ?
Во-первых, увеличится сила тока в цепи Iвх.
Во-вторых, так как сила тока в цепи стала большой из-за маленького сопротивления Rвх, следовательно, увеличится падение напряжения на выходном сопротивлении Rвых .
В-третьих, так как падение напряжения на сопротивлении Rвых увеличилось, то следовательно, на сопротивлении Rвх оно уменьшилось:
С законом Ома для полной цепи не поспоришь 😉 А что такое падение напряжения на Rвх? Это и есть Uвх. Значит делаем вывод: чем низкоомнее нагрузка, тем больше будет просаживаться сигнал напряжения.
[quads id=1]
Согласование сопротивлений для оптимальной передачи напряжения
Итак, из всего выше написанного делаем выводы. Что нам требуется для того, чтобы передать сигнал напряжения в нагрузку и чтобы он не просел? Ответ однозначный – как можно более высокоомную нагрузку. В идеале, чтобы был вообще обрыв). Ну а на практике стараются сделать так, чтобы Rвх > 10Rвых . Поэтому различные приборы, такие как генератор частоты, блок питания и различные источники питания делают как можно с меньшим выходным сопротивлением.
Различные измеряющие приборы типа осциллографов и мультиметров делают как можно с бОльшим
Согласование сопротивлений для оптимальной передачи тока
Смотрим внимательно на схему:
Так как мы не в состоянии поменять Rвых, то какое же надо подобрать сопротивление Rвх, чтобы сила тока в цепи была максимальной? Разумеется, как можно меньше. В идеале – ноль Ом. Этот метод согласования используется редко.
Согласование сопротивлений для оптимальной передачи мощности
Теперь вопрос ставится так: как передать максимальную мощность от источника нагрузке? Если вы не забыли, мощность выражается формулой: P=IU. Так и напрашивается ответ, что Rвх должна быть равна нулю. Но тогда у нас все напряжение упадет на Rвых ! Получается, что на сопротивлении Rвх =0 Ом у нас будет падать также 0 Вольт.
То есть мощность, выделяемая на Rвх будет равна 0 Ватт.
Если поставить Rвх очень большим, то у нас сила тока в цепи будет крохотной, что в результате опять же мощность, выделяемая на Rвх будет минимальной.
Так как я не силен в дифференциалах и интегралах, за нас физики и математики уже все посчитали. Оказывается, чтобы передать максимальную мощность в нагрузку, надо чтобы выполнялось простое равенство:
Заключение
Как видите, ничего сложного в согласовании сопротивлений нет. Из всех трех видов согласования чаще всего используется именно согласование по напряжению. Согласование по мощности и по току следует использовать с большой осторожностью, так как в этом случае на сопротивлении Rвых будет падать большая мощность, что приведет к нагреву источника и даже к его выходу из строя.
Эквивалентное сопротивление — нагрузка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Эквивалентное сопротивление — нагрузка
Cтраница 1
Эквивалентное сопротивление нагрузки на операционный усилитель DA2 значительно больше минимального, указанного в справочных данных, что обеспечивает надежную работу схемы.
Эквивалентным сопротивлением нагрузки трансформаторного усилителя ( рис. 18.3 г) является приведенное к первичной ( коллекторной) обмотке волновое сопротивление линии задержки КЖВ q2Q, где q — коэффициент трансформации. [2]
Поскольку эквивалентное сопротивление нагрузки мощного усилителя невелико, шунтирующим влиянием паразитных емкостей в выходной цепи можно пренебречь. [4]
Дальнейшее увеличение эквивалентного сопротивления нагрузки нецелесообразно, так как для использования небольшого остающегося резерва в соотношении сигнал / шум потребуется значительное увеличение напряжения источника питания цепи тока датчика, что нежелательно по соображениям техники безопасности. [5]
Допустим, что эквивалентное сопротивление нагрузки первого каскада равно Rs 1 ком.
[6]
Минимально допустимая величина эквивалентного сопротивления нагрузки R3 mln в большинстве случаев определяется допустимой величиной мощности рассеяния на аноде Ра доп, как это видно из рис. 14, где показана нерабочая область характеристик, в которой Ра Ра доп. [7]
Выходная емкость, уменьшая эквивалентное сопротивление нагрузки лампы на высокой частоте, снижает коэффициент усиления тем сильнее, чем выше рабочая частота. [8]
Расстройка приводит к уменьшению эквивалентного сопротивления нагрузки, вследствие чего напряжение на ней падает, а остаточное напряжение на аноде лампы возрастает. Одновременно происходит смещение минимума напряжения на аноде относительно максимума напряжения на сетке. Оба эти обстоятельства приводят к увеличению напряжения на аноде в момент существования максимального напряжения на сетке.
Результатом этого является перераспределение электронного потока в лампе в пользу анода: амплитуда импульсов анодного тока возрастает, а амплитуда импульсов сеточных токов падает. Одновременно пропорционально изменяются их гармонические составляющие и постоянные составляющие.
[10]
При замыкании между двумя фазами эквивалентное сопротивление нагрузки в фазах трансформатора тока, обтекаемого током короткого замыкания, определяется также этим выражением. [12]
Из энергетического расчета режима усилителя известно эквивалентное сопротивление нагрузки Кэ — UmK / Jai, обеспечивающее заданный режим работы усилителя. [13]
Можно показать, что при этом увеличивается эквивалентное сопротивление нагрузки н экв и, следовательно, уменьшается ток ia, если амплитуда импульса напряжения на нагрузке остается одной и той же.
Постоянство амплитуды импульса достигается соответствующим изменением количества витков обмотки, к которой присоединена нагрузка.
[14]
Страницы: 1 2 3 4 5
сопротивление нагрузки — это… Что такое сопротивление нагрузки?
- сопротивление нагрузки
- load resistance
Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.
