Author: Варламов Р.Г.
Tags: общее машиностроение технология машиностроения радиотехника радиоэлектронные аппараты
Year: 1973
Text
КРАТКИЙ
СПРАВОЧНИК
КОНСТРУКТОРА
РЖ
6Ф2.1
К78
УДК 621,396.6.002.2(031)
Оглавление
К78 Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. Р, Г. Варламова. М., «Сов. радио», 1973.
856 с. с ил.
Приведены сведения, необходимые при конструировании радиоэлектронной аппаратуры РЭА. Справочник предназначен в первую очередь для студентов и преподавателей вузов и техникумов, часть материалов может быть также использована конструкторами РЭА и квалифицированными радиолюбителями.
Авторы.*
Бальян Р. X., Барканов Н. А., Борисов А. В., Борисов В. В., Варламов Р Г., Василькевич И. В., Волохов В. А., Гусев А. М., Карпушин В. Б., Квасницкий В. Н., Киселев В. И., Комов Ю. И., Носов О. Н., Савиновский Ю. А„ Снндинский В. В., Синичен-ков А С-, Сорокин С. А., Старовойтова Е. М., Фомин А. В.
DJVUed by A.Lushnikov
3312—028
К 046(01У—73~
Б 385—71
ПРЕДИСЛОВИЕ
Существует много справочников для конструкторов различных изделий, однако еще не был издан справочник, в котором освещались бы вопросы создания (разработки) конструкции радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Поэтому в первую очередь необходимо ответить на вопрос: для кого и для чего предназначается настоящий Справочник.
Большая часть сведений, приведенных в Справочнике, может быть использована студентами и преподавателями вузов и техникумов, меньшая — конструкторами РЭА, работающими в различных отраслях народного хозяйства, и квалифицированными радиолюбителями. Этой группе читателей (особенно той ее части, которая не обладает достаточным личным конструкторским опытом) часто требуется пособие, в котором можно получить необходимую справку об условиях эксплуатации РЭА, о сложных взаимосвязях между элементами, определяемыми в значительной мере компоновкой элементов и изделий в целом, об основных конструкторских расчетах. Особенно большую пользу Справочник может принести учащимся вузов и техникумов при выполнении курсовых и дипломных проектов и начинающим конструкторам радиопромышленности, ибо имеющиеся у них справочные и руководящие технические материалы при всех своих достоинствах обладают, как правило, двумя недостатками: большим объемом и узкой специализацией.
При отборе материала авторы стремились поместить в Справочнике сведения наиболее важные для радиоконструктора, но недостаточно полно освещенные в литературе. Материалы, которые редко требуются конструктору (например, схемная надежность) или подробно рассмотрены в обширной литературе, в Справочник не включены. Часть сведений носит ограниченный либо неполный характер в связи с частыми изменениями и дополнениями, которые не могут быть быстро отражены в книжном издании.
Во время подготовки Справочника к изданию была введена как обязательная система единиц СИ, появились новые ГОСТы по конструкторской документации. Поначалу основная часть материалов выполнялась по системе МН СЧХ и в различных практических системах единиц, но затем была переведена на новые стандарты. Однако в некоторых случаях прежние наименования и обозначения сохранены из-за их широкого распространения. Поэтому использовать иллюстрации Справочника в качестве образцов выполнения чертежей по ЕСКД в ряде случаев нельзя.
При составлении таблиц, выполнении графиков и чертежей, не требующих особой точности, допускались определенные приближения для более компактного представления материала.
Материал Справочника разделен на две части. В первой (гл. 1 —8) приведены данные, которые могут потребоваться при предварительной проработке конструкции изделия: определение стадий проектирования и их содержание, выбор источников питания, методы компоновки РЭА, учет нежелательных связей и наводок в конструкциях функциональных узлов, влияние на конструкцию РЭА человека-оператора, выбор материалов. Вторая часть Справочника (гл. 9 — 22) содержит сведения, необходимые для выполнения конструктор
ских работ на стадии технического проектирования (типы радиоэлементов, установочных и коммутационных изделий, виды защитных покрытий, конструкции катушек индуктивности, трансформаторов, дросселей, линий передачи и простейших элементов и узлов СВЧ, расчет электрических допусков, конструкции РЭА на микросхемах различных типов, тепловые расчеты, защита РЭА от вибраций и ударов).
Различие точек зрения при отборе и согласовании материала некоторых разделов, естественно, не могло не отразиться на структуре Справочника. Тем не менее авторы и научный редактор Справочника надеются, что и в таком виде Справочник найдет достаточно обширную аудиторию читателей. Отзывы и замечания читателей помогут уточнить требования к подобному Справочнику, которые будут учтены, если потребуется новое издание.
Справочник написан коллективом авторов, труд которых распределился следующим образом:
гл. 1, 2, 3 и 6 написал канд. техн, наук доцент Р. Г. В а р л а-м о в;
гл. 4, 15 инж. В. В. Б о р и с о в;
гл. 5 — канд. техн, наук доцент Р. Г. В а р л а м о в (§§5.1 — 5.4), канд. техн, наук доцент И. В. Васильевич (§ 5.6; 5. 11) инженеры А. М. Г у с е в и О. Н. Носов (§ 5.5).
гл. 7, 13 и 21 — инж. В. В. Синдинский;
гл. 8 — канд. техн, наук В. Н. К в а с н и ц к и й;
гл. 9 — инж. Е. М. Старовойтова;
гл. 10 — инж. А. В. Б о р и с о в;
гл. 11 — канд. техн, наук доцент И. В. Васильевич;
гл. 12 — докт. техн, наук проф. Р. X. Бальян и канд(техн. наук доцент Ю. А. Савиновский;
гл. 14 — канд. техн, наук доцент Р. Г. Варламов и инж.
Ю. И, Комов;
гл. 16 — инж. С. А. С о р о к и н (§§ 16.1—16.5) и канд. техн, наук доцент И. В. Василькевич (§ 16.6);
гл. 17 — инженеры А. М. Г у с е в и О. Н. Н о с о в;
гл. 18 — канд. техн, наук доцент Н. А. Б а р к а н о в;
гл. 19 — канд. техн, наук доцент А. В. Ф о м и н;
гл. 20 — канд. физ. матем. наук В. Б. К а р п у ш и н;
гл. 22—кандидаты техн, наук В. И. К и с е л е в и А. С. С и-ниченков и инж. В. А. В о л о х о в.
Все замечания и пожелания по содержанию Справочника следует направлять в издательство «Советское радио» по адресу: Москва, Главпочтамт, п/я 693.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
1. ОСНОВНЫЕ СТАДИИ КОНСТРУИРОВАНИЯ РЭА
1.1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Конструирование РЭА—сложный творческий процесс, не имеющий пока всеохватывающей строгой математизированной базы и ведущийся методом многочисленных проб и последовательных приближений. Этот процесс больше искусство, чем наука, хотя решение многих проблем конструирования основано на использовании строгого математического аппарата (расчеты тепловых режимов, прочности, электрических допусков). Поэтому незначительные на первый взгляд погрешности или приближения, допущенные на ранних стадиях разработки РЭА, могут стать причиной крупных и непоправимых ошибок в дальнейшей работе.
Основными стадиями, на которых определяется конструкция РЭА, являются: подготовительная (аванпроект, или техническое предложение), эскизный проект, технический проект и разработка опытных образцов (рабочий проект). На подготовительной стадии анализируется техническое задание (ТЗ) на разработку РЭА, требуемые параметры сравниваются с параметрами аналогичной существующей РЭА, уточняются и согласуются с заказчиком неясные вопросы, после чего ТЗ утверждается и становится основным документом для дальнейшей работы. Изменение ТЗ допускается только с согласия заказчика и разработчика.
Основным содержанием работ подготовительной стадии проектирования РЭА является [1,2, 3]:
1. Определение принципиальной возможности создания данной РЭА в соответствии с требованиями ТЗ.
2. Определение новых элементов, необходимых для разработки данной РЭА.
3. Формулировка самых общих рекомендаций по нескольким возможным направлениям конструирования РЭА.
4. Приближенное определение основных конструктивно-технологических параметров изделия.
Только в том случае, если все основные параметры новой РЭА могут быть в первом приближении выполнены и по схемно-принципиальным и по конструктивно-технологическим соображениям и ясны направления конструирования, можно переходить к следующей стадии—эскизному проекту. На стадии эскизного проектирования обосновывается и выбирается блок-схема РЭА, выполняются расчеты и макеты оригинальных элементов РЭА и уточняются конструктивно-технологические параметры.
Содержание работ на стадии эскизного проектирования следующее i 1, 3]:
1. Составление полной блок-схемы РЭА.
2. Разработка компоновочных и художественно-конструкторских эскизов с учетом функциональных особенностей РЭА, человека-оператора и среды (объекта, интерьера).
3. Выбор главного направления конструирования на стадии технического проектирования.
4. Уточнение конструктивно-компоновочных параметров.
5. Перечень необходимых функциональных и унифицированных узлов.
6. Составление ТЗ на разработку новых типов элементов.
7. Выбор первичных источников питания РЭА.
Только в том случае, если составленная блок-схема с использованием новых и разработанных ранее функциональных узлов (ФУ и УФУ) обеспечивает выполнение требований ТЗ, а конструктивнокомпоновочные характеристики позволяют нормально эксплуатировать РЭА в дальнейшем, при приемлемом времени проектирования можно переходить к основной для конструирования стадии — техническому проекту.
На стадии технического проектирования выполняется разработка и составление принципиальной схемы всей РЭА, ее компоновка, расчет априорной надежности, точности, тепловых режимов, виброзащищенности, влагозащищенности, рещаются другие вопросы, определяющие конструкцию РЭА.
Содержание работ на стадии технического проектирования следующее [ 1 —3]:
1. Составление и расчет полной электрической схемы РЭА на номинальные значения параметров.
2. Выбор активных элементов схемы с учетом условий работы и эксплуатации.
3. Выбор номинальных параметров конденсаторов, резисторов, индуктивностей, трансформаторов и дросселей, установочных и коммутирующих изделий.
4. Выбор конструкции монтажа (печатный монтаж, пленочный монтаж, плоские или этажерочные микромодули и т. п.).
5. Разработка эскизов СВЧ элементов.
6. Выполнение пространственных компоновочных эскизов, по которым оцениваются паразитные связи, тепловые режимы, вибро-и влагозащищенность, удобство эксплуатации, ремонта и монтажа на объекте.
7. Расчет надежности и электрических допусков на основе ком поновочных эскизов.
8. Разработка кинематических схем и составление эскизов механизмов.
Только в том случае, если расчет электрической схемы на номинальные значения параметров с последующей коррекцией дает требуемые результаты, а расчет априорной надежности, точности, вибро- и влагозащищенности и компоновочные эскизы дают положительный ответ на вопрос о выполнимости требований ТЗ, можно переходить к заключительной стадии конструирования: разработке опытных образцов (рабочему проекту). На первых этапах стадии разработки опытных образцов разрабатывается полный комплект конструкторской документации (чертежи, принципиальные, монтажные, кинематические схемы, инструкции, технические условия и т. п.), выбираются соответствующие материалы и защитные покрытия, разрабатываются механизмы, уточняются конструктивнотехнологические особенности РЭА.
Результатами первых этапов стадии разработки опытных образцов являются:
1. Полный комплект конструкторской документации, достаточный для изготовления, регулировки и эксплуатации РЭА.
2. Опытные образцы, позволяющие проверить соответствие их параметров заданным в ТЗ.
3. Отчеты по испытаниям образцов РЭА.
При правильном выполнении всех предыдущих стадий и этапов процесс конструирования заканчивается на этапе разработки конструкторской документации с коррекцией мелких погрешностей, выявившихся при изготовлении опытных образцов.
1.2. ПОДГОТОВИТЕЛЬНАЯ СТАДИЯ
Основным содержанием работ на этой стадии является анализ технического задания, который следует проводить в следующем порядке 11—3]:
1. Ознакомление с параметрами РЭА, изложенными в ТЗ.
2. Ознакомление с объектом и его параметрами, которые могут оказывать существенное влияние на РЭА (температура, испарения масла, вибрации и удары, излучения и т. п.).
3. Ознакомление с климатическими условиями (средой), в которых эксплуатируется объект (температура, влажность воздуха, плотность воздуха, наличие активной по отношению к РЭА флоры и фауны и т. п.).
4. Оценка микроклимата отсеков и помещений, в которых будет устанавливаться РЭА.
5. Ознакомление с параметрами первичных источников энергии для питания РЭА (сеть, гальванические элементы или аккумуляторы, стабильность, мощность и т. п.).
6. Изучение взаимосвязи человека-оператора и аппаратуры и требований к человеку-оператору (возможность нормальной работы, необходимость введения дополнительных устройств, средства защиты и т. п.).
7. Ознакомление с аналогичными устройствами и системами частично или полностью соответствующими требованиям ТЗ.
8. Формулировка требований к разработке новых устройств, к специальным защитным приспособлениям (новые полупроводниковые приборы, защита от проникающей радиации и т. п.).
9. Уточнение и доработка отдельных пунктов ТЗ и согласование их с заказчиком.
10. Предварительное решение о степени выполнимости поставленной в ТЗ задачи по электрическим параметрам, габаритно-весовым параметрам, потребляемой энергии питания.
После завершения подготовительной стадии проектирования составляется отчет, в котором приводятся подробные данные по перечисленным выше вопросам.
Наиболее легкие условия эксплуатации у наземной стационарной аппаратуры, расположенной в отапливаемых помещениях. Из дестаблизирующих факторов наиболее опасны собственные перегревы и влажность. Источниками энергии является сеть переменного тока. Редко используются автономные источники питания.
Наземная аппаратура, располагаемая вне помещений, подвержена влиянию большого числа дестабилизирующих факторов, из
«
Условия работы и конструктивное исполнение частей РЭА
Вид РЭА и условия использования Части РЭА
антенны, датчики, фидерные устройства собственно аппаратура пульты и аппаратура управления собственные источники питания вспомогательные элементы (ЗИП)
Наземная
стационарная, в помещении С(Т) Л (С) л л, с л, с
О О О О О
стационарная, вне помещения с, т с (Т) л, с с (Т) С(Т)
о о о о о
С(Т) с (Т) С (Т) С(Т) С(Т)
носимая человеком о, м О, м,мм О, м м —
автомобильная Корабельна я с, т с (Т) с С(Т) С(Т)
О, м О, м,мм О, м м —
тихоходные корабли, на открытых палубах с, т С (Т) С (Т) С(Т) С(Т)
О О, м О О —
тихоходные корабли, в закрытых рубках . . — л, с л, с л, с л, с
О, м О О —
быстроходные корабли, на открытых палубах с, т с, т с (Т) С (Т) С(Т)
О, м О, м,мм О, м О, м —
быстроходные корабли, в закрытых рубках — с с с с _
— о, м,мм о, м О, м —
подводные корабли, снаружи корпуса .... т т — — —
О, м О, м,мм — — —
подводные корабли, в рубках Самолетная тихоходные и низколетящие объекты (вертоле- — С (Т) с (Т) с (Т) С ( Г)
о, м,мм О, м О, м
ты, самолеты с поршневыми двигателями, дирижабли, аэростаты) с с с с с
О, м о, м.мм О, м О, м —
реактивные самолеты, вне гермокабин и на обшивке т т — — —
о.м.мм О, м,мм — — —
реактивные самолеты, в гермокабинах или внутри фюзеляжа ........ Ракетно-космическая — с (Т) с С (Т) с (Т)
— О, м,мм О, М, (ММ) О, М (ММ) —
большие и малые ракеты, снаружи корпуса . т т — т —
м, мм м, мм — м, мм —
большие и малые ракеты, внутри корпуса . . — с, т — с, т —
м, мм м, мм — м, мм —
космические корабли, вне корпуса т т — т —
(О), м, мм м, мм — м, мм —
космические корабли в гермокабинах . . . . — с (Т) С (Т) С (Т) С (Т)
м, мм М (ММ) м, мм
которых в первую очередь необходимо учитывать климат данной местности, флору и фауну, засоренность воздуха, его плотность, влажность, дожди, возможность обледенения, абразивность пыли и солнечную инсоляцию. Для РЭА, расположенной в прибрежных районах, необходимо учитывать насыщенность воздуха морскими испарениями и наличие ветров. В качестве источников энергии для питания РЭА в первую очередь используются: сеть переменного тока, автономные агрегаты электропитания, состоящие из бензинового или дизельного двигателя и генератора переменного тока; реже применяются аккумуляторы и гальванические батареи.
Наземная переносная РЭА может подвергаться общим климатическим воздействиям, к которым присоединяется влияние механических вибраций и ударов при транспортировке и небрежном обращении. Основным видом источников питания являются гальванические элементы и малогабаритные аккумуляторы.
Наземная возимая РЭА, кроме перечисленных выше воздействий, может испытывать механические нагрузки, резкие перепады температуры при переходе от рабочего к нерабочему состоянию, воздействие испарений различных горюче-смазочных материалов. Такая аппаратура устанавливается на амортизаторах; она может иметь специальные системы охлаждения. Источники энергии питания выполняются в виде автономных агрегатов электропитания или мощных аккумуляторов.
