Когда я добавил резистор в набор рождественских огней, где я выключал лампочки, он нагревался. Почему короткая цепочка огней не нуждается в резисторе?

13

Итак, я узнал, что для того, чтобы сократить рождественские огни, вам нужен резистор. И если вы не получите очень очень большой резистор (который дорогой и его трудно найти, или вы используете радиатор, или соедините много вместе, чтобы увеличить мощность), он будет очень горячим, и вы не сможете позволить ему прикоснуться к чему-либо.

Я не знаю, чего мне не хватает, зачем мне нужен резистор для укорочения рождественской нити в отличие от более короткой. Например, кто-то может изготовить строку с 78 лампочками вместо 100, и я уверен, что там не будет горячего резистора.

Но почему короткая цепочка огней не нуждается в резисторе?

Я не уверен, почему мне нужно добавить горячий резистор, я задавался вопросом, что они делают в процессе производства, чтобы определить, как сделать строку без резистора? Это тип лампы? Или есть что-то еще?

Есть ли способ эмулировать более короткую цепочку огней без резистора?

Примечание: это шнуры, которые подключаются к настенной розетке на 120 В. Поэтому напряжение не может быть отрегулировано, так как розетка не может быть отрегулирована.

hbsrnbnt
источник
Лампа 0,5 Вт? или что
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
1
Я думаю, IIRC, что лампы обычно в цепях по 25 или около того. Таким образом, строка из «100» лампочек - это на самом деле четыре меньшие строки, тогда как строка из 78 ламп - это три подстроки и т. Д.
Коннор Вольф
1
Долларовое дерево стоит 20 луковиц. строка из 100 - это только две строки. Поверьте мне, проверьте мои другие вопросы, я размотал весь набор 100, и это 2x 50 параллельно.
hbsrnbnt
2
@J ... Умное использование шунтов, которые включаются только тогда, когда лампочка выходит из строя, означает, что они продолжают работать, в отличие от действительно старых серийных комплектов, где вам приходилось тестировать каждую лампу по очереди. energy.gov/articles/how-do-holiday-lights-work Конечно, в настоящее время светодиоды распространены, и обычно они представляют собой последовательно-параллельную цепь постоянного тока
Крис Х
1
@ChrisH Да, но ОП явно не знакома.
J ...

Ответы:

26

Струны предназначены для использования лампочек, чьи напряжения равны напряжению питания. Таким образом, в цепочке, которая использует 20 лампочек для источника питания 120 В, будут использоваться лампочки, рассчитанные на работу при 6 вольт. И строка, которая использует 50 лампочек для источника 120 В, будет использовать лампочки, рассчитанные на работу при 2,4 В. Когда вы делаете сотни тысяч (или миллионов) струн, у вас могут быть изготовленные на заказ лампочки для любого напряжения, которое вы пожелаете.

Если вы хотите удалить некоторые из лампочек и укоротить нить, то вы должны компенсировать мощность, которую использовали лампочки, или подвергнуться риску преждевременного выхода из строя остальных лампочек, на которые вы воздействуете перенапряжением.

Лампа на 2,4 В, предназначенная для струны на 50 ламп, НЕ «взаимозаменяема» с лампой на 6 В, предназначенной для струны на 20 ламп. Неважно, насколько похожи они могут показаться невооруженным глазом.

Ричард Кроули
источник
11
Спасибо, это очень полезно. Я думаю, что это решает мою проблему - это лампочки, которые являются рассматриваемой переменной. Удаляя лампочки, это уменьшает общее сопротивление, поэтому необходим резистор. Резистор нагреется, потому что он эквивалентен группе лампочек в одном объекте, резисторе.
hbsrnbnt
если в цепочке с напряжением 2,4 В * 170 мА (400 мВт, 14,1 Ом) используется лампа 6 В 80 мА (480 мВт, 75 Ом), то это добавит всего 61 Ом к 640 Ом, так что ток может упасть на 10%, но работать вдвое больше, чем ток 80 мА. это было раньше, поэтому оно будет потреблять вдвое больше мощности 155 мА * 6 В (1000 мВт), что должно быть очевидно
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
1
@ User91232 Да, именно так. Резистор будет выделять примерно столько же энергии, сколько было бы у отсутствующих лампочек - он просто сконцентрирован в одном маленьком компоненте, и все в тепле (не то, что обычные лампы накаливания очень эффективны для преобразования электричества в свет :)). Лампочки представляют собой довольно большие радиаторы и довольно сильно нагреваются - представьте, что все это в крошечном резисторе, и суммируется от нескольких лампочек.
Луаан
Строка2P50S действует как источник тока для любого сопротивления, добавляемого при напряжении 120 В, которое заменяет мертвую лампочку, поэтому лампа 6 В видит в два раза больше нормального тока, и что тогда?
Тони Стюарт Sunnyskyguy EE75
@Luaan На самом деле, нить накала классической лампы в основном излучает тепло, которое не остается в системе. Резисторы и даже светодиоды имеют гораздо большую проблему с охлаждением, потому что они должны полагаться на конвекцию или проводимость, в противном случае тепло накапливается и температура повышается. Вот почему лампочку 5 Вт можно держать в руке, а резистор 5 Вт вызывает мгновенные ожоги.
Agent_L
7

Если вы хотите сократить цепочку от 100 ламп до 78 (на самом деле две параллельные цепочки из 39 для 120 В переменного тока), вы можете подключить выпрямительный диод 1N4007 последовательно со строками. Это снизит среднеквадратичное напряжение примерно на 30%, что примерно так.

