Главная » Книги и журналы

1 2 3 4 5 ... 35

предельное рабочее напряжег^ие - максимальное напряжение для данного типа резистора, которое устанавливается, исходя из его конструкции, размеров и обеспечения длительной работоспособности. Оно ограничивается в основном тепловыми процессами в гокопроводящем элементе и электрической прочностью резистора.

2.2. НОМИНАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ !! ДОПУСК

Номинальное сопротивление - значение сопротивления, на которое рассчитан резистор и которое указывается на резисторе пли в сопроводительной документации.

Номинальные значения сопротивлений резисторов, выпускаемых отечественной промышленностью и зарубежными фирмами, стандартизованы в соответствии с рекомендациями МЗК и СЭВ.

В СССР согласно ГОСТ 2825-67 и 1ОСТ 10318-74 установлено шесть рядов: Еб; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192, а по стандарту СЭВ 1070-78 кроме ьтих рядов допускается использовать ряд ЕЗ. Ряды Е представ-ляк)т собой десятичные ряды геометрической прогрессии со зпаменате-

N г -

лем прогрессии, равным q= у Ю, для ряда ЕЛ, Цифра после буквы Е

указывает число номинальных величин в каждом десятичном интервале. Например, ряд Еб содержит шесть значений номинальных сопротивлений в каждой декаде, которые должны соответствовать числам 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7 и 6,8 или числам, полученным путем умножения или деления этих чисел на Ю', где п - целое положительное или отрицательное число.

Фактические значения сопротивлений могут отличаться от номинальных в пределах определенных допусков. Ряд допускаемых отклонений от номинальных значений также нормализован. Допуски указываются в процен1а\ ь ссотзегствин с рядом ±0,001; ±:0,002; =Ь0,005; =Ь0,01; =Ь0,02; ±:0.05; гЬ0,1; =Ь0,25; ±0,5; ±1,0; ±2,0; ±5,0; ±10; ±20; ±30.

Значения номинальных сопротивлений с допусками ±5*о и более должны соответствовать числам, приведенным в табл. 2.1, и числам,

Таблица 2.1

Ряды номинальных значений сопротивлений резисторов с допуском ±5% п более

полученным путем умножения этих чисат на IC, где п - целое положительное или отрицательное число.

Принцип построения рядов номинальных значений сопротивлений для резисторов с допусками менее ±5 аналогичен приведенному, возрастает лишь число промежуточных значений (табл, 2.2),



Таблица 2.2

Pfl-j номинальный anascHisfi сопротмвлегтЙ резисторов с допуском менее

Е-:ь

EI92

1 F4,-1

r..l6

h !92

143 1 1 <-

1 u)

20 )

20. 208

291 298

102 104

I 17

210 213

1 301

301 305

105 105

i:,o

215 218

30Э

309 312

107 109

15ч 156

221 223

316 320

ПО 1П

226 229

324 328

162 164

232 234

332 336

П5 117

165 167

237 240

340 344

П8 120

16Я 172

2!3 246

121 123

174 176

249 252

357 361

12! I2fi

17S ISO

255 258

1 365

365 370

127 120

1Я2 184

261 264

374 379

1?0 132

187 189

or?-7

383 388

133 135

Mil 193

274 277

392 397

137 138

196 198

280 284

402 407

200 203

287 291

412 417



Продолж'нне тав/> 2.2

ТА- 1 Ч> 1 Lrt2 1 1

L!9?

E1У >

E192

42 i

122

422 All

806 816

432 437

536 542

6C5 673

825 835

442 448

549 556

681 C90

845 856

4w3 459

562 5()0

698 706

866 876

461 s70

576 583

715 723

887 898

475 48 i

590 597

732 741

4£7

60 3 612

i 750

750 759

931 942

49Э

499 505

i 619

768 777

953 965

51 I

511 517

631 642

976 988

Кроме номинального переменннс резисторы характеризуются следующими селичинамп сопротивления:

а) полное сопротивление - сопротивление между крайними выводами резистнвного элемента;

б) установленное сопротивление - сопротигзлепие между одним из крайних выводов резистивиого элемента и вьн:одом подвижного контакта;

в) минимальное сопротивление - сопротивление, измеренное между выводом подвижного контакта и Л1обым выводом резистивиого элемента при таком положении вала, когда получается наименьшее значение сопрогивления;

г) сопротивление дополнител1)П010 отводя - сопротивление между крайним выводом рсзисгивного элемента и выводом дополнительного отвода;

