主动部分在脉冲持续时间τi内的温升△ti可表示为:
其中:α为主动与被动部分交界处的散热系数;S为主动部分与被动部分交界处的面积;c为主动部分的比热;m为主动部分的质量;αS/cm为主动部分的温度时间常数;t为室温;t1为脉冲起始温度;为峰值功率下的主动部分温度:为峰值功率。
以上分析考虑了主动部分的热容量(cm)在脉冲功率的作用下吸收热量使自身的温度上升的情况,实际上,由于散热(αS)作用,这个过程符合于一个指数规律,时间常数αS/cm表明了这个指数规律的特征。
脉冲负荷时电阻器的失效机理可分为以下几种情况:
(1) 在峰值功率作用下,电阻器中导电元件瞬时过热会造成(例如原料有缺陷、电阻丝花
线、并线、间距不均匀等缺陷)电阻器断线、阻值漂移或严重老化。
(2) 在峰值电压下,基体上缠绕的电阻丝电流密度过大或过热,会造成(例如电阻丝有损坏或受机械损伤、米阻值不稳定等缺陷)电阻器阻值无穷大、阻值漂移或损坏,这种情况通常在高阻时发生。 (3) 在峰值电流作用下,引线与电阻丝焊接部分的电流密度过大或过热,会造成(例如电阻丝与引线的焊接虚焊、搭线等缺陷)电阻器断线、阻值无穷大或电阻器损坏,这种情况通常在低阻时发生。
脉冲老练的目的一是剔除有内在缺陷的器件,二是可使电阻器的性能更加稳定。
3.2 降低偶然失效来提高可靠性
偶然失效可出现在整个工作期间,其特点是失效率低且近似为常数。偶然失效可看作是在某一时刻电阻器中所累积的"应力"超过了本身所能耐受的强度所造成的。线绕电阻在绕制过程中由于电阻丝比较细。当拉力较大时,容易被拉长而发生不均匀的塑性变形。当拉力小于屈服应力时,电阻丝不发生塑性变形而产生弹性变形,电阻丝中保持着拉应力,这个应力在长期使用过程中会影响阻值的稳定性,另外,紧绕的绕组受骨架热膨胀失配的影响也较大。
采用热老化处理可使电阻丝在绕制过程中受的应力及其它不稳定因素在热处理过程中提前恢复,从而使阻值达到稳定。当然,热老化温度一般低于电阻丝被覆层或骨架材料所能耐受的最高温度,老化时间通常为24~48小时。
图3所示为卡玛线在不同拉力下绕制后,在190℃温度热老化过程中阻值随时间的变化曲线。拉力越大,阻值在热老化时的变化也越大,这说明热处理是消除应力影响的有效措施。
3.3 耗损失效
耗损失效一般出现在产品的使用后期,其特点是失效率随时间的增加而上升。耗损失效主要是由于产品的老化和疲劳造成的。
4 结束语
新型环保线绕电阻器主要用来在低频交流电路中发挥降压、分流、负载、反馈、转能、匹配等作用,或在电源电路中起到吸收器和分压器的作用,也可用作震荡回路和变压器内衰减调整及脉冲形成电路中的分流器。