Barcha elektron qurilmalar asosiy elementi sifatida rezistorlarni o'z ichiga oladi. Elektr zanjiridagi oqim miqdorini o'zgartirish uchun ishlatiladi. Maqolada rezistorlarning xususiyatlari va ularning quvvatini hisoblash usullari keltirilgan.
Rezistor tayinlash
Rezistorlar elektr zanjirlarida tokni tartibga solish uchun ishlatiladi. Bu xususiyat Ohm qonuni bilan belgilanadi:
I=U/R (1)
(1) formuladan yaqqol ko’rinib turibdiki, qarshilik qancha past bo’lsa, tok shunchalik kuchayadi va aksincha, R qiymati qanchalik kichik bo’lsa, tok shunchalik katta bo’ladi. Elektr qarshiligining bu xususiyati elektrotexnikada qo'llaniladi. Ushbu formula asosida elektr qurilmalarda keng qo'llaniladigan tokni ajratuvchi sxemalar yaratiladi.
Ushbu sxemada manbadan keladigan tok ikkiga bo'linadi, bu rezistorlar qarshiligiga teskari proportsionaldir.
Tokni tartibga solishdan tashqari, rezistorlar kuchlanish ajratgichlarda qo'llaniladi. Bunday holda, Ohm qonuni yana ishlatiladi, lekin biroz boshqacha shaklda:
U=I∙R (2)
(2) formuladan kelib chiqadiki, qarshilik kuchayganda, kuchlanish kuchayadi. Bu mulkkuchlanishni ajratuvchi sxemalarni qurish uchun foydalaniladi.
Sxema va formuladan (2) rezistorlardagi kuchlanishlar qarshiliklarga mutanosib ravishda taqsimlanganligi aniq.
Rezistorlarning diagrammadagi tasviri
Standartga ko'ra, rezistorlar o'lchamlari 10 x 4 mm bo'lgan to'rtburchaklar shaklida tasvirlangan va R harfi bilan belgilanadi. Rezistorlarning kuchi ko'pincha diagrammada ko'rsatilgan. Ushbu indikatorning tasviri qiya yoki tekis chiziqlar bilan amalga oshiriladi. Agar quvvat 2 vattdan ortiq bo'lsa, unda belgilash rim raqamlari bilan amalga oshiriladi. Bu odatda simli rezistorlar uchun amalga oshiriladi. Ba'zi shtatlar, masalan, Qo'shma Shtatlar, boshqa konventsiyalardan foydalanadi. Sxemani ta'mirlash va tahlil qilishni osonlashtirish uchun ko'pincha rezistorlarning kuchi beriladi, ularning belgilanishi GOST 2.728-74 ga muvofiq amalga oshiriladi.
Qurilma texnik xususiyatlari
Rezistorning asosiy xarakteristikasi nominal qarshilik Rn bo'lib, u rezistor yaqinidagi diagrammada va uning korpusida ko'rsatilgan. Qarshilik birligi - ohm, kiloohm va megaohm. Rezistorlar ohm fraktsiyalaridan yuzlab megaohmgacha bo'lgan qarshilik bilan ishlab chiqariladi. Rezistorlarni ishlab chiqarish uchun ko'plab texnologiyalar mavjud, ularning barchasi ham afzalliklarga, ham kamchiliklarga ega. Printsipial jihatdan berilgan qarshilik qiymatiga ega rezistorni mutlaqo aniq ishlab chiqarish imkonini beradigan texnologiya yo‘q.
Ikkinchi muhim xususiyat - qarshilik og'ishi. U nominal R ning % da o'lchanadi. Qarshilik og'ishining standart diapazoni mavjud: ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% va undan keyinqiymatlar ±0,001%.
Keyingi muhim xususiyat - rezistorlarning kuchi. Ishlash vaqtida ular orqali o'tadigan oqimdan isitiladi. Agar quvvat sarfi ruxsat etilgan qiymatdan oshsa, qurilma ishlamay qoladi.
Rezistorlar qizdirilganda o'z qarshiligini o'zgartiradi, shuning uchun keng harorat oralig'ida ishlaydigan qurilmalar uchun yana bir xususiyat - qarshilikning harorat koeffitsienti kiritiladi. U ppm/°C da o‘lchanadi, ya’ni 10-6 Rn/°C (Rnmilliondan biri1°C).