д) переходггое сопротивление (контактное сопрогивление) - сопротивление между резисгивиы.м элементом и польижным контактом;

е) для резисторов с выключателем введено понт не сопротивление контактов выключателя - электрическое сопротивление замкнутой контактной пары, состоящее из сопротнзлепия контакт - деталей и переходного сопрогивления контакта;



ж) начальный скачок - резкое изменение сопротивления при перемещении подвижной системы от упора (а для резисторов с выключателем от полог.еиия включено) до начала плавного измекслия сопротивления;

з) сопротивление изоляции - сопротивление между токоветущими частями и корпусом. Этот параметр эксплуа1ационнын. В нормальных условиях сопротивление изоляции для разных ткпов резисторов может лежать в пределах от десятков до тысяч мегаом.

2.3. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) называется величина, характеризуюдцая относительное изменение сонротивления резистора при изменении температуры на 1 X. Температурный коэффициент сопротивления характеризует обратимые изменения сопротивления резистивного элемента вследствие изменения температуры окружающей среды или изменения электрической нагрузки.

На практике пользуются средним значением температурного коэффициента сопротивления, который определяется в интервале рабочих температур либо с помощью специального измерителя ТКС, либо путем измерения трех значений сопротивлений (при температуре 20 С, крайней псложительной и крайней отрицательной температурах) и последующим вычислением ТКС по формуле

ТКС

где ТКС - температурный коэффициент сопротивления 1/°С; Д/? - алгебраическая разность между сопротивлением, измеренным при заданных положительной или отрицательной температурах, и сопротивлением, измеренным при нормальной температуре; - сопротивление резистора, изгеренное при нормальной температуре; - алгебраическая разность между заданной положительной или заданной отрицательной температурой и нормальной температурой.

2Л СОБСТВЕННЫЕ ШУМЫ

Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов. Уровень шумов измеряется электродвижущей силой (ЭДС) шумов.

Возникновение тепловых шумов связано с флюктуациоцными изменениями объемной концентрации электронов в резистивном элементе, обусловленными их тепловым движением. Вследствие хготиче-ского движен.ия электронов частотный спектр тепловых шумоз оказывается непрерывным, а его энергия равномерно распределена вплоть до очень больших частот.

Помимо тепловых шумов, уровень которых определяется в основном температурой и сопротивлением резистивного элемента и не зависит от протекающего тока, в резистивном элементе при включении его под электрическою нагрузку возникают специфические токовые шумы, обусловленные флюктуациями контактных сопротивлений м^жду проводящими частицами, а также трещинами и иеодпородностями резистивного элемента. Эти флюктуации являются следствием изменения площади



контактирования отдельных токопроводящих частей структуры элемента, перераспределения напряжения на отдельных зазорах между этими частицами, возникновения новых проводлщих цепочек в относительно больших зазорах под действием высокой напряженности электрического поля и т. п.

В полупроводниковых материалах причиной токовых шумов могут быть колебания проводимости, связанные с процессами возбуждения и рекомбинации носителей тока и другими процессами.

Токовые шумы при заданном значении сопротивления и определенном напряжении в значительной степени зависят от материала и конструкции резистивиого элемента и наиболее характерны для непроволочных резисторов. Обычно они значительно больше тепловых шумов. Частотный спектр энергии токового шума также непрерывный, но в отличие от теплового характеризуется уменьшением интенсивности высокочастотных составляющих.

Уровень шумов Д определяют отношением действующего значения переменной составляющей напряжения шумов Е к приложенному постоянному напряжению U и выражают в микровольтах на вольт

и

Уровень собственных шумов резисторов тем выше, чем больше температура и напрялсенне. Шумы накладывают ограничения на чувствительность схем и создают помехи при воспроизведении полезного сигнала.

Значение ЗДС шумов для непроволочных резисторов лежит в пределах от долей единиц мкВ/В, а для отдельных типов и до десятков мк8/Б.

2.5. КОЭФФИЦИЕНТ НАПРЯЖЕНИЯ

Значение сопротивления некоторых типов резисторов, особенно высоковольтных и высокомегаомных, может изменяться в зависимости ог приложенного напряжения. Причиной нелинейности вольт-амперной характеристики резистора является зависимость концентрации носителей тока и их подвижности от напряженности поля. Нелинейным сопротивлением обладают также контакты через тонкие диэлектрические прослойки и контакты в композициях, особенно с крупнозернистой структурой, где возможны локальные перегревы.

