La ley de Ohm responde a sus preguntas

La comprensión de la electrónica y la resolución de problemas electrónicos comienza con el conocimiento de la ley de Ohm. Esto no es difícil y puede facilitar mucho su trabajo.

La Ley de Ohm fue un compañero constante durante mi larga carrera como ingeniero de radiodifusión. Las relaciones entre voltios, amperios, ohmios y potencia lo hacían todo tan comprensible.

El físico alemán Georg Ohm publicó el concepto en 1827, hace casi 200 años. Más tarde fue reconocida como la Ley de Ohm y ha sido descrita como la descripción cuantitativa temprana más importante de la física de la electricidad.

La figura 1 es una lista de fórmulas simples para usar la ley de Ohm. Nada complicado, solo buenas respuestas a tus preguntas. No es necesario ser matemático para realizar los cálculos. La calculadora de su teléfono inteligente se encargará de esto fácilmente.

P es para potencia en vatios, I es corriente en amperios, R es resistencia en ohmios y E es voltaje en voltios. Resuelva para cualquiera de los que conocen dos de los otros parámetros.

Ley de Ohm sobre la corriente
Cuando miro una bombilla de 100 vatios, creo que 120 voltios a aproximadamente 0.8 amperios (0.8333 amperios es más exacto). Eso es 100 vatios de energía consumidos.

Entonces, ¿cuántas luces se pueden poner en un disyuntor de 15 amperios? Veamos: capacidad del circuito de 15 amperios, dividida por 0.8333 amperios para cada bombilla en paralelo = 18 lámparas. A la inversa, son 18 lámparas X 0.8333 amperios por lámpara = 14.9994 amperios ... justo en el límite del disyuntor.

La regla aquí dice que no coloca más del 80% de carga en ningún interruptor de circuito para fusible, que son 14 lámparas en este caso. Mantenga siempre algo de espacio para la cabeza en un circuito. Como sabe, los disyuntores y fusibles se utilizan para proteger contra incendios u otras fallas dramáticas durante los problemas del circuito. Se vuelven poco fiables en su límite actual. No necesita molestos disparos o fusibles quemados por correr demasiado cerca de la línea.


Ley de Ohm
Ya no hay muchos transmisores AM modulados en placa de alto nivel. La serie Gates BC-1 es un ejemplo de esta tecnología de 1950 a 1970. El diseño normalmente tiene 2600 voltios en los tubos del amplificador de potencia de RF.

Fuentes de alimentación como esa necesitan una resistencia de “purga” entre el alto voltaje y tierra para reducir / purgar el alto voltaje a cero cuando el transmisor está apagado. Esto debería suceder en solo un segundo más o menos. La fuente de alimentación podría permanecer caliente con alto voltaje durante minutos u horas si la resistencia de purga no se abre. Ese es un problema de seguridad serio para el ingeniero que trabaja en él, si no corta el condensador del filtro de alto voltaje antes de tocar cualquier parte del transmisor.

El purgador en un transmisor Gates BC-1G es R41, un resistor bobinado de 100,000 ohmios / 100 vatios. Verá uno de mano en el lado izquierdo de la foto en la Fig.2.

La ley de Ohm nos dice que 2600 voltios a través de la resistencia al cuadrado (multiplicado por sí mismo) y luego divididos por 100,000 ohmios de resistencia equivalen a 67.6 vatios de disipación de potencia requerida de forma continua en una resistencia de 100 vatios. Pensaría que el margen de seguridad del 32.4% sería suficiente. Esta resistencia fallaba típicamente después de 10 años de uso. La respuesta está en la ventilación que obtiene la resistencia para enfriar. Los 67.6 vatios en calor tienen que ir a alguna parte. Este modelo de transmisor tiene algo, pero no mucho, flujo de aire en la parte inferior donde se encuentra la resistencia.

Mi respuesta fue reemplazar la resistencia de 100 vatios con una resistencia de 225 vatios, como se ve en el centro de la foto. Dio más área de superficie por lo que funcionó más fresco, por lo tanto, más tiempo. Una resistencia de 100 vatios cuesta $ 15.14 frente a $ 18.64 para una unidad de 225 vatios. Es solo una diferencia de $ 3.50 por un gran aumento en confiabilidad y seguridad. El tornillo que lo sujeta en su lugar deberá ser más largo si realiza esta modificación. No es gran cosa.

