Что значит нулевое сопротивление
Digitrode
цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы
Что такое резистор с нулевым сопротивлением, зачем он нужен и где применяется
Резистор с нулевым сопротивлением – это пассивное устройство, которое в идеальном случае имеет сопротивление 0 Ом, как и любые другие короткие провода и чисто проводящие материалы.
Резистор с нулевым сопротивлением зачастую представляет собой перемычку или любой другой провод, упакованный в корпус в форме резистора. Он имеет сопротивление почти 0 Ом (хотя в реальной жизни он имеет некоторое сопротивление, как и другие проводящие материалы). Стандартные резисторы с нулевым сопротивлением доступны в диапазоне от 1/8 Вт с сопротивлением 4 мОм и до 1/4 Вт с сопротивлением 3 мОм.
Многие из нас видели эти резисторы с нулевым сопротивлением в современных конструкциях печатных плат. Но для чего нужен резистор с нулевым сопротивлением и почему резисторы с сопротивлением 0 Ом используются вместо перемычек или проводов? Что ж, в данном материале мы обсудим различные причины этого факта.
Резисторы с нулевым сопротивлением доступны в следующих двух формах:
Первый вариант – это общая распространенная форма резистора. На резисторе с нулевым сопротивлением имеется только одна черная линия (одна черная полоса). Варианты резисторов с черной полосой показаны на следующем изображении.
В новейшей технологии резисторы поверхностного монтажа используются вместо проволочных или любых других типов резисторов из-за стоимости, простоты и малой занимаемой площади на печатной платые. На резисторе поверхностного монтажа с нулевым сопротивлением производитель печатает один ноль (0) или три нуля (000). Вот как выглядят такие резисторы.
Но почему вместо провода используется резистор с нулевым сопротивлением? Есть несколько причин для этого. Вот некоторые из применений резисторов с нулевым сопротивлением.
Автоматическое размещение установочными машинами для монтажа компонентов
В массовом производстве печатных плат используется автоматическая установка для подбора и размещения компонентов и устройств, таких как диоды, конденсаторы, катушки индуктивности, резисторы и т. д. Для простоты и снижения себестоимости вместо проводов и перемычек легко использовать резисторы с нулевым сопротивлением, потому что для укладки проводов вам придется управлять другим автоматическим устройством, или вам придется вручную устанавливать такие провода и перемычки. Другими словами, вам придется использовать две машины, одну для компонентов и другую для проводов и перемычек, что приводит к дорогостоящему производству и большему времени, необходимому для полной сборки платы.
Однослойная печатная плата
Однослойная печатная плата дешевле по сравнению с двухслойной конструкцией и сборкой. Чтобы использовать провода в одной сборке платы, вам нужно сделать отверстия, которые превращают ее в двухслойную плату. Вместо этого 0-омный резистор идеально подходит по сравнению с проводами и перемычками, используемыми в однослойной структуре печатной платы. Следовательно, это снова снижает общую стоимость.
Предотвращение копирования с помощью обратного инжиниринга
Да, это имеет место быть. Плагиаторы просто копируют хорошо известные дизайны печатных плат, используя обратную инженерию. В этом случае резисторы с нулевым сопротивлением – лучшая альтернатива проводам, которые запутывают и предотвращают копирование. Для этого разработчики и производители устанавливают 0-омные резисторы без маркировки или используют разные цветовые коды резисторов. Таким образом, шансы скопировать дизайн печатной платы становятся меньше, и для этого нужно приложить больше усилий.
Должен ли я использовать 0-омный резистор вместо перемычки?
Что ж, если вы радиолюбитель и просто любите создавать печатные платы и схемы для своих собственных целей, лучше взять паяльник и поместить провод или перемычку, а не собирать эти крошечные так называемые 0-омные резисторы.
Но если вы делаете устройство для массового производства и работаете над брендом, вы должны использовать резисторы с нулевым сопротивлением, а не перемычки, поскольку все ваши конкуренты делают то же самое из-за вышеупомянутых причин и преимуществ.
Есть ли польза от «проводов нулевого сопротивления»?
