Главная » Книги и журналы

1 2 3 4 5 ... 52

лочных, с регистрационным номером 7, конструктивного варианта исполнения А, типовой схемы построения Б, с числом резисторов 7, имеющих номинальное сопротивление 470 Ом и допускаемое отклонение ±5 %, обозначается НР1-7А-Б-7-470 Ом±5 %...ТУ.

Наряду со стандартными условными обозначениями на изделиях старых разработок встречаются ненормализованные обозначения, такие, как: НС - наборы сопротивлений; ДНД - делитель напряжения дискретный; ДНМ - делитель напряжения миниатюрный; СЭС - схемный элемент сопротивления и др. Их полное условное обозначение, используемое для заказов конкретных типов и записи в конструкторской документации, указывалось в документе на поставку.

Раздел второй

Основные электрические параметры и характеристики переменных резисторов

2.1. Номинальная мощность и предельное напряжение

Под номинальной мощностью понимается наибольшая мощность, которую резистор может рассеивать в заданных условиях в течение гарантированного срока службы (наработки) при сохранении параметров в установленных пределах.

Значение номинальной мощности рассеяния зависит от конструкции резистора и физических свойств материалов. Чем выше теплостойкость конструкционных и резистивных материалов, тем выше допустимая- рассеиваемая мощность для данной конструкции.

При эксплуатации значение номинальной мощности ограничивается температурой окружающей среды и электрической нагрузкой, которая в конечном итоге создает дополнительный перегрев. С повышением температуры окружающей среды теплоотдача ухудшается и происходит нагрев резистора сверх допустимого теплового режима, в результате чего появляется необходимость снижения электрической нагрузки. В документах на поставку обычно приводится зависимость мощности от температуры (рис. 2.1), по которой вы-

-0,6


Рис. 2.1. Зависимость допустимой мощности электрической нагрузки от температуры окружающей среды

пред.доп

бирается электрическая нагрузка для конкретных условий использования резистора. На этой зависимости регламентированы три точки: нижняя отрицательная температура (мин), верхняя положитель-



ная температура (/н), при которой обеспечивается работоспособность при номинальной электрической нагрузке, и предельная положительная температура (<пред.доп), при которой резистор работает со снижением электрической .нагрузки. В связи с этим в справочных данных указаны диапазоны температуры для этих трех точек.

Конкретные значения номинальных мощностей рассеяния н ваттах устанавливаются согласно ГОСТ 24013-80 и ГОСТ 10318-80 и выбираются из ряда: 0,01; 0,025; 0,05; 0,062; 0,125; 0,25; 0,5;1; 2; 3; 4; 5; 8; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 160; 250; 500. В некоторых нормативных документах указывают вид резистора, понимая под этим резистор с конкретной мощностью рассеяния.

Кроме номинальной мощности рассеяния на практике часто пользуются удельной мощностью резистора Руд, определяемой отношением номинальной мощности рассеяния Рн, к теплоотдающ^й поверхности S, Вт/см, или к объему резистора V, Вт/см*: Pyn-PsIS,

p;,p.iv.

Номинальную мощность устанавливают расчетным путем, исходя из выбранных, материалов и конструкции, и подтверждают длительными испьгганиями при различных значениях температуры срв- ды и электрической.нагрузки.

Мощность Р, которую рассеивает резистор в конкретной электрической цепи, определяют через проходящий через него ток / и падение напряжения U: P=IU или через номинальное сопротивление Р=/2/? или P=UyR.

Рабочее напряжение, при котором резистор-может работать, не должно превышать значения, рассчитанного исходя из номинальной мощности и номинального сопротивления по формуле U- Риа-Однако при выборе резисторов с большим номинальным сопротивлением (сотни килоом, единицы мегао'м) это напряжение может достигать больших значений и в некоторых случаях приводить к пробою. Поэтому для каждого типа резистора с учетом его конструкции, размеров и обеспечения длительной работоспособности устанавливается предельное рабочее, напряжение f/пред. Оно ограничивается в основном тепловыми процессами в токопроводящем элементе в электрической прочностью резистора:

Предельные рабочие напряжения постоянных резисторов в соответствии с ГОСТ 24013-80 выбираются из ряда 25; 50; 100; 150; 200; 250; 500; 750; 1000; 1500; 2500; 3000; 4000; 5000; 10000; 20000; 25000; 35000; 40000; 60000 В. Для переменных резисторов по ГОСТ 10318-80 этот ряд несколько ограничен: 5; 10; 25; 50; 100; 150; 200; 250; 350; 500; 750; 1000; 1500; 3000; 8000 В.

