Pengiraan rintangan tambahan

Konsep dan formula

Jika pengguna mesti dihidupkan pada voltan yang lebih tinggi daripada yang direka untuknya, ia dihidupkan secara bersiri dengan rintangan tambahan rd (Rajah 1). Rintangan tambahan mencipta penurunan voltan Ud, yang mengurangkan voltan pengguna kepada nilai Naik yang diperlukan.

Voltan sumber adalah sama dengan jumlah voltan pengguna dan rintangan tambahan: U = Naik + Ud; U = Upn + I ∙ rd.

Daripada persamaan ini adalah mungkin untuk menentukan rintangan tambahan yang diperlukan: I ∙ rd = U-Up, rd = (U-Up) / I.

Mengurangkan voltan menggunakan rintangan tambahan adalah tidak ekonomik, kerana dalam rintangan tenaga elektrik ditukar menjadi haba.

nasi. 1. Rintangan tambahan

Contoh daripada

1. Lampu arka (Rajah 2) menggunakan arus I = 4 A pada voltan arka Ul = 45 V. Apakah rintangan yang perlu disambung secara bersiri dengan lampu jika voltan bekalan DC ialah U = 110 V?

nasi. 2.

Dalam rajah.2 menunjukkan gambar rajah kemasukan elektrod grafit dan rintangan tambahan, serta rajah ringkas dengan penetapan rintangan dan lampu arka.

Arus I = 4 A yang melalui lampu dan rintangan tambahan rd akan menghasilkan penurunan voltan yang berguna merentasi arka Ul = 45 V, dan melalui rintangan tambahan penurunan voltan Ud = U-Ul = 110-45 = 65 V.

Rintangan tambahan rd = (U-Ul) / I = (110-45) / 4 = 65/4 = 16.25 Ohm.

2. Lampu merkuri dengan voltan operasi 140 V dan arus 2 A disambungkan ke rangkaian 220 V melalui rintangan tambahan, yang nilainya mesti dikira (Rajah 3).

nasi. 3.

Voltan dalam rangkaian adalah sama dengan jumlah penurunan voltan dalam rintangan tambahan dan dalam lampu merkuri:

U = Ud + Ul;

220 = I ∙ rd + 140;

2 ∙ rd = 220-140 = 80;

rd = 80/2 = 40 ohm.

Dengan rintangan tambahan, voltan turun hanya apabila arus mengalir melaluinya. Apabila ia dihidupkan, voltan sesalur kuasa penuh jatuh ke lampu, kerana dalam kes ini arusnya kecil. Penurunan arus dan voltan merentasi rintangan tambahan meningkat secara beransur-ansur.

3. Lampu nyahcas gas 40 W dengan voltan kendalian 105 V dan arus 0.4 A disambungkan kepada rangkaian 220 V. Kira nilai rintangan tambahan rd (Rajah 4).

Rintangan tambahan mesti mengurangkan voltan sesalur U kepada voltan kendalian lampu Ul.

nasi. 4.

Untuk menyalakan lampu, voltan sesalur 220 V diperlukan terlebih dahulu.

U = Ud + Ul;

Ud = 220-105 = 115 V;

rd = (115 V) / (0.4 A) = 287.5 Ohm.

Penurunan voltan merentasi rintangan mengakibatkan kehilangan tenaga elektrik, yang ditukar kepada haba.Dalam arus ulang alik, pencekik digunakan dan bukannya rintangan tambahan, yang lebih menjimatkan.

4. Pembersih hampagas yang direka untuk voltan Uc = 110 V dan kuasa 170 W mesti beroperasi pada U = 220 V. Apakah rintangan tambahan?

Dalam rajah. 5 menunjukkan lakaran dan rajah skematik pembersih vakum, menunjukkan motor D dengan kipas dan rintangan tambahan.

Voltan bekalan dibahagikan antara motor dan rintangan tambahan rd separuh supaya motor mempunyai 110V.

