Нагревательный резистор в блоке питания

Обновлено: 04.07.2024

Когда ток протекает через резистор, электрическая энергия преобразуется в ТЕПЛОВУЮ энергию. Тепло, выделяемое в компонентах цепи, каждый из которых обладает хотя бы некоторым сопротивлением, рассеивается в воздухе вокруг компонентов. Скорость рассеивания тепла называется МОЩНОСТЬЮ, обозначается буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Количество рассеиваемой мощности можно рассчитать, используя любые две величины, используемые в расчетах по закону Ома. Помните, что, как и в любой формуле, в формуле должны использоваться ОСНОВНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, то есть ВОЛЬТЫ, ОМЫ и АМПЕРЫ (а не милли, Мэг и т. д.).

Чтобы найти мощность P, используя V и I

Чтобы найти мощность P, используя V и R

Чтобы найти мощность P, используя I и R

Прежде чем начать, подумайте об этих нескольких советах. Если внимательно следовать им, решить проблему будет проще.

<р>1. Разработайте ответы, используя карандаш и бумагу; иначе легко запутаться на полпути и получить неверный ответ.

<р>2. Конечно, ответом будет не просто число, это будет определенное количество ватт (или несколько единиц ватт). Не забудьте указать правильную единицу измерения (например, Вт или мВт и т. д.), а также число, иначе ответ не имеет смысла.

<р>3. Преобразуйте все субединицы, такие как мВ или кОм, в ватты, когда вы вводите их в соответствующую формулу. Ошибка здесь приведет к действительно глупым ответам, в тысячи раз большим или слишком маленьким.

<р>4. Хотя структура этих формул мощности кажется очень похожей на формулы Закона Ома, между ними есть тонкое отличие — они содержат несколько членов, возведенных в квадрат (I 2 и V 2 ). Будьте очень осторожны, используя трюк с треугольником для переноса этих формул. Если вам нужно связать мощность с сопротивлением, то либо I, либо V нужно возвести в квадрат (умножить на себя). Однако вы можете построить треугольник, соответствующий любой из формул, чтобы получить R, как показано ниже.

Не забудьте загрузить нашу брошюру "Советы по математике", в которой показано, как использовать калькулятор с показателями степени и техническими обозначениями для работы с этими единицами измерения и каждый раз получать правильный ответ.

Важно помнить о влиянии рассеивания мощности в компонентах: чем больше мощность, тем больше тепла должен рассеивать компонент. Обычно это означает, что компоненты, рассеивающие большое количество энергии, нагреваются, а также они будут значительно больше по размеру, чем маломощные. Если от компонента требуется рассеивать больше энергии, чем он рассчитан, он не сможет избавиться от выделяемого тепла достаточно быстро. Его температура повысится, и перегрев может привести к полному отказу компонента и возможному повреждению других компонентов и самой печатной платы (PCB). В качестве меры предосторожности резисторы большой мощности часто монтируются отдельно от печатной платы с использованием более длинных выводных проводов, заключенных в керамические втулки. Мощные резисторы с проволочной обмоткой могут быть даже заключены в металлический радиатор и прикручены болтами к большой металлической поверхности, например к корпусу оборудования, чтобы избавиться от нежелательного тепла. Примеры резисторов большой мощности показаны на странице «Конструкция резистора».

Компоненты, такие как резисторы, имеют определенную номинальную мощность, указанную производителем (в ваттах или милливаттах). Этот рейтинг (параметр) необходимо проверять при замене компонента, чтобы не произошло превышения рейтинга. Это важное соображение безопасности при обслуживании электронного оборудования.

Тепло, выделяемое мощными резисторами, является основной причиной преждевременного выхода из строя многих цепей. Либо сам резистор выходит из строя из-за «разомкнутой цепи», особенно в резисторах с проволочной обмоткой. В резисторах из углеродного состава перегрев в течение длительного периода может привести к изменению значения. Это может увеличиваться в типах с высоким сопротивлением или более опасно уменьшаться (позволяя увеличить ток) в типах с низким значением. Увеличение тока, вызванное этим уменьшением сопротивления, только ускоряет процесс, и в конечном итоге резистор (а иногда и другие связанные с ним компоненты) сгорает!

