Transcript Document
α) βασικές ιδιότητες και στοιχεία λειτουργίας των αντιστάσεων • Ισχύς κατανάλωσης Η μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύς κατανάλωσης max στη μάζα μιας αντίστασης καθορίζεται : 1) από την αξία της αντίστασης σε ohm και 2) από το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα (δηλαδή Pmax=R·I2) και υπολογίζεται για λειτουργία σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 40ºC. Το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα καθορίζεται από το μέγιστο επιτρεπόμενο ποσό θερμότητας που αναπτύσσεται στη μάζα της αντίστασης. Η μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύς κατανάλωσης καθορίζει τις διαστάσεις καθώς και το είδος του μονωτικού για την επικάλυψη της αντίστασης. Στις εφαρμογές πρέπει να χρησιμοποιούνται αντιστάσεις με ισχύ μεγαλύτερη από αυτή που έχει υπολογιστεί .Αυτό συμβαίνει, διότι σε πολλές περιπτώσεις η αντίσταση κατά τη λειτουργία της βρίσκεται κοντά σε θερμαινόμενα σώματα, που παρεμποδίζουν την ψύξη της. Το αποτέλεσμα είναι να κινδυνεύει να υπερθερμανθεί ή και να καταστραφεί. 1 • Μέγιστη επιτρεπόμενη τάση Η μέγιστη επιτρεπόμενη τάση Vmax, που μπορεί να εφαρμοστεί στους ακροδέκτες μιας αντίστασης γραφίτη, ώστε να μην διατρέχουν κίνδυνο το υλικό (από το οποίο είναι κατασκευασμένη η αντίσταση), οι μονώσεις της και οι εξωτερικές επικαλύψεις τις, εξαρτάται: 1)από τον τύπο της αντίστασης και 2) από την ισχύ της R·I2max. Μπορεί μάλιστα να προσδιοριστεί κατά προσέγγιση από τον παρακάτω εμπειρικό πίνακα: Ισχύς αντίστασης (Watts) Μέγιστη τάση λειτουργίας (Volts) Τάση δοκιμής (Volts) 0.25 250 400 0.5 300 700 1 έως 5 500 1000 Για αντιστάσεις σύρματος μεγαλύτερης ισχύος, εφόσον έχουν τιμή μεγαλύτερη από 20ΚΩ, δεν επιτρέπεται να λαμβάνεται ως κριτήριο η ισχύς τους , αλλά το μέγιστο ρεύμα Imax που δίνεται από τον κατασκευαστή τους . Και αυτό, διότι αν αυξήσουμε το ρεύμα που διέρχεται μέσα από μια αντίσταση πέρα από το επιτρεπόμενο όριο, η διαφορά δυναμικού ανάμεσα στις γειτονικές σπείρες αυξάνει επικίνδυνα .Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη διαπίδυση της τάσης μεταξύ των σπειρών με συνέπεια την καταστροφή της αντίστασης. 2 • Μεταβολή της αντίστασης Οι αντιστάσεις παρουσιάζουν κατά την λειτουργία τους ορισμένες μεταβολές, δηλαδή μείωση ή αύξηση της τιμής τους . Η βασική αιτία που προκαλεί τη μεταβολή της ωμικής αντίστασης είναι η αύξηση της θερμοκρασίας εξαιτίας της διέλευσης ρεύματος μέσα από αυτές . Συγκεκριμένα, οι αντιστάσεις γραφίτη, όταν θερμαίνονται, παρουσιάζουν μείωση της τιμής τους αντίθετα, οι αντιστάσεις σύρματος, όταν θερμαίνονται, εμφανίζουν αύξηση της τιμής τους . Αυτό οφείλεται, στο συντελεστή θερμοκρασίας του υλικού, από το οποίο είναι κατασκευασμένες και που για τις αντιστάσεις γραφίτη είναι αρνητικός, ενώ για τις αντιστάσεις σύρματος είναι θετικός . Η μεταβολή αυτή της τιμής των αντιστάσεων γραφίτη, διαφορετική για κάθε τύπο δεν υπερβαίνει το 0,015% και συνεπώς ελάχιστα μεταβάλλει τις τιμές που έχουν υπολογισθεί . Αν όμως η θερμοκρασία που αναπτύσσεται στη μάζα των αντιστάσεων γραφίτη υπερβεί ένα ανώτερο επιτρεπτό όριο, τότε παρουσιάζεται υπερθέρμανση και σημαντική μεταβολή στην τιμή τους. Επίσης μεταβολή μπορεί να παρουσιαστεί στις αντιστάσεις γραφίτη από υπερβολική θέρμανση την ώρα που γίνεται η συγκόλλησή τους ή ακόμη και εξαιτίας της μακροχρόνιας παραμονής τους σε υγρό περιβάλλον. Το ανώτερο επιτρεπτό όριο θερμοκρασίας στην μάζα τους φτάνει στους 100-120ºC για τους παλιότερους τύπους αντιστάσεων και στους 150-160ºC για τους σύγχρονους τύπους . Εξαίρεση αποτελούν οι διάφοροι τύποι των θερμίστορς, στα οποία το ανώτερο επιτρεπτό όριο θερμοκρασίας στην μάζα τους φτάνει στους 260-300ºC. Στις αντιστάσεις σύρματος , τις μικρότερες μεταβολές τις πετυχαίνουμε με την χρησιμοποίηση σύρματος από μαγγανίνη ή κονσταντάν , επειδή ο συντελεστής της θερμοκρασίας τους είναι πολύ μικρός. 