В схемах радиоэлектронной аппаратуры одним из наиболее часто встречающихся элементов является резистор, другое его название это сопротивление. У него есть целый ряд характеристик, среди которых есть мощность. В этой статье мы поговорим о резисторах, что делать, если у вас нет подходящего по мощности элемента, и почему они сгорают.

Характеристики резисторов

1. Основной параметр резистора – это номинальное сопротивление.

2. Второй параметр, по которому его выбирают – это максимальная (или предельная) рассеиваемая мощность.

3. Температурный коэффициент сопротивления – описывает, насколько изменяется сопротивление, при изменении его температуры на 1 градус Цельсия.

4. Допустимое отклонение от номинала. Обычно разброс параметров резистора от одного заявленного в пределах 5-10%, это зависит от ГОСТ или ТУ по которому он произведен, существуют и точные резисторы с отклонением до 1%, обычно стоят дороже.

5. Предельное рабочее напряжение, зависит от конструкции элемента, в бытовых электроприборах с напряжением питания 220В могут применяться практически любые резисторы.

6. Шумовые характеристики.

7. Максимальная температура окружающей среды. Это такая температура, которая может быть при достижении максимальной рассеиваемой мощности самого резистора. Об этом подробнее поговорим позже.

8. Влаго- и термоустойчивость.

Есть еще две характеристики, о которых начинающие чаще всего не знают, это:

1. Паразитная индуктивность.

2. Паразитная ёмкость.

Оба параметра зависят от типа и конструктивных особенностей резистора. Индуктивность имеет в любом проводнике, вопрос в её величины. Типовые величины паразитных индуктивностей и емкостей приводить бессмысленно. Паразитные составляющие следует учитывать при проектировании и ремонте высокочастотных приборах.

На низких частотах (например, в пределах звукового диапазона до 20 кГц), существенного влияния в работу схемы они не вносят. В высокочастотных приборах, с рабочими частотами в сотни тысяч и выше герц существенное влияние вносит даже расположение дорожек на плате и их форма.

Мощность резистора

Из курса физики многие отлично помнят формулу мощности для электричества, это: P=U*I

Отсюда следует, что она линейно зависит от тока и напряжения. Ток же через резистор зависит от его сопротивления и приложенного к нему напряжению, то есть:

Падение напряжения на резисторе (сколько на его выводах остаётся напряжения от приложенного к цепи, в которой он установлен), так же зависит от тока и сопротивления:

Теперь объясним простыми словами, что такое мощность у резистора и куда она выделяется.

У любого металла есть своё удельное сопротивление, это такая величина, которая зависит от структуры этого самого металла. Когда носители зарядов (в нашем случае электроны), под воздействием электрического тока протекают через проводник, они сталкиваются с частицами, из которого состоит металл.

В результате этих столкновений затрудняется движение тока. Если очень обобщенно сказать, то получается, так, что чем плотнее структура металла, тем сложнее протекать току (тем больше сопротивление).

На картинке пример кристаллической решетки, для наглядности.

Из-за этих столкновений выделяется тепло. Это можно представить, как если бы вы шли через толпу (большое сопротивление), где вас еще и толкают, или если бы шли по пустому коридору, где вы сильнее вспотеете?

То же самое происходит и с металлом. Мощность выделяется в виде тепла. В некоторых случаях это плохо, потому что так снижается коэффициент полезного действия прибора. В других ситуациях – это полезное свойство, например в работе ТЭНов. В лампах накаливания за счет своего сопротивления спираль раскаляется до яркого свечения.

Но как это относится к резисторам?

Дело в том, что резисторы применяют для ограничения тока при питании каких-либо устройств, или элементов цепи, или для задания режимов работы полупроводниковым приборам. Мы описывали это в статье о биполярных транзисторах. Из формулы выше станет ясно, что ток снижается, за счет снижения напряжения. Лишнее напряжение можно сказать, что сгорает в виде тепла на резисторе, мощность при этом считается по той же формуле, что и общая мощность:

Здесь U – это количество вольт «сожженных» на резисторе, а I – это ток, который через него протекает.

Выделение тепла на резисторе объясняется законом Джоуля-Ленца, который связывает количество выделенной теплоты с током и сопротивлением. Чем больше первое или второе, тем больше выделится тепла.

Чтобы было удобно из этой формулы, путем подстановки закона Ома для участка цепи, выведено еще две формулы.