2.2. Номинальное сопротивление и допуск

Номинальное сопротивление - электрическое сопротивление, значение которого обозначено на резисторе или указано в нормативной документации и которое является исходным для отсчета отклонений от этого значения. Диапазон номинальных сопротивлений установлен для резисторов: постоянных от долей ома до единиц тераом; переменных проволочных от 0,47 Ом до 1 МОм; переменных непро-Ьолочных от 1 Ом до 10 МОм. В технически обоснованных случаях допускается отклонение от указанных пределов.

Номинальные сопротивления резисторов, выпускаемых отечест-



венной промышленностью, стандартизованы в соответствии с рекомендациями МЭК и СЭВ. В СССР согласно ГОСТ 2825-67 для постоянных резисторов установлено шесть рядов: Еб, Е12; Е24; Е48; Е96; Е192, а для переменных резисторов в соответствии с ГОСТ 10318-80 установлен ряд Еб. Кроме этого, по стандарту СЭВ 1076-78 допускается использовать ряд ЕЗ. Цифра после буквы Е указывает число номинальных значений в каждом десятичном интервале (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Номинальные сопротивления по ряду ЕЗ, Ев, Е12,

Е24 ЕЗ

Е24 ЕЗ

1.0 1.5

1,0 1.2 1,5

1,0 1.1 1,2 1,3 1,5 1,6 1,8 2,0

2.2 3.3

2,2 2.7 3.3 3.9

2,2 2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,3

Например, по раду Еб номинальные сопротивления в каждой декаде должны соответствовать числам 1; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 или числам, полученным умножением или делением этих чисел на 10 , где п - целое положительное i6ih отрицательное число.

Принцип построения рядов Е48, Е96 и Е192 аналогичен приведенному, возрастает лишь число промежуточных значений (табл. 2.2).

Для прецизионных и сверхпрецизионных резисторов с допусками ±0,01; ±0,005; ±0,002; ±0,001 % номинальные сопротивления устанавливаются из ряда, полученного умножением чисел 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9 на 10 , где п - целое положительное число от 1 до 6.

Действительные значения сопротивлений резисторов вследствие погрешностей изготовления могут отличаться от номинальных. Разница между номинальным и действительным сопротивлением, выраженная в процентах по отношению к номинальному сопрдтивлению, называется допускаемым отклонением от номинального сопротивления или кратко, допуском. Ряд допусков так же, как и ряд номинальных, сопротивлений, в соответствии с рекомендациями МЭК и СЭВ стандартизирован. Согласно ГОСТ 9664-74 установлен ряд допусков: ±0,001; ±0,002; ±0,005; ±0,01; ±0,02; ±0,05; ±0,1; ±0,25; ±0,5; ±1; ±2; ±5; ±10; ±20; ±30%.

Переменные резисторы, кроме номинального сопротивления, характеризуются следующими параметрами:

полное сопротивление - электрическое сопротивление, измеренное между крайними выводами резистивного элемента, оно совпадает с номинальным;

установленное сопротивление - электрическое сопротивление, измеренное между одним из выводов резистивного элемента и выводом подвижного контакта;



Таблица 2.2. Номинальные сопротивления по ряду Е48, Е96, Е192

и

100 102

105 107

110 113

115 118

127 130

133 137

147 160

154 158

100 101 102 104

105 106 107 109

ПО 111 ИЗ 114

115 117 118

.120

121 123 124 126

127 129 130 132

133 135 137 138

140 142 143 145

147 149 150 152

154 156 158 160

169 174

178 182

187 191

196 200

205 210

215 221

226 232

237 243

249 255

162 164 165 167

169 172 174 176

178 180 182 184

187 18Э 191 193

196 198 200 203

205 208 210 213

215 218 221 223

226 229 232 234

237 240 243 246

249 252 255 258

261 267

274 280

287 294

301 309

316 324

332 340

348 357

365 374

383 392

402 412

261 264 267 271

274 277 280 284

287 291 294 298

301 305 309 312

S16 320 324 328

332 336 340 344

348 352 357 361

365 370 374 379

383 388 392 397

402 407 412 417

422 432

464 475

487 499

536 549

562 576

590 604

619 634

649 665

422 681 427 432 437

442 448 453 459

464 470 475 481

487 493 499 505

511 517 523 530

536 542 549 556

562 569 576 583

590 957 604 612

619 626 634 642

649 657 665 673 I



минимальное сопротивление - электрическое сопротивление, измеренное между выводом подвижного контакта и любым выводом резистивного элемента при таком положении вала, когда получается наименьшее сопротивление;

сопротивление дополнительного отвода - электрическое сопротивление между крайним выводом резистивного элемента и выводом дополнительного отвода;

переходное сопротивление (контактное сопротивление) - электрическое сопротивление между резистивным элементом и подвижным контактом;

для резисторов с выключателем введено понятие сопротивление контактов выключателя - электрическое сопротивление замкнутой контактной пары, состоящее из сопротивления контакт-деталей и переходного сопротивления контакта;

начальный скачок - резкое изменение сопротивления при перемещении подвижной системы от упора (а для резисторов с выключателем от положения включено ) до начала плавного изменения сопротивления;

сопротивление изоляции - электрическое сопротивление между токоведущими частями и корпусом.

