Provedení a vlastnosti rezistorů, kondenzátorů a cívek


Rezistory, kondenzátory a cívky jsou pasivní jednobrany (dvojpóly), pro něž obecně platí, že vykazují (chtěně i nechtěně) jistý odpor, indukčnost a kapacitu, při tom pro určitou součástku je daná vlastnost parazitní (nežádoucí) (viz dále).


Rezistory

Rezistor je taková pasivní elektronická součástka, jehož žádanou vlastností je vykazovat elektrický odpor žádané velikosti. Parazitními parametry rezistoru je parazitní kapacita a parazitní indukčnost.


Základní parametry:

Jmenovitý odpor rezistoru je výrobcem předpokládaný odpor součástky v ohmech. Tento odpor může být na součástce vyznačen kódem tvořeným skupinou číslic a písmen nebo barevnými proužky.

Jmenovitá tolerance udává v procentech velikost, o kterou se maximálně smí lišit (+ i -) skutečná hodnota odporu rezistoru od jmenovité hodnoty odporu rezistoru.

Rezistory se vyrábí v normalizovaných řadách odporů (např. E12 = 1 - 1,2 - 1,5 - 1,8 - 2,2 - 2,7 - 3,3 - 3,9 - 4,7 - 5,6 - 6,8 - 8,2), což jsou geometrické řady. Každé normalizované řadě odpovídá určitá jmenovitá tolerance (např. E12 = 10%).

Jmenovité zatížení rezistoru je výkon, který se smí (za podmínek stanovených normou) přeměnit v rezistoru na teplo, aniž by teplota jeho povrchu překročila přípustnou velikost, tj. je to maximální výkon, který rezistor může rozptylovat při nepřetržitém provozu v podobě tepelné energie do okolí. Rozmezí jmenovitého výkonu: 0,01 až 500 W.

Provozní zatížení rezistoru je určeno největší teplotou povrchu součástky, při které ještě nenastávají trvalé změny jejího odporu. Udává se v katalogu grafem Pr = f (). Za daných podmínek se rovná jmenovitému zatížení.

Největší dovolené napětí rezistoru (jmenovité napětí rezistoru) je maximální napětí na rezistoru, při kterém nedojde k překročení jmenovitého výkonu. Při jeho překročení může dojít ke zničení součástky.


Druhy rezistorů:

Dělení podle konstrukčního provedení:

1) rezistory se dvěma vývody: a) pevné; b) nastavitelné

2) rezistory s více vývody (pracují jako napěťové děliče): a) s odbočkami; b) potenciometry, trimry

Dělení podle technologického provedení:

1) vrstvové rezistory (odporový materiál ve formě vrstvy)

2) drátové rezistory (vinuté odporovým drátem)


Pevné vrstvové rezistory jsou tvořeny válcovým keramickým nosným tělískem, na jehož povrchu je nanesena odporová vrstva (uhlíková - uhlík s vhodným plnidlem; metalizovaná - kovový kysličník). Rezistory s odporem nad 4 k mají vyfrézovanou drážku ve tvaru šroubovice, jíž se zvětšuje a nastavuje velikost odporu. Vývody jsou tvořeny kovovými čepičkami s pocínovanými dráty nalisované na konce keramického tělíska. Povrch rezistorů se chrání speciálními laky nebo smalty. Výhody a nevýhody: dobré vf vlastnosti, nízká zatížitelnost

Pevné drátové rezistory jsou navinuty odporovým drátem (např. konstantan, nikelin, apod.) na válcové nosné tělísko. Konce odporového drátu jsou přivařeny k vývodům obdobné konstrukce jako u vrstvových rezistorů. Povrch se chrání vrstvou speciálního tmelu nebo smaltu, který může odolávat i poměrně vysokým teplotám. Výhody a nevýhody: špatné vf vlastnosti, vyšší zatížitelnost

Rezistory s odbočkou se vyrábějí jako drátové. Vývod odbočky je vytvořen z kovového pásku, který obepíná tělísko rezistoru a přiléhá svým kontaktem k odporovému vinutí v místě, kde není pokryto vrstvou tmelu. Tyto rezistory nejsou konstruovány pro mnohonásobné přesouvání polohy odbočky.