Для определения мощности через приложенное напряжение к резистору:

Для определения мощности через ток, протекающий через резистор:

Немного практики

Для примера, давайте определим, какая мощность выделяется на резистор номиналом в 1 Ом, подключенного к источнику напряжения в 12В.

Для начала посчитаем ток в цепи:

Теперь мощность по классической формуле:

Одного действия при расчетах можно избежать, если пользоваться вышеупомянутыми формулами, давайте это проверим:

Всё сходится. Резистор будет выделять тепло с мощностью в 144Вт. Это условные значения, взятые в качестве примера. На практике таких резисторов вы не встретите в радиоэлектронной аппаратуре, исключением являются большие сопротивления для регулирования двигателей постоянного тока или пуска мощных синхронных машин в асинхронном режиме.

Какие бывают резисторы и как они обозначаются на схеме

Ряд мощностей резисторов стандартен: 0.05 (0.62) – 0.125 – 0.25 – 0.5 – 1 – 2 – 5

Это типовые номиналы распространенных резисторов, бывают и большие значения, или другие величины. Но этот ряд наиболее распространен. При сборке электроники используют схему электрическую принципиальную, с порядкового номера элементов. Реже указываться номинальное сопротивление, еще реже указывается номинальное сопротивление и мощность.

Чтобы быстро определить мощность резистора на схеме были введены соответствующие УГО (условные графические обозначения) по ГОСТ. Внешний вид таких обозначений и их расшифровка представлены в таблице ниже.

Вообще эти данные, а также название конкретного типа резистора указываются в перечне элементов, там же указывается и разрешенный допуск в %.

Внешне, они отличаются размером, чем мощнее элемент, тем больше его размер. Больший размер увеличивает площадь теплообмена резистора с окружающей средой. Поэтому тепло, которое выделяется при прохождении тока через сопротивление, быстрее отдаётся воздуху (если окружающая среда воздух).

Это значит, что резистор может греться с большей мощностью (выделять определенное количество тепла в единицу времени). Когда температура сопротивления достигает определенного уровня, сначала начинает выгорать внешний слой с маркировкой, дальше сгорает резистивный слой (пленка, проволока или что-то другое).

Чтобы вы оценили, как сильно может греться резистор, взгляните на нагрев спирали разобранного мощного резистора (более 5 Вт) в керамическом корпусе.

В характеристиках был такой параметр, как допустимая температура окружающей среды. Она указывается, для правильного подбора элемента. Дело в том, что раз мощность резистора ограничена способностью отдать тепло и, при этом, не перегреться, а для отдачи тепла, т.е. охлаждения элемента путем конвекции или принудительным потоком воздуха должна быть как можно большая разница температур элемента и окружающей среды.

Поэтому если вокруг элемента слишком жарко он быстрее нагреется и сгорит, даже если электрическая мощность на нем ниже максимально рассеиваемой. Нормальной температурой является 20-25 градусов Цельсия.

В продолжение этой темы:

Что делать, если нет резистора нужной мощности?

Частой проблемой радиолюбителей является отсутствия резистора нужной мощности. Если у вас есть резисторы мощнее, чем нужно – ничего страшного в этом нет, можно ставить не задумываясь. Лишь бы он влез по размеру. Если все имеющиеся резисторы по мощности меньше, чем нужно – это уже проблема.

На самом деле решить этот вопрос достаточно просто. Вспомните законы последовательного и параллельного соединения резисторов.

1. При последовательном соединении резисторов сумма падений напряжений на всей цепочке равняется сумме падений на каждом из них. А ток, протекающий через каждый резистор равен общему току, т.е. в цепи из последовательно соединенных элементов протекает ОДИН ток, но приложенные к каждому из них напряжения РАЗНЫЕ, определяются по закону Ома для участка цепи (см. выше) Uобщ=U1+U2+U3

2. При параллельном соединении резисторов падение на всех напряжения равны, а ток, протекающий в каждой из ветвей обратно пропорционален сопротивлению ветви. Общий ток цепочки из параллельно соединенных резисторов равен сумме токов каждой из ветвей.

На этой картинке изображено всё вышесказанное, в удобной для запоминания форме.

Так, как при последовательном соединении резисторов снизится напряжение на каждом из них, а при параллельном соединении ток, то если P=U*I

Мощность, выделяемая на каждом из них, снизится соответствующим образом.

