Cтраница 1
Сопротивления лампочек, рассчитанных на работу при одном и том же напряжении, обратно пропорциональны их мощности.
Сопротивление лампочек накаливания зависит от напряжения моста. Соотношение между элементами моста подобрано таким образом, что при некотором изменении напряжения на его входе напряжение на выходе практически остается постоянным.
Сопротивление R лампочки меняется при нагревании от 30 до 300 Ом. На сколько меняется при этом разность потенциалов U на лампочке, если подвижный контакт с стоит на середине потенциометра. На сколько меняется при этом мощность Р, потребляемая лампочкой.
Найдите сопротивление лампочки для карманного фонаря, используя данные, написанные на ее Цоколе.
Задача 15.1. При температуре 20 С сопротивление лампочки с вольфрамовой нитью равно 2 ом, в накаленном состоянии - 16 6 ом.
Если и: м1 [) игь сопротивление лампочки в холодном состоянии и включить ее затем в цепь постоянного тока, то приборы оiметят отклонение от закона Ома и притом тем большее, чем больше сила тока. Затруднение в доказательстве справедтивоетн закона Ома отпадает, е ш учесть зависимость сопротивления от температуры R R0 (l a /), где температурный коэффициент а для одних веществ положителен, дтя других - отрицателен.
При увеличении выходного напряжения возбудителя в силу каких-либо причин возрастает ток в цепи отрицательной обратной связи, что приводит к возрастанию сопротивления лампочки, повышению падения напряжения на ней, а соответственно и увеличению отрицательной обратной связи. В результате выходное напряжение остается неизменным.
Мощность вьтстгочастотя кеяе-баний, подлежащая измерению, подводится к лампочке накаливания (или группе лампочек), причем обращается внимание на согласование сопротивления лампочек с волновым сопротивлением фидера, подводящего энергию высокой частоты (см. Согласованная нагрузка), так как в противном случае отражение части высокочастотной энергии от нагрузки не даст возможности произвести точное измерение. Свет, излучаемый лампочкой (или лампочками), падает на фотоэлемент, в результате чего стрелка электроизмерительного прибора постоянного тока магнитноэлектриче-ской системы в цепи фотоэлемента отклоняется. Отклонение стрелки будет зависеть от мощности, нагревающей нить лампочки, и прибор может быть отградуирован непосредственно в единицах мощности.
Мощность высокочастотных колебаний, подлежащая изменению, подводится к лампочке накаливания (или группе лампочек), причем обращается внимание на согласование сопротивления лампочек с волновым сопротивлением подводящего фидера. Свет от лампочки падает на фотоэлемент, в результате чего стрелка электроизмерительного прибора в цепи фотоэлемента отклоняется. Прибор может быть отградуирован непосредственно в единицах мощности.
О лампочке накаливания сказано так много, но все же. Известно, что сопротивление холодной нити лампы накаливания в 10 раз меньше сопротивления раскаленной нити. Это значит, что в момент включения ток через спираль лампы 60 Вт может составлять 220 В/68 Ом>3 А, а если включение произойдет в момент, когда сетевое напряжение достигает амплитудного, ток через спираль будет более 4 А! А номинальный ток лампы мощностью 60 Вт равен 0,272 А. Значит, при включении лампу накаливания надо защищать. А самая эффективная защита это использование различных схем диммеров для ламп накаливания.
Этот симисторный регулятор освещения для цепей переменного тока применяется для любой активной нагрузки, лампа накаливания или нагревательный элемент жала паяльника. Максимальная допустимая мощность устройства составляет 400VA. Принцип работы схемы базируется на контроле фазы 220VAC, давая возможность нагрузке получать питание от 360 o полной синусоидальной волны. Запитывание активной нагрузки для меньшего периода, обеспечивает меньший уровень мощности, создавая эффект диммирования. Конструкция конечно стара как мир, но все еще актуальна.
Управление устройством происходит с помощью переменного сопротивления R2, который выставляет время, требуемое для заряда емкости С2 через цепочку R1-R2. C2 заряжается, пока не достигнет напряжения пробоя динистора D1, который в свою очередь, запустит симистор T1. Как только последний сработает, цепь замыкается и на нагрузку поступает напряжение питания. Номинал конденсатора С2, определяет точку на синусоиде, где происходит пробой динистора.
L1 содержит 19 витков провода с диаметром 0.8 мм на ферритовом сердечнике диаметром 4 мм. Клеммы лучше использовать с зажимом для печатной платы
Осциллограмма работы устройства показана в видео ролике ниже. При повторении конструкции рекомендую увеличить расстояниях между дорожками 220 вольт, или накройняк покройте дорожки лаком.
Начнем с самого простого варианта схемы диммера, к лампе накаливания подведена через диод VD1 одна полуволна переменного напряжения, поэтому ток представляет собой последовательность импульсов, разделенных паузами.
В нормальном состоянии вольфрамовая спираль разогрета до температуры около 3000 К, в холодном состоянии - примерно 300 К. Сопротивление металла зависит от температуры
R=R 0 (1+at°)=R 0 aT, (1)
где R 0 - сопротивление проводника при 0°С=273,15 К;
a - тепловой коэффициент сопротивления, примерно равный 1/273,15 по Кельвину (или на градус Цельсия);
t° - температура по шкале Цельсия;
Т - температура по шкале Кельвина. Шкала Кельвина (называемая термодинамической шкалой температур) очень удобна для описания природных процессов.