Rezistorlarning ketma-ket ulanishi
Rezistorlarni uch xil usulda ulash mumkin: ketma-ket, parallel va aralash. Ketma-ket ulanganda, oqim barcha qarshiliklardan o'z navbatida o'tadi.
Bunday ulanish bilan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan har qanday nuqtasida oqim bir xil bo'ladi, uni Ohm qonuni bilan aniqlash mumkin. Bu holda kontaktlarning zanglashiga olib keladigan umumiy qarshiligi qarshiliklar yig'indisiga teng:
R=200+100+51+39=390 Ohm;
I=U/R=100/390=0, 256 A.
Endi siz rezistorlar ketma-ket ulanganda quvvatni aniqlashingiz mumkin, u formula bilan hisoblanadi:
P=I2∙R=0, 2562∙390=25, 55 Vt.
Qolgan rezistorlarning kuchi xuddi shunday aniqlanadi:
P1=I2∙R1=0, 256 2∙200=13, 11 seshanba;
P2=I2∙R2=0, 256 2∙100=6,55 Vt;
P3=I2∙R3=0, 256 2∙51=3, 34 Vt;
P4=I2∙R4=0, 256 2∙39=2, 55 seshanba.
Agar siz rezistorlar quvvatini qoʻshsangiz, toʻliq P ni olasiz:
P=13, 11+6, 55+3, 34+2, 55=25, 55 seshanba.
Rezistorlarning parallel ulanishi
Paralel ulanishda rezistorlarning barcha boshlari zanjirning bir tuguniga, uchlari esa boshqasiga ulanadi. Ushbu ulanish bilan oqim har bir qurilma orqali shoxlanadi va oqadi. Ohm qonuniga ko'ra, oqimning kattaligi qarshiliklarga teskari proportsionaldir va barcha rezistorlardagi kuchlanish bir xil.
Tokni topishdan oldin barcha rezistorlarning umumiy oʻtkazuvchanligini maʼlum formuladan foydalanib hisoblashingiz kerak:
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/Om.
Qarshilik oʻtkazuvchanlikning oʻzaro nisbati:
R=1/0, 06024=16,6 ohm.
Ohm qonunidan foydalanib, manba orqali oqimni toping:
I=U/R=100∙0, 06024=6, 024 A.
Manbadan oʻtgan tokni bilib, quyidagi formula boʻyicha parallel ulangan rezistorlar quvvatini toping:
P=I2∙R=6, 0242∙16, 6=602, 3 sesshanba.
Ohm qonuniga ko'ra, rezistorlar orqali oqim hisoblab chiqiladi:
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.
Parallel ulanishda rezistorlar quvvatini hisoblash uchun biroz boshqacha formuladan foydalanish mumkin:
P1=U2/R1=100 2/200=50W;
P2=U2/R2=100 2/100=100W;
P3=U2/R3=100 2/51=195,9 Vt;
P4=U2/R4=100 2/39=256, 4 seshanba.
Agar hammasini qoʻshsangiz, barcha rezistorlar quvvatiga ega boʻlasiz:
P=P1+ P2+ P3+ P 4=50+100+195, 9+256, 4=602, 3 seshanba.
Aralash ulanish
Rezistorlarni aralash ulash sxemalari bir vaqtning o'zida ketma-ket va parallel ulanishni o'z ichiga oladi. Rezistorlarning parallel ulanishini ketma-ket bo'lganlar bilan almashtirish orqali ushbu sxemani aylantirish oson. Buning uchun avval R2 va R6 qarshiliklarni ularning umumiy R2, 6 bilan almashtiring., quyidagi formula yordamida:
R2, 6=R2∙R6/R 2+R6.
Xuddi shunday, ikkita parallel R4, R5 bitta R4 bilan almashtiriladi, 5:
R4, 5=R4∙R5/R 4+R5.
Natijada yangi, sodda sxema. Ikkala sxema ham quyida koʻrsatilgan.
Aralash ulanish pallasida rezistorlar quvvati formula bilan aniqlanadi:
P=U∙I.
Ushbu formulani hisoblash uchun avvalo har bir qarshilikdagi kuchlanishni va u orqali oʻtadigan oqim miqdorini toping. Rezistorlarning kuchini aniqlash uchun siz boshqa usuldan foydalanishingiz mumkin. Buning uchunformula ishlatiladi:
P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.
