Из чего состоит резистор и принцип его работы в электрической цепи

Чайники, лампы накаливания, электрооборудование машины и многие другие электроприборы содержат резисторы. Они настолько видоизменились, что без знания отличительных признаков их порой трудно определить. В справочниках дается определение: резистор — это элемент с заданным постоянным или переменным сопротивлением. На практике — это множество элементов, которые используются в самых неожиданных конструкциях. Чтобы понять из чего состоит резистор, необходимо узнать, из какого материала он изготавливается.

Устройство резистора изнутри

Самый простой резистор — это реостат. На каркас наматывается проволока с большим сопротивлением и подключается к источнику питания. Исходя из этого можно сделать вывод: первое требование для этого элемента — высокоомный проводник. Для производства этого элемента используют:

• проволоку;
• металлическую пленку, металлическую фольгу;
• композитный материал;
• полупроводник.

Проволочные сопротивления просты в изготовлении, способны рассеивать максимальную мощность, но имеют существенный недостаток: у них самая большая индуктивность. Диаметр проволоки колеблется от нескольких микрон до нескольких миллиметров.

Металлическую фольгу из высокоомного материала наматывают на каркас. При необходимости увеличить сопротивление ее разрезают на дорожку, тем самым увеличивая длину, и соответственно, сопротивление. Металлопленочный резистор получают напылением металла на основу.

В качестве композитного материала используют графит с органическими или неорганическими добавками. Резистор может полностью состоять из такого материала или из дорожки, на которую нанесен этот материал.

С началом производства микросхем появились новые резисторы, которые называются интегральные. Производство выполняется на молекулярном уровне. На высоколегированный полупроводник напыляют тонкий слой высокоомного металла, что и выполняет функцию резистора.

Разделение по видам

Поскольку сопротивление — одна из самых используемых форм деталей, то и применение его очень разнообразно. В зависимости от назначения резистора его можно разделить на три категории

:

• постоянные;
• подстроечные;
• регулирующие.

Первая категория — постоянные резисторы — имеют заданное сопротивление и больше остальных используются в электрических схемах. Тем не менее сопротивление все равно зависит от внешних факторов. По этому признаку их квалифицируют на следующие виды:

• линейные;
• нелинейные.

Линейные названы так, потому что их сопротивление меняется плавно, то есть линейно, в зависимости от внешнего влияния. У нелинейных такой плавности нет. Например, если измерить сопротивление лампы накаливания в холодном состоянии, то оно будет одно, а в горячем — совсем другое, причем в 10—15 раз больше.

Если существует такое многообразие, то возникает закономерный вопрос — как понять где резистор? На самом деле резистор может выглядеть как круг, трубка или квадрат. Они выпускаются различных форм, размеров, окрасок. Порой чтобы определить, что это резистор, необходимо посмотреть электрическую принципиальную схему.

Вторая категория — подстроечные. Имеют регулирующий механизм, который плавно меняет сопротивление. Используется для точной настройки аппаратуры.

Следующая категория — регулировочные. Название здесь говорит само за себя. Они предназначены для регулировок, а значит, должны менять свое сопротивление. В отличие от постоянных, у которых два вывода, у этих имеется три вывода. Два из них подключаются к самому резистору, а третий — к подвижному контакту, который соединен с вращающимся элементом. Если подключить питание к двум выводам, то на подвижном контакте будет другое напряжение, которое будет отличаться от напряжения на выводах этого элемента.

Если подключить регулировочный (переменный) резистор последовательно с батарейкой, соединить лампочку одним выводом с минусовой клеммой батарейки, а другой с выводом подвижного контакта, то при вращении рукоятки переменного резистора будет заметно, как меняется яркость лампочки. Почему такое происходит можно понять, если разобраться что делает резистор.

Использование в электрической схеме

Яркость лампочки зависит от тока, протекающего по нити накаливания — чем больше ток, тем ярче горит лампочка. По закону Ома ток можно высчитать разделив напряжение на сопротивление, значит, чем меньше сопротивление, тем больше ток. На практике работать это будет следующим образом.

Допустим, лампочка рассчитана на напряжение в 9 В, имеет сопротивление 70 Ом (в рабочем, горячем состоянии), батарея на 9 в и переменное сопротивление 100 Ом. Для нормальной работы ток, проходящий через лампочку, должен быть примерно 0,13 А (напряжение батареи 9 В делится на сопротивление лампочки 70 Ом). В эту цепь последовательно подсоединяется переменный резистор в 100 Ом, ток цепи составит примерно 0,05 А (напряжение батареи 9 В делится на общее сопротивление 170 Ом), — это примерно треть от требуемого тока и лампочка, следовательно, не будет гореть.

В этом случае резистор помогает плавно гасить свет. Подобный принцип используется, например, в кинотеатрах. Если батарея на 9 В, а лампочка рассчитана на 2,5 В, то для ее нормальной работы необходим делитель или гаситель напряжения. В чем суть? В цепи необходимо создать нормальный для лампочки ток.

Если используется гаситель, то к источнику тока последовательно подключаются 2 или более резистора и лампочка. Общее сопротивление выбирается с таким расчетом, чтобы ток, протекающий по цепи, соответствовал номинальному току лампочки. Допустим, имеются: источник постоянного тока 9 В, лампочка напряжением 2,5 В и номинальным током 0,12 А.

Рассчитывается сопротивление лампочки, для этого напряжение делится на ток и получается примерно 20,8 Ом. Чтобы по цепи шел ток в 0,12 А, рассчитывается общее сопротивление: 9 В делённое на 0,12 А дает 75 Ом. Вычитается сопротивление лампочки и получится 54,2 Ом — такое сопротивление необходимо добавить к лампочке.

Если используется делитель, то тогда берутся два и более резистора и подключаются последовательно источнику питания. Параллельно какой-то части делителя подключается нагрузка, получается схема со смешанным подключением: источник — часть делителя — параллельно подключенные часть делителя и нагрузка — источник тока. Это только один вариант, на самом деле схем подключения множество, но всегда идет смешанное подключение.

Далее делается расчет нужного сопротивления. При параллельном подключении ток идет по двум цепям, значит, на нагрузке его будет меньше (подключенный последовательно резистор ограничивает ток). Для нормальной работы нагрузки высчитываются все токи, проходящие по делителю, а затем подбирается ограничивающий.

При последовательном подключении, чтобы отключить лампочку — нужно отключить питание, а при использовании делителя достаточно отключить цепь лампочки. Если необходимо к источнику подключить несколько нагрузок с разным напряжением, то без делителя (его еще называют делитель напряжения) не обойтись.

Области применения

Кроме своего обычного назначения — оказывать влияние на ток и напряжение, резисторы при использовании различных материалов приобретают совершенно другие свойства и название. Зачем они нужны, видно из следующего списка:

• зависит от напряжения, — это варистор;
• от температуры — терморезистор, термистор;
• от освещенности — фоторезистор;
• от деформации — тензорезистор;
• от действия магнитного поля — магниторезистор;
• разрабатывается новый, называется мемристор, сопротивление зависит от количества, проходящего через него заряда.

Варисторы чаще всего используют в качестве защиты от перенапряжения. В виде датчиков температуры используют терморезисторы. Если необходимо автоматизировать включение уличного освещения, то без фоторезистора это будет сделать сложно. Остальные указанные приборы используются в узкой специализации.

Обозначение на схеме

На электрической принципиальной схеме все резисторы обозначаются прямоугольником. Рядом ставится буква R и число, указывающее сопротивление. Если это постоянный, то внутри прямоугольника могут стоять римские цифры, соответствующие мощности этого элемента в ваттах. При мощности менее 1 Вт применяются следующие условные обозначения:

• одна продольная линия внутри прямоугольника указывает на мощность в 0,5 Вт;
• одна косая линия говорит о мощности в 0,25 Вт;
• две косых — 0,125 Вт;
• три косых — 0,05 Вт.

Для того чтобы можно было отличать один прибор от другого, например, варистор от термистора также используются условные обозначения:

• постоянный резистор обозначается только прямоугольником;
• регулировочный — стрелка перечеркивает прямоугольник, центральный вывод подключается к одному из выводов резистора;
• переменный — к прямоугольнику сверху под прямым углом подходит стрелка, к ней подключаются другие приборы;
• подстроечный — на прямоугольник сверху ложится буква «т», к этому выводу подключаются другие приборы;
• подстроечный, как реостат, центральный вывод соединен с одним из выводов прибора — прямоугольник перечеркивает косая буква «т»;
• термистор (терморезистор) — на прямоугольник под наклоном ложится хоккейная клюшка;
• варистор — обозначается как термистор, но над рабочей поверхностью клюшки ставится буква U;
• фоторезистор — сверху к прямоугольнику подходят две наклонные стрелки.

Виды маркировок

На больших постоянных резисторах в сокращенной форме пишутся мощность, сопротивление и допуск (на сколько процентов может отклоняться указанная величина). Детали малого размера имеют цветовую, буквенную или цифровую маркировку, причем буквы и цифры могут дополнять друг друга. Каждый производитель сам выбирает способ маркировки.

Зачем и для чего нужны резисторы

Рубрика: Статьи обо всем, Статьи про радиодетали Опубликовано 05.02.2020   ·   Комментарии: 0   ·   На чтение: 6 мин   ·   Просмотры:

Post Views: 1 164

Резистор – это самая распространенная деталь в электронике. Он гасит лишнее напряжение, ограничивает ток, изменяет и фильтрует сигналы. Резисторы применяются везде, от процессоров, где их миллионы, до энергетических систем. где их размеры с напольный шкаф.

Свойства в теории и практике

Основное свойство этой радиодетали – это сопротивление. Измеряется в омах (Ом).

Разберем для начала понятие активного сопротивления. Оно так называется потому, что есть у всех материалов (даже у сверхпроводников, пусть и 0,00001 Ом). И именно оно является основным у резисторов.

Что говорит теория

В теории у резистора есть постоянное сопротивление, которое на зависит от внешних условий (температуры, давления, напряжения и т.п.).

График зависимости тока от напряжения прямолинеен.

В идеальных и математических условиях у резистора только активное сопротивление. По типам бывают нелинейные и линейные резисторы.

Что на самом деле

На самом у всех резисторов непрямолинейная зависимость тока от напряжения. То есть, его сопротивление тоже зависит от внешних условий, конкретно от температуры.

Конечно, эта зависимость не такая, как у полупроводников, но она есть. И самое главное, у этой радиодетали есть емкость и индуктивность. Помимо активного сопротивления, есть еще и реактивное.

Реактивное сопротивление отличается от активного тем, что оно по разному пропускает электрический ток на разных частотах.

Например, для постоянного тока сопротивление 200 Ом, а если есть высокие значения индуктивности, то на частотах выше 2 кГц, сопротивление будет уже 250 Ом.