В самом деле, при возрастании температуры от 300 до 3000 К в 10 раз увеличивается энергия теплового хаотического движения молекул вещества, и во столько же раз увеличивается сопротивление металла электрическому току. Из формулы (1) видно, что "пусковой" ток примерно в 10 раз больше номинального тока (так как сопротивление во столько же раз меньше). Для тонкого участка спирали согласно в режиме пуска происходит 10-кратный перегрев
Q п =I 2 R п D t =(10I н)2R н D t /10=10I 2 R н D t ,(2)
где Q - количество выделенной теплоты, Дж; I - электрический ток, А; D t - интервал времени; R - сопротивление участка спирали, Ом.
Индекс "п" указывает на пусковой режим; "н" - номинальный режим. При защите осветительного прибора накаливания диодом спираль в конечном итоге при номинальном режиме оказывается недогретой, поэтому сила импульсов тока оказывается большей чем у лампы, незащищенной диодом. Поскольку защищенная лампа питается импульсами тока, ее температура 50 раз в секунду сильно меняется (в номинальном режиме, при котором было 100 более слабых импульсов тока, спираль не успевала заметно остывать, поэтому температура менялась не очень сильно 100 раз в секунду). Если вспомнить, что "старое" кино при 16 кадрах в секунду сильно "мерцало", новый стандарт кино - 24, стандарт телевидения - 25 кадров в секунду.
Для снижения мерцания в телевидении применяют полукадровую передачу изображения, т.е. 50 раз в секунду четные (потом нечетные) строки. Вспомним также, что ртутные дуговые осветительные приборы (газосветные), вспыхивающие 100 раз в секунду, сильно утомляют зрение. Из всего этого вытекает вывод: свечение защищенной лампы накаливания, резко вспыхивающей 50 раз в секунду, вредно для зрения, допустимо только для сигнальных и аварийных ламп (поэтому много энергии таким образом не сэкономится).
Отдача света подчиняется закону Стефана-Больцмана:
R э =sТ4, где R э - энергетическая светимость, Вт/м 2 ; s - постоянная Стефана - Больцмана 5,67 х 10-8, Вт/(м2К4); Т - абсолютная температура, К.
Таким образом, снижение температуры излучателя даже на 10% приводит к снижению излучаемой мощности на 35%. Но это еще не все последствия! Согласно закону смещения Вина, снижение абсолютной температуры излучателя приводит к сдвигу максимума спектральной плотности излучения в "красную" - более длинноволновую область
lм=b/T, где lм - длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности излучения; b - постоянная Вина.
На рис.3,а изображены кривые спектральной плотности излучения абсолютно черного тела при температурах 3000 и 2800 К (справа на графике большие длины волн - это соответствует меньшей температуре), а также (рис.3,б) кривая видности световых лучей глазом человека, так как освещение предназначено для людей. Максимум кривой видности примерно соответствует температуре максимальной плотности излучения 6000 К - это "привычный" глазу свет нашего Солнца! Из наложения двух кривых видно, что в видимой области находится только небольшая часть энергии излучения спирали, причем небольшое снижение температуры (режим "экономии" и защиты) приводит к заметному снижению видимой глазом картинки! Когда 20 лет назад в школе (г. Ладыжин) возникла проблема с проекционными лампами (в городской электросети напряжение завышено, а режим работы проекционных ламп подобран так, что температура и "заход" спектра в видимую область были побольше), пришлось использовать схему рис.4.
Балластные резисторы (проволочные) расположены вну- три корпуса проекционной аппаратуры. Казалось бы, это должно увеличить на- грев корпуса, но нет. Вывод: если на бал- ластных резисторах рассеивается 1 Вт мощности, то нагрев проекционной лам- пой уменьшается примерно на 2 Вт, в итоге нагрев корпуса прибора уменьша- ется на 1 Вт! Кроме уменьшения нагрева в номинальном режиме балластный резистор значительно улучшил пусковой режим. Из формулы (2) видно, что при пуске холодной спирали ее нагрев усиливается в 10 раз по сравнению с номинальным. Толстые места спирали (большего сечения) имеют меньшее сопротивление, поэтому меньше нагреваются:
R=rl/S=4rl/(pd2) , где R - сопротивление участка спирали,Ом; l - длина участка, м; d - диаметр спирали, м; S - сечение спирали, м2; r - удельное сопротивление проводника.
В то же время масса толстых участков спирали больше, поэтому при меньшей мощности нагрева эти участки заметно дольше разогреваются. При таком ходе процессов тонкий участок спирали нагрева нагревается быстро, его сопротивление растет согласно формуле (1), а остальные места спирали разогреваются не так быстро, и общее сопротивление растет медленнее! 3начит, режим пускового перекала наиболее сильно вредит тонким участкам спирали лампы! В проекционные аппараты мы устанавливали балластные резисторы сопротивлением около 10 % от сопротивления лампы в номинальном режиме, поэтому в рабочем режиме на резисторе падало 10% "лишних" вольт. В режиме пуска сопротивление лампы равно 0,1 номинального, вместе с балластным резистором это составляет 0,2Rн, поэтому "пусковой" ток всего в 5 раз превышает номинальный, а нагрев тонких участков по закону Джоуля-Ленца в 2,5 раз превышает номинальный (с учетом (1)). Без защитного резистора это превышение составляет 70 раз! Значит, в режиме пуска нагрев спирали уменьшен в 4 раза. Это, кажется, не очень большой выигрыш, но, если тонкое место веревки рвется, снижение нагрузки в 4 раза гарантированно ее спасет! На рис.5 схематически изображены зависимости мощности нагрева ламп для трех случаев: 1 - лампа без защиты; 2 - защита диодом; 3 - защита балластным резистором. Выводы делайте сами.
