9zip.ru Инструкции Тепловые характеристики прецизионных резисторов

Электрическая энергия, выделяющаяся в резисторе, при протекании тока превращается в тепловую, что ведет к повышению его температуры. Резистор сохраняет свои параметры в заданных пределах в течение всего срока службы лишь в том случае, если температура РЭ не превышает определенного максимального значения. Обычно максимальная температура определяется материалом проводящего слоя и физическими процессами, протекающими в нем в процессе работы и приводящими к изменению его сопротивления и ТКС. Максимальная температура определяет максимальную мощность рассеяния резистора. Номинальная мощность рассеяния — это максимально допускаемая мощность, выделяющаяся в резисторе при определенной температуре окружающей среды и не вызывающая изменения его параметров свыше норм, указываемых в технической документации на резистор. Очевидно, что номинальная мощность рассеяния и максимальная температура в резисторе зависят как от конструкции резистора (размеров, расположения РЭ), так и от условий теплообмена с окружающей средой (температуры окружающей среды, механизмов теплообмена и т. д.). Зависимость номинальной мощности рассеяния от температуры окружающей среды носит название нагрузочной характеристики резистора.

Расчеты тепловых характеристик в процессе проектирования призваны решать следующие задачи:

1) для заданной конструкции резистора, приложенной мощности и условий теплообмена определить распределение температуры в нем;

2) для заданной максимальной температуры и условий теплообмена определить номинальную мощность рассеяния;

3) определить нагрузочные характеристики резистора (расчет зависимости номинальной мощности от температуры окружающей среды);

4) оптимизировать габариты резистора (для заданной Тмакс и номинальной мощности требуется определить минимальные габариты изделия);

5) вычислить Тмакс в условиях нестационарной электрической нагрузки.

Такого рода расчеты, выполняемые на ЭВМ, позволяют уже на начальной стадии проектирования определить эксплуатационные характеристики изделия и отбросить заведомо непригодные варианты конструкций. Таким образом, основным требованием к программам расчета тепловых характеристик является возможность производить расчеты для достаточно произвольных конструкций без перепрограммирования.

Первым этапом решения задачи об определении тепловых характеристик является составление схемы замещения. Каждый элемент конструкции сопоставляется с тепловыми сопротивлениями, обусловленными механизмами теплопередачи, кроме того, рассматриваются пути передачи тепла, соответствующие ветвям схемы замещения. Узлы схемы замещения нумеруются, узел, соответствующий внешней среде, обычно принимается нулевым. Информация, вводимая в ЭВМ для решения задачи, состоит из данных о виде каждого элемента, его геометрических размерах, температуре и давлении окружающей среды, мощности, выделяющейся в каждом элементе. Сведения о конфигурации схемы замещения задаются номерами узлов, которые соединяет данный элемент.

Следующим этапом решения задачи является вычисление тепловых сопротивлений элементов схемы замещения; при этом принимается, что температура каждого элемента равна. Далее производится составление системы уравнений методом узловых потенциалов.

После формирования системы уравнений производится ее решение методом квадратного корня. Это позволяет без изменения воспользоваться модулями программы расчета распределения потенциалов и сопротивления РЭ.

Вычисленные значения температур элементов конструкции резистора используются на последующей итерации для расчета тепловых сопротивлений, зависящих от температур соответствующих элементов. Итерационное уточнение тепловых сопротивлений элементов конструкции прекращается, когда максимальная разность температур на предыдущей и последующей итерациях не превышает заданного значения, например 0,005 К. Обычно для расчета распределения температуры в резисторе необходимо от трех до пяти итераций. Распределение температуры перегрева по отношению к окружающей среде в постоянном резисторе с номинальной мощностью рассеяния Р=0,25 Вт при разбиении РЭ на 50 элементов для бесдефектного резистора, а также при наличии дефектов проводящего слоя приведены в литературе.

Понравилась статья? Пётр I говорит: поделись с друзьями!