Semua peranti elektronik mengandungi perintang sebagai elemen utamanya. Ia digunakan untuk menukar jumlah arus dalam litar elektrik. Artikel ini membentangkan sifat perintang dan kaedah untuk mengira kuasanya.
Penugasan Perintang
Perintang digunakan untuk mengawal arus dalam litar elektrik. Sifat ini ditakrifkan oleh Hukum Ohm:
I=U/R (1)
Dari formula (1) jelas dilihat bahawa semakin rendah rintangan, semakin kuat arus meningkat, dan sebaliknya, semakin kecil nilai R, semakin besar arus. Sifat rintangan elektrik inilah yang digunakan dalam kejuruteraan elektrik. Berdasarkan formula ini, litar pembahagi semasa dicipta, yang digunakan secara meluas dalam peranti elektrik.
Dalam litar ini, arus daripada punca terbahagi kepada dua, berkadar songsang dengan rintangan perintang.
Selain peraturan semasa, perintang digunakan dalam pembahagi voltan. Dalam kes ini, hukum Ohm digunakan semula, tetapi dalam bentuk yang sedikit berbeza:
U=I∙R (2)
Dari formula (2) ia mengikuti bahawa apabila rintangan meningkat, voltan meningkat. Harta inidigunakan untuk membina litar pembahagi voltan.
Daripada rajah dan formula (2) adalah jelas bahawa voltan merentasi perintang diagihkan mengikut perkadaran dengan rintangan.
Imej perintang pada rajah
Mengikut standard, perintang digambarkan sebagai segi empat tepat dengan dimensi 10 x 4 mm dan dilambangkan dengan huruf R. Kuasa perintang sering ditunjukkan pada rajah. Imej penunjuk ini dilakukan oleh garis serong atau lurus. Sekiranya kuasa lebih daripada 2 watt, maka penetapan dibuat dalam angka Rom. Ini biasanya dilakukan untuk perintang wirewound. Sesetengah negeri, seperti Amerika Syarikat, menggunakan konvensyen lain. Untuk memudahkan pembaikan dan analisis litar, kuasa perintang sering diberikan, penetapannya dijalankan mengikut GOST 2.728-74.
Spesifikasi Peranti
Ciri utama perintang ialah rintangan nominal Rn, yang ditunjukkan pada rajah berhampiran perintang dan pada bekasnya. Unit rintangan ialah ohm, kiloohm dan megaohm. Perintang dibuat dengan rintangan daripada pecahan ohm kepada ratusan megaohm. Terdapat banyak teknologi untuk pengeluaran perintang, semuanya mempunyai kelebihan dan kekurangan. Pada dasarnya, tiada teknologi yang membenarkan pembuatan perintang yang betul-betul tepat dengan nilai rintangan tertentu.
Ciri penting kedua ialah sisihan rintangan. Ia diukur dalam % daripada R nominal. Terdapat julat piawai sisihan rintangan: ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% dan seterusnya sehingganilai ±0.001%.
Ciri penting seterusnya ialah kuasa perintang. Semasa operasi, mereka memanaskan arus yang melaluinya. Jika pelesapan kuasa melebihi nilai yang dibenarkan, peranti akan gagal.
Perintang menukar rintangannya apabila dipanaskan, jadi untuk peranti yang beroperasi dalam julat suhu yang luas, satu lagi ciri diperkenalkan - pekali rintangan suhu. Ia diukur dalam ppm/°C, iaitu 10-6 Rn/°C (sepersejuta daripada Rn sebanyak 1°C).
Sambungan siri perintang
Perintang boleh disambungkan dalam tiga cara berbeza: siri, selari dan bercampur. Apabila disambung secara bersiri, arus akan melalui semua rintangan secara bergilir-gilir.
Dengan sambungan sedemikian, arus pada mana-mana titik dalam litar adalah sama, ia boleh ditentukan oleh hukum Ohm. Jumlah rintangan litar dalam kes ini adalah sama dengan jumlah rintangan:
R=200+100+51+39=390 Ohm;
I=U/R=100/390=0, 256 A.
Kini anda boleh menentukan kuasa apabila perintang disambung secara bersiri, ia dikira dengan formula:
P=I2∙R=0, 2562∙390=25, 55 W.
Kuasa perintang yang tinggal ditentukan dengan cara yang sama:
P1=I2∙R1=0, 256 2∙200=13, 11 Sel;
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 Selasa.
Jika anda menambah kuasa perintang, anda akan mendapat P:
P=13, 11+6, 55+3, 34+2, 55=25, 55 Sel.
Sambungan selari perintang
Dalam sambungan selari, semua permulaan perintang disambungkan ke satu nod litar, dan hujung ke satu lagi. Dengan sambungan ini, cawangan semasa dan mengalir melalui setiap peranti. Magnitud arus, mengikut hukum Ohm, adalah berkadar songsang dengan rintangan, dan voltan merentasi semua perintang adalah sama.
Sebelum anda mencari arus, anda perlu mengira jumlah kekonduksian semua perintang menggunakan formula yang terkenal:
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.
Rintangan ialah timbal balik kekonduksian:
R=1/0, 06024=16.6 ohm.
Menggunakan hukum Ohm, cari arus melalui sumber:
I=U/R=100∙0, 06024=6, 024 A.
