Vifaa vyote vya kielektroniki vina viunzi kama kipengele chake kikuu. Inatumika kubadili kiasi cha sasa katika mzunguko wa umeme. Makala yanawasilisha sifa za vipingamizi na mbinu za kukokotoa nguvu zao.
Kazi ya Kipinzani
Vikinza hutumika kudhibiti mkondo wa umeme katika saketi za umeme. Mali hii inafafanuliwa na Sheria ya Ohm:
I=U/R (1)
Kutoka kwa fomula (1) inaonekana wazi kuwa kadiri upinzani unavyopungua, ndivyo nguvu ya sasa inavyoongezeka, na kinyume chake, ndivyo thamani ya R inavyopungua, ndivyo mkondo unavyoongezeka. Ni mali hii ya upinzani wa umeme ambayo hutumiwa katika uhandisi wa umeme. Kulingana na fomula hii, saketi za sasa za kigawanyaji huundwa, ambazo hutumiwa sana katika vifaa vya umeme.
Katika mzunguko huu, mkondo wa maji kutoka kwa chanzo umegawanywa katika mbili, sawia na ukinzani wa vinza.
Kando na udhibiti wa sasa, vipingamizi hutumika katika vigawanyaji vya voltage. Katika kesi hii, sheria ya Ohm inatumiwa tena, lakini kwa fomu tofauti kidogo:
U=I∙R (2)
Kutoka kwa fomula (2) inafuata kwamba kadiri upinzani unavyoongezeka, volteji huongezeka. Mali hiihutumika kutengeneza saketi za kigawanya umeme.
Kutoka kwa mchoro na fomula (2) ni wazi kuwa volteji kwenye vipingamizi husambazwa kwa uwiano wa vipingamizi.
Picha ya vipingamizi kwenye michoro
Kulingana na kiwango, vipinga vinaonyeshwa kama mstatili wenye vipimo vya 10 x 4 mm na huonyeshwa kwa herufi R. Nguvu ya vipingamizi mara nyingi huonyeshwa kwenye mchoro. Picha ya kiashiria hiki inafanywa na mistari ya oblique au moja kwa moja. Ikiwa nguvu ni zaidi ya watts 2, basi uteuzi unafanywa kwa nambari za Kirumi. Kawaida hii inafanywa kwa vipinga vya waya. Majimbo mengine, kama vile Merika, hutumia makusanyiko mengine. Ili kuwezesha ukarabati na uchambuzi wa mzunguko, nguvu za kupinga mara nyingi hutolewa, uteuzi ambao unafanywa kwa mujibu wa GOST 2.728-74.
Vipimo vya Kifaa
Sifa kuu ya kinzani ni ukinzani wa majina Rn, ambao umeonyeshwa kwenye mchoro karibu na kipingamizi na kwenye kipochi chake. Kitengo cha upinzani ni ohm, kiloohm na megaohm. Resistors hufanywa kwa upinzani kutoka kwa sehemu za ohm hadi mamia ya megaohms. Kuna teknolojia nyingi kwa ajili ya uzalishaji wa resistors, wote wana faida na hasara zote mbili. Kimsingi, hakuna teknolojia ambayo inaweza kuruhusu utengenezaji sahihi kabisa wa kipingamizi chenye thamani fulani ya upinzani.
Sifa ya pili muhimu ni mkengeuko wa ukinzani. Inapimwa kwa % ya nominella ya R. Kuna anuwai ya kawaida ya kupotoka kwa upinzani: ± 20, ± 10, ± 5, ± 2, ± 1% na zaidi hadithamani ±0.001%.
Sifa muhimu inayofuata ni nguvu ya vipingamizi. Wakati wa operesheni, wao huwasha moto kutoka kwa sasa inayopita kupitia kwao. Ikiwa utaftaji wa nishati utazidi thamani inayokubalika, kifaa kitashindwa.
Vikinza hubadilisha upinzani wao wakati wa kupashwa joto, kwa hivyo kwa vifaa vinavyofanya kazi katika anuwai ya halijoto, sifa moja zaidi huletwa - mgawo wa halijoto ya upinzani. Inapimwa kwa ppm/°C, yaani 10-6 Rn/°C (milioni ya Rn kwa 1°C).
Muunganisho wa mfululizo wa vipingamizi
Vipinga vinaweza kuunganishwa kwa njia tatu tofauti: mfululizo, sambamba na mchanganyiko. Inapounganishwa katika mfululizo, mkondo wa sasa hupitia vipingamizi vyote kwa zamu.
