Download - Proiect Bazele Electronicii
Rezistoare, condensatoare şi bobine
2
UNIVERSITATEA POLITEHNCA
BUCURESTI
PROIECT PENTRU
Bazele Electronicii
TEMA PROIECTULUI:
REZISTOARE, CONDENSATOARE ŞI BOBINE
]
Rezistoare, condensatoare şi bobine
3
C UP RINS Anul I
Memoriu justificativ…………………………………………………………..3
Capitolul I. Rezistoare…………………………………………………….…..4
I.1.Noţiuni generale despre rezistoare……………………………………….….4
I.2.Clasificarea rezistoarelor…………………………………………………….5
I.3.Parametrii rezistoarelor……………………………………………………...6
I.4.Marcarea rezistoarelor………………………………………………………9
I.5.Gruparea rezistoarelor ………………………………………………….…..13
I.6.Utilizări ale rezistoarelor……………………………………………….…...13
Capitolul II. Condensatoare……………………………………………….…14
II.1.Noţiuni generale despre condensatoare…………………………………....14
II.2.Clasificarea condensatoarelor…………………………………………..….15
II.3.Proprietăţi electrice………………………………………………………...16
II.4. Parametrii condensatoarelor………………………………………………17
II.5. Marcarea condensatoarelor………………………………………………..20
II.6. Gruparea condensatoarelor……………………………………………..…25
II.7. Exemple de condensatoare şi utilizările lor…………………………….…25
Capitolul III. Bobine……………………………………………………….…31
III.1.Noţiuni generale despre bobine…………………………….…….….……31
III.2.Clasificarea bobinelor………………………………………….……….…31
III.3. Proprietăţi electrice………………………………………………………32
III.4.Elementele constructive ale unei bobine……………………………….…35
III.5.Parametrii bobinelor…………………………………………………..…..37
Capitolul IV. Norme de protecţie a muncii………………………………….38
Bibliografie…………………………………………………….………………41
Rezistoare, condensatoare şi bobine
4
ME MORI U JUSTIF I CAT I V
Elementele de circuit cum sunt: rezistoarele, condensatoarele şi bobinele
au dus la construirea unor circuite electronice din ce în ce mai performante şi
astfel la îmbunătăţirea stilului de viaţă al omului.
Primul rezistor simplu a apărut în anul 1827 iar în 1976 apar primele
rezistenţe integrate.
Tendinţele generale ale evoluţiei rezistoarelor constau în: creşterea
performanţelor rezistoarelor, scăderea dimensiunilor rezistoarelor şi scăderea
costurilor.
În circuitele unde sunt utilizate, rolul rezistorului poate fi în: producerea
căderii de tensiunii dorite între două puncte din circuit, în determinarea
curentului dorit printr-o altă piesă a circuitului, în divizarea unui circuit într-un
raport dat(circuit divizor de tensiune) şi în terminarea unei linii de transmisie(ca
rezistenţă de sarcină).
În 1745 a apărut primul condensator descoperit de Pieter van
Messchenbroek de la Universitatea din Lyden – cunoscut sub denumirea de
borcanul Lyden (Lyden jar).
Tendinţele generale ale evoluţiei condensatoarelor constau în: creşterea
capacităţilor specifice ale condensatoarelor, scăderea dimensiunilor
condensatoarelor şi creşterea tensiunilor la care pot fi supuse condensatoarele.
Referitor la istoria bobinelor se ştie că în 1821 Michael Faraday pune în
evidenţă liniile de câmp magnetic ce apar în jurul unui conductor parcurs de
curent electric. În 1825 William Sturgeon construieşte primul electromagnet. În
1831, independent Michael Faraday şi Joseph Henry descoperă legea inducţiei
magnetice. Faraday a construit apoi primul motor electric, primul generator
electric şi primul transformator. Henry este cel care construieşte primul telegraf
mbunătăţ apoi de Morse ar n 1876 Bel nventează pr mu elefon ş
phonograf e ectromagnet c.
CAPITOLUL
I
REZISTOARE
I.1. Noţ un generale despre rez stoarele electrice
Rezistoare, condensatoare şi bobine
5
î it i î l i i l t i
l i
i i i
Figura 1.1. Exemple de rezistoare
Rezistorul este o piesă componentă,din circuitele electrice şi electronice a
cărei principală proprietate este rezistenţa electrică.
Rezistorul electric are două terminale; Conform legii lui Ohm, curentul
electric care curge prin rezistor este proporţional cu tensiunea aplicată pe
terminalele rezistorului:
I - intensitatea curentului electric
U- tensiunea electrică
R- rezistenţa electrică
Cel mai important parametru al unui rezistor este rezistenţa electrică.
(1)
Rezistoare, condensatoare şi bobine
6
Rezistoarele sunt complet caracterizate prin relaţia dintre tensiunea la
borne şi intensitatea curentului prin element, atunci când dependenţa U=f(I) este
liniară.
I .2 . C la s i f ic a rea rezi st o arelor
I .2.1. C l a s i f i c are – c r i t e r i u l geo m e t r i c
Are în general în vedere modul de amplasare a terminalelor la corpul
rezistorului:
Cu montare pe suprafaţă;
Figura 1.2.Rezistoare cu montare pe suprafaţă
Cu terminale axiale;
Figura 1.3.Rezistoare cu terminale axiale
Cu terminale radiale;
Figura 1.4.Rezistoare cu terminale radiale
I . 2 . 2 . Cl a s i f icare– c r i t e r i u l t ehnolo g i c
Rezistoare, condensatoare şi bobine
7
Rezistoare peliculare – se obţin prin depunerea unui material rezistiv
(carbon aglomerat, carbon cristalin, aliaje metalice, oxizi metalici)
într-o peliculă subţire (sub 10 m) pe un suport izolator.
