ตัวต้านทานหลายตัวในอนุกรมแทนการใช้ตัวต้านทานเดียวมีความได้เปรียบใด ๆ : ความร้อนที่ผลิตโดยตัวต้านทานของวัตต์ที่ต่างกันมีความแตกต่างกันอย่างไร

ฉันมีข้อสงสัยสองข้อขอให้คุณตอบข้อสงสัยของฉันต่างหาก :)

1) ฉันต้องการความต้านทานของ 'X' ดังนั้นควรใช้ตัวต้านทานเดียวที่มีค่า 'X' หรือความต้านทานหลายเท่าของ r1 + r2 + r3 = 'X' หรือไม่ สิ่งที่ฉันหมายถึงคือการใช้ตัวต้านทานหลายตัวในอนุกรมแทนที่จะใช้ตัวต้านทานเดียวมีประโยชน์อะไรบ้าง มันจะลดตัวต้านทานที่ทำให้ตื่นเต้นมากเกินไปหรือไม่?

2) พิจารณาตัวต้านทาน 1W 2k2 และตัวต้านทาน 1 / 4W 2k2 ความร้อนที่ผลิตโดยตัวต้านทานของวัตต์ที่แตกต่างกันแตกต่างกันหรือไม่? ตัวต้านทานตัวใดจะได้รับความร้อนมากขึ้นในสภาวะเดียวกัน (ฉันหมายถึงกระแสไฟฟ้าแรงดันและอื่น ๆ เนื่องจากตัวต้านทานทั้งสองเหมือนกัน)

ขอแสดงความนับถือราน

ตัวต้านทาน 1 W จะลดความร้อนที่ตัวต้านทาน 1/4 W ถ้าทั้งคู่กระจายพลังงานเดียวกัน ความร้อนจำเพาะอาจเทียบเคียงได้ แต่เนื่องจากมวลสูงตัวต้านทาน 1 W จะต้องใช้พลังงานมากกว่าเพื่อให้อุณหภูมิสูงขึ้นเหมือนกัน

คุณอาจต้องวางตัวต้านทานหลายตัวในอนุกรมเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป สมมติว่าคุณมีตัวต้านทาน 1 kΩ / 1/4 W ซึ่งมี 20 V จากนั้นพลังงานจะเป็น (20 V) 2/1 kΩ = 400 mW ซึ่งมากกว่า 1/4 W ที่ตัวต้านทานจัดอยู่ในอันดับและจะลดอายุของตัวต้านทาน คุณสามารถใช้รุ่น 1 W แทนหรือสำหรับตัวต้านทาน 330 Ω / 1/4 W สามตัวในซีรีส์ แต่ละอันจะกระจายเพียง 130 mW ดังนั้นจึงเป็นค่าที่ปลอดภัย $^2$

โปรดทราบว่าตัวต้านทานสามารถกระจายกำลังงานได้ที่อุณหภูมิต่ำเท่านั้น ส่วนใหญ่จะต้องมาจากอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมที่สูงกว่า 70 ° C ซึ่งหมายความว่ายิ่งคุณสูงเกินกว่าอุณหภูมินั้นพลังงานที่น้อยลงก็อาจกระจายไปจนกว่าอุณหภูมิสูงสุดซึ่งการกระจายที่อนุญาตจะกลายเป็นศูนย์

นอกเหนือจากการกระจายพลังงานคุณอาจต้องใช้ตัวต้านทานแบบอนุกรมสองตัวสำหรับการใช้งานแรงดันสูง ตัวต้านทานอาจได้รับการจัดอันดับที่ 160 V จากนั้นคุณจะไม่สามารถใช้งานได้เป็น 230 V แม้ว่ากระแส (และกำลังไฟ) จะต่ำมาก 230 V AC เป็น 325 V peak ดังนั้นคุณต้องมีตัวต้านทาน 3 ตัวในอนุกรม

