Lastwiderstand

Was ist ein Lastwiderstand?

Ein Lastwiderstand ist ein Widerstandselement in einer Schaltung, das dazu dient, elektrische Energie zu verbrauchen oder eine tatsächliche Last zu simulieren. Er wird hauptsächlich dazu verwendet, eine tatsächliche Last zu simulieren oder zu ersetzen, um die Leistung einer Schaltung zu testen oder anzupassen. Er kann der äquivalente Widerstand der tatsächlichen Last sein (z. B. Glühbirne, Motor usw.) oder ein speziell konstruierter Widerstand, der überschüssige elektrische Energie absorbiert oder als Puffer oder Bremse dient.

Merkmale und Klassifizierung

Nicht-induktive Leistung:Lastwiderstände müssen in der Regel nicht-induktiv sein oder eine extrem niedrige Induktivität aufweisen, um Schwingungen bei der Aufnahme elektrischer Energie zu vermeiden und andere Komponenten im Stromkreis zu schützen.
Leistung der Wärmeableitung:Da Lastwiderstände beim Verbrauch elektrischer Energie eine große Menge an Wärme erzeugen, müssen sie gut wärmeableitend konstruiert sein, wobei in der Regel hitzebeständige Materialien und Metallgehäuse verwendet werden.
Es gibt zwei Haupttypen von Lastwiderständen: feste Lastwiderstände und variable Lastwiderstände.
Festlastwiderstände: Diese Widerstände haben einen festen Widerstandswert und werden normalerweise für Anwendungen verwendet, die einen bestimmten Widerstand erfordern. Sie haben verschiedene Leistungswerte und können eine bestimmte Strommenge ohne Überhitzung verarbeiten.
Variable Lastwiderstände:Diese auch als Varistoren oder Potentiometer bezeichneten Widerstände haben einstellbare Widerstandswerte. Sie werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen der Widerstand manuell geändert werden muss, wie z. B. bei Lautstärkereglern oder Dimmern.
Lastwiderstände gibt es in verschiedenen Größen und Formen, je nach spezifischer Anwendung und Anforderungen.

Wie Lastwiderstände funktionieren

Lastwiderstände spielen in Schaltkreisen eine wichtige Rolle, indem sie die Spannung regulieren, den Strom steuern und Wärme ableiten. Das Verständnis der Funktionsweise von Lastwiderständen ist für jeden, der in der Elektronik oder Elektrotechnik tätig ist, unerlässlich.
Grundlagen des Widerstands
Resistance is a fundamental property of materials that determines how easily current flows through them. It is measured in ohms (Ω) and denoted by the symbol “R”. The resistance of a material depends on factors such as its length, cross-sectional area, and resistivity.
Nach dem Ohm'schen Gesetz ist der Strom, der durch einen Leiter fließt, direkt proportional zu der an den Leiter angelegten Spannung und umgekehrt proportional zu seinem Widerstand. Diese Beziehung wird durch die Gleichung I = V/R ausgedrückt, wobei I den Strom, V die Spannung und R den Widerstand bezeichnet.
Die Rolle von Lastwiderständen in Schaltkreisen
Lastwiderstände erfüllen in Schaltkreisen mehrere wichtige Funktionen, darunter Spannungsregelung, Stromsteuerung und Wärmeableitung.
Spannungsregelung
Lastwiderstände werden in der Regel verwendet, um die Spannung in einem Stromkreis zu regulieren. Sie werden parallel zu einer Last, z. B. einer LED oder einem Motor, geschaltet, um sicherzustellen, dass die Spannung an der Last innerhalb eines bestimmten Bereichs bleibt. Durch Einstellen des Widerstands eines Lastwiderstands kann der Spannungsabfall an seinen Anschlüssen gesteuert werden, wodurch die an die Last gelieferte Spannung reguliert wird.
STROMREGELUNG
Lastwiderstände helfen auch bei der Steuerung des Stroms in einer Schaltung. Durch Einstellen des Widerstandswertes kann der Strom durch den Lastwiderstand manipuliert werden. Dies ist besonders nützlich in Situationen, in denen der Strom begrenzt oder an die Anforderungen des Stromkreises oder der Last angepasst werden muss.
Wärmeableitung
Wenn Strom durch einen Widerstand fließt, erzeugt er aufgrund des Widerstands Wärme. Lastwiderstände sind für eine bestimmte Nennleistung ausgelegt, die ihre Fähigkeit zur Wärmeableitung bestimmt. Durch die Auswahl eines Lastwiderstands mit der richtigen Nennleistung können Sie einen übermäßigen Wärmestau verhindern und den sicheren Betrieb Ihrer Schaltung gewährleisten.
Lastwiderstände werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen überschüssige Spannung oder Strom in Form von Wärme abgeleitet werden muss, wie z. B. bei LED-Beleuchtungssystemen in Kraftfahrzeugen oder Hochleistungselektronik.
Das Verständnis der Funktionsweise von Lastwiderständen ist entscheidend für die Auswahl des richtigen Widerstands für eine bestimmte Anwendung und die Gewährleistung eines ordnungsgemäßen Schaltkreisbetriebs. Durch die Berücksichtigung von Faktoren wie Widerstandswert, Nennleistung und Temperaturkoeffizient können Sie den Lastwiderstand auswählen, der Ihren Anforderungen am besten entspricht.

Verhältnis zum Innenwiderstand des Netzteils

In einem Stromkreis bestimmen der Lastwiderstand und der Innenwiderstand des Netzteils zusammen die Stromkreisspannung.Nach dem Kirchhoff'schen Gesetz ist die Beziehung zwischen der Stromkreisspannung U und dem elektrischen Potential E des Netzteils, dem Innenwiderstand r des Netzteils und dem Lastwiderstand R:
U=E-Ir, wobei I der Strom im Stromkreis ist.Wenn der Lastwiderstand R sinkt, sinkt auch die Ruhespannung U.

