כוח נגד: ייעוד בתרשים, כיצד להגדיל את מה לעשות אם אין מתאים

במעגלים של ציוד אלקטרוני, אחד המרכיבים הנפוצים ביותר הוא נגד, שמו הנוסף הוא התנגדות. יש לו מספר מאפיינים, שביניהם יש כוח. במאמר זה נדבר על נגדים, מה לעשות אם אין לכם אלמנט שמתאים לכוח ומדוע הם נשרפים.

מאפייני הנגד

1. הפרמטר העיקרי של הנגד הוא ההתנגדות הנומינלית.

2. הפרמטר השני שבאמצעותו הוא נבחר הוא פיזור הספק המרבי (או האולטימטיבי).

3. מקדם טמפרטורה של התנגדות - מתאר כמה ההתנגדות משתנה כאשר הטמפרטורה שלה משתנה במעלה צלזיוס.

4. סטייה מותרת מהערך הנקוב. בדרך כלל פיזור פרמטרי הנגד מאחד המוצהר בטווח של 5-10%, זה תלוי ב- GOST או במפרט הטכני שלשמו הוא מיוצר, ישנם נגדים מדויקים עם סטייה של עד 1%, בדרך כלל עולים יותר.

5. מתח ההפעלה המרבי תלוי בתכנון האלמנט, במכשירי חשמל ביתיים עם מתח אספקה ​​של 220 וולט, ניתן להשתמש כמעט בכל נגדים.

6. מאפייני רעש.

7. טמפרטורת הסביבה המרבית. זו טמפרטורה כזו שיכולה להיות כשמגיעים לפיזור הספק המרבי של הנגד עצמו. נדבר על כך ביתר פירוט בהמשך.

8. לחות ועמידות בחום.

ישנם שני מאפיינים נוספים שהמתחילים לרוב אינם יודעים עליהם הם:

1. השראות מפוארות.

2. קיבול מפואר.

שני הפרמטרים תלויים בסוג ותכונות העיצוב של הנגד. השראות יש בכל מוליך, השאלה היא בעוצמתה. ערכים אופייניים של השראות וטפילים טפיליים הם חסרי משמעות. יש לקחת בחשבון רכיבים מפוארים בעת תכנון ותיקון מכשירים בתדר גבוה.

בתדרים נמוכים (למשל, בטווח השמע עד 20 קילו הרץ) הם אינם משפיעים באופן משמעותי על פעולת המעגל. במכשירים בעלי תדרים גבוהים, עם תדרי הפעלה של מאות אלפים ומעלה הרץ, אפילו מיקום המסילה על הלוח וצורתם משפיעים משמעותית.

נגדי כוח

במהלך הפיזיקה, רבים זוכרים את הנוסחה לחשמל, והם:P = U * I

מכאן נובע שזה תלוי באופן לינארי בזרם ומתח. הזרם דרך הנגד תלוי בהתנגדותו ובמתח המופעל עליו, כלומר:

I = U / R

ירידת המתח על פני הנגד (כמה מתח נשאר מהמתח המופעל למעגל בו הוא מותקן) תלוי גם בזרם ובתנגדות:

I = U / R

כעת אנו מסבירים במילים פשוטות מהו כוח הנגד ואיפה הוא מוקצה.

לכל מתכת יש התנגדות ספציפית משלה; זהו ערך כזה שתלוי במבנה המתכת עצמה עצמה. כאשר נושאי מטען (במקרה שלנו אלקטרונים), תחת השפעת זרם חשמלי, זורמים במוליך, הם מתנגשים בחלקיקים מהם מתכת מורכבת.

כתוצאה מהתנגשויות אלה נפגעת זרם הזרם. אם מאוד הכללי, מסתבר שככל שמבנה המתכת צפוף יותר, כך הקשה לזרום קשה יותר (כך ההתנגדות גדולה יותר).

על התמונה ברור דוגמה לסריג גביש.

התנגשויות אלה מייצרות חום. אפשר לדמיין את זה כאילו אתה הולך דרך קהל (התנגדות רבה), לאן שהם דוחפים אותך, או אם אתה הולך לאורך מסדרון ריק, שם אתה מזיע יותר חזק?

אותו דבר קורה עם מתכת. הכוח משתחרר כחום. במקרים מסוימים זה רע, מכיוון שיעילות המכשיר מופחתת.במצבים אחרים זהו מאפיין שימושי, למשל בעבודה של גופי חימום. במנורות ליבון, עקב התנגדותה, הספירלה מתחממת לזוהר בהיר.