Энергия в резисторах

Если за заданное время рассеивается определенное количество энергии, то рассеивается ЭНЕРГИЯ. Энергия (мощность x время) измеряется в джоулях, и, включив время (t) в формулы мощности, можно рассчитать энергию, рассеиваемую компонентом или цепью.

Рассеиваемая энергия = Pt или VIt или V 2 t/R или даже I 2 Rt Джоули

Обратите внимание, что в формулах для энергии такие величины, как мощность, время, сопротивление, ток и напряжение, должны быть преобразованы в их основные единицы, например Ватты, секунды, Омы, Амперы, Вольты и т. д. Без единиц или нескольких единиц измерения! Как описано в буклете «Советы по математике».

Все вышеперечисленные единицы являются частью интегрированной системы международных стандартных единиц; Система S.I. (Système International d’Unités). Эта система устанавливает основные единицы для любых электрических, механических и физических свойств и их отношения друг к другу. Он также включает стандартную форму кратных и дробных кратных, описанную в буклете «Советы по математике».

Мощные резисторы и резистивные нагреватели имеют много общих конструктивных особенностей. В обоих продуктах хорошая тепловая конструкция обеспечивает низкое тепловое сопротивление между элементом и внешней средой. Оба должны быть прочными и надежными.

Мощные резисторы часто используются в обогревателях. Они позволяют дизайнеру подавать и контролировать тепло на небольшой площади. Riedon предлагает широкий ассортимент этих резисторов. Если один из наших стандартных резисторов не подходит, мы можем изменить существующие продукты или создать новые конструкции в соответствии с вашими особыми требованиями.

Мощные резисторы Riedon используются в различных нагревательных устройствах. Они особенно полезны в ситуациях, когда тепло необходимо изолировать или сконцентрировать на небольшой площади.

Например, силовые резисторы Riedon используются для предотвращения образования конденсата при установке наружных камер видеонаблюдения. Тепло от резистора поддерживает температуру линзы выше точки росы. Благодаря резисторам с малой занимаемой площадью тепло локализуется для оптимизации энергоэффективности системы. В другом приложении наши резисторы используются для нагрева и контроля температуры образцов в системах анализаторов крови.

В электронных схемах мощные резисторы нагревают чувствительные полупроводниковые микросхемы и печатные платы, защищая их от повреждений в результате конденсации и холода. В медико-биологических исследованиях для инкубации бактериальных культур используются локальные нагреватели, обеспечивающие жесткий контроль температуры с минимальным перерегулированием и отсутствием газовыделения. В некоторых системах анализаторов используются резисторы для нагрева испытуемых образцов.

Хорошее тепловое проектирование имеет решающее значение

Мощные резисторы и нагреватели имеют общее критическое конструктивное требование — эффективная тепловая конструкция. В любом продукте хорошая тепловая конструкция обеспечивает низкое тепловое сопротивление между элементом и внешней средой.

Мощные резисторы должны рассеивать тепло, выделяемое током, протекающим через резистивный элемент. Это тепло должно отводиться от элемента сопротивления и передаваться в окружающую среду. Эффективность этого процесса имеет решающее значение. Резисторы в современных приложениях должны быть небольшими и надежными. Если тепловая конструкция неэффективна, резистор излишне велик для данной номинальной мощности. Надежность низкая, поскольку элемент будет работать при более высокой температуре.

Тепловой КПД обогревателей также должен быть высоким. Низкий тепловой КПД приведет к чрезмерному потреблению энергии, а надежность будет поставлена под угрозу, поскольку элемент должен работать при более высоких температурах. Эффективная теплопередача также сокращает время отклика, способствуя лучшему контролю температуры и сводя к минимуму температурный гистерезис и перерегулирование.