Именно поэтому резисторы делаются из разных материалов. Они бывают керамическими, углеродными, проволочными и у них разные допуски и погрешности. SMD деталь обладает меньшей емкостью и индуктивностью, чем DIP.

Еще существует специальные типы резисторов с более выраженной нелинейной вольт-амперной характеристикой. Если у обычных резисторов вольт-амперный график чуть-чуть не линейный, то у такого типа деталей он лавинообразный.

У них сопротивление резко зависит от внешних условий, не так. как у обычных:

• Терморезистор. Повышает или понижает сопротивление из-за влияния температуры;
• Варистор. Изменяет свои свойства в зависимости от приложенного напряжения;
• Фоторезистор. Уменьшается сопротивление, если на него действует свет;
• Тензорезистор. При деформировании (сжатии, механических воздействиях) изменяет свое сопротивление.

Кроме того, еще одна особенность активного сопротивления – выделение тепла, когда проходит электрический ток. Когда протекает электрический ток замкнутой цепи, электроны ударяются об атомы. И поэтому выделяется тепло. Тепло измеряется в мощности. Она рассчитывается исходя из напряжения и тока.

Одна из популярных функций резисторов это снижение напряжения и ограничения тока. Например, если через резистор проходит ток 0,25 А и на нем есть падение напряжения 1 В, то мощность, которая будет на нем рассеиваться это 0,25 Вт.

Поэтому, некоторые детали и изменяют свое сопротивление, даже если они не предназначены для этого. Это уже свойства материала. И если резистор сделан из проволоки, то при нагреве она расширяется и ее проводимость ухудшается. Поэтому у деталей есть допуск, который измеряется в процентах.

И из-за этого и существуют резисторы с разной рассеиваемой мощностью. Нельзя ставить резистор 0,125 Вт на место 1 Вт. Он начнет греться, трескаться, чернеть. А потом и сгорит. Потому, что не рассчитан на такую мощность.

Обозначения на схемах

На схемах в Европе и СНГ обознается прямоугольником и латинской букой R. Согласно ГОСТу, на отечественных схемах не указывается номинал сопротивления, а только номер детали (R). Однако, если под изображением детали указано число, например 120, оно по умолчанию читается как 120 Ом.

В таблице примеры обозначений детали.

Типы включения и примеры использования

Основные типы включения это последовательные и параллельные соединения.

Последовательно сопротивление рассчитывается просто. Достаточно все сложить.

При последовательном соединении напряжение распределяется по резисторам согласно их сопротивлениям.

Это второе правило Кирхгофа. Например, напряжение 12 В, а пара резисторов по 1 кОм.

Соответственно, на каждом из них по 6 В. Это простой пример делителя напряжения. Здесь пара деталей делит напряжение, и благодаря этому можно получить необходимое напряжение.

Однако, если вы хотите использовать делитель напряжения для питания цепи, то должны помнить, что нужно согласовать сопротивления. В этой схеме сопротивление 1 кОм. Если вы подключите к ней нагрузку меньше этого сопротивления, то она не получит напряжения на свои выводы в полном объеме. Поэтому, все схемы с делителями напряжения должны быть рассчитаны и согласованы друг с другом.

Рассмотрим пример усилителя на транзисторе.

Здесь R1 и R2 образуют делитель напряжения, они выполняют роль делителя напряжения. Между этими двумя резисторами и базой транзистором протекает ток, который открывает транзистор.

Это необходимо для того, чтобы он работал без искажений.

Параллельное включение

При параллельном соединении радиодеталей, общее сопротивление цепи снижается. Если два резистора по 1 кОм соединены параллельно, то общее будет равно меньше 0,5 кОм, т.е. сопротивление цепи (эквивалентное) равно половине самого наименьшего.

В таком соединении наблюдается первое правило Кирхгофа. В точку соединения направляется ток в 1 А, а в узле он расходится на два направления по 0,5 А.

Формулы расчета

Для двух резисторов:

Для более:

Для тока параллельное соединение — это как вторая дорога или обходной путь. Еще такой тип соединения называют шунтированием. В качестве примера можно привести амперметр. Чтобы увеличить его шкалу показаний, достаточно подключить параллельно резистору еще один шунтирующий.

Его сопротивление рассчитывается по формуле:

Эквивалентное соединение

В схеме усилителя к эмиттеру транзистора VT1 подключена пара из резистора R3 и конденсатора C2.

В этом случае VT1 и R3 подключены последовательно друг к другу. Зачем это надо? Когда усилитель работает, транзистор начинает нагреваться и его сопротивление снижается. R3, как и в случае со светодиодом, не позволяет транзистору перегреваться. Он балансирует общее сопротивление, чтобы транзистор не вносил искажения в сигнал. Это называется режим термостабилизации.

А конденсатор C2 подключен к R3 параллельно. И это нужно для того, чтобы при нормальном режиме работы усилителя, переменный сигнал прошел без потерь. Так работает параллельный фильтр.

Если бы был только один R3, то мощность усилителя была намного меньше из-за того, что он забирает переменное напряжение на себя. А конденсатор пропускает без потерь, но не пропускает постоянное напряжение.

Фильтры и резисторы

С помощью резисторов и конденсаторов можно делать фильтры. Так называются RC фильтры.

Эта пара может разделять сигнал на постоянные и переменные составляющие.

В качестве примера рассмотрим ФНЧ и ФВЧ.

В схеме фильтра низких частот конденсатор C1 забирает на себя высокочастотные токи. Его сопротивление для них намного меньше, чем у нагрузки. Он шунтирует нагрузку. Таким образом, можно получить низкую частоту, отделив от нее все высокие составляющие.
В фильтре высоких частот наоборот. Высокие частоты свободно проходят через C1, и если в сигнале есть низкочастотные, то они пойдут через R1.

Такие фильтры бывают разные по конструкции. П образные, Г образные и т.п. Конкуренцию резистору может составить катушка индуктивности или дроссель. У них меньше активное сопротивление, но реактивное больше. Благодаря этому снижаются потери от активного сопротивления.

—

Post Views: 1 164

что это, принцип работы, разновидности

Переменный резистор называется часто потенциометром. Этот радиоэлемент состоит из двух постоянных выводов и одного подвижного. Первые два располагаются на краях и соединяются своими началами и концами с подвижным контактирующим элементом. Таким образом образуется общая величина сопротивления. Средний контакт соединяется с подвижным элементом, способный перемещаться, тем самым изменяя сопротивление, на то, которое нужно в данный момент.

Такие радиодетали используются очень широко, при производстве самой различной электроники. В данной статье будет описан принцип работы этого типа резисторов и как они используются в современной электронике. В качестве дополнительной информации, статья содержит два видеоматериала и одну научно-популярную статью по данной теме.

Что такое сопротивление

Резисторы обладают сопротивление, а что такое сопротивление? Постараемся с этим разобраться.

Для ответа на этот вопрос поможет сантехническая аналогия. Под действием силы тяжести или под действием давления насоса, вода устремляется от точки большего давления в точку с меньшим давлением. Так и электрический ток под действием напряжения течет из точки большего потенциала в точку с меньшим потенциалом.

Что может помешать движению воды по трубам? Движению воды может помешать состояние труб, по которым она бежит. Трубы могут быть широкими и чистыми, а могут быть загажены и вообще представлять собой печальное зрелище. В каком случае скорость водного потока будет больше? Естественно, что вода будет течь быстрее если ее движению не будет оказываться никакого сопротивления.

В случае с чистым трубопроводом так и будет, воде будет оказываться наименьшее сопротивление и ее скорость будет практически неизменной. В загаженной трубе сопротивление на водный поток будет значительным, и соответственно скорость движения воды будет не очень.

Резистор с переменным сопротивлением.

Хорошо, теперь переносимся из нашей водопроводной модели в реальный мир электричества. Теперь становится понятно, что скорость воды в наших реалиях представляет собой силу тока, измеряемую в амперах. Сопротивление, которое оказывали трубы на воду, в реальной токоведущей системе будет сопротивление проводов, измеряемое в омах.

Как и трубы, провода могут оказывать сопротивление на ток. Сопротивление напрямую зависит от материала, из которого сделаны провода. Поэтому совсем не случайно провода часто изготавливают из меди, так как медь имеет небольшое сопротивление.

Резистор — это пассивный элемент электрической цепи, обладающий фиксированным или переменным значением электрического сопротивления.

Другие металлы могут оказывать очень большое сопротивление электрическому току. Так для примера, удельное сопротивление (Ом*мм²) нихрома составляет 1.1Ом*мм². Величину сопротивления нетрудно оценить, сравнив с медью, у которой удельное сопротивление 0,0175Ом*мм².

При пропускании тока через материал с высоким сопротивлением, мы можем убедиться, что ток в цепи будет меньше, достаточно провести несложные замеры.

Переменное сопротивление – назначение

Переменные сопротивления главным образом применяются для регулировки громкости в различной бытовой и профессиональной радиоаппаратуре. Можно сказать, что они предназначены для плавного изменения напряжения или тока в различных электросхемах посредством изменения собственного сопротивления. Например, с их помощью можно плавно регулировать яркость свечения электрической лампочки.

Как выглядит резистор? 

В природе встречаются абсолютно различные резисторы. Есть резисторы с постоянным сопротивление, есть резисторы с переменным сопротивлением. И каждый вид резисторов находит свое применение. Что бы раскрыть нашу тему, необходимо рассмотреть основные виды резисторов, ведь всё познаётся в сравнении.

Резисторы

Резисторы

Резисторы

Постоянный резистор

Постоянный резистор имеет два вывода и само название говорит о том, что они обладают постоянным фиксированным сопротивлением.  Каждый такой резистор изготавливается с определенным сопротивлением, определенной рассеиваемой мощностью.

Рассеиваемая мощность — это еще одна характеристика резисторов, так же, как и сопротивление. Мощность рассеяний говорит о том, какую мощность может рассеять резистор в виде тепла (вы, наверное, замечали, что резистор во время работы может значительно нагреваться).

Естественно, что на заводе не могут изготавливать резисторы абсолютно любые. Поэтому постоянные резисторы имеют определенную точность, указываемую в процентах. Эта величина показывает в каких пределах будет гулять результирующее сопротивление. И естественно, чем точнее резистор, тем дороже он будет. Так зачем переплачивать?

Также сама величина сопротивления не может быть любой. Обычно сопротивление постоянных резисторов соответствует определенному номинальному ряду сопротивлений. Эти сопротивления обычно выбираются из рядов Е3, Е6, Е12,Е24.

Номинальные ряды
E3	E6	E12	E24		E3	E6	E12	E24		E3	E6	E12	E24
1,0	1,0	1,0	1,0		2,2	2,2	2,2	2,2		4,7	4,7	4,7	4,7
			1,1					2,4					5,1
		1,2	1,2				2,7	2,7				5,6	5,6
			1,3					3,0					6,2
	1,5	1,5	1,5			3,3	3,3	3,3			6,8	6,8	6,8
			1,6					3,6					7,5
		1,8	1,8				3,9	3,9				8,2	8,2
			2,0					4,3					9,1

 Как видите резисторы из ряда Е24 имеют более богатый набор сопротивлений. Но это еще не предел так как существуют номинальные ряды E48, E96, E192.

