Puterea electrică este absorbită de o rezistență, deoarece este produsul tensiunii și curentului, iar unele rezistențe convertesc această putere în căldură.

Când un curent electric trece printr-un rezistor datorită prezenței unei tensiuni pe el, energia electrică este pierdută de rezistor sub formă de căldură, iar cu cât acest curent este mai mare, cu atât mai tare rezistorul se va încălzi. Aceasta este cunoscută sub numele de Putere Nominală a Rezistorului.

Rezistoarele sunt evaluate prin valoarea rezistenței lor și puterea electrică dată în wați (W), încât acestea pot disipa în condiții de siguranță bazate în principal pe mărimea lor. Fiecare rezistor are o putere nominală maximă care este determinată de mărimea fizică a acestuia, în general, cu cât suprafața este mai mare, cu atât mai multă putere se poate disipa în siguranță în aerul ambiental sau într-un radiator.

Un rezistor poate fi folosit în orice combinație de tensiune (cu rațiune) și curent, atâta timp cât nu este depășită puterea lui nominală de disipare, cu puterea nominală a rezistorului indicând cât de multă putere poate converti rezistorul în căldură sau absorbi fără nici o deteriorare.

Puterea nominală a rezistoarelor poate varia foarte mult, de la mai puțin de o zecime dintr-un watt la mai multe sute de wați, în funcție de mărimea, construcția și temperatura de funcționare ambiantă. Cele mai multe rezistoare au puterea nominală maximă dată pentru o temperatură ambiantă de +70^oC sau mai mică.

Energia electrică este viteza cu care energia este folosită sau consumată (transformată în căldură). Unitatea standard de putere electrică este Watt, simbol W și o putere nominală de rezistor este de asemenea dată în Wați. Ca și în cazul altor cantități electrice, prefixele sunt atașate la cuvântul "Watt" atunci când exprimă cantități foarte mari sau foarte mici de putere a rezistorului. Unele dintre cele mai frecvente dintre acestea sunt:

Unități de putere electrică

Puterea rezistorului (P)

Știm din Legea lui Ohm că atunci când un curent curge printr-o rezistență, o tensiune este căzută de-a lungul acesteia producând un produs care se referă la putere.

Cu alte cuvinte, dacă o rezistență este supusă unei tensiuni sau dacă conduce un curent, atunci va consuma întotdeauna energie electrică și putem suprapune aceste trei cantități de putere, tensiune și curent într-un triunghi numit triunghiul de putere cu puterea, care ar fi disipată sub formă de căldură în rezistor, la partea de sus, cu curentul consumat și tensiunea pe acesta în partea de jos, după cum se arată.

Triunghiul puterii rezistorului

Triunghiul de putere de mai sus este foarte bun pentru calcularea puterii disipate într-un rezistor, dacă știm valorile tensiunii pe el și curentul care trece prin el. Dar putem calcula și puterea disipată de o rezistență prin folosirea Legii lui Ohm.

Legea lui Ohm ne permite să calculăm disiparea puterii având în vedere valoarea rezistenței rezistorului. Folosind Legea lui Ohm este posibil să se obțină două variante alternative ale expresiei de mai sus pentru puterea rezistorului dacă știm doar valorile a două, tensiunea, curentul sau rezistența după cum urmează:

[P = V x I] Putere = Volți x Amperi

[P = I² x R] Putere = Amperi² x Ohmi

[P = V² ÷ R] Putere = Volți² ÷ Ohmi

Disiparea puterii electrice a oricărui rezistor într-un circuit DC poate fi calculată utilizând una dintre următoarele trei formule standard:

unde:
V este tensiunea pe rezistor în Volți
I este curentul care curge prin rezistor în Amperi
R este rezistența rezistorului în Ohmi (Ω)

Deoarece puterea nominală disipată de rezistor este legată de mărimea sa fizică, rezistorul de 1/4 (0,250) W este fizic mai mic decât un rezistor de 1W, iar rezistoarele care au aceeași valoare ohmică sunt disponibile la diferite puteri sau wataje nominale. Rezistoarele de carbon, de exemplu, sunt de obicei realizate în puteri nominale de 1/8 (0,125) W, 1/4 (0,250) W, 1/2 (0,5) W, 1W și 2W.

În general, cu cât sunt mai mari dimensiunile fizice, cu atât este mai mare puterea nominală. Cu toate acestea, este întotdeauna mai bine să selectați un rezistor de mărime particulară, capabil să disipeze de două sau mai multe ori puterea calculată. Atunci când sunt necesare rezistoare cu valori mai mari ale puterii nominale, sunt utilizate în general rezistoarele bobinate, pentru a disipa căldura excesivă.

