Múltiples resistencias en serie en lugar de usar una sola resistencia tiene alguna ventaja: el calor producido por las resistencias de diferentes vatios son diferentes

Question

Tengo dos dudas, solicitándole que responda a mis dudas por separado. :)

1) Necesito una resistencia de 'X', así que ¿es mejor usar una resistencia simple de valor 'X' o una resistencia múltiple de r1+r2+r3='X'? Lo que quiero decir es que usar múltiples resistencias en serie en lugar de usar una sola resistencia tiene alguna ventaja? ¿Reducirá el sobrecalentamiento de las resistencias?

2) Considere una resistencia de 1W 2k2 y una resistencia de 1/4W 2k2. ¿El calor producido por resistencias de diferentes vatios es diferente? ¿Qué resistencia se calentará más en las mismas condiciones (quiero decir la corriente, el voltaje, etc., dado que ambas resistencias son iguales)?

Saludos, Kiran.

Answer 1

La resistencia de 1 W se calentará menos que la de 1/4 W si ambas disipan la misma potencia. El calor específico puede ser comparable, pero debido a la mayor masa, la resistencia de 1 W necesitará más potencia para conseguir el mismo aumento de temperatura.

Es posible que tenga que colocar varias resistencias en serie para evitar el sobrecalentamiento. suponga que tiene una resistencia de 1 kΩ/ 1/4 W que tiene 20 V a través de ella. Entonces la potencia será (20 V) \$^2\$ / 1 kΩ = 400 mW, que es más de los 1/4 W para los que está clasificada la resistencia, y que reducirá la vida útil de la misma. Puedes utilizar una versión de 1 W en su lugar o, por ejemplo, tres resistencias de 330 Ω/ 1/4 W en serie. Cada una disipará entonces sólo 130 mW, por lo que es un valor seguro.

Tenga en cuenta que las resistencias sólo pueden disipar su potencia nominal a bajas temperaturas. La mayoría de ellas deben ser desclasificadas por encima de los 70 °C de temperatura ambiente, lo que significa que cuanto más se supere esa temperatura, menos potencia podrá disipar, hasta su temperatura máxima, en la que la disipación permitida pasa a ser cero.

Además de repartir la potencia, es posible que necesites un par de resistencias en serie para aplicaciones de alta tensión. Una resistencia puede tener un valor nominal de 160 V, pero no puedes utilizarla para 230 V, aunque la corriente (y por tanto la potencia) sea muy baja. 230 V AC son 325 V de pico, así que necesitarás 3 resistencias en serie.

Answer 2

Es posible construir una resistencia de valor R, capaz de disipar W vatios, combinando n resistencias de valor R/n en serie o R*n en paralelo; en cualquiera de los dos casos, las resistencias deben ser capaces de disipar individualmente W/n vatios incluso estando muy cerca. También se podrían combinar diferentes valores de resistencias en serie o en paralelo, pero la parte de la potencia disipada por cada resistencia sería proporcional a su resistencia en el caso de las resistencias conectadas en serie, o inversamente proporcional a su resistencia en el caso de las conectadas en paralelo.

En muchos casos, no importará si las resistencias están conectadas en serie o en paralelo; uno podría tomar la decisión basándose en la disponibilidad de los valores de resistencia deseados. Sin embargo, hay algunos casos en los que puede suponer una diferencia:

• Si las resistencias están conectadas en serie, la tensión en cada resistencia será una fracción de la tensión en toda la cadena. Por el contrario, con las resistencias conectadas en paralelo, cada resistencia verá toda la tensión. Si se necesita una resistencia que pueda soportar 1.000 voltios, se puede construir con diez resistencias de 200 voltios conectadas en serie (tenga en cuenta que es bueno dejar algún margen de seguridad cuando se hacen estas cosas). El cableado de las resistencias en paralelo no ofrece esta ventaja.

• Si las resistencias están conectadas en serie, una resistencia que falle abierta hará que toda la cadena falle abierta; una resistencia que falle en cortocircuito reducirá la resistencia de la cadena en su parte de la resistencia. Si las resistencias están conectadas en paralelo, una resistencia que falle abierta aumentará la resistencia de toda la cadena, pero una resistencia que falle en corto hará que toda la cadena falle en corto. En algunos casos, uno u otro tipo de fallo puede tener implicaciones de seguridad inaceptables. Tenga en cuenta que si una cadena de resistencias llega a su límite de tensión, y si las resistencias fallan en cortocircuito en condiciones de sobretensión (lo que es común), entonces cuando una resistencia falla puede aumentar la tensión vista por otras resistencias, haciendo que todas ellas fallen (de ahí la necesidad de un margen de seguridad).

• Si las resistencias están conectadas en paralelo, y su resistencia aumenta con el calor (como es típico), y una resistencia empieza a calentarse más que las demás, la parte de la potencia disipada por esa resistencia se reducirá, lo que hará que otras resistencias asuman más carga. Por el contrario, si estas resistencias están conectadas en serie, una resistencia que se calienta más que las demás aumentará su parte de la potencia disipada. Este efecto no suele ser lo suficientemente grave como para provocar un desbordamiento térmico, pero suele significar que hay que prever un cierto margen de seguridad en las potencias de las resistencias (por ejemplo, si hay que disipar 8 vatios con resistencias cableadas en serie, puede ser bueno utilizar diez resistencias de un vatio en serie; una resistencia puede acabar disipando más de su cuota de potencia de 0,8 vatios, pero incluso si una resistencia acaba disipando un 25% más de lo que debería, seguiría estando por debajo de un vatio.

A menudo, no importa si uno pone las resistencias en serie o en paralelo. Si el número de resistencias que uno quiere utilizar resulta ser un cuadrado perfecto, uno puede construir una resistencia de valor R utilizando n^2 resistencias de ese mismo valor. O bien se conectan n cadenas en serie de n resistencias en paralelo, o bien se conectan n racimos de n resistencias en paralelo en serie. Ambos enfoques ofrecerán la misma resistencia, tensión y potencia; las diferencias estarán en sus modos de fallo y en el comportamiento de la carga compartida.

Answer 3

Sobre el #2, tengo entendido que ambas resistencias producirán la misma cantidad de calor. Una resistencia de 1W está diseñada para disipar y tolerar los niveles de calor más altos que una resistencia de 1/4W, a cambio de un mayor costo y un paquete más grande.

De todas formas espero que sea así, porque estoy a punto de construir un dispositivo con 12x resistencias de 1ohm 10W que está diseñado únicamente para calentarse.

Answer 4

Piensa en términos de caída de tensión. Si tienes un suministro de 10 voltios con una resistencia de 1 ohmio en serie con una resistencia de 9 ohmios conectada a él, habrá 1 voltio caído a través de la resistencia de 1 ohmio y 9 voltios caídos a través de la resistencia de 9 ohmios. La resistencia total (sin tener en cuenta la diminuta resistencia de los cables y las uniones) será de 10 ohmios. La ley de Ohms nos dice que la corriente en el circuito es de 1 amperio. La potencia, que es lo que produce el calor, es el producto de la corriente y la tensión, por lo que habrá 9 vatios disipados en la resistencia de 9 ohmios, pero sólo 1 en la resistencia de 1 ohmio. Esto es un poco contra intuitivo al principio, pero piensa que la resistencia más grande tiene un suministro de voltaje mayor que la más pequeña. La corriente es siempre la misma en cualquier parte de un circuito en serie, así que la más grande debe disipar más calor. Si conectaras estas resistencias al mismo suministro individualmente, la resistencia más pequeña disiparía más calor ya que podría pasar más corriente a través de ella.