Высоковольтные резисторы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА (НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

 

 

 

 

 

Реферат

тема: «Высоковольтные резисторы»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                              Группа №

                                                                                                              Выполнил:

                                                                                                        

 

 

 

 

 

 

 

 

Самара 2014

 

 

    Рези́стор (англ. resistor, от лат. resisto— сопротивляюсь)— пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, то есть для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома для участка цепи: мгновенное значение напряжения  на резисторе пропорционально току проходящему через него   . На практике же резисторы в той или иной степени обладают также паразитной емкостью, паразитной индуктивностью и нелинейностью вольт-амперной характеристики.

   В зависимости от назначения  резисторы делятся на резисторы общего назначения и специальные (прецизионные и сверхпрецизионные, высокочастотные, высоковольтные, высоко-мега-омные) .

   Резисторы общего назначения  используются в качестве различных нагрузок, поглотителей и делителей в цепях питания, элементов фильтров, шунтов, в цепях формирования импульсов и т.п. Диапазон номинальных сопротивлений этих резисторов 1 Ом... 10 МОм, номинальные мощности рассеяния 0,062... 100 Вт. Допускаемые отклонения сопротивления от номинального значения ±1; +2; ±5; ±10; ±20% .

   Прецизионные и сверхпрецизионные резисторы отличаются высокой стабильностью параметров при эксплуатации и большой точностью изготовления (допуск от i±0,0005 до 0,5%). Применяются они в основном в измерительных приборах, в различных счетно-решающих устройствах, вычислительной технике и системах автоматики.

   Высокочастотные резисторы  (резисторы с "подавленной" реактивностью), отличающиеся малыми собственной индуктивностью и емкостью, используются в высокочастотных цепях, кабелях и волноводах радиоэлектронной аппаратуры в качестве согласующих нагрузок, аттенюаторов, направленных ответвителей, эквивалентов антенн и т.п. Непроволочные высокочастотные резисторы способны работать на частотах до сотен мегагерц и более, а высокочастотные проволочные — до сотен килогерц.

   Высоковольтные резисторы  рассчитаны на большие рабочие напряжения (от Единиц до десятков киловольт). Применяются они в качестве делителей напряжения, искрогасителей, поглотителей, в зарядных и разрядных высоковольтных цепях и т. п.

   Постоянные непроволочные высокоомные высоковольтные резисторы Р1-32 и Р1-32-1М предназначены для работы в цепях постоянного, переменного тока. Вид климатического исполнения резисторов Р1-32 В.3 по ГОСТ 15150.

 

 

Резисторы Р1-32 выпускаются в соответствии с ГОСТ 24238 и техническими условиями АБШК.434110.018 ТУ. Виды климатического исполнения В З по ГОСТ 15150-65.

Резисторы Р1-32 изготовляют в пожаробезопасном исполнении.

Основные размеры резисторов Р1-32:

Вид резистора	L, мм	D, мм	l, мм	d, мм	Масса, не более, г
Р1-32-0,125	6,0-0,5	2,2-0,4	20+5	0,6±0,1	0,15
Р1-32-0,25	10,8-1,3	4,2-0,8	25+5	0,8±0,1	0,8
Р1-32-0,5	10,8-1,3	4,2-0,8	25+5	0,8±0,1	0,8
Р1-32-1	28-2,3	8,6-1,3	25+5	0,8±0,1	4,5
Р1-32-1М	20-2,3	8,6-1,3	25+5	0,8±0,1	3,5

Условное обозначение резистора Р1-32 при заказе и в конструкторской документации должно состоять из слова «Резистор», сокращенного условного обозначения резистора, номинальной мощности рассеяния, полного обозначения номинального сопротивления и допускаемого отклонения по ГОСТ 28883-90, обозначения ТУ.

Пример условного обозначения резистора Р1-32:

Резистор Р1-32-1 — 5,6 мОм ±0,005% АБШК 434110.018 ТУ

Основные технические данные резисторов Р1-32:

Верхняя частота диапазона отсутствия резонансных частот, Гц					600
Вид резистора	Номинальная мощность рассеяния. Вт	Пределы номинального сопротивления, мОм	Допускаемые отклонения сопротивления, %	Предельное рабочее напряжение постоянного тока или ампл. значение переменного тока, В
Р1-32-0,125	0,125	1 – 1000	±5; ±10	200
Р1-32-0,25	0,25	1 – 3900	±5; ±10	1000
Р1-32-0,5	0,5	1 – 3900	±5; ±10	2500
Р1-32-1	1,0	0,47 – 2400	±5; ±10	10 000
Р1-32-1М	1,0	0,1 – 100	±5; ±10	10 000

Примечание. Резисторы Р1-32 с номинальным сопротивлением более 200 мОм поставляются при условии дополнительного согласования. Промежуточные значения номинального сопротивления резисторов Р1-32 соответствуют ряду Е12 и Е24 ГОСТ 28884. По согласованию возможно изготовление номинальных сопротивлений из других стандартных рядов.