Поэтому, если у вас нет резистора 100 Ом на 1 Вт, его можно почти всегда заменить 2 резисторами на 50 Ом и 0.5 Вт соединенными последовательно, или 2 резисторами на 200 Ом и 0.5 Вт соединенными параллельно.

Я не просто так написал «ПОЧТИ ВСЕГДА». Дело в том, что не все резисторы одинаково хорошо переносят ударные токи, в некоторых цепях, например связанные с зарядом конденсаторов большой ёмкости, в первоначальный момент времени переносят большую ударную нагрузку, которая может повредить его резистивный слой. Такие связки нужно проверять на практике или путем долгих расчетов и чтением технической документации и ТУ на резисторы, чем почти никогда и никто не занимается.

Заключение

Мощность резистора – это величина не менее важная, чем его номинальное сопротивление. Если не уделять внимания подбору сопротивлений нужно мощности, то они будут перегорать и сильно греться, что плохо в любой цепи.

При ремонте аппаратуры, особенно китайской, ни в коем случае не пытайтесь ставить резисторы меньшей мощности, лучше поставить с запасом, если есть такая возможность поместить его по габаритам на плате.

Для стабильной и надежной работы радиоэлектронного устройства нужно подбирать мощность, как минимум, с запасом в половину от предполагаемой, а лучше в 2 раза больше. Это значит, что если по расчетам на резисторе выделяется 0.9-1 Вт, то мощность резистора или их сборки должна быть не меньше, чем 1.5-2 Вт.

Источник

20 Советов от радиолюбителя с опытом, увеличение сопротивления резисторов, пайка, каркасы для катушек и другое

Описаны 20 полезных советов для радиолюбителей, которые помогут решить некоторые часто возникающие проблемы.

Уменьшение емкости конденсатора

Уменьшить емкость конденсатора типа К10-7 можно просто отломив один из его уголков. После этого нужно проверить конденсатор, потому что может статься, так что пластины замкнулись или произошел обрыв.

Повышение сопротивления постоянного резистора

Повысить сопротивление обычного постоянного резистора можно подчистив мелкой шкуркой его токопроводящий резистивный слой, таким образом сделав его тоньше. Однако, важно учесть что при этом снижается мощность резистора.

Как устранить гудение трансформатора

Устранить гудение трансформатора можно облив его клеем БФ-2 в процессе работы. Клей затечет между вибрирующих пластин, а когда застынет, надежно их зафиксирует. Однако, важно знать что разобрать такой трансформатор в дальнейшем будет проблематично.

Разделение двухстороннего стеклотектолита

Если у вас есть толстый стеклотекстолит с двухсторонней фольгировкой, а вам нужен вдвое тоньше и односторонний, вы можете легко расщепить лист с помощью острого ножа или скальпеля на два более тонких листа. Недостаток только в том, что нефольгированная поверхность будет очень шершавая. Таким образом можно делать и очень тонки платы, которые можно изгибать.

Как спаять жесть и латунь

Спаять два массивных предмета из жести или латуни можно даже обычным 25-ваттным паяльником, если места спайки предварительно покрыть флюсом и прогреть предметы на газовой горелке или старом советском утюге. Предметы сложить как нужно и зафиксировать зажимами, струбцинами или ручными тисками. Затем нагреть до температуры плавления припоя и сделать шов паяльником.

Измерение диаметра тонкой медной проволоки

При отсутствии микрометра определить диаметр обмоточного провода можно намотав провод виток к витку несколько десятков витков на круглый ровный стержень. Затем измерить длину намотки и разделить результат на число витков.

Фиксация подстроечных сердечников в катушке

Для фиксации положения резьбовых подстроечных сердечников в катушке можно использовать полоску из полиэтиленовой пленки подходящей толщины, опустив ее в каркас перед ввинчиванием сердечника.

Пленка не позволит сердечнику самопроизвольно перемещаться. Так же для этого годится пленка или нить для герметизации сантехнических соединений.

Материалы для корпуса и радиатора

Корпус или радиатор для самодельного прибора можно сделать из металлического профиля, который используется строителями для возведения стен-перегородок из гипсокартона. Профиль бывает разных размеров и формы.

Продается в магазинах отделочных стройматериалов. А украсить такой корпус можно с помощью самоклеющися обоев или декоративных панелей, выпиленных из пластин панелей МДФ или ламинированного паркета.