Potenciometry jsou tvořeny odporovou dráhou a běžcem. Běžec umožňuje svým pohybem po odporové dráze plynulé nastavování odporu od minimální do maximální (jmenovité) hodnoty.

Potenciometry mohou být podle technologického provedení: vrstvové a drátové. Podle závislosti změny odporu mezi krajními vývody a běžcem v závislosti na úhlu natočení (poloze) se potenciometry rozlišují na: lineární, logaritmické, exponenciální, apod. Vlastnosti: otáčení hřídele (běžce) se provádí ručně, určen k mnohonásobnému přestavování polohy běžce

Druhem potenciometrů jsou tzv. trimry, jejichž provedení a dělení je zcela shodné s potenciometry. Vlastnosti: otáčení hřídele (běžce) se provádí pomocí šroubováku, není určen k mnohonásobnému přesouvání polohy běžce


Kondenzátory

Kondenzátor je elektronická dvojpólová pasivní součástka konstruovaná tak, aby vykazovala kapacitu žádané velikosti. Parazitními parametry kondenzátoru jsou parazitní odpor a parazitní indukčnost.


Základní parametry:

Jmenovitá kapacita kondenzátoru je výrobcem předpokládaná kapacita součástky. Tato kapacita se na součástce vyznačuje zpravidla kódem tvořeným skupinou číslic a písmen.

Jmenovitá tolerance udává v procentech velikost, o kterou se maximálně smí lišit (+ i -) skutečná velikost kapacity kondenzátoru od jmenovité hodnoty kapacity kondenzátoru.

Kondenzátory se stejně tak jako rezistory vyrábí v normalizovaných řadách (viz rezistory), vyjma elektrolytických kondenzátorů. Každé normalizované řadě odpovídá určitá tolerance (viz rezistory), vyjma elektrolytických kondenzátorů.

Jmenovité napětí kondenzátoru udává výrobce a bývá na součástce vyznačeno (viz též provozní napětí).

Provozní napětí kondenzátoru je největší napětí, které může být trvale na kondenzátor připojeno (za daných podmínek se provozní napětí rovná jmenovitému napětí kondenzátoru). U elektrolytických kondenzátorů je třeba dbát na polaritu připojeného napětí.

Izolační odpor kondenzátoru je odpor mezi elektrodami kondenzátoru měřený stejnosměrným proudem (za daných podmínek dle normy). Je tvořen odporem dielektrika a izolace, která elektrody obklopuje (činí řádově 1000 M až 100 T). Neměří se u elektrolytických kondenzátorů.


Druhy kondenzátorů:

Dělení podle konstrukce:

1) kondenzátory pevné

2) kondenzátory proměnné (ladicí a dolaďovací)

Dělení podle dielektrika (izolace):

1) vzduchové

2) s papírovým dielektrikem, nebo z metalizovaným papírem

3) s plastickou folii

4) slídové

5) keramické

6) skleněné

7) elektrolytické


Pevné kondenzátory představují soustavu minimálně dvou vodivých ploch (elektrod), mezi nimiž se nachází dielektrikum (izolace).

Kondenzátory s papírovým dielektrikem jsou tvořeny dvěma hliníkovými foliemi oddělenými kondenzátorovým papírem. Vše je svinuto do balíčku a uloženo do pouzdra. Je-li kondenzátorový papír pokryt z obou stran napařenou hliníkovou vrstvou mluvíme o kondenzátoru z metalizovaného papíru.

Kondenzátory s plastickou fólii jsou konstrukčně shodné s kondenzátory s papírovým dielektrikem, pouze místo papíru se použije fólie. Výhody: velká elektrická pevnost, velký izolační odpor.

Kondenzátory slídové mají elektrody napařené na tenké destičce z jakostní slídy. Jednotlivé destičky jsou spojeny paralelně kvůli dosažení potřebné kapacity. Výhody: malé ztráty, vysoká teplotní stabilita kapacity.

Kondenzátory keramické nebo skleněné mají dielektrikum tvořeno speciální keramikou (sklem).

