Электротехнические материалы.

По электропроводности вещества можно разделить на четыре группы:

- диэлектрики

- проводники

- сверхпроводники

- полупроводники

Диэлектрики – это вещества, которые существенно препятствуют протеканию через них электрического тока ввиду высокого удельного сопротивления (10⁸ Ом • м) Применяют в качестве изоляции проводов.

Проводники – это материалы, которые почти не препятствуют протеканию по ним электрического тока благодаря низкому удельному сопротивлению (10^–5 Ом • м) Используют в кабелях и проводах в качестве токоведущих шин.

Сверхпроводники – это материалы, которые при охлаждении резко уменьшают удельное сопротивление до нуля. В результате отсутствуют потери энергии на омическом сопротивлении и увеличивается КПД. К сверхпроводникам относят соединения NbN, NbTi, Nb₃Sn. У большинства сверхпроводников критическая температура лежит вблизи абсолютного нуля, что снижает практическую пригодность этих материалов.

Полупроводники – это вещества, удельное сопротивление которых зависит от внешних условий: температуры, светового потока и т.д. В результате, в определённых условиях полупроводники могут менять своё удельное сопротивление, и оно может стать таким, как у проводников или как у диэлектриков. При температуре вблизи абсолютного нуля полупроводники становятся диэлектриками, а при нагреве они проявляют свойства проводников. Зависимость их сопротивления от температуры нелинейная.

 

Классификация электрорадиоэлементов.

 

Резисторы

Являются пассивными элементами электрической цепи, характеризуются сопротивлением электрическому току.

Обозначение резисторов на схемах

 

а) обозначение, принятое в России и в Европе

б) обозначение, принятое в США

 

Постоянные резисторы обозначаются следующим образом:

 

Обозначение	Номинальная мощность рассеивания
	без указания номинальной мощности рассеивания
	0,05 Вт
	0,125 Вт
	0,25 Вт
	0,5 Вт
	1 Вт
	2 Вт
	5 Вт
	10 Вт

 

Цепи, состоящие из резисторов:

 

Последовательное соединение резисторов

При последовательном соединении резисторов их сопротивления складываются

 

 

 

Параллельное соединение резисторов

 

При параллельном соединении резисторов складываются величины, обратно пропорциональные сопротивлению (то есть общая проводимость складывается из проводимостей каждого резистора)

 

 

 

Смешанное соединение резисторов

 

Схема состоит из двух параллельно включённых цепей, одна состоит из последовательно включённых резисторов и , общим сопротивлением , другая из резистора ,

общая проводимость будет равна:

 

 

Делитель напряжения

 

 

Классификация резисторов

 

Резисторы являются элементами электронной аппаратуры и могут применяться как дискретные компоненты или как составные части интегральных микросхем.

Дискретные резисторы классифицируются:

- по назначению (общего назначения, специального назначения, высокоомные, высоковольтные, высокочастотные, прецизионные и сверхпрецизионные)

-по виду ВАХ (линейные, нелинейные, варисторы, терморезисторы, фоторезисторы, тензорезисторы, магниторезисторы)

- по характеру изменения сопротивления (проволочные, постоянные, переменные, подстроечные)

 

Резисторы, выпускаемые промышленностью

Резисторы разных номиналов для поверхностного монтажа (SMD),

припаянные на печатную плату

 

Выпускаемые промышленностью резисторы одного и того же номинала имеют разброс сопротивлений. Точность резисторов; 20 %, 10 %, 5 %...0,01 %. Номиналы резисторов не произвольны: их значения выбираются из номинального ряда:

1,0-1.1-1,2-1,3-1,5-1,8-2,0-2,2-2,4-2,7-3,0-3,3-3,6-3,9-4,3-4,7-5,1-5,6-6,2-6,8-7,5-8,2-9,1

 

Цветовая кодировка резисторов

 

 

Бывают резисторы с 3,4 или 5 полосами. Первые две полосы задают первые знаки номинала, третья — множитель, четвёртая — точность, а пятая — температурный коэффициент.

 

Цвет	число	число	десятичный множитель	точность в %	ТКС
серебристый	—	—	1·10−2 = «0,01»		—
золотой	—	—	1·10−1 = «0,1»		—
чёрный			1·100 = 1	—	—
коричневый			1·101 = «10»
красный			1·10² = «100»
оранжевый			1·10³ = «1000»	—
жёлтый			1·104 = «10 000»	—
зелёный			1·105 = «100 000»	0,5	—
синий			1·106 = «1 000 000»	0,25
фиолетовый			1·107 = «10 000 000»	0,1
серый			1·108 = «100 000 000»	—	—
белый			1·109 = «1 000 000 000»	—
отсутствует	—	—	—	20 %	—

 

Запоминание цветной кодировки резисторов: после чёрной 0 и коричневой 1 идёт последовательность цветов радуги. Первая полоска стоит ближе к краю резистора, чем последняя.

 

Конденсаторы

 

Являются пассивными элементами схемы. Обладают ёмкостью и служат для накопления заряда и энергии электрического поля. Состоит из двух электродов в форме пластин (обкладок), разделённых диэлектриком.

Основа конструкции конденсатора — две токопроводящие обкладки,

между которыми находится диэлектрик

 

Свойства конденсатора

 

Конденсатор в цепи постоянного тока может проводить ток в момент включения его в цепь, по окончании переходного процесса ток через конденсатор не течёт, так как его обкладки разделены диэлектриком. В цепи же переменного тока он проводит колебания переменного тока посредством циклической перезарядки конденсатора.

