Proiect Bazele Electronicii

Rezistoare, condensatoare şi bobine

2

UNIVERSITATEA POLITEHNCA

BUCURESTI

PROIECT PENTRU

Bazele Electronicii

TEMA PROIECTULUI:

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


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


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)


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


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


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


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


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


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.


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.


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;


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).


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


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


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:


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


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.


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


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%


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


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


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


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;


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;


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


-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


-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


-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


-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.


313

C o n d en s a t oare cu m i că


-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;


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;


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


-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


-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;


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)


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)


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


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


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


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


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


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;


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:


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.


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

Proiect Bazele Electronicii

Documents

Transcript of Proiect Bazele Electronicii