Rezistența unui element de încălzire

^{simula acest circuit – Schemă creată utilizând CircuitLab}

Figura 1 . Adăugarea mai multor rezistențe crește sau scade căldura totală produsă?

Aș fi crezut că o rezistență mai mare ar fi dus la mai multă căldură loss …

• Ar trebui să fie intuitiv că cu cât mai multe rezistențe paralele aplicăm circuitului din Figura 1, cu atât rezistența devine mai mică.
• Având în vedere o tensiune constantă specificată în întrebarea dvs., ar trebui să fie, de asemenea, intuitiv că curentul prin fiecare ramură va fi același, indiferent de câte ramuri. *
• Putem vedea apoi că cu n rezistențe paralele puterea totală disipată w Va fi n ori puterea disipată cu un rezistor.

Prin urmare, o valoare a rezistenței mai mică va duce la o mai mare disipare a puterii sau pierderi de căldură.

Matematic, acest lucru poate fi văzut din ecuația de putere \ $ P = \ frac {V ^ 2} {R} \ $ că, pentru o tensiune dată, puterea disipată este invers proporțională cu rezistența.

* O sursă de alimentare reală va avea, desigur, o limită a cantității de curent pe care o poate produce înainte ca tensiunea să înceapă să scadă.

Comentarii

• Îmi place explicația vizuală și practică pe care o prezintă această diagramă.

Depinde:

• dacă este conectat la o sursă de tensiune constantă ideală : rezistență la încărcare mai mică va determina o putere de încărcare mai mare
• dacă este conectat la un ideal curent constant sou rce : restanță de încărcare mai mare va determina o putere mai mare de încărcare.

Adesea, sursele practice de alimentare pot fi tratate ca o sursă de tensiune constantă ideală, cu o rezistență (destul de mică) a seriei interne. În acest caz, cea mai mare putere de încărcare este cauzată de o rezistență de încărcare care este egală cu rezistența serie internă a sursei de alimentare.
Acest fapt se numește Teorema transferului de putere maximă .

Puterea de căldură este definită de puterea \ $ P \ $ care este ea însăși definită de căderea de tensiune \ $ V \ $ pe element și curentul \ $ I \ $ prin intermediul acestuia: \ $ P = V * I \ $.

Dacă aveți o putere de căldură specifică dorită și o tensiune de intrare, vă puteți da seama de rezistența necesară prin conectarea legii lui Ohm.

\ $ P = V * A = \ frac {V * V} {R} \ $

Deci scăderea rezistenței crește puterea de căldură.

Pentru a deruta mai mult lucrurile, poate aruncați mai multă căldură decât lumină, dacă aveți o sursă de tensiune nominală constantă, cu o rezistență fixă a sursei, va exista o rezistență la sarcină care are o putere maximă. Rețineți că, de obicei, acel” s mod rezistență mai mică decât ceea ce ați folosi (spuneți) pe rețea.

^{simulează acest circuit – Schema creată utilizând CircuitLab}

În circuitul de mai sus, curentul este V1 / (Rs + RL), deci puterea în sarcină este:

\ $ P_L = \ frac {R_L \ cdot V_1 ^ 2} {R_S + R_L} \ $

Puteți vedea intuitiv inspectând numeratorul și numitorul că dacă RL este foarte scăzut sau este foarte mare puterea se apropie de zero.

De fapt, este un maxim la \ $ R_L = R_S \ $, unde rezistența la sarcină este egală cu rezistența sursă. Jumătate din putere se pierde în rezistența sursei.

În general, transferul maxim de putere este atunci când impedanța sursei este egală cu impedanța de încărcare.

Un element de încălzire nu are nici o rezistență „foarte mare”, nici „foarte mică”.

Energia totală disipată de circuit este proporțională cu curentul, astfel încât rezistența elementului de încălzire trebuie să fie suficient de scăzută pentru a atrage suficient curent pentru a genera suficientă căldură.

Cu toate acestea, energia totală disipată de circuit, porțiunea de energie disipată de fiecare parte este proporțională cu rezistența sa, deci rezistența elementului de încălzire trebuie să fie suficient de mare astfel încât cea mai mare parte a energiei să fie disipată de elementul de încălzire în loc de, de exemplu, cablajul din pereți.

Dacă conectați un element de încălzire la rețeaua de perete, există un întrerupător care limitează curentul astfel încât cablajul nu se încălzește prea tare. Un element de încălzire conceput pentru a furniza căldură maximă (de exemplu, într-un ceainic) va atrage cât mai mult curent în timp ce rămâne în siguranță sub acea limită.

Depinde de sursa de alimentare. Dacă aceasta oferă o tensiune relativ constantă, la fel ca majoritatea, atunci rezistența mai mică crește curentul, ceea ce mărește disiparea puterii și, astfel, căldura.

Deoarece încălzirea necesită multă putere (în comparație cu electronica), de obicei are nevoie de o sursă de alimentare destul de bună, cum ar fi o baterie mare de plumb acid sau Li-Ion dacă este portabilă – și acestea sunt surse de tensiune rezonabile.

Deci, dacă aveți unele mijloace de control – cum ar fi PWM, sau un comutator termostatic de pornire-oprire, greșește ușor pe partea de jos a rezistenței pentru a obține puțin mai multă putere decât ai nevoie și reglează acea putere pentru a obține temperatura potrivită.

Dacă ai avut o sursă de curent constantă bună , atunci creșterea rezistenței ar crește tensiunea și asta ar crește puterea. Dar acestea sunt destul de rare în practică.

Doriți rezistență ridicată sau mică?

Depinde de sursa dvs. de energie. Dacă doriți căldură, doriți energie și puterea este

$$ P = I \ cdot V = I ^ 2 \ cdot R = \ d frac {V ^ 2} {R} $$

Deci, dacă aveți o sursă de curent constantă, doriți o rezistență ridicată. Cu toate acestea, majoritatea încălzitoarelor sunt furnizate cu o tensiune constantă, deci ar necesita o rezistență mai mică.

Dacă sursa de alimentare este de curent alternativ, nu uitați să utilizați cifra RMS pentru curent sau tensiune, după caz.

Depinde unde sunt cele mai mari probleme ale dvs. la alimentarea încălzitorului.

Dacă aveți probleme cu rezistența alimentării ( de exemplu, fire lungi sau subțiri, rezistență internă ridicată) atunci alegeți opțiunea de rezistență ridicată, de înaltă tensiune, de curent redus.

Dacă aveți probleme cu izolația (de exemplu, nu există suficient spațiu pentru grosime) izolație sau încălzitorul nu poate fi bine izolat de potențialii utilizatori care îl ating) atunci alegeți o configurație cu rezistență scăzută, tensiune scăzută și curent ridicat.

Este un echilibru între cele două. În realitate, mergeți pentru tensiunea pe care o aveți la îndemână (de exemplu, tramvaiele mai vechi folosesc încălzitoare conectate direct la tensiunea de linie, fie că este vorba de 600V, 800V sau orice altă tensiune pe care o rulează restul tramvaiului. Cele mai moderne folosesc off-the-raft f încălzitoare de 220V, pentru că astăzi este mai ieftin să proiectezi convertorul de tensiune decât să proiectezi un nou încălzitor). Aproape singura excepție este atunci când trebuie să vă protejați împotriva atingerii, apoi scădeți tensiunea la un nivel sigur și lucrați cu asta.

Nu știu dacă acest lucru ajută, dar am pus multimetrul pe un element de ceainic 220-240V 1850-2200W și am ~ 27 ohmi.

Electronica ps nu este punctul meu forte