Проволочный резистор

Сплавы палладия с иридием разработаны сравнительно недавно, но их уже широко применяют для скользящих контактов. Присадок иридия значительно повышает твердость и механическую, прочность сплава. Однако сплавы, содержащие более 20% иридия, трудно поддаются механической обработке. Коррозионная стойкость сплавов выше, чем у чистого палладия.

Для скользящих контактов  применяют также сплавы палладия с 10 и 18% иридия.

По сравнению с платиноиридиевыми, палладиевые сплавы несколько тугоплавки, но по удельному электрическому сопротивлению л твердости практически равнозначны и могут заменять платиноиридиевые сплавы.

Большой интерес представляет сплав палладия с 20% вольфрама.   Этот   сплав   обладает   малым и  стабильным   во   времени   контактным сопротивлением, высокими механическими свойствами, коррозионное стоек к ряду агрессивных сред - аммиаку, сернистому газу, воде и т. д. В настоящее время этот сплав идет на изготовление резистивных проволок. Однако он с большой - эффективностью может использоваться и как материал для скользящих контактов.

Золото и его сплавы.

Вследствие малой твердости  золото в чистом виде для скользящих контактов используют крайне редко лишь для контактов, работающих при небольшом контактном усилии, малом ресурсе работы и низком электрическом напряжении, так как контакты из золота способны свариваться. Чаще золото используют в виде гальванических покрытий контакта. Путем холодного обжатия твердость золота может быть увеличена в 2-З раза. Полото практически не окисляется и стойко к образованию сернистых пленок, как при комнатной температуре, так и при нагревании. Присадки к золоту других металлов повышают его твердость и электросопротивление. Для скользящих контактов используются сплавы золота с серебром, имеющие значительную твердость и высокую коррозионную стойкость.

Однако в этих сплавах  должно быть не менее 50% золота, так  как в противном случае они  нестойки к сернистым соединениям. Для скользящих контактов берутся  сплавы золота с медью, которые имеют  высокую твердость и электропроводность, стойки к коррозии и свариванию. В сплавах золота с никелем по мере увеличения последнего твердость возрастает, достигая 100 кг/мм² при 5% никеля и 220 кг/мм² при 16,% никеля. Для маломощных контактов в качестве заменителя платина - иридиевых сплавов применяют сплав золота с 5% никеля.

4. Выбор материала резистивного элемента и расчет размеров

Исходные данные для  расчета резистивных элементов:

• Сопротивление 4 кОм
• Мощность рассеивания 50 Вт

 

В качестве резистивного элемента выберем сплав манганина. Данный сплав обладает низким ТКС в интервале температур +5 ÷ +60◦С, малую термо-э.д.с., манганиновая проволока широко используется в точных постоянных проволочных резисторах, работающих при температурах, близких к нормальной.

Зная мощность рассеивания  определим площадь каркаса по формуле:

 

, где

 

P – электрическая мощность рассеивания [Вт]; Θ – перегрев обмотки, равный

разности между максимально  допустимой температурой на обмотке  и 

номинальной окружающей температурой [◦С]; µ - средний коэффициент  теплоотдачи резисторов, лежащий в пределах (5÷20)* [Вт/ *град.]

        Зная площадь каркаса и выбрав  марку материала проволоки, ее  диаметр можно определить из  следующего выражения:

 

 

, где

ρ – удельное электрическое сопротивление проволоки [Ом* /м];

R – сопротивление обмотки [Ом]; k – коэффициент, численно равный отношению шага намотки к диаметру проволоки. Он выбирается равным 1,2-1,5 для резистивных элементов с обмоткой из неизолированной проволоки диаметром 0,04мм и выше и 1,5-2 для резистивных элементов с обмоткой из неизолированной проволоки диаметром 0,04-0,01 мм. Резистивные элементы, наматываемые изолированным проводом, могут иметь коэффициент k=1,05÷1,2.

        Рассчитаем общую длину нашей проволоки:

       

        

 

Для расчета активной части резистора, необходимо задать диаметр каркаса, в нашем случае D_k=15мм

 

 

 

 

 

 

 

примем немного большим, чем , L_k=44.5 мм

        При расчете шага намотки необходимо учесть условие D_k   d, тогда шаг намотки можно определить из следующего выражения:

 

 

Зная шаг намотки, можно  рассчитать количество витков:

 

В качестве контактного  материала выберем сплав палладий-иридий. Это сплав обладает достаточно малым ТКС ( ), небольшое удельное сопротивление ( ).

 

Проверочный расчет:

 

 

 

 

 

5. Заключение

В данной курсовой работе был рассмотрен проволочный резистор. Был выбран материал резистивного элемента, в нашем случае это нихром. Так же был выбран материал для расчета контактов, в качестве контактного материала был выбран палладий-иридиевый сплав так как этот материал дешевле сплавов платины. Рассчитали габаритные размеры для постоянного проволочного резистора. Проверили выполнение параметров задания, проведя проверочный расчет. Представим полученные расчеты в виде таблицы 5.1

Таблица 5.1 – Габаритные размеры постоянного проволочного резистора 

Габаритные размеры  каркаса
Длина каркаса  , мм		Диаметр , мм
44,5		15
Резистивный материал
Материал	Длина L, м	Диаметр d, мм
Манганин	25,15	0.062

 

Из полученных расчетов, был выбран резистор марки  ПЭВ-50, габаритные данные:

• Длина L, мм=90 
• Диаметр D, мм=29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1.М.Т.Железнов, Л.Г. Ширшева  Проволочные резисторы 1970г.

2. К.И. Мартюшов, Ю.В. Зайцев Технология производства резисторов 1972г.

3. Д.М. Иванов, В.В. Стабольский  Переменные резисторы 1976г.

4. Л.Р. Битнер Материалы  и элементы электронной техники  2007г.

5. В.В. Стабольский,  И.И. Четвертков  Резисторы 1973г.

6. http://www.dvo.sut.ru/libr/eqp/031/21.htm - Классификация и конструкции резисторов.