Papildomo pasipriešinimo skaičiavimas

Sąvokos ir formulės

Jei vartotojas turi būti įjungtas aukštesne įtampa, nei jis skirtas, jie įjungiami nuosekliai su ja papildoma varža rd (1 pav.). Sukuria papildomas pasipriešinimas įtampos kritimas Ud, kuris sumažina vartotojo įtampą iki reikiamos reikšmės Up.

Šaltinio įtampa lygi vartotojo įtampų ir papildomos varžos sumai: U = Up + Ud; U = Upn + I ∙ rd.

Iš šios lygties galima nustatyti reikiamą papildomą varžą: I ∙ rd = U-Up, rd = (U-Up) / I.

Mažinti įtampą naudojant papildomą varžą yra neekonomiška, nes varžoje elektros energija paverčiama šiluma.

Ryžiai. 1. Papildomas pasipriešinimas

Pavyzdžiai

1. Lankinė lempa (2 pav.) sunaudoja srovę I = 4 A esant lanko įtampai Ul = 45 V. Kokią varžą reikia jungti nuosekliai su lempa, jei nuolatinės srovės maitinimo įtampa U = 110 V?

Ryžiai. 2.

Fig.2 parodyta grafito elektrodų ir papildomos varžos įtraukimo schema, taip pat supaprastinta schema su varžos ir lankinės lempos žymėjimu.

Per lemputę einanti srovė I = 4 A ir papildoma varža rd sukurs naudingą įtampos kritimą lanke Ul = 45 V, o per papildomą varžą – įtampos kritimą Ud = U-Ul = 110-45 = 65 V.

Papildoma varža rd = (U-Ul) / I = (110-45) / 4 = 65/4 = 16,25 Ohm.

2. 140 V darbinės įtampos ir 2 A srovės gyvsidabrio lempa per papildomą varžą prijungiama prie 220 V tinklo, kurios vertė turi būti apskaičiuojama (3 pav.).

Ryžiai. 3.

Įtampa tinkle yra lygi papildomos varžos ir gyvsidabrio lempos įtampos kritimo sumai:

U = Ud + Ul;

220 = I ∙ rd + 140;

2 ∙ rd = 220-140 = 80;

rd = 80/2 = 40 omų.

Esant papildomam pasipriešinimui, įtampa krenta tik tada, kai per ją teka srovė. Kai jis įjungiamas, visa tinklo įtampa nukrenta iki lempos, nes šiuo atveju srovė yra maža. Srovės ir įtampos kritimas per papildomą varžą palaipsniui didėja.

3. Prie 220 V tinklo prijungiama 40 W galios dujinio išlydžio lempa, kurios darbinė įtampa 105 V ir srovė 0,4 A. Apskaičiuokite papildomos varžos rd reikšmę (4 pav.).

Papildoma varža turi sumažinti tinklo įtampą U iki lempos darbinės įtampos Ul.

Ryžiai. 4.

Norėdami uždegti lempą, pirmiausia reikia 220 V tinklo įtampos.

U = Ud + Ul;

Ud = 220-105 = 115 V;

rd = (115 V) / (0,4 A) = 287,5 Ohm.

Dėl įtampos kritimo per varžą prarandama elektros energija, kuri paverčiama šiluma.Kintamojoje srovėje vietoj papildomos varžos naudojamas droselis, kuris yra daug ekonomiškesnis.

4. Dulkių siurblys, skirtas Uc = 110 V įtampai ir 170 W galiai, turi veikti esant U = 220 V. Kokia turi būti papildoma varža?

Fig. 5 parodytas dulkių siurblio eskizas ir schema, pavaizduotas variklis D su ventiliatoriumi ir papildoma varža.

Maitinimo įtampa yra padalinta tarp variklio ir papildomos varžos rd per pusę, kad variklis turėtų 110 V.

U = Udv + Ud;

U = Udv + I ∙ rd;

220 = 110 + I ∙ rd.

Srovę apskaičiuojame pagal dulkių siurblio duomenis:

I = P / Us = 170/110 = 1,545 A;

rd = (U-Udv) / I = (220-110) / 1,545 = 110 / 1,545 = 71,2 omo.

Ryžiai. 5.

5. 220 V įtampos ir 12 A srovės nuolatinės srovės variklis turi vidinis pasipriešinimas Rv = 0,2 omo. Koks turėtų būti pasipriešinimas paleidimo reostataskad įjungimo srovė paleidžiant būtų ne didesnė kaip 18 A (6 pav.)?

Ryžiai. 6.

Jei variklį prijungsite tiesiai prie tinklo, be paleidimo varžos, variklio paleidimo srovė turės nepriimtiną vertę Iv = U / rv = 220 / 0,2 = 1100 A.

Todėl, norint įjungti variklį, šią srovę reikia sumažinti iki maždaug I = 1,5 ∙ In. Normalaus variklio veikimo metu trumpai jungiamas reostatas (variklis yra 5 padėtyje), nes pats variklis sukuria įtampa, nukreipta prieš tinklo įtampą; todėl vardinė variklio srovė turi santykinai mažą reikšmę (In = 12 A).

Paleidžiant srovę riboja tik paleidimo reostatas ir variklio vidinė varža: I = U / (rd + rv);

18 = 220 / (rd + 0,2); rd = 220 / 18-0,2 = 12,02 Ohm.

6.Voltmetro matavimo diapazonas yra Uv = 10 V, o varža rv = 100 omų. Kokia turi būti papildoma varža rd, kad voltmetras matuotų įtampas iki 250 V (7 pav.)?

Ryžiai. 7.

Voltmetro matavimo diapazonas padidinamas, kai įtraukiama serijinė papildoma varža. Išmatuota įtampa U skirstoma į dvi įtampas: įtampos kritimą per varžą Ud ir įtampą voltmetro Uv gnybtuose (8 pav.):

Ryžiai. aštuoni.

U = Ud + Uv;

250 V = Ud + 10 B.

Srovė, einanti per įrenginį, esant visiškam rodyklės nukreipimui, bus lygi: Iv = Uv / rv = 10/100 = 0,1 A.

Ta pati srovė turi praeiti per voltmetrą matuojant 250 V įtampą (su papildoma varža).

Tada 250 B = Ic ∙ rd + 10 B;

Iv ∙ rd = 250-10 = 240V.

Papildoma varža rd = 240 / 0,1 = 2400 omų.

Esant bet kokiai papildomai varžai, voltmetro adatos įlinkis bus didžiausias, kai voltmetro įtampa yra 10 V, tačiau jos skalė kalibruojama pagal papildomą varžą.

Mūsų atveju didžiausias rodyklės nuokrypis turėtų atitikti 250 V padalijimą.

Apskritai voltmetro diapazono padidėjimas bus:

n = U / Uv arba n = (Ud + Uv) / Uv = Ud / Uv +1;

n-1 = (Ic ∙ rd) / (Ic ∙ rc);

rv ∙ (n-1) = rd;

rd = (n-1) ∙ rv.

7. Vidinė voltmetro varža yra 80 omų, o matavimo diapazonas 30 V. Apskaičiuokite reikiamą papildomos varžos rd reikšmę, kad voltmetras galėtų išmatuoti 360 V įtampą.

Pagal formulę, gautą ankstesniame skaičiavime, papildoma varža yra: rd = (n-1) ∙ rv,

kur diapazono padidėjimas yra n = 360/30 = 12.

Todėl,

rd = (12-1) ∙ 80 = 880 omų.

Papildoma varža rd naujajam 360 V matavimo diapazonui bus 880 omų.