Rezistoare bobinate – se obţin prin bobinarea unui conductor metalic
pe un suport izolant. Tehnologia se utilizează fie pentru obţinerea unor
rezistoare de precizie sau de mare putere.
Rezistoare de volum – elementul rezistiv este în tot corpul rezistorului
Figura 1.5. Elemente componente ale rezistorului
I.2.3. C lasif i care – crit eri ul li ni arit ăţ ii
Liniare R const.
Neliniare
-Termistoaret
-VaristoareV
R R(t ) t
R R(v) v
temperatură
tensiune
n
Rezistoare, condensatoare şi bobine
8
-Fotorezistoare R R( ) flux luminos
I .3. P ara m e t rii re z i s t oarelor f i x e
Parametri obligatoriu inscripţionaţi sunt:
-Rezistenţa nominală
-Toleranţa valorii nominale
Parametri inscripţionaţi numai pe anumite rezistoare sunt:
-Puterea nominală disipată
-Coeficientul de temperatură
-Tensiunea limită superioară
Parametri ce nu apar inscripţionaţi (domeniul valorilor nominale,
domeniul nominal de temperatură, factorul de zgomot)
Serii de valori normali zat e
În practică nu se realizează rezistoare cu rezistenţe nominale într-o gamă
continuă de valori. Soluţia adoptată este cea a unei serii de valori
normalizate. Fiecare serie este caracterizată de o anumită toleranţă.
Valorile nominale ale rezistenţelor se obţin din valorile seriei normalizate
prin multiplicare cu puterile lui 10. O anumită serie acoperă aproape tot
domeniul de valori posibile pentru rezistenţe având în vedere că între două
valori succesive din serie se respectă relaţia:
Ri (t 1) Ri 1 (t 1) (2)
Numărul de valori dintr-o serie rezultă în funcţie de toleranţă rezolvând
ecuaţia alăturată şi luând întregul imediat superior pentru n.
1 t 10 (3)
1 t
i
Rezistoare, condensatoare şi bobine
9
Valorile nominale dintr-o serie sunt într-o progresie geometrică dată de
relaţia alăturatăR0 1;
Ri R0 r1
r 10 n(4)
Principalele serii normalizate sunt următoarele:
E6( 20%); E12( 10%); E24( 5%);
E48( 2%); E96( 1%); E192( 0,5%);
Valori din primele trei serii normalizate:
Valori normalizate
Serie Toleranţă
Putere 1/n Ratie
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
E6 20% 0.166667 1.47 1 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8E12 10% 0.083333 1.21 1 1.2 1.5 1.8 2.2 2.6 3.3 3.8 4.7 5.6 6.8 8.3E24 5% 0.041667 1.1 1 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.9 3.3
Tabel 1. Serii normalizate de rezistoare
A l egerea re z i s t oarelor î n f u nc ţ ie d e t olera n ţ ă În alegerea rezistoarelor pentru o aplicaţie nu este indiferentă toleranţa acestora.
Variaţia funcţiilor unui circuit în raport cu toleranţele componentelor se numeşte
senzitivitate.
P u t erea no m i nală, P n Reprezintă puterea maximă ce poate fi disipată în rezistor în regim de
funcţionare îndelungată la o temperatură a mediului egală cu temperatura
nominală Tn, fără ca acesta să-şi modifice parametrii.
Acest parametru este inscripţionat numai pentru rezistoarele cu putere
nominală mai mare de 2 W.
Şi pentru acest parametru există 24 de valori standardizate:
0,05W; 0,1W; 0,125W; 0,25W; 0,5W; 1W; 2W; 3W; 4W; .... 10W; 16W; ... 500W
Rezistoare de mică putere
Rezistoare, condensatoare şi bobine
10
Pentru rezistoarele de mică putere (sub 2 W) puterea nominală poate fi dedusă
din gabaritul (dimensiunile) rezistorului
Figura1.6. Rezistoare de mică putere
C o e f i c i e n t u l d e t e m perat u ră
Apare inscripţionat în cazul rezistoarelor de precizie
Pentru majoritatea rezistoarelor acest parametru poate fi considerat
constant.
Tensiunea limită superioră, Vn
Apare inscripţionată în cazul rezistoarelor dedicate funcţionării la tensiuni
foarte înalte.
Pentru rezistoarele de valoare mare Vn poate fi limitat sub valoarea
anterioară din considerente legate de străpungere a dielectricilor.
F ac t or u l d e zgo m o t , F
Reprezintă valoarea tensiunii de zgomot ce apare la bornele rezistorului la
aplicarea unei tensiuni continue de 1 V.
Tensiunea de zgomot apare datorită mişcării dezordonate a purtătorilor de
sarcină din materialul conductor.
I .4. M arcarea rezi st oarelor
Marcarea se referă la modul în care este codificată informaţia
inscripţionată pe rezistoare.
101
Rezistoare, condensatoare şi bobine
Marcare în cod de litere şi cifre
Marcare în codul culorilor
M arcarea în cod d e l i t ere ş i c i f re
Marcarea valorii nominale se face utilizând cifre şi litere cu caracter de
multiplicator. Prin poziţionarea literei se marchează prezenţa virgulei zecimale
în valoarea nominală.
Multiplicatori: R=1; K=1.000 (kilo); M=1.000.000 (mega); G=1.000.000.000
(giga)
Pentru marcarea toleranţei se poate apela fie la marcarea în clar (5%, 1%,
etc.) fie la inscriptionare codificată prin litere
B 0,1%; C 0,25%; D 0,5%; F 1%; G 2%; H 2,5%; J 5%;
K 10%; M 20%
Pentru a se evita confuzia între literele care au semnificaţie atât de
separator cât şi de toleranţă, cele cu semnificaţie de toleranţă se inscripţionează
separat de codul valorii nominale (eventual pe alt rând).