Изучаю обширную тему искрового зажигания автомобиля. Первая часть была посвящена коронному разряду на свечах (коричневый ободок) www.drive2.ru/l/514831202494973082/
Продолжая изучение дошел до вопроса сопротивления высоковольтных проводов и свечей зажигания и в частности вариант доработки – установка «проводов нулевого сопротивления».
Согласно мурзилке на мой автомобиль (взято отсюда elantra-club.ru/manuals/xd/html/7_8.htm) штатные высоковольтные провода на мою машину должны иметь сопротивление:
По факту провода, которые стояли на машине
Купленные на замену провода NGK RC-HD1206
По поводу проводов «нулевого сопротивления» во множестве мест пишут, что это очень полезно. Основной плюс, который приводят – то что искра становится более мощной и от этого двигатель во всех режимах работает лучше.
Начинаю разбираться. Эквивалентная схема высоковольтной части системы зажигания (для одной свечи) выглядит так
Осциллограмма напряжения на свече в режиме холостого хода (для примера) выглядит так
Из всего процесса искрового разряда в первую очередь рассмотрю наиболее энергонасыщенный участок «D». В связи с особенностью искрового разряда напряжение на этом участке практически постоянное. Значит всеми реактивными элементами в схеме можно пренебречь (они работают на переменном токе, на постоянном – не работают)
Тогда схема для участка «D» будет выглядеть так
Для понимания влияния сопротивления проводов (до кучи еще и сопротивления, встроенного в свечу зажигания) сделаю энергетический расчет
В варианте 1 использованы значения сопротивлений штатной системы зажигания: сопротивление катушки 12 кОм, сопротивление ВВ провода 9,5 кОм (для самого длинного провода), сопротивление свечи 5,5 кОм. Во втором варианте принято за НОЛЬ сопротивление свечи. В третьем варианте принято за НОЛЬ сопротивление ВВ провода. В четвертом варианте принято за НОЛЬ сопротивление и свечи и ВВ провода.
Из расчета видно, что при уменьшении сопротивления цепи возрастает мощность искры – в варианте 4 мощность искры в 2,25 раза выше чем в варианте 1. В варианте 2 и 3 мощность искры тоже увеличено по сравнению с вариантом 1. Это же ОЧЕНЬ ХОРОШО, правильно?
Правильно, но не совсем. Следует оценить, чем же пришлось заплатить за увеличенную мощность искры. Из того же расчета видно, что при уменьшении сопротивления цепи уменьшается длительность горения искры — в те же 2,25 раза что и рост мощности. В результате энергия искры не изменилась. А энергия, которая в штатном варианте выделялась на сопротивлении ВВ провода и свечи теперь выделяется на сопротивлении катушки зажигания. Значит катушка зажигания будет греться сильнее.
Наверное, с повышенным нагревом катушки можно смириться, ну греется катушка, ну и ладно…
В большинстве источников пишут, что сопротивление в проводах и свечах делают для подавления электромагнитных помех и только для этого. Правомерно ли это – не знаю, да и нечем мне проверить уровень помех. А вот на что еще влияет сопротивление в высоковольтной части системы зажигания?
Реальные процессы в двигателе как бы сказать… немного сложнее чем связка двух величин – мощность искры / мощность двигателя
Кстати, а для чего нужна высокая мощность искры?
Процесс поджига и сгорания топливной смеси в разных режимах работы двигателя выдвигает разные требования к искровому зажиганию
В режиме пуска двигателя наибольшее значение имеет именно мощность искры, причем мощность емкостной фазы – зона С на осциллограмме
В мощностных же режимах работы двигателя и на переходных режимах работы наибольшее значение имеет наибольшая длительность горения искры и выделяемая в этой фазе тепловая энергия. Связано это с тем что необходимо не только поджечь смесь, но и обеспечить ее быстрое и наиболее полное сгорание топлива.
А быстрое сгорание – это за какое время?
Идеальный вариант – топливная смесь полностью сгорает за время пока поршень находится вблизи ВМТ, например 20% от полного времени движения поршня от ВМТ к НМТ. Тогда наилучшая длительность горения составит
Уже на средних оборотах двигателя горения д.б. весьма быстрым – 2 мсек на 3 тыс. оборотов в минуту. А уж на повышенных оборотах время для наилучшего сгорания топливного заряда времени совсем мало – 1 мсек на 6 тыс. оборотов в минуту. К большому сожалению, добиться такой скорости сгорания в современных двигателях не удается, топливо горит практически всю длительность рабочего хода и даже после того как открылись выпускные клапана. А это снижает топливную эффективность и мощность двигателя (по сравнению с теоретическим максимумом).