На электрических схемах постоянные резисторы обозначаются эдаким прямоугольником с выводами. На самом условном графическом обозначении может надписываться мощность рассеяния.

 

Подстроечные резистор

Это приборы, сопротивление которых предполагается изменять редко – при настройке прибора и его регулировке. По характеристикам подстроечный резистор, в принципе, не отличается от переменного, но конструктивные отличия есть. У подстроечных резисторов гораздо ниже износостойкость и механическая прочность (ведь их не нужно постоянно «крутить»), отсутствует удобная ручка (вместо нее может быть обычный шлиц как у винта под отвертку), они могут быть хуже или вовсе не защищены от внешнего воздействия (пыли, влаги). Имеют два и три вывода.

Основная цель подстроечного резистора- изменение или подстройка сопротивления лишь на этапе сборки изделия.

Переменный резистор обладает меньшей точностью нежели постоянный. Это плата за возможность регулировки, в результате которой сопротивление может гулять в некоторых пределах.

Конечно на этапе налаживания изделия может применяться так называемый подборочный резистор. Это обычный постоянный резистор, только при монтаже он подбирается из кучки резисторов с близкими номиналами.

Подбор резисторов имеет место быть, когда требуется регулировка параметров изделия и при этом требуется высокая точность работы (чтобы требуемый параметр как можно меньше плавал). Таким образом нужно чтобы резистор был как можно большей точностью 1% или даже 0,5%.

Так для подстройки параметров схемы чаще всего применяют подстроечные резисторы. Эти резисторы специально придуманы для этих целей.  Подстройка осуществляется посредством тоненькой часовой отвертки, причем после достижения требуемой величины сопротивления ползунок резистора часто фиксируют краской или клеем.

Переменные резисторы

Наконец мы подошли к нашей главной теме- переменные резисторы (они же резисторы переменного сопротивления). Название «переменный» говорит само за себя – сопротивление такого прибора можно изменять в процессе эксплуатации тем или иным образом.

Вы когда-нибудь обращали внимание на различные «крутилки» в старой аналоговой технике. Например, задумывались ли о том, что вы крутите, прибавляя громкость в старом, возможно даже ламповом телевизоре?

Многие регуляторы и различные «крутилки» представляют  собой переменные резисторы. Так же, как и постоянные резисторы, переменные также имеют различную рассеивающую мощность. Однако их сопротивление может меняться в широких пределах.

Переменные резисторы служат для регулирования напряжения или тока в уже готовом изделии. Этим резистором может регулироваться сопротивление в схеме формирования звука. Тогда громкость звука будет меняться пропорционально углу поворота ручки резистора.  Так сам корпус находится внутри устройства, а та самая крутилка остается на поверхности.

Более того, бывают еще и сдвоенные, строенные, счетверенные и так далее переменные резисторы. Обычно их применяют, когда нужно параллельное изменение сопротивления сразу в нескольких участках схемы.

Второе название таких резисторов – «потенциометры». Используются они настолько широко, что перечисленные выше примеры лишь верхушка айсберга. Регуляторы громкости и тембра, регуляторы частоты, яркости, скорости и т.д.

Основные компоненты

Состоит из двух основных компонентов: резистивного слоя и ползунка. Резистивный слой имеет на своих концах контакты. Сопротивление между этими контактами и определяет сопротивление переменного резистора. Резистивный слой изготавливается из углерода, металлокерамики или может быть в виде проволочной катушки (резистор переменный проволочный). Проволочные переменные резисторы могут быть довольно приличной мощности.

Ползунок передвигается по этому слою, имея с ним электрический контакт. При этом ползунок тоже имеет свой вывод. В процессе движения ползунка от одного крайнего положения до другого изменяется сопротивление между ним и крайними контактами переменного сопротивления.

Переменные сопротивления обычно бывают поворотные, т.е. шток резистора надо крутить. Но бывают также и ползунковые переменные резисторы. В них резистивный слой в виде прямой линии и ползунок движется по нему прямо. Поэтому и шток такого резистора надо двигать, а не крутить.

Как правило, у переменного резистора три выхода. Так же переменные резисторы бывают и с двумя выводами – их еще называют «реостатами». А чтобы разобраться с трехногим прибором, взглянем на рисунок ниже.

Слева – условное обозначение резистора, справа – его схема «внутренностей». Выводы 1 и 2 – выводы обычного резистора постоянного номинала, указанного на корпусе прибора. Сопротивление создает специальное покрытие, нанесенное на «подковку» между этими выводами.  Тут никаких фокусов – все честно. А вот вывод 3 подключен к подвижной пластине (движку), которая двигается по этой самой подковке и соприкасается с ней.

Если мы будем крутить ручку, то сопротивление между выводами 1 и 3 будет меняться от 0 до номинала, указанного на корпусе прибора. То же самое произойдет и между выводами 2 и 3, но «вверх ногами». Когда сопротивление между 1 и 3 увеличивается, между 2 и 3 уменьшается и наоборот. Для чего это сделано мы разберем позже, пока воспримем это как факт, причем, факт очень удобный, как мы убедимся.

Переменный резистор с выключателем

В случае использования переменных резисторов в качестве регулятора громкости, например, в радиоприёмнике, часто используют переменные резисторы с выключателем. Т.е. регулятор громкости совмещён с выключателем напряжения питания радиоприёмника. Как это работает: в крайнем положении регулятора, когда он соответствует минимальному значению громкости, выключатель питания выключен и устройство, в данном случае радиоприёмник, тоже выключено.

Чтобы его включить, надо начать поворачивать регулятор в сторону увеличения громкости. Произойдёт небольшой щелчок – выключатель включится и дальнейший поворот регулятора приведёт к увеличению громкости звучания приёмника. В дальнейшем, чтобы выключить устройство, надо повернуть ручку громкости до минимума звука, а затем ещё чуть-чуть до характерного щелчка, означающего что выключатель сработал и устройство выключено.

Сдвоенный переменный резистор

Сдвоенный переменный резистор – ещё одно исполнение данных устройств. В общем случае, такие сдвоенные резисторы предназначены для одновременного изменения сопротивления в разных независимых частях схемы или вообще в разных устройствах.

Самое частое применение сдвоенных переменных резисторов – звуковые стереофонические усилители мощности, где необходимо регулировать громкость одновременно в двух каналах: правом и левом.

Такие резисторы имеют две резистивные дорожки, каждая со своими выводами и со своим ползунком, и один общий шток, который двигает сразу оба ползунка.

Некоторые переменные сопротивления разработаны для установки сразу на печатную плату и их контакты запаиваются непосредственно в схему. Другие предназначены для установки в корпус радиоаппаратуры, в предварительно просверленное отверстие и крепятся там при помощи гайки. В схему такие сопротивления запаиваются уже при помощи проводов. На корпусе пер. сопротивлений наносится значение его сопротивления и мощности.

Формулы

При выборе резистора, помимо его конструктивной особенности, следует обращать внимания на основные его характеристики. А основными его характеристиками, как я уже упоминал, являются сопротивление и мощность рассеяния.

Между этими двумя характеристиками есть взаимосвязь. Что это значит? Вот допустим в схеме у нас стоит резистор с определенной величиной сопротивления. Но по каким-либо причинам мы выясняем, что сопротивление резистора должно быть значительно меньше того, что есть сейчас.

И вот что получается, мы ставим резистор с значительно меньшим сопротивлением и в соответствии с законом Ома мы можем получить небольшое западло.

Так как сопротивление резистора было большим, а напряжение в цепи у нас фиксированное, то вот что получилось. При уменьшении номинала резистора общее сопротивление в цепи упало, следовательно, ток в проводах возрос.

Но что если мы поставили резистор с прежней мощностью рассеяния? При возросшем токе, новый резистор может и не выдержать нагрузки и умереть, его душа улетит вместе с клубком дыма из бездыханного тельца резистора.

Выходит, что при номинале резистора 10 Ом, в цепи будет течь ток равный 1 А.  Мощность, которая будет рассеиваться на резистор. Поэтому при выборе резистора, обязательно нужно смотреть его допустимую мощность рассеяния.

Заключение

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер по специальности «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», МИФИ, 2005–2010 гг.

Написано статей

Более подробно о резисторах представлена информация в дополнительном материале. Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов.

Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

popayaem.ru

begin.esxema.ru

katod-anod.ru

Предыдущая

РезисторыКак прочитать обозначение (маркировку) резисторов

последовательное и параллельное соединение, токоограничивающие и подтягивающие сопротивления [Амперка / Вики]

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:

Для обозначения напряжения наряду с символом U используется V.

Рассмотрим простую цепь

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

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.

В данном случае, разница в 10 Ом между идеальным номиналом и имеющимся не играет большого значения: можно смело брать стандартный номинал — 240 или 220 Ом.

Аналогично, мы могли бы расчитать требуемое напряжение, если бы оно было не известно, а на руках были значения сопротивления и желаемая сила тока.

Соединение резисторов

При последовательном соединении резисторов, их сопротивление суммируется:

При параллельном соединении, итоговое сопротивление расчитывается по формуле:

Если резистора всего два, то:

В частном случае двух одинаковых резисторов, итоговое сопротивление при параллельном соединении равно половине сопротивления каждого из них.

Таким образом можно получать новые номиналы из имеющихся в наличии.

Применеие на практике

Среди ролей, которые может выполнять резистор в схеме можно выделить следующие:

1. Токоограничивающий резистор (current-limiting resistor)

2. Стягивающий, подтягивающий резистор (pull-down / pull-up resistor)

3. Делитель напряжения (voltage divider)

Токоограничивающий резистор

Пример, на котором рассматривался Закон Ома представляет собой также пример токоограничевающего резистора: у нас есть компонент, который расчитан на работу при определённом токе — резистор снижает силу тока до нужного уровня.

В случае с Ардуино следует ограничивать ток, поступающий с выходных контактов (output pins). Напряжение, в состоянии, когда контакт включен (high) составляет 5 В. Исходя из документации, ток не должен превышать 40 мА. Таким образом, чтобы безопасно увести ток с контакта в землю понадобится резистор номиналом R = U / I = 5 В / 0.04 А = 125 Ом или более.

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:

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!

Резистор — это что такое? Резистор

В электротехнике, электронике, физике встречается такое понятие, как резистор. Это довольно распространенный элемент электронных схем. Тем, кто не сталкивался с принципами радиотехники, тяжело разобраться в большом количестве составляющих систем любого прибора. Для начала следует понять принцип работы такого простого и широко распространенного элемента, как резистор. Без него не функционирует практически ни одна электросхема.