Практика многолетней эксплуатации осветительных и сигнальных ламп показала высокую надежность защиты, снижение светового потока визуально незаметно. На рис.7 показано соединение балластного резистора с осветительной лампой. Для проверки эффективности защиты двух типов собрана схема (рис.8), в которой для ускорения перегорания ламп к ним подводилось напряжение 380 В, а также производились включения/выключения. После выхода из строя 5 ламп, защищаемых диодом, и одной лампы, защищаемой резистором, испытания были прекращены! Поразительно! Напряжение двух фаз подавалось на схему с "мелкой" добавкой, почти незаметно влияющей на свечение лампы, и лампа светилась с перекалом, сопротивляясь перегоранию даже в моменты пуска! Раз мы смогли так эффективно защитить лампу накаливания, что она может выдерживать даже перекал, возникает вопрос: нельзя ли пойти дальше и заставить светить лампу с перекалом и не перегорать (вопреки способу защиты с диодом)?
На рис 10 Rб снижает "броски" тока при пуске холодной лампы. Конденсатор С в пусковом периоде с одной стороны ограничивает возрастание напряжения импульсов, с другой стороны, подпитывает лампу в моменты минимумов напряжения сети. Вследствие этого пуск лампы ускоряется, а "броски" тока при этом ослабляются. Прогретая спираль меньше шунтирует конденсатор, и напряжение на лампе в период минимумов падает в меньшей мере. Соответственно лампа меньше "пульсирует" и отдает больше света. Емкость конденсатора определяет величину эффективного напряжения на лампе, при этом из электроли- тических подходят только специальные конденсаторы, предназначенные для работы в силовых цепях. При небольших мощностях ламп накаливания для обеспечения режима перекала достаточно емкости "бумажного" конденсатора в несколько мкФ.
Схема была испытана с лампами накаливания и галогенными общей мощностью до 200 Вт, ну а если вам потребуется большая мощность используйте более мощные диоды и и установите их на радиатор.
Фаза включения тиристора в каждом полупериоде зависит от постоянной времени цепи (R1+R2)C1. Диммер позволяет в широких пределах изменять яркость лампы.
Принцип работы данной схемы - плавное включение лампочки накаливания, которое значительно увеличивает срок ее службы. Давно известно, перегорание лампочки накаливания происходит как раз в момент включения, так как в холодном состоянии сопротивление ее спирали в десять раз меньше чем в прогретом.
Резистор R5 задает уровень начальной яркости. Сопротивление R7 регулирует степень нарастания накала, в пределах от трех до пяти секунд. Меньшее значение сопротивления не защищает лампочку накаливания от перегорания. Резистор R1 задает нужный уровень напряжения питания.
Советуем включить лампочку последовательно с балластным резистором (Rб) сопротивлением 6-8R холодной спирали (Rх.с). И не надо никаких диодов ("аспиринов") и однополупериодного разогрева. Согласитесь, что и при однополупериодном питании лампы включение может произойти в момент, когда U сети ~ Uампл. Событие, вероятность которого снижена вдвое, все равно может произойти. И обязательно произойдет по закону Мерфи. Итак, спираль лампы нужно включить через резистор 6-8 Rх.с, а спустя 0,3 с нужно выключить Rб. Сделать это можно, например, через тиристор.
Рассмотрим работу схемы. В первый момент после включения ток определяется сопротивлением Rб=470.510 Ом (для лампы 60 Вт), что составляет ~7 Rх.с, и такой ток не представляет опасности для холодной нити: Iвкл = Uсети / (Rб + Rх.с) = 0,5 А в самом худшем случае. Одновременно с разогревом спирали происходит и заряд конденсатора С через резистор R2. Пока напряжение на конденсаторе не станет достаточным для открывания перехода Б-Э транзистора VT1 (Uоткр), последний закрыт. Закрыт и тиристор VS1, так как током управления его является коллекторный ток (Iк) VT1. Когда конденсатор С зарядится до Uоткр, VT1 откроется и своим Iк откроет VS1. Тиристор зашунтирует Rб, и на лампу будет подано практически полное напряжение. Диод VD5 создает дополнительную задержку включения VT1 за счет создания запирающего напряжения (0,6-0,7 В) в цепи эмиттера, а также ограничивает ток через переход Э-К транзистора. Резистор R3 более надежно закрывает тирис- тор VS1. Резистор R1 позволяет конденсатору С быстро раз- рядиться после выключения схемы и практически сразу быть готовым к повторному включению освещения с полным циклом задержки. Диоды VD2- VD4 создают стабильный (2,2- 2,4 В) источник, от которого заряжается конденсатор С, и формируется ток управления VS1. Данную схему можно установить на дно коробки под настенным выключателем, при- чем как одну, так и две схемы для двойного выключателя. Схему можно смонтировать в отдельном корпусе из изоляционного материала как приставку к настольной лампе, торшеру, бра с собственным (для удобства) выключателем питания. Она не требует наличия "чистого" (взятого до лампочки) нулевого провода. Время задержки есть функция RC- элементов схемы и не зависит от Uсети и мощности нагрузки. Схема "отбирает" у лампочки, с которой включена последовательно, не более 5,5 В, что составляет менее 3% от напряжения питающей сети. Она позволяет сетевому выключателю работать в облегченном (по току) режиме, что продлевает срок его службы.