אבל איך זה קשור לנגדים?

העובדה היא כי נגדים משמשים להגבלת הזרם בעת הזנת מכשירים או אלמנטים במעגל, או לקביעת מצבי ההפעלה של התקני מוליכים למחצה. תיארנו את זה במאמר על טרנזיסטורים דו קוטביים. מהנוסחה שלמעלה יתברר שהזרם מצטמצם בגלל הפחתת מתח. ניתן לומר כי מתח מוגזם נשרף בצורה של חום על הנגד, בעוד שההספק נחשב באותה נוסחה כמו ההספק הכולל:

P = U * I

כאן U הוא מספר הוולטים "שנשרפים" על הנגד, ואני הזרם שזורם דרכו.

יצירת החום בנגד מוסברת על ידי חוק ג'ול-לנץ המתייחס לכמות החום המשתחררת לזרם והתנגדות. ככל שהראשון או השני גדול יותר, כך ישוחרר יותר חום.

כדי שיהיה נוח מנוסחה זו, על ידי החלפת החוק של אוהם בקטע של השרשרת, נגזרות שתי נוסחאות נוספות.

כדי לקבוע את הכוח דרך המתח המופעל לנגדיר:

P = (U ^ 2) / R

כדי לקבוע את הכוח דרך הזרם הזורם נגד הנגד:

P = (I ^ 2) / R

קצת תרגול

לדוגמה, בואו נקבע כמה כוח מוקצה לנגד 1 אוהם המחובר למקור מתח 12 וולט.

ראשית, בואו נחשב את הזרם במעגל:

אני = 12/1 = 12 א

עכשיו כוח לפי הנוסחה הקלאסית:

P = 12 * 12 = 144 וואט.

ניתן להימנע מפעולה אחת בחישובים אם אתה משתמש בנוסחאות לעיל, בוא נבדוק זאת:

P = 12 ^ 2/1 = 144/1 = 144 W.

הכל משתלב יחד. הנגד יפיק חום בהספק 144W. אלה ערכים מותנים שנלקחים כדוגמה. בפועל, לא תמצאו נגדים כאלה בציוד אלקטרוני, למעט התנגדות גדולה לוויסות מנועי DC או הפעלת מכונות סינכרוניות חזקות במצב אסינכרוני.

מהם הנגדים וכיצד הם מציינים בתרשים

מספר יכולות הנגד הוא סטנדרטי: 0.05 (0.62) - 0.125 - 0.25 - 0.5 - 1 - 2 - 5

אלה ערכים טיפוסיים של נגדים שכיחים, יש גם ערכים גדולים או ערכים אחרים. אבל הסדרה הזו היא הנפוצה ביותר. בעת הרכבת אלקטרוניקה משתמשים במעגל חשמל, עם המספר הסידורי של האלמנטים. התנגדות נומינלית מסומנת בתדירות נמוכה יותר, והתנגדות נומינלית וכוח מצויינים לעיתים קרובות פחות.

כדי לקבוע במהירות את כוח הנגד במעגל, הוכנסו ה- UGOs המתאימים (מוסכמות גרפיות) על פי GOST. המראה של ייעודים כאלה ופרשנותם מוצג בטבלה שלהלן.

באופן כללי, נתונים אלה, כמו גם שם של סוג מסוים של נגדים, מצויינים ברשימת האלמנטים, הסובלנות המותרת ב-% מצוינת גם שם.

כלפי חוץ, הם נבדלים זה מזה בגודלם, ככל שהמרכיב חזק יותר, גודלו גדול יותר. גודל גדול יותר מגדיל את שטח חילופי החום של הנגד עם הסביבה. לכן החום שמשתחרר במהלך מעבר זרם דרך ההתנגדות ניתן במהירות לאוויר (אם הסביבה אוויר).

המשמעות היא שהנגד יכול להתחמם עם יותר כוח (כדי לשחרר כמות מסוימת של חום בכל זמן ליחידה). כאשר טמפרטורת ההתנגדות מגיעה לרמה מסוימת, ראשית השכבה החיצונית עם הסימון מתחילה לבעור, ואז השכבה ההתנגדתית (סרט, חוט או משהו אחר) נשרפת.

כדי להעריך עד כמה יכול הנגד להתחמם, התבונן בסליל החימום של נגן חזק מפורק (יותר מ -5 וואט) במקרה קרמי.