Что такое резистор

Это название берет свое начало от англ. resist, что переводится как «сопротивляться». Поэтому резистор еще называют сопротивлением.

Электрический ток, поступающий к различным приборам, в силу разных причин испытывает сдерживающий эффект. Его величина зависит от типа проводника и внешних условий.

Величина такого влияния на электроток измеряется в омах. Чем лучше резистор способен рассеять мощность в тепловую энергию, тем он больше. Его работа не должна мешать соседним деталям схемы, поэтому учитывается тот нагрев, который выделяется при уменьшении силы тока.

Роль, которую играет в цепи этот элемент, переоценить трудно. Резистор позволяет обеспечить стабильность работы системы и контролирует напряжение.

Другие составляющие схемы также несколько рассеивают силу тока, однако у него это главная задача. Вот почему резистор — это сопротивление.

Это пассивный элемент электронной схемы. Но его роль тяжело переоценить.

Виды

Продвигаясь по пути изучения вопроса о том, что такое резистор, следует рассмотреть их разновидности. Эти элементы бывают переменными, постоянными и подстроечными.

Постоянные резисторы не меняют своего сопротивления (внизу на схеме: I — американское обозначение; II — европейское).

Переменные их разновидности бывают потенциометрами (манипулируют напряжением) и реостатами (манипулируют силой тока).

Подстроечный резистор – это проводник, который относится к классу переменных элементов схемы, но его настройку производят вручную при помощи отвертки или шестигранника.

Чтобы понять, является резистор материалом или оборудованием, следует рассмотреть его подвиды.

Встречаются фоторезисторы, термисторы, варисторы. Они различны по своему устройству и области применения.

Термисторы производят на основе полупроводников. Их функции находятся в зависимости от температуры кружащей среды.

Варисторы резко изменяют сопротивление при увеличении напряжения. Такое свойство просто незаменимо в цепях, подвергающихся скачкам напряжения.

Фоторезисторы, соответственно, меняют сопротивление при попадании на них солнечных лучей.

Опираясь на все перечисленные качества, можно смело ответить на вопрос о том, резистор — это материал или оборудование. В электросхеме это прибор сопротивления.

Идеальный резистор

Существует понятие того, каким должен быть идеальный резистор. В действительности его не существует, но некоторые элементы схемы могут быть приближенно похожи на безупречный вариант.

Идеальный резистор является проводником со строго обозначенным, не меняющимся сопротивлением, надписанным на корпусе. Данная функция оборудования не зависит в этом случае от силы тока и окружающих условий. Такой прибор не имеет внутренней емкости, но при этом он отличается идеальной технологией полного отвода тепла при работе.

Размеры его должны быть нулевыми, чтобы не занимать место на электросхеме. Идеальный резистор является электротехническим элементом, имеющим систему бесшумной работы.

Но в реальности такие приборы не соответствуют подобному образу.

Реальный резистор

Резонно возникает следующий вопрос: «Реальный резистор – это что?» В жизни это оборудование, стремясь к идеальному, предполагает наличие всего нескольких совершенных качеств.

В зависимости от типа оборудования применяются соответствующие разновидности резисторов. Они выполняют строго определенные функции, которые обеспечат правильную работу в конкретно взятых условиях.

Для этого разработчикам резисторов приходится либо жертвовать площадью, которую оборудование занимает на схеме, либо учитывать влияния окружения, а также предусматривать дополнительные внутренние емкости и т. д.

Реальные резисторы имеют сопротивление, отличное от указанного на корпусе, что связано с влиянием разных внешних условий.

Показатели, влияющие на тип резистора

Любой резистор постоянного сопротивления включает ряд характеристик, обозначенных на корпусе при его производстве. Основными из них являются сопротивление, класс точности, а также мощность рассеивания.

Существуют и другие характеристики, но они разнятся в зависимости от типа оборудования.

Резистор – это источник тока, величина которого зависит от таких факторов, как длина и площадь поперечного сечения проводника, температура. Имеет значение напряжение, которое было приложено к концам проводника. Величина резистора также зависит от силы тока и материала, из которого выполнен проводник.

Электронные конструкции используют разные резисторы. В соответствии с определенными условиями применяют соответствующие разновидности приборов.

Сопротивление

В электротехнике применяют резисторы, имеющие различное сопротивление. Приборы, у которых оно меньше 1000 Ом, имеют на корпусе букву R. Встречаются экземпляры, на которых вообще не указывают никакой буквы. Однако они все равно относятся к подобной разновидности оборудования.

Если прибор имеет сопротивление больше 1000 Ом, применяют для обозначения величины килоомы, мегаомы.

Резистор – это электротехнический элемент, имеющий довольно маленькие размеры. Поэтому, даже написав на их корпусе маркировку, производители понимают, что прочесть ее будет сложно. Широко используется цветовая маркировка резисторов, которую можно рассмотреть на фото ниже.

Класс точности

Большинство резисторов изготавливается из особого материала. Но даже в условиях промышленного производства практически нереально сделать их абсолютно идентичными.

В силу разных обстоятельств происходит разброс параметров оборудования для электросхем. Производитель рассчитывает величину отклонения от номинального значения и указывает его в процентах. Допустимая погрешность может находиться в указанном диапазоне, который резистор не превышает.

Для определенного типа устройств необходимо соблюдать более точные показатели сопротивления. Поэтому резистор имеет неодинаковые показатели погрешности для каждого типа электроприборов.

Указанная в процентах величина отклонения подразумевает, что погрешность может быть как в положительную, так и в отрицательную сторону.

Мощность рассеивания

Резистор – это прибор, применяющийся в цепях с различной силой тока. Для маломощных схем подойдут резисторы любой мощности. Их работа будет стабильной и не приведет к негативным последствиям.

Совсем другая картина наблюдается в цепи, по которой осуществляется течение тока значительной силы. Если резистор будет иметь недостаточную мощность, он перегреется, выйдет из строя, а то и может стать причиной пожара.

Расчет мощности рассеивания для подобных систем является обязательным действием. Это обеспечит страховку в процессе эксплуатации техники и позволит подобрать подходящий прибор сопротивления.

На маломощных резисторах производители обычно не указывают величину рассеивания. На более крупных экземплярах этот показатель указан в обязательном порядке и может быть обозначен римскими или арабскими цифрами.

Опираясь на такие обозначения, а также на расчет мощности цепи, подбирают требуемое оборудование.

Крепление резисторов

Резистор – это электротехнический элемент, который чаще всего имеет два выхода для подсоединения к схеме. Существуют также разновидности оборудования с тремя выводами. Их можно встретить среди переменных и подстроечных резисторов.

Используются также специальные их разновидности, имеющие отводы. Обычно их несколько.

В современной электронике все чаще применяются резисторы, предназначенные для поверхностного монтажа. Они выглядят как крохотные детали прямоугольной формы и не имеют привычных проволочных выводов. Вместо этого для подключения подобной детали предназначены две полоски из металла, расположенные по краям резистора.

Поверхностный монтаж производится путем припаивания элемента сопротивления на печатные проводники, находящиеся на плате.

Популярность подобных деталей объясняется их минимальными размерами, что соответствует современным требованиям электротехнического оборудования. Их маркировка имеет отличную от проволочных резисторов систему.

Роль резисторов в схеме

Резистор – это элемент, который может выполнять в электросхеме различные функции. Самыми распространенными являются токоограничивающая, стягивающая и разделительная роль.

Токоограничивающий резистор представляет собой прибор, предназначенный для обеспечения требуемой силы тока, при которой компонент оборудования будет функционировать бесперебойно.

Стягивающий (растягивающий) резистор применяют на входе логических компонентов схемы, которым важно знать только наличие или отсутствие напряжения (логическая единица или ноль). Резистор в подобной схеме нужен для обеспечения нормальной работы системы, чтобы она не оставалась в подвешенном состоянии. Нежелательный ток, поступающий извне на вход, будет при помощи стягивающего резистора уходить в землю. Это гарантирует определение входом позиции «логический ноль».

Делитель напряжения требуется для взятия только определенной части тока, необходимой для правильной работы электрокомпонента.

Маркировка

Существует определенный принцип выделения основных качеств резисторов. Его широко применяют во всем мире.

Резистор – это (фото представлено ниже) небольшая деталь, имеющая цветовую или знаковую маркировку.

Главной характеристикой детали электросхемы является ее сопротивление, поэтому именно данный показатель определен на корпусе. Буквенные обозначения характеризуют систему измерений: R – омы, К – килоомы, М – мегаомы.

В последнее время многие производители переходят на другой тип маркировки – цветовой. Он проще в нанесении при больших объемах производства.

Самые точные резисторы имеют до 6 цветов на корпусе. Две первые полосы соответствуют номиналу напряжения.

Рассмотрев, что собой представляет элемент сопротивления в схеме приборов различной техники, следует сделать вывод, что резистор – это оборудование, обеспечивающее всю систему необходимой для работы силой тока.

Резистор в цепи затвора или как делать правильно / Хабр

Всем доброго времени суток!

Эта небольшая статья возможно станет шпаргалкой для начинающих разработчиков, которые хотят проектировать надежные и эффективные схемы управления силовыми полупроводниковыми ключами, обновит и освежит старые знания опытных специалистов или может хотя бы где-то поцарапает закрома памяти читателей.

Любому из этих случаев я буду очень рад.

В этой заметке я попробую описать наиболее распространенные вопросы выбора затворных резисторов для силовых электронных устройств. Она базируется на знаниях, почерпнутых мной из разной литературы, апноутов от TOSHIBA, Infineon, Texas Instruments а также из скромной практики. Стоит заметить, что эта информация не дает прямо универсальных рекомендаций для каждого силового ключа. Тем не менее, можно проанализировать какие предположения могут быть важны и какое влияние они могут оказать на выбор резисторов затвора для дискретных силовых транзисторов, а также для силовых модулей.

Основы

Затворный резистор расположен в цепи между драйвером силового транзистора и затвором самого транзистора, как показано на изображении в шапке статьи.

Открыт или закрыт полевой ключ (IGBT/MOSFET) зависит от приложенного к затвору напряжения. Изменение этого напряжения заряжает или разряжает затворные емкости силового устройства, которые состоят из емкостей затвора-коллектора и затвора-эмиттера и небольшой емкости самого затвора. Заряд входных емкостей ключа включит его (ток ), а разряд выключит (ток ).

Резистор в данной цепи ограничивает ток заряда/разряда входных емкостей, помимо этого, правильно подобранный резистор не даст ключу самопроизвольно открываться, что иногда может случиться, из-за быстрого изменения напряжения на силовых выводах ключа например, такое может случиться, когда в полумостовой топологии соседний ключ открывается. В таком случае емкость перезаряжается и ток, протекающий через затворный резистор вызывает на нем падение напряжения, которое и может открыть ключ. К тому же порог открывания ключа часто сильно опускается при росте температуры кристалла полупроводника.