Методы измерения сопротивления резисторов (полного, установленного, дополнительного отвода и т. п.) и их количественные критерии усгановлены ГОСТ 21342.20-78. Стандарт предусматривает применение измерительной аппаратуры, использующей на постоянном или переменном токе; мостовой метод; компенсационный метод; метод вольтметра-амперметра; любой другой метод, обеспечивающий необходимую точность (погрешность) измерении. Погрешность метода измерений в зависимости от допусков резисторов не должна превышать значений, указанных в табл. 2.3.

При измерении сопротивления напряжение на резисторе не должно превышать 30 % напряжения, соответствующего его номиналь-

Таблица 2.3. Максимально допустимая погрешность измерения сопротивления резисторов

Погрешность измерения

Диапазон номинальных сопротивлений

Допуск S % и менее

Допуск свыше

до 10 %

Допуск свыше 10 %

До 1 МОм в.члю-чительно

1/3 значения допуска или нормированного изменения сопротивления, но не более ±0,5 %

±1%

±2%

Свыше 1 МОм до 1 ГОм включительно

1/3 значения допуска или нормированного изменения сопротивления, но не более ±2 %

Свыше 1 ГОм

1/3 значения допуска или нормированного изменения сопротивления, но не более ±3 %



ной мощности рассеяния, или 10 % предельного рабочего напряжения (в зависимости от того, какая величина меньше). По абсолютной величине измерительное напряжение не должно превышать 100 В, а электрическая нагрузка резистора не должна искажать результатов измерения. В практике прецизионных измерений принято считать, что мощность, подаваемая на резистор, не искажает результатов измерений, если Ризм<0,1 Рн.

Для измерений сопротивления используют различные мосты и мостовые установки, омметры и компараторы, вольтметры и амперметры, меры и магазины сопротивлений и всевозможные универсальные приборы.

Минимальное сопротивление и начальный скачок переменных резисторов измеряют так же, как и полное сопротивление. При этом может применяться практически любая аппаратура, как стандартная, имеющая необходимый диапазон и погрешность измерения, так и нестандартная. Порядок измерения и рекомендуемая методика приведены в ГОСТ 21342.5-75. Для выполнения измерений наиболее удобны омметры Ф410, Ф415, M37I, Ц4380, Ц4382 и ряд цифровых омметров с быстродействием порядка 25 изм./с и выше.

Переходное (контактное) сопротивление переменного резистора измеряют как в отдельных точках токопроводящего резистивиого элемента, так и по всей его длине (в разных точках перемещения подвижной системы). Для измерения собирают схему, состоящую из источника стабилизированного тока, подключаемого к выводам 1, 3 резистора, и усилителя с вольтметром, подключаейых на выход (выводы 2, 3). Общая методическая погрешность должна быть не более ±5 %, для этого входное сопротивление усилителя подбирается достаточно большим с тем, чтобы снизить погрешность, вносимую выходной частью резистора, подключаемой на вход усилителя. Источник стабилизированного тока должен обеспечивать необходимый ток через переходный контакт. При измерении этот ток устанавливается обычно не менее 10 мА. Однако работоспособность резистора сохраняется и при меньших токах - до единиц микроампер.

Установлено, что с уменьшением тока через контакт (особенно В области малых токов) переходное сопротивление возрастает. Например, для переменных проволочных резисторов типа СПб-16 переходное сопротивление при токах от 1 до 10 мкА лежит в пределах 0,02-0,4 Ом, а при токах 0,1 мкА оно становится неустойчивым, что приводит к большим погрешностим измерений.

Сопротивление изоляции, измеряется в соответствии с требованиями ГОСТ 21342.13-78 при напряжении на измеряемом резисторе 100 500 В в зависимости от значения предельно допустимого рабочего апряжения, до 500 В или свыше соответственно. В зависимости от конструктивных особенностей резисторов измерение параметров производят одним из следующих способов: между всеми выводами резистора, соединенными вместе, и корпусом; между всеми выводами резистора, соединенными вместе, и испытательным электродом; между всеми выводами резистора, соединенными вместе, и металлической пластиной. Погрешность измерения не должна превышать ±20 %. Для этой цели используют мегаомметры и тераом метры.

