Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Relpol przekaźniki
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Jak obliczyć rzeczywistą moc rezystora, aby się nie przegrzewał?

14 Cze 2014 09:13 2799 8
  • Poziom 10  
    Witam
    Otóż mam dwa takie problemy:

    1. Chcę podłączyć transoptor TSCS1103 (plik informacyjny -> http://www.tme.eu/pl/Document/8d63b75bfc278bc19f8f5ebde16b04ae/tcst1103_1202_2103.pdf) z diodą na 6V, prądem 60mA i spadkiem napięcia 1,6V pod zasilacz 12V i wyliczyłem sobie tak:
    R=(U-Ud)/I=(12-1,6)/0,06=10,4/0,06=173,(3)≈180(Ω)
    P=U*I=U*(U/R)=10,4*(10,4/180)≈10,4*0,058≈0,6(W)
    Kupiłem więc rezystor 180Ω 1W, lecz już po jakichś 15 sek. pracy z tym transoptorem robi się gorący, a po kilku minutach zaczyna śmierdzieć i tak się nagrzewa, że nie da się go dotknąć. Pewien układ z tym zestawem chciałbym zamontować na płytce PCB i nie chcę, żeby rezystor mi się przegrzewał. Czyli ile razy trzeba pomnożyć te 0,6W (lub jak inaczej to policzyć), aby uzyskać bezpieczną wartość mocy, przy której rezystor nic mi nie podpali/nie stopi? Wcześniej zapytałem o to w archiwalnym dziale i rozmowa została przeniesiona do kosza, ale jeden z Użytkowników napisał, że w praktyce moc powinna być o 30-50% większa od tej wyliczonej, ale i tak wychodzi:
    0,6+0,6*50%=0,6+0,3=0,9≈1(W)
    Zapas mocy: 1-0,6=0,4(W) (40%)
    Dodam jeszcze, że na tej płytce PCB rezystor będzie się prawie stykał z plastikową obudową przekaźnika.

    2. Czy do przyciemnienia żarówki 230V 15W wystarczą dwa połączone szeregowo rezystory 1,8kΩ 10W? Wiem, że to już ciężej policzyć, bo rezystancja żarówki jest zmienna w zależności od temperatury żarnika/jasności świecenia, ale zakładając ją jako stałą:
    Rż=U/I=U/(P/U)=230/(15/230)≈230/0,065≈3538(Ω)≈3,5(kΩ)
    Rz=R1+R2+R3=3500+1800+1800=7100(Ω)
    I=U/R=230/7100≈0,0324(A)
    Napięcie na rezystorze: U=I*R=0,0324*1800≈58(V)
    P=U*I=58*0,0324≈2(W)
    I niby duży zapas, bo 10-2=8(W) (80%), ale wcześniej podłączyłem jeden rezystor 3,3kΩ 10W i także zaczynał śmierdzieć spalenizną po kilku minutach, chociaż zapas mocy również miał duży:
    Rż=3,5kΩ
    Rz=R1+R2=3500+3300=6800(Ω)
    I=U/R=230/6800≈0,0338(A)
    Napięcie na rezystorze: U=I*R=0,0338*3300≈112(V)
    P=U*I=112*0,0338≈4(W)
    Zapas mocy: 10-4=6(W) (60%)

    Wszystko to planuję zamknąć w drewnianej skrzynce, więc tym bardziej musi być bezpieczne.
    Bardzo proszę o pomoc, bo w pobliskim sklepie nie mają takich rezystorów, a przesyłka ze sklepu internetowego też kosztuje, więc nie mam zbytnich możliwości na tego typu eksperymenty...
  • Relpol przekaźniki
  • Pomocny post
    Specjalista - urządzenia lampowe
    Modelarz KP napisał:
    Napięcie na rezystorze: U=I*R=0,0324*1800≈58(V)


    Jak zauważyłeś rezystancja jest nieliniowa w przypadku żarówek, pomierz napięcie jakie rzeczywiście się rzeczywiście odłozyło na rezystorach.
    Co do wykorzystania mocy nominalnej - wiekszych rezystorów nie obciążałbym bardziej niż w 50% i unikałbym lakierowanych. Warto pamiętać o wentylacji w okolicy rezystorów.
  • Poziom 43  
    Moc maksymalna rezystora zależy od rezystancji termicznej do otoczenia i tego jaką maksymalną temperaturę pracy dopuszcza producent.
    Rezystancja termiczna zależy od pola powierzchni oraz warunków chłodzenia. Im większy (wymiarami) rezystor tym niższą będzie miał temperaturę przy danej mocy.