Чтобы топливный заряд сгорал полнее желательно чтобы искра горела по возможности дольше. Тогда газы в камере сгорания при движении, в том числе через искровой промежуток свечи будут поджигаться эффективнее и сгорание станет более полным.
Отчасти именно поэтому штатные ВВ провода делают с сопротивлением. Величину сопротивления ВВ проводов и свечей зажигания подбирают такой чтобы обеспечить баланс между устойчивым запуском двигателя (необходима мощность искры) и наиболее эффективной работой двигателя в мощностных и переходных режимах (необходима энергия искры)
Кстати, а кто-нибудь обращал внимание что в исправном состоянии старый карбюраторный двигатель с контактной системой зажигания заводится быстрее чем современный инжекторный? Даже термин есть такой «завелся с пол-оборота» (имеется ввиду пол-оборота коленвала). Особенно это заметно в мороз, когда каждый оборот коленвала тяжело дается аккумулятору и стартеру.
Это легко объяснимо – для контактной системы зажигания достаточно чтобы ближайший кулачок в трамблере разомкнул контакт и искра полетит в нужный цилиндр. Для безтрамблерных же систем зажигания чтобы искра полетела в нужный цилиндр необходимо чтобы блок управления двигателя разобрался в каком положении находится коленвал и распредвал (или распредвалы). А для этого необходимо чтобы коленвал провернулся до датчика положения (максимально 1 оборот) и распредвал провернулся до датчика положения (максимально 2 оборота)
И в завершение еще немного текста
На что еще кроме уверенности запуска, мощности и экономичности влияет сопротивление ВВ проводов и свечей зажигания?
Рассмотрю такой параметр как ресурс свечи зажигания. Руководства по эксплуатации автомобилей для обычных никелевых свечей в среднем рекомендуют менять свечи каждые 30 тыс. км. На форумах во множестве встречаются записи начиная от «свечи сдохли через 10 тыс. км» и до «проехал на свечах 50 тыс. км и все нормально». Почему же такой разброс?
Что такое износ свечи, как он выглядит и от чего зависит?
Вот свеча с пробегом 1 тыс. км
А вот свеча с пробегом 60 тыс. км (за это время дважды был подогнут боковой электрод чтобы компенсировать увеличившийся зазор)
Из этих фото видно, что износ свечи проявляется в обгорании электродов и увеличении зазора между электродами. При этом у электродов в первую очередь обгорают острые кромки – электроды скругляются.
Износ электродов свечи в первую очередь определяется искровой эрозией, т.е. зависит от количества искр, сформированных свечой. Если задаться средними значениями: интервал замены свечей 30 тыс. км. и средняя скорость движения 60 км/час, то получится что пробегу 30 тыс. км. соответствует наработка двигателя 500 часов, что подтверждается средними данными из открытых источников. Если задаться что средние обороты двигателя составляют 2,5 тыс. в минуту, то получится что за 500 часов (30 тыс. минут) двигатель сделает 75 млн. оборотов. В таких средних условиях для систем с индивидуальными катушками свеча будет искрить 37,5 млн. раз, для систем DIS (одна катушка на две свечи) – 75 млн. раз. Если в ходе эксплуатации реальные условия отличаются от средних, то ресурс может как увеличиваться, так и уменьшаться.
Кроме электрической эрозии на износ свечи влияет химическая коррозия электродов, которая зависит от химического состава (а точнее от агрессивности химических соединений) газов в среде которых находится свеча, т.е. в конечном итоге от количества и состава веществ которые сгорают в цилиндре. Так повышенный расход масла на угар (если он есть) снижает ресурс свечей – электроды выгорают быстрее. Да и состав бензина может отличаться кардинально.
Кстати, автомобильный бензин – это не очень то легко воспламеняемая жидкость. Для проверки достаточно заправить бензиновую зажигалку автомобильным бензином. В таких условиях, например, зажигалки Zippo которые славятся как раз надежностью поджига начинают загораться не с первого раза.
