Elektrický výkon rezistora v jednosmernom obvode

Elektrický výkon rezistora v jednosmernom obvode
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  1735 zobrazení
13
 0
Rádioamatérov almanach

Elektrická energia je absorbovaná odporom, v spojitosti s napätím a prúdom, pričom tento odpor následne premieňa túto energiu na teplo. Keď elektrický prúd prechádza odporom v dôsledku prítomnosti napätia na ňom, elektrická energia sa stráca v odpore vo forme tepla a čím väčší je tento prúd, tým teplejší bude odpor.

Rezistory sú hodnotené podľa hodnoty ich odporu a elektrického výkonu uvedeného vo wattoch (W), ktoré sa môžu bezpečne rozptýliť hlavne na základe svojej veľkosti. Každý rezistor má maximálny výkon, ktorý sa určuje podľa jeho fyzickej veľkosti. Vo všeobecnosti, čím väčšia je jeho povrchová plocha, tým viac energie môže bezpečne rozptýliť do okolitého vzduchu alebo do chladiča.

Rezistor je možné použiť pri akejkoľvek kombinácii napätia (v rozumných medziach) a prúdu, pokiaľ nie je prekročený jeho "disipačný výkon" s hodnotením výkonu rezistora, ktorý udáva, koľko energie dokáže odpor premeniť na teplo alebo absorbovať bez toho, aby sa poškodil . Hodnotenie výkonu rezistora je definované aké množstvo tepla, ktoré môže odporový prvok rozptýliť na neurčitý čas bez toho, aby sa znížila jeho výkonnosť.

Výkon rezistorov sa môže veľmi líšiť od menej ako desatiny wattu až po stovky wattov v závislosti od jeho veľkosti, konštrukcie a okolitej prevádzkovej teploty. Väčšina odporov má svoj maximálny odporový výkon stanovený pre okolitú teplotu +70 °C alebo nižšiu.

Elektrická energia je rýchlosť v čase, keď sa energia spotrebuje alebo spotrebuje (prevedená na teplo). Štandardná jednotka elektrickej energie je Watt, symbol W a výkon odporov je tiež uvedený vo Wattoch. Rovnako ako u iných elektrických veličín, aj pri výraze "veľké" alebo "veľmi malé" množstvo odporu sa k slovu "Watt" pripájajú predpony. Niektoré z najbežnejších z nich sú:

Jednotka Symbol Hodnota Skrátený zápis
milliwatt mW 1/1,000 E 10-3 W
kilowatt kW 1,000 W 103 W
megawatt MW 1,000,000 W 106 W

 

Výkon rezistora (P)

Z Ohmovho zákona vieme, že keď prúd preteká odporom, klesá cez neho napätie, čím vzniká produkt súvisiaci s výkonom. Inými slovami, ak je odpor vystavený napätiu alebo ak vedie prúd, potom bude vždy spotrebovávať elektrickú energiu a tieto tri veličiny výkonu, napätia a prúdu môžeme superponovať do trojuholníka s výkonom , ktoré by sa rozptýlilo ako teplo v rezistore v hornej časti, pričom by sa spotreboval prúd a napätie v ňom dole, ako je to znázornené.

Vyššie uvedený výkonový trojuholník je skvelý na výpočet výkonu rozptýleného v rezistore, ak poznáme hodnoty napätia a a prúdu, ktorý ním preteká. Ale môžeme tiež vypočítať aj výkon rozptýlený odporom pomocou Ohmovho zákona.

Ohmov zákon nám umožňuje vypočítať stratový výkon vzhľadom na hodnotu odporu rezistora. Použitím Ohmovho zákona je možné získať dve alternatívne variácie vyššie uvedeného výrazu pre výkon rezistora, ak poznáme hodnoty iba dvoch z nich, napätia, prúdu alebo odporu, takto:

[ P = U x I ]      Výkon (P) = Napätie (U)  x  Prúd (I)

[ P = I2 x R ]      Výkon (P) = Prúd2 (I)  x  Odpor (R)

[ P = U2 ÷ R ]      Výkon (P) = Napätie2 (U) ÷  Odpor (R)

Stratu elektrického výkonu ľubovoľného rezistora v jednosmernom obvode možno vypočítať pomocou jedného z nasledujúcich troch štandardných vzorcov:

Výkon (P) = U x I = I2 R = U2 ÷ R

Kde:
U - je napätie na rezistore vo voltoch
I -  je v prúde prúdiacom cez odpor v ampéroch
R - je odpor rezistora v Ohmoch (Ω)

Pretože výkon rozptýleného rezistora súvisí s ich fyzickou veľkosťou, odpor 1/4 (0.250) W je fyzicky menší ako odpor 1 W a rezistory s rovnakou ohmickou hodnotou sú tiež k dispozícii v rôznych hodnotách výkonu alebo príkonu. Napríklad uhlíkové rezistory sa bežne vyrábajú vo výkonoch 1/8 (0.125) W, 1/4 (0.250) W, 1/2 (0.5) W, 1W a 2 Watty.

Všeobecne platí, že čím väčšia je ich fyzická veľkosť, tým vyšší je ich príkon. Vždy je však lepšie zvoliť si rezistor konkrétnej veľkosti, ktorý je schopný rozptýliť dvojnásobok alebo viacnásobok vypočítaného výkonu. Ak sú potrebné rezistory s vyšším príkonom, na rozptýlenie nadmerného tepla sa zvyčajne používajú drôtové výkonové rezistory.

