Главная страница
Строительная теплофизика
Строительство в США
Тепловой режим здания
Геохронология Земли
Антикоррозионная зашита конструкций
Архитектура
Строительство подземных сооружений
Дымовые трубы
Черчение для строителей
Обмоточные провода
Проектирование радиопередатчиков
Радиоприемное устройство
Резисторы
Резисторы - классификация
Транзисторы
Электропитание
Электрические аппараты
Металлические корпуса
Операционные усилители
Устройства записи
Источники вторичного электропитания
|
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
Продолж'нне тав/> 2.2
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
20 40 60 60 % 20 О
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 |
|