Dirençlerin gücü nasıl belirlenir. Paralel bağlantıda dirençlerin gücü

2024 Yazar: Trinity Chesterton | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-02 00:37

Tüm elektronik cihazlar, ana öğeleri olarak dirençler içerir. Bir elektrik devresindeki akım miktarını değiştirmek için kullanılır. Makale, dirençlerin özelliklerini ve güçlerini hesaplama yöntemlerini sunar.

Direnç Ataması

Dirençler, elektrik devrelerinde akımı düzenlemek için kullanılır. Bu özellik Ohm Yasası ile tanımlanır:

I=U/R (1)

Formül (1)'den, direnç ne kadar düşükse, akımın o kadar güçlü arttığı ve bunun tersi, R'nin değeri ne kadar küçükse, akımın o kadar büyük olduğu açıkça görülmektedir. Elektrik mühendisliğinde kullanılan elektrik direncinin bu özelliğidir. Bu formülden yola çıkarak elektrikli cihazlarda yaygın olarak kullanılan akım bölücü devreler oluşturulur.

Bu devrede kaynaktan gelen akım, dirençlerin dirençleri ile ters orantılı olarak ikiye bölünmüştür.

Akım regülasyonunun yanı sıra gerilim bölücülerde dirençler kullanılır. Bu durumda, Ohm yasası tekrar kullanılır, ancak biraz farklı bir biçimde:

U=I∙R (2)

Formül (2)'den, direnç arttıkça voltajın da arttığı sonucu çıkar. Bu mülkgerilim bölücü devreler oluşturmak için kullanılır.

Şema ve formül (2)'den dirençler arasındaki gerilimlerin dirençlerle orantılı olarak dağıldığı açıktır.

Dirençlerin diyagramlardaki görüntüsü

Standara göre, dirençler 10 x 4 mm boyutlarında bir dikdörtgen olarak gösterilir ve R harfi ile gösterilir. Dirençlerin gücü genellikle şemada gösterilir. Bu göstergenin görüntüsü eğik veya düz çizgilerle gerçekleştirilir. Güç 2 watt'tan fazlaysa, atama Romen rakamlarıyla yapılır. Bu genellikle tel sargılı dirençler için yapılır. Amerika Birleşik Devletleri gibi bazı eyaletler diğer sözleşmeleri kullanır. Devrenin onarımını ve analizini kolaylaştırmak için, tanımı GOST 2.728-74'e göre gerçekleştirilen dirençlerin gücü genellikle verilir.

Cihaz Özellikleri

Direncin ana özelliği, direncin yanındaki şemada ve kasasında gösterilen R_{n nominal direncidir. Direnç birimi ohm, kiloohm ve megaohm'dur. Dirençler, bir ohm'un kesirlerinden yüzlerce megaohm'a kadar dirençle yapılır. Direnç üretimi için birçok teknoloji vardır, hepsinin hem avantajları hem de dezavantajları vardır. Prensipte, belirli bir direnç değerine sahip bir direncin kesinlikle hassas bir şekilde üretilmesini sağlayacak hiçbir teknoloji yoktur.}

İkinci önemli özellik direnç sapmasıdır. Nominal R'nin %'si olarak ölçülür. Standart bir direnç sapması aralığı vardır: ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% ve daha fazlasıdeğerler ±0,001%.

Bir sonraki önemli özellik dirençlerin gücüdür. Çalışma sırasında, içlerinden geçen akımdan ısınırlar. Güç kaybı izin verilen değeri aşarsa cihaz arızalanır.

Dirençler ısıtıldıklarında dirençlerini değiştirirler, bu nedenle geniş bir sıcaklık aralığında çalışan cihazlar için bir özellik daha eklenir - direnç sıcaklık katsayısı. ppm/°C cinsinden ölçülür, yani 10^-6 R_n/°C (milyonda biri R_{n ile 1°C).}

Dirençlerin seri bağlantısı

Dirençler üç farklı şekilde bağlanabilir: seri, paralel ve karışık. Seri bağlandığında akım sırayla tüm dirençlerden geçer.