Элементы схемы. VD1 - диодный мост или 4 диода в зависимости от тока нагрузки (КЦ405А-В, КД209А-В, КД247Г-Ж, КД226В-Е, 1N4004- 1N4007 и др.); VS1 - тиристор лучше приме- нить серии "Т" типа Т112-10-4 (Т112-16-4) на 10 А (16А). Они имеют ток управления 40 мА (справочные данные), но от- лично включаются и насыща- ются при токе управления 18-20 мА. Радиатор не нужен; VT1 - p-n-p высоковольтный транзистор типа КТ3157А с Iк.э доп=30 мА; VD2.VD4 - любые кремниевые выпрямительные диоды с Uобр>300 В и Iном_Iнагр; VD5 - любой кремниевый диод с Uобр>300 В и Iном>30 мА; С - конденсатор электроли- тический, малогабаритный 1000 мкФ х 6,3 В; Rб - составлен из трех резисторов типа МЛТ-2 (см. таблицу).
Несмотря на большую выделяющуюся мощность, время перегрузки мало, резисторы работают надежно, и за год работы ни в одном из 10 эк- земпляров устройства на ре- зисторах нет и намека на изменение цвета. Естественно, если габариты устройства не критичны, в ка- честве Rб можно применить резисторы типа ПЭВ-7,5; ПЭВ- 10 и т.д. Резистор R1 типа МЛТ-0,25 - 100 Ом; резисторы R2, R3 типа МЛТ-0,125 - 470-680 Ом. С рос- том R2 увеличивается время задержки, но при этом падает ток базы транзистора VT1, а значит, и ток коллектора Iк. А это - ток управления VS1, который должен быть не менее 18- 20 мА, номинал R3 не критичен.
Отличные результаты дает замена тиристора высоковольтным n-p-n транзистором большой мощности, например КТ854А,Б; КТ858А, КТ8108А1, КТ8140А-В и другие c Uк.э>300 В; Iк=5-20 А; b>10 (рис.2). На насыщенном транзисторе VT2 падает 0,1-0,2 В, что значительно меньше, чем на тиристоре (0,8 В). Мощность, рассеиваемая ключом, в этой схеме меньше. Если требуется "разогревать" очень большую мощность, для лучшего насы- щения VT2 понадобится еще один транзистор (рис.3). В качестве VT3 используется высоковольтный n-p-n транзис- тор типа КТ940А. При мощности нагрузки >20 Вт желательно увеличить мощность Rб. Правильно собранные схемы не требуют наладки. Надо лишь проверить Uнас тиристора или мощного транзистора. Uнас.VS=0,8.0,85 В; Uнас.VT_0,1-0,2 В. Задержкой увлекаться не следует, так как уже через 0,3 с лампа достаточно разогревается, и нет смысла более этого времени зря греть балластные резисторы. Следует обратить внимание на частоту миганий.
Работает схема следующим образом. В момент включения устройства, ток в отрицательный полупериод течет через цепь R1-VD1-L1-EL1. В результате этого лампочка загорается в пол накала. В этот же момент, ток, пройдя через сопротивление R2, зарядит конденсатор C1. Примерно через две секунды, когда он зарядится, лампа накаливания загорится в полную силу.
– это измерительный прибор, служащий для определения величины сопротивления в цепях. Сопротивление измеряется в Омах и обозначается латинской буквой R . О том, что такое Ом в популярной форме Перед началом измерений омметром, настоятельно рекомендую ознакомиться со статьей сайта «Закон силы тока» .
Измерительный прибор Омметр структурно представляет собой батарейку с последовательно включенным стрелочным или цифровым индикатором. На практике, прибор, который измеряет только сопротивление, используется для особых случаев, например, для измерения сопротивления изоляции при повышенном напряжении, сопротивления заземления или как образцовый для поверки других измерительных приборов. Функцию измерения сопротивления имеют все комбинированные приборы – тестеры и мультиметры.
На электрических измерительных схемах омметр обозначается греческой буквой омега заключенной в круг, как показано на фотографии.
Ремонт электропроводки, электротехнических и радиотехнических изделий заключается в поиске контакта проводников тока между собой. В одних случаях сопротивление должно быть равно бесконечности, например сопротивление изоляции. А в других – равно нулю, например сопротивление проводов. А в некоторых случаях равно определенной величине, например сопротивление нити накала лампочки или нагревательного элемента.
Внимание! Измерять сопротивление цепей, во избежание выхода из строя Омметра, допускается выполнять только при полном их обесточивании. Необходимо вынуть вилку из розетки или вынуть батарейки из отсека. Если в схеме есть электролитические конденсаторы большей емкости, то их необходимо разрядить, закоротив выводы конденсатора через сопротивление номиналом около 100 кОм на несколько секунд.
Как и при измерениях напряжения, перед измерением сопротивления, необходимо подготовить прибор. Для этого нужно установить переключатель прибора в положение, соответствующее минимальному измерению величины сопротивления.
Перед измерениями следует проверить работоспособность прибора, так как могут быть плохими элементы питания и прибор может не работать. Для этого нужно соединить между собой концы щупов.
У тестера стрелка при этом должна установиться точно на нулевую отметку, если не установилась, то можно покрутить ручку «Уст. 0». Если не получится, надо заменить батарейки. Для прозвонки электрических цепей, например, при проверке электрической лампочки накаливания, можно пользоваться прибором, у котонного сели батарейки и стрелка не устанавливается на 0, но хоть немного реагирует при соединении щупов. Судить о целостности цепи будет возможно по факту отклонения стрелки. Цифровые приборы должны тоже показывать нулевые показания, возможно отклонение в десятых долях омов, за счет сопротивления щупов и переходного сопротивления в контактах подключения их к клеммам прибора.
При разомкнутых концах щупов, стрелка должна установиться в точку, обозначенную на шкале ∞, а в цифровых приборах, мигать перегрузка или высвечиваться цифра 1 на индикаторе с левой стороны.