Typ Zaťažiteľnosť Stabilita
Kovový Film Veľmi nízke do 3 W Vysoká 1%
Uhlík Nízke do 5 W Nízka 20%
Drôtpvý Vysoké do 500 W Vysoká 1%

 

Výkonové rezistory

Drôtové výkonové rezistory sa dodávajú v rôznych prevedeniach a typoch, od štandardných menších hliníkových telies namontovaných na chladiči s výkonom 25 W, až po väčšie rúrkové 1000 W keramické alebo porcelánové výkonné rezistory používané ako vykurovacie články.

Drôtový výkonový rezistor

Hodnota odporu drôtových rezistorov je v porovnaní s uhlíkových typov alebo kovových fóliových rezistorov veľmi nízka (nízke ohmické hodnoty). Rozsah odporu výkonového rezistora sa pohybuje od menej ako 1Ω (R005) do iba 100kΩ, pretože väčšie hodnoty odporu by vyžadovali veľmi jemný odporový drôt, ktorý by ľahko zlyhal.

Nízkoohmické rezistory s nízkou hodnotou výkonu sa zvyčajne používajú na aplikácie snímania prúdu, pri ktorých pomocou ohmovho zákona prúd pretekajúci odporom spôsobuje pokles napätia na ňom.

Toto napätie je možné merať na určenie hodnoty prúdu pretekajúceho obvodom. Tento typ odporu sa používa v testovacích meracích zariadeniach a riadených zdrojoch napájania.

Väčšie drôtové výkonové rezistory sú vyrobené z drôtu odolného proti korózii navinutého na tvarovanom jadre z porcelánu alebo keramiky a zvyčajne sa používajú na rozptýlenie vysokých nárazových prúdov, ako sú napríklad prúdy generované pri štarte elektrického motora, elektromagnetu alebo pri ovládaní výťahu / žeriavu a v brzdných obvodoch motora. Spravidla majú tieto typy rezistorov štandardný výkon do 500 W a sú všeobecne spojené dohromady, aby vytvorili takzvané "Odporové banky".

Ďalšou užitočnou vlastnosťou drôtových výkonových rezistorov je ich použitie ako vykurovacie prvky, hriankovače, žehličky atď. V tomto type aplikácie sa hodnota výkonu odporu používa na výrobu tepla a typ odporového drôtu je zo zliatiny. Použitý je zvyčajne odporový drôt vyrobený z nikel-chrómu (nichróm), ktorý umožňuje teploty až do 1 200 ° C.

Všetky rezistory, či už uhlíkové, kovové alebo drôtené, sa pri výpočte hodnoty svojho maximálneho výkonu (W) riadia Ohmovým zákonom. Je tiež potrebné poznamenať, že keď sú dva odpory zapojené paralelne, potom sa zvýši ich celkový výkon. Ak sú obidva rezistory rovnakej hodnoty a rovnakého výkonu, potom sa celkový výkon zdvojnásobí.

Príklad výpočtu výkonu rezistora č1.

Aký je maximálny výkon stabilného rezistora vo wattoch, ktorý má na svorkách napätie 12 voltov a preteká ním prúd 50 miliampérov? Vzhľadom na to, že poznáme hodnoty napätia a prúdu, môžeme tieto hodnoty dosadiť do nasledujúcej rovnice: P = U x I.

P = U x I = 12 x 0.05 = 600mW alebo 0.6W

Príklad výpočtu výkonu rezistora č.2

Vypočítajte maximálny bezpečný prúd, ktorý môže prechádzať cez odpor 1.8 KΩ s výkonom 0.5 Wattu. Opäť, ako poznáme výkonovú charakteristiku rezistorov a jeho odpor, môžeme teraz tieto hodnoty dosadiť do štandardnej výkonovej rovnice: P = I2 R.

Všetky rezistory majú udávaný maximálny rozptýlený výkon, čo je maximálne množstvo energie, ktoré sa môže bezpečne rozptýliť bez ich trvalého poškodenia. Rezistory, ktoré prekračujú svoj maximálny výkon, majú tendenciu trvalého poškodenia - vyhorenia, zvyčajne pomerne rýchlo, a poškodiť aj elektrický obvod, ku ktorému sú pripojené. Ak sa má odpor použiť blízko hodnoty svojho maximálneho výkonu, je potrebná určitá forma chladiča alebo jeho aktívneho chladenia.

Výkon rezistora je dôležitým parametrom, ktorý je potrebné zohľadniť pri výbere rezistora pre konkrétnu aplikáciu. Úlohou odporu je odolávať prietoku prúdu obvodom, a to tak, že rozptyľuje nežiaducu energiu ako teplo. Výber rezistora s malým príkonom, keď sa očakáva vysoký rozptyl výkonu, spôsobí prehriatie rezistora čo spoľahlivo zničí rezistor a aj obvod.

Pokiaľ sa vám článok páčil - nezabudnite ho ohodnotiť hviezdičkami, poprípade podporte autora - Ďakujeme.

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok?

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok a chceli by ste sa o to podeliť s viac ako 200.000 čitateľmi? Tak neváhajte a dajte nám vedieť, radi ju uverejníme a to vrátane obrazových a video príloh. Rovnako uvítame aj autorov teoretických článkov, či autorov zaujímavých videí z oblasti elektroniky / elektrotechniky.

Kontaktujte nás!


Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie, alebo podporte jeho autora.
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár k článku. Pridáte prvý? Berte prosím na vedomie, že za obsah komentára je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

PCBWay Promo
PCBWay Promo
PCBWay Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Webwiki Button