Резистор какого номинала имеет наибольшее сопротивление
Перейти к содержимому

Резистор какого номинала имеет наибольшее сопротивление

  • автор:

Резисторы: последовательное и параллельное соединение, токоограничивающие и подтягивающие сопротивления

Резистор (сопротивление) — один из наиболее распространённых компонентов в электронике. Его назначение — простое: сопротивляться течению тока, преобразовывая его часть в тепло.

Основной характеристикой резистора является сопротивление. Единица измерения сопротивления — Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление, тем большая часть тока рассеивается в тепло. В схемах, питаемых небольшим напряжением (5 – 12 В), наиболее распространены резисторы номиналом от 100 Ом до 100 кОм.

Закон Ома

Закон Ома позволяет на заданном участке цепи определить одну из величин: силу тока I, напряжение U, сопротивление R, если известны две остальные:

$ I = \frac</p>
<p> \hspace U = I \cdot R \hspace R = \frac$» /></p>
<p>Для обозначения напряжения наряду с символом <em>U</em> используется <em>V</em>.</p>
<p>Рассмотрим простую цепь</p>
<p> <img decoding=

Расчитаем силу тока, проходящего через резистор R1 и, соответственно, затем через лампу L1. Для простоты будем предполагать, что сама лампа обладает нулевым собственным сопротивлением.

$I = \frac<U></p>
<p> = \frac<5\unit<В>><240\unit<Ом>> \approx 0.02 \unit = 20 \unit\,$» /></p>
<p>Аналогично, если бы у нас был источник питания на 5 В и лампа, которая по документации должна работать при токе 20 мА, нам нужно бы было выбрать резистор подходящего номинала.</p>
<p><img decoding=

$ R_t = R_1 + R_2 + \ldots + R_N $

При параллельном соединении, итоговое сопротивление расчитывается по формуле:

$ R_t = \frac<1></p>
<p> + \frac1 + \ldots + \frac1> $» /></p>
<p>Если резистора всего два, то:</p>
<p><img decoding=

Стягивающие и подтягивающие резисторы

Стягивающие (pull-down) и подтягивающие (pull-up) резисторы используются в схемах рядом со входными контактами логических компонентов, которым важен только факт: подаётся ноль вольт (логический ноль) или не ноль (логическая единица). Примером являются цифровые входы Ардуино. Резисторы нужны, чтобы не оставить вход в «подвешенном» состоянии. Возьмём такую схему

Мы хотим, чтобы когда кнопка не нажата (цепь разомкнута), вход фиксировал отсутствие напряжения. Но в данном случае вход находится в «никаком» состоянии. Он может срабатывать и не срабатывать хаотично, непредсказуемым образом. Причина тому — шумы, образующиеся вокруг: провода действуют как маленькие антенны и производят электричество из электромагнитных волн среды. Чтобы гарантировать отсутствие напряжения при разомкнутой цепи, рядом с входом ставится стягивающий резистор:

Теперь нежелательный ток будет уходить через резистор в землю. Для стягивания используются резисторы больших сопротивлений (10 кОм и более). В моменты, когда цепь замкнута, большое сопротивление резистора не даёт большей части тока идти в землю: сигнал пойдёт к входному контакту. Если бы сопротивление резистора было мало (единицы Ом), при замкнутой цепи произошло бы короткое замыкание.

Аналогично, подтягивающий резистор удерживает вход в состоянии логической единицы, пока внешняя цепь разомкнута:

То же самое: используются резисторы больших номиналов (10 кОм и более), чтобы минимизировать потери энергии при замкнутой цепи и предотвратить короткое замыкание при разомкнутой.

Делитель напряжения

Делитель напряжения (voltage divider) используется для того, чтобы получить из исходного напряжения лишь его часть. Например, из 9 В получить 5. Он подробно описан в отдельной статье.

Мощность резисторов

Резисторы помимо сопротивления обладают ещё характеристикой мощности. Она определяет нагрузку, которую способен выдержать резистор. Среди обычных керамических резисторов наиболее распространены показатели 0.25 Вт, 0.5 Вт и 1 Вт. Для расчёта нагрузки, действующей на резистор, используйте формулу:

$ P = U \cdot I = I^2 \cdot R = \frac<U^2></p>
<p> $» /></p>
<p>При превышении допустимой нагрузки, резистор будет греться и его срок службы может сильно сократиться. При сильном превышении — резистор может начать плавиться и вызвать воспламенение. Будьте осторожны!</p>
<p>Если не указано иное, содержимое этой вики предоставляется на условиях следующей лицензии: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International</p>
<p>Производные работы должны содержать ссылку на http://wiki.amperka.ru, как на первоисточник, <i>непосредственно перед</i> содержимым работы. <br />Вики работает на суперском движке DokuWiki.</p>
<p>схемотехника/резисторы.txt · Последние изменения: 2019/12/06 16:54 — mik</p>
<h4>Инструменты страницы</h4>
<ul>
<li>Показать исходный текст</li>
<li>История страницы</li>
<li>Ссылки сюда</li>
<li>Наверх</li>
</ul>
<h2>ФОС 3++ / 030303_ПК-3</h2>
<p> <img decoding=

В полупроводнике р-типа неосновными носителями заряда являются:

  1. дырки
  2. электроны и дырки в равном количестве
  3. электроны
  4. ионы примеси

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

из зоны проводимости в валентную зону

Рекомбинация электрона и дырки в полупроводнике выражается в переходе электрона

  1. аиз валентной зоны в зону проводимости
  2. с применого уровня в зону проводимости
  3. с примесного уровня в валентную зону
  4. из зоны проводимости в валентную зону

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

Какие полупроводниковые приборы применяются для преобразования переменного напряжения в униполярное?