Удельная мощность

Современная конструкция электронного и электрического оборудования придает большое значение размеру и эффективности, поэтому современные мощные резисторы должны быть небольшими. Например, пленочный резистор Riedon TF1220S имеет номинальную мощность 25 Вт и монтажную площадь всего 0,21 дюйма2. В качестве нагревателя это соответствует удельной мощности 119 Вт/кв. дюйм! Тепловое сопротивление составляет всего 3,0 °C/Вт, что обеспечивает очень высокую тепловую эффективность.

Тип	Ватт (Вт)	Площадь (дюйм2)	Вт/дюйм2
УАЛ-5	5	0,3	17
УАЛ-50	50	1,6	31
PF3220	15	0,2	75
PF1238H	80	1,5	53
TF1218	50	0,5	100
SP1185	5	0,2	25
УБ-12	10	1.2	8

Другие силовые резисторы Riedon имеют номинальную плотность мощности от менее 10 Вт/дюйм2 до более 50 Вт/дюйм2 и площадь поверхности, как правило, менее двух квадратных дюймов.

Надежность

Резисторы рассчитаны на прочность и надежность. Эти функции также важны для нагревателей, но часто игнорируются в стандартных конструкциях нагревателей. Для обеспечения высокой надежности резисторы (и нагреватели) должны быть электрически стабильными и конструктивно надежными.

Элементы меньше нагреваются в конструкциях с низким тепловым сопротивлением, что продлевает срок службы. Пленочные элементы обычно приклеиваются к анодированным подложкам.Элементы проволоки намотаны на сердечники, которые имеют бесцентровую шлифовку для обеспечения однородности, предотвращения перегрева и обеспечения равномерного распределения тепла.

Проволока сопротивления и выводы приварены к торцевым крышкам из нержавеющей стали, а элементы защищены литыми эпоксидными или силиконовыми покрытиями. Диэлектрическая прочность обычно составляет 1000 В переменного тока или выше.

Индивидуальный дизайн

Riedon может модифицировать существующие конструкции мощных резисторов, чтобы они подходили для многих специальных применений. Например, относительно легко встроить один из наших стандартных мощных резисторов с проволочной обмоткой в специальный корпус. Такой подход обеспечивает недорогую альтернативу специальным конструкциям литых нагревателей. Наши пользовательские возможности несколько уникальны. Riedon фокусируется на требованиях к резисторам малого и среднего объема, в отличие от крупносерийного «товарного» бизнеса. Это позволяет нашей производственной системе легко приспосабливаться к индивидуальному дизайну и требованиям малых тиражей, обеспечивая при этом высокий уровень обслуживания клиентов по экономичным ценам. Прототипы доставляются быстро с минимальными затратами, а ранняя поставка продукции осуществляется быстро. Мы предоставляем те же преимущества нашим клиентам бизнес-сегмента нагревателей сопротивления и RTD.

Я просмотрела другие вопросы и либо не поняла, что читала, либо не ответила на свой вопрос, поэтому, если есть статья, которую я пропустил, не стесняйтесь перенаправить меня.

Я довольно новичок в электронике и пришел через Arduino, поэтому я довольно нечетко понимаю, что такое электроника, стоящая за тем, как все работает.

Я пытаюсь создать нагревательное устройство для обогрева морозильного ларя, который я пытаюсь превратить в инкубатор. У меня есть сторона «кодирования» с Arduino, теперь я пытаюсь собрать электронику. У меня есть несколько реле, которые я буду использовать для включения.

ВОТ МОЙ ВОПРОС

У меня есть источник питания постоянного тока 12 В 6 А, который питает весь мой проект. Я пытаюсь использовать 4 цементных резистора по 10 Вт 12 Ом Дж. Как они должны быть настроены для производства необходимого мне тепла.