במאפיינים היה פרמטר כזה כמו טמפרטורת הסביבה המותרת. זה מצוין לבחירה נכונה של האלמנט. העובדה היא שמכיוון שכוח הנגד מוגבל על ידי היכולת להעביר חום ובו זמנית לא להתחמם יתר על המידה, אלא להעביר חום, כלומרקירור האלמנט על ידי הסעה או זרימת אוויר מאולץ צריך להיות גדול ככל האפשר ההבדל בטמפרטורה של האלמנט והסביבה.

לכן, אם האלמנט חם מדי סביב האלמנט, הוא יתחמם ונשרף במהירות, גם אם הכוח החשמלי עליו נמצא מתחת למקסימום המתפוגג. הטמפרטורה הרגילה היא 20-25 מעלות צלזיוס.

המשך נושא זה:

כיצד להוריד את המתח עם נגדי

חישוב ובחירת נגן לד

חישוב מחיצת המתח על הנגדים

שימוש בנגדים נוספים

מה אם אין נגדי הכוח הנדרש?

בעיה שכיחה בחסות היא היעדר נגד של הכוח הנדרש. אם יש לך נגדים חזקים יותר ממה שאתה צריך - אין בזה שום דבר רע, אתה יכול להגדיר אותו ללא היסוס. אם רק הוא השתלב בגודל. אם כל הנגדים הזמינים בעוצמה הם פחות מהנדרש, זו כבר בעיה.

למעשה, פיתרון סוגיה זו הוא די פשוט. זכרו את חוקי הסדרות וחיבור מקביל של נגדים.

1. כאשר הנגדים מחוברים בסדרה, סכום ירידות המתח במעגל כולו שווה לסכום הטיפות על כל אחד מהם. והזרם הזורם בכל נגדי שווה לזרם הכולל, כלומר זרם אחד זורם במעגל מאלמנטים המחוברים לסדרה, אך המתחים השונים המופעלים על כל אחד מהם נקבעים על פי חוק אוהם למקטע המעגל (ראה לעיל) Utotal = U1 + U2 + U3

2. בחיבור מקביל של נגדים, הירידה בכל המתחים שווה והזרם הזורם בכל אחד מהענפים עומד ביחס הפוך להתנגדות הענף. הזרם הכולל של שרשרת הנגדים המחוברים במקביל שווה לסכום הזרמים של כל אחד מהענפים.

תמונה זו מציגה את כל האמור לעיל, בצורה נוחה לזכירה.

אז כמו בחיבור סדרה של נגדים, המתח על כל אחד מהם פוחת, ועם חיבור מקביל, הזרם, אז אם P = U * I

הכוח המוקצה לכל אחד מהם יקטן בהתאם.

לכן, אם אין לך נגן של 100 אוהם עד 1 וואט, אתה כמעט תמיד יכול להחליף אותו בנגדים של 50 אוהם ו- 0.5 וואט המחוברים בסדרה, או 2 200 אוהם ו -5 וואט נגדים המחוברים במקביל.

פשוט כתבתי את "כמעט תמיד". העובדה היא שלא כל הנגדים נושאים זרמי הלם באותה מידה, במעגלים מסוימים, למשל, המחוברים למטען של קבלים גדולים, ברגע הזמן הראשוני הם מעבירים עומס הלם גדול, מה שעלול לפגוע בשכבת ההתנגדות שלו. צרורות כאלה צריכות להיבדק בפועל או על ידי חישובים ארוכים וקריאת תיעוד טכני ומפרטים לנגדים, שכמעט אף פעם ואף אחד לא עושה זאת.

מסקנה

כוחו של נגדי חשוב לא פחות מההתנגדות הנומינלית שלו. אם לא תשים לב לבחירת ההתנגדות שאתה זקוק לחשמל, אז הם ישרפו ויתחממו מאוד, וזה רע בכל מעגל.

כשמתקנים ציוד, במיוחד סיני, בשום מקרה לא מנסים לשים נגדים בעלי הספק נמוך יותר, עדיף לשים עם שוליים, אם יש הזדמנות כזו להכניס אותה לגודל על הלוח.

להפעלה יציבה ואמינה של המכשיר האלקטרוני, עליכם לבחור את הכוח, לפחות עם מרווח של חצי מהצפוי, או יותר טוב, פי 2 יותר. המשמעות היא שאם על פי החישובים מוקצה 0.9-1 W על הנגד, אזי כוח הנגד או הרכבתם צריכים להיות לא פחות מ 1.5-2 W.