- сопротивление межслойных отверстий
- сопротивление нагрузочное стабилизирующее
Смотреть что такое «сопротивление нагрузки» в других словарях:
сопротивление нагрузки — apkrovos varža statusas T sritis fizika atitikmenys: angl.
load resistance vok. Belastungswiderstand, m; Lastwiderstand, m rus. нагрузочное сопротивление, n; сопротивление нагрузки, n pranc. résistance de charge, f … Fizikos terminų žodynasприведенное сопротивление нагрузки импульсного трансформатора — Сопротивление нагрузки трансформатора, приведенное к первичной обмотке по эквивалентной схеме импульсного трансформатора [ГОСТ 20938 75] Тематики трансформатор Классификация >>> Синонимы приведенное сопротивление нагрузки EN reduced load … Справочник технического переводчика
Приведенное сопротивление нагрузки импульсного трансформатора — 91. Приведенное сопротивление нагрузки импульсного трансформатора Приведенное сопротивление нагрузки D. Reduzierter Belastungswiderstand des Impulsübertragers E. Reduced load resistance F. Résistance de charge normalisée Сопротивление нагрузки… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
полное сопротивление нагрузки — pilnutinė apkrovos varža statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl.
load impedance vok. Lastimpedanz, f rus. полное сопротивление нагрузки, n pranc. impédance de charge, f … Radioelektronikos terminų žodynasреактивное сопротивление нагрузки — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN load reactance … Справочник технического переводчика
СОПРОТИВЛЕНИЕ — (1) аэродинамическое (лобовое) сила, с которой газ действует на движущееся в нём тело. Оно всегда направлено в сторону, противоположную скорости движения тела, и является одной из составляющих аэродинамической силы; (2) С. гидравлическое… … Большая политехническая энциклопедия
СОПРОТИВЛЕНИЕ ПОЕЗДА — одна из сил, действующих на поезд по линии его движения. С. п. направлено против движения поезда, и на преодоление его затрачивается мощность локомотива. С. п. пропорционально весу поезда, вследствие чего принято выражать его в килограммах на 1 m … Технический железнодорожный словарь
Сопротивление грунта срезу — характеристика прочности грунта, определяемая значением касательного напряжения, при котором происходит разрушение (срез).
Источник: ГОСТ 30416 96: Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документацииСОПРОТИВЛЕНИЕ ВРЕМЕННОЕ НА РАЗРЫВ — одна из характеристик механической прочности материала, выражаемая числом кг нагрузки на каждый см2 поверхности сечения тела, вызывающей разрушение тела при растяжении. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское… … Морской словарь
СОПРОТИВЛЕНИЕ ВРЕМЕННОЕ НА СЖАТИЕ — одна из характеристик механической прочности материала, выражаемая числом кг нагрузки на каждый см2 поверхности сечения тела, вызывающей его разрушение при сдавливании. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское… … Морской словарь
Сопротивление статической нагрузке — (действующей: в плоскости створки, полотна; перпендикулярно к плоскости створки, полотна; на запирающие приборы и ручки) – величина статической нагрузки, действующей на изделие или его сборочные единицы и приборы.
Различают контрольную и… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
load resistance vok. Belastungswiderstand, m; Lastwiderstand, m rus. нагрузочное сопротивление, n; сопротивление нагрузки, n pranc. résistance de charge, f … Fizikos terminų žodynas
load impedance vok. Lastimpedanz, f rus. полное сопротивление нагрузки, n pranc. impédance de charge, f … Radioelektronikos terminų žodynas
Источник: ГОСТ 30416 96: Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Различают контрольную и… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материаловтеоретические основы практической пользы — Сайт инженера Задорожного С.М.
Что такое согласованная нагрузка
В учебной литературе согласование с нагрузкой рассматривается чаще всего применительно к волновым свойствам длинной линии при передаче высокочастотного сигнала. Но в [1] всё же рассмотрены энергетические соотношения при передаче энергии от активного двухполюсника к пассивному.
Активный двухполюсник — это любой источник электрической энергии, а пассивный — её потребитель, который чаще всего именуют нагрузкой. Возьмём в качестве активного двухполюсника источник э.д.с. с известным выходным сопротивлением (см. схему на рис.1) и посчитаем, при каком же сопротивлении нагрузки мощность, передаваемая в нагрузку, будет максимальной.
Рис.1. Схема подключения нагрузки к источнику э.
д.с.
Согласно закону Ома для полной электрической цепи ток в нагрузке равен:
(1)
где:
— напряжение холостого хода активного двухполюсника;
— выходное сопротивление активного двухполюсника;
— сопротивление нагрузки.
Напряжение холостого хода активного двухполюсника измеряется высокоомным вольтметром на зажимах активного двухполюсника при отключенной нагрузке.
Напряжение на нагрузке:
(2)
Мощность в нагрузке:
(3)
Поскольку обе величины и измеряются в омах, выразим для упрощения дальнейших математических выкладок величину через коэффициент пропорциональности k, показывающий, во сколько раз сопротивление нагрузки отличается от выходного сопротивления активного двухполюсника :
(4)
Тогда после подстановки выражение для мощности в нагрузке (3) примет вид:
(5)
Поскольку левый множитель в последнем выражении — величина постоянная, то максимум мощности в нагрузке совпадёт с максимумом правого множителя, то есть функции:
(6)
Максимальное значение функция f(k) примет при таком k, при котором будет равна нулю её производная по k.
Производная частного двух функций определена как:
Следовательно:
(7)
Очевидно, что производная принимает нулевое значение лишь при k=1, то есть при выполнении равенства . Максимум мощности в нагрузке при k=1 хорошо виден на графике, приведенном на рис.2:
Рис.2. Зависимость мощности в нагрузке от отношения сопротивления нагрузки к выходному сопротивлению активного двухполюсника.
Таким образом максимальная мощность в нагрузку передаётся при равенстве выходного сопротивления активного двухполюсника и сопротивления нагрузки. В этом случае говорят, что сопротивление нагрузки согласовано с выходным сопротивлением источника электрической энергии или с выходным сопротивлением источника сигнала.
Согласующий трансформатор
В звукотехнике, телефонии, радиотехнике и средствах телекоммуникаций для согласования с нагрузкой источников сигнала переменного тока применяют согласующий трансформатор, который часто используется также для гальванической развязки источника сигнала и нагрузки.
Принцип действия трансформатора как такового детально описан в учебной литературе, покажем лишь как выбрать соотношение количества витков первичной и вторичной обмоток согласующего трансформатора для получения всё той же максимальной мощности в нагрузке.
Рис.3. Подключение нагрузки к источнику переменной э.д.с. через согласующий трансформатор.
В качестве активного двухполюсника возьмём источник переменной э.д.с. с известным выходным сопротивлением, а нагрузку к нему, сопротивление которой тоже задано, подключим через согласующий трансформатор (см. схему на рис.3), потерями и прочими конструктивными ограничениями в котором пренебрегаем. В этом случае получаемая нагрузкой мощность равна мощности, подводимой активным двухполюсником.