Ist der Lastwiderstand sicher?

Der Lastwiderstand spielt die Rolle der Strombegrenzung und der Spannungsteilung in einem Stromkreis, und seine Sicherheit hängt hauptsächlich von den folgenden Aspekten ab:
Strombegrenzung: Der Nennstrom des Lastwiderstands sollte größer oder gleich dem maximalen Strom sein, der durch den Stromkreis fließen darf, um zu verhindern, dass der Widerstand überhitzt oder sogar durchbrennt. In einem Stromkreis, in dem der Nennstrom des Lastwiderstands geringer ist als der tatsächliche Strom im Stromkreis, kann der Widerstand überhitzen und ein Sicherheitsrisiko darstellen.
Arbeitsumgebung:Die Temperatur, Feuchtigkeit und andere Bedingungen der Arbeitsumgebung des Lastwiderstands wirken sich auch auf seine Sicherheit aus. Hohe Temperaturen, Feuchtigkeit und andere raue Umgebungsbedingungen beschleunigen die Alterung und Beschädigung des Widerstands, was zu Schaltkreisausfällen oder Kurzschlüssen führen kann.
Material und Qualität:Das Material und die Qualität des Widerstands wirken sich direkt auf seine Haltbarkeit und Sicherheit aus.Hochwertige Widerstände bestehen in der Regel aus hochtemperaturbeständigen und niederinduktiven Materialien, die in rauen Umgebungen stabil arbeiten können, während minderwertige Widerstände leicht beschädigt werden und Sicherheitsprobleme verursachen können.
Auslegung und Anwendung:Beim Entwurf einer Schaltung sollten der Widerstandswert und die Leistung des Widerstands angemessen gewählt werden, um sicherzustellen, dass er unter Betriebsbedingungen seinen Nennwert nicht überschreitet.Darüber hinaus ist eine ordnungsgemäße Installation und Wartung der Schlüssel zur Gewährleistung der Sicherheit des Widerstands.

Installation eines Lastwiderstandes

Der Lastwiderstand sollte an den Ausgang des Schaltkreises angeschlossen werden, an dem der Schaltkreis das Signal ausgibt.Dies minimiert die Signalverzerrung und verbessert die Genauigkeit der Schaltung.Wenn der Lastwiderstand an den Eingang angeschlossen wird, führt dies zu Signalverzerrungen und einer geringeren Genauigkeit der Schaltung aufgrund anderer Widerstände und Widerstandsnetzwerke am Eingang.
In einigen Fällen kann der Lastwiderstand jedoch auch an anderen Stellen angeschlossen werden.In einem Stromversorgungsschaltkreis sollte der Lastwiderstand beispielsweise an den Stromversorgungsausgang angeschlossen werden, um die Ausgangsspannung und den Strom des Netzteils zu messen.In einer Verstärkerschaltung sollte der Lastwiderstand an den Ausgang angeschlossen werden, um eine geeignete Last bereitzustellen und die Ausgangsleistung des Verstärkers zu maximieren. In Wechselstromkreisen werden die Lastwiderstände manchmal an den Mittelpunkt angeschlossen, um den richtigen Spannungs- und Strombereich zu erhalten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Wahl der Stelle, an der der Lastwiderstand angeschlossen werden soll, die Besonderheiten und Anforderungen der Schaltung berücksichtigt werden müssen, um eine optimale Signalübertragung und optimale Schaltungsergebnisse zu erzielen.

Berechnung des Lastwiderstandswertes

R = ρL/S (where ρ denotes the resistivity of the resistor, which is determined by its nature, L denotes the length of the resistor, and S denotes the cross-sectional area of the resistor). Large power supply equipment, medical equipment, electrical instruments and equipment, and other products in use often need to absorb some of the excess power generated. The high-power dissipation resistor used here is the load resistor. Load resistors are also known as discharge resistors, braking resistors, brake resistors, and absorber resistors due to their special role. These resistors have high power and are generally non-inductive power resistors. Non-inductive value, ultra-low inductance is an important requirement for these products, in the process of absorbing power to discharge excess power, if the inductance of the resistor is too large, it is easy to produce shock, other components in the circuit, the power supply and the equipment itself to produce harm, and even directly burned many internal devices.

Anwendungsszenarien

Prüfung und Fehlersuche: Bei der Fehlersuche in Schaltkreisen oder bei Leistungstests werden Lastwiderstände verwendet, um tatsächliche Lasten zu simulieren und die Stabilität des Schaltkreises unter verschiedenen Lastbedingungen sicherzustellen.
Energieabsorption:In Geräten wie Netzteilen oder Motoren werden Lastwiderstände eingesetzt, um überschüssige elektrische Energie zu absorbieren und eine Überlastung oder Beschädigung des Stromkreises zu verhindern.
Auswahl des Modus:Elektronische Lasten können in den Betriebsarten Konstantstrom (CC), Konstantspannung (CV) und Konstantwiderstand (CR) arbeiten, um sich an unterschiedliche Prüfanforderungen anzupassen.

Zusammenfassung
Der Lastwiderstand ist nicht nur eine wichtige Komponente bei der Schaltungsentwicklung, sondern auch der Schlüssel zum Verständnis des Funktionsprinzips der Schaltung.Durch eine vernünftige Auswahl von Lastwiderständen kann die Leistung der Schaltung optimiert werden, um die Stabilität und Sicherheit des Geräts zu verbessern. Bei der Entwicklung und Anwendung müssen die nicht-induktive Leistung, die Wärmeableitung und die Anforderungen spezifischer Anwendungsszenarien umfassend berücksichtigt werden.