Exemple:
2 K 7
3 3 0M
R 3K
Valoare 2700 , toleranţă 5%
Valoare 330 K , toleranţă 20%
Valoare 0,33 , toleranţă 10%
Marcarea puterii şi a coeficientului de temperatură se face în clar pentru
rezistoarele la care se impune inscripţionarea acestor parametrii.
Marcarea în cod de litere şi cifre pentru rezistoare de dimensiuni mici
Pentru rezistoarele de dimensiuni foarte mici se utilizează un cod conform
tabelelor alăturate, cod EIA-96.
Rezistoare, condensatoare şi bobine
111
Tabel 2. Marcarea în cod de litere şi cifre a rezistoarelor
M arcarea în co du l c u lor i lor
Acest mod de marcare codificată, deşi este mai dificil de citit, prezintă
avantajul că inscripţionarea este vizibilă pe corpul rezistorului indiferent cum
este el montat pe plachetă.
Citirea codului se face începând cu inelul colorat cel mai apropiat de un
terminal sau cu grupul de inele colorate.
Pentru rezistoarele cu valori nominale din seriile E6, E12, E24 şi E48
codul conţine patru benzi colorate.
Pentru rezistoarele cu valori nominale din seriile E96, E192 şi cu toleranţe
mai mici codul conţine cinci benzi colorate.
Rezistoare, condensatoare şi bobine
121
Figura 1.7.Codul culorilor la rezistoare
Codificarea rezistoarelor
Redă informaţia prin care sunt descrise rezistoarele în cataloage şi deci şi
în listele de materiale care se întocmesc. Pentru rezistoarele de producţie
românească codul are următoarea structură:
Câmpul I – conţine trei litere care arată tipul tehnologic
Câmpul II – conţine o cifră cu semnificaţie referitoare la tipul
capsulei (modul de conectare a terminalelor la corp);
Câmpul III – conţine trei cifre care indică puterea nominală
Câmpul IV – conţine o literă care semnifică varianta constructivă;
Rezistoare, condensatoare şi bobine
131
În listele de materiale aceste coduri se completează cu informaţiile
inscripţionate pe rezistor (valoare nominală şi toleranţă)
Ob s erv a ţ ii Unele culori nu au semnificaţie pentru toleranţă (orange, galben şi alb).
În cazul codului cu patru benzi singurele culori care pot fi întâlnite pentru
toleranţă sunt roşu (2%), auriu (5%) sau argintiu (10%).
Lipsa inelului de culoare pentru toleranţă înseamnă toleranţă 20%. Deci,
în acest caz codul va conţine numai trei benzi colorate.
Exemplu:
Figura 1.8.Rezistoare marcate în codul culorilor
Maron, negru, roşu + auriu = 10 x 100 5% = 1 K 5%
I .5.Gr u pa r ea re z i s t oarelor
Rezistoarele se pot asocia:
-în serie
-în paralel
-mixt
-în stea
-în triunghi
I .6. U t i lizări ale rezi s t oarelor
-rezistoarele neprotejate sunt folosite la aparatele de măsurat electrice
-rezistoarele lăcuite sunt folosite în mediile cu umiditate mărită
-pentru reglarea curentului, tensiunii şi obţinerea căldurii în instalaţiile de
curenţi tari
-reostatele cu rezistoare din lichide se folosesc la reglarea curenţilor mari
-reostatele pentru încălzire se folosesc pentru uzul casnic şi industrial(la
cuptoare, matriţe, etc).
Rezistoare, condensatoare şi bobine
141
C ap i t o l u l I I . C o n d e n s a t o a re
I I . 1 . N o ţ i u n i g e n er a l e de s p re c o n de n s a to a re
Condensatorul este o componentă de circuit format din două armături separate
printr-un dielectric.
Influenţa dielectricului
Un rol important în comportarea condensatorului îl joacă materialul
izolator(dielectricul) aflat între armăturile metalice.
Prin permitivitatea sa relativă r măreşte capacitatea condensatorului:
Prin câmpul electric la care apare străpungerea sa (rigiditate electrică) se
limitează superior tensiunea ce poate fi aplicată condensatorului.
Capacitatea condensatorului este dependentă de geometria sa.
A r m ă tur i p a r a l e l e
Figura 2.1.Condensator cu armături paralele
C o A
A d
+ + + +d
- - - - - A r m ă tur i c ili nd r i ce
Figura 2.2.Condensator cu armături cilindrice
-Q Cr
a+Q
2 o L
ln b
a
b L
Rezistoare, condensatoare şi bobine
151
A r m ă tur i s f e r ice Figura 2.3.Condensator cu armături sferice
-Q+Q a a b
C 4 o b a
b
I I . 2 . C l a s i f i c a rea c o n de n s a to a re l or
II.2.1. Clasificări după criteriul constructiv
Discrete
-Fixe
-Variabile
Embedded (incluse în structură)
-La nivelul plachetei
-La nivelul substratului ceramic (module multicip – MCM)
-La nivelul circuitelor integrate
C o n d en s a t oare d i s crete – cl a s i f icare
Fixe
-Nepolarizate
Figura 2.4.Condensatoare fixe nepolarizate
-Polarizate
Rezistoare, condensatoare şi bobine
161
Figura 2.5.Condensatoare fixe polarizate
Variabile
-Cu dielectric aer
Figura 2.6.Condensatoare variabile cu dielectric aer
-Trimeri
Figura 2.7. Trimeri
II.3.Proprietăţi electrice
Proprietăţile electrice ale condensatoarelor sunt prezentate în tabelul următor:
Rezistoare, condensatoare şi bobine
171
Tabelul 3.Proprietăţile electrice ale condensatoarelor
II.4. Parametrii condensatoarelor
Parametrii condensatoarelor fixe
Parametri inscripţionaţi în majoritatea situaţiilor
-Capacitatea nominală
-Toleranţa valorii nominale
-Tensiunea nominală
Parametri ce caracterizează neidealitatea condensatoarelor
-Rezistenţa de pierderi
-Tangenta unghiului de pierderi
Parametri ce caracterizează influenţa mediului
-Coeficientul de temperatură
Parametri de performanţă
-Intervalul temperaturilor de lucru
-Capacitatea specifică
-Domeniul frecvenţelor de lucru
C a paci t a t ea no m inală ş i t olera n ţ a ei
Rezistoare, condensatoare şi bobine
181
Pentru condensatoarele cu valori sub 1 F acest parametru respectă seriile de
valori normalizate E6, E12, E24, ... cu toleranţele corespunzătoare.