Вид резистора	Предельное рабочее напряжение постоянного тока (В) эффективное значение переменного тока при атмосферном давлении, Па (мм рт. ст.)
	Свыше 53333,33 (400)	От 53333,33 до 3599 (от 400 до 27)	От 3599,1 до 1333 (от 27 до 10)	От 1333 до 133,3 (от 10 до 1)
Р1-32-0,125	200	200	200	200
Р1-32-0,25	1000	1000	750	500
Р1-32-0,5	1000	1000	750	500
Р1-32-1	10 000	1500	1500	500
Р1-32-1М	10 000	1500	1500	500

 

 

Температурный коэффициент сопротивления резисторов в интервале рабочих температур резисторов Р1-32:

Вид резистора	Диапазон номинальных сопротивлений, мОм	Значение ТКС, не более, ppm/°С
Р1-32-0,125	1 – 200	±1000
	Свыше 200	±2000
Р1-32-0,25	1 – 100	±1000
	Свыше 100	±2000
Р1-32-0,5	1 – 100	±1000
	Свыше 100	±2000
Р1-32-1	0,47 – 200	±1000
	Свыше 200	±2000
Р1-32-1М	0,1 – 10	±250

Правила хранения резисторов Р1-32:

Резисторы Р1-32 следует хранить в складских условиях при температуре +5. ..+30 °С, при относительной влажности воздуха не более 85% и при отсутствии в воздухе агрессивных примесей.

Типовые характеристики резисторов Р1-32:

Допустимая мощность рассеяния резисторов Р1-32 в интервале рабочих температур при нормальном давлении

 

1— Р1-32;2—Р1-32-1М.

Допустимая мощность рассеяния резисторов Р1-32 в интервале рабочих давлений от 1330000 до 294110 Па (от 10-3до 2228 мм рт. ст.) в интервале рабочих температур.

 

Внешние воздействующие факторы на резисторы  Р1-32:

Стой кость к воздействию механических факторов у резисторов Р1-32по группе испытаний М-6 ГОСТ 24238
Невоспламеняемость в диапазоне от 1,1 Рномдо 5 Рном, но не более 4Uпред.
Атмосферное пониженное рабочее давление, Па (мм рт. ст.)
рабочее	133,32 (1)
предельное	1,2 104(90)
Атмосферное повышенное рабочее давление, кПа (ата)	294 (3)
Повышенная температура среды, °С:
рабочая при номинальной мощности рассеяния резисторов с допускаемым отклонением сопротивления:
для резисторов Р1-32	55 70
для резисторов Р1-32-1М	70
максимально допустимая рабочая при снижении номинальной мощности рассеяния резисторов с допускаемым отклонением сопротивления:
для  резисторов Р1-32	125
для  резисторов Р1-32-1М	155
Пониженная рабочая и предельная температура среды, °С	минус 60
Повышенная относительная влажность при 35 °С, %	98
Степень жесткости по ГОСТ 20.57.406	VIII
Соляной (морской) туман.
Атмосферные конденсированные осадки (иней и роса).
Биологические факторы.
Плесневые грибы.

Надёжность резисторов Р1-32:

Гарантийная наработка, ч
в предельно-допустимом режиме при нормальной электрической нагрузке	15000
в облегченном режиме	60000
Гарантийный срок хранения, лет	12
Изменение сопротивления, %, не более:
от изменения напряжения	+5–10
в течение гарантийной наработки:
Резисторы Р1-32	+15–30
Резисторы Р1-32-1М	10

Указания по применению и эксплуатации резисторов Р1-32:

При применении, монтаже и эксплуатации резисторов Р1-32 руководствоваться Указаниями РД 11 0636 и приведенными ниже дополнениями.

Пайку выводов следует производить на расстоянии не менее 5 мм от корпуса резистора Р1-32.

При работе с резисторами Р1-32 допускается проводить до 3 изгибов выводов в противоположных направлениях, угол поворота 180±2 градуса.

Температура припоя не более 265°С. Температура жала паяльника не более 360°С.

Флюс должен состоять из 25%, по массе, канифоли (ГОСТ 9805) или этилового спирта (ГОСТ 18300) и диэтиламина гидрохлорида (ГОСТ 13279) в количестве 0,5% содержания канифоли (в пересчете на свободный хлор).