Mengetahui arus melalui sumber, cari kuasa perintang yang disambung secara selari dengan formula:
P=I2∙R=6, 0242∙16, 6=602, 3 Sel.
Mengikut hukum Ohm, arus melalui perintang dikira:
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.
Formula yang sedikit berbeza boleh digunakan untuk mengira kuasa perintang dalam sambungan selari:
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 Sel.
Jika anda menjumlahkan kesemuanya, anda mendapat kuasa semua perintang:
P=P1+ P2+ P3+ P 4=50+100+195, 9+256, 4=602, 3 Sel.
Sambungan bercampur
Skim dengan sambungan bercampur perintang mengandungi sambungan bersiri dan selari pada masa yang sama. Litar ini mudah ditukar dengan menggantikan sambungan selari perintang dengan yang bersiri. Untuk melakukan ini, gantikan terlebih dahulu rintangan R2 dan R6 dengan jumlah R2, 6., menggunakan formula di bawah:
R2, 6=R2∙R6/R 2+R6.
Dengan cara yang sama, dua perintang selari R4, R5 digantikan dengan satu R4, 5:
R4, 5=R4∙R5/R 4+R5.
Hasilnya ialah litar baharu yang lebih ringkas. Kedua-dua skema ditunjukkan di bawah.
Kuasa perintang dalam litar sambungan bercampur ditentukan oleh formula:
P=U∙I.
Untuk mengira formula ini, mula-mula cari voltan merentasi setiap rintangan dan jumlah arus yang melaluinya. Anda boleh menggunakan kaedah lain untuk menentukan kuasa perintang. Untuk iniformula digunakan:
P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.
Jika hanya voltan merentasi perintang diketahui, maka formula lain digunakan:
P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.
Ketiga-tiga formula sering digunakan dalam amalan.
Pengiraan parameter litar
Pengiraan parameter litar adalah untuk mencari arus dan voltan yang tidak diketahui bagi semua cawangan dalam bahagian litar elektrik. Dengan data ini, anda boleh mengira kuasa setiap perintang yang disertakan dalam litar. Kaedah pengiraan mudah telah ditunjukkan di atas, tetapi dalam praktiknya keadaannya lebih rumit.
Dalam litar sebenar, sambungan perintang dengan bintang dan delta sering dijumpai, yang menimbulkan kesukaran yang ketara dalam pengiraan. Untuk memudahkan skim tersebut, kaedah telah dibangunkan untuk menukar bintang kepada segi tiga, dan sebaliknya. Kaedah ini digambarkan dalam rajah di bawah:
Litar pertama mempunyai bintang yang disambungkan ke nod 0-1-3. Perintang R1 disambungkan ke nod 1, R3 ke nod 3, dan R5 ke nod 0. Dalam rajah kedua, perintang segi tiga disambungkan kepada nod 1-3-0. Perintang R1-0 dan R1-3 disambungkan ke nod 1, R1-3 dan R3-0 disambungkan ke nod 3, dan R3-0 dan R1-0 disambungkan ke nod 0. Kedua-dua skim ini adalah setara sepenuhnya.
Untuk pergi dari litar pertama ke litar kedua, rintangan perintang segi tiga dikira:
R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;
R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;
R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.
Transformasi selanjutnya dikurangkan kepada pengiraan rintangan selari dan bersambung siri. Apabila impedans litar ditemui, arus melalui punca didapati mengikut hukum Ohm. Menggunakan undang-undang ini, tidak sukar untuk mencari arus di semua cabang.
Bagaimana untuk menentukan kuasa perintang selepas mencari semua arus? Untuk melakukan ini, gunakan formula yang terkenal: P=I2∙R, gunakannya untuk setiap rintangan, kita akan mendapati kuasanya.
Penentuan eksperimen ciri-ciri elemen litar
Untuk menentukan secara eksperimen ciri elemen yang diingini, ia diperlukan untuk memasang litar tertentu daripada komponen sebenar. Selepas itu, dengan bantuan alat pengukur elektrik, semua ukuran yang diperlukan dilakukan. Kaedah ini adalah intensif buruh dan mahal. Pereka bentuk peranti elektrik dan elektronik menggunakan program simulasi untuk tujuan ini. Dengan bantuan mereka, semua pengiraan yang diperlukan dibuat, dan kelakuan elemen litar dalam pelbagai situasi dimodelkan. Hanya selepas itu prototaip peranti teknikal dipasang. Salah satu program biasa sedemikian ialah sistem simulasi Multisim 14.0 yang berkuasa di National Instruments.
Bagaimana untuk menentukan kuasa perintang menggunakan program ini? Ini boleh dilakukan dengan dua cara. Kaedah pertama ialah mengukur arus dan voltan dengan ammeter dan voltmeter. Dengan mendarabkan hasil pengukuran, kuasa yang diperlukan diperoleh.
Dari litar ini kita tentukan kuasa rintangan R3:
P3=U∙I=1, 032∙0, 02=0, 02064 W=20.6mW.
Kaedah kedua ialah pengukuran langsung kuasa dimenggunakan meter watt.
Dari gambar rajah ini dapat dilihat bahawa kuasa rintangan R3 ialah P3=20.8 mW. Percanggahan akibat kesilapan dalam kaedah pertama adalah lebih besar. Kuasa unsur lain ditentukan dengan cara yang sama.