Obţinerea condensatoarelor cu toleranţe mici este mult mai dificilă decât în
cazul rezistoarelor.
Pentru condensatoarele de valori mari (electrolitice în special) se întâlnesc
următoarele valori normalizate: 1, 2, 3, 4, 5, 8, 16, 25, 32, 64. Toleranţa lor
se găseşte în limite mult mai largi: t [-40%; +100%]
Tensiunea nominală Vn
Reprezintă tensiunea continuă maximă (sau valoarea maximă a valorii
efective a unei tensiuni alternative) ce poate fi aplicată la terminalele
condensatorului în regim de funcţionare îndelungată la limita superioară a
temperaturilor de lucru.
Depăşirea valorii acestui parametru aduce condensatorul în situaţii de risc de
străpungere a dielectricului.
Valoarea acestui parametru este aleasă cu un coeficient de siguranţă k [1,5;
3] mai mică decât o tensiune de încercare (apropiată de tensiunea de
străpungere) la care este supus condensatorul. Coeficientul de siguranţă
acoperă fenomenele de îmbătrânire ce pot să se manifeste în cazul unor
dielectrici.
Valorile acestui parametru sunt realizate într-o serie de valori standardizate:
6, 12, 16, 25, 63, 70, 100, 125, 250, 350, 450, 500, 630, 1000 volţi.
Pentru unele condensatoare electrolitice acest parametru este inscripţionat pe
corpul lor.
Pentru celelalte tipuri de condensatoare se poate deduce din gabaritul
condensatorului
Rezi st e n ţ a d e i z ol a ţ ie - Riz
Caracterizează imperfecţiunea proprietăţilor de izolator a dielectricului
utilizat.
Rezistoare, condensatoare şi bobine
191
Se defineşte ca raport între tensiunea continuă aplicată condensatorului şi
curentul continuu care îl străbate.
Valori tipice: 104M pentru condensatoare ceramice, 102-105 pentru
condensatoare cu film plastic.
Parametrul, rezistenţă de izolaţie, poate fi dedus din alţi doi parametri ce pot
fi specificaţi pentru condensatoare (mai ales pentru cele de valori mari
(electrolitice):
-Constanta de timp specifică
-Curentul de fugă (cc)
T angen t a unghiului de pierderi tg( )
Reprezintă raportul dintre puterea activă ce se disipă în condensator şi putere
reactivă a acestuia atunci când la bornele sale se aplică o tensiune sinusoidală:
Parametrul are şi semnificaţia raportului dintre curenţii care se închid prin
rezistenţa de izolaţie şi prin capacitatea nominală atunci când se aplică o
tensiune sinusoidală:
tg( ) – este dependentă de pulsaţie, de aceea ea se indică în catalog la pulsaţia la
care a fost măsurată şi capacitatea condensatorului.
Pentru un condensator ideal acest parametru este nul. În cazul condensatoarelor
reale este de dorit ca el să fie cât mai mic.
În funcţie de tehnologia de realizare a condensatorului acest parametru poate fi
între 10-5 (condensatoare ceramice sau cu mică) şi 0,25 (cele electrolitice).
În cataloage poate fi indicat şi un parametru echivalent, factorul de calitate,
reprezentând inversul tangentei unghiului de pierderi
C o e f i c i e n t u l d e t e m perat u ră
Apare inscripţionat în cazul unor condensatoare. În funcţie de acest parametru
condensatoarele se împart în diferite clase.
202
Rezistoare, condensatoare şi bobine
Pentru majoritatea condensatoarelor acest parametru poate fi considerat constant
numai pentru un interval limitat de temperaturi.
În cataloage el poate fi exprimat în parţi pe milion pe grad Celsius
P ara m e t r i d e perfor m an ţ ă
Intervalul temperaturilor de lucru diferă mult de la o tehnologie la alta:
-10oC +70oC pentru condensatoarele cu hârtie, -40oC +125oC pentru cele
electrolitice cu tantal.
Domeniul frecvenţelor de lucru este limitat de comportarea dielectricului
şi de comportarea inductivă. În cazul condensatoarelor ceramice domeniul se
extinde până la ordinul GHz, iar la cele electrolitice până la zeci de KHz.
Capacitatea specifică caracterizează performanţele tehnologiei, fiind
definită ca raportul dintre capacitatea nominală şi volumul condensatorului.
II .5. M a rcarea con d en s a t oarelor
Marcarea se referă la modul în care este codificată informaţia inscripţionată
pe condensatoare.
-Marcare în cod de litere şi cifre
-Marcare în codul culorilor
Marcarea este mult mai diversificată decât la rezistoare. Informaţia transpusă
pe condensator diferă foarte mult de la un tip tehnologic la altul.
Marcarea în cod de litere şi cifre
Pe unele condensatoare valoarea nominală şi tensiunea nominală pot fi
inscripţionate în clar iar pentru toleranţă se adaugă literele standardizate
(prezentate şi pentru rezistoare).
B 0,1%; C 0,25%; D 0,5%; F 1%; G 2%; H 2,5%; J 5%;
K 10%; M 20%
Rezistoare, condensatoare şi bobine
212
Figura 2.8. Condensatoare marcate în cod de litere şi cifre
Un alt cod ce poate fi întâlnit este cel de 3 cifre şi o literă. Primele două cifre
reprezintă digiţii valorii nominale, a doua multiplicatorul faţă de 1 pF, iar
litera toleranţa.