Сила тока в обмотках идеального трансформатора определяется соотношением количества витков первичной и вторичной обмоток:
(8)
где:
— ток во вторичной обмотке трансформатора;
— ток в первичной обмотке трансформатора;
— количество витков первичной обмотки трансформатора;
— количество витков вторичной обмотки трансформатора.
Соотношение величин напряжения на выводах обмоток идеального трансформатора определяется обратной величиной:
(9)
где:
— напряжение на выводах вторичной обмотки;
— напряжение на выводах первичной обмотки.
Если в показанной на рис.3 схеме отключить нагрузку, то есть при отсутствии тока во вторичной обмотке идеального трансформатора напряжение на выводах вторичной обмотки будет определяться напряжением холостого хода активного двухполюсника и соотношением количества витков обмоток трансформатора:
(10)
При замкнутой накоротко вторичной обмотке, когда напряжение на выводах первичной обмотки также будет равно нулю, ток во вторичной обмотке определяется значением напряжения холостого хода активного двухполюсника, его выходным сопротивлением и обратным соотношением количества витков обмоток трансформатора:
(11)
В соответствии с теоремой об эквивалентном генераторе (теорема Гельмгольца и Тевенена, см.
в [1]), часть приведенной на рис.3 схемы, состоящую из активного двухполюсника A и идеального согласующего трансформатора, можно заменить эквивалентным активным двухполюсником с напряжением холостого хода, определяемым выражением (10), и выходным сопротивлением:
(12)
На рис.4 приведена эквивалентная схема такой замены:
Рис.4. Схема замещения активного двухполюсника с трансформатором эквивалентным активным двухполюсником.
Таким образом показанная на рис.3 схема с согласующим трансформатором приводится к первоначальной схеме, показанной на рис.1, но с иными значениями выходного сопротивления и э.д.с. холостого хода. Ясно, что максимум мощности в нагрузку при этом, как это было показано выше, будет передаваться при , то есть при следующем значении соотношения количества витков вторичной и первичной обмоток согласующего трансформатора:
(13)
Согласующий трансформатор служит для трансформации выходного сопротивления активного двухполюсника с целью получения максимальной мощности в нагрузке, сопротивление которой задано изначально.
Соответственно при этом максимальными будут также напряжение на нагрузке и ток в ней.
©Задорожный Сергей Михайлович, 2010г., г.Киев
Литература:
- Зевеке Г.В., Ионкин П.А. и др., Основы теории цепей. Учебник для вузов. — М., «Энергия», 1975г.
Основы радиотехники — электрическое сопротивление. Simpleinfo – все сложное простыми словами!
26 Декабря 2016
3821
И так, мы теперь знаем, как протекает электрический ток. Рассмотрели что такое сила и напряжение тока.
Еще раз повторим:
Сила тока. Условное обозначение: I. Измеряется в амперах (А).
Напряжение тока. Условное обозначение: U. Измеряется в вольтах (В).
Давайте рассмотрим пример, замкнутой цепи:
наведите или кликните мышкой, для анимации
Если вы заметили, на этот раз мы добавили в цепь «нагрузку».
Нагрузкой может быть любое устройство или элемент (например: лампочка, электродвигатель и т.д.). В этой замкнутой цепи, мы наблюдаем электрический ток, то есть движение заряженных частиц.
А так же есть, какие-то количественные показатели силы тока и напряжения.
При движение через проводник, заряженные частицы встречают сопротивление. Отсюда мы получаем новую для нас величину – сопротивление проводника или электрическое сопротивление.
Исходя из этого, сопротивление проводника – это физическая величина, которая характеризует свойство проводника препятствовать проводить электрический ток.
Более простыми словами это величина, которая мешает проводить электрический ток.
Условное обозначение сопротивления: R.
Единица измерения сопротивления – это Ом.
Сопротивление проводника зависит от его материала, длины и площади поперечного сечения. Так же на сопротивление материала может повлиять окружающая среда (температура, свет и т.
д.)
Давайте рассмотрим как взаимосвязаны сила тока, напряжение и сопротивление в замкнутой цепи. Мы видим как протекает ток по проводнику через нагрузку, цепь замкнутая. Сопротивление проводника на всем участке одинаковая, а сопротивление нагрузки отличается, оно выше чем у проводника. То есть движению заряженных частиц, в нагрузке препятствии больше, чем в проводнике.
Обратим внимание на движению частиц через проводник и нагрузку:
наведите или кликните мышкой, для анимации
Можно отметить, что движущихся частиц, через поперечное сечение нагрузки (за определенное время), проходит меньше, чем через проводник. Другими словами, чем больше сопротивление тем меньше сила тока. Что такое сила тока, мы рассмотрели в предыдущей статье.
Обратную картинку можно наблюдать с напряжением, сила с которой происходит движение частиц больше на участке нагрузки, чем в проводнике. Из этого мы получаем, что чем больше сопротивление, тем больше напряжение на участке этой нагрузке:
наведите или кликните мышкой, для анимации
Зависимость тока и напряжения от сопротивления нагрузки в последующих статьях будут рассмотрены подробнее.
Расчет напряжения электропитания на потребителя, определение напряжения на нагрузке
Падение напряжения в электрической сети может стать настоящей проблемой с приобретением современных мощных электроприборов. Чаще всего от этого страдают жильцы старых многоквартирных и частных домов, проводка в которых проложена 20, а то и 30 лет назад. Для энергопотребителей тех времен сечения кабеля было вполне достаточно, однако сегодня практически все пользователи полностью перешли на электрическую технику, эксплуатация которой требует модернизации проводки.
Наглядную картину можно наблюдать на примере освещения. Когда в электрической сети падает напряжение при подключении нагрузки с малым сопротивлением, лампы начинают гореть с меньшей яркостью. Причиной такого явления может быть недостаточное сечение проводки.
Чтобы убедиться в том, что источник выдает больший вольтаж, чем потребитель, необходимо вычислить напряжение на нагрузке.
Сделать это можно путем включения в цепь вольтметра или по формуле. В первом случае измерительный прибор, который изначально имеет достаточно высокое сопротивление на входе, необходимо подключать параллельно линии. Это позволяет избежать шунтирования нагрузки и искажения результатов измерения.