  1. Варисторы
  2. Диоды
  3. Стабилитроны
  4. Динисторы

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

При увеличении расстояния между обкладками конденсатора его электрическая емкость

  1. Уменьшается
  2. Возрастает
  3. Не изменяется
  4. Зависит от размеров электродов

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

Для увеличения числа носителей зарядов одного или другого типа

Для чего в полупроводники вводят примесь?

  1. Для увеличения числа носителей зарядов одного или другого типа
  2. Для увеличения сопротивления
  3. Для увеличения пробивного напряжения
  4. Для увеличения механической прочности

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

Степенью легирования и площадью p-n перехода

Чем отличается коллектор от эмиттера?

  1. Ничем
  2. Степенью легирования и площадью p-n перехода
  3. Только степенью легирования
  4. Относительным расположением к базе

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

Резистор какого номинала имеет наибольшее сопротивление:

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

Как маркируется керамический конденсатор ёмкостью 1мкФ:

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

Какой из перечисленных компонентов не проводит постоянный ток:

  1. резистор.
  2. конденсатор.
  3. диод.
  4. индуктивность.

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

Полупроводниковый диод, работает в режиме электрического пробоя называется:

  1. стабилитрон
  2. стабилизатор
  3. транзистор
  4. резистор

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

На рисунке приведено условно-графическое обозначения:

  1. м остовой выпрямительной схемы
  2. делителя напряжения
  3. операционного усилителя
  4. однополупериодного выпрямителя

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

В схеме выпрямителя стабилитрон выполняет задачу:

  1. L-фильтра
  2. С-фильтра
  3. стабилизатора
  4. ограничителя

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

инвертирующий усилитель на операционном усилителе

Временным диаграммам напряжения на входе и выходе усилителя соответствует:

  1. п овторитель напряжения на операционном усилителе
  2. инвертирующий усилитель на операционном усилителе
  3. неинвертирующий усилитель на операционном усилителе
  4. усилительный каскад с общей базой

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

В усилителях не используются:

  1. диодные тиристоры
  2. полевые транзисторы
  3. биполярные транзисторы
  4. интегральные микросхемы

Правильно выбран вариант ответа – 1 балл

Задания открытого типа

На рисунке изображена схема выпрямителя…

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

двухполупериодного с выводом средней точки обмотки трансформатора

Магнитопровод трансформатора выполняется из электротехнической стали для ……………………

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

увеличения магнитной связи между обмотками

На рисунке приведена схема включения полевого транзистора с общим(ей) ……………………………….

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

На схеме представлено

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

На рисунке приведена схема включения транзистора с общей (-им)…

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

На рисунке приведена схема включения транзистора с общей (-им)…

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Графику е(t) соответствует уравнение…

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

На рисунке приведена схема…

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

усилителя на биполярном транзисторе

График отражает следующую ………………………………… характеристику транзисторного усилителя

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

На рисунке изображена вольт-амперная характеристика …………………………………

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Включение в электрическую цепь резистора R приводит к …………. .

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Выделению джоулева тепла при протекании тока в цепи, т.е. наличию потерь в цепи

Напряжение пробоя для чистого жидкого диэлектрика ……………………., чем напряжение пробоя для жидкого диэлектрика с примесями

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Что такое Тк для температурной зависимости примесного полупроводника?

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Критическая температура или температура истощения примесей

Что происходит в примесном полупроводнике при Тк ?

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Изменяется тип проводимости с примесного на собственный вследствие истощения примесных уровней

Если сопротивление элемента зависит от тока или приложенного напряжения, то такой элемент называется …………………………………

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Обратная связь — передача части сигнала с ________

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Увеличение активного сопротивления обмотки катушки индуктивности приводит к ________ добротности

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Пять резисторов с сопротивлениями R1=100 Ом, R2=10 Ом, R3=20 Ом, R4=500 Ом, R5= 30 Ом соединены параллельно. В каком из них будет наблюдаться наибольший ток?

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Электронно-дырочный переход м/у базой и эмитором, называется …………………………………

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Н а рисунке представлен график …………………………….… характеристики транзисторного усилителя:

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Диоды D1 и D2 имеют ВАХ, изображённые на рисунке. U = 2В, I1 = 1А. Чему будет равно сопротивление резистора?

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Эквивалентное сопротивление участка цепи, состоящего из трёх параллельно соединённых сопротивлений номиналом 1 Ом, 10 Ом, 1000 Ом, равно:

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Поясните понятие «время жизни» носителя заряда.

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

соответствует времени, в течение которого избыточная концентрация неравновесных носителей заряда уменьшается в е раз

Вставьте пропущенные слова соответствие:

Направленное движение носителей заряда под воздействием электрического поля называют ………………1…………………., а под воздействием разности концентраций носителей заряда ………2………………….

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Примерное значение ширины запрещенной зоны в германии при комнатной температуре.

Правильный ответ – 1 балл

Правильный ответ (ключ)

Как определить и подобрать мощность резистора (сопротивления)

Резисторы есть в любой электрической схеме. Но в разных схемах протекают различной величины ток. Не могут же одни и те же элементы работать при 0,1 А и при 100 А. Ведь при прохождении тока сопротивление греется. Чем выше ток, тем более интенсивный нагрев. Значит, и резисторы должны быть на разную величину тока. Так и есть. Отображает их способность работать при различных токах такой параметр, как мощность резистора. На деталях покрупнее она указывается прямо на корпусе. Для мелких корпусов есть другой метод определения (см. ниже).