Böyle bir bağlantı ile devrenin herhangi bir noktasındaki akım aynıdır, Ohm kanunu ile belirlenebilir. Bu durumda devrenin toplam direnci, dirençlerin toplamına eşittir:

R=200+100+51+39=390 Ohm;

I=U/R=100/390=0, 256 A.

Artık dirençler seri bağlandığında gücü belirleyebilirsiniz, şu formülle hesaplanır:

P=I²∙R=0, 256^{2∙390=25, 55 W.}

Kalan dirençlerin gücü aynı şekilde belirlenir:

P₁=I²∙R₁=0, 256 2^{∙200=13, 11 Salı;}

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 Salı.}

Dirençlerin gücünü eklerseniz, tam P: elde edersiniz

P=13, 11+6, 55+3, 34+2, 55=25, 55 Salı.

Dirençlerin paralel bağlantısı

Paralel bir bağlantıda, dirençlerin tüm başlangıçları devrenin bir düğümüne ve uçları diğerine bağlanır. Bu bağlantıyla, akım dallanır ve her cihazdan akar. Ohm yasasına göre akımın büyüklüğü dirençlerle ters orantılıdır ve tüm dirençlerdeki voltaj aynıdır.

Akımı bulmadan önce, iyi bilinen formülü kullanarak tüm dirençlerin toplam iletkenliğini hesaplamanız gerekir:

1/R=1/R₁+1/R₂+1/R_{3 +1/R}4_{=1/200+1/100+1/51+1/39=0, 005+0, 01+0, 0196+0, 0256=0, 06024 1/Ohm.}

Direnç, iletkenliğin tersidir:

R=1/0, 06024=16.6 ohm.

Ohm yasasını kullanarak, kaynaktan geçen akımı bulun:

I=U/R=100∙0, 06024=6, 024 A.

Kaynak üzerinden geçen akımı bilmek, aşağıdaki formülle paralel bağlı dirençlerin gücünü bulun:

P=I²∙R=6, 024^{2∙16, 6=602, 3 Salı.}

Ohm yasasına göre, dirençlerden geçen akım hesaplanır:

I₁=U/R_{1=100/200=0.5A;}

I₂=U/R_{2=100/100=1 A;}

I₃=U/R_{1=100/51=1, 96A;}

I₁=U/R_{1=100/39=2, 56 A.}

Paralel bağlantıdaki dirençlerin gücünü hesaplamak için biraz farklı bir formül kullanılabilir:

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 Salı.}

Hepsini toplarsanız, tüm dirençlerin gücünü elde edersiniz:

P=P₁+ P₂+ P₃+ P 4_{=50+100+195, 9+256, 4=602, 3 Salı.}

Karma bağlantı

Dirençlerin karışık bağlantılı olduğu şemalar aynı anda seri ve paralel bağlantı içerir. Dirençlerin paralel bağlantısını seri olanlarla değiştirerek bu devreyi dönüştürmek kolaydır. Bunu yapmak için önce R₂ ve R₆ dirençlerini toplam R_{2, 6 ile değiştirin., aşağıdaki formülü kullanarak:}

R_{2, 6}=R₂∙R₆/R 2_+R6.

Aynı şekilde, iki paralel direnç R₄, R₅ bir R_{4 ile değiştirilir. 5:}

R_{4, 5}=R₄∙R₅/R 4_+R5_.

Sonuç yeni, daha basit bir devredir. Her iki şema da aşağıda gösterilmiştir.

Karma bir bağlantı devresindeki dirençlerin gücü şu formülle belirlenir:

P=U∙I.

Bu formülü hesaplamak için önce her bir direnç üzerindeki voltajı ve bunun üzerinden geçen akımın miktarını bulun. Dirençlerin gücünü belirlemek için başka bir yöntem kullanabilirsiniz. Bunun içinformül kullanılır:

P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.