Для оценки степени нелинейности обычно используется коэффициент напряжения. Он определяется относительным изменением сопротивления резисторов, измеренным при испытательных напряжениях, соответствующих 10 и ЮО?о его номинальной мощности рассеяния. Вычисление коэффициента напряжения производится по формуле

где Ri и - сопротивления, измеренные при напряжении, соответствующем 10 и lOOJu номинальной мощности рассеяния резистора.

Значение коэффициента напряжения колеблется у разных типов резисторов от единиц до десятков процентов,



Раздел третий

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕМЕННЫХ РЕЗИСТОРОВ

3,1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Функциональная характеристика опретсл ]ег зависиуость сопро-тивлеикя переменного резистора или напряжения ог положения подвижного контакта. По характеру функциональной зависимости переменные резисторы разделяются па линейные - типа А и нелинейные - типов Б, В, Е и др. (рис. 3.1)

20 О

b у

А >

20 40 60 60 %

20 О

и

10 40 60 да %

Fhl. 3.1. Функциональные характеристики переменных резисторов.

Характер нелинейной зависимости определяется cxcuшми задачами, для решения которых предназначен резистор. Наиболее распространенные нелинейные зависимости - логарифмические (Б) и обратно-логарифмические (В). Резисторы с такими зависимостями используются для регулировок громкости и тембра звука, яркости свечения индикаторов и т, п. Встречаются резисторы с характеристиками типа И или F, а также с синусными, косинусными зависимостями, используемые для специальных целей в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Отклонения от заданной кривой определяются допускагии (границами). Для переменных резисторов общего применения эти границы устанавливаются в пределах 5-20%, а для прецизионных в пределах 0,05-\%. Отклонение может иметь скачкообразный характер, в результате чего нарушается плавность регулирования. Причинами таких отклонений могут быть неоднородность и дефекты проводящего элемента и подвижного контакта, а также наличие начального скачка и минимального сопротиЕлеиия.

3.2. РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Разрешающая способность показывает, при каком наименьшем изменении угла поворота или перемещении подвижной системы может быть различимо изменение сопротивления резистора. Ее характе-



ризуют милималпо различимым изменением сопротивления резистора при весьма малом перемещении подвижного контакта. Количественно разрешающую гнособносгь выражают отношением скачка сопротивления или напряжения при перемещении (повороте) подвижного контакта к общему сопротивлению или к общему напряжению и рассчитывают, как правило, в процентах или в тысячных долях напряжения, подводимого к резистору.

У непроволочных резисторов разрешающая способность очень высокая и лимитируется дефектами резистивиого элемента и контактной щетки, а также значением переходного сопротивления между проводящим слоем и подвижным контактом.

Разрешающая способность переменных проволочных резисторов зависит от числа витков проводящего элемента и определяется как изменение сопротивления (или напряжения) при перемещении подвижного контакта на один виток. Часто разрешающую способность выражают в угловых величинах. Угловая разрешающая способность - это тот угол, на который должен переместиться подвижный контакт, чтобы перейти с витка на виток (угловой градус обмотки).

Угловая разрешающая способность при равномерном шаге намотки равна:

у п

где а - угол поворота подвижной системы в пределах угла намогки резистивиого элемента; п - число витков.

Иными словами, угловая разрешающая способность показывает, какая часть угла приходится па один виток обмотки.

Рабочий элекфический угол в отличие от механического угла (от упора до упора) представляет собой угол поворота подвил<ной системы, в пределах которого происходит изменение сопротивления (напряжения) н обеспечивается получение заданной характеристики. Как изнест]ю, часть витков на концах обмотки оказывается вне зоны активного участка. Поэтому н существует разница между рабочим электрическим и механическим углами.

При перемещении подвижного контакта с витка на виток величина наименьшего приращения выходного напряжения и^ых равна (/рх/п, где - рабочее или входное напряжение, подводимое к резистору, п - число виткоч. Тогда так нашзаемая электрическая разрешающая способность, выражеипая в процентах, будет равна:

д 100:=- . 100= 1~ . 100.

Отсюда видно, что разрешающая способность обратно пропорциональна числу витков обмотки. Чем больше витков содержит рсзистнв-ный элемент, тем выше разрешающая способность, .меньше скачки на* прял^ения и выше точность воспроизведения функциональной характеристики.