Exemplu:
4 7 4
Tabelul 5. Coduri de litere şi cifre pentru condensatoare
Valoare 47, multiplicator 104, toleranţă 5%=470nF, toleranţă 5%
Marcarea în codul culorilor
Se pot întâlni inscripţionări diferite:
-Cu trei culori – numai valoarea capacităţii nominale
-Cu patru culori
-Cu cinci culori - pot avea semnificaţii diferite de la un tip la altul de
condensator
Rezistoare, condensatoare şi bobine
222
La unele condensatoare ceramice coeficientul de temperatură poate fi
indicat de culoarea corpului.
Se recomandă consultarea tabelelor de echivalenţă pentru fiecare tip de
condensator.
Exemplificare pentru condensatoare ceramice
Figura 2.9. Codul culorilor pentru condensatoarele ceramice
Rezistoare, condensatoare şi bobine
232
Exemplificare pentru condensatoare cu mică
STANCIU FLORIN Rezistoare, condensatoare şi bobine
24
STANCIU FLORIN Rezistoare, condensatoare şi bobine
Figura 2.10. Codul culorilor pentru condensatoarele cu mică
Exemplificare pentru condensatoare cu hârtie şi mică
25
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
26
272
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
Figura 2.11. Codul culorilor pentru condensatoarele cu hârtie şi mică
C o d i f i c area con d en s a t oarelor
Codurile de catalog (româneşti) conţin în general informaţii structurate pe patru
câmpuri:
Câmpul I – tipul constructiv sugerat de un cod literal;
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
282
Exemple:
Câmpul II – familia tehnologică şi capsula utilizată (cod de cifre);
Câmpul III – valoarea capacităţii nominale;
Câmpul IV – valoarea tensiunii nominale;
MZ 32.02 10n/25 – condensator ceramic multistrat tip II, 10 nF,
25V;
CTS-P 10.96 10/50 - condensator electrolitic cu tantal, 10 F, 50V.
Alegerea tipului de condensator
În funcţie de cerinţele aplicaţiei în care se utilizează condensatoarele ele se aleg
din diferite familii tehnologice.
Domeniul frecvenţelor în care se utilizează capacitatea stabileşte în primul rând
tipul tehnologic la care se poate apela.
O caracterizare succintă a principalelor tipuri tehnologice poate fi un reper în
selectarea condensatoarelor.
II .6. Gr u parea con d en s a t oarelor
Condensatoarele pot fi asociate astfel:
-în serie
-în paralel
-mixt(combinaţie între asocierea în serie şi asocierea în paralel)
II .7. E xe m ple d e con d en s a t oare ş i u t i lizările lor
C o n d en s a t oare cera m i ce t ip I
P r o p r ietă ţ i :
-Dielectricul o ceramică pe bază de silicaţi de magneziu cu r [5-
200];
-Stabilitate la variaţia temperaturii;
Pa r a m et r i:
-Toleranţe mici şi foarte mici;
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
292
-Cn [0,8pF-27nF]; Riz>10G ; tg( )<15x10-4;
-Coeficienţi mici de temperatură şi comportare liniară;
A p l i caţii: în echipamente industriale şi profesionale unde se pune accentul pe
stabilitate cu temperatura, se pot utiliza şi în înaltă frecvenţă.
C o n d en s a t oare cera m i ce t ip I I
P r o p r ietă ţ i :
-Dielectricul o ceramică cu permitivitate electrică foarte mare, r pâna la
15000;
-Capacităţile specifice cele mai mari în domeniul pF şi nF;
Pa r a m et r i:
-Toleranţe medii;
-Cn [33pF-100nF]; Riz>3G ; tg( )<0,035;
-Coeficienţi de temperatură nedefiniţi;
-Tensiuni nominale mari;
A p l i caţii: în echipamente industriale şi profesionale unde se pune accentul pe
miniaturizare, la decuplări şi filtrări, se utilizează la înaltă tensiune, nu au
limitări în înaltă frecvenţă.
C o n d en s a t oare cu f i l m pl a s t i c - cu
poli s t i r en ( s t i r o f l ex) s au cu m y l e r
P r o p r ietă ţ i :
-Dielectricul este folia de film plastic pe care se depun armăturile sub
forma unei pelicule de Al.;
-Folia se rulează rezultând astfel capacităţi specifice mai mari (myler),
dar şi inductivităţi parazite;
Pa r a m et r i:
-Toleranţe medii;
-Cn [47pF-6,8 F]; tg( ) mică la cele cu stiroflex şi mare şi
dependentă de temperatură la cele cu myler;
303
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
-Coeficienţi de temperatură mici la cele cu stiroflex;
A p l i caţii: în echipamente de uz general, la decuplări şi filtrări, au limitat
domeniul de frecvenţă datorită componentei inductive.
C o n d en s a t oare cu hâr t i e
P r o p r ietă ţ i :
-Dielectricul o hârtie specială, numită hârtie de condensator, pe care se
depun armăturile;
-Hârtia chiar dacă este specială îşi poate modifica foarte mult
proprietăţile (rigiditatea electrică) datorită umidităţii;
Figura 2.12.Condensator cu hârtie
Pa r a m et r i:
-Toleranţe mari (20%);
-Cn [10nF-20 F]; tg( ) mare şi puternic dependentă de temperatură;
-Capacitate specifică mică, deci gabarit mare;
-Instabile cu temperatura şi umiditatea;
A p l i caţii: în circuite de putere, decuplări, pornirea motoarelor, în aplicaţii
unde sunt necesare capacităţi mari şi nu pot fi utilizate condensatoare
electrolitice, numai la joasă frecvenţă.
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
313
C o n d en s a t oare cu m i că
P r o p r ietă ţ i :
-Dielectricul este mica iar armăturile sunt folii de staniu, cupru
electrolitic sau aluminiu;
-Datorită tehnologiei au preţ ridicat;
Pa r a m et r i:
-Toleranţe medii;
-Cn [1pF-100nF]; tg( )<15x10-4;
-Tensiuni nominale foarte mari, până la 35KV;
-Stabilitate foarte bună cu temperatura;
A p l i caţii: în circuite profesionale unde se cere o foarte bună stabilitate cu
temperatura, în circuite în care apar tensiuni foarte mari.
C o n d en s a t oare electroli t ice cu al u m i n i u
T e hnolo g ie:
-Dielectricul se obţine prin oxidarea suprafeţei armăturii din aluminiu;
-O armătură o constituie folia de aluminiu, iar cealaltă o soluţie
conductoare numită electrolit;
-Electrolitul poate fi impregnat într-un substrat (hârtie), obţinându-se
condensatoare uscate sau semiuscate;
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
323
Propr ietăţ i:
Figura 2.13.Condensatoare electrolitice cu aluminiu
-Grosimea mică a stratului de oxid, limitează drastic valoarea tensiunii
la care poate fi supus condensatorul;
-Capacităţi specifice mari se obţin prin mărirea suprafeţei armăturii
prin asperizare;
-Posibilităţile limitate de control a suprafeţei armăturii şi a grosimii
dielectricului determină realizarea capacităţilor cu toleranţe foarte
mari;
Pa r a m et r i:
-Toleranţe mari [-20% +100%] pentru cele miniatură şi [-20% +50%]
pentru cele de mare capacitate ;
-Cn [1 F-200 F] – miniatură, Cn [100 F-10mF] – mare
capacitate;
-Tensiuni nominale până la 350V (miniatură) şi 450V (mare
capacitate);
-Elemente parazite mari;
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
333
A p l i caţii: în circuite industriale, numai la joasă frecvenţă
C o n d en s a t oare electroli t ice cu t an t al
P r o p r ietă ţ i :
-Proprietăţile mecanice superioare ale tantalului permit folosirea unor
folii cu grosime mai mică;
-Permitivitatea relativă a oxidului de Ta este dublă faţă de oxidul de
Al;
Pa r a m et r i:
-Toleranţe mari [-20% +30%] pentru cele picătură şi [-20% +20%]
pentru cele profesionale ;
-Cn [0,1 F-680 F] – picătură, Cn [100 F-330 F] – profesionale;
-Tensiuni nominale până la 50V (picătură) şi 63V (profesionale);
-tg( ) mai mică decât la cele cu Al;
-Elemente parazite mai mici decât cele cu Al.
A p l i caţii: în circuite industriale, până la frecvenţa de 10KHz.
C o n d en s a t oare electroli t ice nep o lar i z a t e
P r o p r ietă ţ i :
-Se realizează tot pe bază de tantal, constructiv fiind două
condensatoare cu tantal înseriate la care dielectricul este armătura
comună;
-Prin înseriere capacitatea specifică se micşorează;
Pa r a m et r i:
-Toleranţe [-20% +20%]
-Cn [4,7 F-150 F];
-Tensiuni nominale până la 10V;
-tg( ) este mică;
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
343
A p l i caţii: în circuite unde sunt necesare capacităţi mari şi nu pot fi utilizate
condensatoare polarizate şi nici cele cu hârtie, nu pot fi utilizate la tensiuni
mari şi nici peste 20KHz.
C ap i t o l u l I I I.
Bo bi ne
I I I .1.No ţ i un i generale d e s pre bo b i ne
În sens larg, prin bobină, se înţelege un element de circuit format dintr-un
conductor electric astfel înfăşurat, încât să formeze una sau mai multe spire.
Bobina ideală este un element de circuit care se caracterizează numai prin
mărimea fizică numită inductanţă sau inductivitate.
Bobina reală, în afară de inductivitate proprie, are o capacitate
determinată de capacitatea dintre spirele vecine parcurse de curent precum şi o
rezistenţă electrică.
I I I .2. C l a s i f i c area bo b i n elor
Toroidale (A)
Cilindrice (B)
Încapsulate (C)
Reglabile (D,E)
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
353
Figura 3.1.Tipuri de bobine
Codul culorilor pentru bobinele încapsulate este prezentat în tabelul de mai jos:
Color
Black
Digit
0
Multiplier
1
Tolerance
Brown 1 10Red 2 100Orange 3 1000Yellow 4Green 5Blue 6Purple 7Gray 8White 9None ±20%SilverGold .
±10%±5%
Tabelul 6. Codul culorilor pentru bobinele încapsulate
I I I .3. P rop r i e t ă ţ i elect r i ce
Inductanţa este dependentă de geometria bobinei şi de proprietăţile
magnetice ale mediului în care acesta este plasată.
Figura 3.2. Linii de câmp magnetic
A 2L 0 r Nl(8)
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
363
Inductanţa este dependentă de geometria bobinei (l, d=2r, h în mm).
Formulele sunt valabile în aer liber.
(9)
Figura 3.3.Bobină
L 0,001N 2 d
0,44 l
d
[μH]
(10)
L 0,008 N 2 d 2
[μH]
3d
Figura 3.4. Bobină
Inductanţa este dependentă de distanţa dintre spire.
9l 10h
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
373
Figura 3.5.Bobine
Inductanţa este dependentă de proprietatea magnetică a mediului în care
se află bobina caracterizată de permeabilitatea magnetică, .
-aer 1.257x10-6 H/m
-ferită U M33 9.42x10-4 H/m
-nichel 7.54x10-4 H/m
-fier 6.28x10-3 H/m
-ferită T38 1.26x10-2 H/m
-oţel 5.03x10-2 H/m
-supermalloy 1.26 H/m
Figura 3.6. Miezuri magnetice cu bobine
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
383
I I I .4. E le m en t ele co n st r u c t i ve a le u n e i bobine
-Înfăşurarea (spirele)
-Carcasa
-Materialul de impregnare
-Miezul
Î n f ă ş u ra r ea bo b i n e i
Materialul cel mai des utilizat pentru conductoarele de bobinaj este cuprul
(datorită proprietăţilor sale electrice şi mecanice) şi mai rar aluminiul.