Третий из важнейших параметров, которые влияют на ресурс свечей – величина токов которые проходят через них при разрядах. Чем больше ток, тем больше износ. И тут опять хочется вернуться к приведенному выше расчету
При уменьшении сопротивления ВВ проводов и свечей ток через свечу увеличивается в 2 с лишним раза, а значит в первом приближении ресурс свечи уменьшится примерно в те же 2 раза.
Тут нужно оговориться что миллиамперные токи которые протекают через свечу в индуктивной фазе разряда (зона D на осциллограмме) не жгут электроды, искровая эрозия электродов в первую очередь вызвана бросками токов в десяток ампер при пробое искрового зазора в емкостной фазе разряда (зона С на осциллограмме).
Таким образом, использование проводов нулевого сопротивления улучшает условия искрообразования в режиме пуска двигателя, ухудшает тепловой режим работы катушки зажигания, в общем случае ухудшает полноту сгорания топлива и уменьшает ресурс свечей зажигания
Для себя я выбрал провода NGK RC-HD1206 и пока что очень доволен как на них работает двигатель. Морозов под 40 градусов у нас можно сказать не бывает, а если случится, то я наверное никуда не поеду. А вот тяговитость и экономичность двигателя, а так же ресурс работы для меня имеют определяющее значение
В следующей части про систему зажигания планирую написать про выбор типа свечей и «тонкости» их замены
Для чего нужны резисторы с нулевым сопротивлением
Здравствуйте, уважаемые подписчики и гости моего канала. Если вы изучите современную плату какого-либо гаджета, то непременно обнаружите там такой необычный элемент, как резистор с нулевым сопротивлением. В этом материале я расскажу вам, для чего производители используют такой радиоэлемент в своих устройствах. Итак, поехали.
Что такое резистор с нулевым сопротивлением
Итак, резистор с нулевым сопротивлением – это пассивный радиоэлемент с минимально возможным сопротивлением. По своей сути это перемычка, упакованная в корпус обычного резистора. При этом бывает в нескольких исполнениях:
1. Проволочный резистор с почти нулевым сопротивлением. Отличается от обычных резисторов тем, что на его корпусе присутствует всего одна черная полоса, которая как раз и указывает на нулевое сопротивление элемента.
2. Резистор с нулевым сопротивлением для SMD монтажа. На таких элементах производитель печатает или один нуль, или три нуля.
Теперь давайте разберемся, какие функции выполняет резистор с нулевым сопротивлением.
Задачи резистора с нулевым сопротивлением
Итак, данные радиоэлементы выполняют следующие задачи:
· Предохранительная задача. В случае возникновения короткого замыкания данный резистор сгорает и, таким образом, сохраняет плату в рабочем состоянии.
· Функция перемычки. Такие элементы используются для соединения или разъединения разных частей платы. Кроме этого, такие элементы позволяют существенно удешевить производство электроники с различными модификациями. Так разработчики добавляют перемычку, чтобы в процессе сборки была возможность подключения дополнительных модулей или деталей.
· Упрощение и удешевление процесса сборки. Сейчас большую часть плат собирают роботы на конвейерах. И для того чтобы выполнять монтаж SMD элементов и простых перемычек, нужно использовать две разные машины. Для того чтобы унифицировать процесс и применять всего лишь одного робота с одной программой также упаковывают такие перемычки.
Вот такие функции у, казалось бы, простого и, на первый взгляд, бесполезного элемента как резистор с нулевым сопротивлением. Если вам понравился материал, то оцените его и не забудьте подписаться на канал. Спасибо за ваше внимание!
Разрушение мифа о проводах с «нулевым» сопротивлением. Научное обоснование.
Всем привет. Сразу напишу, что в этой статье будет многа букаф и сложных формул, так что если вам это неинтересно — то можете не читать. Весь ниже изложенный материал составлен мной лично.
Я думаю, многие смотрели в интернете видео некого татарского суперкарбюраторщика. Так вот, эта интересная личность в своих видео рекламирует высоковольтные провода собственного производства с низким сопротивлением, обещая взамен повышение мощности двигателя, легкий запуск и устойчивую работу. Так вот, это типичный развод лохов, о чем пойдет речь далее.
