9.Переменные проволочные резисторы и их конструкция.

Проволочные резисторы переменного сопротивления об­щего применения состоят из кольцеобразного каркаса с од­нослойной обмоткой, по ребру которой перемещается кон­тактная щетка. Для получения надежного контакта между щеткой и обмоткой контактная дорожка зачищается, шли­фуется на глубину до 0,25 d, а в потенциометрах полируется. Выводы от обмотки и щетки располагаются на изоляцион­ном основании (рис. 2-21). Рассмотрим элементы их конст­рукции.

Устройство каркаса определяет точность величины и за­кона изменения сопротивления резистора. Каркас может быть изготовлен из пластины, которую после намотки про­вода свертывают в кольцо, или представлять собой сплошное кольцо, на которое укладывают намотку.

Каркасы первого типа просты в производстве, но не обесп ечивают получение точных геометрических размеров, а поэтому их применяют, как правило, для сравнительно грубых   резисторов, точность которых не выше 10—15°%; реостатов, различных регуляторов и т. п. Такие каркасы изготовляют из листовых изоляционных материалов — гетинакса, тек­столита, стеклотекстолита или из металла — алюминия, ла­туни и т. п. Металлические каркасы более точны, улучшают охлаждение обмотки, но из-за необходимости изоляции выводов усложняют общую конструкцию резистора.

 Каркасы второго типа имеют вид кольца (тора) прямо­угольного или какого-либо другого сечения из пластмассы, керамики или металла. Они могут быть изготовлены (осо­бенно из металла) с высокой точностью, а поэтому в основ­ном применяются для потенциометров. Их недостатком яв­ляется сложность выполнения намотки, для чего требуется специальное оборудование.

Каркасы резисторов с линейной характеристикой имеют постоянную ширину, каркасы функциональных резисто­ров — переменную (рис. 2-20, б). Это изменяет длину витка, что обеспечивает необходимый закон изменения сопроти­вления.

Каркасы из изоляционных материалов покрывают ла­ками или эмалями; металлические каркасы анодируют и покрывают несколькими слоями изолирующих лаков или эмалями. Каркасы грубых, но мощных резисторов изоли­руют слоем асбеста. В целях закрепления витков и повыше­ния теплоотдачи каркас с обмоткой покрывают лаками, эмалями или замазками.

Для намотки применяют провода из сплавов высокого электросопротивления — константана, нихрома, манга­нина в эмалевой изоляции или с оксидировкой. При изготов­лении потенциометров приме­няют провода из специальных сплавов на основе благород­ных металлов, которые обла­дают пониженной окисляемостью и высокой износостой­костью.

.Диаметр провода определя­ют, исходя из допустимой плот­ности тока. При незначитель­ных токовых нагрузках диа­метр провода определяется тех­нологическими условиями -на­мотки и возможностью размеще­ния заданного провода на кар­касе. Для большинства резисто­ров применяют однослойную намотку с некоторым ша­гом, определяемым кольцеобразной формой каркаса. В резисторах, предназначенных для работы при повышенных частотах, например в плавных высокочастотных атте­нюаторах, применяют специальную безындукционную на­мотку, аналогичную бифилярной (рис. 2-22). Она выпол­няется проводом, сложенным вдвое, который наматывают так, что сначала укладывают на одну сторону каркаса один виток, а затем на другую сторону — второй. Одни витки наматывают все время по часовой стрелке, а другие — против нее. В результате такой намотки получается, что на боковых сторонах и одном торце витки укладываются в один слой, а на другом торце они перекрещиваются, контактную Дорожку зачищают на однослойном торце. -

Токосъем состоит из пружинного ползунка и контактной Щетки. С неподвижным выводом на корпусе токосъем сое­диняют при помощи дополнительной щетки или спиральной.

Надежный контакт щетки с контактной дорожкой обеспечивают выбором соответствующего материала щетки, ее размеров и величины контактного давления. Ползунок обычно делают из пружинных материалов, например из бронзы или стали, а щетку из металлов, устойчивых к окис­лению и истиранию, — константана, нихрома и специаль­ных контактных сплавов. Контактные щетки потенциомет­ров делают из сплавов на основе благородных и редких ме­таллов — платины, серебра, палладия, иридия и др. В де­шевых резисторах щетку делают из того же материала, из которого изготовлен ползунок. Размеры щетки выбираются

так, чтобы она перекрывала несколько витков; плотность тока в переходном контакте допускают не более 0,4— 0,5 А/мм2.

Величина контактного давления определяет переходное сопротивление и износ провода. При малом давлении воз­никает неустойчивое переходное сопротивление, а при боль­шом — быстрый износ провода. В резисторах низкой точ­ности величину контактного давления выбирают обычно в пределах 20—40 г/мм2.

Расчет проволочных резисторов переменной величины во многом аналогичен расчету проволочных резисторов по­стоянной величины. По плотности тока и сопротивлению определяют диаметр провода и его длину с учетом ослабле­ния сечения провода за счет шлифовки контактной дорожки и несколько худших условий охлаждения плотность тока должна быть не более 2—2,5 А/мм2. Размеры каркаса — внутренний диаметр D и толщину σ — выбирают, исходя из конструктивных соображений. Обычно (рис. 2-23) D = = 3÷5 см, а σ = 0,5÷ 2 мм.

Если принять, что полный угол поворота должен быть

около 300°, то полезная длина намотки будет примерно равна:

Ь=0,85π(D+ σ)

Количество витков, которое можно разместить на этой длине, определяется следующим образом:

N = b-d₀/τ, где d_o — диаметр провода в изоляции, мм; τ — шаг на­мотки, мм. Шаг намотки выбирают так, чтобы при сверты­вании каркаса в кольцо не возникала деформация витков, расположенных на внутренней поверхности каркаса. Можно показать, что это будет выполняться при условии

τ≥(D+σ/D-d_o)*d_o

Ширину каркаса а определяют из следующих соображе­нии. Длина одного витка может быть найдена из выражения

L= (2 (a+σ) +kπd_o)/sinα при этом длина всего провода, намотанного на каркас, будет равна: L = Nl

Решая эти уравнения совместно относительно а, полу­чаем: a=1/2(L/N sinα-2σ-kπd_o),

где α — угол укладки провода на каркас; k — коэффициент, учитывающий особенности изгиба проволоки на углах кар­каса. Для каркаса из-мягкого материала (например, по­крытого лакотканью или асбестом) k = 0,8÷ 0,9, а для жесткого k = 1,05.

Эту поправку следует учитывать лишь при использо­вании очень толстых проводов. При использовании тонких проводов α=90°, т. е. sin α=1. В приведенных форму­лах все размеры должны быть выражены в одинаковых

единицах.

В некоторых случаях бывает задана ширина каркаса а, 0пределению подлежит диаметр каркаса D. Задача в этом случае решается в обратном порядке. Наружный диаметр намотки D_н= 2 (d_о + σ) + D, а внутренний D_вн= = D — 2dо. '

Расчет теплового режима резисторов производится обыч­ными методами: величину удельной мощности выбирают часто в пределах 0,05—0,07 Вт/см2 в зависимости от назна­чения резистора и условий эксплуатации.