Conductoarele utilizate sunt izolate pentru a evita scurtcircuitele dintre spirele
alăturate. Materialele utilizate pentru izolare sunt emailuri (lacuri cu diferite
compoziţii), fibre textile (mătase, bumbac) sau fibre anorganice (fibră de sticlă).
Tipul de material izolant se alege în funcţie de temperatura la care se estimează
ca va ajunge conductorul. Materialele cel mai puţin rezistente termic sunt cele
textile, iar cele mai rezistente sunt fibrele de sticlă.
Diametrul conductorului se alege în funcţie de două criterii:
-Intensitatea curentului ce trece prin conductor, limitează inferior acest
diametru pentru a evita încălzirea excesivă.
-Valoarea maximă acceptată pentru rezistenţa bobinei (parametru
parazit) poate limita suplimentar dimensiunea diametrului.
La frecvenţe înalte, datorită efectului pelicular, se utilizează conductoare
liţate (mănunchiuri de fire foarte subţiri) sau conductoare de cupru argintate.
Conductoarele pentru bobinaj sunt livrate de producători având diametre
cu dimensiuni standardizate: 0,05mm, 0,07mm, 0,1mm, ... 2mm. Aceste
diametre nu includ şi grosimea stratului izolator.
C a rca s a bo b i n ei
Are rolul de a asigura rigidizarea bobinajului (şi prin acesta păstrarea
proprietăţilor electrice ale bobinei).
Materialele utilizate trebuie să prezinte proprietăţi adecvate atât electrice
(rigiditate dielectrică, pierderi dielectrice reduse) cât şi mecanice (stabilitate
; r
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
393
termică şi la acţiunea umidităţii). Exemple în ordinea crescândă a
performanţelor: carton electroizolant, pertinax, textolit, materiale termorigide
(bachelita), materiale termoplastice (polistiren, polietilenă, teflon), materiale
ceramice.
Geometric ele pot fi cu secţiuni diferite: circulară, pătrată,
dreptunghiulară; cu sau fără flanşe.
La foarte înaltă frecvenţă bobinele pot fi realizate fără carcasă.
M a t erial u l d e i m pregnare
Are rolul de a creşte protecţia împotriva umidităţii şi pentru o rigidizare
suplimentară (mai ales când nu sunt dispuse pe carcase).
Avantajele impregnării:
-Rigidizează înfăşurările;
-Îmbunătăţeşte disiparea de căldură;
-Îmbunătăţeşte proprietăţile dielectrice ale izolaţiei între spire;
-Evită pătrunderea umezelii între spire;
Dezavantajele impregnării: poate conduce la creşterea capacităţilor parazite
(prin creşterea permitivităţii relative a dielectricului dintre spire).
M iez u l bobin e i
Pentru a mări inductanţa obţinută se introduc miezuri magnetice în interiorul
bobinei. Ele alcătuiesc un circuit magnetic (uneori cu întreruperi) care are
calitatea de a concentra liniile câmpului magnetic. În felul acesta fluxul
magnetic creşte, majoritatea liniilor intersectând suprafaţa spirelor, şi asfel
creşte şi inductanţa bobinei.
Materialele magnetice se comportă neliniar atunci când sunt plasate într-un
câmp magnetic exterior. Această neliniaritate se referă la dependenţa inducţiei
magnetice B de intensitatea câmpului magnetic H. Raportul celor două mărimi
reprezintă permeabilitatea magnetică a mediului respectiv:B 1 B
H 0 H(10)
404
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
F or m e co n st r u c t i ve p e n t ru m i ez u ri
-Tole, benzi, coloane, mantale pentru realizarea circuitului magnetic pentru
transformatoare;
-Bare cilindrice pentru inductanţe utilizate în înaltă frecvenţă (uneori sunt
reglabile);
-Tor şi oală utilizate în înaltă frecvenţă şi în impulsuri;
-Juguri de forme diferite în circuite de deflexie magnetică;
-Miezurile pentru înaltă frecvenţă se obţin prin presarea unor pulberi magnetice.
Se obţin astfel miezuri magnetoelectrice (pulberea este din material
feromagnetic) sau magnetoceramice (numite şi ferite).
Simboluri pentru bobine
Bobine fără miez magnetic
Bobine cu miez de fier
Bobine cu miez de ferită
I I I .5. P ara m e t ri bo b i n e lor
Inductanţa şi toleranţa ei
Rezistenţa proprie
Tangenta unghiului de pierderi
Factorul de calitate
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
414
Coeficientul de temperatură
C ap i t o l ul IV
N or m e d e pr o t e c ţ i e a m u n c i i
Protecţia muncii reprezintă un ansamblu de măsuri tehnice, sanitare şi
organizatorice, având ca scop ocrotirea vieţii şi a sănătăţii celor ce muncesc în
producţie şi asigurarea unor condiţii optime de muncă.
În ţara noastră se acordă atenţie creării la locul de muncă a unor condiţii
nepericuloase, care să asigure securitatea muncii.
Spre deosebire de cele mai multe tipuri de instalaţii, la care pericolele
posibile sunt sesizate de simţurile omeneşti, la instalaţiile electrice, tensiunea
electrică nu poate fi astfel sesizată pentru ca omul să fie prevenit asupra
pericolului posibil.
Ef ectele c u r e n tului e l e c t r ic a s u p r a c o r p u l u i om en e s c
Corpul omenesc se comporta din punct de vedere electric, ca o rezistenta.
