电工电子实训
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1.1.1 电阻器和电位器的命名、分类及参数

1.1.1.1 电阻器和电位器的型号命名

国产电阻器、电位器的型号一般由下列五部分组成。

第一部分:主称,用字母表示,R表示电阻器,W表示电位器。

第二部分:导电材料,用字母表示,具体含义见表1-1。

表1-1 电阻器、电位器及其材料字母表示

第三部分:一般用数字表示分类,个别类型用字母表示,见表1-2。

表1-2 电阻器与电位器的代号

第四部分:序号,用数字表示。对主称、材料相同,仅性能指标、尺寸大小有差别,但基本不影响互换使用的产品,给予同一序号;若性能指标、尺寸大小明显影响互换时,则在序号后面用大写字母作为区别代号。

第五部分:区别代号,用字母表示。区别代号是当电阻器(电位器)的主称、材料特征相同,而尺寸、性能指标有差别时,在序号后用A、B、C、D等字母予以区别。举列如下。

(1)精密金属膜电阻器

(2)多圈线绕电位器

1.1.1.2 电阻器和电位器的分类

1. 电阻器的分类

电阻器的种类很多,通常有固定电阻器、可变电阻器和敏感电阻器。按电阻器结构形状和材料不同,可分为线绕电阻器和非线绕电阻器。线绕电阻器有通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、功率型线绕电阻器等;非线绕电阻器有碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、合成碳膜电阻器、棒状电阻器、管状电阻器、片状电阻器、纽扣状电阻器、金属玻璃釉电阻器、有机合成实心电阻器、无机合成实心电阻器等。

下面分别叙述几类常用电阻器的性能及结构。

(1)碳膜电阻器

碳膜电阻器是通过真空高温热分解的结晶碳沉积在柱状或管状的陶瓷骨架上制成的。碳膜电阻器稳定性好、噪声低、阻值范围较宽,既可制成小至几欧的低值电阻器,也可制成几十兆欧的高值电阻器,且生产成本低廉,应用广泛。在-55℃~+40℃的环境温度中,可按100%的额定功率使用。碳膜电阻器的外形与结构如图1-1所示。

图1-1 碳膜电阻器的外形与结构图

(2)金属膜电阻器与金属氧化膜电阻器

金属膜电阻器的外形和结构与碳膜电阻器相似,如图1-2所示。它多采用合金粉真空蒸发制成。

图1-2 金属膜电阻器的外形与结构图

金属膜电阻器的性能比碳膜电阻器更为优越,它稳定性好,耐热性能好,温度系数小,在同样的功率条件下,体积比碳膜电阻器小很多,但其脉冲负荷稳定性比较差。金属膜电阻器的阻值范围一般在1Ω~200MΩ之间,可在-55℃~+70℃的环境温度中,按100%的额定功率使用。这类电阻常用在质量要求较高的电路中,金属氧化膜电阻器的性能与金属膜电阻器相似,但它不适用于长期工作的电路中。因为它长期工作的稳定性较差,但耐热性很好。阻值范围在1Ω~100kΩ之间。

(3)线绕电阻器

线绕电阻器是用高密度电阻材料镍铬丝或锰铜丝、康铜丝绕在瓷管上制成的,分固定式和可调式两种。表面覆盖一层玻璃釉的为釉线绕电阻器;表面覆盖保护有机漆或清漆的为涂漆线绕电阻器;绕制没有保护的裸线的为裸式线绕电阻器。图1-3所示为线绕电阻器的外形与结构。

图1-3 线绕电阻器的外形与结构图

线绕电阻器的特点是噪声小,甚至无电流噪声;温度系数小、热稳定性好、耐高温,工作温度可以达到 315℃。但它体积大、阻值较低,大多在十万欧以下。同时线绕电阻器由于结构上的原因,分布电容和电感系数都比较大,不能在高频电路中使用。这类电阻器通常在大功率电路中作为降压或负载等使用,阻值范围在0.1Ω~5MΩ之间。

(4)片状电阻器

片状电阻器是一种表面安装元件,是随着电子技术的发展而产生的新型元件。片状电阻器是由陶瓷基片、电阻膜、玻璃釉保护层和端头电极组成的无引线结构电阻元件。它体积小、重量轻、性能优良、温度系数小、阻值稳定、可靠性强,但其功率一般不大。阻值范围在10Ω~10MΩ之间,低阻值范围在0.02~10Ω之间。

(5)热敏电阻器

热敏电阻器是用一种对温度极为敏感的半导体材料制成的非线性元件。电阻值随温度升高而变小的为负温度系数热敏电阻器;随温度升高而增大的为正温度系数热敏电阻器。目前使用较多的为负温度系数的电阻器。图1-4所示为部分直热式热敏电阻器的外形结构图。

