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Elektrische Leistung wird von einem Widerstand absorbiert, da sie das Produkt aus Spannung und Strom ist, wobei einige Widerstände diese Leistung in Wärme umwandeln
Wenn ein elektrischer Strom durch einen Widerstand fließt, weil an ihm eine Spannung anliegt, verliert der Widerstand elektrische Energie in Form von Wärme, und je größer dieser Stromfluss, desto heißer wird der Widerstand. Dies wird als Nennleistung des Widerstands bezeichnet.
Widerstände werden nach dem Wert ihres Widerstandes und der elektrischen Leistung in Watt (W) bemessen, die sie aufgrund ihrer Größe sicher ableiten können. Jeder Widerstand hat eine maximale Leistung, die durch seine physikalische Größe bestimmt wird, je größer seine Oberfläche, desto mehr Leistung kann er sicher an die Umgebungsluft oder in einen Kühlkörper abgeben.
Ein Widerstand kann bei jeder Kombination von Spannung (in angemessenem Rahmen) und Strom verwendet werden, solange seine “Verlustleistung” nicht überschritten wird die angibt, wie viel Leistung der Widerstand in Wärme umwandeln oder aufnehmen kann, ohne beschädigt zu werden. Die Widerstandsleistung wird manchmal als Nennleistung bezeichnet und ist definiert als die Wärmemenge, die ein Widerstandselement auf unbestimmte Zeit ableiten kann, ohne seine Leistung zu beeinträchtigen.
Die Leistung von Widerständen kann von weniger als einem Zehntel Watt bis zu mehreren hundert Watt variieren, je nach Größe, Konstruktion und Umgebungstemperatur. Die meisten Widerstände haben ihre maximale Widerstandsleistung bei einer Umgebungstemperatur von +70°C oder darunter.
Elektrische Leistung ist die Zeit, in der Energie verbraucht oder verbraucht (in Wärme umgewandelt) wird. Die Standardeinheit der elektrischen Leistung ist Watt, Symbol “W” und eine Widerstandsleistung ist ebenfalls in Watt angegeben. Wie bei anderen elektrischen Größen werden auch bei sehr großen oder sehr kleinen Widerstandsleistungen Präfixe an das Wort “Watt” angehängt. Einige der häufigsten von ihnen sind:
| Einheit | Symbol | Wert | Abkürzung |
| milliwatt | mW | 1/1,000th Watt | 10-3 W |
| kilowatt | kW | 1,000 Watts | 103 W |
| megawatt | MW | 1,000,000 Watts | 106 W |
Wir wissen aus dem ohmschen Gesetz, dass, wenn bei einem Strom, der durch einen Widerstand fließt, eine Spannung über ihm abfällt und ein mathematisches Produkt, das sich auf Leistung bezieht.
Mit anderen Worten, wenn ein Widerstand einer Spannung ausgesetzt ist, oder wenn er einen Strom leitet, dann wird er immer elektrische Energie verbrauchen und wir können diese drei Größen von Leistung, Spannung und Strom in einem Dreieck, das Leistungsdreieck (Power Triangle) genannt wird, mit der Leistung überlagern, die als Wärme im Widerstand oben, mit dem verbrauchten Strom und der Spannung unten, wie dargestellt, abgeführt würde.
Das obige Leistungsdreieck ist großartig für die Berechnung der in einem Widerstand abgegebenen Leistung, wenn wir die Spannung und den durch ihn fließenden Stroms kennen. Wir können aber auch die Verlustleistung eines Widerstandes mit Hilfe des Ohm’schen Gesetzes berechnen.
Das Ohm’sche Gesetz erlaubt es uns, die Verlustleistung unter Berücksichtigung des Widerstandswertes des Widerstandes zu berechnen. Durch die Verwendung des Ohm’schen Gesetzes ist es möglich, zwei alternative Varianten des obigen Ausdrucks für die Widerstandsleistung zu erhalten, wenn wir die Werte von nur zweien, Spannung, Strom oder Widerstand wie folgt kennen:
[ P = V x I ] Power = Volts x Ampere
[ P = I2 x R ] Power = Ampere2 x Ohm
[ P = V2 ÷ R ] Power = Volts2 ÷ Ohm
Die elektrische Verlustleistung eines beliebigen Widerstandes in einem Gleichstromkreis kann mit einer der folgenden drei Standardformeln berechnet werden:
Da die Verlustleistung des Widerstandes an seine physikalische Größe gebunden ist, ist ein 1/4 (0,250)W-Widerstand physikalisch kleiner als ein 1W-Widerstand, und Widerstände, die den gleichen ohmschen Wert haben, sind auch mit verschiedenen Leistungen oder Wattzahl erhältlich. Kohlenstoffwiderstände beispielsweise werden üblicherweise in den Leistungsstufen 1/8 (0,125)W, 1/4 (0,250)W, 1/2 (0,5)W, 1W und 2 Watt gefertigt.