 

Обозначение конденсаторов на схемах:

 

Обозначение	Описание
	Конденсатор постоянной ёмкости
	Электролитический конденсатор
	Подстроечный конденсатор
	Варикап

 

На электрических принципиальных схемах номинальная ёмкость конденсаторов указывается в микрофарадах (1 мкФ = 10⁶ пФ), пикофарадах и в нанофарадах. При ёмкости не более 0,01 мкФ, ёмкость конденсатора указывают в пикофарадах, при этом «пФ» не указывают. При обозначении номинала ёмкости в других единицах указывают единицу измерения. Для электролитических конденсаторов после обозначения номинала ёмкости, указывают их максимальное рабочее напряжение в вольтах. Для переменных конденсаторов указывают диапазон изменения ёмкости.

Характеристики конденсаторов:

Номинальная емкость

Для получения больших ёмкостей конденсаторы соединяют параллельно. Общая ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов равна сумме ёмкостей всех конденсаторов, входящих в батарею:

 

 

При последовательном соединении конденсаторов общая ёмкость равна:

 

 

 

Номинальное напряжение

 

— значение напряжения, обозначенное на конденсаторе, при котором он может работать с сохранением параметров в допустимых пределах.

При эксплуатации напряжение на конденсаторе не должно превышать номинального.

 

Полярность

 

Электролитические конденсаторы работают только при определенной полярности напряжения. При обратной полярности напряжения электролитические конденсаторы обычно выходят из строя из-за опасности разрушения (взрыва).

Разрушение возможно из-за действия температуры и напряжения, не соответствовавших рабочим, или старения. Конденсаторы с разорванной крышкой практически неработоспособны и требуют замены, а если она просто вспучена но еще не разорвана — скорее всего скоро он выйдет из строя или сильно изменятся параметры, что сделает его использование невозможным.

 

Взрывы электролитических конденсаторов — распространённое явление. Основной причиной взрывов является перегрев конденсатора или вследствие старения.

 

Классификация конденсаторов

 

По виду диэлектрика:

- вакуумные

- с газообразным диэлектриком.

- с жидким диэлектриком.

- с твёрдым неорганическим диэлектриком: стекло, слюда, керамика

- с твёрдым органическим диэлектриком: бумага, плёнка

- комбинированные

- электролитические

Слева — конденсаторы для поверхностного монтажа; справа — конденсаторы для объёмного монтажа; сверху — керамические; снизу — электролитические.

Различные конденсаторы для объёмного монтажа

Слюдяной плёночный конденсатор типа «СГМ» для навесного монтажа

 

По возможности изменения своей ёмкости:

- постоянные

- переменные

- подстроечные

 

Керамический подстроечный конденсатор

 

 

В зависимости от назначения:

- общего назначения

- специального назначения (высоковольтные, импульсные, помехоподавляющие и др.)

 

По форме обкладок:

- плоские

- цилиндрические

- сферические

 

Применение конденсаторов

- для построения фильтров, цепей обратной связи, колебательных контуров

- в фотовспышках

- в качестве элемента памяти или устройства хранения электрической энергии.

- для создания кратковременных мощных электрических разрядов

- измерительных преобразователей малых перемещений

- измерительных преобразователей влажности воздуха

- в схемах защиты

- в измерителе уровня жидкости

- для пуска асинхронных двигателей

- для пуска и работы трехфазных асинхронных двигателей при питании от однофазного напряжения.

- аккумуляторов электрической энергии

 

Примеры маркировки резисторов и конденсаторов.

Полное обозначение	Сокращенное обозначение
Единицы измерения	Обозн. един. измер.	Пример обозн. на схеме	Пример обозн. на детали	Обозн. един. измер.	Единицы измерения
ПИКОФАРАДЫ	пф	1,5	1р5	Р или П	ПИКОФАРАДЫ	к о н д е н с а т о р ы
	15П
	Н15	n или Н	НАНОФАРАДЫ
	1Н5
МИКРОФАРАДЫ	мкф	0,015 мк	15Н
0,15 мк	М15; m15	m или М	МИКРОФАРАДЫ
1.5	1М5
15 мк	15М
	100М
ОМЫ	Ом	0,47	Е47; R47	Е или R	ОМЫ	р е з и с т о р ы
4,7	4Е7; 4R7
	47Е
	470R; К47
КИЛООМЫ	кОм	К	КИЛООМЫ
4,7 к	4К7
47 к	47К
МЕГООМЫ	МОм	470К	470к М47
М	МЕГООМЫ
4,7 М	4М7
47 М	47М

Катушки индуктивности

 

Радиоэлемент, обладающий индуктивностью. Катушка индуктивностиспособна накапливать магнитную энергию при протекании электрического тока.

 

Устройство

 

Представляет собой винтовую или спиральную катушку из одножильного или многожильного изолированного провода, намотанного на цилиндрический или прямоугольный каркас из диэлектрика или плоскую спираль. Бывают и бескаркасные катушки. Намотка может быть однослойной и многослойной.

Для увеличения индуктивности применяют сердечники из ферромагнитных материалов: электротехнической стали, пермаллоя, ферритов. Также сердечники используют для изменения индуктивности катушек в небольших пределах.

 

Обозначение