Të gjitha pajisjet elektronike përmbajnë rezistorë si elementin e tyre kryesor. Përdoret për të ndryshuar sasinë e rrymës në një qark elektrik. Artikulli paraqet vetitë e rezistorëve dhe metodat për llogaritjen e fuqisë së tyre.
Detyra e rezistencës
Rezistorët përdoren për të rregulluar rrymën në qarqet elektrike. Kjo veti përcaktohet nga ligji i Ohm-it:
I=U/R (1)
Nga formula (1) shihet qartë se sa më e ulët të jetë rezistenca, aq më e fortë rritet rryma dhe anasjelltas, sa më e vogël të jetë vlera e R, aq më e madhe është rryma. Është kjo veti e rezistencës elektrike që përdoret në inxhinierinë elektrike. Në bazë të kësaj formule krijohen qarqet ndarëse të rrymës, të cilat përdoren gjerësisht në pajisjet elektrike.
Në këtë qark, rryma nga burimi ndahet në dy, në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencat e rezistorëve.
Përveç rregullimit aktual, rezistorët përdoren në ndarësit e tensionit. Në këtë rast, ligji i Ohm-it përdoret përsëri, por në një formë paksa të ndryshme:
U=I∙R (2)
Nga formula (2) rezulton se me rritjen e rezistencës, tensioni rritet. Kjo pronëpërdoret për të ndërtuar qarqe ndarës të tensionit.
Nga diagrami dhe formula (2) është e qartë se tensionet nëpër rezistorë shpërndahen në proporcion me rezistencat.
Imazhi i rezistorëve në diagrame
Sipas standardit, rezistorët përshkruhen si një drejtkëndësh me përmasa 10 x 4 mm dhe shënohen me shkronjën R. Fuqia e rezistorëve shpesh tregohet në diagram. Imazhi i këtij treguesi kryhet nga vija të zhdrejta ose të drejta. Nëse fuqia është më shumë se 2 vat, atëherë përcaktimi bëhet me numra romakë. Kjo zakonisht bëhet për rezistorët me tela. Disa shtete, si Shtetet e Bashkuara, përdorin konventa të tjera. Për të lehtësuar riparimin dhe analizën e qarkut, shpesh jepet fuqia e rezistorëve, përcaktimi i të cilave kryhet në përputhje me GOST 2.728-74.
Specifikimet e pajisjes
Karakteristika kryesore e rezistencës është rezistenca nominale Rn, e cila tregohet në diagramin pranë rezistorit dhe në kutinë e tij. Njësia e rezistencës është om, kilohm dhe megaohm. Rezistorët janë bërë me rezistencë nga fraksionet e një ohm deri në qindra megaohm. Ka shumë teknologji për prodhimin e rezistorëve, të gjitha ato kanë avantazhe dhe disavantazhe. Në parim, nuk ka asnjë teknologji që do të lejonte prodhimin absolutisht të saktë të një rezistence me një vlerë të caktuar të rezistencës.
Karakteristika e dytë e rëndësishme është devijimi i rezistencës. Ajo matet në % të R nominale. Ekziston një diapazon standard i devijimit të rezistencës: ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% dhe më tej deri nëvlerat ±0,001%.
Karakteristika tjetër e rëndësishme është fuqia e rezistorëve. Gjatë funksionimit, ato nxehen nga rryma që kalon nëpër to. Nëse shpërndarja e energjisë tejkalon vlerën e lejuar, pajisja do të dështojë.
Rezistorët ndryshojnë rezistencën e tyre kur nxehen, kështu që për pajisjet që funksionojnë në një gamë të gjerë temperaturash, futet një karakteristikë më shumë - koeficienti i temperaturës së rezistencës. Ajo matet në ppm/°C, d.m.th. 10-6 Rn/°C (miliontë e Rn me 1°C).
Lidhja në seri e rezistorëve
Rezistorët mund të lidhen në tre mënyra të ndryshme: seri, paralele dhe të përzier. Kur lidhet në seri, rryma kalon nëpër të gjitha rezistencat me radhë.