Омметр готов к работе. Если прикоснуться концами щупов к проводнику, то в случае его целостности, прибор покажет нулевое сопротивление, в противном случае, показания не изменятся.
Если в мультиметре есть функция прозвонки цепей, обозначенная в секторе измерения сопротивлений символом диода, то тогда измерять сопротивление проводов в кабеле и в низкоомных цепях проще, установив переключатель режимов в это положение. Тогда проверка будет сопровождаться звуковым сигналом, и не надо будет постоянно смотреть на дисплей прибора.
Примеры из практики измерения сопротивления изделий
Теоретически обычно все понятно, однако на практике часто возникают вопросы, на которые лучше всего помогут ответить примеры проверки омметром наиболее часто встречающихся изделий.
Проверка лампочек накаливания
Перестала светить лампочка накаливания в светильнике или в автомобильных бортовых приборах, как узнать причину? Неисправен может быть выключатель , электрический патрон или электропроводка . С помощью тестера легко проверяется любая лампа накаливания из домашнего светильника или фары автомобиля, нити накала ламп дневного света и энергосберегающих ламп. Для проверки достаточно установить переключатель прибора в положение измерения минимального сопротивления и прикоснуться концами щупов к выводам цоколя лампочки.
Сопротивление нити накала лампочки составило 51 Ом, что свидетельствует о ее исправности. Если бы нить была в обрыве, то прибор показал бы бесконечное сопротивление. Сопротивление галогенной лампочки на 220 В мощностью 50 ватт при свечении составляет около 968 Ом, автомобильной лампочки на 12 вольт мощностью 100 ватт, около 1,44 Ом.
Стоит заметить, что сопротивление нити лампы накаливания в холодном состоянии (когда лампочке не горит) в десятки раз меньше, чем в разогретом. Это связано с физическим свойством вольфрама. Его сопротивление с разогревом нелинейно возрастает. Поэтому лампы накаливания, как правило, перегорают в момент включения.
С помощью онлайн калькулятора вы можете самостоятельно рассчитать сопротивление любой лампочки накаливания или нагревательного элемента, например, ТЭНа , электрического паяльника .
Проверка наушников гарнитуры
Бывает у наушников в одном из излучателей, или в обоих сразу, звук искажаться, периодически исчезает или отсутствует. Тут возможны два варианта, либо неисправны наушники, или устройство, с которого берется сигнал. С помощью омметра легко проверить, в чем причина и локализовать место неисправности. Для проверки наушников нужно подсоединить концы щупов к разъему, обычно наушники подключаются к аппаратуре с помощью разъема типа Джек 3,5 мм. В этом разъеме контакт, который ближе к держателю является общим, на конце фигурный для левого канала, между ними кольцевой контакт для правого канала.
Одним концом щупа прикасаются к общему выводу, а вторым по очереди к двум остальным. Сопротивление должно быть одинаковым и составлять около 40 Ом. Обычно в паспорте на наушники сопротивление указывается. Если сопротивление сильно отличается, то возможно в проводах имеется короткое замыкание. Убедиться в этом легко, достаточно концы щупов подсоединить к выводам правого и левого каналов. Сопротивление должно быть в два раза больше, чем одного наушника, то есть уже 80 Ом. Практически измеряется суммарное сопротивление последовательно включенных излучателей.
Если сопротивление при шевелении проводников во время измерений изменяется, значит, провод в каком-то месте перетертый. Обычно перетирается в месте выхода из Джека или излучателей. Для точного определения нужно подключив омметр, изгибать провод локально, зафиксировав остальную его часть. По нестабильности показаний омметра вы определите место дефекта. Если у Джека, то нужно приобрести разборный разъем, откусить старый с участком плохого провода и распаять провод на контакты нового Джека. Если обрыв у самих наушников, то требуется разобрать их, удалить дефектную часть провода, зачистить концы и припаять, к тем же контактам, к которым провода были припаяны раньше. В статье сайта «Как паять паяльником» Вы можете ознакомиться об искусстве пайки.
Резисторы (сопротивления) широко применяются в электрических схемах. Поэтому при ремонте электронных устройств возникает необходимость проверки исправности резистора или определения его величины.
На электрических схемах резистор обозначается в виде прямоугольника, внутри которого иногда пишут римскими цифрами его мощность. I – один ватт, II – два ватта, IV – четыре ватта, V – пять ватт.
Определить номинал резистора можно с помощью мультиметра, включенного в режим измерения сопротивления. В секторе режима измерения сопротивления, предусмотрено несколько положений переключателя. Это сделано для того, чтобы повысить точность результатов измерений. Например, положение 200 позволить измерять сопротивления величиной до 200 Ом. 2k – до 2000 Ом (до 2 кОм). 2M – до 2000000 Ом. (до 2 МОм). Буква k после цифр обозначает приставку кило – необходимость умножения числа на 1000, M обозначает Мега, и число нужно умножить на 1 000 000. Если переключатель установить в положение 2k, то при измерении резистора номиналом 300 кОм прибор покажет перегрузку. Необходимо переключить его в положение 2М. В отличие, от измерения напряжения, в каком положении находится переключатель, не имеет значения, всегда можно в процессе измерений его переключить.
Онлайн калькуляторы для определения номинала резисторов
по цветовой маркировке
Иногда при проверке резистора, омметр показывает, какое-то сопротивление, но если резистор в результате перегрузок изменил свое сопротивление и оно уже не соответствует маркировке, то такой резистор применять недопустимо. Современные резисторы маркируются с помощью цветных колец. Определить номинала резистора, маркированного цветными кольцами удобней всего с помощью онлайн калькулятора.