Sí, hay una cadena de resistor multiplicador de medidor junto al resistor y el condensador de alto voltaje. Muestrea el alto voltaje para el voltímetro PA. Se ha acumulado suciedad en el extremo de alto voltaje de la cuerda. Es el alto voltaje el que atrae la suciedad y requiere una limpieza frecuente para mantener la confiabilidad del transmisor. Es mantenimiento.

La carga ficticia de RF en este transmisor tiene seis resistencias no inductivas de 312 ohmios / 200 vatios. El transmisor ve los 52 ohmios porque las resistencias están en paralelo. Matemáticas simples, 312 ohmios divididos por 6 resistencias = 52 ohmios. Sí, 52 ohmios, 51.5 ohmios, 70 ohmios y otras impedancias eran comunes en el pasado antes de que los transmisores de estado sólido forzaran más o menos el estándar a 50 ohmios. Los transmisores de tubo se sintonizarán con casi cualquier carga, mientras que los transmisores de estado sólido están diseñados para funcionar con cargas de 50 ohmios ... ¡y no me den VSWR!

Ley de Ohm sobre el voltaje

Digamos que sabemos que 2 amperios de corriente entran en una resistencia de 100 ohmios. ¿Cuál es el voltaje a través de la resistencia?La fórmula es 2 amperios x 100 ohmios de resistencia = 200 voltios. A partir de eso, podemos resolver la potencia en la resistencia. Es 200 voltios x 2 amperios de corriente = 400 vatios.

Ley de Ohm sobre el poder
Un transmisor de FM Continental 816R-2 FM de 20 kW puede tener 7000 voltios en la placa del tubo PA con 3.3 amperios de corriente consumida. La ley de Ohm nos dice que 7000 voltios x 3.3 amperios = 23,100 vatios de potencia. Esa es la entrada de potencia del transmisor, no la salida. La potencia de salida está sujeta a la eficiencia del amplificador de potencia, que normalmente es del 75%. Entonces, la potencia de salida del transmisor es de 17,325 vatios. Eso también significa que el 25% de la potencia de entrada se pierde en calor. Eso es 23,100 vatios de potencia de entrada x 25 = 5775 vatios de calor.

Asegúrese de consultar las hojas de datos del fabricante para conocer los números exactos para cada modelo de transmisor.

¿Media potencia?

La mitad de potencia no significa que el voltaje de PA del transmisor sea la mitad. Si fuera la mitad, entonces la corriente PA sería la mitad y la salida de RF sería un cuarto. Recordará cuando las estaciones AM locales de Clase 4 (ahora Clase C) funcionaban con 1000 vatios durante el día y 250 vatios durante la noche.

Un transmisor Gates BC-1 puede tener 2600 voltios PA y 0.51 amperios de corriente PA durante el día. Podemos determinar la resistencia del amplificador de potencia tomando el voltaje PA de 2600 y dividiéndolo por la corriente PA de 0.51 amperios. La respuesta es 5098 ohmios.

Esa misma resistencia de PA se aplica independientemente del nivel de potencia de este transmisor. A un cuarto de potencia, el voltaje de PA es de 1300 voltios. La ley de Ohm, usando los mismos 5098 ohmios, nos dice que la corriente PA debe ser de 0.255 amperios. Sí, funcionó de esa manera en la práctica. El truco simple era conectar 120 VCA al primario del transformador de alto voltaje del transmisor para operación nocturna en lugar de 240 VCA durante el día.

Con un cuarto de potencia, el amperímetro de la antena marcaba la mitad y la intensidad del campo de la señal era la mitad, no un cuarto. Examinemos esto. Si tiene una antena de 50 ohmios y 1000 vatios de potencia, ¿cuál es la corriente de la antena? Usando la ley de Ohm, tome 1000 vatios divididos por 50 ohmios = 20. La raíz cuadrada de eso es 4.47 amperios. Divida 250 vatios por la misma resistencia de antena de 50 ohmios y obtendrá 5. La raíz cuadrada de eso es 2.236 amperios, la mitad de la corriente de la antena diaria. Es la ley de Ohm.

Piense en la ley de Ohm cuando esté en el trabajo. Responde a sus preguntas y tiene mucho sentido.

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