Время пайки не более 4 с.

Для резисторов Р1-32 допускается трех кратное воздействие групповой пайки без применения теплоотвода при температуре групповой пайки не более 265°С, не более 4 с., с интервалом между погружениями не менее 10 с.

Напряжение, которое может быть подано на резистор Р1-32, не должно превышать значения, рассчитанного исходя из номинальной (или допустимой для рабочих интервалов рабочих температур и давлений) мощности рассеяния и номинального сопротивления по формуле:

 

или значения предельного рабочего напряжения, в зависимости от того, какое значение меньше.

Для резисторов Р1-32-1М с номинальным сопротивлением 4,7 мОм и более допускается кратковремнное, не более 10 мин., приложение напряжения до 5000 В.

Допускается использование резисторов Р1-32 с номинальным сопротивлением более 10 мОм и предельным напряжением 1600 В и выше в условиях воздействия инея и росы только при защите всей поверхности (корпуса и выводов резисторов), обеспечивающей работоспособность резисторов Р1-32 в этих условиях

 

 

   Высокомегомные резисторы  имеют диапазон номинальных сопротивлений от десятков мегом до единиц тераом и рассчитываются на небольшие рабочие напряжения (100...400 В). Поэтому они работают в ненагруженном режиме и мощности рассеяния их малы (менее 0,5 Вт). Высоко-мегомные резисторы применяют в электрических цепях с малыми токами, в приборах ночного видения, дозиметрах и в измерительной аппаратуре.

   В зависимости от способа монтажа  в аппаратуре как постоянные, так и переменные резисторы  могут выполняться для печатного  и навесного монтажа, а также  для микромодулей и микросхем  или для сопряжения с ними. Выводы резисторов для навесного монтажа могут быть жесткие или мягкие, аксиальные или радиальные из проволоки круглого сечения или ленты в виде лепестков и т.п. У резисторов, применяемых в составе микросхем и микромодулей, а также у СВЧ резисторов в качестве выводов могут использоваться части их поверхности.

   В зависимости от способа защиты  от внешних воздействующих факторов  резисторы конструктивно выполняются: изолированными, неизолированными, герметизированными  и вакуумными.

   Неизолированные резисторы  (с покрытием или без покрытия) не допускают касания своим корпусом шасси аппаратуры. Напротив, изолированные резисторы имеют достаточно хорошее изоляционное покрытие (лаки, компаунды, пластмассы и т.п.) и допускают касания корпусом шасси или токоведущих частей аппаратуры.

   Герметизированные резисторы имеют герметичную конструкцию корпуса, которая исключает возможность влияния окружающей среды на его внутреннее пространство.

   У вакуумных резисторов резистивный  элемент с основанием помещается  в стеклянную вакуумную колбу.

  По характеру изменения сопротивления все резисторы подразделяются на постоянные и переменные. Последние, в свою очередь, делятся на подстроечные и регулировочные. У постоянных резисторов сопротивление является фиксированными в процессе эксплуатации не регулируется. Переменные регулировочные резисторы допускают изменение сопротивления в процессе их функционирования в аппаратуре. Сопротивление подстроечных резисторов изменяется при разовой или периодической регулировке и не изменяется в процессе функционирования аппаратуры.

   В зависимости от материала  резистивного элемента резисторы  разделяют на следующие группы: проволочные с резистивным элементом  из волоченной или литой проволоки  с высоким удельным сопротивлением; непроволочные; металло-фольговые с  резистивным элементом из фольги определенной конфигурации, нанесенной на изолированное основание.

   Непроволочные резисторы  делятся на тонкопленочные (толщина слоя — нанометры), толстопленочные (толщина слоя — доли миллиметра), объемные (толщина слоя — единицы миллиметров). Тонкопленочные резисторы подразделяются на металлодиэлектрические, металлоокисные и металлизированные с резистивным элементом в виде микрокомпозиционного слоя из диэлектрика и металла или тонкой пленки окиси металла, или сплава металла; углеродистые и боро-углеродистьге, проводящий элемент которых представляет собой пленку пиролитического углерода или борорганических соединений.

   К толстопленочным резисторам  относят лакосажевые, керметные и резисторы на основе проводящих пластмасс. Объемные резисторы могут быть с органическим и неорганическим связующим диэлектриком. Проводящие резистивные слои толстопленочных и объемных резисторов представляют собой гетерогенную систему (композицию) из нескольких фаз, получаемую механическим смешением проводящего компонента, например графита или сажи, металла или окисла металла, с органическими или неорганическими связующими (смолы, стекло-эмали), наполнителем, пластификатором и отвердителем. После соответствующей термообработки образуется гетерогенный монолитный слой с необходимым комплексом резистивных параметров.