Что нужно знать и как выбрать “правильный” резистор

1. Максимальный ток заряда/разряда выхода драйвера

Любая микросхема драйвера имеет такой параметр, как максимальный выходной ток. Если ток затвора при открытии/закрытии ключа превысит значение максимального выходного тока, то драйвер может выйти из строя, поэтому, в данном случае, затворный резистор ограничит выходной ток драйвера.

Можно составить эквивалентную модель цепи, по которой и рассчитать необходимое значение резистора:

Следуя несложным умозаключениям, можем получить формулы для расчета тока драйвера, и подобрать резистор затвора таким, чтобы не превысить максимально допустимые параметры драйвера:

2. Рассеиваемая мощность

Также одна из важных функций затворного резистора — рассеивать мощность выходного каскада микросхемы драйвера. В соответствии с моделью выше, рассеиваемую мощность можно посчитать с помощью следующих формул:

Тут — заряд затвора ключа, а — частота коммутации.
После расчета и подбора резистора важно соблюдать следующее условие:

где — собственное потребление драйвера.

Тут еще есть небольшое примечание, в большинстве даташитов на ключи указывают заряд затвора при определенных условиях, например при напряжении управления затвором +15В…-15В, если же в Вашей схеме другое напряжение управления, например +15В…0В, или же +15…-8В, то достаточно точно определить заряд затвора помогут следующие соотношения:

3. Скорость включения и электромагнитная совместимость

Давайте рассмотрим потери на переключение, как функцию от сопротивления затворного резистора. Я возьму ключ, который я недавно использовал в своем небольшом проекте — IKW40N120 от любимых Infineon:

Как можно заметить, при увеличении сопротивления затвора, скорость переключения уменьшается и потери на переключения растут. Соответственно это повлияет на эффективность системы в целом. Напротив, если применять меньшее сопротивление затвора, переключение станет более быстрым и потери уменьшаться, но при этом шум, вызванный быстрым нарастанием тока и напряжения, будет увеличиваться, что может быть критично, когда нужно отвечать требованиям электромагнитной совместимости поэтому значение сопротивления затвора нужно выбирать очень аккуратно.

4. То самое “паразитное” включение

В начале, когда я писал о функциях затворного резистора, я упоминал о возможности ключа самопроизвольно включиться. Чтобы такого не случилось, можно рассчитать напряжение, которое может появиться на затворе транзистора, посмотрим на изображение ниже и запишем две небольшие формулы:

И не стоит забывать, что напряжение открытия ключа сильно зависит от температуры кристалла, и это тоже нужно учитывать.

Заключение

Теперь у нас есть формулы для оптимального (в какой-то степени) подбора с первого взгляда такого простого элемента силовой схемы, как затворный резистор.

Вполне возможно вы не нашли тут ничего нового, но я надеюсь, что хоть кому-то эта заметка окажется полезной.

Также для расширения кругозора в том числе в области управлении силовыми ключами очень советую выделять часик-два в неделю на прочтение всяких статей и апноутов от именитых производителей силовой электроники, в особенности о применении микросхем драйверов. Уверен, найдёте там очень много интересностей. Для старта, и чтобы углубится в рассмотренную тему предлагаю вот эту.

Спасибо за прочтение!

Резистор — Вікіпедія

Вугільний плівковий резистор Tesla TR-212 1 КОм для навісного монтажу (без захисного лакофарбового покриття) Мікрозбірка резисторів

Рези́стор або о́пір  (від лат. resisto — опираюся) — пасивний елемент електричного кола, призначений для використання його електричного опору^[1]. Основною характеристикою резистора є величина його електричного опору. Для випадку лінійної характеристики значення електричного струму через резистор в залежності від електричної напруги описується законом Ома.

Резистори належать до електронних компонентів, що застосовуються в схемах електротехніки та електроніки для обмеження сили струму та розподілу напруги. Резистори — найпоширеніші пасивні компоненти електронної апаратури, що використовуються як навантаження, споживачі та подільники в колах живлення, як елементи фільтрів, шунти, в колах формування імпульсів і т. д.

Основні параметри резисторів[ред. | ред. код]

Резистори характеризують номінальним значенням електричного опору (від частин Ома до 1000 ГОм), прийнятним відхиленням від нього (0,001…20 %), максимальною потужністю розсіювання (від сотих часток Вт до декількох сотень Вт), граничною електричною напругою та температурним коефіцієнтом електричного опору.

Класифікація резисторів[ред. | ред. код]

В залежності від призначення резистори діляться на дві групи: резистори загального призначення та резистори спеціального призначення, до яких належать: високоомні резистори, високовольтні резистори, високочастотні резистори та прецизійні резистори.

За видом резистивного матеріалу резистори класифікуються на:

• дротяні резистори (найдавніші) — відрізок дроту з високим питомим опором, намотаний на неметалевий каркас. Можуть мати значну паразитну індуктивність;
• плівкові металеві резистори — тонка плівка металу з високим питомим опором, напилена на керамічне осердя, на кінці якого вдягнуті металеві ковпачки з дротяними виведеннями. Це найпоширеніший тип резисторів;
• металофольгові резистори — як резистивний матеріал використовується тонка металева стрічка;
• вугільні резистори — бувають плівковими і об’ємними. Використовують високий питомий опір графіту;
• напівпровідникові резистори — використовують опір слабколегованого напівпровідника. Ці резистори можуть бути як лінійними, так і мати значну нелінійність вольт-амперної характеристики. В основному використовуються в складі інтегральних мікросхем, де інші типи резисторів застосувати важче.

За характером зміни опору резистори поділяються на:

За видом монтажу резистори бувають:

За видом вольт-амперної характеристики:

Ом (Ω), 1 Ω = 1 V 1 A = 1 J 1 s 1 C 2 {\displaystyle 1\Omega ={\frac {1V}{1A}}=1J{\frac {1s}{1C^{2}}}}

Для резистора з електричним опором R {\displaystyle R\,} при проходженні струму із силою I {\displaystyle I\,} падіння напруги U {\displaystyle U\,} на ньому складає:

U = I R {\displaystyle U=IR\,} .

Потужність P {\displaystyle P\,} , що розсіюється на резисторі, дорівнює

P = I 2 R {\displaystyle P=I^{2}R\,} .

Крім номінального значення опору, для резисторів важливі такі характеристики як допуск, номінальна потужність розсіювання, електрична міцність, температурний коефіцієнт опору, рівень шумів, стабільність резисторів (стійкість до старіння).

Допуск[ред. | ред. код]

Допуском (англ. Tolerance) називають встановлені для даної сукупності резисторів граничні відхилення від номінальної величини опору. Сучасні резистори мають такі значення допусків: ±0.01% ±0.1% ±0.02% ±0.2% ±0.05% ±0.5% ±0.25% ±1% ±2% ±5% ±10%

Номінальна потужність розсіювання[ред. | ред. код]

Номінальна потужність розсіювання (англ. Power factor) У будь-який момент потужність P (Ватт), що споживається резистором опору R (Ом), обчислюється як: P = I 2 R = I V = V 2 R {\displaystyle P=I^{2}R=IV={\frac {V^{2}}{R}}} , де V (Вольт) — напруга на резисторі, а I (Ампер) — струм, що протікає через нього. Ця потужність перетворюється на тепло, яке повинно розсіюватися корпусом резистора до того, як його температура підвищиться до критичної. Дискретні резистори в електронних системах зазвичай мають потужність 1/10, 1/8 або 1/4 Вт. Зазвичай, вони поглинають набагато менше, ніж 1Ватт. Резистори, необхідні для розсіювання значної кількості енергії, особливо, що використовується в джерелах живлення, схемах перетворення потужності та підсилювачах потужності, як правило, називають резисторами живлення; це означення не застосовується для резисторів з номінальною потужністю менше 1 Вт. Якщо середня потужність, що розсіюється резистором, перевищує його потужність, може виникнути пошкодження резистора, постійно змінюючи його опір. Надмірне розсіювання потужності може підвищити температуру резистора до точки, де він може спалити друковану плату або сусідні компоненти, або навіть викликати пожежу. Є вогнестійкі резистори, які виходять з ладу перш, ніж вони небезпечно перегріваються.

SMD корпус	Розміри	Розміри	Потужність
дюйм	mm	дюйм	Вт
2512	6.3 x 3.2	0.25 x 0.125	1 Вт
2010	5.0 x 2.5	0.20 x 0.10	1/2 Вт
1812	4.5 x 3.2	0.18 x 0.125	1/3 Вт
1210	3.2 x 2.5	0.125 x 0.10	1/4 Вт
1206	3.2 x 1.6	0.12 x 0.06	1/8 Вт
0805	2.0 x 1.3	0.08 x 0.05	1/10 Вт
0603	1.6 x 0.8	0.06 x 0.03	1/16 Вт
0402	1.0 x 0.5	0.04 x 0.02	1/16 Вт
0201	0.6 x 0.3	0.02 x 0.01	1/20 Вт

Електрична міцність[ред. | ред. код]

Електричною міцністю резистора називають максимальну робочу напругу, яку короткочасно прикладають до висновків резистора без порушення його працездатності.

Температурний коефіцієнт опору[ред. | ред. код]

Температурний коефіцієнт опору резистора (ТКR або a) визначається зміною величини опору резистора при зміні температури на 1°С. Опір металевих і дротяних резисторів залежить від температури. При цьому залежність від температури практично лінійна   R = R 0 ( 1 + α ( t − t 0 ) ) {\displaystyle ~R=R_{0}(1+\alpha (t-t_{0}))} , оскільки коефіцієнти 2-го й 4-го порядку достатньо малі і при звичайних вимірах ними можна знехтувати. Коефіцієнт   α {\displaystyle ~\alpha } — називають температурним коефіцієнтом опору. Така залежність опору від температури дозволяє використовувати резистори як термометри. Опір напівпровідникових резисторів може залежати від температури сильніше, можливо, навіть експоненційно, за законом Арреніуса, однак у практичному діапазоні температур і цю експоненційну залежність можна замінити лінійною.