Корабельная РЭА работает в условиях повышенной влажности, которая может доходить до 98% при -|-50о С, при наличии солей в окружающей среде. Для подводных кораблей важны предельные размеры люков, используемых при размещении РЭА. Характер вибраций очень сильно зависит от класса корабля и места расположения на нем РЭА. На малых кораблях вибрационные нагрузки на РЭА такие же, как на самолетах, на больших кораблях условия эксплуатации приближаются к станционарным. Во всех случаях необходима надежная защита от влаги и механических воздействий, могут потребоваться специальные меры защиты РЭА от проникающей радиации на судах с атомными энергетическими установками. Источниками питания являются автономные генераторы с частотой 50 или 400 Гц.
Основное требование к самолетной РЭА—малые габариты и вес, хорошая защита от механических воздействий. Эта РЭА работает в условиях резких изменений температуры (необходимо учитывать аэродинамический нагрев), давления, влажности и скорости. Обязательно наличие амортизации, ответственные блоки имеют герметизацию и системы охлаждения. Возможно воздействие испарений горюче-смазочных материалов, проникающей радиации от энергетических установок. Воздействие климатических условий может быть частично ослаблено, но параметры микроклимата отсека могут быть более тяжелыми, чем в наземной или корабельной РЭА. Источники питания—сеть с частотой 400—2000 Гц.
Основным требованием, предъявляемым к ракетной и космической РЭА, является особо высокая надежность ее работы при малых весе, габаритах и энергопотреблении. Она должна длительное время сохранять работоспособность, находясь в неработающем состоянии или в дежурном режиме. В наиболее тяжелых условиях будут те части космической и ракетной РЭА, на которые непосредственно влияет окружающая среда. Интенсивность воздействий при этом может быть большей, чем у самолетной аппаратуры. Относительно 10
ТАБЛИЦА
Краткая характеристика основных конструктивных параметров РЭА
более легкими будут условия работы у РЭА, расположенной в термоконтейнерах, заполненных инертными газами (азотом, гелием). Часто приходится учитывать такие специфические факторы, как ионизация воздуха или аэродинамический нагрев, которые могут нарушить прохождение радиоволн или вообще вывести из строя аппаратуру. Источники питания могут быть весьма разнообразные: генераторы с воздушными турбинками или автономные агрегаты электропитания, гальванические элементы, аккумуляторы, солнечные батареи.
В табл. 1.1 и 1.2 даны краткие характеристики основных параметров различной РЭА, позволяющие оценить направление проектирования на стадии аванпроекта.
Данные табл. 1.1 ориентировочные. В таблице приняты следующие обозначения:
Л — легкие условия, когда элементы РЭА могут работать без дополнительных защитных приспособлений в виде футляров или кожухов (работа в комнатных условиях или в помещениях с кондиционированием воздуха).
С —средние условия: непосредственное воздействие окружающей воздушной среды, возможно влияние повышенной морской влажности, механических нагрузок, обусловленных объектом установки, и различных излучений, безвредных для человека-оператора.
Т — тяжелые условия: одновременное воздействие окружающей среды и микроклимата объекта, возможны резкие колебания температуры в пределах от —200 до 4*500° С и выше; резкое изменение давления до вакуума, воздействия агрессивных сред, ионизации, радиации, метеоритных частиц и т. п.
Для масштабных критериев в таблице приняты следующие обозначения:
О — обычное исполнение: крупно- и среднегабаритные объемные элементы, возможно использование навесного или печатного монтажа, а также объемных или плоских модулей.
М — миниатюрное исполнение: модульные, микромодульные и пленочные гибридные схемы, для элементов трактов ВЧ и антенн возможно использование приемов общей или частичной миниатюризации.
ММ — микроминиатюрное исполнение: пленочные гибридные (интегральные), пленочные и твердые схемы; для элементов трактов ВЧ и антенн обязательно использование методов мини- и микроминиатюризации.
Скобки указывают на редкое использование указанного вида конструкции, запятая—на эквивалентность параметров конструкций, тире обозначает отсутствие практического применения.
1.3. ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Основным содержанием работ на этой стадии является составление блок-схемы РЭА и приближенное моделирование основных ее параметров. Эти работы нужно проводить в следующем порядке:
1. Укрупненные расчеты основных параметров РЭА (предельной чувствительности, общего коэффициента усиления, степени быстродействия, количества и качества информации и т. п.).
2. Оценка основных параметров функциональных узлов и от дельных каскадов (электрических и геометрических) с учетом при нятого главного направления конструирования.
3. Составление полной блок-схемы всей РЭА и ее узлов.
4. Расчет укрупненных параметров первичных источников питания.
5. Определение конкретных областей работы человека-оператора.
6. Выполнение эскизной компоновки РЭА с учетом укрупненных функциональных связей, удобства эксплуатации, ремонта, тепловых режимов, вибрации и других факторов.
7. Составление перечней функциональных, унифицированных и оригинальных узлов.
8. Составление предварительных ТЗ и ТУ на новые элементы (детали и узлы).
9. Составление описания и выполнение комплекта эскизной конструкторской документации изделия.
Основные конструктивно-компоновочные сведения по этапам эскизного проектирования приведены в табл. 1.3—1.8 и на рис. 1.1 — 1.5.
ТАБЛИЦА 1.3
Круг вопросов, решаемых аппаратом главного конструктора на стадии эскизного проектирования [1, 2]
Г руппа Решаемые вопросы
Научно-техническая Укрупненные и детальные расчеты основных параметров изделия (например, с помощью таких данных, как на рис. 1.1, или в табл. 1.4)
Внешних связей Определение количества и качества внешних связей с заказчиком РЭА и между частями РЭА, разрабатываемыми на предприятии
Компоновок Выполнение функциональных, геометрических, тепловых, весовых и других аналитических или чувственных моделей РЭА, отражающих основные виды связей. Определение общей компоновочной схемы: централизованной, децентрализованной или комбинированной (рис. 1. 2). Выбор типа конструкции (рис. 1. 4), оценка компоновочных параметров узлов РЭА (рис. 1, 3), оценка эффективности различных систем охлаждения (рис. 1. 5).
Документации Отбор необходимой технической документации на используемые разрешенные к применению элементы РЭА и составление ТЗ и ТУ ца вновь разрабатываемые элементы
Комплексная Подбор сведений о результатах испытаний аналогичных систем РЭА, составление руководящих технических материалов, подготовка измерительных комплексов в лабораториях и на полигонах
ТАБЛИЦА 1.4
Обобщенные данные некоторых характерных видов РЭА
Вид РЭА Объем, дм3 Масса, кг Потребляемая мощность, Вт
Наземная стационарная
1. Приемники ламповые радиовещательные высшего класса в консольном или настольном офор-
млении—сетевые 40—80 20—30 80—120
2. Приемники ламповые радиовещательные низших классов:
сетевые . . 8—12 4—8 30—50
батарейные 3. Приемники транзисторные 3-6 2—4 2—4
комнатные 6—10 2—4 0,4-3
4. Радиолы сетевые высшего
класса 60—100 20—35 80—120
5. Простые сетевые радиолы . 25—40 10—20 50—70
6. Телевизоры ламповые . . . 100—150 25—50 150—200
7. Проигрыватели ламповые . . 12—20 4—7 40—60
8. Магнитофоны ламповые . . 9. Вычислительные машины ти- 25—40 10—25 50—120
па «Наири» . . -2000 .— 1200—2000
10. Малогабаритная аналоговая ЭВМ типа МН-ЮМ -150 250
11. Вычислительная машина типа «Проминь» 1000 260 450
12. Стойки телефонной аппара-
туры -600 75—300 —
13. Промышленные телевизион-
ные установки (комплект с одной камерой, общие данные) .... -400 170
14. Радиорелейная стойка . . . 15. Радиорелейная линия на 240 870 — 1500
каналов 550 200 800
16. Измерительные генераторы НЧ 40—60 12—20 100—150
17. Измерительные генераторы СВЧ 60—120 20—40 200—300
18. Осциллографы 20—400 10—200 150—900
19. Ламповые вольтметры . . . 8—15 8—25 10—50
Наземная носимая
20. Приемники транзисторные радиовещательные 0,5—5 0,3—3 0,3—1,5
21. Микроприемники (типа «Рубин») 0,03— 0,05—0,1
0,03—0,1
0,07
Вид РЭА Объем дм3 Масса, кг Потребляемая мощность, Вт
22. Специальные приемники1 AM:
на обычных элементах . . . 2—3 2—3 20—30
на твердотельных элементах 0,1—0,2 0,15— 2—3
0,25
23. Переносные радиолы транзисторные 3—10 1—5 0,15—2
24. Мегафоны транзисторные . 25. Проигрыватели транзистор- 1—5 1—2 2—12
ные 0,3—2 0,5—1,5 0,2—2
26. Телевизоры транзисторные
(с питанием) 4—10 4—8 3—12
27. Магнитофоны транзисторные (диктофоны) 1—4 2—10 0,2—3
28. Вычислительная машина
А 236 15 15 150
29. Переносный ПК-преобразователь1 120 30
30. Переносная РЛС (для наблюдения за передним краем). . 12—30 4—23 ж
31. Переносная телекамера с ИК-преобразователем1 30 16 -
32. Переносный приемопередат-
чик 0,3—0,8 0,5—1,5 0,5—1,5
33. Переносная измерительная
аппаратура тестерного типа . . . 1—10 0,5—5 —
34. Возимые приемо-передатчи-ки малой мощности . 30—200 10—90 40—200
Корабель на я
35. Приемники связные лампо-
вые 30—40 12—17 50—70
36. Приемники метеокарт . . . 37. Транзисторный радионави- 4—8 7,5 50
гатор 8 5 —
38. Передатчик ламповый , , . 200 90
Самолетная
39. Радиовысотомер 30 8 —
40. Метеорадиолокатор .... 41. Бортовые вычислительные 40 15 —в
машины:
«Микротроник» 5,7 7,7 —-
фирмы RCA на микромодулях 85 25
42. Телеметрическая аппаратура КИМ1 1 2 12
Внд РЭА Объем, дм’ Масса, кг Потребляемая мощность Вт
Ракетиаяи космическая 43. Командный приемник . . . 2,2 2,4
44. Приемник радиоразведки ИСЗ1 2,8 0,5 —
45. Бортовой передатчик раке-ты «Пионер-lV»1 0,5 0,5 2,4
46- Приемник 0,6 0,34 0,24
47. Передатчик 1,6 1,2 50
48. Передатчик на магнетроне 24 15,6 —
49. Маяк 0,45 0,45 0,36
50. Записывающее устройство . 1,6 1,5 1,4
51. Телеметрический передатчик 0,6 0,45 5,6
52. Передатчик маяка — 0,18 0,5
53. Приемник маяка — 0,9 0,5
54. Программные механизмы . 3,5 4 —
55. Вычислительное устройство для баллистических ракет .... 1—5 30 70—160
56. Вычислительная машина: на пленочных элементах . . 0,33 0,45 30
на твердотельных элементах 0,1 0,3 ‘
57. Магнитофоны бортовые . . — 2—4 8
58. Командная радиолиния ракеты «Атлас»1 20 15
59. Радиолокатор для космических кораблей — 13 35
60. Бортовой ответчик .... — 2,3 15
* Данные взнты из журнала «Зарубежная радиоэлектроиника» за 1966— 1969 гг.
Примечание. Данные пп. 22—60, приведенные в таблице, получены путем обобщения и экстраполяции (кроме бытовой и измерительной аппаратуры) иностранных данных. Поэтому они могут служить только для самой грубой оценки соответствующих параметров до накопления соответствующего опыта.
ТАБЛИЦА 1.В
Данные по конструктивно-компоновочным параметрам каскадов РЭА и УФУ
Характеристика каскада Размеры, мм Объем, см* Масса, г Объемная масса. р/см1 Потребляемая мощность, Вт
На электровакуумных приборах Генераторы напряжения различной формы (одна-две лампы), мультивибраторы, триггеры, блокинг-генераторы, фантастроны, фазоин вертеры 60Х 55Х 14 46 31 0,67 3—5
Усилители низкой ча стоты, видеоусилители, катодные повторители и экономичные генераторы напряжения различ-рой формы на 1~2 лампах 40х55х 14 31 18—25 1,4-3
Парафазные генераторы, видеоусилители, кварцевые генераторы, схемы сравнения, балансные усилители, дискриминаторы и генераторы напряжения специальной формы на 1—4 лампах 56x 36 x 79 150 80— 7—19
На полупроводниковых приборах Мультивибраторы, триггеры, генераторы треугольных импульсов, видеоусилители, блокинг генераторы, усилители низкой частоты на 1—2 транзисторах 54x34x11 20 120 15—30 1 0,008— 0,025
Видеоусилители однокаскадные, малошумящие усилители, усилители-инвертеры, эмиттер-ные повторители, схемы совпадений, фильтры низкой частоты, усилители низкой частоты . . 26Х34Х 13 11,5 5—15 0,5— 1,5 0,06— 0,55
Триггеры высокочастотные четырехтранзисторные . . 82x34x12 33,5 20 0,5 0,2
ТАБЛИЦА 1.6
Изменение конструктивно-компоновочных параметров РЭА при влагозащите
Способ влагозащиты Изменение электрических параметров Увеличение веса Увеличение объема Эффективность
Защитные покровные лаки и обволакивание Незначительный рост паразитных емкостей Практически нет Практически нет Слабая (особенно при длительном И ЦИКЛИЧНОМ: воздействии влаги)
Опрессовка и заливка компаундами и пеноматериа-лами Заметный или незначительный рост паразитных емкостей (зависит от параметров и количества материала) До 30 — 100% До 30 — 150% Средняя н высокая в зависимости от конструкции и свойств материала
Вакуумплотная герметизация Как правило, заметное улучшение, особенно при пониженном давлении или повышенной влажности среды Заметное. Тем больше, чем выше эффективность системы защиты Может быть и незначительным (до 10%). Обычно не более 30% Самая высокая, но выполнение защиты наиболее сложно. Желательно использование осушительных патронов с силикагелем
Примечание. Схемы способов влагозащиты
и осушительного патрона показаны на рис. 1.0
ТАБЛИЦА 1.7
Краткая характеристика методов защиты от механических воздействий
Вид воздействия Результат Способ защиты Эффективность
Вибрации Механические поломки, нарушения контактов ухудшение параметров Резиновые и пружинные амортизаторы Высокая только в области удаленной от резонанса. При равенстве частоты вибрации собственной частоте РЭА рост амплитуды тем больше, чем лучше защита от вибраций в области, далекой от резонанса
Удары Механические поломки, нарушения работы механизмов Демпфирующие устройства Тем выше, чем больше затухание демпфера
Ускорения Возрастание собственного веса РЭА и ее элементов Демпфирующие устройства (при малых длительностях воздействий) Тем выше, чем короче время воздействия и чем меньше перегрузка
Совместное действие вибраций, ударов и ускорений Механические разрушения и нарушение работы РЭА Комбинированные амортизаторы Достаточная только в области, удаленной от резонанса. Требует комплексного подхода к проблеме защиты.
Примечание. Пересчет ускорений и амплитуд можно выполнить по номограмме, показанной на рис. 1.7, а определение координат общего центра тяжести—с помощью рис. 1.8.
'Туннельные даодыХ
Криотроны
•'Регистра ( на ’• • транзисгщ рак
Тонкие пленки'\'
у/К&^стройства naxfr /\л2У^\мяти на ферри-'
.6)!
зповых cei.
Магнитные регистры се сдвигами
Маг ни тост рикри он -ные линии задержки.
Магнитные барабаны ч и диски
-Ц
Электро -магнитные реле.
Перфорированные карты
/ / Налтлпи плЛПи
.магний:, 'рента
1 Ю 10г 103 10ч /О5 10е Ю7 10s 103
Смкость запоминающего устройства, дв эн.
ю9
10 s
107 о 10s
I 105 og i ,«•
M. j°3
to2
JO J о
Рис. 1.1. Связь между конструктивно-технологическими и электрическими характеристиками запоминающих устройств.
б)
Рис. 1.2. Централизованная (а) и децентрализован ная (б) компоновочные схемы РЭА.
Аппаратура на сверхминиатюрных лампах или транзисторах
Плоские микромоаули и пленочные схемы
высшая степень миниатюризации
a)
Рис, 1.4. Некоторые типы конструкций РЭА:
а— стойка и шкафы с ячейками и блоками;- б — модульная этажерочная конст’ рукцня; в — «книжная* конструкция.
Свободное Воздушное охлаждение Заделка В пластмассу За счет теплопроводности металла Принудительное Воздушное охлаждение Непосредственное охлаждение жидкостью Охлаждение испарением
8т/см3 а)
ВО во ио 20
О
Рис. 1.5. Сравнительная эффективность различных систем охлаждения (а) и влияние коэффициента заполнения блока элементами (см. гл. 3) на тепловые режимы (б).
Рис. 1.6. Схемы способов влагозащиты {а) и осушительный патрон для устройств с абсолютной герметизацией (б).
Рис. 1.7. Номограмма для пересчета вибрационных амплитуд.
Рис. 1.8. Определение координат общего центра тяжести.