Что такое мощность резистора

Мощность определяется как произведение силы тока на напряжение: P = I * U и измеряется в ваттах (закон Ома). Рассеиваемая мощность резистора — это максимальный ток, который сопротивление может выдерживать длительное время без ущерба для работоспособности. То есть, этот параметр надо выбирать для каждой схемы отдельно — по максимальному рабочему току.

Как подобрать резистор: по номиналу и мощности

Как определить мощность резистора по внешнему виду: надо знать соответствие размеров и мощностей

Физически рассеиваемая мощность резистора — это то количество тепла, которое его корпус может «отдать» в окружающую среду и не перегреться при этом до фатальных последствий. При этом, нагрев не должен слишком сильно влиять на сопротивление резистора.

Стандартный ряд мощностей резисторов и их обозначение на схемах

Обратите внимание, что резисторы одного номинала могут быть с разной мощностью рассеивания. Этот параметр зависит от технологии изготовления, материала корпуса. Есть определенный ряд мощностей и их графическое обозначение по ГОСТу.

Мощность резистора 0,05 Vt

Как обозначается на схеме мощность рассеивания резистора 0,05 Вт

Схематическое изображение мощности резистора в 0,125 Вт

Мощность резистора 0,125 Вт на схеме

Обозначение резистора мощностью 0,25 Вт

Как на схеме выглядит резистор мощностью 0,25 Вт

Схематичное изображение резистора с рассеиваемой мощностью 0,5 Вт

Так на схеме обозначается резистор мощностью 0,5 Вт

Так на схемах обозначается максимальна рассеиваемая мощность резистора в 1 Вт

Мощность резистора 1 Вт схематически обозначается так

Схематическое изображение мощности рассеивания сопротивления 2Вт

Рассеиваемая на резисторе мощность 2 Вт

Схематическое изображение резистора мощностью 5 Ватт

Обозначение на схеме мощности резистора 5 Вт

Графическое обозначение мощности резисторов на схеме — черточки и римские цифры, нанесенные на поверхность сопротивления. Самое малое стандартное значение 0,05 Вт, самое большое — 25 Вт, но есть и более мощные. Но это уже специальная элементная база и в бытовой аппаратуре не встречается.

Как обозначаются мощность маломощных резисторов надо просто запомнить. Это косые линии на прямоугольниках, которыми обозначают сопротивления на схемах. Количество косых черточек обозначает количество четвертей дюйма. При номиналах сопротивлений от 1 Вт на изображении ставятся римские цифры: I, II, III, V, VI и т.д. Цифра эта и обозначает мощность резистора в ваттах. Тут немного проще, так как соответствие прямое.

Как определить по внешнему виду

На принципиальной схеме указана нужная мощность резистора — тут все понятно. Но как определить мощность сопротивления по внешнему виду на печатной плате? Вообще, чем больше размер корпуса, тем больше тепла он рассеивает. На достаточно крупных по размеру сопротивлениях указывается номинальное сопротивление и его мощность в ваттах.

Тут есть некоторая путаница, но не все так страшно. На отечественных сопротивлениях рядом с цифрой ставят букву В. В зарубежных ставят W. Но эти буквы есть не всегда. В импортных может стоять V или SW перед цифрой. Еще в импортных может тоже стоять буква B, а в отечественных МЛТ может не стоять ничего или буква W. Запутанная история, конечно. Но с опытом появляется хоть какая-то ясность.

Где не резисторе написана мощность

Как определить мощность резистора: стоит в маркировке

А ведь есть маленькие резисторы, на которых и номинал-то с трудом помещается. В импортных он нанесен цветными полосками. Как у них узнать мощность рассеивания?

В старом ГОСТе была таблица соответствий размеров и мощностей. Резисторы отечественного производства по прежнему делают в соответствии с этой таблицей. Импортные, кстати, тоже, но они по размерам чуть меньше отечественных. Тем не менее их также можно идентифицировать. Если сомневаетесь, к какой группе отнести конкретный экземпляр, лучше считать что он имеет более низкую способность рассеивать тепло. Меньше шансов, что деталь скоро перегорит.

Тип резистора Диаметр, мм Длинна, мм Рассеиваемая мощность, Вт
ВС 2,5 7,0 0,125
УЛМ, ВС 5,5 16,5 0,25
ВС 5,5 26,5 0,5
7,6 30,5 1
9,8 48,5 2
25 75 5
30 120 10
КИМ 1,8 3,8 0,05
2,5 8 0,125
МЛТ 2 6 0,125
3 7 0,125
4,2 10,8 0,5
6,6 13 1
8,6 18,5 2

С размерами сопротивлений и их мощностью вроде понятно. Не все так однозначно. Есть резисторы большого размера с малой рассеивающей способностью и наоборот. Но в таких случаях, проставляют этот параметр в маркировке.

Мощность SMD-резисторов

SMD-компоненты предназначены для поверхностного монтажа и имеют миниатюрные размеры. Мощность резисторов SMD определяется по размерам. Также она есть в характеристиках, но необходимо знать серию и производителя. Таблица мощности СМД резисторов содержит наиболее часто встречающиеся номиналы.

