Điện trở công suất (Power resistor) được biết đến là một trong những loại điện trở sử dụng trong một số mạch điện tử có dòng điện lớn đi qua. Khi mạch hoạt động, điện trở này sẽ tạo ra một lượng nhiệt năng lớn. Chính vì thế cũng được cấu tạo từ những loại vật liệu dùng để chịu nhiệt. Ở bài viết này, chúng ta sẽ đi tìm hiểu sâu hơn về loại linh kiện này.
Định nghĩa điện tử công suất là gì?
Điện trở công suất là điện trở được thiết kế và sản xuất để giúp các mạch điện tử có thể tiêu tán một lượng lớn năng lượng. Chính vì điều này nên chúng được cấu tạo nên từ những loại vật liệu chịu nhiệt.
Nói chung, chúng có mức công suất tối thiểu 5W, những vật liệu có độ dẫn nhiệt cao cho phép chúng làm mát hiệu quả. Điện trở công suất thường được thiết kế để có thể kết hợp với bộ tản nhiệt để có thể tiêu tán được lượng điện năng cao.
Một số có thể làm mát bằng không khí hoặc làm mát bằng chất lỏng trong khi tải đang có thể hoạt động tối đa. Một số là dây quấn, một số lại được làm từ lưới dây để có thể dễ dàng làm mát. Nhưng vấn đề mà nhà sản xuất đều muốn làm cho tất cả các điện trở công suất là chúng được chế tạo để tiêu tán nhiều năng lượng nhất trong khi phải luôn giữ kích thước nhỏ nhất có thể.
Các loại điện trở công suất thường gặp
1. Điện trở dây cuốn
Điện trở dây cuốn được làm bằng một cuộn dây kim loại cuốn quanh một lõi cách điện thường được làm bằng gốm, thủy tinh hoặc nhựa. Sản phẩm sẽ được phủ một lớp sơn hoặc men cách điện để đảm bảo an toàn. Điện trở dây cuốn có thể được chế tạo để có thể chịu được nhiệt độ cao, đôi khi có thể chịu được nhiệt độ lên tới 450°C .
Những loại điện trở công suất này thường được chế tạo chặt chẽ về dung sai nhờ vào các vật liệu được sử dụng là một hợp kim giữa niken và crom được gọi là Nichrome. Thân của loại điện trở này được phủ một lớp sơn cách điện, men hoặc nhựa.
2. Điện trở lưới
Điện trở lưới là một trong những loại điện trở công suất với một ma trận lớn các dải kim loại được nối giữa 2 điện cực. Chúng có kích thước khác nhau và có thể lớn bằng một cái tủ lạnh.
Không có gì làm lạ khi thấy các điện trở lưới có giá trị dưới 0,04Ω và có thể chịu dòng điện tại trên 500A. Chúng được thiết kế để làm điện trở phanh và ngân hàng tải dùng cho một số phương tiện đường sắt, điện trở nối đất trung tính, thử tai của máy phát điện và lọc sóng hài của các trạm phát điện.
3. Điện trở CHIP/ SMD
Điện trở chip được biết đến là một loại điện trở giống như chip trong mạch điện tử, điện trở được gắn trên một bề mặt được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau như carbon ép, gốm sứ, kim loại hoặc lá kim loại. Cấu tạo của loại điện trở này bao gồm một màng oxit kim loại lắng đọng trên phần đế gốm. Độ dày và độ dài của phim sẽ quyết định giá trị điện trở.
Điện trở Chip là loại điện trở công suất được xếp hạng tiêu tán điện năng thấp hơn rất nhiều so với điện trở lưới và điện trở nước. Thường chúng có thể tiêu tán không quá vài Watt, chúng thường được sử dụng trong các mạch điện tử công suất nhỏ với chế độ làm mát phù hợp.
4. Điện trở nước
Điện trở nước – Một trong những loại điện trở công suất được thiết kế gồm các ống chứa đầy dung dịch muối với 2 điện cực ở 2 đầu ống. Nồng độ muối trong dung dịch kiểm soát được giá trị của điện trở.
Nước trong ống cung cấp một công suất nhiệt lớn cho phép tiêu tán năng lượng điện cao
Một số điện trở công suất lớn được dùng trong cách mạch chế độ xung thường sử dụng dung dịch đồng Sunfat thay vì nước muối.
Một số ứng dụng của điện trở công suất tiêu biểu
Điện trở công suất được sử dụng khi có nhu cầu chuyển đổi một cách an toàn lượng lớn năng lượng thành nhiệt sử dụng năng lượng điện làm phương tiện. Chúng có nhiệm vụ như các thiết bị tiêu tán năng lượng có thể kiểm soát, các thiết bị bảo vệ và thiết bị mô phỏng tải trong thực tế.
1. Ứng dụng điện trở công suất làm phanh động cơ
Các điện trở công suất lớn có thể được sử dụng trong các đầu máy, xe điện, tàu điện để chuyển đổi động năng của xe thành nhiệt một cách an toàn. Vì các năng lượng có thể liên quan nhiều đến việc dừng các phương tiện lớn di chuyển với tốc độ cao, việc sử dụng phanh cổ điển sẽ bị hao mòn quá nhanh và việc bảo dưỡng cũng khá tốn kém.
Do đó, phanh tái tạo có xu hướng được sử dụng nhiều. Trong quá trình hãm tái sinh, động năng sẽ được chuyển thành năng lượng điện và được đưa trở lại mạng lưới điện cung cấp.
Tuy nhiên, khi không có quá trình hãm tái sinh thì điện trở công suất được sử dụng, nó có thể dùng để tiêu tán nhiều kW trong khoảng thời gian dài.
2. Ngân hàng tải điện trở
Ngân hàng tải điện trở là một trong những thiết bị được sử dụng để mô phỏng tải một các an toàn trong thực thế. Chúng được sử dụng với mục đích kiểm tra tải máy phát điện, tua bin, hệ thống UPS ắc quy.
Các ngân hàng tải điện trở có thể cung cấp giá trị điện trở thay đổi được. Các ngân hàng tải AC có thể chịu và tiêu tán tối đa 6mW điện, nhưng các tải ngân hàng lớn như vậy có thể có kích thước bằng một căn phòng và chúng thường được trang bị hệ thống làm mát để ngăn ngừa thiệt hại do nhiệt.
3. Điện trở nối đất trung tính
Điện trở nối đất trung tính là một trong những loại điện trở công suất sử dụng trong việc nối đất của máy phát điện kết nối Y. Chúng có nhiệm vụ hạn chế dòng sự cố cũng như điện áp quá độ và cho phép sử dụng rơ le bảo vệ trong các ứng dụng.
Điện trở nối đất trung tính được đánh ở giá ở mức độ tối đa lên tới 8kA và chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống phân phối lưới điện trung thế.