    Co z tego wynika?, jeśli producent użyje wytrzymałych na temperaturę materiałów, może wykonać rezystor o znacznej mocy i małych wymiarach, ale podczas pracy będzie on bardzo gorący, skrajnym przypadkiem są rezystory w ceramicznych obudowach ich temperatury pracy dochodzą do 300°C, choć sam rezystor może niezawodnie pracować w tak wysokich temperaturach pobliskie elementy zazwyczaj tego nie wytrzymują, jeśli masz kartę katalogową rezystora można wyliczyć o ile trzeba obniżyć moc aby temperatura powierzchni nie przekroczyła określonego maksimum.

    Dodatkowym problemem jest to że producent określa parametry w korzystnych warunkach, kiedy w okół rezystora jest swobodny przepływ chłodnego powietrza gdy zamontujesz go na płytce i zamkniesz obudowie będzie słabiej chłodzony i nie wytrzyma mocy maksymalnej.

    Jeśli rezystor pracuje w wysokich temperaturach może śmierdzieć również nie swoim smrodem, choćby spalać kurz i tłuste odciski palców które wcześniej na nim zrobiłeś.

    W XXI wieku jeśli potrzebujesz wydzielać dużą moc w rezystorze to znaczy że robisz coś źle. Jeśli chcesz przez diodę transoptora puszczać maksymalny prąd dopusczalny w Absolute Maximum Ratings, to napewno robisz coś źle. Tak samo ze ścimnianiem żarówki rezystorem, 50 lat temu nikt by nie narzekał, ale współcześnie taniej zbudujesz regulator fazowy z triakiem niż kupisz rezystory dużej mocy.
  • Relpol przekaźniki
  • Poziom 10  
    jdubowski: W przypadku jednego rezystora 3,3kΩ napięcie wynosi 135V, więc przy dwóch po 1,8kΩ będzie ok. 70V (tych rezystorów jeszcze nie kupowałem). I teraz:
    P=U*I=70*0,0324≈2,3(W)
    Zapas mocy: 10-2,3=7,7(W) (77%)

    A przy tym jednym, który się przegrzewa:
    P=U*I=135*0,0338≈4,6(W)
    Zapas mocy: 10-4,6=5,4(W) (54%)
    Czyli, że takie dwa po 1,8kΩ 10W powinny wystarczyć, ok. Można więc założyć, że rzeczywista moc rezystora powinna wynosić min. o 70% więcej od tej wyliczonej?

    A odnośnie pierwszego pytania (X - moc rzeczywista rezystora):
    X-0,6=70%X
    30%X=0,6
    X=2(W)
    Czy tak?

    jarek_lnx: Widzę, że zaczyna się to robić dość skomplikowane... Rezystor jakiego planuję teraz użyć, to taki: http://www.tme.eu/pl/details/ax10wa-1k8/rezystory-drutowe-10w/royal-ohm/prwaawjp182b00/# Kosztuje troszkę ponad 1zł, więc chyba nie warto zajmować się regulatorami, bo chodzi tylko o przyciemnianie na noc kontrolek sygnalizacyjnych w takim jednym pulpicie (odwzorowanym właśnie na 50 lat temu ;)). A prąd na diodę transoptora daję maksymalny, aby mógł on bez żadnego dodatkowego wzmacniania załączyć przekaźnik, ale mimo to okolice diody pozostają zupełnie zimne. Choć może dam rezystor o nieco większym oporze, np. 200Ω - na w razie czego.
  • Poziom 43  
    Nie obliczysz "rzeczywistej mocy rezystora" jeśli nie oprzesz się na rzeczywistych danych.

    Porównaj dwa bardzo odmienne przypadki (wykresy temperature rise vs load factor):
    Rezystor ceramiczny KM-8 pracujący z maksymalnym przyrostem temperatury 300°C (przy obciążeniu 100%), jeśli założymy maksymalną temperaturę otoczenia 30°C a powierzchni rezystora 80°C (już parzy) to znaczy że w tym rezystorze 10W nie powinieneś wydzielać więcej od 1W
    Link

    Drugi weźmy typ MVR z katalogu poniżej maksymalny przyrost temperatury 110°C (przy obciążeniu 100%) tu 10W rezystor osiągnie taką samą temperaturę powiechni jak ten powyżej przy 4W.
    Link

    EDIT:
    Cytat:
    A prąd na diodę transoptora daję maksymalny, aby mógł on bez żadnego dodatkowego wzmacniania załączyć przekaźnik,
    Dodaj tranzystor na wyjściu w układzie Darlingtona nie będziesz musiał tak katować transoptora.