Как определить мощность SMD сопротивлений

Размеры SMD-резисторов — вот по какому признаку можно определить мощность этих элементов

Код imperial Код metrik Длинна inch/mm Ширина inch/mm Высота inch/mm Мощность, Вт
0201 0603 0,024/0,6 0,012/0,3 0,01/0,25 1/20 (0,05)
0402 1005 0,04/1,0 0,02/0,5 0,014/0,35 1/16 (0,062)
0603 1608 0,06/1,55 0,03/0,85 0,018/0,45 1/10 (0,10)
0805 2112 0,08/2,0 0,05/1,2 0,018/0,45 1/8 (0,125)
1206 3216 0,12/3,2 0,06/1,6 0,022/0,55 1/4 (0,25)
1210 3225 0,12/3,2 0,10/2,5 0,022/0,55 1/2 (0,50)
1218 3246 0,12/3,2 0,18/4,6 0,022/0,55 1,0
2010 5025 0,20/2,0 0,10/2,5 0,024/0,6 3/4 (0,75)
2512 6332 0,25/6,3 0,12/3,2 0,024/0,6 1,0

В общем-то, у этого типа радиоэлементов нет другого оперативного способа определения тока, при котором они могут работать, кроме как по размерам. Можно узнать по характеристикам, но их найти не всегда просто.

Как рассчитать мощность резистора в схеме

Чтобы рассчитать мощность резисторов в схеме, кроме сопротивления (R) необходимо знать силу тока (I). На основании этих данных можно рассчитать мощность. Формула обычная: P = I² * R. Квадрат силы тока умножить на сопротивление. Силу тока подставляем в Амперах, сопротивление — в Омах.

Если номинал написан в килоомах (кОм) или мегаомах (мОм), его переводим в Омы. Это важно, иначе будет неправильная цифра.

Пример расчета мощности резистора для схемы

Схема последовательного соединения резисторов

Для примера рассмотрим схему на рисунке выше. Последовательное соединение сопротивлений характерно тем, что через каждый отдельный резистор цепи протекает одинаковый ток. Значит мощность сопротивлений будет одинаковой. Последовательно соединенные сопротивления просто суммируется: 200 Ом + 100 Ом + 51 Ом + 39 Ом = 390 Ом. Ток рассчитаем по формуле: I = U/R. Подставляем данные: I = 100 В / 390 Ом = 0,256 А.

По расчетным данным определяем суммарную мощность сопротивлений: P = 0,256² * 390 Ом = 25,549 Вт. Аналогично рассчитывается мощность каждого из резисторов. Например, рассчитаем мощность резистора R2 на схеме. Ток мы знаем, его номинал тоже. Получаем: 0,256А² * 100 Ом = 6,55 Вт. То есть, мощность этого резистора должна быть не ниже 7 Вт. Брать с более низкой мощностью точно не стоит — быстро перегорит. Если позволяет конструктив прибора, то можно поставить резистор большей мощности, например, на 10 Вт.

Способы определения мощности сопротивления

Есть резисторы серии МЛТ, в которых мощность рассеивания тепла указана сразу после названия серии без каких-либо букв. В данном случае — МЛТ-2 означает, что мощность этого экземпляра 2 Вт, а номинал 6,8 кОм.

При параллельном подключении расчет аналогичен. Нужно только правильно рассчитать ток, но это тема другой статьи. А формула расчета мощности резистора от типа соединения не зависит.

Как подобрать резистор на замену

Если вам необходимо поменять резистор, брать надо либо той же мощности, либо выше. Ни в коем случае не ниже — ведь резистор и без того вышел из строя. Происходит это обычно из-за перегрева. Так что установка резистора меньшей мощности исключена. Вернее, вы его поставить можете. Но будьте готовы к тому, что скоро его снова придется менять.

Определение мощности резистора по размерам

Примерно определить мощность резистора можно по размерам

Если место на плате позволяет, лучше поставить деталь с большей мощностью рассеивания, чем была у заменяемой детали. Или поднять резистор той же мощности повыше (можно вообще не подрезать выводы) — чтобы охлаждение было лучше. В общем, при замене резистора, мощность берем либо ту же, либо выше на шаг.

Резистор какого номинала имеет наибольшее сопротивление

Происхождение названия Резистор от латинского resisto – сопротивляюсь. На схемах обозначается латинской буквой R. При прохождении электрического тока через резистор он нагревается – рассеивает электрическую энергию в виде тепла. Можно считать это его основным обобщённым назначением в электрических схемах – диссипация электрической энергии.

Резисторам мы посвятим больше места по двум причинам: резисторы часто и много используются в электрических схемах (показано на рисунке 1.1, компоненты в красных прямоугольниках) и они имеют большое конструктивное разнообразие.

Иллюстрация широкого применения резисторов в современной схемотехнике

Исторический образ резистора – кусок металлического провода (показан на рисунке 1.2), от характеристик которого зависит основной параметр его – электрическое сопротивление (далее – сопротивление): чем длиннее и тоньше провод, тем сопротивление выше.

Примечание – Более правильное, но длинное название термина – электрическое сопротивление постоянному току. Мы будем использовать короткое – сопротивление.

Пример проволочного резистора

При этом важно, из какого металла провод изготовлен. Обычно это медь и его сплавы, но возможны и другие варианты (представлены в таблице 1.1).

Сопротивление куска провода можно рассчитать:

где ρ («ро») – электрическая плотность, Ом мм 2 /м;

Ɩ – длина провода, м;

S – площадь сечения, мм 2

Примечание – В справочниках для серийно изготавливаемых проводов — имеющих известное значение S, для удобства расчёта приводится другая характеристика, выраженная в единицах Ом/м. Имея её, легко рассчитать необходимую длину провода, если известно требуемое R.