Каркасы для катушек индуктивности

В качестве каркасов для катушек большого диаметра без сердечников можно использовать отрезки сантехнических пластиковых труб нужного диаметра.

Совет по намотке катушек

Чтобы при намотке катушек не образовывались “барашки» на проводе, нужно перед намоткой катушки надеть на провод ПВХ трубку диаметром 4-5 мм и длиной 100-200ММ. Трубка стабилизирует поведения провода, не давая ему скручиваться и путаться.

Пайка проводов из сплавов высокого сопротивления

Спаять провода из сплавов высокого сопротивления (нихром, константан и др.) можно следующим образом. Провода в месте их соединения зачищают и скручивают. Затем пропускают через них ток такой силы, чтобы место соединения накалилось докрасна.

На это место кладут кусочек ляписа, который при нагревании расплавляется и в месте соединения образуется хороший электрический контакт.

Как заменить микросхему с большим количеством выводов

Если нужно заменить микросхему в корпусе DIP с большим числом выводов и есть опасность повреждения многослойной печатной разводки, можно поступить следующим образом. Тонкими кусачками-бокорезами откусить выводы неисправной микросхемы под самый корпус. Удалить неисправную микросхему.

Затем взять новую микросхему и поставить её на место старой, припаяв её выводы к выводам удаленной неисправной микросхемы. Недостаток данного способа в том, что новая микросхема оказывается существенно выше над плоскостью печатной платы.

Как шасси из алюминия сделать матовым

Шасси из алюминия или его сплавов, можно сделать матовым, если обработать в 5%-ном растворе едкого натра в течение 5 мин Предварительно шасси тщательно зачищают мелкой шкуркой и промывают в мыльной воде.

Как предотвратить продвижение трещины в пластмассе

Продвижение трещины в пластмассе или органическом стекле можно остановить, если в конце трещины просверлить отверстие диаметром 2-3 мм. Затем трещину можно заклеить эпоксидным клеем, если это необходимо.

Как не перегреть деталь при пайке

Чтобы исключить перегрев детали при пайке и её повреждение, нужно паяемый вывод держать у корпуса детали массивным пинцетом, миниатюрными круглогубцами. или обычным чертежным рейсфедером, закрепив его на выводе детали.

Самодельные резиновые ножки для корпуса

Неплохие резиновые ножки для самодельных измерительных и других приборов можно сделать из резиновых пробок от лекарственных пузырьков, которые рассчитаны на протыкание этих пробок иглой шприца.

Посредине пробки нужно с помощью сверла или трубки с острыми стенками сделать аккуратное отверстие диаметром 3 мм. А затем через это отверстие вставить винт М3 с шайбой с узкой стороны пробки, и с его помощью прикрепить пробку широкой стороной к корпусу прибора.

Такие ножки не только предохраняют стол от царапин, но и служат хорошим изолятором, а так же присосками для фиксации прибора на столе.

Ручки для переменных резисторов

Ручки для переменных резисторов можно сделать из крышек от одеколона или других пузырьков и бутылочек. В крышку нужно до её середины глубины налить густого строительного клея «жидкие гвозди». Затем, надеть на вал резистора и подождать когда клей застынет.

При этом, пока клей застывает вал резистора должен быть обращен вниз (чтобы клей не вытек).

Как изготовить шкалу или переднюю панель прибора

Сделать красивую и точную шкалу или переднюю панель прибора можно при помощи персонального компьютера. В зависимости от того, что нужно изобразить пользуются текстовыми или графическим редактором. Рисунок делают в масштабе 1:1 и печатают лазерным принтером на прозрачной пленке.

Затем вырезают рисунок шкалы или передней панели и закрепляют на передней панели прибора, например, с помощью листа прозрачного оргстекла, повторяющего форму передней панели или шкалы прибора. А можно просто аккуратно наклеить на поверхность с помощью прозрачной скотч-ленты.

Как убрать аудио шорохи при вращении ручек регулировки

Каркасы для ВЧ-катушек

В качестве каркаса для ВЧ-катушек можно использовать отрезок толстого кабеля РК-75 или РК-50. Нужно удалить внешнюю изоляцию и оплетку.

Внутренняя изоляция будет служить цилиндрическим каркасом, а медная жила станет медным подстроечным сердечником. Регулировать индуктивность можно будет, вдвигая и выдвигая медную жилу.

Источник