图1-4 直热式热敏电阻器的外形结构图

(6)压敏电阻器

压敏电阻器是一种特殊的非线性电阻器。当加在压敏电阻器两端的电压至某一临界值时,它的阻值会急剧变小。在电子电路中,它常用做过压保护和稳压元件。压敏电阻器按伏安特性可分为对称型(无极性)压敏电阻器和非对称型(有极性)压敏电阻器两种;按结构可分为体型压敏电阻器和结型压敏电阻器两种。

2. 电位器的分类

电位器的种类较多,按所使用的电阻材料分为碳膜电位器、碳质实心电位器、金属膜电位器、玻璃釉电位器、线绕电位器等。

下面介绍几种常用的电位器。

(1)碳膜电位器

碳膜电位器的电阻体是用碳黑、石墨、石英粉、有机黏合剂等配成悬浮液,并喷涂在玻璃纤维板或者胶纸板上制成的。电阻片上两端焊片间的电阻值是电位器的最大阻值,滑动臂与两端焊片之间的阻值随触点位置改变而变化。改变滑动臂在碳膜片上的位置,就可以达到调节电阻阻值大小的目的。碳膜电位器的结构简单、阻值范围宽、寿命长、价格低、型号多,但功率不太高,一般小于2W。图1-5所示为其外形结构图。

(2)线绕电位器

线绕电位器的电阻体是由电阻体和带滑动触点的转动系统组成的。它的耐热性好,温度系数小;噪声很低、精度高、有较大的功率。在同样的功率下,线绕电位器的体积最小,但它的分辨率低,高频特性差。图1-6所示为其外形结构图。

(3)单圈式电位器

单圈式电位器是线绕电位器的一种。它的滑动臂只能在360°范围内旋转。图1-5、图1-6所示的都属于单圈式电位器。

图1-5 碳膜电位器的外形结构图

图1-6 线绕电位器的外形结构图

(4)多圈式电位器

多圈式电位器的滑动臂从一个极端位置滑动到另一个极端位置,它的轴要转动一圈以上。这种电位器的电阻丝紧紧地绕在外有绝缘层的粗金属线上,金属线圈绕成螺旋形,装在有内螺纹的壳体内。电位器的滑动臂由转轴带动,能沿着螺旋形的金属线移动。多圈式电位器的转轴每旋转一周,其滑动臂仅移动一个螺距,因此用它可对电阻值进行细微的调节。多圈式电位器适用于需精密微调的电路。

(5)多圈微调电位器

多圈微调电位器用涡轮、蜗杆结构调节电阻,涡轮上装有滑动臂,旋转蜗杆时涡轮随着转动。涡杆转动一周,涡轮转动一齿,滑动臂便在电阻体上进行圆周运动,对电阻值进行细微调节。图1-7所示为其外形结构图。

图1-7 多圈微调电位器外形结构图

(6)单联、双联和多联电位器

单联电位器有自身独立的转轴,前面介绍的电位器都属于单联电位器。

多联电位器是将两个或两个以上电位器装在同一根轴上构成的。多个电位器可公用一个旋轴,以达到简化结构节省零件的效果。此类电位器大部分用在低频衰减器或需同步的电路中。图1-8所示为其外形结构图。

图1-8 多联电位器外形结构图

(7)锁紧型电位器

锁紧型电位器的轴套为圆锥形,并开有槽口。当螺帽向下旋紧时,轴套将锁紧,转轴位置不变,以防止调好的电阻值变化。该电位器的阻值处于固定状态,比较适用于需经常移动的电子仪器。图1-9所示为其外形剖面图。

图1-9 锁紧型电位器的外形剖面图

(8)带电源开关电位器

带电源开关电位器即在电位器上附带有开关装置。开关和电位器虽然同轴相连,但又彼此独立。电位器能起到控制电路开断的作用。其开关既可做成单刀单掷、双刀双掷、单刀双掷等,也可做成推拉或旋转开关,既节省元件,又美化面板,常用于收音机、电视机内作为音量控制兼电源开关。图1-10所示为其外形结构图。

图1-10 带电源开关电位器的外形结构图

(9)直滑式电位器

直滑式电位器的电阻材料为碳膜,电阻体为直条形,通过调节滑轮柄可改变其阻值。它工艺简单,可由滑臂的位置大致判断阻值,被广泛地应用在收音机、录音机、电视机和一些电子仪器上。它的外形结构图如图1-11所示。

图1-11 直滑式电位器的外形结构图

1.1.1.3 电阻器和电位器的主要参数

1. 电阻器的主要参数

(1)标称阻值与允许误差

标识在电阻器上的阻值称为标称阻值。但电阻的实际值往往与标称阻值有一定差距,即误差。两者之间的偏差允许范围为允许偏差,它标志着电阻器的阻值精度。通常电阻器的阻值精度可由下式计算:

