De vermogensgrens van weerstanden

Zoals reeds vermeld is geeft een weerstand warmte af als er een stroom doorheen gaat. Er is een grens aan de hoeveelheid warmte dat een weerstand kan afgeven. Die grens wordt gespecificeerd door zijn vermogen.

Wat is belangrijk?

• De juiste keuze kunnen maken van een weerstand aangaande het vermogen dat hij kan dissiperen.

• Bepalen welk vermogen de weerstand zal dissiperen in een bepaalde schakeling.

• Een verband aangeven aangaande de fysieke kenmerken van weerstanden en hun maximaal te dissiperen vermogen.

• Een weerstand met een ohm-meter (weerstandsmeter) controleren of deze al dan niet stuk is.

Weerstanden worden gefabriceerd in series met een bepaald maximaal vermogen (vermogengrens). Dit opgegeven vermogen is de maximale hoeveelheid vermogen dat die bepaalde weerstand kan afvoeren zonder schade te ondervinden van de overmatige warmteontwikkeling. Deze vermogengrens is niet gerelateerd aan de ohmse waarde van de weerstand maar wordt hoofdzakelijk bepaald door de fysieke samenstelling, grootte en vorm van de weerstand.

Als alle factoren gelijk blijven zal hoe groter het oppervlak van de weerstand is, hoe meer vermogen deze kan dissiperen. Het oppervlak van een cilindervormige weerstand is gelijk aan de lengte ( $l$ ) vermenigvuldigt met de omtrek ( $o$ ) zoals in figuur 3-15 is weergegeven. Het gebied van de aansluitdraden wordt hierbij niet inbegrepen.

Figuur 3-15: De maximale vermogendissipatie van een weerstand is recht evenredig met zijn oppervlakte

Metaalfilmweerstanden zijn beschikbaar in vermogens gaande van 1/8 ste W tot 1 W. Meer precies de vermogens 0,125 W, 0,25 W, 0,5 W en 1 W. Draadgewonden weerstanden kunnen gefabriceerd worden voor vermogendissipaties tot 225 W en meer.

Voorbeeld 3-18

Bepaal van de schakelingen in figuur 3-16 of de weerstand oververhit wordt of niet.

Figuur 3-16

Een weerstand in een schakeling moet steeds een hoger vermogen hebben dan het maximaal vermogen dat hij moet verwerken. Stel dat een metaalfilmweerstand in een schakeling een vermogen moet dissiperen van 0 ,8 W. De keuze valt dan op een weerstand die als maximaal vermogen 1 W kan dissiperen. Als het opgenomen vermogen van een weerstand groter is dan het maximaal vermogen dat deze kan verwerken, wordt deze weerstand uitzonderlijk heet. Hierdoor kan de weerstand branden of de weerstandswaarde kan sterk worden veranderd. Een weerstand die is beschadigd door oververhitting kan gemakkelijk worden gedetecteerd in een schakeling door het verkoolde of veranderde uiterlijk van het oppervlak. Indien er geen visueel bewijs is, kan de weerstand, die wordt verdacht van beschadigingen opgelopen te hebben door teveel vermogendissipatie, met een Ohmmeter gecontroleerd worden. Bedenk wel dat een weerstand moet losgekoppeld worden om zijn weerstandswaarde correct te meten. Dikwijls is een oververhitte weerstand te wijten aan een andere storing in de schakeling. Na het vervangen van de oververhitte weerstand moet de onderliggende oorzaak hiervan onderzocht worden voor de stroom terug ingeschakeld wordt in de schakeling.

$P=\frac{ {U}^{2}}{R}=\frac{ {\left(12 V\right)}^{2}}{62 \Omega }=\mathrm{2,32} W$

Test jezelf aangaande de vermogengrens van weerstanden

1. Noem twee belangrijke parameters die geassocieerd worden met een weerstand.

2. Op welke wijze is de fysische grootte van een weerstand bepalend voor de hoeveelheid vermogen dat hij kan dissiperen?

3. Welke zijn de vermogengrenzen voor standaardreeksen van metaalfilmweerstanden?

4. Een weerstand moet 0,3 W kunnen dissiperen. Over welk vermogen moet de metaalfilmweerstand beschikken om de energiedissipatie goed te laten verlopen?

5. Wat is de maximale spanning dat over een 100 Ω__, ¼ W weerstand kan aangebracht worden?