Таблица 1.1 – Сравнительные примеры электрической плотности для проводов, изготовленных из разных металлов

Металл

Электрическая плотность, мкОм*м

Таким образом, резистор можно изготовить своими руками из провода, который есть под рукой. При этом следует иметь в виду, что провод должен быть покрыт эмалью так, чтобы при намотке не возникало межвитковых замыканий.

Пример расчёта. Требуется рассчитать длину эмалированного медного провода диаметром 0,01 мм для создания резистора с электрическим сопротивлением 10 кОм.

Из справочника находим значение сопротивления метра такого провода – (192…275) Ом/м. Выбираем среднее значение: (275+192)/2 = 467 Ом/м.

Окончательно имеем: 10 кОм/467 Ом/м = 21,4 м.

Т.к. из справочника мы выбрали среднее значение сопротивления погонного метра провода, то ожидаем возможного отклонения от требуемого значения сопротивления. При изготовлении штучных резисторов точность номинала можно подогнать, добавив или убавив длину провода.

На принципиальных электрических схемах резисторы обозначаются графемой (представлена на рисунке 1.3 слева):

Примечание – Графема – это графический символ. В некоторых случаях общепринятую в принципиальных схемах графему заменяют более сложной моделью (представлена на рисунке 1.3 справа). Такая замена обоснована для проволочных резисторов и также может быть справедливой для резисторов других конструктивных решений.

Символические обозначения резисторов в принципиальных схемах

В настоящее время постоянные резисторы имеют, как правило, другие конструктивно-технологические решения. Их называют толстоплёночными, тонкоплёночными, металлоплёночными; для поверхностного монтажа (чип-резисторы) и для монтажа в отверстия; низкоомными, высокоомными, прецизионными, высокотемпературными, высоковольтными и т.п. (представлены на рисунке 1.4).

Конструктивные разновидности современных резисторов

Электротехническое определение резистора выглядит как отношение R = U/I (закона Ома), где U – падение напряжения на резисторе, I – ток, протекающий через резистор.

На практике применяют постоянные, переменные и подстроечные резисторы (представлены на рисунке 1.5).

Типовые конструкции постоянных, переменных и подстроечных резисторов

Переменные и подстроечные резисторы имеют конструктивные особенности, позволяющие изменять вручную сопротивление резистора.

Постоянные резисторы

Основной параметр постоянного резистора – номинальное сопротивление, может меняться во время эксплуатации под воздействием различных факторов.

Это изменение должно происходить в контролируемых пределах. Другими словами, такое изменение должно быть просчитано ещё на стадии проектирования.

Возможных причин такого штатного изменения несколько: погрешность округления и изготовления, температурное воздействие окружающей среды, саморазогрев резистора, старение, изменение параметра после перегрузок. Дадим некоторые пояснения.

Резистор это серийное изделие и производится он ограниченным числом номинальных значений сопротивления. Выбор номинала осуществляется в соответствии с таблицами (приведены далее). При выборе мы вынужденно округляем нужное нам значение до ближайшего серийного, тем самым вносим на этой стадии некоторую погрешность. Вторая составляющая погрешности – неточность изготовления резистора, о которой заявляет производитель в технических документах.

Но этого мало: сопротивление резистора меняется под воздействием окружающей среды. Наиболее сильным дестабилизирующим фактором при этом является температура. Прописанные в технических документах характеристики резистора позволяют рассчитать и учесть такое изменение. Следует иметь также в виду, что резистор сам нагревается при протекании через него тока.

При использовании прецизионных (особо точных) резисторов такой саморазогрев может приводить к существенным метрологическим ошибкам. Другой случай, менее контролируемый: сопротивление изменяется после перегрузкирезистора. Перегрузка это такое явление, когда электрическая (электронная) схема кратковременно работает в нештатном режиме при повышенных рабочих напряжениях и/или токах.

Такие режимы не приводят ещё к разрушению схемы, но параметры компонентов при этом несколько меняются. Частичная деградация прецизионных резисторов может приводить к существенным метрологическим искажениям. Её можно уменьшить на стадии производства.

Для этого производитель для некоторых партий или на заказ проводит термотренировку резисторов.

Итак, рассмотрим детальнее основные характеристики постоянных резисторов.

Точность изготовления номинальных значений резисторов

Точность изготовления описывается относительной погрешностью изготовления (допуском), выражаемой в процентах: δ=100ΔRном/Rном.

Серийные резисторы изготавливаются в широком диапазоне точностей: от самых грубых ±20% (редко используются; обычно для переменных резисторов) до прецизионных ±0,01% (используются в средствах измерений). Наиболее широко используются резисторы с допуском ±5%. Они выпускаются с номинальными значениями, которые соответствуют ряду Е24 (представлены в таблице 1.2).

Число 24 в названии ряда это число различимых производственных номиналов среди соответственно единиц, десятков и сотен Ом, а также кОм, МОм … .

Например, с различимым значением 2,4 выпускаются резисторы следующих номиналов: … 2,4 Ом; 24 Ом; 240 Ом; 2,4 кОм; 24 кОм, 240 кОм; 2,4 МОм и т.д.

Таблица 1. 2 – Ряд Е24 номинальных значений резисторов

Резисторы с допуском ±1% и менее принято относить к точным и прецизионным. Они выпускаются в соответствии с другими рядами: Е48, Е96 и/или Е192 (представлены в таблице 1.3).