ТА6ЛИПА 1.8
Рекомендуемые виды работы оператора РЭА
Анализатор Характер работы
Зрительный Снятие показаний с многошкальных приборов; сравнение быстро следующих друг за другом сигналов; оценка движения; получение точной количественной информации (лучше дискретные сигналы)
Слуховой Индивидуальная одноканальная связь; сигналы о завершении операций при плохой видимости; для суфлирования сигналов (лучше непрерывные сигналы)
Тактильный Опознание формы различных рукояток (в качестве подтверждающих или дополнительных сигналов)
Примечание. Человека-оператора целесообразно использовать при обобщении результатов наблюдений; опознании сигналов; при различных видах сигналов; при разнохарактерных действиях; при реакциях на случайные или непредвиденные обстоятельства.
Когда поступающая информация требует решения арифметических задач; применения общих принципов к частным случаям; повторяющихся решений; быстрых реакций и больших усилий — целесообразно использовать соответствующие автоматы.
1.4. ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
На стадии технического проектирования заканчивается разработка конструкторской документации РЭА, выполняется расчет параметров принципиальных схем и их изготовление. Последовательность работ чаще всего такая [2J;
1. Анализ схем изделия.
2. Расчет элементов на номинальное значение выходных параметров.
3. Аналитическая компоновка с учетом принадлежности элементов и особенностей конструкций.
4. Различные виды модельной компоновки.
5. Оценка паразитных связей, тепловых режимов и средств защиты от дестабилизирующих факторов.
6. Расчет электрических допусков.
7. Расчет априорной надежности.
8. Составление технического задания и окончательного варианта принципиальной схемы для разработки технической документации в конструкторском бюро.
Выполнение соответствующих работ этой стадии можно производить в соответствии с содержанием гл. 9—22 настоящего справочника. Содержание стадий по ЕСКД дано в гл. 8.
Приближенные основные характеристики РЭА различных видов даны ниже.
Для переносной и возимой РЭА очень важен рациональный выбор систем питания. Стремление уменьшить массу трансформатора преобразователя на несколько десятков граммов приводит к увеличению массы первичных источников на сотни, а то и тысячи граммов.
Уменьшение габаритов самолетной или ракетно-космической РЭА за счет более плотной компоновки элементов или других приемов при сохранении гой же величины мощности потерь энергии в виде тепла обусловливает, как правило, резкий рост объема и веса охлаждающих установок.
Оптимизация геометрии элементов, предназначенных для использования на объектах с высокой плотностью компоновки, отлична от оптимизации геометрии элементов, в которых основные требования заключаются в экономии материалов или удешевлении производства.
РЭА, устанавливаемая в помещении, имеет длительный срок службы, значительные габариты и вес. Одной из главных задач при конструировании такой РЭА является обеспечение высокой ремонтопригодности.
Сложные приборы или системы принято разделять на отдельные блоки или приборы.
Облегчение доступа к отдельным приборам и блокам достигается использованием направляющих и шарниров, которые позволяют не. только выдвигать, но и поворачивать блок; обеспечивать доступ к монтажу; производить проверку при работающем устройстве и г. п. Шарниры и направляющие в стойках выполняют так, Чтобы обеспечить доступ к любому из блоков без нарушения требуемых связей с другими блоками.
Специфической частью РЭА, устанавливаемой в помещении, являются пульты управления. При необходимости наблюдения пространства за пультом их высота не превышает 900—1200 мм.
Аппаратура, носимая человеком, не должна быть тяжелой (при длительной переноске масса ее не должна превышать 10—12 кг). В зависимости от веса и функционального назначения, такая РЭА может располагаться на груди или спине. Если РЭА на ходу не используется, то ее выполняют в виде чемоданов со съемными крышками, в которых укладывают кабели, предохранители и другое имущество, или в виде упаковок (укладочных ящиков), которые могут служить в качестве подставки при работе РЭА.
Особенности расположения возимой РЭА зависят от объекта, на котором она устанавливается. Аппаратура, располагаемая на железнодорожных транспортных средствах (локомотивы, дрезины, вагоны), имеет конструкцию, аналогичную наземной стационарной. Весьма важной ее особенностью является отсутствие автономной амортизации, так как сам кузов объекта имеет амортизированную подвеску. Гусеничные транспортные средства обычно требуют дополнительной виброзащиты, однако к этим вопросам надо подходить с учетом реальных характеристик объекта и РЭА.
Расположение корабельной РЭА в радиорубках обычно не отличается от расположения наземной РЭА, но в ее конструкцию, как правило, вводятся водонепроницаемые уплотняющие прокладки и системы амортизации. Аварийная морская РЭА имеет
полностью водонепроницаемый корпус, положительную плавучесть и ряд дополнительных сигнальных и питающих устройств, которые обеспечивают достаточный срок ее службы и высокую автономность.
Самолетная РЭА работает, как правило, в наиболее тяжелых условиях эксплуатации, характерными чертами которых является воздействие динамических изменений плотности воздуха, температуры, механических нагрузок и т. д.
Наиболее распространены децентрализованная и централизованная компоновки самолетной РЭА. В обоих случаях пульты управления и антенно-фидерные устройства располагаются отдельно. Централизованная компоновка РЭА предпочтительней, так как позволяет создать более эффективные легкие системы виброзащиты и теплоотвода.
Р а к е т н о-к осмическая РЭА, как правило, выполняется только по централизованной компоновочной схеме. Условия работы этой аппаратуры (особенно в термоконтейнерах больших ракет и ИСЗ) могут быть даже несколько легче, чем у самолетной РЭА. Однако требования высокой надежности работы и длительного срока службы заставляют вводить значительный запас по устойчивости конструкции РЭА при возможных нарушениях нормальных условий эксплуатации [2].
ЛИТЕРАТУРА
1. В а р л а м о в Р. Г. Основы конструирования радиоэлектронных аппаратов. Изд. МЭИ, 1963.
2. В а р л а м о в Р. Г. Компоновка радио- и электронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1966.
3. Варламов Р. Г. Основы художественного конструирования радио- и электронной аппаратуры, Изд-во «Советское радио», 1967.
4. П о л я к о в К. П. Приборные корпуса РЭА, Госэнергоиздат, 1963.
5. Фрумкин Г. Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. Изд-во «Высшая школа», 1967.
2. ПЕРВИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
2.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Первичные источники питания (ПИП) предназначены для компенсации потерь энергии в преобразователях информации, обеспечения их нормальной работы и доведения энергетических характеристик сигналов до требуемых значений.
Все ПИП являются преобразователями энергии, что определяет ряд их важных параметров.
В качестве ПИП для РЭА используют сети переменного тока, химические источники тока (ХИТ) (автономные одноразовые гальванические элементы, батареи и аккумуляторы, преобразователи внутренней химической энергии вещества в электрическую), термо-и фотоэлектрические преобразователи энергии, а также акустические, топливные, биологические, атомные и другие типы преобразователей.
Наиболее распространенными ПИП для РЭА в настоящее время являются сети переменного тока, ХИТ, а также термо- и фотоэлектрические преобразователи.
Согласно ГОСТ 721—62 электрические сети имеют напряжения 127/220 В (однофазные линии) и 220/380 В (трехфазные линии) при частоте гока 50±2 Гц и стабильности напряжения ±10%. Для питания самолетной и другой бортовой РЭА используют сети постоянного тока напряжением 13,5 и 27 В, либо механические или статические преобразователи энергии, вырабатывающие переменное напряжение 36, 115 или 220 В при частоте 400±7 Гц и стабильности ±(3-7) % [3].
В настоящее время выпускается очень большое количество самых различных типов и видов ПИП, которые могут иметь показатели, отличные от указанных выше. Например, для питания бортовой РЭА находят применение источники повышенной частоты, для питания аварийной судовой аппаратуры или устройств сигнализации используют специальные типы ХИТ, показатели которых могут отличаться от указанных в ГОСТ.
Удельные характеристики ПИП очень сильно зависят от их конструкции, габаритов и веса. Общее представление о некоторых из них можно получить по данным табл. 2.1, 2.2 [3].
Кроме перечисленных характеристик существует целый ряд других, оказывающих то или иное влияние на работу ХИТ и питаемой от них РЭА.
Кривую разряда химического источника тока можно разделить на три участка. Первый участок вогнутый, крутопадающий, малой длительности соответствует началу режима разряда; второй более пологий и длительный характеризует нормальный режим разряда и может аппроксимироваться прямой линией; третий участок выпуклый крутопадающий (иногда переходящий в вертикальную линию) соответствует концу разряда. Для большинства ХИТ эта харак-
ТАБЛИЦА 2.1
Сравнительные Данные некоторых ПИП
Характеристика ПИП Мощность, Вт Удельная энергия, Вт • ч/кг S Ь tf у аа с' и я-с И . сЪ у « Примечание
Гальванический элемент Ограничена габаритами и весом 40—70 — В зависимости от типа
Аккумулятор То же 18— 120 До 80 В зависимости от типа
Агрегат питания с бензиновым двигателем » 120— 180 До 25 Использование нецелесообразно при мощности электрического генератора менее 500 —1000В-А.
Термоэлектрический генератор До 10 — 12 12 3—5 Значения к. п. д. при разности температур горячего и холодного спая 300° С
Пружинный генератор 0,05 0,03 —
Мускульный генератор До 8 0,9 —
Солнечная батарея До 100 90 8—11 Удельная мощность 20 Вт/м2
Электромагнит- Сотые и ты- — Доли Характеристики
ное поле сячные доли ватта % очень сильно зависят от расстояния и параметров антенн
Звуковое поле То же До 8—10 Требуются микрофоны с большой поверхностью мембраны (8—20 см2)
теристика имеет вид, показанный на рис. 2.1, и требует таких схемных решений, при которых работоспособность РЭА обеспечивается в интервале значений Ерад/£н = 1,1—0,5. Элементы РЦ при малых токах разряда имеют выпуклую разрядную кривую (б), рис. 2.1.
Миниатюризация ХИТ приводит к значительному удорожанию эксплуатации. Для большинства гальванических элементов и части аккумуляторов связь между объемом, весом, временем работы и стоимостью аналогична показанной на рис. 2.2, что требует соответствующего сравнения вариантов. Перегрузка по величине разрядного тока служит причиной падения емкости ХИТ. При разрядном токе, превышающем в пять раз номинальный, емкость гальванических элементов составляет 60%, а аккумуляторов — 80—90% номинальной.
ТАБЛИЦА $.2
Основные характеристики гальванических батарей и аккумуляторов
Тип источника тока Qv, А- ч/дм3 Vv, Вт-ч/дм8 Qg- А•ч/кг WG. Вт • ч/кг
Медноокисный элемент . Стаканчиковый элемент 53 35 80 52
МЦ и галетная батарея ГБ Воздушно-цинковый эле- 63 76 40 48
мент Марганцево-воздушноцин- 67 73 55 60
ковый элемент Окиснортутный элемент 91 105 46 55
РЦ (цинк—окись ртути) . Аккумулятор: железо-никелевый ла- 270 300 62 68
мельный кадмиево-никелевый 12 14 15 18
безламельный . . . кадмиево-никелевый 54 65 32 38
дисковый кадмиево-никелевый 55 69 15 19
цилиндрический . . 56 70 19 24
серебряно-цинковый . 160 260 80 120
серебряно-кадмиевый 172 220 38 53
Рис. 2.1. Типовая разрядная кривая при нормальном токе нагрузки (а) для большинства ХИТ и ее изменение (б) для элементов типа РЦ (малые токи нагрузки) и мед-ио-магниевых элементов.
Рис. 2.2. Связь относительных значений объема V, веса G, времени работы т ХИТ и стоимости.
Аккумуляторы не полностью отдают всю запасенную ими энергию или емкость. Величина отдаваемой энергии или емкость аккумуляторов зависит от режима работы (табл. 2.3) [4, 5].
ТАБЛИЦА 2.3
Отдача аккумуляторов, %
Аккумуляторы По емкости По энергии
Свинцовые:
стартерный режим 40 30
длительный режим Кадмиево-никелевые: 82 70
ламельные и безламельные 67 50
дисковые 50 42
цилиндрические 70 58
Серебряно-цинковые 100 85
На работу ХИТ очень сильно влияет температура окружающей среды (рис. 2.3). Особенностью химических источников тока является их саморазряд. При нормальной температуре марганцево-цинко-вые элементы теряют до 30% емкости за 4—12 месяцев хранения, окиснортутные — около 10% за 12 месяцев, свинцовые аккумулято
Рис. 2.3. Характер уменьшения емкости некоторых ХИТ при понижении температуры окружающей среды:
1—ламельные аккумуляторы КН; 2 — гальванические батареи МЦ; <У —железо-никелевые аккумуляторы ЖН; 4 — гальванические элементы МВД,
ры до 20% после 30 суток хранения, железо-никелевые—18—35'%, кадмиево-никелевые—11 —18% за то же время. Наименьший саморазряд у серебряно-цинковых аккумуляторов—30% после 6 месяцев хранения.
При повышении температуры скорость саморазряда увеличивается, а при снижении — уменьшается.
К концу срока хранения (8—18 месяцев) емкость гальванических элементов и батарей падает до 70—85% номинальной величины. Сроки службы и сохранности аккумуляторов приведены
ТАБЛИЦА 2.4
Сроки службы и хранения аккумуляторов
Тип аккумулятора Срок службы, ЦИКЛЫ Срок хранения, годы
сухой аккумулятор залитый аккумулятор
Свинцовый 75 5 1
Кадмиево- и железо-никелевый ламельный 450—700 7 2
Кадмиево-никелевые: безламельный 150—200 4 2
герметичный дисковый 50—150 До 1 —
герметичный цилиндрический . 100 1 —-
Серебряно-цинковый 35—50 2 0,7
2.2. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И БАТАРЕИ
Гальванические элементы и батареи—одноразовые химические источники тока—отдают во внешнюю цепь энергию, запасенную в активных массах электродов в процессе изготовления. Наиболее распространены сухие элементы благодаря простоте эксплуатации, дешевизне и способности работать в любом положении. Гальванические элементы и батареи имеют условные обозначения, состоящие из букв и цифр.
Первые цифры указывают напряжение, буквы: назначение (А — анодная, Н — накальная, С—сеточная, Ф — фонарная, Р — радиозондовая, С — слуховая, Т—телефонная), электрохимическую пару (например, МЦ — марганец и цинк и т. п.), inn конструкции (Г — галетная, В—воздушной деполяризации), условия работы (у — универсальная, х — хладостойкая, без обозначения—летняя); последние цифры указывают емкость в ампер-часах или число часов работы (буква ч). Например, обозначение 70-АМЦГ-у-1,3 расшифровывается гак: напряжение 70 В, анодная, марганцево-цинковая, галетной конструкции, универсального применения, емкость 1,3 А.ч.
Многие батареи имеют фирменную маркировку («Крона», «Маячок» и т. п.) или взамен старых обозначений («Марс», «ФБС») новые стандартизированные (элемент 373, 322 и т. п.).
Гальванические элементы и батареи имеют емкость от 0,05 до 525 А>ч.
В табл. 2.5—2.18 даны основные характеристики гальванических элементов и батарей различных электрохимических систем. Обозначения указаны в соответствии с действующими стандартами иди торговыми обозначениями.
ТАБЛИЦА 2.8
Элементы сухие цилиндрические электрохимической системы пинк—двуокись марганца (ГОСТ 12333—68) для питания радиоаппаратуры, аппаратуры освещения и других целей (рис. 2.4)
Обозначение элемента Начальное напряжение, В, при AiH (Ом) Продолжительность работы Конечное напряжение, В Гарантированный срок хранения, месяцы Габариты, мм, не более Масса, г, не более
свежего элемента*, 4 в конце срока хранения, ч прн /?н. Ом прн периодичности
286 1 , 48 (50) 20 60 16 48 200 300 Ежедневно по 12 ч 1,0 0.9 3 10.5X44,5 Ю
314 1,52 (50) 38 75 30 60 200 300 Ежедневно по 12 ч 1.0 0,9 6 14,5X38 15
316 1.52 (50) 60 130 48 100 200 300 Ежедневно по 12 ч 1.0 0,9 9 14,5X50,5 20
326 1,52 (50) 100 200 75 150 200 300 Ежедневно по 12 ч 1.0 0.9 9 16X50,5 25
332 1,4 6 1,5 4, 1. 8 15 5 5 мни в день, 5 дней в неделю 0,75 6 21,5X37 30
336 1 . 4 10 3,5 7 2. 8 5 10 мин в день, 5 дней в неделю 0.75 6 21,5X60 45
343 1,55 (10) 12 4,15 9 3, 3 20 5 10 мин вдень, 5 дней в неделю 0,85 0,75 18 26Х 50 52
373 1 . 55 (10) 40 18,3 28 11, 5 20 5 30 мнн в день, 5 дней в неделю 0,85 0,75 18 34 X 61,5 115
374 1,55 (10) 50 21,6 35 12 20 5 30 мнн в день, 5 дней в неделю 0,85 0,75 18 34 х 75 130
376 1.55 (10) 65 28 45,5 19 20 5 30 мнн в день, 5 дней в неделю 0,85 0,75 18 34X91 165
*) Свежий элемент — элемент, поставленный на разряд не ранее 2 н не позднее 30 дней со дня изготовления.
