2.2 固定电阻器
2.2.1 固定电阻器的参数
(1) 标称阻值及误差 电阻基本单位是欧[姆](Ω)。常用的单位还有千欧(kΩ)和兆欧(MΩ),为千进制。标称值的表示方法主要有直标法、色标法、文字符号法、数码表示法。
a.直标法(图2-5)。即在电阻体上直接用数字标注出标称阻值和允许偏差。由于电阻器体积大,标注方便,对使用来讲也方便,一看便能知道阻值大小;小体积电阻不采用此方法。
图2-5 直标法
b.色标法。色标法是用色环或色点(多用色环)表示电阻器的标称阻值、误差。色环有四道环和五道环两种。五环电阻器为精密电阻器,如图2-6所示。
图2-6 电阻器色标示意图
图2-6(c)所示为四道色环表示方法。在读色环时从电阻器引脚离色环最近的一端读起,依次为第一道、第二道等。图2-6(d)所示为五道色环表示方法,图2-6(e)所示为色环读取示意图。读法同四道色环电阻器。目前,常见的是四道色环电阻器。在四道色环电阻器中,第一、二道色环表示标称阻值的有效值,第三道色环表示倍乘,第四道色环表示允许偏差。五道色环表示方法中,第一、二、三道色环表示标称阻值的有效值,第四道色环表示倍乘,第五道色环表示允许偏差。
四色环和五色环各色环的含义见表2-3。
表2-3 电阻器色环的含义
快速记忆窍门:对于四道色环电阻器,以第三道色环为主。如第三环为银色,则为0.1~0.99Ω,金色为1~9.9Ω,黑色为10~99Ω,棕色为100~990Ω,红色为1~99kΩ,橙色为10~99kΩ,黄色为100~990kΩ,绿色为1~9.9MΩ。对于五道色环电阻,则以第四道色环为主,规律与四道色环电阻器相同。但应注意的是,由于五道色环电阻为精密电阻器,体积太小时无法识别哪端是第一环,所以对色环电阻器阻值的识别必须用万用表测出。
c.文字符号法。文字符号法是将元件的标称值和允许偏差用阿拉伯数字和文字符号组合起来标志在元件上。注意常用电阻器的单位符号R作为小数点的位置标志。例如,R56=0.56Ω,1R5=1.5Ω,3K3=3.3kΩ。文字符号标注法如图2-7,符号含义见表2-4。
图2-7 文字符号标注法
表2-4 文字符号单位及误差
d.数码表示法。如图2-8所示,即用三位数字表示电阻值(常见于电位器、微调电位器及贴片电阻器)。识别时由左至右,第一位、第二位为有效数字,第三位是有效值的倍乘数或0的个数,单位为Ω。
图2-8 数码表示法
快速记忆窍门:同色环电阻器,若第三位数为1则为几百几千欧;为2则为几点几千欧;为3则为几十几千欧;为4则为几百几十千欧;为5则为几点几兆欧……如为一位数或两位数则为实际数值。
e.电阻标称系列及允许偏差。电阻标称系列及允许偏差见表2-5。
表2-5 电阻标称系列及允许偏差
(2)电阻温度系数 当工作温度发生变化时,电阻器的阻值也将随之相应变化,这对一般电阻器来说是不希望有的。电阻温度系数用来表示电阻器工作温度每变化1℃时,其阻值的相对变化量。该系数越小,电阻质量越高。电阻温度系数根据制造电阻的材料不同,有正系数和负系数两种。前者随温度升高阻值增大,后者随温度升高阻值下降。热敏电阻器就是利用其阻值随温度变化而变化而制成的一种特殊电阻器。
(3)额定功率 在规定的环境温度和湿度下,假定周围空气不流通,在长期连续负载而不损坏或基本不改变性能的情况下,电阻器上允许消耗的最大功率。为保证安全使用,一般选其额定功率比在电路中消耗的功率高1~2倍。额定功率分19个等级,常用的有0.05W、0.125W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5W、7W、10W。电阻器额定功率的标注方法如图2-9所示。如电阻器上标注20W270ΩJ,表示该电阻额定功率为20W。
图2-9 电阻器额定功率的标注方法
2.2.2 用指针万用表检测固定电阻器
(1)实际电阻值的测量
① 将万用表的功能选择开关旋转到适当量程的电阻挡,将两表笔短路,调节调零电位器,使表头指针指向“0”,然后再进行测量。注意在测量中每次变换量程,如从R×1挡换到R×10或其他挡后,都必须重新调零后再测量(图2-10)。
图2-10 测量中变换量程
② 将两表笔(不分正负)分别与电阻器的两端引脚相接,即可测出实际阻值。为了提高测量精度,应根据被测电阻器标称值的大小来选择量程。由于电阻挡刻度的非线性关系,它的中段较为精细,因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置,即全刻度起始的20%~80%弧度范围内,以使测量更准确。根据电阻误差等级不同,实际读数与标称阻值之间分别允许有±5%、±10%或±20%的误差。如不相符,超出误差范围,则说明该电阻变值了。如果测得的结果是0,则说明该电阻器已经短路。如果是无穷大,则表示该电阻器已经断路,不能再继续使用(图2-11)。
图2-11 测电阻标称值
测量时应注意的事项: 测试大阻值电阻器时,手不要触及表笔和电阻器的导电部分,因为人体具有一定电阻,会对测试产生一定的影响,使读数偏小,如图2-12所示。
图2-12 电阻器的测量