маркированных 4 цветными кольцами
Онлайн калькулятор для определения сопротивления резисторов
маркированных 5 цветными кольцами
По внешнему виду диоды бывают разной формы, прозрачные и цветные, в металлическом, стеклянном или пластмассовом корпусе. Но они всегда имеют два вывода и сразу бросаются в глаза. В схемах в основном применяются выпрямительные диоды, стабилитроны и светодиоды.
Условное обозначение диодов на схеме представляет собой стрелку, упирающуюся в отрезок прямой линии. Обозначается диод латинскими буквами VD, за исключением светодиодов, которые обозначаются буквами HL, В зависимости от назначения диодов в схему обозначения вносятся дополнительные элементы, что и отражено на чертеже выше. Так как в схеме диодов бывает больше одного, то для удобства после букв VD или HL добавляется порядковый номер.
Проверить диод гораздо легче, если представлять, как он работает. А работает диод как ниппель. Когда Вы надуваете мячик, резиновую лодку или автомобильное колесо, то воздух в них входит, а обратно его не пускает ниппель. Диод работает точно также. Только пропускает в одну сторону не воздух, а электрический ток. Поэтому для проверки диода нужен источник постоянного тока, которым и может служить мультиметр или стрелочный тестер, так как в них установлена батарейка.
Выше представлена структурная схема работы мультиметра или тестера в режиме измерения сопротивления. Как видно, на клеммы подается напряжение постоянного тока определенной полярности. Плюс принято подавать на красную клемму, а минус на черную. При прикосновении к выводам диода таким образом, что плюсовой выход прибора окажется на анодном выводе диода, а минусовой на катоде диода, то ток через диод пойдет. Если щупы поменять местами, то диод ток не пропустит.
Диод обычно может иметь три состояния – быть исправным, пробитым или в обрыве. При пробое диод превращается в отрезок провода, будет пропускать ток при любом порядке прикосновении щупов. При обрыве напротив, ток не будет идти никогда. Редко, но бывает и еще одно состояние, когда изменяется сопротивление перехода. Такую неисправность можно определить по показаниям на дисплее.
По выше приведенной инструкции можно проверять выпрямительные диоды, стабилитроны, диоды Шоттки и светодиоды, как с выводами, так и в SMD исполнении. Рассмотрим, как проверять диоды на практике.
В первую очередь необходимо, соблюдая цветовую маркировку, вставить в мультиметр щупы. Обычно в COM вставляется черный провод, а в V/R/f – красный (это плюсовой вывод батарейки). Далее необходимо установить переключатель режимов работы в положение прозвонки (если есть такая функция измерений), как на фотографии или в положение 2kOm. Включить прибор, сомкнуть концы щупов и убедиться в его работоспособности.
Практику начнем с проверки древнего германиевого диода Д7, этому экземпляру уже 53 года. Диоды на основе германия сейчас практически не выпускают из-за высокой стоимости самого германия и низкой предельной рабочей температуры, всего 80-100°С. Но эти диоды имеют самое маленькое падение напряжения и уровень собственных шумов. Их очень ценят сборщики ламповых усилителей звука. В прямом включении падение напряжения на диоде из германия составляет всего 0,129 мВ. Стрелочный тестер покажет приблизительно 130 Ом. При смене полярности мультиметр показывает 1, стрелочный тестер покажет бесконечность, что означает очень большое сопротивление. Данный диод исправен.
Порядок проверки кремниевых диодов не отличается от проверки сделанных из германия. На корпусе диода, как правило, помечается вывод катода, это может быть окружность, линия или точка. В прямом включении падение на переходе диода составляет около 0,5 В. У мощных диодов напряжение падения меньше, и составляет около 0,4 В. Точно также, проверяются стабилитроны и диоды Шоттки. Падение напряжения у диодов Шоттки составляет около 0,2 В.
У мощных светодиодов на прямом переходе падает более 2 В и прибор может показывать 1. Но тут сам светодиод является индикатором исправности. Если при прямом включении видно, даже самое слабое свечение светодиода, то он исправен. Надо заметить, что некоторые типы мощных светодиодов состоят из цепочки несколько включенных последовательно отдельных светодиодов и внешне это не видно. Такие светодиоды иногда имеют падение напряжения до 30 В, и проверить их возможно только от блока питания с напряжением на выходе более 30В и включенным последовательно со светодиодом токоограничивающим резистором .
Проверка электролитических конденсаторов
Различают два основных вида конденсаторов, простые и электролитические. Простые конденсаторы можно включать в схему как угодно, а электролитические только с соблюдением полярности, иначе конденсатор выйдет из строя.
На электрических схемах конденсатор обозначается двумя параллельными линиями. При обозначении электролитического конденсатора обязательно обозначается его полярность подключения знаком «+».
Электролитические конденсаторы низко надежны, и являются самой распространенной причиной отказа электронных блоков изделий. Вздутый конденсатор в блоке питания компьютера или другого устройства, не редкая картина.
Тестером или мультиметром в режиме измерения сопротивления можно успешно проверять исправность электролитических конденсаторов, или как еще говорят, прозвонить. Конденсатор нужно выпаять из печатной платы и обязательно разрядить, чтобы не повредить прибор. Для этого нужно закоротить его выводы металлическим предметом, например пинцетом. Для проверки конденсатора переключатель на приборе нужно установить в режим измерения сопротивления в диапазоне сотен килоом или мегаом.
Далее нужно, прикоснутся щупами к выводам конденсатора. В момент касания стрелка прибора должна резко отклониться по шкале и медленно вернуться в положение бесконечного сопротивления. Скорость отклонения стрелки зависит от величины емкости конденсатора. Чем емкость конденсатора больше, тем медленнее будет возвращаться на место стрелка. Цифровой прибор (мультиметр) при прикосновении щупов к выводам конденсатора, сначала покажет маленькое сопротивление, а затем все возрастающее вплоть до сотен мегом.
