De wet’van Ohm is al sinds 1827 een cruciaal onderdeel van ons begrip van elektrische weerstand. We onderzoeken wat deze wet beschrijft en hoe het u kan helpen de efficiëntie van uw thermische systeem te verbeteren met behulp van vermogens- en temperatuurregelaars.
Definities elektrische stroom
Sinds de Duitse fysicus Georg Ohm voor het eerst de wet ontdekte, heeft het ons inzicht in de werking van elektrische circuits verbeterd. Het is’belangrijk om de basisdefinities van elektrische stromen door te nemen voordat u ontdekt hoe deze wet de manier waarop elektrische verwarmingsproducten in uw faciliteit werken, bepaalt. Het beoordelen van de wet’van Ohm is van cruciaal belang voor een diepgaand begrip van elektrische weerstand en hoe deze uw proces beïnvloedt.
Stroom, vermogen, spanning en weerstand
De wet’van Ohm wordt uitgedrukt in een formule die van invloed is op deze belangrijke kenmerken van elektriciteit. Hier zijn de definities en afkortingen van deze kenmerken van een elektrisch circuit:
- ●Stroom (I): Gemeten in ampère (A), stroom is de beweging van elektronen door een geleider.
- ●Spanning (E): De elektrische stroomsterkte staat bekend als elektrisch potentieel en wordt uitgedrukt in volt (V).
- ●Weerstand (R): Gemeten in ohm ( Ω), weerstand is de totale tegenstand van de stroom van de elektrische stroom.
- ●Wattage (W): Watt (W) drukt de hoeveelheid vermogen uit die door een weerstandselement in een verwarmingsapparaat in een bepaalde periode wordt geleverd. U kunt het wattagegebruik van een elektrische verwarming berekenen om het elektrische gebruik van een thermisch systeem te bepalen.
Wet’van Ohm
De wet’van Ohm was een fundamentele ontdekking op het gebied van elektronica en thermische systemen. In de jaren 1820 concludeerde Ohm dat de stroom die door een metalen geleider gaat direct evenredig was met de spanning die over die geleider werd toegepast.
Dit wordt uitgedrukt in een wiskundige vorm, het resultaat is de basisvergelijking:
- ●Spanning = stroom x weerstand, dus E = I x R
Anders gezegd, de spanning van een circuit is gelijk aan de stroom vermenigvuldigd met de weerstand. OEM's en ontwerpers gebruiken deze formule om de weerstand te bepalen zonder een elektrisch systeem uit te schakelen. Het meten van de weerstand van materialen in een bedrijfscircuit is’niet mogelijk zonder het gebruik van deze formule.
De rechtscirkel’ van Ohm is een populair referentiehulpmiddel dat uitdrukt hoe de formule opnieuw moet worden gerangschikt om de gewenste variabele te berekenen. Deze uitdrukkingen zijn allemaal dezelfde basisformule, maar ze kunnen gemakkelijk worden herschikt voor snelle referentie wanneer verschillende factoren constant of onbekend zijn. Bekijk de vergelijking om te zien hoe wattage zich verhoudt. Het vermogen in watt (W) is gelijk aan de spanning in volt (E) maal de stroom in ampère (I). Of wiskundig:
- ●Wattage = Spanning x Stroom, dus B = E x I
-
De wet’van Ohm toepassen op thermische systemen
Om te begrijpen hoe de weerstand van een elektrisch circuit uw thermische systeem beïnvloedt, moet u verschillende circuitinstellingen en verwarmingsoplossingen bekijken. Deze kennis helpt u de optimale elektrische verwarming en regelaar voor uw toepassing te kopen.
Stroom bepalen
Het identificeren van de hoeveelheid stroom die in uw systeem zal stromen is belangrijk om ervoor te zorgen dat systeemcomponenten worden beschermd met de juiste zekeringen of stroomonderbrekers. Stroom kan ook worden bepaald aan de hand van de wet’van Ohm. De stroom I in ampère (A) is gelijk aan de spanning E in volt (V) gedeeld door de weerstand R in ohm ( Ω).
- ●Stroom = Spanning / Weerstand, dus I = E/R
Als een verwarming bijvoorbeeld 100 ohm meet en de spanning die aan het systeem wordt geleverd 240 volt is, wat is dan de stroom in ampère? I = 240/100, dus I = 2,4 ampère.