Разрешающая способность переменных проволочных резисторов общего применения находится в пределах от 0,1 до 3%, а прецизионных - до тысячных долей процента.

Для переменных резисторов с выключателем введено понятие угол срабатывания выключателя - угол поворота подвижной системы от упора (в положении выключено^) до положения, при котором проис-йодит срабатывание выключателя,



3.3. ШУМЫ СКОЛЬЖЕНИЯ (ВРАЩЕНИЯ)

При работе переменного резистора в динамическом релсиме, когда подвижный контакт перемещается по контактной дорожке резистивного элемента, появляются нежелательные флюктуации выходного напряжения (шумы скольжения), вызываемые либо изменениями переходного сопротивления между подвижным контактом и резистивным элементом, либо мгновен1П)1м прерыванием контакта из-за подскакивания подвилспою контакта, когда он перескакивает с одного витка на другой. Иными словами, шумы скольжения определяют качество контактирования.

Причинами шума проволочных резисторов могут быть такя:е замыкание соседних витков подвижным контактом при его перемещении, ступенчатый характер изменения сопротивления, нагрев подвижного контакта и проволоки обмотки и возникновение термо-ЗДС, разнородность металлов контактной пары и т. д.

Уровень шумов скольжения значительно превышает уровень тепловых и токовых шумов в резисторе и достигает 30-40 дБ.

3.4. МОМЕНТ ТРОГАНИЯ И МОМЕНТ ВРАЩЕНИЯ

Момент трогания подвижной системы переменного резистора определяется как минимальный момент, необходимый для обеспечения начала перемещения подвижной системы. Момент трогания показывает, какая механическая мощность необходима для приведения в движение вала резистора.

]\1омент вращения определяется как минималЫ!ЫЙ момент, необходимый для обеспечения непрерывного перемещения подвилспой системы после начала ее перемещения.

Значения моментов трогания и вращения определяются массой и способом крепления элементов подвижной системы, а также контактным давлением. С уменьшением массы момент уменьшается. Иначе обстоит дело с контактным давлением. Устанавливая определенноедавле-ние, приходится удовлетворять двум противоречивым требованиям:

контактное давление должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить надежный электрический контакт между скользящим контактом и резистивным элементом;

контактное давление должно быть достаточно малым для получения малых моментов и высокой нзносоустойчнвости.

Значения моментов трогания и вращения для разных типов переменных резисторов лежат в пределах от единиц до сотен грамм-сантиметров и более.

3.5. ИЗНОСОУСТОЙЧИВОСТЬ

Под износоустойчивостью понимают способность резистора сохра* пять свои параметры (противостоять изнашиванию) при м!ЮГократных перемещениях подвижной системы. Износоустойчивость зависит от многих причин, но в основном определяется материалом и формой подвижного контакта и резистивного элемента и контактным давлением. На изгюсоустойчивость оказывают влияние также конструкция подвижной системы, скорость вращения и т. п.

При вращении подвижной системы происходит износ как самого резистивного элемента, так и подвижного контакта. Этот процесс износа тем интенсивнее, чем больше контактное усилие. Отсюда следует,



что для повышения износоустойчивости и увеличения срока службы необходилю уменьшить контактное давление. Ыо эю требование вступает в противоречие с требованием сниясения шумов враш,ения и повышения стойкости к меха[П1ческим нагрузкам. Так как одновременно удовлетворить оба эти требования практически невозможно, то необходимо выбирать оптимальное контактное давление и наиболее износо-усюйчивые контактные нары.

Количественно износоустойчивость оценивается максимально допустимым числом поворотов (или циклов) подвижной системы, при достижении которого параметры резистора еще остаются в пределах норм.

Для прецизионных резисторов, работающих в следящих системах, характерны низкие контактные давления и соотгегственно малые моменты вран1ения. Их износоустойчивость достигает Ю'-10 поворотов, но при этом вибрационная и ударная стойкость ниже, чем у резисторов общего применения,

Регулировочные резисторы общего применения обладают хорошей механической стойкостью, но их износоустойчивость сравнителыю низкая и лежит в пределах 5000-20 ООО поворотов.