Me një lidhje të tillë, rryma në çdo pikë të qarkut është e njëjtë, mund të përcaktohet me ligjin e Ohm-it. Rezistenca totale e qarkut në këtë rast është e barabartë me shumën e rezistencave:
R=200+100+51+39=390 Ohm;
I=U/R=100/390=0, 256 A.
Tani mund të përcaktoni fuqinë kur rezistorët janë të lidhur në seri, ajo llogaritet me formulën:
P=I2∙R=0, 2562∙390=25, 55 W.
Fuqia e rezistorëve të mbetur përcaktohet në të njëjtën mënyrë:
P1=I2∙R1=0, 256 2∙200=13, 11 të marta;
P2=I2∙R2=0, 256 2∙100=6,55W;
P3=I2∙R3=0, 256 2∙51=3, 34W;
P4=I2∙R4=0, 256 2∙39=2, 55 të martë.
Nëse shtoni fuqinë e rezistorëve, merrni P-në e plotë:
P=13, 11+6, 55+3, 34+2, 55=25, 55 marte.
Lidhja paralele e rezistorëve
Në një lidhje paralele, të gjitha fillimet e rezistorëve lidhen me një nyje të qarkut, dhe skajet me një tjetër. Me këtë lidhje, rryma degëzohet dhe rrjedh nëpër çdo pajisje. Madhësia e rrymës, sipas ligjit të Ohm-it, është në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencat, dhe tensioni në të gjitha rezistorët është i njëjtë.
Para se të gjeni rrymën, duhet të llogaritni përçueshmërinë totale të të gjithë rezistorëve duke përdorur formulën e njohur:
1/R=1/R1+1/R2+1/R3 +1/R4=1/200+1/100+1/51+1/39=0, 005+0, 01+0, 0196+0, 0256=0, 06024 1/Ohm.
Rezistenca është reciproke e përçueshmërisë:
R=1/0, 06024=16,6 ohm.
Duke përdorur ligjin e Ohmit, gjeni rrymën përmes burimit:
I=U/R=100∙0, 06024=6, 024 A.
Duke ditur rrymën përmes burimit, gjeni fuqinë e rezistorëve të lidhur paralelisht me formulën:
P=I2∙R=6, 0242∙16, 6=602, 3 marte.
Sipas ligjit të Ohmit, rryma përmes rezistorëve llogaritet:
I1=U/R1=100/200=0,5A;
I2=U/R2=100/100=1 A;
I3=U/R1=100/51=1, 96A;
I1=U/R1=100/39=2, 56 A.
Një formulë paksa e ndryshme mund të përdoret për të llogaritur fuqinë e rezistorëve në lidhjen paralele:
P1=U2/R1=100 2/200=50W;
P2=U2/R2=100 2/100=100W;
P3=U2/R3=100 2/51=195,9W;
P4=U2/R4=100 2/39=256, 4 të marta.
Nëse i mblidhni të gjitha, do të merrni fuqinë e të gjitha rezistorëve:
P=P1+ P2+ P3+ P 4=50+100+195, 9+256, 4=602, 3 marte.
Lidhje e përzier
Skemat me lidhje të përzier të rezistorëve përmbajnë lidhje serike dhe paralele në të njëjtën kohë. Ky qark është i lehtë për t'u konvertuar duke zëvendësuar lidhjen paralele të rezistorëve me ato seri. Për ta bërë këtë, së pari zëvendësoni rezistencat R2 dhe R6 me totalin e tyre R2, 6, duke përdorur formulën e mëposhtme:
R2, 6=R2∙R6/R 2+R6.
Në të njëjtën mënyrë, dy rezistorë paralelë R4, R5 zëvendësohen me një R4, 5:
R4, 5=R4∙R5/R 4+R5.
Rezultati është një qark i ri, më i thjeshtë. Të dyja skemat tregohen më poshtë.
Fuqia e rezistorëve në një qark të përzier të lidhjes përcaktohet nga formula:
P=U∙I.
Për të llogaritur këtë formulë, së pari gjeni tensionin në secilën rezistencë dhe sasinë e rrymës që kalon në të. Ju mund të përdorni një metodë tjetër për të përcaktuar fuqinë e rezistorëve. Për këtëpërdoret formula:
P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.
