Công Suất Định Mức Của Điện Trở
Điện trở được sử dụng cho nhiều ứng dụng trong mạch. Tuy nhiên, không phải tất cả các điện trở đều phù hợp với mọi ứng dụng. Điện trở được chọn dựa trên các thông số khác nhau.
Mã màu điện trở giúp đọc giá trị điện trở, dung sai và điện áp. Ngoài ba giá trị này, còn có một thông số quan trọng khác cần thiết khi sử dụng điện trở trong mạch, đó là công suất định mức của điện trở. Việc sử dụng đúng điện trở có công suất định mức phù hợp trong mạch là rất quan trọng để tránh làm hư hỏng mạch.
Ý nghĩa của Công Suất Định Mức
Công suất định mức của điện trở có thể được định nghĩa là công suất tối đa mà một điện trở có thể xử lý an toàn mà không bị hư hỏng.
Chúng ta biết rằng điện trở tiêu tán năng lượng dư thừa dưới dạng nhiệt. Công suất định mức cho biết lượng nhiệt tối đa mà điện trở có thể tiêu tán an toàn.
Nếu tăng công suất vượt quá định mức, dù chỉ vài phần trăm, điện trở sẽ bị cháy.
Cách đánh giá công suất của điện trở
Công suất định mức của điện trở được đánh giá bằng watt – đơn vị đo công suất. Do đó, nó còn được gọi là công suất watt (wattage).
Thông thường, điện trở càng lớn thì khả năng xử lý công suất càng cao.
Khi công suất của điện trở tăng, chi phí cũng tăng theo.
Điện trở thường bắt đầu từ 1/8 watt đến nhiều kilowatt. Công suất watt của điện trở có thể nhận biết được qua kích thước của nó.
Những điện trở có công suất cao được gọi là điện trở công suất (power resistors). Dưới đây là hình minh họa các điện trở với công suất tương ứng.
Làm thế nào để xác định công suất của điện trở?
Công suất điện được đưa ra là P=V x I
Trong đó v là điện áp I là dòng điện Theo Định luật Ohm, ta có V = I × R
Trong đó R là điện trở Do đó P = I² × R Và P = V² / R
Do đó, công suất tiêu tán trong điện trở có thể được tính toán bằng bất kỳ phương trình chuẩn nào sau đây
- Power P = V × I
- P = I2 × R
- P = V2 / R
Đây là ví dụ để tính toán định mức điện trở được sử dụng trong mạch điện. Hãy xem xét một mạch điện cấp nguồn cho đèn LED với điện áp nguồn là 12v và điện trở là 800 ohm. Bây giờ hãy tính điện trở có công suất bao nhiêu có thể sử dụng trong mạch điện?
Chúng ta biết V= 12v, R=800 ohm. Bây giờ tính dòng điện I=V/R=12/800 = 0,015=15 mA.
Do đó, công suất tiêu tán của điện trở được tính bằng P= 12x15x10-3 = 0,18 watt Do đó, phải sử dụng điện trở 1/4 watt ở đây. Sử dụng điện trở 1/8 watt sẽ làm hỏng mạch.
Điện Trở Công Suất
Điện trở được thiết kế để xử lý công suất cao được gọi là điện trở công suất.
Điện trở có công suất định mức tối thiểu 5W thuộc loại điện trở công suất.
Vật liệu được sử dụng để chế tạo điện trở công suất phải có tính dẫn nhiệt cao.
Điện trở công suất thường đi kèm với tản nhiệt, giúp chúng tiêu tán nhiệt hiệu quả.
Điện Trở Dây Quấn Công Suất
Điện trở dây quấn công suất rất phổ biến, nhưng cũng có thể được tìm thấy ở các loại khác.
Nếu sử dụng dây quấn dựa trên hợp kim Nichrome và được phủ bằng sơn men không dẫn điện phù hợp, chúng có thể chịu được nhiệt độ lên đến 4500°C.
Điện Trở Dạng Lưới (Grid Resistors)
Điện trở lưới được sử dụng để chịu được dòng điện lớn.
Chúng có thể chịu được dòng điện lên đến 500 Amps và giá trị điện trở thấp tới 0.04 Ω.
Cấu tạo của điện trở lưới bao gồm hai điện cực với các dải kim loại lớn kết nối giữa chúng theo dạng ma trận.
Ứng dụng:
Điện trở nối đất (Grounding resistors).
Điện trở phanh (Brake resistors).
Bộ lọc hài (Harmonic filters) cho các trạm biến áp điện.
Điện Trở Nước (Water Resistors)
Cấu tạo gồm các ống mang dung dịch nước muối với các điện cực được kết nối ở hai đầu ống.
Nồng độ của dung dịch nước muối quyết định giá trị điện trở.
Do sự hiện diện của nước trong ống, điện trở nước cung cấp dung lượng nhiệt lớn, dẫn đến khả năng tiêu tán công suất cao.
Điện Trở Công Suất SMD (SMD Power Resistors)
Điện trở công suất cũng có thể được sản xuất dưới dạng thiết bị gắn bề mặt (Surface Mounted Devices – SMD).
Do kích thước nhỏ, khả năng tiêu tán công suất của điện trở SMD thấp hơn so với điện trở dạng lưới và điện trở nước.
Thông Thường, Công Suất Tiêu Tán Của Điện Trở SMD
Điện trở SMD thường tiêu tán công suất ở mức vài Watt.
Phạm Vi Công Suất Tiêu Tán của Các Loại Điện Trở Công Suất:
Điện trở SMD: 5 W hoặc ít hơn
Dây Quấn Xoắn Ốc (Helical Wound): 50 W hoặc ít hơn
Dây Quấn Cạnh (Edge Wound): 3.5 KW hoặc ít hơn
Điện Trở Lưới (Grid Resistors): 100 KW hoặc ít hơn
Điện Trở Nước (Water Resistors): 500 KW hoặc ít hơn
Ứng Dụng của Điện Trở Công Suất
Điện trở công suất được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu tiêu tán công suất lớn. Một số ứng dụng phổ biến gồm:
Phanh động cơ trong đầu máy nặng và xe điện (trams):
Điện trở công suất được sử dụng trong hệ thống phanh động cơ của đầu máy và xe điện.
Khi đầu máy chạy với tốc độ cao, chúng có động năng rất lớn. Để dừng các phương tiện này, động năng được chuyển thành nhiệt.
Lượng nhiệt sinh ra, phụ thuộc vào vận tốc của đầu máy, có thể lên đến vài Kilowatt.
Hệ thống phanh đĩa thông thường không thể sử dụng vì dễ bị mài mòn. Do đó, phanh tái sinh hoặc điện trở công suất cao dạng lưới (Grid Resistors) được sử dụng trong các đầu máy.
Điện trở nối đất:
Điện trở công suất được sử dụng làm điện trở nối đất để giới hạn dòng điện sự cố, giảm điện áp cao và hoạt động như các rơ-le bảo vệ.
Các điện trở này có thể được định mức lên đến 8 Kilo Amps.
Điện trở tải (Load Resistors) trong tuabin và nguồn cung cấp điện liên tục (UPS):
Điện trở công suất được sử dụng làm điện trở tải.
Chúng có thể được thiết kế để cung cấp điện trở có thể điều chỉnh và tiêu tán công suất lên đến 6 Mega Watts.
Vì khả năng tiêu tán công suất rất cao, các điện trở tải này được trang bị hệ thống làm mát hiệu quả để kiểm soát nhiệt độ và ngăn ngừa sự cố cháy nổ.