    Rezystor PRWAAW jeśli ograniczymy przyrost temperatury do 50°C (do tego trzeba dodać temperaturę wewnątrz obudowy żeby policzyć temperaturę rezystora) może być obciążony tylko 2W.
  • Pomocny post
    Moderator Projektowanie
    Źle liczysz, i nie czytasz co Ci się pisze.
    "W przypadku jednego rezystora 3,3kΩ napięcie wynosi 135V, więc przy dwóch po 1,8kΩ będzie ok. 70V (tych rezystorów jeszcze nie kupowałem). I teraz:
    P=U*I=70*0,0324≈2,3(W)"
    Znowu źle liczysz, i zaraz moderator znowu pośle temat do kosza.
    Jeden opornik 1,8K+ żarówka 3,5k - jak podzieli się napięcie 230V ??
    Dwa oporniki: 1,8k+1,8k+żarówka 3,5k - jak podzieli się napięcie ??
    "Zapas mocy: 10-2,3=7,7(W) (77%) "
    Jeśli już chcesz liczyć "zapas mocy" to nie tak: 7,7/2,3= ponad 300%. Tyle że te dane są źle obliczone.

    Przy tak małych prądach rzędu 30mA można rozważyc kondensator ograniczajacy prąd żarówki (jej moc) zamiast oporników. Zaleta - nic się nie grzeje.
    Wartość kondensatora liczysz ze wzoru C=1/2ΠfX, gdzie X to oczekiwana reaktancja kondensatora [Ω], kondensator na napiecie zmienne 250VAC (X2), "od biedy" zwykły ale na min. 630V
  • Pomocny post
    Poziom 31  
    Modelarz KP napisał:
    ..
    Wszystko to planuję zamknąć w drewnianej skrzynce, więc tym bardziej musi być bezpieczne...

    Co byś nie kombinował, jeżeli napięcie i rezystancja są identyczne, to na rezystorze 1W, 10W, czy 100W wydzieli się ta sama moc .
    Jeżeli całość zamkniesz w drewnianej skrzynce która uniemożliwi wymianę ciepła, to wszytko wewnątrz nagrzeje się do tej samej temperatury niezależnie od użytego rezystora. Rożnica będzie jedynie taka, że jeden rezystor nagrzeje się do wyższej temperatury, inny do niższej(różnica w powierzchni), ale każdy wymieni z otoczeniem ta samą ilość ciepła.
    przykład:
    Wsadzenie do akwarium grzałki 100W zamiast 10W nie spowoduje podgrzania wody do wyższej temperatury, jeżeli przy tym samym napięciu popłynie przez grzałkę identyczny prąd.
  • Pomocny post
    Poziom 43  
    Cytat:
    Jeżeli całość zamkniesz w drewnianej skrzynce która uniemożliwi wymianę ciepła, to wszytko wewnątrz nagrzeje się do tej samej temperatury niezależnie od użytego rezystora.

    Sytuację można poprawić dodając otwory w obudowie, radiator do rezystorów wystający poza obudowę, albo wentylator który ciepłe powierze odprowadzi na zewnątrz obudowy.
    Tylko że to miało być proste i tanie :cry:

    Z drewnianą skrzynką i ciepłem jest jescze jeden problem, będziesz miał suche i ciepłe powietrze w śródku i wilgotne na zewnątrz drewno będzie sie paczyć.
  • Poziom 10  
    trymer01 napisał:
    Jeden opornik 1,8K+ żarówka 3,5k - jak podzieli się napięcie 230V ??

    Rz=1,8+3,5=5,3(kΩ)
    I=230/5300≈0,0434(A)
    U1=0,0434*1800≈78(V) na rezystorze
    P=78*0,0434≈3,39(W) na rezystorze
    U2=0,0434*3500≈152(V) na żarówce
    trymer01 napisał:
    Dwa oporniki: 1,8k+1,8k+żarówka 3,5k - jak podzieli się napięcie ??

    Rz=1,8+1,8+3,5=7,1(kΩ)
    I=230/7100≈0,0324(A)
    U1=0,0324*1800≈58(V) na rezystorze
    P=58*0,0324≈1,88(W) na rezystorze
    U2=0,0324*3500≈113(V) na żarówce
    Co tu jest źle? A 7,7 to na pewno nie jest 77% z 10? Z tym, że teraz wyszła inna wartość mocy, bo napięcie na rezystorze jest zaniżone, ponieważ nie jest uwzględniona nieliniowa rezystancja żarówki (pierwszy post).
    markoz7874: Im mocniejszy rezystor, tym przecież mniej się nagrzeje (np. na określoną jego powierzchnię) przy tej same mocy wydzielanej i lepiej odda to ciepło do powietrza.
    A ta skrzynka, to będzie akurat duża i raczej przewiewna, tylko że po prostu te płytki PCB będą zamocowane na drewnianych ściankach, ew. w drewnianych ramkach.

    Edit: Ok, już rozumiem. Potrzebne wartości odczytuje się po prostu z wykresu Temperature rise vs Load factor, który pokazuje jaką rezystor osiągnie temperaturę w zależności od procentu wydzielanej mocy i na tej podstawie oblicza się - jak to wcześniej nazwałem - moc rzeczywistą rezystora. Dziękuję wszystkim za pomoc.

    Edit 2: Sprawdziłem wszystko w praktyce i jest dobrze. Zamykam temat.