Nëse dihet vetëm tensioni nëpër rezistorë, atëherë përdoret një formulë tjetër:
P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.
Të tre formulat përdoren shpesh në praktikë.
Llogaritja e parametrave të qarkut
Llogaritja e parametrave të qarkut është gjetja e rrymave dhe tensioneve të panjohura të të gjitha degëve në seksionet e qarkut elektrik. Me këto të dhëna, ju mund të llogarisni fuqinë e çdo rezistori të përfshirë në qark. Metodat e thjeshta të llogaritjes janë treguar më lart, por në praktikë situata është më e ndërlikuar.
Në qarqet reale, shpesh gjendet lidhja e rezistorëve me një yll dhe një trekëndësh, gjë që krijon vështirësi të konsiderueshme në llogaritjet. Për të thjeshtuar skema të tilla, janë zhvilluar metoda për shndërrimin e një ylli në një trekëndësh dhe anasjelltas. Kjo metodë është ilustruar në diagramin më poshtë:
Qarku i parë ka një yll të lidhur me nyjet 0-1-3. Rezistenca R1 është e lidhur me nyjen 1, R3 me nyjen 3 dhe R5 me nyjen 0. Në diagramin e dytë, rezistorët trekëndësh janë të lidhur me nyjet 1-3-0. Rezistorët R1-0 dhe R1-3 janë të lidhur me nyjen 1, R1-3 dhe R3-0 janë të lidhur me nyjen 3 dhe R3-0 dhe R1-0 janë të lidhur me nyjen 0. Këto dy skema janë plotësisht ekuivalente.
Për të kaluar nga qarku i parë në të dytin, llogariten rezistencat e rezistencave të trekëndëshit:
R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;
R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;
R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.
Transformimet e mëtejshme reduktohen në llogaritjen e rezistencave paralele dhe të lidhura me seri. Kur gjendet impedanca e qarkut, rryma përmes burimit gjendet sipas ligjit të Ohm-it. Duke përdorur këtë ligj, nuk është e vështirë të gjesh rrymat në të gjitha degët.
Si të përcaktohet fuqia e rezistorëve pas gjetjes së të gjitha rrymave? Për ta bërë këtë, përdorni formulën e njohur: P=I2∙R, duke e aplikuar atë për çdo rezistencë, do të gjejmë fuqinë e tyre.
Përcaktimi eksperimental i karakteristikave të elementeve të qarkut
Për të përcaktuar në mënyrë eksperimentale karakteristikat e dëshiruara të elementeve, kërkohet të mblidhet një qark i caktuar nga komponentë realë. Pas kësaj, me ndihmën e instrumenteve matëse elektrike kryhen të gjitha matjet e nevojshme. Kjo metodë është punë intensive dhe e shtrenjtë. Projektuesit e pajisjeve elektrike dhe elektronike përdorin programe simulimi për këtë qëllim. Me ndihmën e tyre bëhen të gjitha llogaritjet e nevojshme dhe modelohet sjellja e elementeve të qarkut në situata të ndryshme. Vetëm pas kësaj është montuar një prototip i një pajisjeje teknike. Një program i tillë i zakonshëm është sistemi i fuqishëm i simulimit Multisim 14.0 i National Instruments.
Si të përcaktohet fuqia e rezistorëve duke përdorur këtë program? Kjo mund të bëhet në dy mënyra. Metoda e parë është matja e rrymës dhe tensionit me një ampermetër dhe voltmetër. Duke shumëzuar rezultatet e matjes, fitohet fuqia e kërkuar.
Nga ky qark ne përcaktojmë fuqinë e rezistencës R3:
P3=U∙I=1, 032∙0, 02=0, 02064 W=20.6mW.
Metoda e dytë është matja e drejtpërdrejtë e fuqisë nëduke përdorur një vatmetër.
Nga ky diagram shihet se fuqia e rezistencës R3 është P3=20,8 mW. Mospërputhja për shkak të gabimit në metodën e parë është më e madhe. Fuqitë e elementeve të tjerë përcaktohen në të njëjtën mënyrë.