Как рассчитать напряжение по формуле
Когда возникают перебои в подаче электроэнергии к приборам, важно проанализировать работу линии. При этом следует определить напряжение на нагрузке по формуле – такое решение дает максимально точный результат и позволяет вычислить другие параметры аналогичным способом. Так, формула расчета напряжения на нагрузке выглядит следующим образом:
U1 – напряжение источника;
ΔU – падение напряжения в линии;
I – ток в линии;
R0 – сопротивление линии.
В том случае, если сопротивление линии и напряжение источника постоянны, напряжение на нагрузке напрямую зависит от силы тока в линии.
Например, при подключении прибора в электрическую сеть с напряжением 220 В, током 10 А и сопротивлением линии, равным 2 Ом, напряжение на нагрузке составит:
В режиме холостого хода падения напряжения в линии нет (ΔU = 0), поэтому напряжение на нагрузке теоретически равно вольтажу источника (U2 = U1). Однако на практике напряжение источника равняться напряжению потребителя не может, поскольку и проводка, и источник электроэнергии, и подключенный к сети прибор имеют собственное сопротивление.
Пример. Напряжение источника составляет 220 В, внутреннее его сопротивление можно не учитывать. Сопротивление проводки – 1 Ом. Сопротивление включенного в сеть электрического прибора – 12 Ом. Суммарное сопротивление цепи составит 13 Ом. Ток в линии рассчитывается по закону Ома и составляет:
Напряжение на нагрузке вычисляется по формуле, приведенной выше:
Таким образом, видно, что напряжение на нагрузке меньше исходных 220 В, остальной вольтаж «теряется» на проводах.
Падение напряжения при подключении нагрузки потребителя
Из-за скачков вольтажа в сети страдают преимущественно жители частного сектора, дачных и коттеджных поселков. Из-за чего же происходит падение напряжения при подключении потребителя?
Первая причина этого явления – недостаточное сечение электрической проводки в доме. Дело в том, что слишком тонкие жилы кабеля не выдерживают большой нагрузки, которая возникает при включении в сеть электроприборов с высокой мощностью. Вторая причина – некачественные контакты в местах соединения проводов, что создает дополнительное сопротивление на линии.
Из-за падения напряжения в обоих случаях есть риск перегрева проводки или участка, в котором находится неисправный контакт. Это может стать причиной полного прекращения подачи электроэнергии на объект и даже возгорания.
Иногда падение напряжения наблюдается не на стороне пользователя, а на линиях электропередач. Оно может возникать вследствие перегрузки подстанции.
В этом случае решить проблему может лишь поставщик электроэнергии путем замены устаревшей подстанции на более новую модель с современной релейной защитой. Еще одной причиной низкого напряжения может быть недостаточное сечение проводов на линии электропередач, а также нестабильное распределение нагрузки фаз на стороне подстанции. Как и в первом случае, устранить эти недочеты может только поставщик коммунальной услуги.
Узнать, действительно ли поставщик электроэнергии виноват в «провалах» напряжения, можно, опросив соседей. Если у них подобной проблемы нет, значит, стоит искать причину на территории участка. Зачастую этот вопрос успешно решается путем замены проводки на новый кабель с большим сечением. Однако в некоторых случаях падение напряжения продолжает наблюдаться. Причина может заключаться в так называемых «скрутках» – соединениях проводов путем их скручивания. Дело в том, что каждый некачественный контакт на линии снижает конечное напряжение в сети. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать заводские зажимы, которые гораздо более надежны, чем другие способы соединения электрических кабелей, а также абсолютно безопасны.
В случаях с применением низковольтных аккумуляторных батарей тоже могут наблюдаться «провалы». Если при включении потребителей падает напряжение зарядки источника питания, наиболее вероятная причина этого – некачественные контакты.
При падении напряжения в сети принципиально важно выяснить и устранить причину этого. В противном случае бездействие может обернуться печальными последствиями, особенно если дело касается электрической бытовой проводки. Современные кабели с подходящим сечением и качественно выполненные соединения проводов – залог длительной и эффективной работы всех электроприборов.
Мощность источника : Помогите решить / разобраться (Ф)
Freeman-desЕщё раз, в учебнике решают вполне конкретную задачу: как имея фиксированные (без возможности замены) провода заданного сопротивления передать по ним фиксированную (вот нужно столько и всё) мощность с как можно меньшими потерями. Потери в проводах равны , сопротивление проводов уменьшить не можем, значит надо уменьшать ток.
При уменьшении тока в цепи придётся увеличивать напряжение чтобы передаваемая мощность оставалась прежней. А из формулы закона Ома для полной цепи ( — сопротивление нагрузки, — сопротивление проводов, — внутреннее сопротивление источника тока) получаем что для увеличения напряжения при одновременном уменьшении тока надо увеличивать сопротивление в цепи. Сопротивление проводов нам дано, менять можем лишь сопротивление нагрузки и источника тока. Но при одинаковом токе во всей цепи на большем сопротивлении выделится и большая мощность, а значит выгоднее увеличивать сопротивление нагрузки, а не источника тока (чтобы он не работал сам на себя). И если принять (чтобы мощность выделялась в основном в нагрузке и была полезной, а не терялась в проводах или источнике тока), то закон Ома можно переписать в виде (и соответственно ). Но последние равенства именно примерные.Как это изменение сопротивлений и напряжений будет организовано на стороне источника тока и на стороне нагрузки — остаётся за рамками задачи, может там трансформаторы поставят, может цепи переключат по другому, может поставят связку генератор-двигатель на общем валу — не суть, это уже другой вопрос.
Как и тот факт что повышать напряжение — дело затратное, тут и прочность изоляции, и пробойные промежутки, и коронный разряд, и габариты трансформаторов или двигателей/генераторов, и возрастание (и соответственно потерь в источнике), потому уменьшить ток и потери в проводах до нуля не получается и ограничиваются каким-то компромиссом, но это всё уже другой вопрос.В общем, записав закон Ома для полной цепи, с учётом всех сопротивлений, установив что можно менять (), а что нужно сохранить хотя бы приблизительно (), а что нужно сильнее уменьшать (), нетрудно получить вывод из учебника. Важно записать именно для всей цепи, а не для участка, и определиться с задачей, что именно решать, при каких ограничениях.