Rezistoare de putere

Rezistoarele bobinate de putere vin într-o varietate de modele și tipuri, de la tipurile standard mai mici, de 25 W cu corp din aluminiu, montate pe radiator, așa cum am văzut anterior, la rezistoarele de putere mai mari, tubulare din ceramică sau porțelan, de 1000 W, utilizate pentru elemente de încălzire.

Rezistoarele bobinate au valori de rezistență foarte mici comparativ cu tipurile de carbon sau peliculă metalică. Domeniul rezistiv al unui rezistor de putere variază de la mai puțin de 1 Ω (R005) până la numai 100 kΩ, deoarece valori de rezistență mai mari ar necesita o sârmă de calibru fin care ar putea fi ușor defectă.

Rezistoarele cu valoare mică ohmică, de mică putere sunt folosite în general pentru aplicațiile de detectare a curentului, unde folosind Legea lui Ohm, curentul care trece prin rezistor dă naștere unei căderi de tensiune peste acesta.

Această tensiune poate fi măsurată pentru a determina valoarea curentului care curge în circuit. Acest tip de rezistor este utilizat în echipamentele de măsurare de încercare și surse de alimentare controlate.

Rezistoarele de putere mai mari sunt fabricate din sârmă rezistentă la coroziune înfășurate pe tuburi de ceramică sau porțelan și sunt utilizate în general pentru a disipa curenții mari de aprindere, cum ar fi cei generați în circuitele de comandă a motorului, electromagnet sau controlul ascensorului/macaralei și circuitele de frânare a motorului.

În general, aceste tipuri de rezistoare au valori standard de putere nominală de până la 500 W și sunt conectate împreună pentru a forma grupuri (Banks) de rezistență.

O altă caracteristică utilă a rezistoarelor bobinate este în folosirea elementelor de încălzire cum ar fi cele utilizate pentru focare electrice, prăjitor de pâine, fiare de călcat etc. În acest tip de aplicație, valoarea watajului rezistenței este utilizată pentru producerea căldurii și tipul de aliaj al sârmei rezistive utilizată este, în general, realizat din nichel-crom (nicrom), permițând temperaturi de până la 1200°C.

Toate rezistoarele, fie carbon, peliculă metalică sau bobinate respectă Legea lui Ohm atunci când se calculează valoarea maximă a puterii lor nominale (watajului). De asemenea, este de remarcat faptul că atunci când două rezistoare sunt conectate în paralel, atunci puterea lor nominală totală este crescută. Dacă ambele rezistoare au aceeași valoare și aceeași putere nominală, atunci puterea nominală totală este dublată.

Puterea nominală a rezistorului. Exemplul nr.1

Care este puterea nominală maximă în wați a unui rezistor fix, care are o tensiune de 12 volți pe terminalele sale și un curent de 50 miliamperi care curge prin el.

Având în vedere că cunoaștem valorile tensiunii și curentului de mai sus, putem înlocui aceste valori în ecuația următoare: P = V*I.

P = V x I = 12 x 0,05 = 600 mW sau 0,6 W

Puterea nominală a rezistorului. Exemplul nr. 2

Calculați valoarea maximă de siguranță a curentului care poate trece printr-un rezistor de 1,8 KΩ evaluat la 0,5 W.

Din nou, dacă știm puterea nominală a rezistorului și rezistența sa, putem înlocui aceste valori în ecuația de putere standard: P = I²R.

Toate rezistoarele au o Putere nominală maximă disipată, care reprezintă cantitatea maximă de energie pe care o poate disipa în siguranță, fără a se deteriora. Rezistoarele care depășesc puterea lor maximă tind să producă fum, de obicei destul de repede, și să deterioreze circuitul la care sunt conectate. Dacă se folosește un rezistor în apropierea puterii maxime, este necesară o anumită formă de radiator sau răcire.

Puterea nominală a rezistorului este un parametru important de luat în considerare atunci când alegeți un rezistor pentru o anumită aplicație. Funcția unui rezistor este de a rezista fluxului de curent printr-un circuit și face acest lucru prin disiparea puterii nedorite prin căldură. Selectarea unui rezistor de valoare mică a puterii atunci când este de așteptat o disipare de mare putere va determina rezistorul la supraîncălzire, distrugând atât rezistorul, cât și circuitul.

Până în prezent am considerat rezistoarele conectate la o alimentare DC constantă, dar în următorul tutorial despre rezistoare vom analiza comportamentul rezistoarelor care sunt conectate la o alimentare sinusoidală AC și unde se arată că tensiunea, curentul și, prin urmare, puterea consumată de către un rezistor folosit într-un circuit AC sunt toate în fază una cu cealaltă.