Kwa uunganisho huo, sasa katika hatua yoyote ya mzunguko ni sawa, inaweza kuamua na sheria ya Ohm. Upinzani wa jumla wa mzunguko katika kesi hii ni sawa na jumla ya upinzani:
R=200+100+51+39=390 Ohm;
I=U/R=100/390=0, 256 A.
Sasa unaweza kubainisha nishati wakati vipinga vimeunganishwa katika mfululizo, inakokotolewa kwa fomula:
P=Mimi2∙R=0, 2562∙390=25, 55 W.
Nguvu ya vipingamizi vilivyosalia imebainishwa kwa njia ile ile:
P1=Mimi2∙R1=0, 256 2∙200=13, Jumanne 11;
P2=Mimi2∙R2=0, 256 2∙100=6.55W;
P3=Mimi2∙R3=0, 256 2∙51=3, 34W;
P4=Mimi2∙R4=0, 256 2∙39=2, Jumanne 55.
Ukiongeza nguvu za vipingamizi, utapata P:
P=13, 11+6, 55+3, 34+2, 55=25, Jumanne 55.
Muunganisho sambamba wa vipingamizi
Katika muunganisho sambamba, mwanzo wote wa vipingamizi huunganishwa kwenye nodi moja ya mzunguko, na miisho hadi nyingine. Kwa uunganisho huu, matawi ya sasa na inapita kupitia kila kifaa. Ukubwa wa sasa, kwa mujibu wa sheria ya Ohm, ni sawia na upinzani, na voltage kwenye vipinga vyote ni sawa.
Kabla ya kupata mkondo, unahitaji kukokotoa upitishaji jumla wa vipingamizi vyote kwa kutumia fomula inayojulikana:
1/R=1/R1+1/R2+1/R3 +1/R4=1/200+1/100+1/51+1/39=0, 005+0, 01+0, 0196+0, 0256=0, 06024 1/Ohm.
Upinzani ni uwiano wa utendishaji:
R=1/0, 06024=16.6 ohm.
Kwa kutumia sheria ya Ohm, tafuta mkondo kupitia chanzo:
I=U/R=100∙0, 06024=6, 024 A.
Kwa kujua mkondo wa maji kupitia chanzo, tafuta nguvu za vipingamizi vilivyounganishwa sambamba na fomula:
P=Mimi2∙R=6, 0242∙16, 6=602, Jumanne 3.
Kulingana na sheria ya Ohm, mkondo kupitia vipingamizi huhesabiwa:
Mimi1=U/R1=100/200=0.5A;
Mimi2=U/R2=100/100=1 A;
Mimi3=U/R1=100/51=1, 96A;
Mimi1=U/R1=100/39=2, 56 A.
Fomula tofauti kidogo inaweza kutumika kukokotoa nguvu za vipingamizi katika muunganisho sambamba:
P1=U2/R1=100 2/200=50W;
P2=U2/R2=100 2/100=100W;
P3=U2/R3=100 2/51=195.9W;
P4=U2/R4=100 2/39=256, Jumanne 4.
Ukijumlisha yote, utapata nguvu ya vipingamizi vyote:
P=P1+ P2+ P3+ P 4=50+100+195, 9+256, 4=602, Jumanne 3.
Muunganisho mchanganyiko
Mifumo iliyo na muunganisho mseto wa vipingamizi huwa na muunganisho wa mfululizo na sambamba kwa wakati mmoja. Mzunguko huu ni rahisi kubadilisha kwa kuchukua nafasi ya uunganisho wa sambamba wa vipinga na mfululizo. Ili kufanya hivyo, kwanza badilisha upinzani R2 na R6 kwa jumla yao R2, 6, kwa kutumia fomula ifuatayo:
R2, 6=R2∙R6/R 2+R6.
Vivyo hivyo, vikinzani viwili vinavyofanana R4, R5 vinabadilishwa na R4, 5:
R4, 5=R4∙R5/R 4+R5.
Matokeo yake ni mzunguko mpya na rahisi zaidi. Miradi yote miwili imeonyeshwa hapa chini.
Nguvu za vipingamizi katika mzunguko mchanganyiko wa muunganisho hubainishwa na fomula:
P=U∙I.