2.3. Температурный коэффициент сопротивления

Температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) называется величина, характеризующая относительное изменение сопротивле-



ния на один градус Кельвина или Цельсия. ТКС характеризует обратимое изменение сопротивления резистивного элемента вследствие изменения температуры окружающей среды или изменения электрической нагрузки. Чем меньше ТКС, тем лучшей температурной стабильностью обладает резистор.

На практике пользуются средним значением температурного коэффициента сопротивления, который определяется в интервале рабочих температур либо с помощью специального измерителя ТКС, либо измерением трех значений сопротивлений (при температуре 20 °С, крайней положительной и крайней отрицательной температурах) и последующим вычислением ТКС по формуле lK.C=AR/RiAt, где AR - алгебраическая разность между сопротивлением, при заданных положительной и отрицательной температурах, и сопротивлением при нормальной температуре; Ri - сопротивление при нормальной температуре; At - алгебраическая разность между заданной положительной или заданной отрицательной температурой и нормальной температурой. Значения ТКС прецизионных резисторов лежат от единиц до 100-10- 1/°С, а резисторов общего назначения - от десятков до ±2000-10-* IfC.

Метод измерения ТКС и рекомендуемые метрологические нормы установлены ГОСТ 21342.15-78. Аппаратура применяется та же, что н для измерения сопротивления. В ряде случаев используют специальные установки, так называемые ТКС-метры. Комплектная погрешность метода нормативной документацией не регламентирует-ея, однако стандарт предусматривает, что отклонение температур в измерительной камере должно быть не более 3-10°С, а погрешность ее измерения не должна превышать ±2°. За допустимую погрешность метода следует принимать суммарную погрешность двух ймерений сопротивления, а не погрешность измерительного прибора, как это иногда принято считать.

2.4. Собственные шумы

Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов. Возникновение тепловых шумов связано с флуктуаци-онными изменениями объемной концентрации свободных электронов в резистивном элементе, обусловленными их тепловым движением. Спектр частот тепловых шумов непрерывный.

Помимо тепловых шумов, уровень которых определяется в основном температурой и сопротивлением резистивного элемента- и не зависит от протекающего тока, в резистивном элементе при подключении к нему электрической нагрузки возникают специфические токовые шумы, обусловленные флуктуациями контактных сопротивлений между проводящими частицами, а также трещинами и неод-Нородностями резистивного элемента. Эти флуктуации являются угедствием изменения площади контактирования отдельных токопро-еЬдящих частей структуры резистивного элемента, перераспределения .напряжения иа отдельных зазорах между этими частицами, возникновения новых проводящих цепочек в относительно больших зазорах под действием высокой напряженности электрического поля в т. п.

Токовые шумы зависят от материала и конструкции резистивного элемента и наиболее характерны для непроволочных резисторов. Они значительно больше тепловых шумов. Их спектр частот так-



же непрерывен и не подчиняется никакому периодическому закону. Поэтому собственные шумы измеряют действующим знйчением ЭДС шумов й выражают в микровольтах на вольт приложенного напряжения.

Собственные шумы резисторов тем выше, чем больше температура и напряжение. Высокий уровень шумов резисторов ограничивает чувствительность электронных схем и создает помехи при воспроизведении полезного сигнала. Значение ЭДС шумов для непроволочных резисторов - от долей единиц до десятков и сотен микровольт на вольт.

Методы измерения уровня собственных шумов резисторов нормированы ГОСТ 21342.19-78 с погрешностью ±10 и ±20%. Для измерения используют измерители шумов сопротивлений (ИШС).

2.5. Коэффициент напряжения

У некоторых типов резисторов, особенно высоковольтных и высокомегаомных, в зависимости от приложенного напряжения может изменяться сопротивление, нарушая тем самым линейность вольт-амперной характеристики. Причина заключается в зависимости концентрации носителей тока и их подвижности от напряженности электрического поля. Нелинейным сопротивлением обладают также контакты через тонкие диэлектрические прослойки н контакты в композициях с крупнозернистой структурой.

Для оценки степени нелинейности используют коэффициент на-пряжения. Он определяется относительным изменением сопротивления резисторов, измеренным при испытательных напряжениях, соответствующих 10 и 100 % его номинальной мощности рассеяния. Значение коэффициента напряжения колеблется у разных типов резисторов от единиц до десятков процентов.

