主動(dòng)部分在脈沖持續(xù)時(shí)間τi內(nèi)的溫升△ti可表示為:
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其中:α為主動(dòng)與被動(dòng)部分交界處的散熱系數(shù);S為主動(dòng)部分與被動(dòng)部分交界處的面積;c為主動(dòng)部分的比熱;m為主動(dòng)部分的質(zhì)量;αS/cm為主動(dòng)部分的溫度時(shí)間常數(shù);t為室溫;t1為脈沖起始溫度;為峰值功率下的主動(dòng)部分溫度:為峰值功率。
以上分析考慮了主動(dòng)部分的熱容量(cm)在脈沖功率的作用下吸收熱量使自身的溫度上升的情況,實(shí)際上,由于散熱(αS)作用,這個(gè)過程符合于一個(gè)指數(shù)規(guī)律,時(shí)間常數(shù)αS/cm表明了這個(gè)指數(shù)規(guī)律的特征。
脈沖負(fù)荷時(shí)電阻器的失效機(jī)理可分為以下幾種情況:
(1) 在峰值功率作用下,電阻器中導(dǎo)電元件瞬時(shí)過熱會(huì)造成(例如原料有缺陷、電阻絲花
線、并線、間距不均勻等缺陷)電阻器斷線、阻值漂移或嚴(yán)重老化。
(2) 在峰值電壓下,基體上纏繞的電阻絲電流密度過大或過熱,會(huì)造成(例如電阻絲有損壞或受機(jī)械損傷、米阻值不穩(wěn)定等缺陷)電阻器阻值無窮大、阻值漂移或損壞,這種情況通常在高阻時(shí)發(fā)生。 (3) 在峰值電流作用下,引線與電阻絲焊接部分的電流密度過大或過熱,會(huì)造成(例如電阻絲與引線的焊接虛焊、搭線等缺陷)電阻器斷線、阻值無窮大或電阻器損壞,這種情況通常在低阻時(shí)發(fā)生。
脈沖老練的目的一是剔除有內(nèi)在缺陷的器件,二是可使電阻器的性能更加穩(wěn)定。
3.2 降低偶然失效來提高可靠性
偶然失效可出現(xiàn)在整個(gè)工作期間,其特點(diǎn)是失效率低且近似為常數(shù)。偶然失效可看作是在某一時(shí)刻電阻器中所累積的"應(yīng)力"超過了本身所能耐受的強(qiáng)度所造成的。線繞電阻在繞制過程中由于電阻絲比較細(xì)。當(dāng)拉力較大時(shí),容易被拉長而發(fā)生不均勻的塑性變形。當(dāng)拉力小于屈服應(yīng)力時(shí),電阻絲不發(fā)生塑性變形而產(chǎn)生彈性變形,電阻絲中保持著拉應(yīng)力,這個(gè)應(yīng)力在長期使用過程中會(huì)影響阻值的穩(wěn)定性,另外,緊繞的繞組受骨架熱膨脹失配的影響也較大。
采用熱老化處理可使電阻絲在繞制過程中受的應(yīng)力及其它不穩(wěn)定因素在熱處理過程中提前恢復(fù),從而使阻值達(dá)到穩(wěn)定。當(dāng)然,熱老化溫度一般低于電阻絲被覆層或骨架材料所能耐受的最高溫度,老化時(shí)間通常為24~48小時(shí)。
圖3所示為卡瑪線在不同拉力下繞制后,在190℃溫度熱老化過程中阻值隨時(shí)間的變化曲線。拉力越大,阻值在熱老化時(shí)的變化也越大,這說明熱處理是消除應(yīng)力影響的有效措施。
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3.3 耗損失效
耗損失效一般出現(xiàn)在產(chǎn)品的使用后期,其特點(diǎn)是失效率隨時(shí)間的增加而上升。耗損失效主要是由于產(chǎn)品的老化和疲勞造成的。
4 結(jié)束語
新型環(huán)保線繞電阻器主要用來在低頻交流電路中發(fā)揮降壓、分流、負(fù)載、反饋、轉(zhuǎn)能、匹配等作用,或在電源電路中起到吸收器和分壓器的作用,也可用作震蕩回路和變壓器內(nèi)衰減調(diào)整及脈沖形成電路中的分流器。