(2)电阻器额定功率的简易判别 小型电阻器的额定功率在电阻体上一般并不标出。根据电阻器长度和直径大小是可以确定其额定功率值大小的。电阻体大,功率大;电阻体小,功率小。在同体积时,金属膜电阻器的功率大于炭膜电阻器的功率。
(3)固定电阻在电路中测量方法
① 测量普通电阻。固定电阻在电路中测量时,被检测的电阻必须从电路中焊下来,至少要焊开一个头,以免电路中的其他元件对测试产生影响,测量误差增大。如图2-13、图2-14所示。
图2-13 直接在路测量
图2-14 断开一个引脚进行测量
② 测量贴片电阻。贴片电阻的测量与前述相同,如图2-15所示。
图2-15 测量贴片电阻
2.2.3 用数字万用表检测固定电阻器
(1)实际电阻值的测量
① 将万用表的功能选择开关旋转到适当量程的电阻挡。如图2-16所示。
图2-16 选择开关到适当量程
② 将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际阻值。如图2-17所示。
图2-17 测出实际阻值
测量时应注意的事项: 测试时,大阻值电阻,手不要触及表笔和电阻的导电部分,因为人体具有一定电阻,会对测试产生一定的影响,使读数偏小,如图2-18、图2-19所示。
图2-18 正确的测量方法
图2-19 错误的测量方法
(2)数字万用表在路测量测量普通电阻 固定电阻在电路中测量时,被检测的电阻必须从电路中焊下来,至少要焊开一个头,以免电路中的其他元件对测试产生影响,测量误差增大。如图2-20、图2-21所示。
图2-20 在电路中测量
图2-21 断开一个引脚测量
(3)测量贴片电阻 贴片电子的测量与前述相同,如图2-22所示。
图2-22 测量贴片电阻
2.2.4 固定电阻器的选用与维修
(1)固定电阻器选用 选用普通电阻器时,应注意以下事项:
a.所用电阻器的额定功率应大于实际电路功率的两倍,可保证电阻器在正常工作时不会烧坏。
b.优先选用通用型电阻器,如炭膜电阻器、金属膜电阻器、实心电阻器、线绕电阻器等。这类电阻器的阻值范围宽,电阻器规格齐全,品种多,价格便宜。
c.根据安装位置选用电阻器。由于制作电阻器的材料和工艺不同,因此相同功率的电阻器,其体积并不相同。金属膜电阻器的体积较小,适合安装在元器件比较紧凑的电路中;在元器件安装位置比较宽松的场合,可选用炭膜电阻器。
d.根据电路对温度稳定性的要求选择电阻器。由于电阻器在电路中的作用不同。所以对它们在稳定性方面的要求也就不同。普通电路中即使阻值有所变化,对电路工作影响并不大;而应用在稳压电路中作电压采样的电阻器,其阻值的变化将引起输出电压的变化。
炭膜电阻器、金属膜电阻器、玻璃釉膜电阻器都具有较好的温度特性,适合用于稳定度较高的场合;精度高、功率大的场合可应用线绕电阻器(由于采用特殊的合金线绕制,它的温度系数极小,因此其阻值最为稳定)。
(2)固定电阻器的维修
① 对于炭膜电阻器或金属膜电阻器损坏后一般不予以修理,更换相同规格电阻器即可。
② 对于已断路的大功率小阻值线绕电阻器或水泥电阻器,可刮去表面绝缘层,露出电阻丝,找到断点。将断点的电阻丝退后一匝绞合拧紧即可。
a.用电阻丝应急代换。电阻丝可以从旧线绕电位器或线绕电阻器上拆下。用万用表量取一段阻值与原电阻相同的电阻丝,并将其缠绕在原电阻器上,电阻丝两端分别焊在原电阻器的两端后装入电路即可。
b.当损坏的线绕电阻器阻值较大时,可采用内热式电烙铁芯代换,如阻值不符合电路要求,可采用将电烙铁芯串、并联方法解决。只要阻值相近即可,不会影响电路的正常工作。
③ 电阻器烧焦后看不到色环和阻值,又没有图纸可依,对它的原阻值就心中没数。可用刀片把电阻器外层烧焦的漆割掉,测它一端至烧断点的阻值,再测另一端至烧断点的阻值,将这两个阻值加起来,再根据其烧断点的长度,就能估算出电阻器的阻值。
2.2.5 固定电阻器的代换
在修理中,当某电阻器损坏后,在没有同规格电阻器代换时,可采用串、并联方法进行应急处理:
(1)利用电阻串联公式 将小电阻变成大阻值电阻。如图2-23、图2-24所示。
图2-23 电阻串联
图2-24 等效图
电阻串联公式为:RX=R1+R2+R3+……
(2)利用电阻并联公式 将大阻值电阻变成所需小阻值电阻。如图2-25、图2-26所示。
图2-25 电阻并联
图2-26 等效图
提示:在采用串、并联方法时,除了应计算总电阻是否符合要求外,还必须检查每个电阻器的额定功率值是否比其在电路中所承受的实际功率大一倍以上。
1/R总=1/R1+1/R2+…+1/Rn
(3)利用电阻器串联和并联相结合 可以将大阻值电阻器变成所需小阻值电阻器。
注意:不同功率和阻值相差太多的电阻器不要进行串、并联,无实际意义。
2.2.6 固定电阻器应用电路
电阻器应用电路如图2-27所示。
图2-27 电阻器的分压与分流电路
(1)分压与分流电路 如图2-27(a)所示电阻分压电路中,U0=UR2=(R2/R1+R2)×EC,经R1、R2分压后可得到合适电压输出。如图2-27(b)所示分流电路中,各电阻器电流值的大小与电阻值成反比,即I1=U/R1,I2=U/R2,I3=U/R3…
(2)降压限流电路 将电阻器串入电路,可实现降压限流作用。图2-27为电热毯电路R与VD1构成电源指示电路,接通电源后,R降压限流,得到二极管VD1所需供电电压。