PS. Противоречие с утверждением «максимальная мощность в нагрузке выделяется при равенстве её сопротивления внутреннему сопротивлению источника тока» кажущееся, это утверждение выполняется при фиксированном , а у нас фиксирована , а можем менять как хотим. Кстати это полезно проверить самому, при каком соотношении и на нагрузке будет выделяться наибольшая (в процентах от полной) мощность при условиях постоянства или (полной).
Сопротивление нагрузки и связь с передатчиком
Цепи управления и связипостоянного тока могут быть привередливыми зверюшками. Им требуются правильные кабели, они настаивают на максимальных расстояниях для длины магистрали и / или ответвления, а иногда заходят так далеко, что перестают работать без надлежащего сопротивления нагрузки.
Но что такое «сопротивление нагрузке»? И для чего это? И почему эта управляющая сеть отказывается работать без него?
Определение сопротивления нагрузки
На самом базовом уровне сопротивление нагрузки — это совокупное сопротивление цепи, которое определяется напряжением, током или источником питания, управляющим этой схемой.Это включает сопротивление проводов и сопротивление любых устройств, подключенных к этим проводам. Все, что находится между «местом, где ток уходит» и «местом, где ток входит», способствует сопротивлению нагрузки.
Иногда сюда входит даже нагрузочный резистор. Нагрузочный резистор — это резистор, единственная функция которого заключается в увеличении сопротивления нагрузки схемы до определенного уровня.
Так вот и «что». Чтобы понять «зачем», давайте рассмотрим два случая, когда сопротивление нагрузки может иметь решающее значение для правильной работы цепи управления постоянным током или цепи связи.
- Разделение строк
- Преобразование сигнала
Разделение линий
Сети управленияModbus и другие, подобные Modbus, используют для связи два провода. Соотношение напряжений между двумя линиями (A выше B или B выше A) является неотъемлемой частью того, как работает связь между устройствами. Для эффективной связи между ведущим и ведомым устройствами напряжение между двумя линиями должно быть одинаковым во всей сети.
В сетях Modbus на каждом конце сети используются нагрузочные резисторы для стабилизации напряжения. (Поскольку эти резисторы расположены на концах, мы называем их согласующими резисторами, а не нагрузочными резисторами.) Однако, если ведущее устройство данной сети находится на одном конце, а не в промежуточной точке, внутреннее сопротивление этого ведущего устройство ведет себя как оконечное сопротивление.
Таким образом, согласующий резистор на противоположном конце сети необходимо согласовать с внутренним сопротивлением ведущего устройства.
«Но почему?» ты спрашиваешь. Это кажется немного произвольным и надуманным. Почему мы не можем использовать какой-либо старый согласующий резистор на дальнем конце линии?
Справедливый вопрос. Давайте посмотрим на это так: скажем, у нас есть два параллельных провода, между которыми на каждом конце подключен резистор. Если мы подадим напряжение постоянного тока на один конец и резисторы подобраны, напряжение на другом конце будет (для всех целей) одинаковым. Но, если резисторы не согласованы, особенно если они значительно различаются по размеру, напряжение на дальнем конце будет другим, что приведет к протеканию несогласованного тока в цепи, нарушив связь.
Таким образом, согласование сопротивления нагрузки с сопротивлением источника чрезвычайно важно для этого типа сети.
Преобразование сигнала
Другие сети связи и управления, такие как HART, используют нагрузочные резисторы для преобразования сигналов тока в сигналы напряжения.
Например, передатчик HART, который передает сигнал 4–20 мА, не может напрямую связываться с платой аналогового ввода HART, которая обнаруживает сигналы 0–5 В постоянного тока. Однако пропускание сигнала 4–20 мА через резистор 250 Ом создаст сигнал 0–5 В постоянного тока, который может понять карта ввода.Итак, в этом случае, вместо того, чтобы использовать нагрузочный резистор для поддержания напряжения, мы используем его для создания напряжения.
Проверьте свою документацию
Это всего лишь два способа, которыми управляющие сети зависят от определенных нагрузочных резисторов. Если у вас возникли проблемы со связью по сети управления, обязательно проверьте документацию на свои устройства, чтобы узнать, может ли сопротивление нагрузки быть частью вашей проблемы.
Мы сталкиваемся с этой проблемой чаще, чем вы думаете.Поскольку это мелочь, ее бывает сложно идентифицировать, что приводит к простоям и разочарованию.
Свяжитесь с нами, если у вас есть вопросы относительно подключения ваших устройств APG.
Это один из нескольких примеров проблем с проводкой и сетью, которые могут изменить или полностью испортить в остальном хорошие показания исправного датчика.
кредит на верхнюю фотографию: Николас Баффлер через flickr cc — cropped
Узнайте о сопротивлении нагрузке | Chegg.com
Скорость, с которой электрическая энергия передается в цепь, известна как электрическая мощность.{2} R_ {L} PL = VIL = IL2 RL
Приведенное выше уравнение показывает, что если,
RL = ∞R_ {L} = \ infty RL = ∞
, то
RL = 0R_ {L} = 0RL = 0
Когда RL = ∞R_ {L} = \ infty RL = ∞, ток нагрузки IL = 0I_ {L} = 0IL = 0, и, следовательно, PL = 0P_ {L} = 0PL = 0.
Максимальная мощность, которая может быть передана на сопротивление нагрузки, определяется теоремой о максимальной передаче мощности. В нем указано, что максимальная мощность передается в цепь, когда сопротивление нагрузки цепи равно внутреннему сопротивлению источника.
{3}} RL2 d2 (D) = −RL3 2RS2
(Вторая производная положительна, что указывает на минимальное значение знаменателя, что эквивалентно максимальному значению мощности PL .)
Следовательно, мощность, передаваемая на нагрузку, будет максимальной, когда сопротивление нагрузки цепи равно сопротивлению источника. Эффективность схемы определяется отношением мощности, рассеиваемой нагрузкой, к мощности, развиваемой источником.
эффективность (η) = RLRL + RS эффективность \ left (\ eta \ right) = \ frac {R_ {L}} {R_ {L} + R_ {S}} эффективность (η) = RL + RS RL
Когда RL = RS ,
эффективность (η) = RL2RLefficiency \ left (\ eta \ right) = \ frac {R_ {L}} {2R_ {L}} эффективность (η) = 2RL RL
Это означает, что
η = 50 процентов \ eta = 50 процентов η = 50 процентов
На приведенном выше графике показано изменение мощности, передаваемой нагрузке, в зависимости от значения сопротивления нагрузки.