Примечание. Работоспособность элементов гарантируется в интервале температур от —40 до +60° С, а также при относительной влажности воздуха 95 ± 3% и температуре 20 — 25° С. Пример запнсн элемента с размерами 10,5 X X 44,5 мм: Элемент 236 ГОСТ 12333 — 66.
Рис. 2.4. Габаритные чертежи цилиндрического стаканчикового элемента, квадратного стаканчикового элемента, прямоугольного галетного элемента.
l + £l
Рис. 2.5. Габаритные чертежи элемента с контактами (колодка
прямоугольного стаканчикового 1,28-НВМЦ-525) и батареи КБС (3336 по ГОСТ 2583-70).
Рис. 2.6. Габаритный чертеж марганцево-цин-ковых элементов.
Рис. 2.7. Габаритный чертеж элементов ВДЖ.
Рис. 2.8. Выполнение элементов и батарей МХМ н МХС систем: «Маячок» (а), 2,8 МХМ (б), 200-ПЛ\ХМ-2ч (в).
Элементы гальванические сухие квадратные электрохимической системы цинк — двуокись марганца (ГОСТ 3316 — 65, 296 — 68 и 7534—68) для питания устройств связи и автоматики
Обозначение элемента Начальное напряжение, В Продолжительность работы Сопротивление нагрузки «н- Ом Конечное напряжение, В Гарантированный срок хранения, месяцы Длина выводного проводника» мм, ие меиее Габариты Масса, кг, не более
свежего элемента. ч в конце срока хранения, ч В и
не бол ее. мм
145л 1,48 160 130 20 0,85 12 50 42 102 0,3
145у 1,60 160 130 20 0,85 18 40 42 102 0,3
165 л 1,50 550 400 20 0,85 21 70 57 137 0,7
165у 1,66 550 400 20 0,85 21 70 57 137 0,7
045 1,30 520 300 10 0,7 15 100 57 132 0,6
076 1,30 750 500 5 0,7 15 70 82 176 1,7
1.28-НВМЦ-525 1,28 1100 500 2 0,8 15 130 160 185 6,5
Примечание. 1. Элементы 145 и 165 изготовляются по ГОСТ 3316—65, элементы 045 и 076 — по ГОСТ 296 — 68, а 1.28-НВМЦ-525 и 1,28-НВМЦ-525-П по ГОСТ 7534—68.
2. Рабочая температура элементов 145л и 165л от —17 до +60° С; 145у и 165у от —40 до +60°С.
3. При минимальной рабочей температуре свежие элементы 145 и 165 имеют продолжительность работы от 10 до 30% номинальной,
4. Элементы 1,28-НВМЦ-525 и 1,28-НВМЦ-525-П отличаются выполнением выводов, у последних — выводы на панели (рис. 2.5)
ТАБЛИЦА 2.10
Гальванические батареи из элементов стакаичиковой конструкции для питания РЭА радиозондов, бытовой РЭА, фонарей и устройств связи
Тип Напряжение под нагрузкой, В Сопротивление нагрузки. Ом Сохранность, месяцы Габариты, мм Масса, г
начальное конечное
З-РЗН-МЦ-2 ч 3 1,5 30 12 39x39x36 55
2.9-НМЦ-1.5 ч 2,9 2,3 40 12 48x26x70 НО
КБС-л-0,50 (3.7-ФМЦ-0.5) 3,7 2 10 6 63x22x67 160
КБС-х-0,70 (4,1-ФМЦ-0,7) 4,1 2 10 8 63x22x67 160
4.2-САМЦ-1.0 4,2 2 10 6 102x37x81 400
21-РЗА-МЦ-2 ч 21 15 9 000 12 61x39x34 100
6,1-ПМЦ-у-48 ч 6,1 5,5 10 000 24 40 x 49 x 72 250
68-АМЦ-Х-0.6 68 40 4 680 12 174x112x50 1 300
102-АМЦ-у-1,0 102 60 7 000 15 218x138x73 3 000
117-АНМЦ-18 ч: 6 116x52x140 1 200
анодная 117 71 17 300
накальная 2,95 2,24 17,3
Примечание. Батареи КБС-л-0,50 и КБС-х-0,70 выпускаются по ГОСТ 2583—70 и обозначаются 3336л и ЗЗЗбх. Подробный габаритный чертеж изображен на рис. 2.5. Остальные батареи выполнены м в виде параллелепипедов с размерами, указанными в таблице.
Гальванические батареи из элементов галетной конструкции для питания малогабаритной переносной РЭА н РЭА радиозондов, бытовой РЭА и ламп-вспышек
Тип Напряжение под нагрузкой, В Сопротивление нагрузки, Ом, или разрядный ток Сохранность, месяцы Габариты, мм Масса, г
начальное конечное
5,6-НМЦГ-22 ч 5,6 3,8 75 8 80x50x57 340
13-АМЦГ-у-0,5 13 8 10 000 18 65x51x41 250
15-РММЦГ-20 ч 15 9 80 мА 12 142x56x87 1 300
19-ПМЦГ-О 19 — 14 000 4 69x29x19 50
21,5-ПМЦГ-0,05 21,5 14 14 000 4 70x26x15 32
22,5-ПМЦГ-0,15 22,5 15 9 000 6 77 x 35 x 23 120
31-САМЦЧ-0.02 31 20 50 000 6 34x20x46 40
49-САМЦГ-0.25-П 49 30 25 000 8 80x25x100 250
54-АСМЦГ-5-П 54 и 4 27 и 2 800 и 60 15 225x85x235 7 000
67,5-ПМЦГ-у-0,06 67,5 48 10 330 6 62x38x67 250
70-АМЦГ-у-1,3 70 40 4 680 15 174x112x50 1 600
70-АМЦГ-5 70 35 1 000 15 155x155x215 8 500
бб-ПМЦГ-0,1 66 40 21 000 4 70x40x80 350
74-ПМЦГ-0,05 74 48 18 000 6 94x35x38 160
75-ПМЦГ-ЭОч 75 50 28 000 6 52x42x142 380
80-АМЦГ-0.15 80 50 30 000 6 77x53x80 400
87-ПМЦГ-у-0,15 87 50 28 000 12 73x25x150 450
Продолжение
Тип Напряжение под нагрузкой, В Сопротивление g нагоу.-<ки. и Ом или ® g Габариты, мм разрядный о. к ТОК о “ О г
начальное конечное
ЮО-ПМЦГ-у-0,05 100 70 81 900 12 77x28x77 250
ЮО-АМЦГ-0,7 100 60 7 000 15 174x117x53 1 700
100-АМЦГ-у-20 100 60 7 000 15 218x138x73 3 350
102-АМЦГ-1,2 102 60 7 000 12 185 X 145x59 2 500
105-ПМЦГ-0.05 105 70 70 000 6 77x28x77 180
109-ПМЦГ-0 109 — 85 000 6 47X111 300
120-ПМЦГ-0.15 120 75 49 000 6 174x26x84 470
120-АМЦГ0,27 120 56 8 750 6 240x94x40 1 300
123-АСМЦГ-60ч: 12 280x53x85 1 650
анодная 123 65 9 000 — — —
сеточная 12,8 7 940 — — —
160-АМЦГ-0.35 160 100 И 700 6 109x77x144 1 800
200-ПМЦГ-0,01 200 125 0,4 мА 6 65x37x47 135
225-ПМЦГ-80ч 225 150 85 000 6 86X63X147 1 000
315-ПМЦГ-80ч 315 210 120 000 6 80x80x155 1 300
ЗЗО-ЭВМЦГ-ЮОО 330 240 —* 6 120x62x132 1 400
400-ПМЦГ-0,01 400 250 1 мА 6 87x63x35 250
Примечание. Батареи выполнены в виде параллелепипедов с размерами, указанными в таблице.
Марганцево-цинковые элементы для работы в схемах с малым потреблением и при нормальной температуре (рис. 2 6)
Тип Емкость, А-ч Ток разряда, мА Сохран ность, месяцы Габариты, мм Масса, г
диаметр | высота
4М Ц-П 0,055 0,1 18 11,1 3,2 1,5
МЦ-1к 0,1 2,2 15 15,6 6,6 4,1
МЦ-2к 0,3 2,2 15 21 4,4 8,2
МЦ-Зк 0,4 10 15 25,5 8,4 14,5
МЦ-4к 0,9 10 15 30,1 9,4 21,5
Примечание. Начальное напряжение 1,5 В.
ТАБЛИЦА 2. 13
Основные характеристики батарей с щелочным электролитом и повышенной удельной энергией
Наименование Напряжение, В «н Ом Время работы, ч Габариты, мм Масса, кг
«Восток»:
анод .... 90 15 200 800 240x 175x105 5,0
накал . . . 1,2 2,7 — — —
сетка .... «КБС» рамочной конструк- 7,8 1 400 — — —
ции .... 4,5 15 16 22x63x65 0,2
«Крона ВЦ» 9 900 70 16x26x49 0,04
«Пионер» . . . 9 435 600 54 х Ю8х 140 0,9
«Полет» . . . 9 435 2 000 105x116x206 3,3
«Синичка» . . 9 200 70 24x72x 126 0,25
«Финиш» . . . 9 900 100 21 X 26x62 0,06
Примечание. Батареи с щелочным электролитом работают втрое дольше батарей с солевым электролитом. Батарея «Финиш» имеет в 9 раз большую начальную емкость, чем 7Д-0,1 и допускает 20—25 перезарядов с последующей 10-часовой работой. Батарея «Крона» имеет специальную конструкцию выводов, аналогичную показанной на габаритном чертеже аккумулятора 7Д-0.1.
ТАБЛИЦА 2.14
Железо-угольные элементы для схем автоматики ___________и блокировки (рис. 2.7)__________
Тип Ток разряда, А Напряжение под нагрузкой, В Габариты, мм Масса, кг
иач альное конечное диаметр высота
ВДЖ-50 0,25 0,75 0,5 110 30 0,52
ВДЖ-400 0,5 0,75 0,5 221 75 5
Резервные медно-магниевые и свинцово-магниевые элементы и батареи для питания РЭА радиозондов, геофизической ___________н аварийной аппаратуры (рис, 2.8)____________
Гип Напряжение. В Сопротивление нагрузки, Ом Ток разряда, мА Время работы, ч Габариты, мм Масса, г
12-ПМХС-0,5ч 12 35 0,5 48x57x35 80
80-ПМХС-2ч . —. — — — —- —
анод .... 80 5 000 — 2 62 x 84 x 95 275
накал . . . 2,7 20 — 2 — —ч
200-ПМХМ-2ч:
анод .... 200 — 25 2 75x125x150 700
накал 1 . . 6,3 15 —- 2 — ——
накал 2 . . 2,3 6 —- 2 —- —J
7-ПМХС-3.5 . 7 — 1 550 2,5 112x48x114 800
7-ПМХС-12 . . 7 4 —- 3 106X104X202 2 300
«Маячок-1» 2,7 17 160 10 21 X 53x115 85
«Маячок-2» 2,7 17 160 15 31x66x114 155
2,8 МХМ . . . 2,7 4 — 1,75 44x45x115 200
Примечание. 1. Начинают работать после заливки морской или обычной водой. Элементы «Маячок» используются в аварийном буе с лампой накаливания напряжением 2,5 В. Элементы работоспособны при температурах от —40 до +50° С.
2. Батарея 200-ПМХМ-2ч может быть использована для работы аварийного морского передатчика. Время активации элементов и батарей лежит в пределах от 3 до 40 мин и зависит от температуры (чем она выше, тем меньше время) и состава воды (в морской воде в полтора раза меньше, чем в пресной).
3. Конструктивно выполнены в прямоугольных корпусах без дна. Выводы в виде проводников с колодками, штырей или зажимов.
ТАБЛИЦА 2.16
Гальванические батареи для систем автоблокировки и сигнализации на транспорте и стационарных установок связи
Тип Ток разряда, А Сохранность (сухого), годы Габариты, мм Масса, кг
МОЭ-250 0,5 1,5 108x170 x 350 3,8
МОЭ-500 1 1,5 168x193x350 7,1
МОЭ-ЮОО 2 1,5 225x180 x 460 12,5
МОЭМ-ЗОО .... 1 3 133x133x212 4,5
МОЭМ-800 .... 1,5 3 200x200x237 8,5
моэм-юоо .... 2,2 3 225x180x460 н,о
Примечание. 1. Имеют простую конструкцию и повышенную надежность. Напряжение весьма стабильно, сохраняют работоспособность при температуре до —10° С. Начальное напряжение— 0,65 В, конечное 0,5 В.
2. Габаритный чертеж аналогичен рис. 2.5.
Малогабаритные и высоконадежные сухие элементы системы цинк—окись ртути РЦ используются для питания специальной малогабаритной РЭА, когда стоимость не играет большой роли. Э. д. с. элементов 1,34 В, конечное напряжение 0,9 В. Элементы работоспо
Рис. 2.9. Габаритные чертежи элементов РЦ различного конструктивного исполнения
собны после воздействия атмосферы с влажностью 95±3% при t = 10 40±2® С в течение 48 ч, выдерживают 6-ч вибраций в диапазоне = —1500 Гц с перегрузкой 10 g; линейные ускорения до 15 g в тече-
ТАБЛИЦА 2.17
Элементы системы цинк—окись ртути (ГОСТ 12 537—67) (рис. 2.9)
Обозначение элемента Начальное напряжение при 20±5° С, в В, не менее Сопротивление нагурзки. Ом Продолжительность работы, при Номинальная емкость при 20° С К "7? Я a g £ р-в 5 * а «J К р. о о «3 0,0 U и S Габариты, мм S я *
20—50 °C, о о диаметр «3 о д
РЦ53 1,25 120 24 8 0,25 12 15,6 6,3 4,6
РЦ55 1,22 120 50 15 0,5 30 15,6 12,5 9,5
РЦ63 1,25 60 27 12 0,55 18 21 7,4 10,5
РЦ65 1,22 60 53 15 1,0 30 21 13,0 18,5
РЦ73 1,25 40 32 12 1,0 18 25,5 8,4 17,2
РЦ75 1,22 40 55 15 1,5 30 25,5 13,5 27
РЦ82Т1 1,25 25 352 12 1,5 18 30,1 9,4 30,0
РЦ83 1,25 25 35 12 1,5 18 30,1 9,4 28,2
РЦ85 1,22 25 55 12 2,5 30 30,1 14,0 39,5
РЦ85У® 1,22 25 55 — 2,5 18 30,1 14,0 39,5
1 Имеет двойной корпус.
2 Прн температуре 20—70° С н конечном напряжении 1 В.
3 При сопротивлении нагрузки 100 Ом и режиме 8 ч работы, 16 ч отдыха продолжительность работы прн 30° С составляет 20 ч.
ТАБЛИЦА 2.18
Некоторые данные батарей из элементов РЦ
Тип Емкость А-ч Начальное напряжение, В Гок разряда, мА а 3 « л я Мои о о о О № 2 Габариты, мм Масса, кг
ИТ-2-01 . . 6 7 100 12 86x24x27 0,14
ИТ-2-02 . . 20 15 120 12 150 x 68 x 46 0,8
ИТ-2-03 . . 6 7 20 12 34x26x18 0,04
ИТ-21; 24 — —— 12 170 x 86 x 58 1,7
анод . . — 140 30—10 — —- ——
накал . . — 2,3 400—200 — — —
ние 6 ч, воздействие разреженной атмосферы до 10-в мм рт. ст. (133 • 10-6 Н/м2) или уплотненной атмосферы до 10 атм (106-Н/м2). Используются как отдельно, так и в виде 17 модулей для батарей.
Основные данные элементов РЦ даны в табл. 2.17, 2.18.
2.3. АККУМУЛЯТОРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И БАТАРЕИ
Аккумуляторные элементы и батареи — многоразовые источники тока—отдают во внешнюю цепь энергию, запасаемую в процессе заряда. В ряде случаев их использование более выгодно и целесообразно, чем гальванических элементов и батарей.
Названия аккумуляторов расшифровываются следующим образом: первые цифры—число аккумуляторов в батарее, буквы—материалы электрохимической системы и конструкция, последние цифры—емкость в ампер-часах. Например, 2-баночный кадмиево-ни келевый аккумулятор безламельной конструкции емкостью 20 А ч обозначается как 2КНБ-20.
Наибольшее распространение в малогабаритной РЭА получили кадмиево-никелевые. герметичные аккумуляторы. Они выпускаются двух типов; дисковые и цилиндрические, могут иметь два вида электродов: ламельные и безламельные. Дисковые аккумуляторы (табл. 2.19) применяются в малогабаритных транзисторных радиоприемниках, слуховых аппаратах, электрофонарях. Цилиндрические аккумуляторы (табл. 2.20) дешевы, имеют значительные сроки службы и сохранность, хорошо переносят ударные нагрузки. Все это делает их незаменимыми для медицинской, полевой, геофизической и других видов РЭА.
Безламельные кадмиево-никелевые аккумуляторы (табл. 2.21) обладают небольшим внутренним сопротивлением и могут работать в стартерных режимах. Сохраняют работоспособность в условиях низких температур (до —4О'3 С) и при воздействии вибрации и ударов. Используются в малогабаритной полевой РЭА, в переносных фонарях.