Если поведение приборов отличается от выше описанного, например сопротивление конденсатора составляет ноль Ом или бесконечность, то в первом случае имеется пробой между обмотками конденсатора, а во втором, обрыв. Такой конденсатор неисправен и применению не подлежит.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10
Тема: «Исследование зависимости мощности, потребляемой лампой накаливания, от напряжения на её зажимах»
Цель: провести исследованиязависимости между напряжением и мощностью на лампе накаливания, а так же выяснить, как зависит температура накала лампы от потребляемой мощности.
Оборудование: электрическая лампа, источник постоянного напряжения, реостат ползунковый, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.
Теоретическая часть
Мощность тока – величина, характеризующая, с какой скоростью совершается работа тока. Так как работа тока может быть определена по формуле
А= ∙ U ∙ t ,
то мощность тока P можно вычислить, зная величину тока и напряжениеU :
(1) P=U∙I[P] = Вт
Из формулы видно, что мощность тока зависит от напряжения.
Если в цепь подключено несколько потребителей, то мощность во всей внешней цепи при любом соединении равна сумме мощностей на отдельных участках цепи. При работе электрических приборов ток оказывает тепловое действие, которое влияет на их сопротивление, а значит и на потребляемую мощность.
Исследуем данные зависимости экспериментально.
Порядок проведения работы:
Составить цепь по схеме, изображенной на рисунке
При помощи реостата установить наименьшее значение напряжения и замкнуть цепь. Записать показания вольтметра и амперметра.
Постепенно выводя реостат, записывать значение напряжения и силы тока, сняв еще 2 показания.
Для каждого значения напряжения мощность, потребляемую лампой, подсчитать по формуле: P = U ∙ I .
а) сопротивление нити лампы в рабочем состоянии R T =;
б) изменение температуры нити лампы по формуле ,
где - температурный коэффициент сопротивления вольфрама;
R 0 – сопротивление нити лампы при 0С (узнайте у преподавателя),
в) температуру накала лампы вычислить по формуле Т=Т 0 + Т .
Результаты всех измерений и вычислений записать в таблицу:
7. По окончанию работы сделать вывод.
ОТЧЕТ ПО РАБОТЕ:
|
ВЫВОД: |
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте физический смысл мощности.
2. Какие формулы для нахождения мощности электрической цепи вам известны? Какие из приведённых формул удобно использовать при последовательном и параллельном соединениях потребителей электрического тока? Почему?
3. Используя формулу , предложите дополнительную единицу измерения работы. Где вы встречали данную единицу измерения? Свяжите эту единицу с системной единицей работы.
4. а) Как называют прибор, используемый для измерения мощности тока?
б) Как называют прибор для измерения работы тока? Где вы с этим прибором встречались?
ОТВЕТЫ НА КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
|
1.Сформулируйте физический смысл мощности. |
|
2. Какие формулы для нахождения мощности электрической цепи вам известны? Какие из приведённых формул удобно использовать при последовательном и параллельном соединениях потребителей электрического тока? Почему? |
|
3.Используя формулу , предложите дополнительную единицу измерения работы. Где вы встречали данную единицу измерения? Свяжите эту единицу с системной единицей работы. |
|
4. а) Как называют прибор, используемый для измерения мощности тока? б) Как называют прибор для измерения работы тока? Где вы с этим прибором встречались? |
Инструкция
На большинстве ламп указывается их потребляемая мощность и номинальное напряжение, при котором лампа работает . Например, если на лампе написано 220 В и 60 Вт, это значит, что при включении в сеть с напряжением 220 В ее мощность будет равна 60 Вт. Это максимальная мощность, которую может выдать данная лампа.
Если же мощность лампы не указанна на ней или она работает в сети с напряжением ниже номинального (если напряжение будет выше номинального, случиться короткое замыкание, и она просто сгорит), измерьте ее мощность самостоятельно. Присоедините тестер в режиме ваттметра параллельно лампе, подключите ее к источнику тока, он покажет ее мощность.
При отсутствии ваттметра мощность работающей лампы можно рассчитать самостоятельно. Для этого присоедините лампу к источнику тока. Последовательно к ней присоедините амперметр, а параллельно вольтметр. Замкнув лампу на источник тока, снимите показания силы тока с амперметра в амперах, и напряжения с вольтметра в вольтах. Для этого же можно использовать обычный тестер, только для измерения напряжения присоединяйте его параллельно лампе, а силы тока - последовательно. Найдите произведение силы тока на напряжение. Результатом будет мощность лампы в ваттах.
Если известно сопротивление лампы, то достаточно измерить только силу тока или напряжение с помощью тестера. Если измерено напряжение, то для определения мощности лампы возведите его значение в квадрат и поделите на значение сопротивления: P=U²/R. Если известна сила тока, то для расчета мощности найдите произведение квадрата силы тока и значения сопротивления: P=I² R. При измерении напряжения и силы тока на источнике постоянного тока обязательно учитывайте полярность измерительных приборов, чтобы они не испортились. Присоединение приборов производите подключение приборов при отключенном источнике тока.
Электрическая мощность (Р)– физическая величина, характеризующая действие электрического тока . Она показывает, какую работу (по переносу заряженных частиц) совершает ток за единицу времени. В Международной системе единиц мощность выражают в ваттах, в честь английского ученого Джеймса Уатта. (1Ваттт=1Джоуль/секунда).