Yalnızca dirençler arasındaki voltaj biliniyorsa, başka bir formül kullanılır:

P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.

Uygulamada genellikle üç formül de kullanılır.

Devre parametrelerinin hesaplanması

Devre parametrelerinin hesaplanması, elektrik devresinin bölümlerindeki tüm dalların bilinmeyen akım ve gerilimlerini bulmaktır. Bu verilerle devreye dahil olan her bir direncin gücünü hesaplayabilirsiniz. Yukarıda basit hesaplama yöntemleri gösterilmiştir, ancak pratikte durum daha karmaşıktır.

Gerçek devrelerde, dirençlerin bir yıldız ve bir delta ile bağlantısı sıklıkla bulunur, bu da hesaplamalarda önemli zorluklar yaratır. Bu tür şemaları basitleştirmek için, bir yıldızı bir üçgene dönüştürmek için yöntemler geliştirilmiştir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu yöntem aşağıdaki şemada gösterilmiştir:

İlk devrede 0-1-3 düğümlerine bağlı bir yıldız var. Direnç R1 düğüm 1'e, R3 düğüm 3'e ve R5 düğüm 0'a bağlanır. İkinci şemada, üçgen dirençler 1-3-0 düğümlerine bağlanır. Dirençler R1-0 ve R1-3, düğüm 1'e, R1-3 ve R3-0, düğüm 3'e ve R3-0 ve R1-0, düğüm 0'a bağlanır. Bu iki şema tamamen eşdeğerdir.

İlk devreden ikinciye geçmek için üçgen dirençlerin dirençleri hesaplanır:

R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;

R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;

R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.

Diğer dönüşümler, paralel ve seri bağlı dirençlerin hesaplanmasına indirgenir. Devrenin empedansı bulunduğunda, kaynaktan geçen akım Ohm yasasına göre bulunur. Bu yasayı kullanarak tüm dallardaki akımları bulmak zor değil.

Tüm akımları bulduktan sonra dirençlerin gücü nasıl belirlenir? Bunu yapmak için, iyi bilinen formülü kullanın: P=I2∙R, her direnç için uygulayarak güçlerini bulacağız.

Devre elemanlarının özelliklerinin deneysel olarak belirlenmesi

Öğelerin istenen özelliklerini deneysel olarak belirlemek için, gerçek bileşenlerden belirli bir devreyi monte etmek gerekir. Daha sonra elektrikli ölçü aletleri yardımıyla gerekli tüm ölçümler yapılır. Bu yöntem emek yoğun ve pahalıdır. Elektrikli ve elektronik cihaz tasarımcıları bu amaçla simülasyon programları kullanır. Bunların yardımıyla gerekli tüm hesaplamalar yapılır ve devre elemanlarının çeşitli durumlardaki davranışları modellenir. Ancak bundan sonra bir teknik cihazın prototipi monte edilir. Böyle yaygın bir program, National Instruments'ın güçlü Multisim 14.0 simülasyon sistemidir.

Bu programı kullanarak dirençlerin gücü nasıl belirlenir? Bu iki şekilde yapılabilir. İlk yöntem, bir ampermetre ve voltmetre ile akım ve voltajı ölçmektir. Ölçüm sonuçları çarpılarak gerekli güç elde edilir.

Bu devreden R3 direnç gücünü belirleriz:

P_{3=U∙I=1, 032∙0, 02=0, 02064 W=20.6mW.}

İkinci yöntem, gücün doğrudan ölçülmesidir.bir wattmetre kullanarak.

Bu şemadan R3 direncinin gücünün P_{3=20.8 mW olduğu görülebilir. İlk yöntemdeki hatadan kaynaklanan farklılık daha fazladır. Diğer elementlerin güçleri de aynı şekilde belirlenir.}