Серебряно-цинковые аккумуляторы (табл. 2.22) имеют небольшие габариты, малый вес, хорошо работают в стартерном режиме и при пониженной температуре. Используются в переносной и бортовой РЭА, в аппаратуре ИСЗ, геофизической, геологической и другой портативной аппаратуре.
Рис. 2.10. Габаритные чертежи кадмиево-никелевых щелочных герметичных дисковых аккумуляторов и батарей.
ТАБЛИЦА 2.19
Кадмиево-никелевые щелочные герметичные дисковые аккумуляторы (ГОСТ 11258—65) и батареи (рис. 2.10)
Рекомендуемая область использования Тип Емкость, мА-ч Напряжение, В Токраз- 1 ряда, мА Масса, г
начальное конечное
Для слуховых аппаратов Для транзисторных приемников Карманные аккумуляторные батареи .... Для транзисторных приемников . Примечания: кают работу при —5- д-одб д-о,1 Д-0,25 2Д-0.2 7Д-0,1 1. Рабочи -4*50° С, 60 100 250 250 100 е тем! но г 1,3 1,3 1,3 2,6 9,2 терату! 1араме' 1,1 1,0 1,0 2,0 7,0 )ы 5—с гры ак 6 12 20 10 12 15° С, :кумул 4 7 16 32 60 допус-яторов
при этом ухудшаются.
2. Аккумулятор 2Д-0.2 допускает ток разряда 160 мА при 1-час режиме.
3. Аккумуляторы Д-0,1 и Д-0,25 можно соединять последовательно в батареи по 6—7 шт.
4. Аккумуляторы Д-0,06, Д-0,1 и Д-0,25 выпускаются по ГОСТ 11258—65.
Рис. 2.11. Габаритные чертежи аккумуляторов ЦНК и КНГ.
ТАБЛИЦА 2.20
Кадмиево-никелевые щелочные аккумуляторы и аккумуляторные батареи (рис. 2.11)
Тип О Ы д* S • Номинальное напряжение, В Ток разряда, мА Масса, г Габариты, мм
ЦНК-0,2 0,2 1,25 20 15 16x24,5
ЦНК-0,45 0,45 1,25 45 23 14x50
ЦН К-0,85 0,85 1,25 85 41 14x96
КН Г-1,5 1,5 1,25 200 98 15x71x35,5
ЗКНГЦ-0,2 0,2 3,75 20 50 18X75
5ЦНК-Ь,2 0,2 6,25 20 117 27,5x24x87
1ЩНК-0.45 .... 0,45 13,75 45 350 33x99x56
12ЦНК-0.85 .... 0,85 15 85 730 46x105x71
Примечания) 1. Конечное напряжение — 1 В на аккумулятор .
2. Гарантийный срок хранения 12 месяцев.
3. Рабочие температуры от —10 до + 35° С.
4. Сохраняют работоспособность при температуре до —50°С.
а) б)
Рис. 2.12. Габаритные чертежи аккумуляторов и батарей системы КН (НК) безламельного и непроливаемого типов (а) и аккумуляторной батареи 2КН-32 (б).
ТАБЛИЦА 2.21
Безземельные кадмиево-никелевые и непроливаемые никель-кадмиевые аккумуляторы и батареи (рис. 2.12)
Тип Емкость, А-и Напряжение, В 1 ок разряда. А Масса, кг Габариты, мм
начальное конечное
2КНБ-2 . . . 2 2,5 1,8 0,4 0,22 36x36x92
4КНБ-15 . . . 15 5 4 5 2,1 112x83x125
2КНБ-20 . . . 20 2,5 2 5 1,6 163x44 X 125
4КНБ-20 . . . 20 5 4 6,5 3,2 180х93х 127
4КНБ-25 . . . 25 5 4 5 5,8 180x151x132
8КНВ-25 . . . 25 10 8 7,5 7,5 190х 180х 135
КН-14 .... 14 1,25 1 1,75 0,75 33,5x82x126
2К11Б-15 . . . 15 2,5 2 2 1,5 67х82х 126
КН П-20 . . . 20 1,25 1,1 2 0,75 34x82x126
2КНГ1-20 . . . 20 2,5 2,2 2 1,5 67x82x126
2КН-32 (2КНБ- 32) 32 2,5 2 4 3,1 68,5x122,5х 185
в)
Рис. 2.13. Габаритные чертежи аккумуляторов системы СЦ с различными вариантами расположения выводных шпилек (а, б, в).
ТА БЛИЦА 2.22
Серебряио-цинковые аккумуляторы (ГОСТ 12616—67) и батареи
Тип h о И S 2 S Q £ в к со в § Напряжение, В Ток (при 5-мин разряде), А Масса, г Габариты, мм
сц-з б 1,5 35 по 44x19x77,5(64)
СЦ-5 б 1,5 60 200 47X34X81(69)
СЦ-15 б 1,5 100 280 50X29X116(104)
СЦ-18 б 1,5 120 360 50 x 35x116(104)
СЦ-25 at в 1,5 150 555 50x50x137,5(118)
СЦ-40 а, в 1,5 180 825 56x52x159(141)
СЦ-50 а, в 1,5 250 990 66X51X162(144)
СЦ-70 £ 1,5 400 1505 94 x 52x168(149)
ЗСЦ-5 — 4,5 60 590 96x45x77
5СЦ-5 — 7,5 60 1020 160 x 45 x 77
8СЦ-45 — 12 200 6480 200X110X160
15СЦ-45 22,5 200 16000 432X126X170
Примечания: 1. Запрещается паралл ние стабильно держится на уровне 1,5 В. ельное соединение. Напряже-
2. В зависимости от режима разряда по длительности аккумуляторы выпускаются дли короткого до 1 часа (стартерного) режима типа СЦК» среднего (I — 5 часов разряда)—типа СЦС, среднего с большим числом циклов (до 1 00) —типа СЦМ, длительного (10 — 20 часов разряда) —типа СЦД и длительного с большим количеством циклов, допускающего импульсные нагрузки (буферный) — типа СЦБ.
3. Значение массы дано максимальное.
4. ЦгГфра в обозначении указывает на емкость в ампер-часах.
5. Размеры в скобках —высота корпуса Н (рис. 2.13).
6. Диаметр шпилек Мб (СЦЗ—18), М8(СЦ25— 50), М10(СЦ70).
2.4. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА
Наибольшее применение нашли кремниевые фотоэлектрические преобразователи, используемые для питания различной РЭА от транзисторных приемников до космических лабораторий.
Данные некоторых фотопреобразователей приведены в табл. 2.23.
ТАБЛИЦА 2.23
Кремниевые фотоэлектрические преобразователи
Тип Размеры, мм Площадь рабочей поверхности, см’ Выходной ток, мА Выходная мощность, мВт
ФКД-2 .... 10х 10x1,5 0,85 18 7,2
ФКД-3 .... 10X15X1,5 1,27 27 10,8
ФКД-4 .... 10X20X1,5 1,7 36 14,4
ФКД-5 .... 10x30x1,5 2,4 50 20,0
Токи, указанные в таблице, соответствуют номинальным напряжениям 0,4 В при энергии солнечной радиации 100 мВт/см8. При изменении освещенности втрое рабочее напряжение изменяется примерно на 5%. Оно растет при понижении и падает при повышении температуры среды. Ток пропорционален площади элемента.
2.5. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ГЕНЕРАТОРЫ
Эти источники энергии наибольшее распространение получили для питания сельской бытовой аппаратуры. Данные термоэлектрогенераторов приведены в табл. 2.24, а габаритные размеры — на рис. 2.14. Срок службы термоэлектрогенераторов около 4000 ч.
0250
Рис. 2.14. Габаритный
ТАБЛИЦА 2.24
Характеристики термоэлектрогеиераторов
Тип Источник тепла Расход керосина, г/ч Выходные параметры
тгк-з Лампа «Молния» 70—75 2Вх0,5А (отвод 1,2В) и 2ВХ1А
ТЭГК-2-2 То же 70—80 IBX0.3A; 1,4ВХ0,21 А; 80—100В х Х10мА; 8—10В (сеточное смещение)
тгк-ю «Керогаз» 100— 105 1,2ВХО,7А; 10ВХ1А
чертеж термоэлектрогенераторов ТГК-3 и ТЭГК-2-2.
ЛИТЕРАТУРА
1 «Аккумуляторы, элементы, батареи». Изд-во Государственного комитета стандартов, мер и измерительных приборов СССР, 1965.
2. ГОСТ 12333—66; 3004—67; 12537—67; 12616—67; 296—68; 1882—68; 7534—68; 9294—68 ; 2583—70.
3. Векслер Г. С. и Тетельбаум Я. И. Электропитание радиоустройств. Изд-во «Техника», Киев, 1966.
4. Романов В. В., X ашев Ю. М. Химические источники тока. Изд-во «Советское радио», 1968.
5. О р л о в В. А. Малогабаритные источники тока. Воениздат, 1965,
3. МЕТОДЫ КОМПОНОВКИ РЭА
3.1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Задача компоновки РЭА заключается в составлении на основе принципиальной схемы РЭА (которую можно рассматривать в виде абстрактной модели изделия) чувственно-наглядной модели, являющейся своеобразным «каркасом» конструкции [3].
Компоновка может быть выполнена различными приемами, наиболее распространенными из которых являются: аналитическое определение компоновочных параметров (аналитическая компоновка), номографическая компоновка, моделирование (модельная компоновка) и графическая компоновка.
Рассмотрим наиболее распространенные приемы компоновки: аналитическую, модельную и графическую.
3.2. АНАЛИТИЧЕСКАЯ КОМПОНОВКА
Процессы преобразования сигналов в РЭА выполняются с помощью так называемых активных материалов [1], но они требуют обязательного использования вспомогательных и конструктивных материалов. Сумма объемов этих материалов определяет физический объем элемента:
^физ = ^акт + ^всп Ч- У констр-
Из рис. 3.1 видно, что величина Рфиз не может быть расчетным параметром при компоновке РЭА. Выбор монтажных и дополнительных объемов поясняется на рис. 3.2, из которого следует, что
^уст — Уфиз + V МОНТ + ^доп-
Основой аналитической компоновки является использование выражений типа
т
i=i
где Хп — компоновочный параметр (объем, вес, площадь и т. п.); k — коэффициент пропорциональности; т — число составляющих компоновочных параметров; /У; — элементарный (единичный) компоновочный параметр (объем, вес, площадь и т. п. t-ro элемента).
Для объема V, массы G и потребляемой мощности Рпит исходные выражения имеют вид:
1 / п т \
v = — I V 17 л. у у
2 k 1/1 °; + а- I ’
v \ i = 1 г = 1 /
Рис. 3.1. Соотношения объемов активных, вспомогательных и конструктивных материалов: Рфиз~'' актН- Рвсп + Рконстр-
£(V(pu3i*
Рис. 3.2. Соотношения монтажных, дополнительных и установочных объемов; Руст ~ ВНЪ. РустХ Руст1 4" Руст2> Руст = Рфиз 4" ~h Рмонт 4" ^дои-
п
kCl 2 Gi ИЛИ GS = G'VS,
/=1
п
Pnwi~kp 2 ^пит^, i = 1
где Vs — общий установочный объем изделия; ky — обобщенный коэффициент заполнения блока элементами ст и а; Уа/и Va. — значения установочных объемов VyCT однотипных Va и единичных yaj элементов; Gs — полная масса изделия; G' — объемная масса (плотность) изделия; ko — обобщенный коэффициент объемной массы (плотности) изделия; kp = 1,1—1,25 — коэффициент, учитывающий потери мощности Рпит.
Обобщенные данные по параметрам О' и ky для некоторых классов РЭА длительного действия приведены в табл, 3.1 [1].
ТАБЛИЦА 3.1
Значения объемной массы (плотности) изделия О' и коэффициента заполнения kv
Аппаратура О', кг/дм*
Передающая: 0,55
с естественным охлаждением 0,2
с принудительным охлаждением 0,67 0,4
для летательных аппаратов 0,9 0,65
Приемная:
с естественным охлаждением 0,45 0,4
с принудительным охлаждением 0,7 0,5
для летательных аппаратов 0,9 0,75
Релейная:
с естественным охлаждением . 0,65 0,7
с принудительным охлаждением 0,8 0,7
для летательных аппаратов 1,1 0,85
Питания:
с естественным охлаждением 0,9 0,5
с принудительным охлаждением ....... 0,8 0,65
для летательных аппаратов До 1,6 До 1
Использование аналитических критериев п и f для разнохарактерной РЭА не рекомендуется (п = Nt/V и f == F/V, где V — объем, Nt — число элементов, F— число функций данного изделия), так как прн этом можно впасть в большую ошибку.
3.3. МОДЕЛЬНАЯ КОМПОНОВКА
При модельной компоновке используются плоские (аппликации) или объемные модели [1, 2].
В простейшем случае аппликации выполняются в виде чертежей деталей в нормальном (1 ; 1), увеличенном (2 : 1; 5 : 1) или умень-
шенном (1 : 2; 1 : 5) масштабах (рис. 3.3). На основе теории подобия, теории поля и теории теплообмена можно чисто геометрические модели заменить потенциальными (с обозначением величины и фазы
Рис, 3.3, Виды некоторых аппликаций.
сигнала) и термальными (ограниченными заданными изотермами) моделями. Варианты соответствующих преобразований принципиальной схемы и плоских моделей ее элементов показаны на рис. 3.4.
Рис. 3.4. Преобразование принципиальной схемы в
принципиально-монтажную и модельно-геометрическую.
Рис. 3.5. Примеры моделей и приспособлений для моделирования.
Рис. 3.6. Часть трафарета, упрощенные приемы начертания элементов и монтажных чертежей, штампы.
Объемная модельная компоновка дает более наглядное представление об изделии, но требует более сложных моделей. При этом часто используют различные упрощения формы реальных изделий. Здесь используются не только модели составляющих изделие элементов, но и самого шасси, корпуса и т. п. В качестве материала применяют картон, фанеру, деревянные рейки, органическое стекло, пенопласт. Примеры выполнения моделей (в том числе оператора) изображены на рис. 3.5.
Здесь тоже можно выполнять модели с учетом потенциалов сигналов и тепловых полей, определяя их граничные условия из допустимых уровней сигналов или заданных изменений температур Д/°, которые будут определять новую форму модели,
3.4. ГРАФИЧЕСКАЯ КОМПОНОВКА
Этот вид компоновки может рассматриваться то же как своеобразное моделирование, при этом основной задачей будет являться максимальное упрощение ручных графических работ [1, 5].
Это достигается упрощением начертания элементов, применением различных трафаретов, штампов [7], декалькомании и с помощью других приспособлений, часть которых показана на рис. 3.6. Повышение наглядности изображений дает использование цвета для выделения элементов разного типа или расположенных в разных плоскостях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Варламов Р. Г. Компоновка радио-и электронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1966.
2. В а р л а м о в Р. Г. Основы художественного конструирования радио- и электронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1967.
3. В а р л а м о в Р. Г. Введение в теорию конструирования РЭА (конспект лекции). ИПК МРП, 1970.
4. В е н и к о в В. А. Теория подобия и моделирования. Изд-во «Высшая школа», 1965.
5. Савченко Р. Г., Варламов Р. Г. Анализ подобия (конспект лекций). ИПК МРП, 1971.
6. С а ч к о в Д. Д., Э й д л и н Е. К. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1957.
7. Dermott Me. New Electronic Drafting Tools and Technigues Electronics, 1964, № 8.
4. ПАРАЗИТНЫЕ СВЯЗИ И НАВОДКИ
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Борьба с паразитными связями и наводками является существенной частью разрабо1КИ радиоэлектронного прибора. Недостаточное подавление паразитных связей и наводок без необходимого запаса приводит к резкому снижению надежности радиоэлектронной аппаратуры, так как небольшие изменения внешних условий могут привести к значительным изменениям параметров прибора.
При рассмотрении паразитных наводок всегда приходится иметь дело с тремя элементами:
1) источником наводимого напряжения,
2) приемником наводимого напряжения,
3) паразитной связью между ними.
Устранение паразитных наводок прежде всего сводится к выявлению указанных трех элементов, что часто является очень сложной задачей. В большом числе случаев паразитные наводки получаются от нескольких источников и по нескольким цепям паразитной связи. В этих условиях обнаружение более слабых источников и связей возможно только после устранения наводки от более сильных источников и связей.
Если указанные три элемента известны, то само устранение наводки, являющееся в принципе значительно более простой задачей, может потребовать внесения значительных изменений в конструкцию устройства. Поэтому предварительный учет возможных источников и путей наводки является обязательным условием правильно поставленного конструирования радиоэлектронного устройства.
Пример анализа паразитной наводки видеоимпульса на основе данных табл. 4.1—4.5 показан на рис 4.1.
4.2. ЭКРАНИРОВАНИЕ ПРОВОДОВ
При использовании проводов с экранирующими оплетками (рис. 4.2) необходимо иметь в виду, что:
1) экран резко увеличивает емкость провода относительно корпуса;
2) оплетка, не соединенная с корпусом, никакого экранирования не дает;
3) экранированные провода громоздки и неудобны при монтаже.