Generell gilt: Je größer ihre physikalische Größe, desto höher ihre Leistung. Es ist jedoch immer besser, einen Widerstand zu wählen, der in der Lage ist, das Zwei- oder Mehrfache der berechneten Leistung abzuführen. Wenn Widerstände mit höherer Leistung benötigt werden, werden in der Regel drahtgewickelte Widerstände verwendet, um die übermäßige Wärme abzuführen.
| Art | Leistungsbewertung | Stabilität |
| Metallfilm | Sehr niedrig bei weniger als 3 Watt | Hoch 1% |
| Carbon | Niedrig bei weniger als 5 Watt | Niedrig 20% |
| Wirewound | Hoch bis 500 Watt | Hoch 1% |
Drahtgewickelte Leistungswiderstände gibt es in einer Vielzahl von Ausführungen und Typen, von den standardmäßig kleineren, auf einem Kühlkörper montierten Aluminiumgehäusen mit 25 Watt, wie wir sie zuvor gesehen haben, bis hin zu den größeren, röhrenförmigen 1000 Watt Keramik- oder Porzellan-Leistungswiderständen, die für Heizelemente verwendet werden.
Typischer
Leistungswiderstand
Der Widerstandswert von drahtgewickelten Widerständen ist sehr niedrig (niedrige Ohmwerte) im Vergleich zu den Kohlenstoff- oder Metallfilmtypen. Der Widerstandsbereich eines Leistungswiderstands reicht von weniger als 1Ω (R005) bis zu nur 100kΩ, da größere Widerstandswerte einen sehr feinen Draht erfordern würden, der leicht versagen würde.
Niederohmige, leistungsschwache Widerstände werden in der Regel für Strommessungen eingesetzt, bei denen der durch den Widerstand fließende Strom nach dem Ohm’schen Gesetz zu einem Spannungsabfall führt.
Diese Spannung kann gemessen werden, um den Wert des im Stromkreis fließenden Stroms zu bestimmen. Dieser Widerstandstyp wird in Testmessgeräten und geregelten Stromversorgungen eingesetzt.
Die größeren drahtgewickelten Leistungswiderstände bestehen aus korrosionsbeständigem Draht, der auf einen Porzellan- oder Keramikkern gewickelt ist, und werden in der Regel zur Ableitung hoher Einschaltströme, wie sie in Motorsteuerungen, Elektromagnet- oder Aufzugs-/Kransteuerungen und Motorbremskreisen erzeugt werden, verwendet.
Im Allgemeinen haben diese Arten von Widerständen Standardnennleistungen bis zu 500 Watt und sind im Allgemeinen miteinander verbunden, um sogenannte “Widerstandsbänke” zu bilden.
Ein weiteres nützliches Merkmal von drahtgewickelten Leistungswiderständen ist ihre Verwendung als Heizelemente, wie sie für elektrische Brände, Toaster, Bügeleisen usw. verwendet werden. Bei dieser Art der Anwendung wird der Leistungswert des Widerstandes zur Erzeugung von Wärme verwendet und der Typ des verwendeten Legierungswiderstandsdrahtes wird in der Regel aus Nickel-Chrom (Nichrom) hergestellt, was Temperaturen bis zu 1200oC erlaubt.
Alle Widerstände, ob Kohlenstoff, Metallfilm oder drahtgewickelt, halten sich bei der Berechnung ihrer maximalen Leistung (Wattleistung) an das Gesetz. Es ist auch erwähnenswert, dass, wenn zwei Widerstände parallelgeschaltet werden, sich ihre Gesamtleistung erhöht. Wenn beide Widerstände den gleichen Wert und die gleiche Leistung haben, verdoppelt sich die Gesamtleistung.
Wie hoch ist die maximale Leistung eines Festwiderstandes in Watt, der mit einer Spannung von 12 Volt an seinen Klemmen und einem Strom von 50 Milliampere durchflossen wird.
Da wir die Werte der obigen Spannung und des Stroms kennen, können wir diese Werte in die folgende Gleichung einsetzen: P = V*I.
Berechnen Sie den maximal sicheren Strom, der durch einen Widerstand von 1,8KΩ mit einer Leistung von 0,5 Watt fließen kann.
Da wir die Leistung der Widerstände und ihren Widerstand kennen, können wir diese Werte nun in die Standard-Leistungsgleichung: P = I2R einsetzen.
Alle Widerstände haben eine maximale Verlustleistung, d.h. die maximale Leistung, die sie ohne Beschädigung sicher ableiten können. Widerstände, die ihre maximale Leistung überschreiten, neigen dazu, sich in Rauch aufzulösen, meist recht schnell, und beschädigen die Schaltung, in der sie angeschlossen sind. Wenn ein Widerstand in der Nähe seiner maximalen Leistung verwendet werden soll, ist ein Kühlkörper oder Kühlung erforderlich.
Die Widerstandsleistung ist ein wichtiger Parameter, der bei der Auswahl eines Widerstandes für eine bestimmte Anwendung zu berücksichtigen ist. Die Aufgabe eines Widerstandes ist es, dem Stromfluss zu widerstehen, indem er die unerwünschte Leistung als Wärme abführt. Die Wahl eines Widerstandes mit kleiner Wattzahl, wenn eine hohe Verlustleistung zu erwarten ist, führt zu einer Überhitzung des Widerstandes und zerstört sowohl den Widerstand als auch die Schaltung.
Bisher haben wir Widerstände an eine konstante Gleichstromversorgung angeschlossen, aber im nächsten Tutorial über Widerstände werden wir das Verhalten von Widerständen, die an eine sinusförmige Wechselstromversorgung angeschlossen sind, betrachten und zeigen, dass die Spannung, der Strom und damit die Leistung, die ein Widerstand in einem Wechselstromkreis verbraucht, alle gleichphasig sind.
…seit wann hat die Spannung als Formelzeichen “V”????
V ist Volt als physikalische EInheit, aber nicht als Formelzeichen!!!!