Для начала разберемся, как работает система зажигания, на примере контактной. После замыкания контактов в трамблере через катушку начинает течь ток, изменяясь по закону I=U/R1*(1-e^((-R1/L)*t)), где U — напряжение, R1 — сопротивление ПЕРВИЧНОЙ цепи (сопротивление проводов, свеч и зазора в свечах — сопротивления ВТОРИЧНОЙ цепи, т.е сопротивление проводов не влияет на ток в первичной обмотке), L — индуктивность катушки, t — время замкнутого состояния контактов. После размыкания контактов во вторичной цепи напряжение резко возрастает, и его максимальное значение Umax = Ip * (L/ (C1*(w1/w2)^2+C2), где Ip — ток в первичной цепи на момент размыкания контактов, С1 — емкость конденсатора, w1 и w2 — количество витков первичной и вторичной обмотки, С2 — емкость проводников вторичной обмотки, которая мала и ей можно пренебречь. То есть максимальное напряжение во вторичной обмотке будет тем выше, чем выше ток в первичной цепи на момент размыкания контактов, индуктивность катушки, количество витков вторичной обмотки ( во вторичной обмотке количество витков обычно больше в десятки раз) и чем меньше емкость конденсатора. Из этого вытекает, что при повышении оборотов двигателя ток в первичной обмотке может не достигать нужного значения, чтобы Umax превысило необходимое напряжение пробоя зазора свечи, что вызовет пропуски зажигания.
Разберемся с напряжением во вторичной обмотке. После размыкания контактов трамблера ток во вторичной обмотке возрастает по закону I2 = Ip*(1-e^((-R2/L)*t)), где R2 — сопротивление вторичной обмотки, т.е. при повышении сопротивления высоковольтных проводов ток во вторичной обмотке будет нарастать быстрее, а с ним и напряжение, что говорит в пользу проводов с сопротивлением. Однако стоит отметить, что сопротивление вторичной обмотки складывается из сопротивления зазора свечи (которое тем выше, чем больше зазор), и сопротивления проводов, свеч и резистора в трамблере. При этом сопротивление зазора между электродами свечи в тысячи раз больше этих сопротивлений. Т.е если принять сопротивление воздушного зазора свечи 60 МОм (что равно 60 000 кОм) сопротивление резистора в трамблере 6 кОм, сопротивление свеч 3 кОм, а сопротивления проводов 5 кОм в первом случае и 0 Ом во втором, то разница между вторым и первым случаем будет ничтожно мала. Т.е. поставив провода без сопротивления или с сопротивлением, вы не увидите разницы.
Но было бы нечестно не упомянуть, что энергия, запасенная в катушке зажигания, тратится на пробой воздушного зазора, и на преодоление сопротивления проводников. Оставшаяся после этого энергия расходуется во время горения искры. Если учесть, что пробой зазора ( при его обычных значениях 0,6-1,2 мм) произойдет в любом случае, то установка проводов без сопротивления незначительно продлит время горения искры, но также и время между размыканием контактов и искрой. Однако эта разница будет составлять десятые доли процента, и на работе двигателя это не отразится. Отсюда вытекает и тот факт, что слишком большой зазор в свечах хотя и увеличивает длину искры, но приводит к слишком малому времени горения искры и уменьшению ее температуры, что приведет к снижению мощности двигателя, а слишком малый зазор повысит и время горения, и температуру искры, однако из-за уменьшения площади взаимодействия искры и топливно-воздушной смеси время ее воспламенения увеличится, что также приведет к снижению мощности.
Также имеется диаграмма испытаний свечей с различными сопротивлениями:
Свечи А17ДВМ — без резистора (их сопротивление мало), А17ДВРМ — те же самые свечи, но с резистором, их сопротивление около 5 кОм. Как видно из диаграммы, расход топлива со свечами с дополнительным сопротивлением даже ниже, чем со свечами с «нулевым» сопротивлением. Если учесть, что без разницы, где будет сопротивление — в проводах или свечах, то замена проводов с сопротивлением (к примеру Tesla с сопротивлением 4-7 кОм) на чудопровода чудокарбюраторщика без сопротивления не приведет ни к повышению мощности, ни к улучшению запуска двигателя, ни к снижению расхода топлива. Справедливости ради стоит отметить, что в аварийном режиме ( при снижении напряжения с 12 до 9 В) свечи без сопротивления показали себя лучше. Однако при напряжении 9 В вам не удастся даже запустит двигатель, соответственно это преимущество нивелируется.