Длина экранируемого участка должна быть меньше четверти длины самой короткой волны передаваемого по проводу сигнала. Поэтому применение экранированных проводов всегда крайне нежелательно. Экранированные и коаксиальные провода следует применять только для соединения отдельных блоков и узлов друг с другом. В этом случае экранирование выполняет следующие функции:
Продолжение
Рекомендуемый способ устранения паразитной связи Рациональный монтаж. Использование ферритовых бус, надеваемых на посторонние провода, из-за которых возникают паразитные связи, или экранирование Фильтрующие ячейки. Экранирование и за- земление мешающих или приемных устройств
Примеры причин возникновения паразитной связи Расположение в блоке элементов и про- водов, не имеющих прямого отношения к данному блоку (цепи питания управления), Промышленные установки. Соседние передающие и излучающие уста- новки
Основная формула для расчета неличнны паразитной связи а IN i: 1 а «в I л + 1 In 3 О CQ и и II 11 я
в у вз
Сопротивление и индуктивность медного прямого проводника
, Диаметр провода, мм 1 Сопротивление провода. Ом, при длине 100 мм Индуктивность провода, мкГ, при длине
50 мм 100 мм 200 мм
0,1 0,5 1,0 2,0 0,22 8,9-10-3 2,3 10"3 0,56.10-3 0,07 0,05 0,04 0,035 0,15 0,12 0,10 0,08 0,33 0,26 0,23 0,20
Емкость между проводом и корпусом на 100 мм длины, пФ
Диаметр провода, мм Расстояние между проводом н корпусом, мм
1 10 100
0,1 1,5 0,9 0,7
0,5 2,7 1,4 0,8
1,0 4,0 I,6 0,9
2,0 8,0 1,8 1,0
ТАБЛИЦА 4.4
Взаимоиндуктивность между двумя параллельными проводами одной длины, мкГ
Длина провода мм Расстояние между проводами, мм
2 10 30
50 0,03 0,015 0,008
100 0,07 0,04 0,024
200 0,17 о,н 0,07
ТАБЛИЦА 4.5
Емкость двух параллельных проводов, удаленных от корпуса, на 100 мм длины, пФ
Диаметр провода, мм Расстояние между проводами, мм
2 10 50
0,1 0,75 0,5 0,04
0,5 1,4 0,75 0,05
1,0 2,0 0,9 0,06
2,0 5,0 1,3 0,07
1) устраняет взаимные паразитные наводки внутри многоблочного устройства;
2) предохраняет эти устройства от паразитных наводок со стороны других приборов;
3) предохраняет другие, рядом расположенные устройства, от паразитных наводок со стороны данного устройства.
4.3. ЭКРАНИРОВАНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ КАТУШЕК
Для экранирования ВЧ катушек применяют цилиндрические экраны диаметром Оэк или экраны квадратного сечения со стороной а (рис. 4.3). Толщина стенок экрана должна быть не меньше глубины проникновения хо>01 (табл. 4.6). Применение экрана с минимальными размерами (рис. 4.4) уменьшает индуктивность на 15—20%. Затухание, вносимое экраном, в большинстве случаев невелико (3-5%).
Во всех случаях необходимо тщательное соединение экрана с корпусом прибора (рис. 4.5, 4.6).
Наводи мь/й импульс и импульс после делителя из сопротивлений
Импульс при связи через сопротивление и индуктивность
Импульс на малой L
Импульс на сопротивлении при связи через малую емкость
Импульс при связи через малую взаимоиндукцию
Импульс при связи через сопротивление и емкость
Рис. 4.1. Возможные варианты паразитной наводки видеоимпульса.
Рис. 4.2. Плохое (а) и хорошее (6) экранирование электрического поля проводника.
ТАБЛИЦА 4.6
Глубина проникновения для различных экранирующих материалов
Металл Удельное сопротивление р, Ом-(мм2/м) Относительная магнитная проницаемость ц Частота f, Гц Глубина проникновения, мм
*0 *0,1 *0,01
Медь 0,0175 1 105 106 107 108 0,21 0,067 0,021 0,0067 0,49 0,154 0,049 0,0154 0,98 0,308 0,098 0,0308
Латунь 0,06 1 105 106 107 108 0,39 0,124 0,039 0,0124 0,9 0,285 0,09 0,0285 1,8 0,57 0,18 0,057
Алюминий 0,03 1 105 106 ю7 108 0,275 0,088 0,0275 0,0088 0,64 0,20 0,064 0,020 1,28 0,4 0,128 0,04
Сталь 0,1 50 ю5 106 ю7 ю8 0,023 0,007 0,0023 0,053 0,016 0,0053 0,106 0,032 0,0106
Сталь 0,1 200 ю2 103 ю4 ю5 1.1 0,35 0,11 0,035 2,5 0,8 0,25 0,08 5,0 1,6 0,5 0,16
Пермаллой 0,65 12 000 ю2 103 ю4 ю5 0,38 0,12 0,038 0,012 0,85 0,27 0,085 0,027 1,7 0,54 0,17 0,054
4.4. ЭКРАНИРОВАНИЕ НИЗКОЧАСТОТНЫХ КАТУШЕК И ТРАНСФОРМАТОРОВ
Основным экраном трансформатора является его магнитопровод. Конструкция магнитопровода должна выбираться не только с точки зрения качества трансформатора, но и с учетом уменьшения
Рис. 4.3. Эквивалентные размеры цилиндрического и прямоугольного экранов.
Рис. 4.4. Размеры катушки и экрана.
Рис. 4.5. Взаимное положение катушки и экрана.
Рис. 4.6. Расположение щелей для вывода проводов из экранированной катушки.
Рис. 4.7. Эффективность экранирования наводок низких частот различными материалами.
Рис. 4.8. Эффективность экранирования трех* слойным экраном медь-сталь-медь в зависимости от толщины стального слоя [3]
О 0,1 0,2 0.3 Ofi 0,5 0,6 Толщина стального слоя,мн
Рис. 4.9. Эффективность экранирования постоянного магнитного поля двумя концентрическими цилиндрами в зависимости от воздушного зазора.
Рис. 4.10. Экранирование микрофонного трансформатора медно-стальным экраном.
рассеивания магнитного потока. Рекомендуется применение витых и тороидальных магиитопроводов.
Для выбора материала экрана удобно пользоваться кривыми рис. 4.7. Экраны могут быть как однослойные, так и двух- и трехслойные с воздушным зазором между ними (рис. 4.8—4.10).
В табл. 4.6 приведены значения глубин проникновения для различных материалов. Эквивалентной глубиной проникновения называется величина х0, определяющая отношение плотности тока на глубине х к плотности тока на поверхности в виде е“^Ч Здесь
*о = 1/ —см; Г
р — удельное сопротивление материала, Ом • см; р0 — магнитная проницаемость вакуума, равная 1,256 • 10-8 Г.см-1; р— относительная магнитная проницаемость материала; f — частота, Гц.
Так как ослабление поля в 2,72 раза на глубине х0 недостаточно для характеристики экранирующего материала, то пользуются еще двумя величинами глубины проникновения хоа и Хо,о1, характеризующими падение плотности тока и напряженности поля в 10 и 100 раз от их значений на поверхности!
*o,i = *о In 10 = 2,3 х0,
Xj,oi = *o In 100 = 4,6х0.
ЛИТЕРАТУРА
1. Волин М. Л. Паразитные связи и наводки. Изд-во «Советское радио», 1965.
2. «Справочник по радиотехнике». Под ред. Смиренииа Б. А. Гос-энергоиздат, 1950.
3. Гроднев И. И., Сергейчук К. Я. Экранирование аппаратуры и кабелей связи. Связьиздат, 1960.
4. Лэиди Р., Дэвис Д., Альбрехт А. Справочник радиоинженера. Госэнергоиздат, 1961.
5. УСЛОВИЯ РАБОТЫ РЭА
5.1. КЛИМАТ И КЛИМАТИЧЕСКИЕ ЗОНЫ
Климат — характерный метеорологический режим данной местности за продолжительный (20—30 лет) период времени. Различают четыре или шесть [1] видов климата: умеренный, холодный, жаркий сухой, жаркий влажный или умеренный (N), холодный (F), сухой тропический (ТА), влажный тропический (TH), влажный субтропический (TS) и высокогорный. Из-за малости высокогорных областей и небольших различий между климатами TH и TS в ряде случаев можно пользоваться делением климатов Земли на четыре типа (табл. 5.1) [1, 3, 4].
Ниже рассмотрены особенности работы РЭА при различных климатических условиях.
Умеренный климат
Условия эксплуатации РЭА часто соответствуют оптимальным для оператора и конструкция аппаратуры обычно не имеет специальных средств защиты. Особое внимание следует обращать на экстремальные изменения параметров окружающей среды (особенно при транспортировке и хранении). Для стационарной аппаратуры характерны «нормальные» условия: температура 20 ± 5° С; влажность 60± 15%; давление воздуха 650—800 мм рт. ст.; отсутствие резких и быстрых изменений температуры, пыли, влаги, микроорганизмов, солей и т. п. Температура и влажность в помещении могут быть оценены с помощью рис. 5.1.
Холодный климат
Условия эксплуатации РЭА тяжелые: значительно изменяются геометрические размеры деталей, многие материалы становятся хрупкими, ухудшаются электрические параметры деталей и узлов, значительно возрастает вязкость жидкостей. Может происходить коррозия внутренних элементов РЭА при попадании мелкого сухого снега, запотевание шкал. В конструкции органов управления и контроля РЭА должны быть учтены особенности работы оператора (теплая одежда, Перчатки).
Жаркий сухой климат
Для условий эксплуатации РЭА характерны повышенная температура, инсоляция, малая влажность, наличие песка и пыли. Воздействие этих факторов может вызывать изменение линейных
а s ч оз
Параметры климата Земли
| Жаркий влажный ш S • о - и • О. н >. Ct Я я X I >>о Ч У а 2 I s- ою ° о 3 п я о £ « а 1 °- х Й -<о ь 1 ОД Q, s ЕС _ я Е So * з В. *« 5 о “ * 8 Й £ еч н со 2г s S. о е* а ,оа | | То I lol®. 1 О «sS В О ° “ а О £ 3 ° g м ю sgsgogsg « Я Я О о га с 5 « + SgSsT .£ 4- и к л « “ а й« а • .= е я о. SocaijjiSc я с 5 s а е? v 3 ю о сх£ю 3^3 ей ai о* е г г-- сех
Жаркий сухой я s * о О ' ' ' ' Q.H >»СХ2 о о з 2 >»Q Ч хве8« £ 2 х© со о S о5°Й3'/>й^ 3 с сд о е >о я и saaocgsa« ффтх £ ю н с о с * с о О ю 04 м ® '* 4 ® 2 £ 71 Т “?$ 1 1 о о° 1 S=§ 3 йчм 1' ++* о о0 =S“£s ssa О О >Д о щ . Й 3 UJ ч g s я а 2» + + sssSr?oSK2 S R о 5J ,£ н; s s сх • а 5 £-О 2* & «OCan‘CjJu5 re ® a a s q 5 2 S ® а ° A-zbJm о о о сиедьо >»з я а = оо *-« у е егоою а о.S я
Холодный — 60 (редко ниже) — 50 0-?+5 4-30 (редко больше) 40 100 80 прн 4-20° С 6 (при пурге до 40—100) Частые переходы через нулевую температуру, иней, обледенение, туман. В летние месяцы может быть множество насекомых (гнуб, комары)
Умеренный - । е> । • о о I о 2 — 5 2 М <- и я 5 а,м« * ®>>£ага S ° ° Я О=« о о а • о EJ я о । о о , > । я а >»п Я 1 сч О1 1 2 2 X &£ S । । xs>L*4 й> i Г «>,5 ОЛ 3 чрЗрэ'о и 5 е Si о У о о io о — се* \оявагса xfM со *“ ХЗ чча 11 + + g g a&gas
Параметр » < S OCi »и • “ ч /J S s я w< •• я s У Я у OS н § 2?0!Яо ° О. £• о ¥ я>>2« я®я коо £ 2 . я 3 « в о я - я я я S в a g S я S Я иэси^®»0|Д22 аз w я ал й«о> л е 8,®®“55S§gg«5gS®s4g,«S ю В ® я Ч а Ч м У 0.0 и а я 5 ч S Е >,s о О зЯо.яояяЯ'яУчиаа.яяя ом о gaosossgegas &&ггН_^“О н О яса я
Рис. 5.1. Зависимость абсолютной и относительной влажности от температуры.
Рис. 5.2. Характеристики атмосферы [1,3, 4J:
Л/—число частиц в I см3; — пробивное напряжение, В; р— давление, мм рт. ст.; В—относительная влажность, %; Т — температура, °C.
размеров элементов, размягчение и даже расплавление материалов, их высыхание и коробление.
Конструкция РЭА должна иметь надежные уплотнения в разъемных швах и в местах вводов осей механизмов и кабелей и необходимые (лучше автономные) системы термостабилизацин.
Жаркий влажный климат
Существенным дестабилизирующим фактором является высокая относительная влажность. На поверхности материалов образуются пленки жидкости, что вызывает ускоренную коррозию металллов и сплавов, набухание пористых материалов и развитие микроорганизмов. Для обеспечения работы РЭА в условиях влияния влажности рекомендуется применять: герметизацию, кондиционирование, влагопоглотители, подогрев. При влагозащите и герметизации РЭА приходится решать целый ряд сложных технических задач.
Характеристики атмосферы, являющейся основной средой, в которой работает РЭА, зависят не только от климата, но и от высоты (рис. 5.2). Это важно учитывать при конструировании РЭА, предназначенной для работы в горных условиях и на летательных аппаратах.
5.2. ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЛАГИ
Вследствие малых размеров молекул воды (максимальный размер 3 • 10~8 см) и небольшой вязкости влага проникает во все поры, трещины и каналы элементов конструкции РЭА, образуя проводящие и полупроводящие мостики на поверхности диэлектриков.
Даже при нормальной (65%) относительной влажности атмосферы все тела, находящиеся в ней, покрыты тончайшей (0,001 — 0,01 мкм) непрерывной (гидрофильные поверхности) или прерывистой (гидрофобные поверхности) пленкой воды.
В различных типах конденсаторов с твердым диэлектриком (при ненадежной влагозащите) резко снижается сопротивление изоляции, возрастают емкость и потери, уменьшается напряжение пробоя. Наиболее устойчивы против воздействия влажной атмосферы конденсаторы с воздушным диэлектриком и большими зазорами.
В высокочастотных катушках и дросселях увеличивается собственная емкость и падает добротность. В трансформаторах и дросселях низкой частоты происходит не только увеличение потерь, но и возрастает местный тепловой перегрев, что ухудшает к, п. д. трансформатора и изменяет индуктивность дросселя.
У резисторов может происходить уменьшение величины их сопротивления и поверхностный пробой, нарушаться надежность контактов.
В реле и переключателях возрастает переходное сопротивление контактов (до полного разрыва цепи), уменьшается величина коммутируемого напряжения, увеличивается паразитная межконтактная емкость.
Конструкционные и проводниковые металлические изделия подвергаются коррозии, что служит причиной нарушения их нормальной работы.
Полупроводниковые материалы полностью выходят из строя.
Все эти причины приводят к ухудшению параметров РЭА; нарушается градуировка и работа механизмов. Возможен (особенно при одновременном воздействии других факторов) полный отказ РЭА.
Для защиты от воздействия влаги используют защитные покрытия, заливку, герметизацию (в основном деталей из диэлектриков). Для частичного «осушения» используют патроны с силикагелем (рис. 1.6, б) [5].
5.3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
Так как в принципе невозможно построить РЭА без потерь энергии на тепло, то в любой конструкции приходится учитывать этот фактор. Его действие усугубляется посторонними температурными полями. Диапазон изменения температур может достигать нескольких сот градусов. Наиболее опасными являются быстрые изменения температуры, скорость изменения которых в несколько раз превосходит скорость установления температуры в данном изделии. При этом возможно появление значительных механических напряжений и даже разрушений.
В различных типах конденсаторов с твердым диэлектриком под влиянием температуры происходят явления, аналогичные вызываемым воздействиями влаги. В переменных конденсаторах возможны механические нарушения —возрастание момента вращения, «заедание», поломки.
Для высокочастотных катушек и дросселей характерны изменение индуктивности и механические нарушения. У силовых и низкочастотных трансформаторов и дросселей уменьшается долговечность, падает мощность.
При повышении температуры среды необходимо уменьшать мощность рассеивания на резисторах, в противном случае они быстро выходят из строя. Воздействие температуры нарушает контакт в переменных резисторах.
Наиболее чувствительны к изменению температуры транзисторы, у которых резко изменяются основные характеристики (допустимая мощность рассеивания, коэффициент усиления, шумовые и другие характеристики).
При работе РЭА в импульсных режимах, когда имеют место нестационарные тепловые процессы, можно использовать инерционную термозащиту [2]. При работе в стационарных режимах расчет тепловых режимов производится по методике, изложенной в гл. 22.
5.4. МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
В процессе эксплуатации РЭА, как правило, испытывает вибрационные и ударные механические нагрузки. Параметрами вибрации являются амплитуда А, мм, частота f, Гц, ускорение /, выражаемое в единицах ускорения свободного падения g (рис. 1.7).
Ударные воздействия чаще всего характеризуются либо величиной ускорения в единицах g, либо скоростью движения (м/с). Дополнительный параметр —частота или число ударов; Ударные нагрузки менее опасны (при равных g), чем вибрации.
В зависимости от вида объекта, на котором установлена РЭА, она может испытывать различные линейные ускорения. Эти ускорения менее опасны (при равных g), чем удары и вибрации.
В табл. 5.2 и 5.3 [3] даны параметры механических воздействий на РЭА при транспортировке и эксплуатации. Величины механических нагрузок в разных частях объекта, на котором устанавливается РЭА, указаны на рис. 5.3 и 5.4 [3].
Использование различных систем амортизации РЭА позволяет уменьшить амплитуду вибраций и ударов в несколько раз, но только при условии работы в области частот выше резонансной частоты системы блок— амортизаторы не менее, чем в 1,5 раза.
ТАБЛИЦА 5.2
Механические воздействия на РЭА при транспортировке
Вид транспорта Вибрации Удары
частота, Гц амплитуда, мм
Сухопутный1: гусеничный автомобильный >400 0—15 0,05 Несколько / = 120 Гц
железнодорожный8 2—3 десятков До 40 3—5 м/с
Морские грузовые суда 100 0—15 2 До 1,5
Транспортная авиация 0—5 (валы) До 15—25 (винты) 5—150 0,1—0,15
1 РЭА, транспортируемая на всех видах иа выдерживать падение с высоты 1 — 1,5 м и ннем 50—100 g при частоте 100 Гц.
2 Ускорения (замедления) 20—40 g.
сухопутного транспорта, долж-воздействие ударов с ускоре-
Быстроходный сторожевой катер
Рис. 5.3. Параметры вибрации в разных участках кораблей: [3]:
Участок А, мм /, Гц Участок А, мм. /, Гц
I (носовой 1/10 L) 30 2 IV (корма 1/в L) 50 2
0,8 5 0,8 5
1,0 12 1,0 12
11 (основной) 1,2 1 V (основной) 0, 25 5—15
0,2 5 0, 1 80
0,3 12 VI (корма 1/8 L) 0,6 5—15
Ш (мачтовый) 40 2 0. 1 150
L — длина корабля.
ТАБЛИЦА 5.3
Механическое воздействие на РЭА при эксплуатации [3]
Вид объекта Вибрации Удары, g Ускорения, g
частота, Гц амплитуда, мм
Танки, транспортеры Военные корабли: крупные мелкие Самолеты: 20—2000 (стук гусе- ниц) и 400—7000 (вибрации) 0—30 0—15 (мачты) 5-15 150 0,05 50 40 1 0,1 До 6 (при волнении)
истребители с поршневыми двигателями 10—150 (500) До 0,15 До 25 за 0,1 с (при вынужденной посадке)
истребители с реактивными двигателями и бомбардировщики Ракеты: 5—150 5—0,15 До 5
большие Сотни герц 1-3 5—15
малые 5—2000 (30—5000) До 20 100 за несколько миллисекунд До 30—50
Примечание. Общими видами воздействий являются удары, толчки, взрывы (ускорения до 200 g и более). Оговариваются в ТУ на изделие.
Влияние вибраций на радиоэлементы. Собственные резонансные частоты деталей с проволочными выводами длиной от 30 мм (диаметром 0,6—1 мм) и массой от 0,3 до 12 г лежат в пределах от 200 до 450 Гц. Уменьшение длины монтажных проводников до 10 мм увеличивает собственную резонансную частоту до 1000—2000 Гц. При совпадении частоты возмущающей силы и частоты собственного резонанса усилия возрастают настолько, что могут вызывать механические разрушения деталей и узлов.
Влияние ударов и ускорений. Наиболее опасны удары для хрупких напряженных деталей из керамики, стекла и ферритов. При ударах возможно разрушение этих деталей в местах крепления. Для снижения механических напряжений необходимо применять мягкие
прокладки (из резины, картона и т. п.). Очень эффективно использование заливкн, но она сама может служить причиной возникновения значительных внутренних напряжений. Особых мер по защите от воздействия ускорений обычно не применяется.
Рис. 5.4. Параметры вибрации в разных участках самолета [3].
Участок
А, мм
f, Гц
1 (центральный)
II (крайний)
III (место установки силового оборудования)
4—0, 15
5—0, 15
0.8—0,05
3—150
3-150
10—500
Расчет амортизаторов для защиты от воздействия вибраций, ударов и ускорений производится по методике, изложенной в гл. 20.
5.5. ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОЛЕЙ СВЧ
106 МГц) обла-явлениями по-
Материалы на СВЧ (диапазон от 3 • 102 до 3 • дают рядом специфических свойств, обусловленных BejJхностного эффекта, поляризации и гиромагнитным эффектом Металлические проводники. Плотность тока СВЧ уменьшается в направлении от поверхности внутрь проводника по экспоненциальному закону [6, 7]. Расстояние б, на котором плотность тока уменьшается в 2,72 раза, называется глубиной проникновения или толщиной поверхностного слоя (рис. 5.5):
о = -----— 1 / ----- м,
2л /30 |/ Иг о
где А,о — длина волны в свободном пространстве, м; рг — относи-74
тельная магнитная проницаемость; о — удельная проводимость по постоянному току, См/м. Для неферромагнитных металлов величина Цг = 1. Потери энергии СВЧ в проводниках определяются величиной удельного активного поверхностного сопротивления
Рис. 5.5. Закон изменения плотности тока СВЧ в плоском металлическом проводнике:
1-1 > • < —ах
I/1 = 1 /о [ е
Поверхность
Значения удельной проводимости о н относительного затухания ряда металлов н сплавов приведены в табл. 5.4.
ТАБЛИЦА 6.4
Удельные проводимости при температуре 20° С
Материал Удельная проводимость, а-107 См/м Относительное затухание Материал Удельная проводимость, а-107 См/м Относительное затухание
Медь (100%) 5,80 1,00 Молибден . . 2,1 1,66
Серебро (100%) 6,28 0,96 Бронза фосфат- 2,64—
Серебро ная .... 0,82—2,52 1,51
(10% Си) . . 4,96 1,07 Вольфрам . . 1,78 1,80
Золото .... 4,10 1,18 Тантал .... 1,55 1,92
Алюминий . . 3,48 1,28 Никель , , . 1,28 2,13
(100%) . . . Платина . . . 0,91 2,52
Латунь отож- Палладий . . 0,91 2,52
женная: Родий .... 1,66 1,87
90% Си . 2,52 1,51 Олово .... 0,65 2,98
80% Си . . 1,88 1,74 Свинец .... 0,45 3,58
70% Си . . 1,65 1,87 Ртуть .... 0,10 7,60
60% Си . . 1,51 1,96 Нихром . . . 0,10 7,60
Хром 2,23 1,61 Титан .... 0,22 5,10
Магний (100%) 2,18 1,63 Цирконий . . 0,23 5,02
Цинк .... 1,7 1,85 Константан , . 0,21 5,30
Магниевые 3,22— Инвар .... 0,14 6,42
сплавы . . . 0,56—1 2,4 Графит .... 0,013 21,2
Величина активных потерь в металлических проводниках на СВЧ существенно зависит от чистоты обработки (шероховатости) токонесущей поверхности материала. При конструировании узлов СВЧ, для которых величина потерь является определяющей (линии передачи, объемные резонаторы), все токонесущие элементы долж-
ны быть выполнены не только из материала с высокой удельной проводимостью, но и соответствующим образом обработаны.
Диэлектрические материалы. Диэлектрики широко используются в технике СВЧ в качестве заполнителей различных линий передачи, герметизирующих и согласующих вставок, антенных обтекателей, поглотителей мощности и т. д. Электрические и магнитные свойства диэлектриков полностью определяются величинами комплексной диэлектрической и магнитной проницаемостей [6]:
е = е'— ]в" = | е | ej6®,
ц = — ]р’ = | р I е1бм,
где е' и р' определяют плотность электрической и магнитной энергии; е’ и р"— потери; tg 6—качество материала (tg5a = e"/e' — тангенс угла электрических потерь; tg 6М = р"/р/—тангенс угла магнитных потерь); j — V — 1.
При практических расчетах пользуются относительными значениями проницаемостей
8г = 8/Е0 и рг = р/ра,
80 = 10-9/36 л = 8,85-10“ 12 Ф/м — диэлектрическая проницаемость вакуума; ра = 4л-10~7= 1,26-10“6 Г/м—магнитная проницаемость вакуума.
Вещественные части ег и рЛ характеризуют плотности электрической и магнитной энергии, мнимые части — электрические и магнитные потери в веществе. Значения бэ = 6М — 0 соответствуют идеальным средам без потерь.
Основные физико-механические свойства твердых диэлектриков с относительно малой величиной диэлектрической проницаемости (8Г < 6) и характеристики легких диэлектрических материалов (пенопластов) с относительной диэлектрической проницаемостью 8Г < 2 приведены в табл. 5.5 и 5.6.
Материалы с высокой диэлектрической проницаемостью (титанаты) нашли применение в качестве заполнителя волноводных систем СВЧ для уменьшения их линейных размеров [6] (табл. 5.7). Существенным недостатком титанатов является резкая зависимость их электрических параметров от окружающей температуры и сильное увеличение шумовых характеристик СВЧ трактов, заполненных титанатами.
Величины относительной диэлектрической проницаемости некоторых газообразных веществ указаны в табл. 5.8 [6, 8]. Экспериментальные исследования показывают, что значения 8Г газов практически постоянны в широком диапазоне частот.
Ферриты СВЧ. Ферромагнитные материалы характеризуются большим удельным сопротивлением (10е—1010 Ом • см), высокой диэлектрической (ег = 6-?20) и переменной магнитной проницаемостью. Характер распространения электромагнитных волн в ферритах определяется гиромагнитным эффектом, что приводит к зависимости магнитной проницаемости от величины внешнего магнитного поля и направления распространения электромагнитной волны через феррит [6, 11].
Относительная магнитная проницаемость ферритов сильно зависит от диапазона частот, температуры, состава феррита. В табл. 5.9 76
Параметры диэлектрических материалов на СВЧ при температуре 20°С
Материал Тангенс угла диэлектрических потерь1
Полистирол блочный ТУ МХП М-241-54 Полистирол эмульсионный ВТУ МХП 1827—51 Продукт № 10 (полистирол) ВТУ МХП М636—55 Полиэтилен ПЭ-150 ВТУ МХП 4138— 55 Полиизобутилен П-155 ТУ МХП 1655—54р Полимонохлорстирол ВТУ ГХПК М-585—55 Полидихлорстирол ВТУ-М-254—53 Совенит Эскалон ТУ Н0.002.016 Фторопласт-3 ВТУ ГХП М-518—54 Фторопласт-4 ТУ ФП-4—59 Прессматериал: 46 ОПТУ 502—57 46а ВТУ МБО.023.016 89 ОМТУ № 403—57 293 ОПТУ № 503—57 АГ-4 ОМТУ № 431 —57 АГ-7 ОМТУ № 404—57 Стеклотекстолит ЭФ 32-301 Стеклотекстолит СК.М-1 ТУ ОЭПП503— 001 — 57 Стеклотекстолит ВФТ Стеклотекстолит ВФТ-С ТУ МХП 163—57 Пеносил (1— 6)-IO'4 6.10-4 При 108 Гц 1,6.10-4 2-10-3 5.10'4 (4-5). IO'4 (2—5). IO'4 (2—4). IO'4 (3—5). IO"4 (3—5). IO-4 6-10-4 Б-10-4 4-10'4 0,01—0,02 0,0015-0,01 <0,0013 0,01 0,015—0,01 2,5-10-4 2,5.10-4 5-Ю-3 0,004 0,001 При 10е 0,001 Гц 0,05 0,05 При 1010 Гц 0,017—0,014 0,001—0,01 0,003—0,005 При 1010 Гц 0,01—0,02 При 1010 Гц 0,015 При 1010 Ги 0,0005—0,001
1 Перное значение при частоте 50, нторое — 10е Гц.
Относитель- Электри- Удельное Водопог- Коэффициент Удельная
иая диэлект- ческая объемное лощение линейного
рическая прочность» сопротивле за 24 ч, расширения вязкость. (кгс-см) /см2
проницаемость1 кВ/мм ние, Ом-см % at • 10е, 1/°С
2,6 20—50 1. Ю15— 0 От 0е до 15
2,6 —ЫО17 50° С 6
2,7 1 • 1015 0 От 0° до 10—15
2,8 50° С 6
2,8 28 1 • 1014 0,5 10-12 11-17
2,6
2,3 24—40 ЫО15— 0,01 10—18 145
2,25 ЫО17 мг/дм2
2,25 16—23 ЫО15- 0 — —
2,35 ЫО16
2,8 — 1 • ю15 — — 3,5
2,55—2,65 19 —- 0,03 —й
2,62 3,6—4,7 10-16 ЫО13— 0,05 5,7 —.
1-Ю14
— 30—35 1 • 1014— — 10—30
2,7—3 ЫО17
2,5—3 2,5—3 13-15 ЫО16 0 — 20—30
2,2 26 ЫО15— 0 — 100
2,2 ЫО17
При 50( о е Гп 1 0,0 — — 0,02 0,03 г/дм2 — 7 10
1 1 3 —* — 0,03 — 20
При 10®ГцЗ,0 — — 0,2 г/дм2 — 22
6,5—7 15 1 • 101г 0,05 г/дм2 0,8—1 —
8
4,5 — 0,03 г/дм2 — 20
При 1010 Гц — — 0,6 —
4,5—4,7
4—5 10-5-11,5 5-Ю13 0,43 6—10 50
При 1010 Ги 1 • 1012— — — 90
4,25—4,50 ЫО13
При 1010 Гц 20 1-1012— 1,7 От —30° до 105
4,40 1.1013 100°С 0,8
При 1010 Гц — 2 — —
1,85
1 Первое значение при частоте 50 Гц,
второе — 10е Гц.
п
Продолжение
Предел прочности, кгс/см2 Теплостойкость по Мартенсу, °C Т вердость по Брииелю, кгс/мм2 ПЛОТНОСТЬ) г/см3
изгиб сжатие растяжение
800—850 900—1000 250—300 75 18—21 М
600 1000 350—400 80 — 1,1
800 — — 100 16 1,0-1,1
115-120 170 130—160 50—60 43-52 0,92—0,95
— — 20—45 65—80 — 0,91—1,0
— — — ПО —
— — — 115—130 — 1,38—1,4
900—1200 — 600—700 95—128 30—31 1,2—1,25
500—600 — 500 130 — 1,1-1,3
600—800 500—570 300—350 70 10—13 2,09—2,16
110—140 — 140—250 Допустимая рабочая т-ра 250 3—4 2,1—2,3
550 700 350 80 1,1—1,3
900 1000 350 90 —
450 — 300 80 —- 1,1—1,3
750 300 450 80 — 1,3
1000 1300 800 280 1304-145 1,7—1,8
500 900 350 80 — 1,3
4140 2600 4080 244—255 — 1,62—1,71
1400 1600 2575 300 26 1,6-1,77
2825 1345 3285 200—240 — 1,55—1,75
3375 1715 — 240 32 1,55—1,75
— 50—120 — до 1000°С 0,5—0,8
Электрические и механические характеристики
Характеристики ПС-1 плиточный ТУ МХП 3202—64
Плотность, г/см3 . . . , > , , • 0,1 0,2
Рабочая температура, °C , . . . ±60 ±60
Влагопоглощение за 30 суток, кг/м2 — 0,66
Предел прочности, кгс/см2: при сжатии 10 30
при растяжении 20 42
при изгибе 22 65
Удельная ударная вязкость, (кгс-см)/см2 1.1 1.9
Линейная усадка при температу- 60 60
ре, °C, за 24 ч, % 0,5 0,5
Удельное объемное сопротивление, Ом-см Ю12
Электрическая прочность, кВ/мм 2—7 5-6
Относительная диэлектрическая проницаемость при частоте, Гц: 106 , » , . 1,1 1,18
10м — —
Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте, Гц: 10е 1,2-Ю-3 2,4-10“3
1010 — —
пенопластов при температуре 20°С
ПХВ-1 плиточный ТУ МХП 4392—54 К-40 АМТУ 429—58 ПУ-101 АМТУ 420—57 ФК-20 ТУ МХП М-496—56 ФФ ВТУ МХП М-652—55
0,1 0,2 0,23 0,2 0,2 0,19—0,23
±60 ±60 До 250 До 130—150 До 100—130 -60; +150
— 0,3 — *- — за 24 ч 0,3%
9,0 26,0 8 28,5 20,5 40
20 45 5,8 18,1 17,8 11,8
20 40 — 42,0 32,5 —
1,0 1,5 0,16 0,4 0,7 0,2
60 60 100 100 100 150
До 0,) До 0,1 0,1 0,5 0,5 1,3
Ю1( 1012 — — — —4
3,9 4,1 •— —
1,6 2,4 — — При б0 Гь 1,32 —
*— 1,21 1,25 — 1,31
3,6-10~3 1.6.10*"3 — — При 50 Гн 0,056 —
— — 1,3-10~3 4,45-Ю-3 — 0,01
Электрические параметры титанатов при температуре 20°С
Вещество при частоте ’йбэ при частоте
1,5 МГц 9,5 ГГц 1,6 МГи 9,5 ГГц
ТЮг 91,2 91 0,0004 <0,002
MgTiO3 13,0 0,0012 <0,01
СаТ1О3 140 132 0,0007 <0,015
SrTiO3 264 232 0,0009 0,03
ВаТ1О3 1500 300 0,015 0,53
Значения ег газообразных веществ при температуре 0°С и нормальном давлении
Вещество 8,
Воздух, сво- бодный отСО2 1,000574
Азот 1,000589
Кислород . . . 1,000530
Углекислый газ 1,000988
Водород . . . 1,000264
ТАБЛИЦА 5.9
Параметры некоторых марок ферритов СВЧ
Марка ферри- Цнач Цмакс нс, 3 * * * * Bjoo 4nJs 2Д/7, Ч е, °C 2 и 2 О
та Гс/Э Гс d
31 6 14 10,5 650 4,9 0,004 300 108 *
ДЮ 5 12 10,0 450 750 9** — 400 —.