  Лако-сажевые композиции формируются на основе синтетических смол в виде лаковых растворов. Проводящим компонентом является сажа. Резисторы на основе этих композиций называют лако-сажевыми, лакопленочными или пленочными композиционными.

  Кроме одиночных резисторов промышленностью  выпускаются также наборы резисторов. Набор резисторов представляет  совокупность резисторов, размещаемых, как правило, в корпусах микросхем  или корпусах, сопрягающихся с  микросхемами. Их классифицируют по назначению, типу резистивного элемента и схемотехническому построению. Самый простой набор — набор постоянных резисторов, соединенных или не соединенных в электрическую схему, не имеющий функциональной зависимости выходного сигнала от входного. Функциональный набор — набор постоянных резисторов, соединенных в электрическую схему, имеющий функциональную зависимость выходного сигнала от входного. Комбинированный набор — набор, состоящий из постоянных и переменных резисторов.

К основным характеристикам резисторов относятся следующие .

   Номинальная мощность— наибольшая мощность, которую резистор может рассеивать в заданных условиях в течение гарантированного срока службы (наработки) при сохранении параметров в установленных пределах. Конкретные значения номинальных мощностей рассеяния в ваттах устанавливаются соответствующими ГОСТ-ами 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. Мощность  Р, которую рассеивает резистор в конкретной электрической цепи, определяют через проходящий через него ток I и падение напряжения U или через номинальное сопротивление, как P=RI*I или P=U*U/R.

   Рабочее напряжение, при котором резистор может работать, не должно превышать значения, рассчитанного исходя из номинальной мощности и номинального сопротивления. Оно ограничивается в основном тепловыми процессами в токопроводящем элементе и электрической прочностью резистора и выбирается из ряда: 
25;50; 100; 150; 200, 250; 500; 750; 1000; 1500; 2500;3000; 4000; 5000; 10 000; 20 000;25 000; 35 000; 40 000; 60 000 В.

Для переменных резисторов этот ряд несколько ограничен: 
5; 10; 25; 50; 100; 150; 200; 250; 350; 500; 750; 1000; 1500; 3000; 8000 В.

   Номинальное сопротивление— электрическое сопротивление, значение которого обозначено на резисторе или указано в нормативной документации. Диапазон номинальных сопротивлений установлен для резисторов: постоянных — от долей Ома до единиц тера-Ом; переменных проволочных — от 0,47 Ом до 1 МОм; переменных непроволочных — от 1 Ом до 10 МОм. Номинальные сопротивления резисторов, выпускаемых отечественной промышленностью в соответствии с рекомендациями МЭК (Международная электротехническая комиссия), стандартизованы. Для постоянных резисторов отечественного производства установлено шесть рядов: Е6; Е12;Е24; Е48; Е96; Е192, а для переменных резисторов — ряд Е6. Цифра после буквы Е указывает число номинальных значений в каждом десятичном интервале. Например, по ряду Е6 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 10n, где n — целое положительное или отрицательное число. Принцип построения рядов Е48, Е98 и Е192 аналогичен приведенному, возрастает лишь число промежуточных значений.

   Температурным коэффициентом (ТКС) называется величина, характеризующая относительное изменение сопротивления 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 с помощью специального измерителя ТКС. Значения ТКС прецизионных резисторов лежат в пределах от единиц до 100-106 1/°С, а резисторов общего на- ' значения — от десятков до +2000-1061/°С.

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

   Токовые шумы обусловлены флуктуациями контактных сопротивлений между проводящими частицами, а также трещинами и неоднородностями резистивного элемента. Эти флуктуации являются следствием изменения площади контактирования отдельных токопроводящих частей структуры резистивного элемента, перераспределения напряжения на отдельных зазорах между этими частицами, возникновения новых проводящих цепочек в относительно больших зазорах под действием высокой напряженности электрического поля и т.п.

   Собственные шумы резисторов  тем выше, чем больше температура  и напряжение. Значение ЭДС шумов  для непроволочных резисторов  — от долей единиц до десятков  и сотен микровольт на вольт.

   У некоторых типов резисторов, особенно высоковольтных и высокоомных, в зависимости от приложенного напряжения может изменяться сопротивление, нарушая тем самым линейность вольтамперной характеристики. Причина заключается в зависимости концентрации носителей тока и их подвижности от напряженности электрического поля. Для оценки степени нелинейности пользуются коэффициэнтом напряжения. 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.