式中 δ——允许误差;

R——电阻器的实际阻值(Ω);

RR——电阻器的标称阻值(Ω)。

按规定,电阻器的标称阻值应符合阻值系列所列数值。常用电阻器标称阻值系列见表1-3。电阻器的精度等级见表1-4。

表1-3 常用电阻器标称阻值

表1-4 电阻值的精度等级

[1] 文字符号直标法:用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值、额定功率、允许误差等级等。符号前面的数字表示整数阻值,后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值,其文字符号所表示的单位见表1-5。如1R5表示1.5Ω,2K7表示2.7kΩ,

表1-5 文字符号直标法中文字符号所表示的单位

例如:

由标号可知,它是精密金属膜电阻器,额定功率为1/8W,标称阻值为5.1kΩ,允许误差为±10%。

[2] 色标法:色标法将电阻器的类别及主要技术参数的数值用颜色(色环或色点)标注在它的外表面上。色标电阻(色环电阻)器可分为三环、四环、五环三种标法。其含义如图1-12和图1-13所示。

图1-12 两位有效数字阻值的色环表示法

图1-13 三位有效数字阻值的色环表示法

三色环电阻器的色环表示标称电阻值(允许误差均为±20%)。例如,色环为棕黑红,表示10×102 =1.0kΩ±20%的电阻器。

四色环电阻器的色环表示标称值(二位有效数字)及精度。例如,色环为棕绿橙金表示15×103=15kΩ±5%的电阻器。

五色环电阻器的色环表示标称值(三位有效数字)及精度。例如,色环为红紫绿黄棕表示275×104=2.75MΩ±1%的电阻器。

一般四色环和五色环电阻器表示允许误差的色环的特点是该环离其他环的距离较远。较标准的表示应是表示允许误差的色环的宽度是其他色环的(1.5~2)倍。

有些色环电阻器由于厂家生产不规范,无法用上面的特征判断,这时只能借助万用表判断。

(2)电阻器的额定功率

额定功率是指电阻器在交流或者直流电路中,在正常工作情况下,电阻器长期连续工作所允许承受的最大功率。对于同一类电阻器,额定功率的大小取决于它的几何尺寸和表面面积。电阻器的额定功率系列见表1-6。

表1-6 电阻器的额定功率系列

表示电阻功率的通用符号见表1-7。

表1-7 电阻功率的通用符号

说明:功率大于10W,小于1/4W的电阻,用阿拉伯数字标注,例如20W。

如果电阻器符号上没有瓦数的标识,就表明对该电阻器功率要求不严格,我们可以根据其体积大小来判断功率。

(3)电阻器的最大工作电压(极限工作电压)

最大工作电压是指电阻器长期工作而不发生过热或击穿损坏等现象的电压。电阻器的最大工作电压用下式计算:

U MAX = PR · RLJ

式中 UMAX——最大工作电压(V);

P R——额定功率(W);

P LJ——临界阻值(Ω)。

临界阻值由电阻器的额定功率及它的结构、外形尺寸等因素确定。

在实际使用中,当RRLJ时,一定要使电阻器在低于额定工作电压下工作。当RRLJ时,则必须低于最高工作电压,以免烧坏或产生极间击穿和飞弧现象。

2. 电位器的参数

电位器除与电阻器有相同的参数外,还有以下特定的几个参数。

(1)最大阻值和最小阻值

电位器的标称阻值是指该电位器的最大阻值。最小阻值又称为零位阻值。由于触点存在接触电阻,因此最小电阻值不可能为零。

(2)阻值变化特性

它是指阻值随活动触点的旋转角度或滑动行程的变化而变化。这种变化可以是任何函数形式。常用的有直线式、对数式和反对数式,分别用 X、Z、D表示。它们的变化规律如图1-14曲线的所示。

图1-14 用万用表测得的热敏电阻两端伏安特性曲线

● 直线式电位器,其阻值变化和转角呈线性关系,此类电位器多用在分压电路中。

● 对数式电位器,该类电位器开始转动时阻值变化小,转动角度增加阻值变化大,此类电位器多用在音量控制电路中。

● 反对数式(旧称指数式)电位器,其变化方式与对数式电位器相反,当其转动角度增加时,其阻值反而减小,此类电位器多用于音调控制电路中。

(3)动噪声

当电位器在外加电压作用下,其动接触点在电阻体上滑动时,产生的电噪声称为电位器的动噪声,其对家用电器及其他电子设备,如电视机、CD 唱机等影响很大,选用时宜用动噪声小的电位器。