Для подс!роечяых резисторов, поскольку они используются для разовых регулировок, высокая износоустойчивость не требуется. Число циклов перемещений подвижной системы для них не превышает 1000,

Раздел четвертый ПРИМЕНЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ РЕЗИСТОРОВ

4.1. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ И СТАРЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ

Резисторы являются наиболее часто используемыми элементами электронных схем и применяются в аппаратуре различного назначения. Условия эксплуатации объектов с установленной па них аппаратурой разнообразны. Аппаратура может находиться и работать в условиях холодрюгс, умеренного, сухою и влажного тропического климата, подвергаться действию радиации и факторов космического пространства. Условия окружающей среды различны при изменении климатических зон и времени года. Кроме того, на аппаратуру и ее элементы воздействуют механические нагрузки, вид и уровень которых определяется конструктивными особенностями аппаратуры и функциональным назначением объекта, на котором она установлена.

Сложный комплекс разнообразных факторов, воздействию которых подвергаются при эксплуатации резисторы, по своей природе молено разделить на следующие группы:

1. Климатические воздействия (температура и влажность окружающей среды. атмос!{)ерное давление, примеси в окружающей среде, биологические факторы и т.д.).

2. Механические нагрузки (вибрация, удары, постоянно действующее ускорение, акустические шумы).

3. Радиационные воздействия (поток нейтронов, гамма-лучи, космические частицы, солнечная радиация и т. д.) и факторы космического пространства,



Климатические воздействия. Наиболее сущес[веиное влияние на работоспособноег[- резне(оров оКсПываюг [ювышениая тем1 епатура и повышенная влаж)]ость окрулсгнощей среды. Наряду с внеш{1ей температурой на резисторы в составе аппаратуры дополнительно воздействует тепло, выделяемое другими сильно пасреваюихимися при работе аппаратуры изделиями, в частности мощными модулягорными и генераторными лампами, резисторами, трансформаторами и т. и.

Повыиюнная температура вьпывает тег!ЛОвое старение проводниковых, контактных и изоляционных материалов, из которых изготовлены детали резисторов. При этом и'-;-за изменения структуры изоляционных материалов и их химическою разложении можег снижаться сопротивление изоляции, разрушаться зандитные покрытия, заливочные и опрессовочные материалы, материалы для установочных деталей. При повышении температуры на поверхности проволочного резистивного элемента и подвижного контакта появляются изоляционные пленки, уменьшается упругость пружинящих материалов и снижается контактное давление, понижается износоустойчивость переменных резисторов и увеличивается их усгановлен!!ое сопротивление, повышается вероятность нарушения герметичности резисто|)ов герметнчгюй конструкции.

Сочетание электрической нагрузки и повышенной температуры усиливает локальные перегревы в дефектных участках проводящего элемента и конгактных узлах резисторов, ускоряет процессы электролиза в 1серампческом основании, содержащем окислы щелочных металлов.

При воздействии низких температур ухудшаются механические свойства изоляционных материалов (повышается хрупкость, уменьшается эластичность), увеличивается вязкость смазочных материалов, iO может вызвать нарушение герметичности и прочности контактных узлов, снижение механической проч110сти и износоустойчивости резисторов. Циклические воздействия температур (смена дневной жары ночными заморозками, чередование нагрева и охлаждения при подъеме и 1юсадке самолеюв и т. п.) приводит к появлению трещин, пор и зазоров в деталях и узлах резисторов и способствует их росту при замерзании конденсированной в них влаги.

Значение относительной влажности окружающей среды и смачиваемое гь поверхности резисторов определяет количество влаги на ней. Конденсация влаги на резисторах происходит в условиях влажности при понижении телтератур (например, в ночной период, особенно в жарком климате, при подъеме летательных аппаратов и т. п,); в недостаточно герметизирозанных и уплотненных объемах циклическое изменение окружающей температуры приводит к накоплению влаги внутри блоков аппаратуры.

Попышенная влажность среди вызывает коррозию металлических деталей и контактной арматуры резисторов, ухудшает электрические свойства изоляции, способствует развитию грибковой плесени. Во влажной среде происходит перемещение и разобщение частиц резистивного элемента, набухание эмалевых защитных покрытий, что может явиться причиной отслаивания резистивиой пленки от изоляционного основания, появляются коррозионные пленки на проволочных резистивных элементах и подвижных контактах. Действие повышенной влажности в сочетании с электрической нагрузкой приводит к электрохимическому разрушению материалов и интенсификации процессов старения резистивного элемента.

Если резистор, имеющий температуру ниже температуры окрулсаю-щей среды, поместить в эту среду, то воздух в результате сонрикосно-



1 2 3 4 5 ... 35
Яндекс.Метрика