Рівень шумів резистора.[ред. | ред. код]

Навіть ідеальний резистор при температурі вище абсолютного нуля є джерелом шуму. Це випливає з фундаментальної флуктуативно-дисипативної теореми (у застосуванні до електричних кіл це твердження відоме також як теорема Найквіста). При істотно меншій частоті, ніж k B T / h {\displaystyle k_{B}T/h} (де   k B {\displaystyle ~k_{B}}  — стала Больцмана,   T {\displaystyle ~T}  — абсолютна температура,   h {\displaystyle ~h}  — стала Планка) спектр теплового шуму рівномірний («білий шум»), спектральна густина шуму (перетворення Фур’є від корелятора напруг шуму) | U | ω 2 = 4 R k B T {\displaystyle |U|_{\omega }^{2}=4Rk_{B}T} , де U ω 2 = ∫ d t ⟨ U ( t ) U ( 0 ) ⟩ e i ω t {\displaystyle U_{\omega }^{2}=\int dt\langle U(t)U(0)\rangle e^{i\omega t}} . Видно, що чим більший опір, тим більша ефективна напруга шуму, а також, що ефективна напруга шуму пропорційна квадратному кореню з температури. Навіть при абсолютному нулі температур у резисторів, складених з квантових точкових контактів буде шум, який зумовлений Фермі-статистикою. Однак такий шум усувається шляхом послідовного та паралельного підключення кількох контактів. Рівень шуму реальних резисторів вищий. В шумі реальних резисторів також завжди присутня компонента, інтенсивність якої пропорційна оберненій частоті, тобто 1/f шум або «рожевий шум». Цей шум виникає з кількох причин, одна з головних — перезарядження іонів домішок, на яких локалізовані електрони. Шуми резисторів виникають за рахунок проходження в них струму. У змінних резисторах є так звані «механічні» шуми, що виникають при роботі рухомих контактів.

Стабільність резистора.[ред. | ред. код]

Стабільність резисторів характеризується зміною величини опору в результаті впливу як зовнішніх (вологості, температури), так і внутрішніх (фізикохімічних процесів в провідному шарі) факторів. Ці зміни можуть бути як оборотними (властивості резисторів відновлюються при припиненні дії чинника), так і незворотними (властивості резисторів не відновлюються). Одним з сильнодіючих факторів, що впливають на стабільність резисторів, є вологість, що викликає як оборотні, так і необоротні зміни опору. Стабільність резисторів до дії вологи оцінюється коефіцієнтом вологостійкості, що виражає відносну зміну величини опору резистора в умовах підвищеної вологості, в порівнянні з величиною опору в нормальних умовах за певний період часу.

Старіння резистора.[ред. | ред. код]

Старіння резисторів характеризується зміною величини опору резистора від часу і відбувається як при зберіганні, так і при експлуатації. Причинами старіння є локальні перегріви резистивного елементу, електролітичні процеси, процеси деструкції матеріалів під дією електричного поля, нагрівання і несприятливих впливів навколишнього середовища (вологості, хімічного забруднення, сонячного світла і ін.).

Позначення резисторів на принципових електричних схемах[ред. | ред. код]

Умовні графічні позначення резисторів на принципових електричних схемах регламентуються ГОСТ 2.728-74^[3]. Згідно з ним постійні резистори у залежності від виду і потужності позначаються так:

Європейські симоволи для позначення
резисторів у електричних схемах,
у тому числі і за ГОСТ 2.728-74

За ГОСТ 2.710-81^[4] резистор, змінний резистор, потенціометр, варистор, терморезистор на електричних схемах позначаються буквою R. Наприклад: R2.

Види з’єднаннь резисторів[ред. | ред. код]

Еквівалентна схема послідовно сполучених резисторів Еквівалентна схема паралельно сполучених резисторів Змішане сполучення резисторів Приклади маркування резисторів кольоровими мітками

Послідовне з’єднання резисторів[ред. | ред. код]

При з’єднанні резисторів послідовно їх еквівалентною схемою буде резистор з опором, рівним сумі опору окремих резисторів:

R = R 1 + R 2 + ⋯ + R N = ∑ i = 1 N R i . {\displaystyle R=R_{1}+R_{2}+\dots +R_{N}=\sum _{i=1}^{N}R_{i}.}

Паралельне з’єднання резисторів[ред. | ред. код]

При паралельному з’єднанні резисторів обернена величина еквівалентного опору (провідність) дорівнює сумі обернених величин усіх опорів (провідностей).

1 R = 1 R 1 + 1 R 2 + ⋯ + 1 R N = ∑ i = 1 N 1 R i . {\displaystyle {\frac {1}{R}}={\frac {1}{R_{1}}}+{\frac {1}{R_{2}}}+\dots +{\frac {1}{R_{N}}}=\sum _{i=1}^{N}{\frac {1}{R_{i}}}.}

Змішане з’єднання резисторів[ред. | ред. код]

Схема складається з двох паралельно з’єднаних блоків, один з них складається з послідовно з’єднаних резисторів   R 1 {\displaystyle ~R_{1}} та   R 2 {\displaystyle ~R_{2}} загальним опором   R 1 + R 2 {\displaystyle ~R_{1}+R_{2}} , інший — з резистора   R 3 {\displaystyle ~R_{3}} ; загальна провідність буде становити 1 R = 1 ( R 1 + R 2 ) + 1 R 3 {\displaystyle {\frac {1}{R}}={\frac {1}{(R_{1}+R_{2})}}+{\frac {1}{R_{3}}}} . Таким чином загальний опір можна обчислити за рівнянням R = R 3 ( R 1 + R 2 ) R 1 + R 2 + R 3 {\displaystyle R={\frac {R_{3}(R_{1}+R_{2})}{R_{1}+R_{2}+R_{3}}}} .

Маркування резисторів[ред. | ред. код]

Промислові резистори одного й того ж номіналу різняться між собою за опором за законами розподілу випадкових величин. Величина можливого відхилення від номінального значення визначається точністю резистора. Випускають резистори з точністю 20 %, 10 %, 5 %, і т. д. аж до 0,01 %^[5]. Номінали резисторів не довільні: їх значення вибираються зі спеціальних номінальних рядів за ГОСТ 28884-90 (IEC 63-63)^[6], найчастіше з номінальних рядів E6 (20 %), E12 (10 %) або E24 (для резисторів з точністю до 5 %), для точніших резисторів використовуються точніші ряди (наприклад, E48).

Резистори, що випускаються промисловістю, характеризуються також певним значенням максимальної потужності розсіювання(випускаються резистори потужністю 0,065 Вт; 0,125 Вт; 0,25 Вт; 0,5 Вт; 1 Вт; 2 Вт; 5 Вт аж до 150 Вт).

Маркування резисторів для навісного монтажу[ред. | ред. код]

Відповідно до ГОСТ 28883-90 (IEC 62-74)^[7] кольорове маркування наноситься у вигляді 3, 4, 5 або 6 кольорових кілець.

Колір	Значення		Множник	Допустиме відхилення ± %	Темп.коеф.опору ± 10−6/K
	1 кільце	2 кільце	3 кільце	4 кільце	Останнє кільце
відсутнє				20
сріблястий			0,01 Ω	10
золотистий			0,1 Ω	5
чорний	0	0	x 1 Ω	20	200
коричневий	1	1	x 10 Ω	1	100
червоний	2	2	x 100 Ω	2	50
помаранчевий	3	3	x 1 kΩ	3	15
жовтий	4	4	x 10 kΩ	0,1	25
зелений	5	5	x 100 kΩ	0,5
блакитний	6	6	x 1 MΩ	0,25	10
фіолетовий	7	7	x 10 MΩ	0,1	5
сірий	8	8		0,05	1
білий	9	9

• якщо нанесено три кільця, вони позначають величину опору (у тому числі третє — множник), а допустиме відхилення становить ± 20 %;
• якщо нанесено чотири кільця, то перші три (як у пункті, наведеному вище) позначають значення опору, а четверте — допустиме відхилення;
• якщо є п’ять кілець, перші три позначають опір, четверте — множник, а п’яте — допустиме відхилення;
• якщо є шість кілець, — це точний резистор і перші три кільця позначають опір, четверте — множник, п’яте — допустиме відхилення, шосте — температурний коефіцієнт опору (це кільце може знаходитись на самому краю резистора).

Маркування резисторів поверхневого монтажу (SMD-резисторів)[ред. | ред. код]

SMD—резистор опором 2 МОм типорозміру 1206 Паяння SMD—резистора 0805 типорозміру за допомогою паяльного пінцета

Резистори для поверхневого монтажу випускаються з низкою типорозмірів: 0201, 0402, 0603, 0805, 1206, 1210, 1218 і т. д. Зазвичай, типорозмір корпусу складається з чотирьох цифр, які вказують на його довжину і ширину. Наприклад, корпус 0805 означає таке: 0805 = довжина х ширина = (0,08 х 0,05) дюйма. Іноді ці цифри задаються в міліметрах, наприклад корпус 5763 має габарити (5,7 х 6,3) мм. Корпуси з однаковою назвою можуть мати різну висоту, різні контактні площадки й бути виконані з різних матеріалів, але розраховані для монтажу на стандартне установче місце.

• Маркування 3-ма цифрами

Перші дві цифри вказують значення в омах, остання — кількість нулів. Поширюється на резистори з ряду номіналів Е24 з допуском 1 % і 5 % типорозмірів 0603, 0805 та 1206. Буква R грає роль десяткової коми.

Приклад:

220 = 22 x 10⁰ (1) = 22Ω (не 220Ω!)

471 = 47 x 10¹ (10) = 470Ω

102 = 10 x 10² (100) = 1000Ω або 1kΩ

3R3 = 3.3Ω

• Маркування 4-ма цифрами

Перші три цифри вказують значення в омах, остання — число нулів. Поширюється на резистори з ряду номіналів Е96 з допуском 1 % типорозмірів 0805 та 1206. Буква R має значення десяткової коми.

Приклад:

4700 = 470 x 10⁰ (1) = 470Ω (не 4700Ω!) 2001 = 200 x 10¹ (10) = 2000Ω або 2kΩ 1002 = 100 x 10² (100) = 10000Ω або 10kΩ 15R0 = 15.0Ω

• Маркування 3-ма символами цифра-цифра-буква (JIS-C-5201)

Розшифровка маркування резистора 3-ма символами цифра-цифра-буква

Ω	Код		Ω	Код		Ω	Код		Ω	Код		Ω	Код		Ω	Код		Код	Множник
100	01		147	17		215	33		316	49		464	65		681	81		Z	0.001
102	02		150	18		221	34		324	50		475	66		698	82		Y або R	0.01
105	03		154	19		226	35		332	51		487	67		715	83		X або S	0.1
107	04		158	20		232	36		340	52		499	68		732	84		A	1
110	05

Как работают резисторы? Что внутри резистора?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 июля 2019 г.

Когда впервые узнаешь об электричестве, вы обнаружите, что материалы делятся на две основные категории, называемые проводниками и изоляторы. Проводники (например, металлы) пропускают электричество через их; изоляторы (такие как пластмассы и дерево) обычно не работают. Но Нет ничего проще, правда? Любое вещество будет вести электричество, если на него подать достаточно большое напряжение: даже воздух, который обычно является изолятором, внезапно становится проводником, когда в облаках нарастает мощное напряжение — вот что делает молнии.Вместо того, чтобы говорить о проводниках и изоляторах, это часто яснее говорить о сопротивлении: легкость, с которой что-то позволит электричеству течь через него. У проводника низкое сопротивление, в то время как изолятор имеет гораздо большее сопротивление. Устройства под названием резисторы позволяют вводить точно контролируемые величины сопротивления в электрические цепи. Давайте подробнее разберемся, что это такое и как они работают!