напряжение — Что такое нагрузочный резистор?
Нагрузочный резистор на самом деле является абстрактным термином …
Если вы считаете, что электрическая цепь предназначена для воздействия на какое-то другое устройство для выполнения «работы», то это внешнее устройство является «НАГРУЗКОЙ» цепи.
смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab
Однако это не так просто, поскольку у нагрузки должна быть ссылка. Рассмотрим схему ниже.
смоделировать эту схему
Обратите внимание, на этот раз есть два резистора \ $ R1 \ $ и \ $ R2 \ $. \ $ R2 \ $ подключен к клеммам левой цепи, которая включает \ $ R1 \ $.
Как и раньше, вы можете сказать, что \ $ R2 \ $ — это нагрузка для этой схемы. Однако вы также можете сказать, что нагрузка на генератор напряжения равна \ $ R1 + R2 \ $. Итак, вы можете видеть, они, строго говоря, загружаются ОБА в зависимости от того, куда вы смотрите.
Однако, в общем, мы говорим, что то, что выполняет предполагаемую работу схемы, — это нагрузка.
Нагрузки могут быть простыми линейными сопротивлениями или могут быть комплексными сопротивлениями, как показано ниже.
смоделировать эту схему
Нагрузочный резистор может иметь несколько значений. Нагрузка в этой цепи — это эффективное сопротивление всех компонентов справа. \ $ R1 \ $ в этом случае можно с полным основанием назвать «резистором нагрузки», поскольку существует только один, но, как вы можете видеть, это может вызвать путаницу.
Чтобы еще больше запутать, иногда мы используем другое значение для нагрузочного резистора.
смоделировать эту схему
В приведенной выше схеме схема регулятора напряжения предназначена для управления нагрузочным резистором \ $ R1 \ $. Однако из-за того, как работает этот регулятор, к нему должно быть что-то прикреплено, чтобы потреблять минимальный ток, чтобы он мог правильно регулировать. Чтобы соответствовать этому требованию, в комплект входит внутренний «нагрузочный резистор» \ $ R2 \ $.
Резюме
Нагрузка и, в частности, Нагрузочный резистор — это расплывчатое понятие, предназначенное для фокусирования функции на рассматриваемых объектах и всегда ссылающееся на то, что управляет указанной нагрузкой.
Нагрузочный резистор, в частности, широко используется во время обучения, чтобы позволить вам математически моделировать схемы. Так же, как я сделал выше. На самом деле нагрузка редко бывает резистором.
Нагрузочный резистор — вещи, о которых вам никогда не говорят.
Нагрузочный резистор — это выходное устройство тестирования или компонент , который используется в качестве идеального выхода при проектировании или тестировании электрической схемы.
Чтобы выяснить , что такое нагрузочный резистор в деталях, вы должны знать о термине нагрузка, откуда он взялся? в чем его практическое применение? Подробнее о различных других его формах ниже.
Что такое нагрузка?
Нагрузка — это любое устройство, которое может рассеивать значительное количество энергии от источника для обеспечения требуемой выходной мощности.
Таким образом, эта нагрузка может быть резистивной, емкостной, индуктивной или комбинацией любых двух.
И потребляемая ими мощность может находиться в диапазоне от долей ватт до нескольких киловатт (мкВт до кВт). Термин «нагрузка» имеет широкий характер, поэтому мы постараемся охватить и его в дальнейшем.
Название нагрузки связано с тем, что она рассматривается как добавленная нагрузка к цепи, кроме того, ее характеристика — сопротивление нагрузки.
Тип нагрузки:
a) Она может быть пассивной или активной по своей природе.
б) Он может быть линейным или нелинейным по своей природе.
Существует три основных типа импеданса нагрузки (Z):
i) Активная нагрузка [Xr]
iii) Емкостная нагрузка [Xc]
iii) Индуктивная нагрузка [Xl]
Что такое нагрузочный резистор? -Резистивная нагрузка:
Нагрузка в цепи, которая является резистивной по своей природе, называется резистивной нагрузкой или резистором нагрузки . Свойство материала или устройства сопротивляться потоку электронов через него называется удельным сопротивлением.
Активные нагрузки демонстрируют свойство чистого удельного сопротивления (нет никакого реактивного сопротивления или полной проводимости, которые являются свойством конденсатора и катушки индуктивности, XR ≠ 0, XC = 0 и XL = 0, что подразумевает Z = XR)
Символ резистора нагрузки:
Формула резистора нагрузки:
Такой конкретной формулы нет, но если вы хотите ее найти, обратитесь к выходному сопротивлению усилителя (только в случае усилителя)
- Кроме того, нагрузка резистор является временным, а выходное устройство имитирует только для целей проектирования и тестирования.
Вы найдете этот « TERM » в учебных программах и учебных пособиях, но никогда не найдете в реальных практических схемах. - Другими словами, это просто резистор, который использовался в качестве нагрузки в различных схемах, особенно в тестируемых или для экспериментальных целей .
- Это можно увидеть как динамик, используемый в качестве выходного устройства в схеме усилителя вместо нагрузочного резистора ( RL ).
- Кроме этого светодиод / лампа / лампочка используется как индикатор в схемах преобразователя мощности в качестве выходного устройства вместо ( RL ).
- Обратите внимание, что значение резистора нагрузки может быть или , что может выдерживать выходную мощность от схемы источника.
Что такое нагрузочный резистор в цепи?
Ниже приведены элементы, которые могут выдерживать нагрузку:
1) Простой резистор
2) Аудиоколонки
3) Светодиодные индикаторы
4) Все типы световых индикаторов
5) Резистивные датчики
6) Зуммеры
7) выходной каскад усилителя радиочастоты или усилителя звуковой частоты.
8) Антенны
9) Резистор высокой мощности
Он также известен как разрядный нагрузочный резистор, этот тип устройства используется для разряда накопленной энергии в выходном конденсаторе, чтобы избежать поражения электрическим током или повреждения выходных устройств. .
Миниоразрядный резистор нагрузки USB коммерчески доступен для продажи через Интернет. Его цель — разрядить цепи источника USB, чтобы избежать случайного поражения электрическим током.