Ili kukokotoa fomula hii, kwanza tafuta volteji kwenye kila upinzani na kiasi cha mkondo kupitia hiyo. Unaweza kutumia njia nyingine kuamua nguvu ya vipingamizi. Kwa hii; kwa hilifomula imetumika:
P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.
Ikiwa tu volteji kwenye viunga inajulikana, basi fomula nyingine itatumika:
P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.
Fomula zote tatu mara nyingi hutumika katika mazoezi.
Uhesabuji wa vigezo vya mzunguko
Ukokotoaji wa vigezo vya saketi ni kutafuta mikondo na mikondo isiyojulikana ya matawi yote katika sehemu za saketi ya umeme. Kwa data hii, unaweza kuhesabu nguvu ya kila kupinga iliyojumuishwa kwenye mzunguko. Mbinu rahisi za kukokotoa zimeonyeshwa hapo juu, lakini kiutendaji hali ni ngumu zaidi.
Katika mizunguko halisi, muunganisho wa vipingamizi vilivyo na nyota na delta mara nyingi hupatikana, ambayo huleta matatizo makubwa katika hesabu. Ili kurahisisha mipango kama hiyo, njia zimetengenezwa za kubadilisha nyota kuwa pembetatu, na kinyume chake. Mbinu hii imeonyeshwa kwenye mchoro hapa chini:
Mzunguko wa kwanza una nyota iliyounganishwa kwenye nodi 0-1-3. Resistor R1 imeunganishwa kwa nodi 1, R3 hadi nodi 3, na R5 hadi nodi 0. Katika mchoro wa pili, vipinga vya pembetatu vinaunganishwa na nodes 1-3-0. Resistors R1-0 na R1-3 zimeunganishwa kwa nodi 1, R1-3 na R3-0 zimeunganishwa na nodi 3, na R3-0 na R1-0 zimeunganishwa na nodi 0. Miradi hii miwili ni sawa kabisa.
Ili kwenda kutoka saketi ya kwanza hadi ya pili, mihimili ya vipinga pembetatu huhesabiwa:
R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;
R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;
R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.
Mabadiliko zaidi yanapunguzwa hadi kwenye hesabu ya ukinzani sawia na uliounganishwa kwa mfululizo. Wakati impedance ya mzunguko inapatikana, sasa kwa njia ya chanzo hupatikana kulingana na sheria ya Ohm. Kwa kutumia sheria hii, si vigumu kupata mikondo katika matawi yote.
Jinsi ya kubaini nguvu ya vipingamizi baada ya kupata mikondo yote? Ili kufanya hivyo, tumia fomula inayojulikana: P=I2∙R, ukiitumia kwa kila upinzani, tutapata nguvu zao.
Uamuzi wa kimajaribio wa sifa za vipengele vya mzunguko
Ili kubaini kwa majaribio sifa zinazohitajika za vipengee, inahitajika kuunganisha mzunguko fulani kutoka kwa vijenzi halisi. Baada ya hayo, kwa msaada wa vyombo vya kupima umeme, vipimo vyote muhimu vinafanywa. Njia hii ni ya kazi kubwa na ya gharama kubwa. Waumbaji wa vifaa vya umeme na umeme hutumia mipango ya simulation kwa kusudi hili. Kwa msaada wao, mahesabu yote muhimu yanafanywa, na tabia ya vipengele vya mzunguko katika hali mbalimbali ni mfano. Tu baada ya hayo ni mfano wa kifaa cha kiufundi kilichokusanyika. Programu moja kama hiyo ya kawaida ni mfumo wa kuiga wa Ala za Kitaifa wa Multisim 14.0.
Jinsi ya kubaini nguvu ya vipingamizi kwa kutumia programu hii? Hii inaweza kufanyika kwa njia mbili. Njia ya kwanza ni kupima sasa na voltage na ammeter na voltmeter. Kwa kuzidisha matokeo ya kipimo, nishati inayohitajika hupatikana.
Kutoka kwa saketi hii tunabainisha nguvu ya upinzani R3:
P3=U∙I=1, 032∙0, 02=0, 02064 W=20.6mW.
Njia ya pili ni kipimo cha moja kwa moja cha nishatikwa kutumia wattmeter.
Kutoka kwa mchoro huu inaweza kuonekana kuwa nguvu ya upinzani R3 ni P3=20.8 mW. Tofauti inayotokana na hitilafu katika njia ya kwanza ni kubwa zaidi. Nguvu za vipengele vingine huamuliwa kwa njia sawa.