Фото: четыре типичных резистора, расположенных бок о бок в электронной схеме.Резистор работает путем преобразования электрической энергии в тепло, которое рассеивается в воздухе.

Что такое сопротивление?

Электричество течет через материал, переносимый электронами, крошечные заряженные частицы внутри атомов. широко говоря, материалы, которые хорошо проводят электричество — те, которые позволяют электронам свободно течь через них. В металлах, например, атомы заперты в прочная кристаллическая структура (немного похожа на металлическую подъемную раму в игровая площадка). Хотя большинство электронов внутри этих атомов зафиксированные на месте, некоторые из них могут проходить сквозь конструкцию, унося с собой электричество.Вот почему металлы — хорошие проводники: металл относительно небольшое сопротивление протекающим через него электронам. Пластик совсем другой. Хотя часто они твердые, у них нет того же кристаллическая структура. Их молекулы (которые обычно очень длинные повторяющиеся цепи, называемые полимерами), связаны между собой в такие способ, которым электроны внутри атомов полностью заняты. Там Короче говоря, нет свободных электронов, которые могут перемещаться в пластике. проводить электрический ток. Пластик — хорошие изоляторы: кладут до высокого сопротивления протекающим через них электронам.

Это все немного расплывчато для такого предмета, как электроника, которая требует точного контроля электрических токов. Вот почему мы определяем сопротивление, точнее, напряжение в вольтах, необходимое для через цепь протекает ток 1 ампер. Если требуется 500 вольт для сделать расход 1 ампер, сопротивление 500 Ом (написано 500 Ом). Ты можешь увидеть это соотношение, записанное в виде математического уравнения:

V = I × R

Это известно как закон Ома для немецкого языка. физик Георг Симон Ом (1789–1854).

Фото: С помощью мультиметра, подобного этому, вы можете автоматически определить сопротивление электронного компонента; измеритель пропускает через компонент известный ток, измеряет напряжение на нем и использует закон Ома для расчета сопротивления. Хотя мультиметры достаточно точны, вы должны помнить, что провода и щупы также имеют сопротивление, которое внесет ошибку в ваши измерения (чем меньше сопротивление, которое вы измеряете, тем больше вероятная ошибка).Здесь я измеряю сопротивление громкоговорителя в телефоне, которое, как вы видите на цифровом дисплее, составляет 36,4 Ом. Вставка: переключатель на мультиметре позволяет мне измерять различные сопротивления (200 Ом, 2000 Ом, 20K = 20000 Ом, 200K = 200000 Ом и 20M = 20 миллионов Ом).

Сопротивление бесполезно?

Сколько раз вы слышали такое в фильмах о плохих парнях? Это часто верно и в науке. Если материал имеет высокое сопротивление, он означает, что электричеству будет сложно пройти через него.Чем больше электричеству приходится бороться, тем больше энергии потрачено впустую. Это звучит вроде плохая идея, но иногда сопротивление далеко не «бесполезно» и на самом деле очень полезно.

Фото: Нить накаливания внутри старой лампочки. Это очень тонкий провод с умеренным сопротивлением. Он нагревается, поэтому ярко светится и излучает свет.

В лампочке старого образца, например, электричество проходит через очень тонкий кусок проволоки называется нитью.Провод такой тонкий, что электричество действительно нужно бороться, чтобы пройти через это. Это делает провод чрезвычайно горячий — настолько сильно, что излучает свет. Без сопротивление, такие лампочки не работают. Конечно недостаток в том, что приходится тратить огромное количество энергии на нагрев нить. Подобные старые лампочки зажигают свет, тепло, поэтому их называют лампами накаливания; Новые энергоэффективные лампочки излучают свет, не выделяя много тепла, благодаря совершенно иному процессу флуоресценции.

Тепло, которое выделяют нити, не всегда тратится впустую. В таких приборах, как электрические чайники, электрические радиаторы, электрические души, кофеварки и тостеры, есть более крупные и прочные версии волокон, называемые нагревательные элементы. Когда через них протекает электрический ток, они получают достаточно горячей, чтобы вскипятить воду или приготовить хлеб. В нагревательных элементах, по крайней мере, сопротивление далеко не бесполезно.

Сопротивление

также полезно в таких вещах, как транзисторные радиоприемники и телевизор. наборы.Предположим, вы хотите уменьшить громкость на телевизоре. Ваш ход ручка громкости, и звук становится тише, но как это происходит? Регулятор громкости на самом деле является частью электронного компонента, называемого переменный резистор. Если вы уменьшите громкость, вы на самом деле повышение сопротивления в электрической цепи, которая приводит в движение громкоговоритель телевизора. Когда вы включаете сопротивление, электрический ток, протекающий по цепи, уменьшается. С меньшим током, для питания громкоговорителя меньше энергии, поэтому звук тише.

Фотография: «Переменный резистор» — это очень общее название компонента, сопротивление которого можно изменять перемещение диска, рычага или какого-либо элемента управления. Более конкретные виды переменных резисторов включают потенциометры (небольшие электронные компоненты с тремя выводами) и реостаты (обычно намного больше и сделанные из нескольких витков спирального провода со скользящим контактом, который перемещается по катушкам, чтобы «отвести» некоторую часть сопротивления) , Фотографии: 1) Маленький переменный резистор, действующий как регулятор громкости в транзисторном радио.2) Два больших реостата от электростанции. Ты можешь увидеть регуляторы набора, которые «отталкивают» большее или меньшее сопротивление. Фото Джека Баучера из журнала Historic American Engineering Record любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Как работают резисторы

Люди, производящие электрические или электронные схемы рабочие места часто нуждаются в точном сопротивлении. Они могут сделайте это, добавив крошечные компоненты, называемые резисторами. Резистор — это небольшой пакет сопротивления: подключите его к цепи, и вы уменьшите ток на точную величину.Снаружи все резисторы выглядят более-менее то же самое. Как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице, резистор — это короткий червеобразный компонент с цветными полосами на сторона. Он имеет два соединения, по одному с каждой стороны, поэтому вы можете зацепить это в цепь.

Что происходит внутри резистора? Если вы сломаете одну открытую и соскоблите внешнее покрытие изоляционной краски, вы можете увидеть изолирующий керамический стержень, проходящий через середину, с медной проволокой, обернутой снаружи.Такой резистор называют проволочной обмоткой. Количество витков меди регулирует сопротивление очень точно: чем больше витков меди, тем тоньше медь, тем выше сопротивление. В резисторах меньшего номинала предназначен для схем малой мощности, медная обмотка заменена на спиральный узор из углерода. Такие резисторы намного дешевле марки и называются карбон-пленкой. Как правило, резисторы с проволочной обмоткой более точны и стабильны при более высоких рабочих температурах.

Фото: внутри резистора с проволочной обмоткой.Разломайте пополам, соскребите краску, и вы сможете отчетливо увидеть изолирующий керамический сердечник и проводящий медный провод, обернутый вокруг него.

Как размер резистора влияет на его сопротивление?

Предположим, вы пытаетесь протолкнуть воду через трубу. Различные виды трубок будут более или менее услужливыми, поэтому более толстая труба будет сопротивляться воде меньше, чем более тонкая и более короткая труба будет оказывать меньшее сопротивление, чем более длительное. Если вы заполните трубу, скажем, галькой или губкой, вода будет по-прежнему просачиваться через него, но гораздо медленнее.Другими словами, длина, площадь поперечного сечения (площадь вы смотрите в трубу, чтобы увидеть, что внутри), и все, что внутри трубы, влияет на ее сопротивление воде.

Электрические резисторы очень похожи — на них действуют те же три фактора. Если сделать провод тоньше или длиннее, электронам будет труднее двигаться по нему. И, как мы уже видели, электричеству труднее проходить через одни материалы (изоляторы), чем через другие (проводники). Хотя Георг Ом наиболее известен тем, что связывает напряжение, ток и сопротивление, он также исследовал взаимосвязь между сопротивлением и размером и типом материала, из которого изготовлен резистор.Это привело его к другому важному уравнению:

R = ρ × L / A

Проще говоря, сопротивление (R) материала увеличивается с увеличением его длины (поэтому более длинные провода обеспечивают большее сопротивление) и увеличивается по мере уменьшения его площади (более тонкие провода обеспечивают большее сопротивление). Сопротивление также связано с типом материала, из которого изготовлен резистор, и это обозначено в этом уравнении символом ρ, который называется удельным сопротивлением и измеряется в единицах Ом · м (омметры).У разных материалов очень разные удельные сопротивления: проводники имеют гораздо меньшее удельное сопротивление, чем изоляторы. При комнатной температуре алюминий имеет сопротивление около 2,8 x 10 ^-8 Ом · м, тогда как медь (лучший проводник) значительно ниже — 1,7 ^-8 Ом · м. Кремний (полупроводник) имеет удельное сопротивление около 1000 Ом · м, а стекло (хороший изолятор) измеряет около 10 ¹² Ом · м. Из этих цифр видно, насколько разные проводники и изоляторы обладают способностью переносить электричество: кремний примерно в 100 миллиардов раз хуже, чем медь, а стекло снова примерно в миллиард раз хуже!

Сопротивление и температура

Диаграмма: сопротивление материала увеличивается с температурой.На этой диаграмме показано, как удельное сопротивление (основное сопротивление материала, независимо от его длины или площади) увеличивается почти линейно при повышении температуры от абсолютного нуля до примерно 600 К (327 ° C) для четырех обычных металлов. Построено с использованием исходных данных из «Удельное электрическое сопротивление выбранных элементов» П. Десаи и др., J. Phys. Химреагент Ссылка Data, Vol 13, № 4, 1984 и «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра» R. Matula, J. Phys. Химреагент Ссылка Data, Vol 8, No. 4, 1979, любезно предоставлено Национальным институтом стандартов и технологий США. Открытые данные.

Сопротивление резистора непостоянно, даже если это определенный материал фиксированной длины и площади: оно постоянно увеличивается с до при повышении температуры. Зачем? Чем горячее материал, тем сильнее его атомы или ионы колеблются и тем труднее электроны должны пробираться сквозь них, что приводит к более высокому электрическому сопротивлению. Говоря в широком смысле, удельное сопротивление большинства материалов линейно увеличивается с температурой (поэтому, если вы увеличите температура на 10 градусов, удельное сопротивление увеличивается на определенную величину, а если его увеличивать еще на 10 градусов удельное сопротивление снова возрастает на ту же величину).Если вы охладите материал , вы понизите его удельное сопротивление, а если охладите его до чрезвычайно низкого температуры, иногда можно заставить сопротивление вообще исчезнуть. как сверхпроводимость.

,

как это работает, симптомы, проблемы, тестирование

Обновлено: 1 мая 2019 г.