Поэтому я подумал про себя: "У меня есть блок питания 12 В * 6а = 72 Вт, если я использую 4 резистора по 10 Вт, 72 Вт будет для них слишком много". Однако я подключил их таким образом, резисторы последовательно, и они почти не нагреваются, поэтому я не должен знать, как эти штуки работают, хотя я думал, что знаю.

Есть ли хороший способ рассчитать, какую мощность должен получить резистор, чтобы достичь определенной температуры? Есть ли калькулятор или что-нибудь, что можно использовать, или формула, или это конкретно для резистора?

Если я подключу всего 1 или 2 последовательно, они станут НАМНОГО горячее, но тогда я беспокоюсь о том, что резисторы сгорят.

Любая помощь будет полезной, даже если это куча "Иди, посмотри и почитай здесь". комментарии.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ по запросу

Отапливаемое помещение составляет около 1,5 кубических метров, тип изоляции не знаю, это морозильная камера, а другой блок, для которого я хочу сделать это, - это винный холодильник.

Причина использования 12 В постоянного тока заключается в том, что в случае длительного отключения электроэнергии его можно легко запустить от резервного аккумулятора или системы солнечных панелей/аккумуляторов.

Помещение достаточно хорошо обогревается 40-ваттной лампочкой. Есть и другие коммерческие устройства, использующие аналогичную настройку.

Температура, которую я надеюсь получить, зависит от яйца, но не выше 100F.

Что касается 72 Ватт, о которых я только что говорил, это то, что выдает мой источник постоянного тока, было бы гораздо удобнее использовать его менее очевидно.

Резистор – это электронное устройство, предназначенное для ограничения потока электричества в цепи. Резистор выполняет эту задачу, будучи изготовленным из полупроводниковых материалов. Когда электричество проходит через резистор, выделяется тепло и рассеивается в окружающем воздухе. Под чрезмерным напряжением резистор выделяет так много тепла, что не может рассеять тепло достаточно быстро, чтобы предотвратить возгорание.

Нормальный нагрев резистора

Резисторы предназначены для работы при определенных напряжениях. Номинальное напряжение резистора определяется его значением мощности (мощности). Когда резистор работает при нормальной нагрузке по напряжению, он работает должным образом при напряжении, которое соответствует или ниже его номинальной мощности. На ощупь резистор будет холодным или теплым. Относительно низкая температура является результатом того, что резистор действует как полупроводник, а это означает, что через него проходит только определенное количество тока.

Ток — это поток электронов. Когда электроны встречают сопротивление, как в полупроводниковом материале, они выделяют тепло. Резисторы предназначены для рассеивания тепла, чтобы полупроводниковый материал не повреждался.

Перегрев резистора

Когда резистор находится под напряжением, приближающимся к верхнему пределу его номинальной мощности, резистор выделяет больше тепла, чем обычно. Это происходит из-за того, что напряжение пытается пропустить через резистор больший ток (электронов), чем он предназначен для прохождения.Резистор будет горячим на ощупь, и можно будет обнаружить слабый запах гари. Запах гари возникает из-за разрушения компонентов резистора: угля, глиняного связующего и пигмента цветового кода, нанесенного на резистор.

Сгорание резистора

Когда резистор был перегружен напряжением, превышающим его номинальную мощность, резистор станет очень горячим на ощупь, значительно потемнеет и, возможно, даже расплавится или загорится. Хотя в этот момент резистор может показаться поврежденным, он все еще может работать. Однако он может работать с меньшим сопротивлением, чем было изначально рассчитано.

Сгоревший резистор

В этот момент резистор не может противостоять потоку тока, вызванному чрезмерным напряжением, и резистор выходит из строя. Когда резистор выходит из строя, ток обычно протекает через сгоревший резистор без какого-либо сопротивления и, таким образом, проходит бесконтрольно. Другие компоненты в цепи могут быть повреждены из-за протекания избыточного тока.

Читайте также: