Электри́ческий элеме́нт — конструктивно-завершённое, изготовленное в промышленных условиях изделие, способное выполнять свои функции в составе электрических цепей .

Основные параметры электроэлементов

Номинальные значения величин

• Номинальное сопротивление R _н или R _ном .
• Номинальная ёмкость C _н или C _ном .
• Номинальная индуктивность L _н или L _ном .

Класс точности

Допустимое отклонение (или класс точности) характеризует допустимое отклонение величины от номинальной и не является показателем качества электроэлемента. Ряды допустимых отклонений описаны в : ±5, ±10 и ±20 являются наиболее часто используемыми.

Пределы допустимых отклонений указываются в процентах от номинальной величины.

Электрическая прочность

Способность элемента выдерживать электрические нагрузки без потери работоспособности характеризуется следующими параметрами:

• Рабочее напряжение U _раб — это максимальное напряжение, при котором при нормальных условиях элемент может находиться в течение гарантированного срока службы.
• Номинальное напряжение U _н .
• Напряжение пробоя или пробивное напряжение U _пр — это минимальное напряжение, при котором происходит пробой изоляции .
• Испытательное напряжение U _исп показывает максимальное напряжение, в котором элемент может находиться в течение от нескольких секунд до минуты. Используется при перенапряжении.

Мощность

Номинальная мощность P _н — это максимально допустимая мощность, которую элемент может рассеивать в течение гарантированного срока службы при нормальных условиях . Как правило, этот параметр указывается для резисторов , так как именно они предназначены для поглощения электрической энергии.

Потери

Потери существуют в любом электрическом элементе:

• Потери на активном сопротивлении .
• Диэлектрические потери на поляризацию из-за несовершенства диэлектрика.
• Потери на сопротивление, носимое различными экранами , сердечниками деталей и т. п.
• Потери, наносимые различными нагрузками .
• Скин-эффект (поверхностный эффект) возникает при переменном токе в прямолинейном проводнике . Он уменьшает эффективную площадь проводимости проводника до кольцевой части поперечного сечения. Возникает вследствие расхождения линий магнитного поля .
• Эффект близости проявляет себя в близкорасположенных проводниках . Вследствие взаимного электрического взаимодействия между носителями заряда в проводниках (например, отталкивающая сила Кулона между электронами ) возникает снижение эффективной площади сечения, и потери растут.

Эти потери зависят от частоты , характера проводника и от шероховатости поверхности (удлиняется путь тока и сопротивление растет). Параметры, характеризующие потери:

• Тангенс угла потерь tg δ , где δ — угол диэлектрических потерь. Определяется отношением активной мощности P _а к реактивной P _р при синусоидальном напряжении определённой частоты.
• Добротность Q . Для катушки она обратна tg δ.

Термины добротности и тангенса угла потерь применяются для конденсаторов , индуктивностей и трансформаторов .

Стабильность

Стабильность параметров — есть способность электроэлемента сохранять свои свойства при воздействии внешних факторов, таких как температурные, механические воздействия ( вибрация , удары ), нестандартные климатические условия (повышенная температура , влажность или давление окружающей среды) и др.

Температурные воздействия

Температурные воздействия делятся на обратимые и необратимые. Непосредственно изменение характеристик элемента описывается температурными коэффициентами: ТКХ показывает изменение параметра Х при увеличении температуры T на один градус. ${\displaystyle \alpha _{X}={\frac {dX}{X{dT}}}}$ .

• Температурный коэффициент сопротивления или ТКС

${\displaystyle \alpha _{R}={\frac {dR}{R{dT}}}}$

• Температурный коэффициент ёмкости или ТКЕ

${\displaystyle \alpha _{C}={\frac {dC}{C{dT}}}}$

• Температурный коэффициент индуктивности или ТКИ

${\displaystyle \alpha _{L}={\frac {dL}{L{dT}}}}$ В дополнение можно привести пример необратимого изменения параметра. Подобные изменения могут происходить по различным причинам, таким как старение или же нарушение условий эксплуатации.

• ТКНЕ — необратимое изменение ёмкости ${\displaystyle TKHE={\frac {dL}{L}}}$ ,

где dT — приращение температуры, R — сопротивление , C — ёмкость , L — индуктивность .

Механические воздействия

Механические воздействия на электроэлемент приводят к катастрофическим отказам или вызывать нарушение герметичности . Отношение электроэлемента к механическим вибрациям характеризуется следующими свойствами:

• Вибропрочность — свойство электроэлемента противостоять разрушающему воздействию вибрации и после длительного воздействия сохранять способность к выполнению своих функций.
• Виброустойчивость — способность электроэлемента выполнять свои функции в условиях вибрации . Наиболее опасен резонанс .

Надёжность

Надёжность — это свойство элемента выполнять все заданные функции в течение требуемого времени при определенных условиях эксплуатации, и сохранение основных параметров в пределах заданных допусков . Надёжность характеризуется:

• Гарантийным сроком службы.
• Интенсивностью отказов λ(t) , то есть отношением количества элементов n , отказавших в течение времени Δt , к произведению количества элементов n , работоспособных к началу промежутка, на длительность этого промежутка Δt . ${\displaystyle \lambda (t)={\frac {\Delta n}{N_{n-1}{\Delta t}}}}$ Для уменьшения интенсивности отказов можно использовать облегченный режим работы элементов.
• Вероятностью безотказной работы.

См. также

• Радиодетали

Ссылки

Литература

• ГОСТ 9664-61. Ряды допустимых отклонений физических величин.
• ГОСТ 12.1.012-90. Вибрационная безопасность. Общие требования.