Двигатель, приводящий в движение вентилятор в системе отопления и кондиционирования воздуха в автомобиле, называется двигателем вентилятора. Он расположен внутри приборной панели, часто с противоположной стороны от рулевого колеса или внутри моторного отсека на брандмауэре. Резистор электродвигателя вентилятора или модуль управления электродвигателем вентилятора — это часть, которая регулирует скорость электродвигателя вентилятора.

В чем разница? Резистор электродвигателя вентилятора — это простой электрический резистор. Он используется в автомобилях, где двигатель нагнетателя имеет только 4 или 5 фиксированных скоростей, как показано слева на этой диаграмме. Смотрите фото резистора электродвигателя вентилятора Ford.

Автомобили с автоматической системой климат-контроля и автомобили с плавной регулировкой скорости вентилятора оснащены электронным модулем управления двигателем вентилятора, см. Фото.

В большинстве современных автомобилей резистор электродвигателя вентилятора или модуль управления устанавливаются внутри одного из каналов системы HVAC, рядом с электродвигателем вентилятора.Это делается для охлаждения резистора или модуля управления пропусканием воздуха. В некоторых старых автомобилях резистор электродвигателя вентилятора устанавливался на брандмауэре с доступом из-под капота.

Неисправности резистора электродвигателя вентилятора / модуля управления

Проблемы с резистором электродвигателя вентилятора распространены во многих автомобилях. Наиболее частый симптом неисправности резистора электродвигателя вентилятора — это когда вентилятор отопителя работает только на максимальной скорости (4 или 5) и не работает на низких скоростях.В некоторых автомобилях отказавший резистор электродвигателя вентилятора может привести к полной остановке работы вентилятора отопителя.

В большинстве случаев резистор двигателя вентилятора выходит из строя из-за коррозии или перегрева. Иногда механическое сопротивление вращению двигателя вызывает чрезмерный электрический ток, который может перегреться и преждевременно повредить резистор двигателя вентилятора. Например, это происходит, когда лопасть вентилятора заклинивает посторонним предметом или когда подшипники двигателя изношены и он не вращается свободно.

Реклама — продолжить чтение ниже

Проблемы с модулем управления двигателем нагнетателя возникают реже, но он выходит из строя по той же причине: из-за коррозии или перегрева, когда двигатель заклинивает или закорачивает.В большинстве случаев при выходе из строя модуля управления вентилятором двигатель вентилятора не работает. В некоторых автомобилях (например, старых грузовиках GM) отказавший модуль управления вентилятором или процессор может привести к тому, что двигатель вентилятора будет продолжать работать даже при выключенном зажигании.

Как диагностируется резистор электродвигателя вентилятора?

Этот резистор электродвигателя вентилятора Ford вышел из строя из-за коррозии

Диагностические процедуры различаются.Часто проблема выявляется визуальным осмотром резистора. Например, как вы можете видеть на этой фотографии, резистор электродвигателя вентилятора в этом Ford Escape вышел из строя из-за коррозии.

Если на резисторе нет визуальных повреждений, необходимо проверить сопротивление между выводами и сравнить его со спецификациями. Если сопротивление не соответствует требованиям, резистор необходимо заменить.

Например, на этой фотографии мы измерили сопротивление резистора электродвигателя вентилятора. Согласно сервисному руководству оно должно быть в районе 4-5 Ом.

Неисправный резистор, проверенный омметром

В нашем случае омметр показывает обрыв цепи, что означает отказ резистора.

Иногда резистор электродвигателя вентилятора может выйти из строя из-за проблем с самим электродвигателем вентилятора. Это означает, что после замены резистора электродвигателя вентилятора убедитесь, что электродвигатель вентилятора работает свободно и не издает шума.Мы видели случаи, когда изношенный электродвигатель вентилятора снова приводил к выходу из строя недавно замененного резистора. Например, эта проблема была распространена в старых минивэнах Chrysler и Dodge. В этом случае необходимо заменить и электродвигатель вентилятора. Одним из симптомов изношенного двигателя вентилятора является то, что он может периодически издавать громкий визг при работе.

Как проверить электродвигатель вентилятора?

Если двигатель нагнетателя не работает, сначала необходимо проверить сам двигатель нагнетателя.Обычно это делается путем измерения напряжения на разъеме электродвигателя вентилятора, когда он включен. Если на двигателе есть напряжение (минимум 4-6 Вольт на низкой скорости и 12 Вольт на высокой скорости), но двигатель не работает, двигатель неисправен или заклинило.

Проверка напряжения на электродвигателе вентилятора. Если на двигателе есть напряжение (минимум 4-6 Вольт на низкой скорости и 12 Вольт на высокой скорости), но двигатель не запускается, двигатель неисправен.

Такие вещи, как листья, веточки, орехи, кусочки порванного фильтра салона, могут заклинить лопасть электродвигателя вентилятора. Это часто случается во многих машинах.

Если на двигателе нет напряжения, необходимо проверить всю цепь двигателя вентилятора, начиная с предохранителя. Смотрите: как проверить предохранитель в автомобиле.

Если двигатель нагнетателя неисправен, его необходимо заменить. Замена электродвигателя вентилятора стоит от 320 до 650 долларов в зависимости от автомобиля.Во многих машинах это довольно просто; Электродвигатель нагнетателя расположен за перчаточным ящиком и удерживается 3-4 винтами. В других случаях он может быть расположен внутри приборной панели (например, Mazda 5), ​​что затрудняет замену.

Если вам нужна правильная процедура диагностики, мы разместили несколько ссылок, по которым вы можете получить доступ к руководству по обслуживанию вашего автомобиля за абонентскую плату. Проверьте этот пост, прокрутите страницу вниз.

Как проверяется модуль управления электродвигателем вентилятора?

Механики в представительстве могут диагностировать систему HVAC с помощью диагностического прибора.При отсутствии сканирующего прибора во многих автомобилях с автоматической системой климат-контроля есть режим самотестирования или диагностики. Обычно его можно активировать, нажимая и удерживая разные кнопки.

Проверка силового транзистора Honda (модуль управления электродвигателем вентилятора).

Например, в Honda Accord 2009 года руководство по обслуживанию описывает процедуру следующим образом: Включите зажигание.Нажмите и удерживайте кнопку OFF и в течение 10 секунд нажмите и отпустите кнопку обогрева окон пять раз. Система переходит в режим самодиагностики, и по окончании его, если возникнет проблема, на дисплее отобразится код неисправности. В сервис-мануале описана процедура тестирования для каждого кода. Посмотрите, например, это видео на YouTube, добавьте марку и модель вашего автомобиля.

Другой способ — проверить напряжение на двигателе нагнетателя, модуле управления двигателем нагнетателя и других частях цепи в соответствии с руководством по обслуживанию.Например, в упомянутом Honda Accord 2009 года питание +12 В подается непосредственно на электродвигатель вентилятора через предохранитель, а затем через реле. Модуль управления электродвигателем вентилятора (Honda называет его силовым транзистором) обеспечивает заземление. Силовой транзистор имеет 4 провода: два идут от блока управления климатической установкой, один — масса, один идет к отрицательной клемме электродвигателя вентилятора. В сервисном руководстве рекомендуется измерить напряжение на электродвигателе вентилятора, затем, если не в порядке, на силовом транзисторе и так далее.

Неисправный силовой транзистор был довольно частой причиной неработающего электродвигателя нагнетателя в некоторых автомобилях Honda и Acura.

Блок управления двигателем нагнетателя Honda (силовой транзистор)

Например, в бюллетене Honda 03-048 описана проблема, при которой электродвигатель нагнетателя задней системы HVAC в Pilot 2003 не работал на всех скоростях. В бюллетене рекомендуется заменить задний силовой транзистор в качестве решения.

BMW называет модуль управления электродвигателем нагнетателя узлом конечной стадии, и это также довольно распространенное явление. Иногда он не выходит из строя полностью, но приводит к прерывистой работе двигателя нагнетателя или его работе с разной скоростью. Смотрите эти видео на YouTube для получения дополнительной информации.

В некоторых грузовиках GM отказ модуля управления электродвигателем вентилятора может привести к прекращению работы или запуску электродвигателя переднего вентилятора после выключения транспортного средства. В бюллетене GM 06-01-39-002C описывается эта проблема, которая возникает в холодную погоду.В бюллетене рекомендуется заменить модуль управления электродвигателем вентилятора. GM называет это линейным силовым модулем (LPM). Посмотрите эти видео на YouTube для получения дополнительной информации.

Возможности ремонта

Ваш местный механик или небольшая ремонтная мастерская смогут диагностировать проблему. Конечно, самый быстрый способ — записаться на прием к вашему дилеру. У многих дилеров деталь есть в наличии. Замена резистора электродвигателя вентилятора или модуля управления не требует больших затрат.

Например, у одного из наших коллег была проблема с его Ford Escape 2011 года выпуска: вентилятор работал только на скорости 4.Он заплатил 50 долларов за диагностику и 112 долларов за замену резистора в местном представительстве Ford. Когда через два года возникла такая же проблема, он заказал деталь через Интернет за 25 долларов и сам заменил ее.

В Ford Escape / Mazda Tribute 2008-2011 гг. Резистор электродвигателя вентилятора расположен в верхней части воздуховода блока HVAC за перчаточным ящиком. Он удерживается двумя винтами.

В Ford Escape 2008-2011 гг. Резистор расположен за перчаточным ящиком в верхней части воздуховода блока HVAC.Он удерживается двумя винтами и легко заменяется. Смотрите фото.

В Ford F150 2008-2011 гг. Резистор электродвигателя вентилятора также расположен за перчаточным ящиком, но установлен с правой стороны пластикового воздуховода. В этой ветке на f150online.com показано, где находится резистор.

Автор этого блога поделился своим опытом замены резистора электродвигателя вентилятора в Jeep Liberty. В некоторых старых легковых и грузовых автомобилях резистор электродвигателя вентилятора установлен на брандмауэре с доступом из-под капота.

Как работает резистор электродвигателя вентилятора

Типовая схема резисторов вентилятора

На этой схеме показано, как резистор электродвигателя вентилятора подключен в типичном автомобиле. В этом автомобиле при максимальной скорости вентилятора «4» резистор отключен, и двигатель вентилятора получает питание непосредственно от переключателя вентилятора. Вот почему в некоторых автомобилях электродвигатель нагнетателя все еще может работать в режиме «Высокая» скорость, если резистор неисправен.

На этой схеме переключатель вентилятора установлен на скорость «1», поэтому ток электродвигателя вентилятора снижается тремя последовательно подключенными резисторами (R2 + R3 + R4). Текущий поток показан синим и красным.

При установке «2» последовательно подключены два резистора, а при «3» — только один резистор.
Добавление сопротивления в электрическую цепь снижает ток в цепи. Когда несколько резисторов соединены последовательно, общее сопротивление увеличивается и становится равным сумме отдельных сопротивлений.

,