Електричний елемент

Електричним елементом називають конструктивно-завершений, виготовлений в промислових умовах виріб, здатний виконувати свої функції в складі електричних кіл.

Основні параметри електроелементів

Номінальні значення величин

• Номінальний опір R_н або R_ном.
• Номінальна ємність C_н або C_ном.
• Номінальна індуктивність L_н або L_ном.

Клас точності

Допустиме відхилення (або клас точності) характеризує допустимі відхилення величини від номінальної і не є показником якості електроелементів. Ряди допустимих відхилень: ±5, ±10 і ±20 є найбільш часто використовуваними.

Межі допустимих відхилень вказуються у відсотках від номінальної величини.

Електрична міцність

Здатність елемента витримувати електричні навантаження без втрати працездатності характеризується наступними параметрами:

• Робоча напруга U_роб — це максимальна напруга, при якій за нормальних умов елемент може перебувати протягом гарантованого терміну служби.
• Номінальна напруга U_н.
• Напруга пробою або пробивна напруга U_пр — це мінімальна напруга, при якій відбувається пробій ізоляції.
• Дослідна напруга U_дос показує максимальну напругу, при якій елемент може перебувати напротязі від декількох секунд до хвилини. Використовується при перенапруженні.

Потужність

Номінальна потужність P_н — це максимально допустима потужність, яку елемент може розсіювати протягом гарантованого терміну служби при нормальних умовах. Як правило, цей параметр вказується для резисторів, так як саме вони призначені для поглинання електричної енергії.

Втрати

Втрати існують в будь-якому електричному елементі:

• Втрати активного опору.
• Діелектричні втрати на поляризацію через недосконалість діелектрика.
• Втрати на опір, що носиться різними екранами, сердечниками деталей і т. п
• Втрати, що наносяться різними навантаженнями.
• Скін-ефект (поверхневий ефект) виникає при змінному струмі в прямолінійному провіднику. Він зменшує ефективну площу провідності провідника до кільцевої частини поперечного перерізу. Виникає внаслідок розбіжності ліній магнітного поля.
• Ефект близькості проявляє себе в близько розташованих провідниках. Внаслідок взаємної електричного взаємодії між носіями заряду в провідниках (наприклад, відштовхуюча сила Кулона між електронами) виникає зниження ефективної площі перетину, і втрати зростають.

Ці втрати залежать від частоти, характеру провідника і від шорсткості поверхні (подовжується шлях струму і опір зростає). Параметри, що характеризують втрати:

• Тангенс кута втрат tg δ, де δ — кут діелектричних втрат. Визначається відношенням активної потужності P_а до реактивної P_р при синусоїдальній напрузі певної частоти.
• Добротність Q. Для котушки вона протилежна tg δ.

Терміни добротності і тангенс кута втрат застосовують для конденсаторів, індуктивностей і трансформаторів.

Стабільність

Стабільність параметрів — є здатність електроелементів зберігати свої властивості при впливі зовнішніх факторів, таких як температурні, механічні впливи (вібрація, удари), нестандартні кліматичні умови (підвищена температура, вологість або тиск навколишнього середовища) та ін.

Температурний вплив

Температурні вплив діляться на оборотні та необоротні. Безпосередньо зміна характеристик елемента описується температурними коефіцієнтами: ТКХ показує зміну параметра Х при збільшенні температури T на один градус.

$\alpha _{X}={\frac {dX}{X{dT}}}$ .

• Температурний коефіцієнт опору абоТКО

$\alpha _{R}={\frac {dR}{R{dT}}}$

• Температурний коефіцієнт ємності або ТКЄ

$\alpha _{C}={\frac {dC}{C{dT}}}$

• Температурний коефіцієнт індуктивності або ТКІ

$\alpha _{L}={\frac {dL}{L{dT}}}$

На додаток можна навести приклад незворотної зміни параметра. Подібні зміни можуть відбуватися з різних причин, таких як старіння або ж порушення умов експлуатації.

• ТКНЄ — незворотна зміна ємності $TKHE={\frac {dL}{L}}$ ,

де dT — приріст температури, R — опір, C — ємність, L — індуктивність.

Механічний вплив

Механічний вплив на електроелемент призводить до катастрофічних відмов або викликає порушення герметичності. Відношення електроелементів до механічних вібрацій характеризується наступними властивостями:

• Віброміцність — властивість електроелементів протистояти руйнівній дії вібрації і після тривалого впливу зберігати здатність до виконання своїх функцій.
• Вібростійкість — здатність електроелементів виконувати свої функції в умовах вібрації. Найбільш небезпечний резонанс.

Надійність

Надійність — це властивість елемента виконувати всі задані функції протягом необхідного часу при певних умовах експлуатації, і зберігати основні параметри в межах заданих допусків. Надійність характеризується:

• Гарантійним терміном служби.
• Інтенсивність відмов λ (t), тобто відношення кількості елементів n, які відмовили протягом часу Δt, до добутку кількості елементів n, працездатних до початку проміжку, на тривалість цього проміжку Δt. $\lambda (t)={\frac {\Delta n}{N_{n-1}{\Delta t}}}$ Для зменшення інтенсивності відмов можна використовувати полегшений режим роботи елементів.
• Ймовірність безвідмовної роботи.

Див. також

• радіодеталі
• радіаційна стійкість

Література

• ГОСТ 9664-61. Ряди допустимих відхилень фізичних величин.
• ГОСТ 12.1.012-90. Вібраційна безпека. Загальні вимоги.

Посилання

• Пошук електронних компонентів на складах