Resistentie van serie- en parallelle circuits berekenen
Elektrische circuits bestaan uit vier basiscomponenten. Deze vier componenten kunnen worden ingesteld in een serie of parallel circuit om uw verwarmingsproducten van stroom te voorzien:
- ●Resistief apparaat (verwarmingselementen)
- ●Spanningsbron
- ●Huidig pad
- ●Schakelaar
Een circuit uit de serie verbindt de verwarmers van begin tot eind. De weerstand van elke verwarmer moet bij elkaar worden opgeteld om de totale circuitweerstand te bereiken. Parallelle circuits bieden steeds meer mogelijkheden om elektriciteit te laten stromen, dus het toevoegen van verwarmingsproducten aan een parallel circuit vermindert de totale weerstand. Stel gewoon de spanning van de wet’van Ohm in als constant en bereken de weerstand van uw systeem.
Een serieschakeling wordt gekenmerkt door een gemeenschappelijke stroom die door alle weerstanden stroomt, omdat er slechts één pad is dat de stroom kan volgen. De equivalente weerstand voor een serieschakeling is de som van alle individuele weerstanden, dus Rtotaal = R1 + R2 + … + Rn. Een parallel circuit wordt ondertussen gekenmerkt door een gemeenschappelijk potentiaalverschil (spanning) over de uiteinden van alle weerstanden. De equivalente weerstand voor een parallel circuit wordt berekend volgens de volgende formule: 1/Rtotaal = 1/R1 + 1/R2 +... + 1/Rn.
Afb. 1. Het diagram aan de linkerkant toont een circuit bestaande uit een spanningsbron en drie weerstanden in serie . Het diagram aan de rechterkant is een circuit met een spanningsbron en 3 weerstanden parallel . Stel bijvoorbeeld dat u drie verwarmers hebt, met R1 = 10 ohm, R2 = 16 ohm en R3 = 5 ohm. Dus het berekenen van de weerstand voor een serieschakeling, Rtotaal = 10 + 16 + 5 = 31 Ω. Berekenen voor een parallel circuit, 1/Rtotaal = 1/10 + 1/16 + 1/5, dus 1/Rtotaal = 0,3625 en Rtotaal = 2,76 . Ω
Merk op dat het plaatsen van weerstanden in serie de totale weerstand verhoogt tot meer dan de weerstand van elke individuele verwarming, terwijl het parallel plaatsen ervan de totale weerstand vermindert tot minder dan de weerstand van elke individuele verwarming.
In parallelle circuits heeft elk verwarmingsproduct dezelfde spanning, terwijl elk in serie dezelfde stroom heeft. In wezen is de bedrading in serie alleen voor twee verwarmers van gelijk wattage en spanning. Naast het bieden van verminderde weerstand,’is een parallel circuit niet afhankelijk van elke verwarming om een continue stroom van elektriciteit te handhaven. Als een enkele verwarmer in een serie beschadigd is, is het circuit verbroken en stopt de gehele lijn van verwarmers met werken. Een enkele, beschadigde verwarmer in een parallel circuit heeft alleen invloed op de individuele verwarmer, zodat de andere verwarmers kunnen blijven werken.
Een thermisch systeem verbeteren
De wet’van Ohm kan u helpen bij het oplossen van problemen met uw thermische systeem. Als uw vermogens- en temperatuurregelaars een fluctuatie vertonen met de elektrische stroom of warmteafgifte, kunt u de’wet van Ohm gebruiken om de statische waarden van circuitcomponenten te valideren en spanningsmetingen tussen componenten te identificeren.
Een hoge stroommeting in uw circuit kan worden veroorzaakt door een toename van de spanning of een afname van de weerstand. Uw meetinstrument kan elke verandering in spanning identificeren, zodat u de wetvan Ohm kunt ’gebruiken om de weerstand te berekenen om te bepalen of het probleem wordt veroorzaakt door beschadigde componenten of losse elektrische aansluitingen. In dat geval zou het daadwerkelijk leiden tot een toename van de weerstand; lage I en hoge W, waarbij hoge W meer warmte betekent bij de beëindigingen.
De wet’van Ohm is een essentieel hulpmiddel dat door ontwerpers wordt gebruikt om de relatie tussen spanning, stroom en weerstand te berekenen. Het wordt echter’niet beschouwd als een universeel recht. De wet’van Ohm is niet van toepassing in gevallen waarin er een inductieve belasting is of waarin de weerstand niet constant is. Hoewel de meeste verwarmers een stabiele weerstand hebben naarmate de temperatuur stijgt, zijn sommige dat niet. Voorbeelden hiervan zijn wolfraamlampen en siliciumcarbideverwarmers.
Er zijn circuituitzonderingen, met name wanneer de stroom’niet direct evenredig is aan het potentiële verschil over de geleider. De wet’van Ohm kan niet worden toegepast op apparaten met een niet-lineaire relatie tussen spanning en stroom, zoals een thermistor. Neem voor meer informatie over de wet’van Ohm en de uitzonderingen ervan contact op met uw Watlow-verkoopvertegenwoordiger.
