是否可以计算出电阻会发生多少散热和温升

电器工程 功耗
2022-01-25 05:12:41

假设我有一个 20V 的 100 mAh 电池。我在其上连接了一个 1000 kohm 电阻。会产生多少热量,如何找到电阻器的温升?随着电池的运行,我认为电流会随着时间的推移而减少,但不确定真正电池的电压。也许我在这里没有提供足够的信息,对此我深表歉意。

我只是想知道,进行这样的计算需要什么信息?你做过吗?在理想情况下(仅考虑最重要的因素)估计散热和温升时考虑了哪些因素,为什么实际实际实验中的实际散热和温度会有所不同?

我知道这个问题看起来很难,但如果我终于能解开这个谜团,我会很高兴的。

2个回答

传递给电阻器的功率,所有这些都转化为热量,是通过它的电压乘以通过它的电流:

    P = IV

其中P是功率,I是电流,V是电压。通过电阻器的电流与其两端的电压和电阻有关:

    I = V/R

其中R是电阻。通过这个附加关系,您可以重新排列上述方程,使功率成为电压或电流的直接函数:

    P = V 2 /R

    P = I 2 R

碰巧的是,如果您坚持使用伏特、安培、瓦特和欧姆的单位,则不需要额外的转换常数。

在您的情况下,您在 1 kΩ 电阻上有 20 V:

    (20 V) 2 /(1 kΩ) = 400 mW

这就是电阻器消耗的功率。

处理这个问题的第一步是首先确保电阻器的额定功率是这么大的。显然,“1/4 瓦”电阻是不行的。下一个常见尺寸是“½瓦”,理论上它可以在满足所有适当条件的情况下获得该功率。仔细阅读数据表,了解在什么条件下您的 ½ 瓦电阻器实际上可以消耗 ½ 瓦。它可能会指定环境温度必须为 20 °C 或更低,并具有一定的通风量。如果此电阻器安装在带有其他耗能设备(如电源)的盒子中的电路板上,则环境温度可能远高于 20 °C。在这种情况下,“1/2 瓦”电阻器无法真正处理 1/2 瓦,除非可能有来自风扇的空气在其顶部主动吹过。

要知道电阻器的温度会比环境温度升高多少,您还需要一个数字,即电阻器对环境的热阻。对于相同的封装类型,这将大致相同,但真正的答案只能从电阻数据表中获得。

假设只是挑选一个数字(凭空而来,我没有查任何东西,仅作为示例)带有合适铜垫的电阻器的热阻为 200 °C/W。该电阻耗散 400 mW,因此其温升约为 (400 mW)(200 °C/W) = 80 °C。如果它在您桌子上的开放板上,您可能会计算出 25 °C 的最大环境温度,因此电阻器可能会达到 105 °C。请注意,它的热度足以将水煮沸,但大多数电阻器在此温度下都可以使用。只是让你的手指远离。如果这是在带有电源的盒子中的板上,该电源将盒子中的温度从环境温度升高 30 °C,那么电阻器温度可能达到 (25 °C) + (30 °C) + (80 °C) = 135°C。那样可以么?不要问我,检查数据表。

消散只是来自于幂律

如果不知道给定电阻的散热效果如何,就无法预测温升。这取决于它与什么接触(散热器与否?),气流是多少,环境温度是多少。电阻器实际上消除热量的能力越差,它的温度就必须升高得越高,以便它可以消耗功率定律所暗示的瓦数。我们不能简单地从电压和电阻来预测这一点。

此外,电阻器具有与温度相关的电阻。如果温升显着,且系数显着,则可能需要考虑。