Измерение сопротивления производят по ГОСТ 21342.20-78 методом вольтметра-амперметра. Погрешность установления и поддержания напряжения должна быть в следующих пределах: ±5 % - для резисторов с испытательным напряжением до 1 кВ включительно; ±10% - для резисторов с испытательным напряжением свы-.ше 1 кВ.

Раздел третий Характеристики переменных резисторов

3.1. Функциональная характеристика

Функциональная характеристика определяет зависимость сопротивления переменного резистора или напряжения от положения подвижного контакта. По характеру функциональной зависимости переменные резисторы делятся на линейные - типа А и нелинейные - типов Б, В, И, Е и др. (рис. 3.1).

Характер нелинейной зависимости определяется схемными задачами, для решения которых предназначен резистор. Наиболее рас-пространедные зависимости логарифмические (Б) и обратнолога-



рифмические (В). Резисторы с такими зависимостями применяются для регулировок громкости и тембра звука, яркости свечения индикаторов и т. п. Встречаются резисторы с характеристиками типа И или Е, а также с синусными, косинусными зависимостями, используемыми в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Отклонения от заданной кривой определяются допусками (границами). Для переменных резисторов общего назначения эти гра-

ВО 60

А

20 itO 60 ева/а„,%


W ВО 80а/а„,%

Рис. 3.1. Функциональные характеристики переменных резисторов

ницы устанавливаются в пределах 2-20 %, а для прецизионных - в пределах 0,05-1 %. Отклонение от функциональной зависимости 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 сопротивления.

Для измерения функциональных характеристик применяют методы проверки по напряжению и сопротивлению, которые, в свою очередь, делятся на методы непрерывного измерения и методы измерения в отдельных точках.

Метод проверки по напряжению в отдельных точках заключается в сравнении напряжений на выходе испытуемого резистора при разных положениях его подвижного контакта с расчетными значениями. Метод непрерывного измерения отличается тем, что напряжение на выходе испытуемого резистора сравнивается с аналогичным напряжением на образцовом резисторе при синхронном перемещении их подвижных контактов. Как правило, такое сравнение проводится с помощью осциллографа прн подаче на вход вертикальной развертки сигнала с испытуемого резистора, а иа вход горизонтальной развертки сигнала с образцового резистора. Метод проверки по сопротивлению отличается от описанного выше только тем, что вместо напряжения информационным сигналом является сопротивление резистора, измеряемое омметром.

Для -более точных измерений известны методы измерения в схеме моста и схеме компенсатора, применяемые преимущественно при измерениях прецизионных проволочных резисторов. Рекомендуемые мето-



ды и осиоэиые требования к организации измерений изложены-в ГОСТ 21342.3-75.

3.2. Разрешающая способность

Разрешающая способность показывает, при каком наименьшем изменении угла поворота или перемещении подвижной системы может быть различимо изменение сопротивления резистора. Ее характеризуют минимально возможным изменением сопротивления резистора при весьма малом перемещении подвижного контакта. Количественно разрешающую способность 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 ограничивается 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 тем перемещением подвижного контакта, при котором происходит изменение установленного сопротивления. Поэтому часто разрешающую способность выражают в угловых единицах. 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 Ду=а/п, где а - угол поворота подвижной системы в пределах угла намотки резистнвного элемента; п - число витков. Иными словами, угловая разрешающая способность показывает, какая часть рабочего угла приходится на один виток обмотки.

Рабочий электрический угол, в отличне от механического (от упора до упора), представлиет собой угол поворота подвижной системы, в пределах которого происходит изменение сопротивления (напряжения) и обеспечивается получение заданной характеристики. Связано это с тем, что часть витков на концах обмотки оказывается Вне зоны активного участка, поэтому и существует разница между рабочими электрическим и механическим углами.

При перемещении подвижного контакта с витка на виток наименьшее приращение выходного напряжения ДУвых равно 1/вл/п, где и а- рабочее или входное напряжение, подводимое к резистору. Тогда так называемая электрическая разрешающая способность

д=г/вых/г/вх- ioo=t/Bx/nt/Bx-100= (1/п). юо %.

Отсюда видно, что разрешающая способность обратно пропорциональна числу ВИТКОВ обмотки. Чем больше витков содержит ре-.зистивный элемент, тем выше разрешающая способность, меньше скачки напряжения и выше точность воспроизведения функциональной характеристики.

Получаемая расчетным путем разрешающая способность переменных резисторов подтверждается экспериментально при разработке и впоследствии гарантируется конструкцией н технологией изготовления. Разрешающая способность переменных резисторов общего назначения находится в пределах 0,1-3 %, а прецизионных - до гысячных долей процента.



1 2 3 4 5 ... 52
Яндекс.Метрика