Таблица 1.3 – Ряды Е48, Е96, Е192 номинальных значений точных резисторов

Маркировка резисторов

Современные резисторы имеют относительно малые габаритные размеры. На их поверхности затруднительно проставлять идентификационные метки (номинальное сопротивление, допуск, ТКС, тип).

Для широко используемых цилиндрических резисторов был введен и широко используется международный способ обозначений. Так для маркировки резисторов малой точности применяют четыре цветных полоски, кольца или точки (показано на рисунке 1.6): первые две полоски задают двухзначное номинальное значение из ряда Е24.

Третья полоска – десятичный множитель, а пятая – допуск в процентах. В маркировку точных и прецизионных резисторов добавляют пятую цветную полоску (не показано). Существуют маркировки с семью полосками.

Маркировка цилиндрических резисторов

Для чипрезисторов, размеры которых ещё меньше цилиндрических, применяют трёх- или четырёхзначную цифровую маркировку, которая может отличаться у разных производителей. Типовая маркировка чипрезисторов малой точности (2%, 5%, 10%) осуществляется посредством трёх цифр, где номинал рассчитывается умножением первых двух цифр, взятых из ряда Е24, на 10 в степени, равной третьей цифре.

Например, число 273 означает номинал 27 кОм, число 270 означает 27 Ом, а код 2R7 означает 2,7 Ом.

Номинальная мощность рассеивания

Это такая мощность, которую допустимо рассеивать на резисторе бесконечно долго. Резистор при этом не выйдет из строя под воздействием выделяемой тепловой энергии. Производители выпускаю резисторы в широких диапазонах мощностей. Для наших задач интересны резисторы с диапазоном мощностей от 2 Вт до 0,062 Вт.

Мощность, рассеиваемая в резисторе, рассчитывается по формулам P=U 2 /R = I 2 R. С рассеиваемой мощностью связаны и габаритные размеры резисторов: при прочих равных условиях размеры более мощных резисторов больше. В таблице 1.4 для сравнения представлены размеры отечественных цилиндрических резисторов С2-29В.

Таблица 1.4 – Габаритные размеры резисторов С2-29В

Параметр

Номинальная мощность рассеивания, Вт

При выборе мощности резистора следует иметь в виду следующие замечания и рекомендации:

  • при использовании резисторов в цепях переменного тока мощность рассеивания и номинальная мощность считаются по среднеквадратическому значению приложенного напряжения;
  • выбирать номинальную мощность резистора необходимо с 20%-м запасом, чтобы не снижать функциональную надёжность резистора. Если резистор во время работы рассеивает номинальную мощность, то срок службы резистора снижается;
  • в ряде случаев номинальная мощность прецизионных резисторов выбирается с 10-кратным запасом. Только в этом случае саморазогрев резистора не приведёт к недопустимым погрешностям номинала;
  • при возрастании температуры окружающей среды допустимая мощность рассеивания резистором снижается. В технической документации даётся график зависимости допустимой мощности от температуры среды;
  • при рассеивании мощности, близкой к номинальной, резистор на ощупь может быть достаточно горячим – это ещё не является признаком аварийной его работы;
  • при прочих равных условиях следует выбирать более высокоомные резисторы, имея в виду, что они будут рассеивать меньшую мощность, повышая экономичность схемы.

С целью повышения информативности принципиальных схем часто используют графемы резисторов, в теле которых обозначены их номинальные мощности в соответствии с ГОСТ 2.728-74 (показано на рисунке 1.7).

Уточненные графемы постоянных резисторов

Предельное рабочее напряжение

Этот параметр, который следует учитывать обычно в случае использования высокоомных резисторов. Дело в том, что в выражении P=U 2 /R при выбранном допустимом Pном и возрастании Rном значение напряжения U=√(Pном/Rном) резко растёт. Например, при Pном=1 Вт и Rном=1 МОм имеем из расчёта U=1000 В.

Если выбранный резистор относится к группе резисторов широкого применения (не специальных), то ошибочно считать, что такое напряжение может к нему прикладываться без последствий – резистор обязательно выйдет из строя в результате диэлектрического пробоя. Это важно, что в нашем случае при номинальной мощности рассеивания теплового пробоя не возникнет, но возникнет пробой именно диэлектрический (межвитковый).

Предельное рабочее напряжение также как и номинальная мощность зависит от габаритов резистора (представлено в таблице 1.5).

Таблица 1.5 – Предельное рабочее напряжение резисторов С2-29В

Параметр

Номинальная мощность рассеивания, Вт

напряжение, СКЗ, В

Температурный коэффициент сопротивления

Этот параметр позволяет рассчитать предельное изменение номинального сопротивления под воздействием температуры. ТКС (KT) измеряется, обычно, в единицах [ppm/ºC], где ppm – читается как «миллионная часть».

Пусть ТКС некоторого резистора равно ±100 ppm/ºC. Это значит, что при изменении температуры на 1ºС его номинальное сопротивление меняется (увеличивается или уменьшается) на сто миллионных частей. Для прецизионных резисторов полезно такое изменение представить также в %: умножим на 100 и получим ±0,01%/ºС.

Формула для расчёта предельного изменения номинального значения резистора под воздействием температуры ΔRT.п= KT ×Rном×ΔT, где ΔT=|20ºС — Tсреды|. 20ºС – нормальная температура (температура, при которой задаётся номинальное значение).

