深入了解電阻的“功率”
發布時間:2020-10-22 來源:呂工 責任編輯:wenwei
【導讀】功率,指物體在單位時間內做功多少,是用於描述做功快慢的物理量,用字母P來表示。電阻器zaidianluzhongzuoweichunhaonengyuanjian,qijiangdiannengzhuanhuanweireneng,zhegereliangbeidianzuxishoubingzuizhonghaosanzhihuanjingzhong。gudingzuzhidedianzu,qishijigongzuogonglvqujueyuliangduandedianyahuodianliu。
P = W/t
dianzuqizaidianluzhongzuoweichunhaonengyuanjian,qijiangdiannengzhuanhuanweireneng,zhegereliangbeidianzuxishoubingzuizhonghaosanzhihuanjingzhong。gudingzuzhidedianzu,qishijigongzuogonglvqujueyuliangduandedianyahuodianliu:
P=UI=U2/R=I2R
電阻器作為一個實體物質,其所能承受的熱量是有限的;超過其限度,阻值會發生較大的變化,甚至開路。
電阻器的額定功率:指電阻在正常氣候條件下(如大氣壓、環境溫度等),長時間連續安全工作可耗散或可承受的最大功率。一般我們取70℃靜止自由空氣中為額定功率的最大工作溫度點,電阻額定功率記為P70。電阻實際使用時,需要留有一定的功率餘量,建議為額定功率的一半。
我(wo)們(men)注(zhu)意(yi)到(dao)電(dian)阻(zu)的(de)額(e)定(ding)功(gong)率(lv)建(jian)立(li)在(zai)確(que)定(ding)的(de)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)和(he)在(zai)長(chang)時(shi)間(jian)連(lian)續(xu)安(an)全(quan)工(gong)作(zuo)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)。在(zai)這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong),電(dian)阻(zu)存(cun)在(zai)發(fa)熱(re)和(he)散(san)熱(re)兩(liang)種(zhong)變(bian)化(hua),最(zui)終(zhong)電(dian)阻(zu)會(hui)達(da)到(dao)一(yi)個(ge)熱(re)平(ping)衡(heng),並(bing)在(zai)其(qi)電(dian)阻(zu)體(ti)上(shang)建(jian)立(li)起(qi)恒(heng)定(ding)的(de)表(biao)麵(mian)溫(wen)度(du)。該(gai)表(biao)麵(mian)溫(wen)度(du)高(gao)於(yu)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du),並(bing)在(zai)電(dian)阻(zu)體(ti)可(ke)接(jie)受(shou)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)(即阻值波動在允許範圍內)。額定功率就是這麼一個單位時間內的熱臨界值;超過額定功率,那麼熱平衡時,電阻體上的表麵溫度就超出電阻可接受的範圍。
如果我們能影響電阻的發熱與散熱能力,就能改變電阻的額定功率。電阻的額定功率取決於電阻的幾何尺寸、電阻材料的允許溫度、基板的熱導率、環境條件等。電阻尺寸越大、電阻材料耐受能力越強、jibanderedaolvyuegao,huanjingwenduyuedihuoyoukongqiliudong,namedianzudegonglvjiuyueda。lingwai,keyitongguoanzhuangsanreqilaigaishandianzuqidesanrenengli。danghuanjingwenduchaoguo70℃額e定ding功gong率lv最zui大da工gong作zuo溫wen度du點dian,散san熱re空kong間jian被bei壓ya縮suo,那na麼me電dian阻zu也ye必bi須xu減jian少shao發fa熱re量liang,即ji降jiang額e。當dang環huan境jing溫wen度du接jie近jin電dian阻zu器qi允yun許xu溫wen度du時shi,此ci時shi如ru果guo再zai施shi加jia功gong率lv,電dian阻zu器qi的de熱re量liang將jiang無wu法fa正zheng常chang散san出chu,可ke能neng導dao致zhi電dian阻zu燒shao毀hui。因yin此ci電dian阻zu長chang時shi間jian連lian續xu工gong作zuo時shi,必bi須xu參can照zhao降jiang功gong耗hao曲qu線xian。
短時間內,電阻的溫度可以高於其允許溫度;為了測試其耐受能力,我們通常會施加2-10倍的功率,持續5s,即短時過載測試,考驗電阻的過載能力。
除了額定功率外,電阻在使用過程中,會碰到單個脈衝,或者是周期性脈衝的情形。為了更好描述此過程,我們引入電阻“最大脈衝功率”概念。
電阻最大脈衝功率:電阻工作時所能承受的最大瞬間電壓,記作Ppulse;一般Ppulse要遠遠大於P70。
zaihenduoqingkuangxia,jingguodianzudeshunjiandianyafeichangda,chixushijianquehenduan,jidianzuchanshengdereliangfeichangxiao。duiyudangemaichonglaishuo,dancifareshijianhenduan,sanreshijianqueshiwuqiongchangde,jidangemaichongdepingjungonglvfeichangxiao,danshifengzhigonglvquehenda。zhegeshunjiandeweixiaoreliangjuyouzugoudaderenengliangmidulaisunhuaidianzu,shidezuzhifashengjuliebianhua。dagebifang,yongkuaizihezhenqucipoyikuaibu,xiangtongliliangF下(xia),針(zhen)可(ke)以(yi)很(hen)輕(qing)鬆(song)刺(ci)破(po)布(bu),而(er)筷(kuai)子(zi)卻(que)不(bu)行(xing)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei),針(zhen)頭(tou)麵(mian)積(ji)小(xiao),而(er)筷(kuai)子(zi)頭(tou)麵(mian)積(ji)大(da),針(zhen)頭(tou)可(ke)以(yi)產(chan)生(sheng)足(zu)夠(gou)大(da)的(de)壓(ya)強(qiang)來(lai)刺(ci)破(po)布(bu),而(er)筷(kuai)子(zi)卻(que)不(bu)行(xing):
Pa=F/S
當單個脈衝的脈寬ti逐漸變短時,Pmax會逐漸變大;當ti短至一定寬度,Pmax不會繼續變大,會保持恒定值,此恒定值就是電阻元素的極限耐受能力。當單個脈衝的脈寬ti逐漸延長時,電阻的最大脈衝功率Pmax也會逐漸變小;若單個脈衝ti無限延長時,就變成一個連續脈衝,此時Pmax=P70。因此,電阻的最大脈衝功率Pmax取決於脈衝寬度ti和電阻極限耐受能力。任何時刻,脈衝峰值功率Ppeak都不允許超過電阻最大脈衝功率Pmax。電阻在使用時,需參照單個最大脈衝功率負載圖。
對於周期性脈衝也是如此,脈衝峰值功率Ppeak不允許超過電阻最大脈衝功率Pmax,與此同時,周期性脈衝的平均功率Pave不允許超過電阻額定功率P70。因為,周期性脈衝屬於間歇性發熱,最終會在電阻表麵建立起熱平衡。
對於電阻在受到周期性脈衝負載時,若我們想得知電阻最終熱平衡時表麵溫度,我們需從兩個角度來獲取相關參數(必不可少)進行計算:
衡量電阻發熱能力的參數:單個脈衝能量Q(U2/R*ti),脈衝周期Tp,脈衝個數N,電阻串並聯總質量M,電阻材料比熱容Cr,衡量電阻散熱能力的參數:電阻熱時間常數τ,環境溫度T。
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