De aceea, dacă între două puncte de pe suprafaţa acestuia se aplică o diferenţă
de potenţial, prin el trece un curent electric Trecerea unui curent electric prin
organism poartă numele de electrocutare. Vătămările pe care le produce
electrocutarea sunt:
- arsuri electrice ale pielii corpului în locurile de contact cu circuitul electric;
- soc nervos care afectează sistemul nervos. Prin soc se poate opri funcţionarea
(parţial sau total) a sistemului muscular, ceea ce poate provoca moartea
organismului;
Gravitatea efectelor produse prin electrocutare depinde de :
- intensitatea curentului. Cu cât aceasta creste, cu atât vătămarea este mai gravă,
deoarece cu cât degajarea de căldura este mai mare cu atât şi sistemul nervos
este mai mult afectat;
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
424
- frecvenţa curentului. S-a constatat ca la aceeaşi valoare a intensităţii, curentul
alternativ este mai periculos decât cel continuu. Se apreciază ca limita
intensităţii nepericuloase a curentului este:
- 50 mA pentru curentul continuu;
- 10 mA pentru curentul alternativ cu frecventa 50 Hz;
Pentru tensiunea de 450 V curentul continuu devine la fel de periculos ca
şi curentul alternativ;
- durata trecerii curentului electric prin organism ;
Cu cât aceasta este mai mare, cu atât efectul electrocutării este mai grav. Se
consideră ca dacă durata de trecere a curentului este mai mica de 0,2 s, acesta nu
este periculos pentru organism.
Cazuri de electrocutare
Omul se poate electrocuta atunci când atinge părţi din instalaţia electrica
care în mod obişnuit se află sub tensiune. În aceste cazuri se numeşte atingere
directă.
Electrocutarea poate surveni şi atunci când omul atinge părţi din instalaţia
electrica care au ajuns sub tensiune în mod accidental, în mod normal acestea
nefiind sub tensiune. În aceste cazuri, atingerea se numeşte atingere indirecta.
Cazuri de electrocutare prin atingere directa
Reţeaua electrica este alimentata de la secundarul unui transformator de
6/0,4 Kv şi poate avea neutrul legat la pământ sau neutrul izolat faţă de pământ.
Dacă neutrul este izolat faţă de pământ intre fazele reţelei electrice şi pământ,
trebuie luată în considerare rezistenta de izolare (Riz).
P r ote c ţ ia îm p o t r i v a e l e c t r o c u t ă r i i
Clasificarea locurilor de munca si a masurilor de protectie
La alegerea masurilor pentru protectia impotriva electrocutarilor se au in vedere
caracteristicile locului de munca; acestea se clasifica in trei categorii, in functie
de gradul de pericol:
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
434
-Locurile de munca foarte periculoase, in care exista cel putin unul dintre
urmatorii factori:umiditatea aerului peste 97%, temperatura peste 37 de grade
celsius, medii corozive, obiecte conducatoare in legatura electrica cu pamantul
care ocupa o suprafata mai mare de 60% in zona de manipulare (spatiul in care
omul poate ajunge cu mana in toate directiile, fara mijloace ajutatoare)
-Locurile de munca periculoase, in care exista cel putin unul dintre urmatorii
factori:umiditatea aerului 75 si 97%, temperatura intre 30 si 35 grade celsius,
pulbere conducatoare, obiecte conducatoare in legatura electrica cu pamantul
care ocupa o suprafata sub 60% din zona de manipulare.
A c o r da r ea p r im ului a j u t or i n c az d e e l e c t r o c u ta r e
Salvarea accidentatului depinde de rapiditatea cu care acesta este scos de
sub tensiune si i se face respiratie artificiala, interventia dupa un minut creeaza
sanse de salvare de 95%, in timp ce dupa 8 minute sansele sunt de 0,5%.
Acordarea primului ajutor consta in scoaterea accidentatului de sub
tensiune si efectuarea respiratiei artificiale. Reanimarea trebuie sa fie intreprinsa
cat mai rapid posibil (in primele cinci minute), pe loc, dupa ce s-a intrerupt
curentul. Ea consta intr-o ventilatie artificiala (gura-la-gura), asociata cu masaj
cardiac in caz de stop cardiorespirator. Reanimarea trebuie sa fie urmata timp de
doua sau trei ore. In cursul transportarii victimei catre un centru spitalicesc, nici
respiratia gura-la-gura, nici masajul cardiac nu trebuie sa fie intrerupte. O
fibrilatie ventriculara necesita o cardioversiune (restabilirea unui ritm cardiac
normal prin soc electric) de urgent
Corpul omenesc este foarte bun conducator: dupa ce s-a intrerupt curentul,
victima trebuie indepartata de sursa electrica; atunci cand aceasta este imposibil,
trebuie data deoparte cu ajutorul unui lemn si avand grija sa punem sub propriile
picioare un obiect uscat.
Atunci cand victima este in stare de sincopa respiratorie, trebuie sa se
practice respiratia artificiala (gura-la-gura); daca victima respira, ea trebuie pusa
in pozitia laterala de siguranta.
Stefan Mihai Rezistoare, condensatoare şi bobine
444
Apoi trebuie acordat primul ajutor in caz de arsura si protejata plaga
(aplicarea unui pansament curat) in asteptarea ajutorului sau toxice a unui
sindrom confuzional (dezorientare in timp si in spatiu, tulburari de intelegere si
de memorie, agitatie).
B IB LIOGRA FIE
1. Sabina Hilohi –Electrotehnică aplicată, Editura Didactică şi Pedagogică,
Bucureşti2005
2. Florin Mareş – Domeniul electric, Editura Economică, Bucureşti 2004
3. Mariana Robe – Manual pentru pregătirea de bază în domeniul electric,
Editura Economică, Bucureşti 2000
4. T Dănilă – Componente şi circuite electronice, Editura Didactică şi
Pedagogică, Bucureşti 1984