U = Udv + Ud;

U = Udv + I ∙ rd;

220 = 110 + I ∙ rd.

Kami mengira arus mengikut data pembersih vakum:

I = P / Us = 170/110 = 1.545 A;

rd = (U-Udv) / I = (220-110) / 1.545 = 110 / 1.545 = 71.2 Ohm.

nasi. 5.

5. Motor DC untuk voltan 220 V dan arus 12 A mempunyai rintangan dalaman rv = 0.2 ohm. Apa yang sepatutnya menjadi rintangan memulakan reostatsupaya arus masuk semasa permulaan tidak melebihi 18 A (Rajah 6)?

nasi. 6.

Jika anda menyambungkan motor terus ke rangkaian, tanpa memulakan rintangan, maka arus permulaan motor akan mempunyai nilai yang tidak boleh diterima Iv = U / rv = 220 / 0.2 = 1100 A.

Oleh itu, untuk menghidupkan motor, adalah perlu untuk mengurangkan arus ini kepada lebih kurang I = 1.5 ∙ In. Semasa operasi normal motor, reostat adalah litar pintas (motor berada di kedudukan 5), kerana motor itu sendiri mencipta voltan yang diarahkan terhadap voltan sesalur; oleh itu, arus motor nominal mempunyai nilai yang agak kecil (Dalam = 12 A).

Semasa memulakan, arus dihadkan hanya oleh reostat permulaan dan rintangan dalaman motor: I = U / (rd + rv);

18 = 220 / (hd + 0.2); rd = 220 / 18-0.2 = 12.02 Ohm.

6.Voltmeter mempunyai julat ukuran Uv = 10 V dan rintangannya rv = 100 Ohm. Apakah yang sepatutnya menjadi rintangan tambahan supaya voltmeter mengukur voltan sehingga 250 V (Gamb. 7)?

nasi. 7.

Julat pengukur voltmeter meningkat apabila rintangan tambahan siri dimasukkan. Voltan U yang diukur dibahagikan kepada dua voltan: penurunan voltan merentasi rintangan Ud dan voltan pada terminal voltmeter Uv (Rajah 8):

nasi. lapan.

U = Ud + Uv;

250 V = Ud + 10 B.

Arus yang melalui peranti, dengan pesongan penuh anak panah, akan sama dengan: Iv = Uv / rv = 10/100 = 0.1 A.

Arus yang sama harus melalui voltmeter apabila mengukur voltan 250 V (dengan rintangan tambahan disertakan).

Kemudian 250 B = Ic ∙ rd + 10 B;

Iv ∙ rd = 250-10 = 240V.

Rintangan tambahan rd = 240 / 0.1 = 2400 Ohm.

Dengan sebarang rintangan tambahan, pesongan jarum voltmeter akan menjadi maksimum apabila voltan voltmeter ialah 10 V, tetapi skalanya ditentukur mengikut rintangan tambahan.

Dalam kes kami, sisihan maksimum anak panah harus sepadan dengan pembahagian 250 V.

Secara umum, keuntungan julat voltmeter ialah:

n = U / Uv, atau n = (Ud + Uv) / Uv = Ud / Uv +1;

n-1 = (Ic ∙ rd) / (Ic ∙ rc);

rv ∙ (n-1) = rd;

rd = (n-1) ∙ rv.

7. Rintangan dalaman voltmeter ialah 80 Ohm dengan julat ukuran 30 V. Kira nilai yang diperlukan bagi rintangan tambahan rd supaya voltmeter boleh mengukur voltan 360 V.

Mengikut formula yang diperolehi dalam pengiraan sebelumnya, rintangan tambahan ialah: rd = (n-1) ∙ rv,

di mana keuntungan julat ialah n = 360/30 = 12.

Oleh itu,

rd = (12-1) ∙ 80 = 880 Ohms.

Rintangan tambahan untuk julat pengukuran 360 V baharu ialah 880 Ohm.