Τι πρέπει να γνωρίζετε
- Οι αντιστάσεις ισχύος χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά για να διαλύσουν την ενέργεια ελέγχοντας την τρέχουσα ροή και τάση.
- Η βαθμολογία ισχύος μιας αντίστασης καθορίζει πόση ισχύ μπορεί να χειριστεί με ασφάλεια μια αντίσταση προτού αρχίσει να υφίσταται μόνιμη ζημιά.
- Οι περισσότερες ηλεκτρονικές εφαρμογές χρησιμοποιούν αντιστάσεις χαμηλής ισχύος, συνήθως 1/8 watt ή λιγότερο. Οι αντιστάσεις υψηλής ισχύος έχουν βαθμολογία 1 watt ή καλύτερη, συμπεριλαμβανομένης της κλίμακας κιλοβάτ.
Αυτό το άρθρο εξηγεί πώς λειτουργούν αυτές οι αντιστάσεις και περιλαμβάνει μια ματιά σε μια ποικιλία τύπων resister.
Βασικά στοιχεία αντίστασης ισχύος
Η ισχύς που διαχέεται από μια αντίσταση μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τον πρώτο νόμο του Joule (Ισχύς = Τάση x Ρεύμα). Η διασκορπισμένη ισχύς μετατρέπεται σε θερμότητα και αυξάνει τη θερμοκρασία της αντίστασης. Η θερμοκρασία μιας αντίστασης συνεχίζει να ανεβαίνει μέχρι να φτάσει σε ένα σημείο όπου η θερμότητα διαχέεται μέσω του αέρα, της πλακέτας κυκλώματος και του περιβάλλοντος περιβάλλοντος εξισορροπεί τη θερμότητα που παράγεται. Ανάλογα με την απαιτούμενη ισχύ, μια συσκευή μπορεί να χρειαστεί αντίσταση υψηλής ισχύος για την αποφυγή υπερθέρμανσης. Η διατήρηση της θερμοκρασίας μιας αντίστασης χαμηλή είναι απαραίτητη για τον χειρισμό μεγαλύτερων ρευμάτων χωρίς υποβάθμιση ή ζημιά. Η λειτουργία μιας αντίστασης ισχύος πάνω από την ονομαστική ισχύ και τη θερμοκρασία της μπορεί να έχει σοβαρές συνέπειες, όπως μεταβολές στην τιμή αντίστασης, μειωμένη διάρκεια ζωής, ανοιχτά κυκλώματα ή ηλεκτρικές πυρκαγιές. Για να αποφευχθούν τέτοιες αστοχίες, οι αντιστάσεις ισχύος συχνά υποτιμούνται με βάση τις αναμενόμενες συνθήκες λειτουργίας. Οι αντιστάσεις ισχύος είναι συνήθως μεγαλύτερες από τις αντίστοιχες συνιστώσες τους. Το αυξημένο μέγεθος βοηθά στην εξάλειψη της θερμότητας και χρησιμοποιείται συχνά για την παροχή επιλογών τοποθέτησης για ψύκτρα. Οι αντιστάσεις υψηλής ισχύος διατίθενται επίσης σε συσκευασίες επιβράδυνσης της φλόγας για τη μείωση του κινδύνου επικίνδυνης κατάστασης βλάβης.
Αντιστάσεις υψηλής ισχύος έναντι χαμηλής ισχύος
Οι περισσότερες εφαρμογές ηλεκτρονικών χρησιμοποιούν αντιστάσεις χαμηλής ισχύος, συνήθως 1/8 watt ή λιγότερο. Ωστόσο, εφαρμογές όπως τροφοδοτικά, δυναμικά φρένα, μετατροπή ισχύος, ενισχυτές και θερμαντήρες συχνά απαιτούν αντιστάσεις υψηλής ισχύος. Γενικά, οι αντιστάσεις υψηλής ισχύος έχουν 1 watt ή μεγαλύτερη. Μερικά είναι διαθέσιμα στην περιοχή κιλοβάτ.