เป็นไปได้ที่จะสร้างตัวต้านทานที่มีความต้านทาน R สามารถกระจายวัตต์ W ได้โดยรวมตัวต้านทาน n ของค่า R / n เป็นอนุกรมหรือ R * n แบบขนาน ไม่ว่าในกรณีใดตัวต้านทานจะต้องสามารถแยก W / n วัตต์ได้แม้ในระยะใกล้ เราสามารถรวมค่าตัวต้านทานที่แตกต่างกันในแบบอนุกรมหรือแบบขนาน แต่ส่วนแบ่งของกำลังงานที่กระจายโดยแต่ละตัวต้านทานจะเป็นสัดส่วนกับความต้านทานของตัวต้านทานแบบอนุกรมแบบต่อสายหรือสัดส่วนตรงกันข้ามกับความต้านทานแบบขนาน

ในหลายกรณีมันจะไม่สำคัญว่าตัวต้านทานจะถูกต่อสายเป็นอนุกรมหรือขนาน สามารถทำการตัดสินใจตามความพร้อมของค่าตัวต้านทานที่ต้องการ อย่างไรก็ตามมีบางกรณีที่อาจสร้างความแตกต่างได้:

• หากตัวต้านทานมีสายเป็นอนุกรมแรงดันไฟฟ้าของแต่ละตัวต้านทานจะเป็นเศษส่วนของแรงดันไฟฟ้าทั่วทั้งสาย ในทางตรงกันข้ามกับตัวต้านทานแบบมีสายขนานตัวต้านทานทุกตัวจะเห็นแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด หากต้องการตัวต้านทานที่สามารถจัดการ 1,000 โวลต์หนึ่งสามารถสร้างได้จากตัวต้านทาน 200 โวลต์สิบสายในชุด (โปรดทราบว่ามันเป็นเรื่องดีที่จะปล่อยให้ขอบความปลอดภัยเมื่อทำสิ่งนี้) ตัวต้านทานการเดินสายไฟแบบขนานไม่มีประโยชน์ดังกล่าว

• หากตัวต้านทานมีสายเป็นอนุกรมตัวต้านทานที่ล้มเหลวในการเปิดจะทำให้สตริงทั้งหมดไม่สามารถเปิดได้ ตัวต้านทานที่ล้มเหลว shorted จะลดความต้านทานของสายโดยส่วนแบ่งของความต้านทาน หากตัวต้านทานมีสายแบบขนานตัวต้านทานที่ล้มเหลวเปิดจะเพิ่มความต้านทานของสายอักขระทั้งหมด แต่ตัวต้านทานที่ล้มเหลวจะทำให้สายทั้งหมดล้มเหลว ในบางกรณีความล้มเหลวอย่างใดอย่างหนึ่งอาจมีผลกระทบด้านความปลอดภัยที่ยอมรับไม่ได้ โปรดทราบว่าหากสตริงตัวต้านทานผลักไปที่ขีด จำกัด แรงดันไฟฟ้าและหากตัวต้านทานล้มเหลวในสภาวะการลัดวงจร (ซึ่งเป็นเรื่องปกติ) จากนั้นเมื่อตัวต้านทานตัวใดตัวหนึ่งล้มเหลวมันอาจเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่มองเห็นโดยตัวต้านทานอื่น ๆ ต้องการความปลอดภัย)