Пример: пусть Rном= 10 кОм, ΔT=20-5 = 15ºС, KT=±100 ppm/ºC.

Имеем: ΔRT.п= (100/10 6 )× 10 000 × 15 = ±15 Ом.

Типовые расчётные соотношения

  1. Закон Ома: R=U/I (1.1)
  2. Обобщённый закон Ома (закон Ома для участка цепи): I=(Uba+E1 — E2)/(R1+R3+R2) (1.2)

Закон Ома для участка цепи

3. Последовательное соединение резисторов Rэ = R1+R2+R3

Последовательное соединение резисторов

4. Параллельное соединение резисторов Rэ = R1*R2/(R1+R2)

Параллельное соединение резисторов

5 Полезные выражения для упрощения вычисления Rэ для ряда практических случаев:

Rab= Ra+Rb+Ra*Rb/Rc ; Ra= Rca*Rab/(Rca+Rab+Rbc)

Полезные выражения и замены

Переменные регулировочные резисторы

Переменные (регулирующие) резисторы предназначены для интенсивной регулировки так, как это делается при изменении громкости в аудиоусилителях.

Основная характеристика таких резисторов – тип зависимости сопротивления от регулирующего воздействия (угла поворота вала или перемещения движка). Реализуются три типа зависимости (показано на рисунке 1.8): А – линейная, Б – логарифмическая и В – обратно-логарифмическая.

Типы характеристик переменных резисторов

Переменные резисторы имеют разные конструктивные решения. Но все они должны обеспечивать вывод регулирующего стержня (вала) сквозь корпус прибора. Принцип устройства переменных резисторов и функциональный прототип (реостат) представлены на рисунках 1.9а, 1.9б.

Конструктивные виды переменных резисторов

а) – принцип устройства переменных резисторов;

б) – функциональный прототип (реостат);

в) – и) – отличия переменных резисторов по способу крепления в приборе с помощью гайки и резьбы на корпусе прибора;

к) – н) – отличия переменных резисторов по способу впаивания в печатную плату и дополнительному закреплению также с помощью накидной гайки;

п) – переменный резистор как конструктивная имитация реостата при впаивании в плату.

Рисунок 1.9 – Конструктивные виды переменных резисторов

Конструктивные отличия связаны со способом крепления переменных резисторов в приборе:

  • одни крепятся с помощью гайки и резьбы на корпусе прибора, связь с электрической схемой реализуется с помощью навесных проводников (представлены на рисунках 1.9в … 1.9и);
  • другие впаиваются в печатную плату и дополнительно закрепляются также с помощью накидной гайки (представлены на рисунках 1.9к … 1.9н);
  • третьи впаиваются в плату и конструктивно имитируют реостат (представлены на рисунке 1.9п), в котором изменение сопротивления осуществляется не вращением вала, а поступательным движением движка, выводимым наружу.

Другие возможные отличия – тип резистивного материала: провод или слой износоустойчивого проводника.

Примечание – Обычно регулировка сопротивления осуществляется по линейному закону: равномерное перемещение якоря (движка) приводит к равномерному изменению сопротивления.

Для регулировки громкости в аудиоусилителях осуществляется регулировка по логарифмическому закону. В наших устройствах второй способ не применяется.

Характеристики переменных резисторов.

Характеристики аналогичны характеристикам постоянных резисторов:

  • номинальное сопротивление, номинальная мощность, предельное рабочее напряжение, ТКС, конструктивные особенности и габаритные размеры. Но есть и специфические параметры:
  • диапазон изменения (регулирования) и минимальное устанавливаемое значение;
  • точность установки сопротивления;
  • гарантированное число полных оборотов без изменения характеристик и др.

В качестве примера рассмотрим общий вид и основные характеристики регулировочного резистора типа PTD901-2015K-B103, которые приведены на рисунке 1.10.

Общий вид и основные характеристики переменного резистора типа PTD901-2015K-B103

Схемы подключения переменных резисторов

Различают два способа подключения переменных резисторов: реостатное и потенциометрическое (показано на рисунке 1.11).

Обозначения переменных резисторов в принципиальных схемах

Подстроечные резисторы

Подстроечный резистор (потенциометр) это переменный резистор, который обычно используется в контрольно-измерительных приборах для точной настройки режима работы или коррекции метрологических характеристик из-мерительных каналов. Обычно, подстроечный резистор используется однократно – в ходе процедуры настройки, или изредка – время от времени.

После манипуляций настройки регулировочный винт контрится (например, закрашивается), чтобы во время дальнейшей эксплуатации изделия его положение не сдвинулось от случайных механических воздействий (вибраций, ударов). Количество подстроек у таких резисторов лимитировано несколькими десятками полных оборотов.

Подстроечные резисторы (потенциометры), как правило, устанавливаются внутри корпуса прибора. Они имеют разные конструктивные решения.

Также как переменные, подстроечные резисторы бывают проволочными или на основе износоустойчивого напылённого проводника. Различают однооборотные (показаны на рисунках 1.12а – 1.12г) и многооборотные (показаны на рисунках 1.12д – 1.12к) потенциометры. Потенциометры могут быть относительно мощными с регулировочным элементом, который допустимо выводить на внешнюю сторону прибора (показаны на рисунках 1.12л, 1.12м, 1.12н).