Спехро Пефхани
источник
Я не понизил вас, кто-то другой, фу. Однако я действительно не понимаю ваш ответ.
hbsrnbnt
1
Использование выпрямителя уменьшит мощность на 50%, не так ли?
Ричард Кроули
2
@RichardCrowley это снизит среднеквадратичное напряжение до 0,707, поэтому, если сопротивление было постоянным, оно уменьшило бы мощность до 50%, но мы уменьшаем сопротивление до 0,78, поэтому мощность на лампу немного меньше.
Спехро Пефхани
1
@ User91232 да диод не
нагреется
2
@NickGammon Половина от половины означает, что мощность нагрева снижается до 50% при той же нагрузке сопротивления. Поскольку P = V ^ 2 / RMS, среднеквадратичное напряжение должно быть 1 / sqrt (2) ~ = 0,707. Среднее значение - это нечто другое, я мог бы дать вам формулу для синусоиды с выпрямленной полуволной, но она не предсказывает эффект нагрева - для этого вам нужна RMS.
Спехро Пефхани
5

Луковицы могут быть изготовлены на любое желаемое напряжение.

Я предположил бы, что последовательности используют различные лампочки напряжения. Измеряли ли вы напряжение на каждой лампочке, когда она в строке и горит?

Лампы накаливания также не имеют жесткого порога «работает» против «не работает». Луковицы в одной цепочке могут быть перегружены с напряжением выше, чем они действительно должны быть использованы, а другая цепочка может находиться под ведущими лампами. Перегрузка произведет больше света, но сократит срок службы. Недостаточный ход будет противоположным, но вы все равно получите немного света, если только он не очень слабоват.

Коннор Вольф
источник
upvote, потому что полезно и точно. PS Я не измерял напряжение на струне, рассчитал его только на основе источника питания 120 В.
hbsrnbnt
Небольшие лампочки могут быть изготовлены не более чем на несколько милливольт или более чем на несколько киловольт, но для напряжений от 0,5 до 300 вольт. Лампа для очень высокого напряжения и низкой мощности потребует слишком тонкой проволоки для изготовления. Лампа для очень низкого напряжения потребовала бы очень короткой и толстой нити накала, потери тепла на соединительные провода были бы слишком большими.
Уве
@ Uwe - Точка занята.
Коннор Вольф
4

Если лампочки соединены последовательно, то их напряжения будут накапливаться независимо от выходов источника питания - это означает, что для всех снятых ламп необходимо падение напряжения с помощью резисторов.

Если вы уберете 2 лампы по 0,5 Вт каждая, вам нужно будет рассеивать 1 Вт мощности, если вы хотите поддерживать такую ​​же яркость, например, в других лампах. Сложите суммарную мощность убранных лампочек, и это то, сколько дополнительной мощности вы должны рассеивать.

В более короткой цепочке вы либо используете источник питания с более низким напряжением (если лампы не подключены непосредственно к электросети), либо лампы с более высоким сопротивлением, чтобы снизить ток (с более или менее равномерным падением напряжения на всех лампах) ,

Бенджамин Уортон
источник
Обе струны подключаются к стене, которая составляет 120 В.
hbsrnbnt
спасибо за ваш ответ, upvote, потому что полезно и точно.
hbsrnbnt
1

Огни были рассчитаны на 120 В переменного тока. Выходная мощность (свет и тепло) может быть оценена по простому закону Ома (предполагая идеальную цепь): P = VI = V ^ 2 / R.

Оставив несколько лампочек, вы уменьшаете общее сопротивление и тем самым увеличиваете мощность, потребляемую от источника питания. При постоянном питании это означает, что вы потребляете более высокий ток. Каждый элемент схемы рассеивает мощность P = RI ^ 2, где R - сопротивление элемента, а I - ток, протекающий через него. Вот почему резистор нагревается, а лампочки становятся ярче.

Ваше примечание, тем не менее, ложно. Вы можете настроить напряжение, приложенное к струне. Добавьте (авто) трансформатор между розеткой и шнуром. Таким образом, вы можете уменьшить общее напряжение, чтобы оно соответствовало 78 лампам вместо 100.

Crowley
источник
upvote, можете ли вы рассказать мне больше об этом трансформаторе, и если он дешев и прост в использовании? Где я могу найти один и как рассчитать, какой вид / размер мне нужен?
hbsrnbnt