Agar faqat rezistorlardagi kuchlanish ma'lum bo'lsa, unda boshqa formuladan foydalaniladi:
P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.
Uchala formula ham amalda tez-tez ishlatiladi.
Sxema parametrlarini hisoblash
Sxema parametrlarini hisoblash elektr zanjirining kesimlarida barcha tarmoqlarning noma'lum oqimlari va kuchlanishlarini topishdan iborat. Ushbu ma'lumotlar bilan siz kontaktlarning zanglashiga olib keladigan har bir qarshilik kuchini hisoblashingiz mumkin. Oddiy hisoblash usullari yuqorida ko'rsatilgan, ammo amalda vaziyat yanada murakkabroq.
Haqiqiy sxemalarda rezistorlarning yulduz va uchburchak bilan ulanishi tez-tez uchraydi, bu esa hisob-kitoblarda sezilarli qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. Bunday sxemalarni soddalashtirish uchun yulduzni uchburchakka aylantirish usullari ishlab chiqilgan va aksincha. Bu usul quyidagi diagrammada tasvirlangan:
Birinchi sxema 0-1-3 tugunlariga ulangan yulduzga ega. R1 rezistor 1-tugunga, R3-tugun 3-tugunga va R5-tugunga ulangan. Ikkinchi diagrammada uchburchak rezistorlar 1-3-0 tugunlariga ulangan. R1-0 va R1-3 rezistorlar 1-tugunga, R1-3 va R3-0 3-tugunga, R3-0 va R1-0 esa 0-tugunga ulangan. Bu ikki sxema toʻliq ekvivalent.
Birinchi sxemadan ikkinchisiga oʻtish uchun uchburchak rezistorlarining qarshiliklari hisoblab chiqiladi:
R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;
R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;
R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.
Keyingi oʻzgarishlar parallel va ketma-ket bogʻlangan qarshiliklarni hisoblash uchun qisqartiriladi. Zanjirning empedansi topilganda, manba orqali o'tadigan oqim Ohm qonuniga muvofiq topiladi. Ushbu qonundan foydalanib, barcha tarmoqlardagi oqimlarni topish qiyin emas.
Barcha oqimlarni topgandan keyin rezistorlar kuchini qanday aniqlash mumkin? Buning uchun taniqli formuladan foydalaning: P=I2∙R, uni har bir qarshilik uchun qo'llash orqali biz ularning kuchini topamiz.
Sxema elementlarining xarakteristikalarini eksperimental aniqlash
Elementlarning kerakli xarakteristikalarini eksperimental tarzda aniqlash uchun haqiqiy komponentlardan berilgan sxemani yig'ish talab qilinadi. Shundan so'ng, elektr o'lchash asboblari yordamida barcha kerakli o'lchovlar amalga oshiriladi. Bu usul mehnat talab qiladigan va qimmat. Elektr va elektron qurilmalar dizaynerlari bu maqsadda simulyatsiya dasturlarini qo'llashadi. Ularning yordami bilan barcha kerakli hisob-kitoblar amalga oshiriladi va sxema elementlarining turli vaziyatlardagi xatti-harakatlari modellashtiriladi. Shundan keyingina texnik qurilmaning prototipi yig'iladi. Ana shunday keng tarqalgan dasturlardan biri National Instruments kompaniyasining kuchli Multisim 14.0 simulyatsiya tizimidir.
Ushbu dastur yordamida rezistorlar kuchini qanday aniqlash mumkin? Bu ikki usulda amalga oshirilishi mumkin. Birinchi usul - oqim va kuchlanishni ampermetr va voltmetr bilan o'lchash. O'lchov natijalarini ko'paytirish orqali kerakli quvvat olinadi.
Ushbu sxemadan R3 qarshilik kuchini aniqlaymiz:
P3=U∙I=1, 032∙0, 02=0, 02064 Vt=20,6 mVt.
Ikkinchi usul - quvvatni to'g'ridan-to'g'ri o'lchashvattmetrdan foydalanish.
Ushbu diagrammadan R3 qarshiligining quvvati P3=20,8 mVt ekanligini ko’rish mumkin. Birinchi usuldagi xatolik tufayli kelishmovchilik kattaroqdir. Boshqa elementlarning vakolatlari xuddi shu tarzda aniqlanadi.