Конструктивные разновидности подстроечных резисторов

В качестве примера рассмотрим характеристики типового многооборотного потенциометра типа Bourns 3296W-1-472LF (показаны на рисунке 1.13)

Внешний вид и основные характеристики потенциометра 3296W-1-472LF

В качестве примера рассмотрим характеристики типового многооборотного потенциометра типа Bourns 3296W-1-472LF (показаны на рисунке 1.13)

Сравнительные характеристики альтернативных типов подстроечных резисторов представлены в таблице 1.6, обозначения подстроечных резисторов – на рисунке 1.15.

Таблица 1.6 – Сравнительные характеристики подстроечных многооборотных резисторов с номиналом 330 Ом

Таблица примеров и обозначения подстроечных резисторов в принципиальных схемах

Схемные примеры использования подстроечных резисторов

Схемные варианты для подстройки коэффициента деления измерительного преобразователя напряжения (делителя) в типовом канале измерителя переменного напряжения представлены на рисунке 1.16.

Варианты подстройки коэффициента преобразования делителя напряжения в измерительном канале

Измерение электрического сопротивления постоянному току

Наиболее удобно измерять сопротивления резисторов с помощью цифровых многофункциональных измерительных приборов – мультиметров (показанна рисунке 1.17).

До или после подключения резистора секторный переключатель режимов мультиметра перевести в такое положение для измерения сопротивление (в нашем примере их пять), при котором результат измерения будет иметь наибольшее число значащих разрядов (в нашем примере – три).

Подключение резистора к мультиметру при измерении электрического сопротивления

Биполярный резистор с изолированным затвором IGBT.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (от англ.Insulated-gate bipolar transistor) – трёхэлектродный силовой электронный прибор, используемый, в основном, как мощный электронный ключ в импульсных источниках питания, инверторах, в системах управления электрическими приводами.

По своей внутренней структуре БТИЗ представляет собой каскадное включение двух электронных ключей: входной ключ на полевом транзисторе управляет мощным оконечным ключом на биполярном транзисторе.

Управляющий электрод называется затвором, как у полевого транзистора, два других электрода – эмиттером и коллектором, как у биполярного. Такое составное включение полевого и биполярного транзисторов позволяет сочетать в одном устройстве достоинства обоих типов полупроводниковых приборов.

Выпускаются как отдельные БТИЗ, так и силовые сборки (модули) на их основе, например, для управления цепями трёхфазного тока.

БТИЗ сочетает достоинства двух основных видов транзисторов:

  • высокое входное сопротивление, низкий уровень управляющей мощности – от полевых транзисторов с изолированным затвором;
  • низкое значение остаточного напряжения во включенном состоянии – от биполярных транзисторов;
  • малые потери в открытом состоянии при больших токах и высоких напряжениях;
  • характеристики переключения и проводимость биполярного транзистора;
  • управление как у МОП – напряжением.

Диапазон использования – от десятков до 1200 ампер по току, от сотен вольт до 10 кВ по напряжению. В диапазоне токов до десятков ампер и напряжений до 500 В целесообразно применение обычных МОП- (МДП-) транзисторов, а не БТИЗ, так как при низких напряжениях полевые транзисторы обладают меньшим сопротивлением.

Основное применение БТИЗ – это инверторы, импульсные регуляторы тока, частотно-регулируемые приводы.

Широкое применение БТИЗ нашли в источниках сварочного тока, в управлении мощным электроприводом, в том числе на городском электрическом транспорте.

Применение БТИЗ-модулей в системах управления тяговыми двигателями позволяет (по сравнению с тиристорными устройствами) обеспечить высокий КПД, высокую плавность хода машины и возможность применения рекуперативного торможения практически на любой скорости.

БТИЗ применяют при работе с высокими напряжениями (более 1000 В), высокой температурой (более 100 °C) и высокой выходной мощностью (более 5 кВт). БТИЗ используются в схемах управления двигателями (при рабочей частоте менее 20 кГц), источниках бесперебойного питания (с постоянной нагрузкой и низкой частотой) и сварочных аппаратах (где требуется большой ток и низкая частота – до 50 кГц).

БТИЗ и МОП занимают диапазон средних мощностей и частот, частично «перекрывая» друг друга. В общем случае, для высокочастотных низковольтных каскадов наиболее подходят МОП, а для высоковольтных мощных – БТИЗ.

В некоторых случаях БТИЗ и МОП полностью взаимозаменяемы, цоколёвка приборов и характеристики управляющих сигналов обоих устройств обычно одинаковы. БТИЗ и МОП требуют 12–15В для полного включения и не нуждаются в отрицательном напряжении для выключения.

Но «управляемый напряжением» не значит, что схеме управления не нужен источник тока. Затвор БТИЗ или МОП для управляющей схемы представляет собой конденсатор с величиной ёмкости, достигающей тысяч пикофарад (для мощных устройств). Драйвер затвора должен быть способным быстро заряжать и разряжать эту ёмкость, чтобы гарантировать быстрое переключение транзистора.

  • Вы здесь:
  • Главная
  • Обучение
  • Техническая учеба АиМ
  • Биполярные транзисторы. Назначение, виды, характеристики

© 2024 Info KS — техническое обучение персонала на компрессорных станциях газотранспортных предприятий

Закрытый канал телеграм

Канал обучения по профессии Машинист ТК и Сменный инженер (инженер по ЭОГО) от А до Я

✅Всё о конструкции и работе оборудования КС с ГПА-Ц-16

✅Правильная эксплуатация и особенности

✅Внештатные ситуации и способы выхода из них

✅Опросы в виде тестов

✅Возможность задавать вопросы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *