11.1.3. Основные электрические параметры и характеристики резисторов

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.

Номинальную мощность устанавливают расчетным путем, исходя из выбранных материалов и конструкции, и подтверждают длительными испытаниями при различных значениях температуры среды и электрической нагрузки.

Рабочее напряжение, при котором резистор может работать, не должно превышать значения, рассчитанного ис­ходя из номинальной мощности и номинального сопротивления по формуле. Однако при выборе рези­сторов с большим номинальным сопротивлением (сотни килоом, единицы мегаом) 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 Uпред. Оно ограничивается в основном тепловыми процессами в токопроводящем элементе и электрической проч­ностью резистора.

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 непроволочных от 1 Ом до 10 МОм. В технически обоснованных случаях допускается отклонение от указанных пределов. Для постоянных резисторов уста­новлено шесть рядов: Е6; Е12; Е24; Е48; Е96; Е192, а для переменных резисторов установлен ряд Е6. Кроме того, допускается использовать ряд ЕЗ. Цифра после буквы Е указывает число номинальных значений в каждом десятичном интервале (табл. 11.1.3.) Например, по ряду Е6 номинальные сопротивления в каждой декаде должны соответство­вать числам 1; 1,5; 2,2; 3,3; 6,8 или числам, полученным умножением или делением этих числе на 10", где п - целое положительное или отрицательное число.

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 сопротивлению, называется допускаемым отклонением от номинального сопротивления или, кратко, допуском. Установлен ряд допусков: +0,001; ±0,002; ±0,005; ±0,01; ±0,02; ±0,05; ±0,1; ±0,2; ±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;

• 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,

Разбаланс сопротивления многоэлементного переменного резистора - это отноше­ние выходного напряжения, снимаемого с одного резистора к соответствующему напряжению, снимаемому с другого резистора, при перемещении их подвижной системы и одинаковом питающем напряжении на выводах резистивного элемента. Причина разбаланса - технологический разброс секций. Разбаланс оценивается в децибелах. Для рези­сторов общего назначения с линейной характеристикой допускается разбаланс до 3 дБ, для резисторов с нелинейной характеристикой - до 6 дБ.

Износоустойчивость - способность резистора сохранять свои параметры при многократ­ных перемещениях подвижной системы. При вращении подвижной системы изнашивается подвижной контакт и резистивный слой. Для уменьшения износа следует уменьшать контактное давление, однако при этом возрастают шумы вращения.

Температурный коэффициент сопротивления

Температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) называется величина, характеризу­ющая относительное изменение сопротивления на один градус Кельвина или Цельсия. ТКС характеризует обратимое изменение сопротивления реэистивного 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. Значения ТКС прецизионных резисторов лежал в пределах от единиц до 100-10~⁶ 1/°С, а резисторов общего назначения - от десятков до +2000-10~° 1/^eC.

' функциональная характеристика переменных резисторов.

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, Ей др. (рис. 11.1.2). Наиболее распростра­ненные зависимости - логарифмические (Б) и обратнологарифмические (В). Резисторы с такими зависимостями

поименяются для оегулиоовок гтюмкости и тем-

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, используемые в устрой­ствах автоматики и вычислительной техники.

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

Указания по выбору и правильному применению резисторов

Надежность резисторов ов многом определяется правильным выбором нужного типа рези­стора при проектировании аппаратуры и использовании их в режимах, не превышающих допустимые. Для правиль­ного выбора резисторов необходимо на основе требований к аппаратуре проанализировать условия работы каждого резистора и определить: ,

• эксплуатационные факторы (интервал рабочих температур, относительную влажность окружающей среды, атмос­ферное давление, механические нагрузки и др.);

• значения параметров и их допустимые изменения в процессе эксплуатации (номинальное сопротивление, допуск, сопротивление изоляции, шумы, вид функциональной характеристики переменных резисторов, ТКС и др.);

• допустимые режимы и рабочие электрические нагрузки (мощность, напряжение, частота, параметры импульсного режима и т. д.);

• показатели надежности, долговечности и сохраняемости;

• конструкцию резисторов, способ монтажа, габаритные размеры и массу.

В целях повышения надежности и долговечности резисторов во всех возможных случаях следует использовать их при менее жестких нагрузках и в облегченных режимах по сравнению с допустимыми.

Указания по монтажу и креплению. Применяемые способы монтажа и крепления рези­сторов должны обеспечить необходимую механическую прочность, надежный электрический контакт и исключение ре­зонансных явлений во время воздействия вибрационных нагрузок. В зависимости от конструктивного исполнения и условий эксплуатации резисторы могут крепиться на монтажные стойки, платы, панели, шасси и колодки с помощью винтов, шпилек, хомутов, скоб, держателей, а также путем приклейки, заливки, пайки за выводы. Примеры крепле­ния приведены на рис. 11.1.3. и 11.1.4. Клей и компаунды для приклеивания и заливки должны обеспечивать хорошую теплопроводность, адгезию и нетоксичность к покрытиям резисторов. Крепежные приспособления не должны повреж­дать корпус и защитные покрытия резисторов. Устройства для крепления не должны ухудшать условий теплоотвода.

Контактирование выводов резисторов с другими элементами производится обычно пайкой. Пайку следует произ­водить бескислотными флюсами, при этом не должно происходить опасного перегрева выводных узлов резистора. Допускается пайка выводов на расстояниях от корпуса меньших, чем указано в нормативной документации, при за-

щите контактного узла от перегрева и повреждений с помощью теплоотводов, а также одноразовый изгиб проволоч­ных и лепестковых выводов при условии защиты контактного узла от повреждений в момент изгиба. Радиус изгиба выводов должен быть не менее полуторного диаметра проволочного вывода или полуторной толщины ленточного вы­вода. Не разрешается использовать лепестковые выводы резисторов для припайки к ним других деталей.

С целью повышений плотности монтажа аппаратуры разрешается вертикальная ус­тановка малогабаритных резисторов на печатных платах (рис. 11.1.6). При плотном монтаже резисторов ухудшается их теплообмен, поэтому следует уделять большое внимание правильному выбору электрических режимов и отводу тепла от резисторов. Для этого необходимо обеспечить надежный тепловой контакт резисторов, имеющих металлический кожух или корпус, с монтажной платой, панелью, шасси; располагать резисторы дальше от других тепловыделяющих элементов; располагать резисторы большой мощности ближе к периферии узла, блока; применять принудительное охлаж­дение. Электрическую нагрузку при плотном монтаже рекомендуется устанавливать не более 0,7 от номинальной.

Защита от воздействия механических нагрузок. Максимальная нагрузка на ре­зистор достигается при резонансе, когда частота вибрации равна частоте собственных колебаний.

Если за счет изменения длины выводов невозможно избежать резонансных явлений, то следует применить дополнительные способы крепления (механические держа­тели, приклейку, заливку). При этом открытые резистивные элементы должны быть предварительно защищены. Пе­ред заливкой переменных подстрочных резисторов должно быть установлено требуемое сопротивление и приняты меры к исключению попадания заливочных материалов на контактную дорожку резистивного элемента.

При недостаточной собственной защите резисторов от влаги применяется дополнительная защита их в составе аппаратуры: герметизация блоков или всей аппаратуры, заливка в блоках влагозащитными компаундами, снижение относительной влажности в помещениях, где находится и работает аппаратура.

Указания по применению резисторов при повышенном давлении воздуха и пони­женном атмосферном давлении. Повышенное (до 3 атм.) давление воздуха не влияет на работоспособность рези­сторов. При пониженном атмосферном давлении из-за уменьшения электрической прочности воздуха необходимо

снижать рабочее напряжение на резисторах, не допускать близкого расположения токоведущих частей от шасси ап­паратуры и образования остроконечных наплывов припоя при монтаже, особенно у высоковольтных резисторов.

Во избежание перегрева за счет ухудшения теплоотвода в условиях пониженного атмосферного давления у рези­сторов с большими удельными мощностями рассеяния необходимо снижать электрическую нагрузку до значений, указанных в нормативной документации.