Kondenzátory elektrolytické mají jako dielektrikum tenkou vrstvu kysličníku, která se vytvoří na povrchu hliníkové nebo tantalové elektrody působením elektrického proudu, je-li elektroda obklopena vhodným elektrolytem. Kovová elektroda musí být vždy kladně polarizována a elektrolyt záporně. Výhoda: velká elektrická pevnost (jm.napětí).

Tantalové kondenzátory mají místo hliníkových elektrod tantalové. Výhody: větší teplotní stabilita kapacity, menší rozměry, menší ztráty. Nevýhoda: nižší provozní napětí.

Ladicí kondenzátory jsou tvořeny soustavou pevných (statorových) desek a desek rotorových. Rotorové desky se zasunují mezi statorové desky tak, aby zůstala malá vzduchová mezera, čímž se zvětšuje (mění) kapacita. Maximální kapacita bývá cca do 500 pF. Minimální kapacita (při zcela vysunutém rotoru) je cca 10% kapacity maximální. Vlastnosti: určeny k mnohonásobné změně kapacity.

Dolaďovací kondenzátory existují v různých druzích. Nejčastěji trubkové - skleněná nebo keramická trubka na povrchu postříbřená (první elektroda), do které se zašroubovává kovový píst (druhá elektroda). Vlastnosti: jsou určeny jen k občasné změně kapacity.


Cívky

Cívka je pasivní elektronická součástka konstruovaná tak, aby vykazovala vlastní indukčnost žádané velikosti. Parazitní parametry cívky jsou parazitní odpor a parazitní kapacita (viz dále).

P
arazitní parametry:



Náhradní schéma (viz obr.) obsahuje následující složky:

L ... vlastní indukčnost cívky

Cp ... kapacita vinutí, která je tvořena vzájemnou kapacitou závitů

Rss ... stejnosměrný odpor, tj. odpor vodiče vinutí

Rj ... ztráty v jádře cívky (hysterézní ztráty st proudu, ztráty vzniklé vlivem vířivých proudů při st mag. poli)

Rd ... dielektrické ztráty v jádře cívky

Rv ... ztráty vyzářením části energie z cívky do okolního prostoru

Rsk ... ztráty způsobené skin efektem (zvětšování odporu vodiče při vzrůstu kmitočtu)



Princip skin efektu (zjednodušeně): Jev se projevuje při vysokých frekvencí, kdy dochází k nerovnoměrnému rozložení proudu ve vodiči (s vyšší frekvencí - větší nerovnoměrnost rozložení). Při průchodu střídavého proudu vodičem vzniká v jeho okolí proměnné magnetické pole. Toto magnetické pole způsobuje indukování napětí ve vodiči, které je největší v ose vodiče. Vlivem tohoto indukovaného napětí dochází k nerovnoměrnému rozložení proudové hustoty - proud "se pohybuje" převážně po povrchu vodiče, čímž se zvyšuje odpor vodiče.


Druhy cívek:

Dělení podle konstrukce:

1) cívky bez jádra

2) cívky s jádrem


Cívky bez jádra se vinou buď na izolační kostry, nebo mohou být samonosné; speciální případ je tzv. plošná cívka. Vlastnosti: indukčnost řádově H. Užití: ve vf obvodech, nebo v nf obvodech, kde je třeba zachovat indukčnost nezávislou na procházejícím proudu.

Cívky s jádrem mají jádra vyrobená z magneticky značně vodivých materiálů, ale málo elektricky vodivými, a s malými hysterézními ztrátami. Vysokofrekvenční cívky s jádry se dělají jako šroubová nebo hrníčková, materiálem pro jádra bývá některý druh feritu. Tyto cívky jsou omezeně laditelné. Vlastnosti: indukčnost maximálně 100 mH. Nízkofrekvenční tlumivky mají většinou jádra typu C vytvořená z ortopermového pásku. Jsou dvě možnosti provedení: jádrové (1 jádro, 2 vinutí) nebo plášťové (2 jádra, 1 vinutí). Magnetický obvod se často přerušuje vzduchovou mezerou (izolantem), aby nemohlo dojít k magnetickému nasycení vliv stejnosměrného proudu. Vlastnosti: indukčnost maximálně desítky H.

dlabos.wz.cz