• หากตัวต้านทานมีสายแบบขนานและความต้านทานเพิ่มขึ้นตามความร้อน (ตามปกติ) และตัวต้านทานตัวหนึ่งเริ่มร้อนกว่าตัวอื่นส่วนแบ่งกำลังงานที่กระจายโดยตัวต้านทานนั้นจะลดลงซึ่งจะทำให้ตัวต้านทานอื่น ๆ โหลด ในทางตรงกันข้ามหากตัวต้านทานดังกล่าวต่อสายเป็นอนุกรมตัวต้านทานที่ร้อนกว่าตัวต้านทานอื่นจะเพิ่มส่วนแบ่งการกระจายพลังงาน โดยทั่วไปแล้วผลกระทบนี้ไม่รุนแรงพอที่จะทำให้เกิดความร้อนจากการวิ่งหนี แต่โดยทั่วไปหมายความว่าเราควรให้ค่าความปลอดภัยในการจัดอันดับตัวต้านทาน (เช่นหากจำเป็นต้องกระจาย 8 วัตต์ด้วยตัวต้านทานแบบอนุกรมสายอาจใช้ดีได้สิบวัตต์ ตัวต้านทานในอนุกรมตัวต้านทานหนึ่งอาจสิ้นสุดการกระจายพลังงานมากกว่า 0.8 วัตต์ที่ใช้ร่วมกันของมันแม้ว่าจะมีตัวต้านทานตัวหนึ่งที่สิ้นเปลืองมากกว่าที่ควรจะเป็น 25%

บ่อยครั้งที่มันไม่สำคัญว่าจะมีตัวต้านทานอยู่ในอนุกรมหรือขนาน หากจำนวนตัวต้านทานที่ต้องการใช้เกิดขึ้นเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่สมบูรณ์แบบหนึ่งอาจสร้างตัวต้านทานค่า R โดยใช้ตัวต้านทาน n ^ 2 ที่มีค่าเดียวกัน มีทั้งชุดสาย wire n ของตัวต้านทาน n แบบขนานหรือแบบลวด n กลุ่มความต้านทานแบบขนานจำนวน n วิธีการทั้งสองจะให้ความต้านทานแรงดันไฟฟ้าและการจัดอันดับพลังงานเดียวกัน ความแตกต่างจะอยู่ในโหมดความล้มเหลวและพฤติกรรมการแบ่งปันโหลด

ใน # 2 ความเข้าใจของฉันคือทั้งตัวต้านทานจะผลิตความร้อนเท่ากัน ตัวต้านทานขนาด 1W ได้รับการออกแบบมาเพื่อกระจายและทนต่อระดับความร้อนที่สูงกว่าตัวต้านทานขนาด 1 / 4W ที่ค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้นและแพคเกจที่ใหญ่กว่า

ฉันหวังว่านี่เป็นกรณีต่อไปเพราะฉันกำลังจะสร้างอุปกรณ์โดยใช้ตัวต้านทาน 12x 1ohm 10W ที่ออกแบบมาเพื่อให้ร้อนเท่านั้น

คิดในแง่ของแรงดันไฟฟ้าตก หากคุณมีแหล่งจ่ายไฟ 10 โวลต์ที่มีตัวต้านทาน 1 โอห์มในซีรีส์ที่มีตัวต้านทาน 9 โอห์มเชื่อมต่ออยู่จะมี 1 โวลต์ที่ลดลงทั่วตัวต้านทาน 1 โอห์มและ 9 โวลต์ลดลงทั่วตัวต้านทาน 9 โอห์ม ความต้านทานรวม (ไม่สนใจความต้านทานต่อนาทีของสายเคเบิลและการต่อรอย) จะเท่ากับ 10 โอห์ม กฎของโอห์มบอกเราว่ากระแสในวงจรคือ 1 แอมป์ กำลังไฟฟ้าซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดความร้อนเป็นผลคูณของกระแสและแรงดันดังนั้นจะมีกำลังไฟ 9 วัตต์กระจายในตัวต้านทาน 9 โอห์ม แต่มีเพียง 1 ในตัวต้านทาน 1 โอห์มเท่านั้น นี่เป็นเรื่องง่ายเล็กน้อยในตอนแรก แต่ลองนึกถึงความต้านทานที่มีขนาดใหญ่กว่าว่ามีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ใหญ่กว่าขนาดที่เล็กกว่า กระแสไฟฟ้าจะเหมือนกันทุกที่ในวงจรอนุกรมดังนั้นกระแสที่ใหญ่กว่าต้องกระจายความร้อนมากขึ้น หากคุณต้องขอตัวต้านทานเหล่านี้เข้ากับแหล่งจ่ายเดียวกัน