Ισχύς αντίστασης ισχύος
Η ονομαστική ισχύς των αντιστάσεων ισχύος καθορίζεται σε θερμοκρασία 25C. Καθώς η θερμοκρασία μιας αντίστασης ισχύος ανεβαίνει πάνω από 25C, η ισχύς που μπορεί να χειριστεί με ασφάλεια η αντίσταση αρχίζει να μειώνεται. Για να προσαρμοστούν στις αναμενόμενες συνθήκες λειτουργίας, οι κατασκευαστές παρέχουν ένα γράφημα παραβίασης. Αυτό το γράφημα παραβίασης δείχνει πόση ισχύ μπορεί να χειριστεί η αντίσταση καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία της αντίστασης. Δεδομένου ότι η θερμοκρασία 25C είναι η τυπική θερμοκρασία δωματίου και κάθε ισχύς που διασκορπίζεται από μια αντίσταση ισχύος παράγει θερμότητα, η λειτουργία μιας αντίστασης ισχύος στο ονομαστικό επίπεδο ισχύος είναι συχνά δύσκολη. Για να ληφθεί υπόψη η επίδραση της θερμοκρασίας λειτουργίας της αντίστασης, οι κατασκευαστές παρέχουν μια καμπύλη μείωσης ισχύος για να βοηθήσουν τους σχεδιαστές να προσαρμοστούν για πραγματικούς περιορισμούς. Είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε την καμπύλη παραγοντικής ισχύος ως κατευθυντήρια γραμμή και να παραμείνετε εντός της προτεινόμενης περιοχής λειτουργίας. Κάθε τύπος αντίστασης έχει διαφορετική καμπύλη παραγόντων και διαφορετικές μέγιστες ανοχές λειτουργίας. Αρκετοί εξωτερικοί παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν την καμπύλη ισχύος που αντιστοιχεί σε μια αντίσταση. Η προσθήκη αναγκαστικής ψύξης αέρα, μιας ψύκτρας ή μιας καλύτερης βάσης εξαρτημάτων για να βοηθήσει στην εξάλειψη της θερμότητας που παράγεται από την αντίσταση της επιτρέπει να χειρίζεται περισσότερη ισχύ και να διατηρεί χαμηλότερη θερμοκρασία. Ωστόσο, άλλοι παράγοντες λειτουργούν κατά της ψύξης, όπως το περίβλημα που διατηρεί τη θερμότητα που παράγεται στο περιβάλλον, τα κοντινά συστατικά που παράγουν θερμότητα και περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η υγρασία και το υψόμετρο.
Τύποι αντιστάσεων υψηλής ισχύος
Κάθε τύπος αντίστασης ισχύος προσφέρει διαφορετικές δυνατότητες για διαφορετικές εφαρμογές αντιστάσεων. Οι αντιστάσεις σύρματος, για παράδειγμα, διατίθενται σε διάφορους παράγοντες, όπως σχέδια επιφανείας, ακτινική, αξονική και βάση στήριξης πλαισίου για βέλτιστη απαγωγή θερμότητας. Μη επαγωγικές αντιστάσεις σύρματος είναι επίσης διαθέσιμες για εφαρμογές υψηλής παλμικής ισχύος. Για εφαρμογές πολύ υψηλής ισχύος, όπως δυναμικό φρενάρισμα, οι αντιστάσεις σύρματος νικελίου είναι ιδανικές, ειδικά όταν το φορτίο αναμένεται να είναι εκατοντάδες ή χιλιάδες βατ. Οι αντιστάσεις σύρματος Nichrome μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως θερμαντικά στοιχεία. Οι συνήθεις τύποι αντιστάσεων περιλαμβάνουν:
- Αντίσταση καλωδίων
- Αντίσταση τσιμέντου
- Αντίσταση φιλμ
- Μεταλλική ταινία
- Σύνθετο άνθρακα
- Σύρμα Nichrome
Διαφορετικοί τύποι αντιστάσεων μπορεί να έρχονται σε διάφορους παράγοντες όπως:
- Αντιστάσεις DPAK
- Αντίσταση στηρίγματος πλαισίου
- Ακτινικές (όρθιες) αντιστάσεις
- Αξονικές αντιστάσεις
- Αντίσταση επιφανείας
- Αντίσταση διαμέσου οπών