主動部分在脈沖持續時間τi內的溫升△ti可表示為:
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其中:α為主動與被動部分交界處的散熱系數;S為主動部分與被動部分交界處的面積;c為主動部分的比熱;m為主動部分的質量;αS/cm為主動部分的溫度時間常數;t為室溫;t1為脈沖起始溫度;為峰值功率下的主動部分溫度:為峰值功率。
以上分析考慮了主動部分的熱容量(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,實際上,由于散熱(αS)作用,這個過程符合于一個指數規律,時間常數αS/cm表明了這個指數規律的特征。
脈沖負荷時電阻器的失效機理可分為以下幾種情況:
(1) 在峰值功率作用下,電阻器中導電元件瞬時過熱會造成(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,會造成(例如電阻絲有損壞或受機械損傷、米阻值不穩定等缺陷)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發生。 (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發生。
脈沖老練的目的一是剔除有內在缺陷的器件,二是可使電阻器的性能更加穩定。
3.2 降低偶然失效來提高可靠性
偶然失效可出現在整個工作期間,其特點是失效率低且近似為常數。偶然失效可看作是在某一時刻電阻器中所累積的"應力"超過了本身所能耐受的強度所造成的。線繞電阻在繞制過程中由于電阻絲比較細。當拉力較大時,容易被拉長而發生不均勻的塑性變形。當拉力小于屈服應力時,電阻絲不發生塑性變形而產生彈性變形,電阻絲中保持著拉應力,這個應力在長期使用過程中會影響阻值的穩定性,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力及其它不穩定因素在熱處理過程中提前恢復,從而使阻值達到穩定。當然,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,老化時間通常為24~48小時。
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間的變化曲線。拉力越大,阻值在熱老化時的變化也越大,這說明熱處理是消除應力影響的有效措施。
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3.3 耗損失效
耗損失效一般出現在產品的使用后期,其特點是失效率隨時間的增加而上升。耗損失效主要是由于產品的老化和疲勞造成的。
4 結束語
新型環保線繞電阻器主要用來在低頻交流電路中發揮降壓、分流、負載、反饋、轉能、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衰減調整及脈沖形成電路中的分流器。