Инструкция
Любая мощность – это быстрота выполнения работы, значит, и электрическую - можно вычислить через работу: Р=A/t. Исходя из этой формулы, виден расчет одного Ватта : 1Ваттт = 1Джоуль/секунда. Зная, что электрическая работа находится по формуле А= UIt/t, и подставляя это выражение в начальную формулу мощности, проведя несложную математическую операцию, получается Р=UI. Пример 1. Надо найти мощность утюга, который рассчитан на 220 Вольт и работает в сети с силой тока 0,3 А. Решение такой задачи имеет вид: Р = UI= 220В*0,3А= 66Вт.
Можно рассчитать электрическую мощность , учитывая величины, данные в законе Ома для участка цепи. Закон Ома гласит: I=U/R, где U - напряжение сети, I - сила тока , R - сопротивление проводника. Если вместо силы тока I в формулу мощности P=UI подставить U/R, то получится: P=U*U/R=U(в квадрате)/R. Пример 2. Пусть надо найти мощность утюга, предназначенного для сети 220В, сопротивление спирали которого равно 100 Ом. Нахождение мощности: P=U*U/R=220В*220В/100 Ом=484 Вт.
Другой вариант расчета мощности по закону Ома, имеющему математическую запись: U=IR. Ведь одно и то же уравнение может иметь различные виды, при этом абсолютно не меняется его физический смысл. P = I*I*R=I(в квадрате)*R. Пример 3. Пусть надо найти мощность прибора сопротивлением 16 Ом, и силой тока 1 А. Тогда P=1A*1A*16Ом=16 Вт.
Видео по теме
Источники:
- Опыт работы учителем
- как найти мощность
Для правильного освещения комнаты, коридора или отдельно стоящего объекта, например аквариума, необходимо правильно определить необходимый тип светильника: количество, расположение и мощность установленных в нем ламп. Существует несколько правил, выполняя которые, достаточно просто выполнить эту задачу.
Вам понадобится
- рулетка, лист бумаги, ручка, калькулятор
Инструкция
Для общего расчета светильников используйте такую формулу : P=pS/N, p –мощность удельного освещения, измеряется в Ваттах на метр квадратный (средний показатель - 20 Ватт на метр квадратный), S – площадь помещения, для которого рассчитывается данный светильник в квадратных метрах и N – количество светильников.
Пример: Для расчета в комнате измерьте длину и ширину комнаты. Полученные результаты (допустим, 3,3 метра в длину и 4,5 метра в ширину) перемножьте между собой и получите площадь данной комнаты (3,3 × 4,4 = 14,85 квадратных метров). Эту цифру умножьте на 20 и разделите на предполагаемое количество ламп в светильниках. Для примера возьмем 3 светильника по 2 лампы в каждом. В таком случае умножьте 14,85 на 20 и разделите на 6 (3×2=6). Получите результат, который означает, что в данном случае надо 6 ламп по 49,5 Ватт.
Можете варьировать мощность ламп в каждом светильнике, разделяя помещение на несколько зон с разным освещением. Суммарная мощность всех ламп в комнате не должна быть меньше 297 Ватт.
В отдельных случаях необходимо учитывать специфику помещения, для которого делаете расчет общей мощности устанавливаемых ламп. В таком случае делайте расчет, подставляя значение коэффициента p из нижеприведенной таблицы:Тип помещения|Лампа накаливания|Галогенная лампа|Лампа дневного светаДетская комната..............30-85....................70-85....................15-22
Гостиная.....................15-35....................25-35....................7-10
Спальня......................10-25....................15-17....................4-7
Коридор......................10-20....................10-13....................3-5
Кухня........................15-40....................30-37....................6-10
Ванная комната...............15-30....................22-27....................6-9
Кладовая, гараж..............12-15....................11-14....................3-5Здесь, для расчета, например, освещения в кухне (площадью 3 метра квадратных) с применением ламп дневного света возьмите коэффициент p (среднее значение 9) из таблицы, умножьте на площадь кухни и, если будет стоять трехрожковый светильник, разделите на три: 9×3/3 = 9 Ватт в каждой из трех устанавливаемых в светильнике ламп.
Источники:
- как определить мощность лампы
У электрической лампы накаливания может отсутствовать, либо стереться маркировка. Помимо этого, такая лампа может питаться высокочастотным напряжением, которое не поддается измерению распространенными приборами. В обоих случаях ее мощность
Испытуемую лампочку подключите к источнику постоянного тока через амперметр , а параллельно ей присоедините вольтметр. При подключении обоих приборов соблюдайте полярность. Направьте на нить лампы пирометр, а затем плавно увеличивайте напряжение источника питания от нуля до тех пор, пока температура нити не станет такой же, как и в предыдущем случае. Если пирометра нет, можно добиться, чтобы цвета нитей накала обоих лампочек были примерно одинаковыми.
Прочитайте показания амперметра и вольтметра, а затем отключите обе лампочки . Переведите ток и напряжение в единицы системы СИ (соответственно, амперы и вольты), а затем умножьте их друг на друга. Получится мощность , выраженная в ваттах.
В случае, если лампочка питается высокочастотным напряжением, для определения мощности, вначале измерьте пирометром температуру ее нити, затем отключите преобразователь, отсоедините от него лампу, запитайте указанным выше способом и добейтесь нагрева ее нити до той же температуры. Измерьте ее мощность Обратите внимание
Не допускайте попадания жира (в т.ч., кожного) на колбу галогенной лампы. Остерегайтесь ожогов. Все переключения делайте при отключенных источниках питания. Не перегревайте нить лампы.
Источники:
- потребляемая мощность лампы
- Формула для вычисления мощности электрического ток