Также приведу осцилограмму системы зажигания с повышенным сопротивлением вторичной цепи (загрязнены контакты) :
Это привело к снижению длительности горения искры, однако это незначительная неисправность, которая вряд ли повлияет на работу двигателя.
Как вывод, хочу отметить: лично я заменил провода Tesla с сопротивлением 4-6 кОм на советские медные провода с «нулевым» сопротивлением. При этом никакого улучшения или ухудшения в работе двигателя не замечено. Соответственно, теория подтвердилась практикой, и МИФ о ПРОВОДАХ С НУЛЕВЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ Р А З Р У Ш Е Н
Для классики 2101-2107 АВТОВАЗ рекомендует использовать провода с сопротивлением 2 кОм ( с учетом установленного в трамблере резистора на 5-6 кОм)
Для наибольшей эффективности работы любой системы автомобиля следует придерживаться рекомендаций завода — изготовителя.
На что влияет сопротивление цепи фаза-нуль
Электроэнергия сегодня используется повсюду, однако наряду с благами цивилизации, которые она несет человеку, электричество таит в себе огромную опасность для него же. Минимизировать угрозы помогают различные средства:
Любое из защитных средств подлежит проверке. В арсенале услуг электротехнических лабораторий имеются и измерения сопротивления изоляции, и замеры сопротивления контура заземления. Одним из наиболее распространенных измерений сопротивлений при исследовании электрических сетей является замер петли «фаза нуль».
Чтобы разобраться, для чего измеряется сопротивление цепи или петли фазы ноль и на что может влиять величина ее сопротивления, попробуем разобраться, что вообще означает собой термин «петля фаза-нуль».
Петля фаза-ноль, из чего складывается сопротивление и на что оно влияет
В сетях с глухозаземленной нейтралью электроэнергия от источника к потребителю передается посредством фазных и нулевых проводов. Для электрической нагрузки, включаемой например, в электрическую розетку, цепь источника питания складывается из сопротивлений:
Таким образом, питающая цепь, оканчивающаяся фазным и нулевым контактами розетки, представляет собой замкнутую петлю, получившую название благодаря своим составляющим.
Эту идеальную схему дополняют переходные сопротивления коммутационных устройств, контакторов и защитных автоматов, кроме того в цепях переменного тока к активному сопротивлению добавляются реактивные составляющие индуктивного и емкостного характера.
Замер петли фаза-ноль проводится для выявления реального сопротивления цепи, его превышение расчетных (заложенных проектом) значений свидетельствует о неисправностях или дефектах сети:
Это негативным образом влияет на работу оборудования, ведет к росту потерь и увеличивает вероятность поломок, но самая главная опасность – увеличение сопротивление петли ставит под угрозу корректную работу защитной автоматики.
При коротком замыкании, ток в цепи определяется соотношением:
где Uн – номинальное напряжение сети, а Z – полное сопротивление.
Согласно требованиям ПТЭЭП ток короткого замыкания должен превышать номинальный ток автомата минимум втрое, поэтому если параметры петли, точнее ее сопротивление возрастут, защитное отключение может просто не наступить.
Простой пример. Сопротивление петли возросло до 2 Ом, при этом ток короткого замыкания составит 110 А, в этом случае еще можно ждать срабатывания защитных автоматов с номинальным током до 32 А включительно, а вот мгновенного размыкания автоматов номиналом от 40 А и выше не произойдет. Тем не менее, величины тока достаточно для возгорания электропроводки, таким образом, увеличение сопротивления петли фаза-ноль может оказаться причиной пожара в случае короткого замыкания.
На фото ниже было сделано 2 измерения, между разными фазами и РЕ, прибор METREL 3102Н сразу показывает ожидаемый ток короткого замыкания, в соответствии с измеренными значениями и напряжением
Измеряется сопротивление петли фаза-ноль усилиями электротехнических лабораторий, которые имеют соответствующее оборудование и квалификацию персонала.