Переменный резистор нагрузки:
Как следует из названия, переменный + нагрузка + резистор . Это нагрузка, имеющая переменное сопротивление, которым можно управлять вручную или другими способами. На этом изображении показан резистор с переменной нагрузкой , доступный для экспериментальных целей в лабораториях.Он поставляется с различной мощностью от 5 Вт до 100 Вт и так далее. Его также называют потенциометром.
Обычно резистор переменной нагрузки используется для проверки влияния сопротивления нагрузки на мощность, потребляемую схемой, и некоторые другие параметры.
ii) Емкостная нагрузка:
Нагрузка в цепи, которая является емкостной по своей природе, может быть названа емкостной нагрузкой.
Емкостная нагрузка может представлять собой комбинацию конденсатора и катушки индуктивности, в которой емкость должна быть больше индуктивности ( XC> XL ).Или в цепи должен быть только конденсатор.
iii) Индуктивная нагрузка:
Нагрузку, подключенную в цепи, которая является индуктивной, можно назвать индуктивной нагрузкой.
Индуктивная нагрузка может представлять собой комбинацию катушки индуктивности и конденсатора, в которой индуктивность должна быть больше, чем у конденсатора ( XL> XC ). Или схема должна быть полностью построена на индукторах.
FAQ:
Что, если мы не будем использовать сопротивление нагрузке?
В таком случае мы не можем понять природу схемы при подключенной нагрузке, и это влияет на анализ схемы.
Что делать, если мы используем очень маленькую нагрузку в цепи питания / электрооборудования?
Схема будет передавать большой ток и может вызвать короткое замыкание, которое в результате может разрушить схему драйвера.
Что такое нагрузочный резистор и почему он используется
Что такое нагрузочный резистор и почему он используется?
сопротивление нагрузки — это термин, используемый для определения параметров нагрузки цепи. Если вы исследуете разные схемы с нагрузочным резистором, изменение их значений поможет вам найти нагрузочную способность этой схемы для данного сопротивления нагрузки.
Нагрузочные резисторыиспользуются для согласования импеданса, передачи максимальной мощности, улучшения стабильности выхода и обеспечения минимального протекания тока. в импульсных источниках питания они необходимы для правильной работы блока питания.
Сопротивление нагрузки не отличается от нормального сопротивления, но используется на выходе схемы. Некоторые особенности сопротивления нагрузке:
1) Большая нагрузка потребляет больше тока, тогда как легкая нагрузка потребляет меньше тока.
2) в случае несцепной нагрузки потребляет минимальный ток.
основной причиной применения этой нагрузки является увеличение или уменьшение мощности нагрузки в соответствии с требованиями (т. Е. Обеспечение постоянной мощности в цепи), что можно доказать с помощью основных законов схемы, таких как kvl и kcl.
Нагрузочный резистор, как правило, представляет собой любой резистивный элемент, подключенный к источнику питания для его зарядки в нормальном режиме работы.
Иногда сопротивление нагрузки варьируется, чтобы проверить работу источника питания при различных условиях нагрузки.
Для любого сопротивления нагрузки необходимо указать два параметра: сопротивление и мощность.
Для источников питания переменного тока необходимо также учитывать емкость и индуктивность нагрузочного резистора, особенно на самых высоких частотах.
Нагрузочный резистор — это любое сопротивление, подключенное к выходу цепи. например, лампа, колба, нагреватель и т. д. Общий термин, используемый, но не обязательно означающий сопротивление, так как он также может означать или относиться к другому компоненту. в качестве индуктора или сложной сетевой нагрузки..
Резистор, компонент, который может отображать, какой будет доступный ток, включенный или ожидаемый в цепи. компонент, который также может отображать выходное сопротивление конкретного каскада. сопротивление является функцией тока и напряжения, импеданс может быть сложной величиной выхода… импеданс является важным фактором при передаче мощности!
это не нагрузочный резистор, это зарядка. Нагрузка может быть резистивной, индуктивной, емкостной или их комбинацией.
есть интересный момент по поводу заряда.
Когда нагрузка высока, сопротивление / реактивное сопротивление нагрузки низкое, и наоборот. Сопротивление нагрузки обычно — это сопротивление цепи, которая тянет весь ток, но это может быть что угодно, потребляющее мощность в цепи, хотя это то, что заботится о выходе вашей схемы. Нагрузочный резистор можно обозначить как светодиод или аккумулятор в зарядном устройстве.
Пример: найдите схему ограничения тока, и вы обычно найдете резистор, называемый нагрузкой, который действует как шунт резистора, создавая падение напряжения, которое изменяется пропорционально току, протекающему через нагрузку, так что усилитель может обеспечивают обратную связь на входе схемы, которая управляет током через резистор и не позволяет ему потреблять ток, превышающий заданный максимальный ток.
Сопротивление нагрузки в этой цепи представляет собой тип вашей попытки вождения, с которой вы хотите контролировать ток, который проходит через нее, обычно это батарея, хотя в этом примере, но это также может быть своего рода датчик, который может обрабатывать только небольшой ток, который в противном случае мог бы его уничтожить, если бы это значение было превышено.
Мощность и внутреннее сопротивление
Мощность и внутреннее сопротивлениеДалее: Рабочие примеры Up: Электрический ток Предыдущий: Энергия в цепях постоянного тока
Мощность и внутреннее сопротивление Рассмотрим простую схему, в которой батарея ЭДС и внутренняя сопротивление управляет током через внешний резистор сопротивления (см. рис.17). Внешний резистор обычно называют к нагрузочному резистору . Он мог обозначать либо электрический свет, либо электронагревательный элемент, а может и электродвигатель. В основная цель схема должна передавать энергию от батареи к нагрузке, где она фактически делает что-то полезное для нас ( например, , освещение лампочку или поднятие тяжести). Посмотрим, насколько внутреннее сопротивление батареи мешает этому процессу.
Эквивалентное сопротивление цепи равно (поскольку сопротивление нагрузки равно
последовательно с внутренним сопротивлением), поэтому ток, протекающий в
схема задается
| (145) |
Выходная мощность ЭДС просто
| (146) |
Мощность, рассеиваемая в виде тепла внутренним сопротивлением батареи, равна
| (147) |
Точно так же мощность, передаваемая нагрузке, равна
| (148) |
Обратите внимание, что
| (149) |
Таким образом, часть выходной мощности батареи немедленно теряется из-за рассеивания тепла внутреннее сопротивление аккумулятора.Остаток передается в нагрузку.