3 Οι τιμές του συντελεστή θερμοκρασίας (α) για τα σύρματα που χρησιμοποιούνται συχνότερα δίνονται στον παρακάτω πίνακα: Αλουμίνιο 0,0043 Κονσταντάν 0,00003 Νικέλιο 0,006 Ταντάλιο 0,003 Άργυρος 0,004 Λευκόχρυσος 0,003 Ντουραλουμίνιο 0,002 Υδράργυρος 0,007 Βολφράμιο 0,0041 Μαγγάνιο 0,00001 Ορείχαλκος 0,0007 Χαλκός 0,0043 Κασσίτερος 0,004 Μόλυβδος 0,003 Σίδηρος 0,006 Χάλυβας 0,005 Χρυσός Χρωμιονικελίνη 0,003 Ψευδάργυρος 0.004 0,00025 • Αν γνωρίζουμε το συντελεστή θερμοκρασίας (α) καθώς και την τιμή της αντίστασης σε κάποια θερμοκρασία, μπορούμε να υπολογίσουμε την τιμή της σε μια άλλη θερμοκρασία Rx από τον παρακάτω τύπο: • Rx=R[1+α(θ2-θ1)] (Rx και R είναι οι τιμές των αντιστάσεων στις θερμοκρασίες θ2 και θ1 αντίστοιχα). 4 • Για την κατασκευή των αντιστάσεων σύρματος υπολογίζουμε το μήκος λ του σύρματος που θα απαιτηθεί, λαμβάνοντας υπόψην τόσο τη διατομή (δ) όσο και την ειδική αντίστασή του (ρ), σύμφωνα με τον τύπο R = p * λ / δ . Οι τιμές της ειδικής αντίστασης (ρ) για τα πιο συνήθη υλικά δίνονται στον παρακάτω πίνακα: Αλουμίνιο 0,0287 Ντουραλουμίνιο Λευκόχρυσ ος 0,05 Χαλκός 0,017 2 0,094 Ορείχαλκος Μαγγανίνη Άργυρος Βολφράμιο Κασσίτερος 0,016 0,055 0,42 Μόλυβδος 0,184 0,13 Χάλυβας Χρυσός Σίδηρος 0,0964 Ταντάλιο 0,165 Χρωμιονικελί νη 1,1 Υδράργυρος 0,9532 Ψευδάργυρος 0,058 0,023 0,2 0,135 Νικελίνη 0,4 Κονσταντάν 0,5 Νικέλιο 0,12 5 • Τάση θορύβου Επειδή οι αντιστάσεις γραφίτη κατασκευάζονται με την ανάμειξη σκόνης γραφίτη με ένα μονωτικό υλικό, όταν εφαρμοσθεί τάση σε αυτές, η αντίσταση του μείγματος υφίσταται διαρκώς μικρές μεταβολές που με την αύξηση της τάσης γίνονται μεγαλύτερες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η διέλευση ρεύματος να γεννά σε αυτές μη ημιτονοειδείς εναλλασσόμενες τάσεις, που χαρακτηρίζονται ως τάσεις θορύβου. Αυτές εφαρμόζονται στα διάφορα σημεία των κυκλωμάτων και όταν μάλιστα ακολουθούν βαθμίδες ενίσχυσης, αναπτύσσουν στην έξοδό τους ισχυρά ενισχυμένες τάσεις θορύβου, που γίνονται πολύ ενοχλητικές. Τη γένεση των τάσεων θορύβου μειώνουν : • α) η σύνθεση του μείγματος και • β) ο τρόπος παρασκευής του. Αν όμως χρησιμοποιηθούν αντιστάσεις μεγαλύτερες σε διαστάσεις και μικρότερες σε ωμική αντίσταση, τότε η τάση θορύβου μειώνεται σημαντικά. 6 β) βλάβες, έλεγχος και επισκευή των αντιστάσεων Οι πιο πιθανές βλάβες που παρουσιάζονται στις αντιστάσεις είναι οι παρακάτω : • Διακοπή • Αλλαγή της ονομαστικής τους τιμής • Εμφάνιση θορύβου και • Βραχυκύκλωμα Οι βλάβες αυτές που παρουσιάζονται στις αντιστάσεις οφείλονται συνήθως στη ροή μεγάλου ρεύματος μέσα από την αντίσταση . Οι αντιστάσεις ελέγχονται με το ωμόμετρο . Όταν η αντίσταση είναι ανοικτή , έχει όπως λέμε καεί, τότε το όργανο κατά τη μέτρηση της αντίστασης θα δείχνει άπειρη αντίσταση . Όταν το όργανο δείχνει τιμή αντίστασης έξω από τα όρια της ανοχής που καθορίζει ο κατασκευαστής της τότε η αντίσταση έχει αλλάξει τιμή. ΠΡΟΣΟΧΗ! Κατά τον έλεγχο μίας αντίστασης με το ωμόμετρο θα πρέπει να έχουμε υπόψην μας ότι : • Η αντίσταση αν είναι κολλημένη σε κύκλωμα θα πρέπει να αποκολληθεί τουλάχιστον από το ένα άκρο της • Δεν πρέπει να κρατάμε την αντίσταση με τα χέρια και από τα δύο άκρα , διότι συνδέουμε παράλληλα με την προς μέτρηση αντίσταση την αντίσταση του σώματος. • Αν η μέτρηση γίνεται με αναλογικό πολύμετρο πρέπει κάθε φορά που αλλάζουμε την κλίμακα του οργάνου να μηδενίζουμε το όργανο. 7 Σχήμα 1ον : αναλογικό πολύμετρο (ωμόμετρο) Σχήμα 2ον : ψηφιακό πολύμετρο 8 δ) Συμβολισμός αντιστάσεων 9