Пусть
а также . Это следует из
Уравнение (148) что
| (150) |
Функция монотонно возрастает от нуля при увеличивая диапазон, достигает максимальное значение at, а затем монотонно убывает с увеличением В диапазоне . Другими словами, если сопротивление нагрузки изменяется на постоянная, а затем передаваемая мощность достигает максимума значение
| (151) |
когда .Это очень важный результат в электротехнике. Передача мощности между источником напряжения и внешней нагрузкой наиболее эффективна, когда сопротивление нагрузки соответствует внутреннему сопротивлению источника напряжения. Если сопротивление нагрузки слишком низкое, то большая часть выходной мощности напряжения источник рассеивается в виде тепла внутри самого источника. Если сопротивление нагрузки слишком велик, тогда ток, протекающий в цепи, слишком мал, чтобы передавать энергию нагрузке с заметной скоростью.Отметим, что в оптимальном случае , только половина выходной мощности источника напряжения передается в нагрузку. Другая половина рассеивается внутри в виде тепла. источник. Между прочим, инженеры-электрики называют процесс, при котором сопротивление нагрузка согласована с нагрузкой источника питания импеданс согласован (импеданс — это просто причудливое название сопротивления).
Далее: Рабочие примеры Up: Электрический ток Предыдущий: Энергия в цепях постоянного тока Ричард Фицпатрик 2007-07-14
Рекомендации по напряжению питания и сопротивлению нагрузки для датчиков давления
Для того, чтобы датчик давления в токовой петле 4–20 мА работал в пределах проектных уровней, необходимо поддерживать минимальное напряжение на двух электрических соединениях с устройством.
Поскольку электрическая конфигурация представляет собой цепь с последовательным контуром тока, любое сопротивление нагрузки, добавленное к цепи, будет потреблять мощность, что приведет к падению напряжения на компоненте. Это падение напряжения затем необходимо вычесть из имеющегося напряжения питания, чтобы определить сетевое напряжение, доступное для питания преобразователя давления.
Во многих установках контрольно-измерительные приборы будут учитывать сопротивление нагрузки и питание, позволяя использовать указанное напряжение в качестве чистого доступного напряжения для питания преобразователя давления при условии, что в цепи не используется дополнительная нагрузка.Однако в установках, где источник питания отделен от измерительных приборов, следует учитывать влияние на доступное напряжение питания из-за добавления нагрузочного резистора в цепь последовательного токового контура.
Преобразователи давления
Запросите информацию о преобразователях давления для вашего приложения.
Как сигнал токовой петли влияет на напряжение питания
Базовая схема для измерения выходного сигнала датчика текущего давления состоит в последовательном подключении источника питания 24 В постоянного тока, прецизионного нагрузочного резистора 250 Ом и датчика давления.Аналоговый сигнал измеряется косвенно путем подключения вольтметра к нагрузочному резистору, который вызывает падение напряжения от 1 до 5 вольт, которое прямо пропорционально токовой петле от 4 до 20 мА (т. Е. 250 Ом x 4/1000 ампер = 1 вольт, 250 мА). Ом x 20/1000 ампер = 5 вольт). Это эффективно преобразует сигнал тока в сигнал напряжения, который можно легко измерить с помощью вольтметра или другого устройства преобразования сигнала.
Определение минимального напряжения питания
При максимальном сигнале 20 мА напряжение на нагрузочном резисторе составляет 5 вольт, и это следует учитывать при определении оставшегося напряжения для питания текущего датчика выходного давления.В этом случае вы должны вычесть 5 вольт из источника питания 24 вольт, оставив 19 вольт для питания датчика давления. 19 вольт достаточно для питания большинства датчиков давления. Если используется высокое сопротивление нагрузки, например 500 Ом, то это снизит доступное напряжение питания до 14 вольт. Другими причинами снижения напряжения питания датчика являются протяженность сигнальных проводов на очень большие расстояния, так что вклад нагрузки проводки становится важным фактором.Дополнительные приборы, такие как светодиодный индикатор токовой петли, также потребляют часть напряжения источника питания.
Определение максимального напряжения питания
Помимо обеспечения минимально необходимого напряжения, важно также не превышать максимальное указанное напряжение, так как это может привести к внутреннему нагреву преобразователя давления 4–20 мА, что может ухудшить его рабочие характеристики. Например, если максимальное предельное напряжение питания датчика давления составляет 28 В постоянного тока, а источник питания выдает 30 В постоянного тока в цепь последовательного контура, вам необходимо добавить сопротивление нагрузки не менее 500 Ом, чтобы предотвратить превышение напряжения на датчике давления. 28 В постоянного тока при минимальном токе 4 мА (т.е.е. 30 Вольт — (500 Ом x 4/1000 ампер) = 28 В).
Преобразователи давления
Запросите информацию о преобразователях давления для вашего приложения.
Паспорта производителя
При изучении технических паспортов производителя на требуемый источник питания будьте внимательны, чтобы определить, к какому напряжению питания они относятся, поскольку в некоторых случаях это будет напряжение, требуемое на датчике давления, а в других — указанное напряжение источника питания.В технических паспортах некоторых продуктов вы можете найти диаграмму нагрузки, которая показывает допустимый диапазон работы для данной нагрузки и напряжения питания.
Влияние резистора нагрузки на напряжение питания датчика давления
Ниже показано падение напряжения на нагрузочном резисторе в цепи последовательной токовой петли при минимальном токе 4 мА и максимальном токе 20 мА. Эти значения могут использоваться для указания источника питания, необходимого для обеспечения питания преобразователя давления напряжением питания, находящимся в его рабочих пределах.
Вычтите указанные ниже значения из напряжения источника питания, чтобы определить максимальное и минимальное напряжение, доступное для питания датчика давления.
| Ом | 4 мА | 20 мА |
|---|---|---|
| 50 | 0,2 | 1,0 |
| 100 | 0,4 | 2,0 |
| 150 | 0,6 | 3,0 |
| 200 | 0.8 | 4,0 |
| 250 | 1,0 | 5,0 |
| 300 | 1,2 | 6,0 |
| 350 | 1,4 | 7,0 |
| 400 | 1,6 | 8,0 |
| 450 | 1,8 | 9,0 |
| 500 | 2,0 | 10,0 |
Преобразователи давления
Запросите информацию о преобразователях давления для вашего приложения.