хм-з 12 25 2,0 500 550 5 1** 0,009** 240 150 ю10
НМ-2 55 125 2,5 2600 3000 15,0 0,01 250 520 108
М-50 85 300 2,5 3600 4200 7,2* 0,045* 460 400 5-Ю8
П-28 — —- 0,2 2800 3300 11 0,005 95 170 10’
М-188 100 *— 0,8 1800 2300 11,6 0,037 — 350 Ю8
Примечание. Значения s/,s< и 2Д/7 соответствуют 3-см диапазону гюлн, цифры со звездочкой — 8-мм, с двумя звездочками—2-см
приведены основные параметры некоторых марок ферритов при тем-
пературе 20° С, используемых в узлах СВЧ [11]. В таблице обозна-
чено: рнач — начальная магнитная проницаемость; рмакс — макси-
мальная магнитная проницаемость; Нс—коэрцитивная сила по магнитной индукции; В]00 — магнитная индукция прн Нс <= 100 Э; Je — намагниченность насыщения; 2ДЯ — ширина резонансной
кривой; 0 — точка Кюри; р — удельное электрическое сопротивление.
В диапазоне дециметровых и сантиметровых волн обычно при-
меняют такие ферриты, как алюминаты и хромиты (например, ХМ-1,
ХМ-2), в диапазоне миллиметровых волн—никель-цинковые, марганец-цинковые и бариевые ферриты.
5.6. ИОНИЗИРУЮЩАЯ РАДИАЦИЯ И ЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВЕЩЕСТВО
* Ионизирующей радиацией называются излучения, обладающие свойством проникать в толщу вещества и вызывать в нем ионизацию.
Различают несколько видов ионизирующей радиации, отличающейся по составу образующих ее элементарных частиц. При рассмотрении воздействия радиации применяют следующие термины для основных характеристик радиации: мощность потока и интегральный поток (при корпускулярном излучении) и мощность дозы облучения и доза облучения (при гамма-излучении).
Мощность потока измеряется количеством частиц, падающих перпендикулярно на площадку в 1 см2 за секунду.
Интегральный поток—полный поток частиц, прошедших через площадку 1 см2 за все время облучения.
Мощность дозы измеряется в рентгенах в секунду (Р/с), доза облучения — в рентгенах.
Рентген (Р) доза гамма-излучения, при поглощении которого в 1 см3 сухого воздуха при температуре 0° С и нормальном давлении образуются положительные и отрицательные заряды общей величиной в одну электростатическую единицу каждого знака.
При дозе 1 Р в одном грамме воздуха поглощается энергия 83-10'7 Дж.
Воздействие радиации на вещество зависит от вида радиации, дозы (потока) облучения, мощности дозы (потока) облучения, распределения энергии радиации по спектру, природы облучаемого вещества, окружающих условий (температуры, влажности и др.).
Облучение быстрыми нейтронами носит объемный характер [17] и вызывает нарушение структуры вещества (смещение атомов в кристаллической решетке), образование примесей других элементов и, в частности, образование радиоактивных изотопов; ионизацию (в небольшой степени) вследствие выделения из атомов заряженных частиц.
Облучение быстрыми протонами является поверхностным [14] н вызывает ионизацию и нарушение структуры вещества (в небольшой степени).
Воздействие гамма-лучей также имеет объемный характер [28]. Под влиянием гамма-излучения возникают сильная ионизация, явление фотопроводимости, центры окраски, люминесценция, вторичное рентгеновское и гамма-излучения, химические реакции, повышение температуры, изменение анизотропии свойств кристаллических веществ.
Облучение электронами носит поверхностный характер и вызывает ионизацию, вторичную эмиссию, небольшие изменения в решетке вещества, жесткое рентгеновское излучение.
Воздействие а-частиц и осколков ядер можно практически не учитывать вследствие малой длины пробега и поверхностного характера.
Воздействие излучений может вызывать обратимые, необратимые или полупостоянные изменения в веществе.
Обратимые изменения возникают одновременно с началом облучения, сохраняются в период облучения и исчезают с прекращением облучения. Необратимые изменения наступают под воздействием определенной дозы облучения, не исчезают и не уменьшаются после прекращения облучения. Полупостоянные изменения начинаются при облучении, развиваются по мере увеличения дозы и исчезают через некоторое время после окончания облучения.
5.7. ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Металлы
На металлические конструкции ионизирующие излучения влияют мало. На свойства металлов оказывают влияние только нейтронные потоки большой интенсивности, более 102° нейтр/см2. При бомбардировке нейтронами может, например, увеличиться прочность на разрыв, измениться текучесть и эластичность, повыситься удельное сопротивление (на 10—20%) (12]. В месте контакта металлов с органическими материалами возможно образование металло-органических соединений.
Органические материалы
Эти материалы весьма чувствительны к радиации. Воздействие последней приводит к преобразованию молекул в этих материалах, сопровождающемуся химическими реакциями, вызывающими необратимые изменения природы вещества и его механических свойств [14]. Преобразование сопровождается выделением газов, которые в соединении с влагой образуют кислоты, оказывающие вредное воздействие па изоляционные материалы [26]. Изменение электри ческих свойств органических веществ (проводимость, диэлектрическая проницаемость, угол потерь) при облучении носит обратимый характер. Время восстановления зависит от природы материала и условий облучения.
Неорганические материалы
На неорганические материалы радиация воздействует меньше чем на органические. При облучении нейтронами возможно объемное расширение (1% при облучении потоком 1020 нейтр/см2) [14].
Характеристики радиационной стойкости некоторых органических и неогранических материалов приведены в табл. б.Ю.
ТАБЛИЦА 5.10
Характеристики радиационной стойкости материалов
Материал Допустимый поток нейтронного облучения, нейтр/см2 Допустимая доза гамма-облучения, Р
Материалы с низкой ра< Ацетатцеллюлоза (бумага) . . Органическое стекло Фенольные смолы (без наполнителя) Полиамиды разные ...... Поливинилхлорид Полиэтилеп-терефталат .... Кремнийорганическое стекло . Зиационной стой З-Ю14—2-1015 Ю14—1015 7-Ю14 4-Ю'4 10'5 10'5 7-1013—3-1014 костью 5-Ю6—4.107 1015 10’ 7-106 106 Ю7 (1— 5)-106
Материалы со средней радиационной стойкостью
Фенольные смолы с органическим наполнителем .............
Полиэтилен .............. .
Стеклоткань ................
Эпоксидные лаки . , ........
Нитролак ...................
10'6
1017
10'6
108
108
108
(5—10)-108
(5—7).1О8
Материалы с высокой радиационной стойкостью
Керамика (стеатит)........
Стекло ...................
Кварц ....................
Микалекс ........... Слюда ....................
Полистирол ...............
3-1020 1018 10'9 10'9 10'8
1,3- 10,э
5.10'2 3-109 10'° 10" 10'°
5-109
Примечание. Под допустимой дозой (потоком) понимается величина, при которой характеристики материала ухудшаются на 25% допустимая доза определяется при мощности потока нейтронов и мощности дозы гамма-облучения соответственно 10й —1012 нейтр/(см2-с) и (10е—107) Р/ч.
5.8. ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ОБЛУЧЕНИЯ НА РЕЗИСТОРЫ
Следствием воздействия радиации может быть пробой в связующих и пропитывающих изоляцию материалах; изменение свойств основного материала резистора, появление проводимости из-за ионизации материала каркаса и покрытия [13].
Величина и знак изменения сопротивления резистора определяются основным материалом резистора, номинальной величиной сопротивления, размерами, величиной приложенного напряжения и особенностями технологии изготовления [24]. Чем больше величина
сопротивления, тем большие обратимые изменения вызываются облучением; поэтому резисторы с сопротивлением порядка 10® Ом могут быть ненадежны.
Облучение резисторов потоком быстрых нейтронов вызывает как необратимые, так и обратимые изменения (в зависимости от величины потока) (табл. Б. 11, 5.12), а гамма-облучение — только обратимые изменения [13, 14].
ТАБЛИЦА 5.11
Изменение номинального сопротивления резисторов, %, при кратковременном воздействии нейтронного облучения
Твп резисторов Обратимые изменения | Необратимые изменения
Величина потока, нейтр/см?
10’ 10’ 101» 10“
Углеродистые композиционные: постоянные . . -(2-8) -(4-10) 04-—9 04—11
переменные . . 10—30
Углеродистые пленочные: постоянные . , —14-4-2 —24-4-3 -0,24-4-1,5 -0,84-4-2
переменные . . —- 15
Металлопленочные 04-4-1 04--I-2 04-4-0,4 04-4-0,6
Проволочные . , . 04-4-0,5 04-4-1,2 04-+0.2 04-4-0,4
Проволочные и ленточные переменные . — — 5
ТАБЛИЦА 5.12
Величины нейтронного потока, при которой возникают необратимые измеиеиия в резисторах и короткие замыкания, нейтр/см®
Тип резисторов Начало изменений Короткие замыкания
Углеродистые композиционные: постоянные 1013 ю1®
переменные 1013 ю19
Углеродистые пленочные: постоянные 1018 10®
переменные 1013 1019
Проволочные Постоянные Ю19 1020
Проволочные и ленточные переменные . . 101® 10го
Зависимость сопротивления тонкопленочных и проволочных резисторов от длительности гамма-облучения показана на рис. 5.6
Импульсное (длительность импульса 0,1 мс) гамма-облуЧейие дозой 103 Р при мощности дозы 107 Р/с в резисторах различных номиналов вызывает обратимые изменения:
Уменьшение величины сопро-
Номинал, кОм тивлеиия во
время облучения,
%
1 >.<<*.<..««.,,<« 1
Ю ..а............. 0,5— 4
100........................... 5-15
1000 . ..................... 30—75
10000 ........................ 65—85
При малых дозах импульсного нейтронного и гамма-облучения, воздействующих одновременно, изменения параметров резисторов
Рис. 5.6. Зависимость изменения сопротивления тонкопленочных (/—3) и проволочных (4) резисторов различных номиналов от длительности гамма-облучения при общей дозе 2’109Р.
разных типов носят обратимый характер (величина изменения определяется не конструкцией, а размерами резистора). Характеристики резисторов полностью восстанавливаются через 1—5 мс после облучения (19].
5.9. ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ОБЛУЧЕНИЯ НА КОНДЕНСАТОРЫ
Ионизирующее излучение вызывает обратимое или необратимое изменение емкости конденсаторов и обратимое (в большинстве случаев) изменение величины утечки и тангенса угла потерь.
Нейтронная радиация приводит к необратимым и обратимым изменениям характеристик конденсаторов, а гамма-облучение в основном — к обратимым изменениям. Общей причиной этого является изменение электрических характеристик диэлектрика (диэлектрической постоянной н сопротивления).
Кроме этого, при воздействии радиации происходит выделение газов в электролитических конденсаторах и конденсаторах с масляным заполнением, что может привести к их разрушению. Данные, характеризующие радиационную стойкость конденсаторов различных видов, даны в табл. 5.13.
ТАБЛИЦА 6.13
Влияние радиации на конденсаторы [8, 9, 13—15]
Вид конденсаторов Интенсивность суммарного нейтронного и у-излучения, (,нейтр/смг) + эрг/Кл Характер влияния радиации
Керамические 1,3« 1084*2,5-1010 Обратимые изменения емкости на 4 —19%
Сегнетокерамические емкостью 0,01—0,08 мкФ ыо^-ьз.з-ю1 Токи утечки в обратном направлении. Обратимые изменения емкости менее 1%
Стеклоэмалевые 2,5-10174"6,1 • Ю10 Уменьшение сопротивления изоляции на 2—• 3 порядка
Слюдяные 1 -10144-5,7-108 1,23-10184-0 Необратимое изменение емкости менее 1% Обратимое изменение емкости менее 1%
Бумажные 1 • 10184-2,5-1010 Значение емкости выходит за пределы допусков Необратимые изменения емкости от 4-37 до —20%
Бумагомасляные 1,1.1018 4-0
Электролитические — Ток утечки возрастает с повышением мощности и дозы облучения
Танталовые (3,4.1012...2,5-1018)4- +(5,7-108.. .4,4.1010) Необратимые изменения емкости от —10 до 4-3%
Алюминиевые То же 1 -101*4-0- Необратимые изменения емкости от —6 до 4-65% Короткое замыкание
Примечание. Сегнетокерамические конденсаторы подвергались импульсному облучению, остальные — непрерывному.
5.10. ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИИ НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
Характер и степень воздействия радиации на полупроводниковый диод зависят от того, какой эффект использован в качестве основы его работы, вида полупроводникового материала, удельного сопротивления материала, а также конструктивных особенностей диода.
Германиевые диоды (плоскостные и точечноконтактные)
В результате воздействия нейтронного облучения проводимость [16] диодов в обратном направлении увеличивается, в прямом — уменьшается.
Германиевые диоды выходят из строя при потоках более 10'3 нейтр/см2. Заметное изменение характеристик начинается при нейтронном облучении с интенсивностью 1011 нейтр/см2. При таких условиях облучения германиевые диоды могут работать в схемах, на работоспособности которых не сказывается существенно изменение характеристик проводимости диодов в обратном направлении [16].
При воздействии малых доз гамма-облучения (104 Р при мощности дозы 6 • 104 Р/ч) обратный ток плоскостных германиевых диодов возрастает на 10%, на такую же величину уменьшается емкость р-п перехода [27], а также возникают фототоки [16].
Через несколько дней после прекращения облучения [27] эти параметры восстанавливаются до первоначального уровня.
Кремниевые диоды
Под воздействием нейтронной радиации проводимость точечноконтактных диодов уменьшается в прямом и в обратном направлениях; у плоскостных диодов проводимость в прямом направлении также уменьшается. В обратном направлении проводимость некоторых типов плоскостных кремниевых диодов с увеличением нейтронного потока сначала увеличивается, достигает максимума при некоторой величине потока, после чего уменьшается.
Повреждения плоскостных диодов обусловливаются, главным образом, изменением характеристик проводимости в прямом направлении. Изменения характеристик тем больше, чем больше мощность потока [16].
Заметные изменения характеристик начинаются при нейтронном облучении потоками около 1013 нейтр/см2. Если изменения характеристик в прямом направлении не влияют существенно на работу схемы, кремниевые диоды могут быть использованы при облу чении нейтронными потоками 10134-101’ нейтр/см2 [16].
Воздействие гамма-облучения (мощность дозы 10е Р/ч) вызывает обратимые изменения обратного тока, составляющие 10-8 А [17].
Характер воздействия облучения электронами и протонами на германиевые и кремниевые диоды аналогичен нейтронному [16].
5.11. ВОЗДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ТРАНЗИСТОРЫ
Воздействие быстрых нейтронов вызывает нарушение кристаллической решетки материала (основной эффект) и ионизацию (вторичный эффект). Вследствие этого изменяются параметры полупроводниковых материалов — время жизни неосновных носителей т, удельная проводимость (р) и скорость поверхностной рекомбинации дырок с электронами. Вследствие изменения указанных параметров под действием радиации уменьшается коэффициент усиления
по току ₽о(сс0); увеличивается обратный ток коллектора /ко [16]; возрастают шумы транзистора [22].
Изменения коэффициента усиления являются необратимыми, а изменения обратного тока могут быть необратимыми и обратимыми.
Бомбардировка протонами и электронами влияет на характеристики транзисторов так же, как нейтроииая радиация.
Влияние радиации на коэффициент усиления
Максимальный интегральный поток частиц Ф, который может выдержать транзистор для заданного изменения параметра 0О, определяется из соотношения [15]:
W1, /Ь_ \
ь г
где fa — граничная частота усиления по току в схеме с общей базой, Гц; 0о — коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером (до начала облучения); 0?6— коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером (после облучения); К — постоянная, зависящая от типа транзистора, (нейтр*с)/см2 (табл. 5.14).
ТАБЛИЦА 5.14
Значения коэффициента К
Материал Тип проводимости транзистора к
Германий п ....... р-п-р (4,2±О,2).1О’
Германий р ....... п-р-п (1,8±0,2)-10’
Кремний п р-п-р (3,1 ±0,4)-10е
Кремний р ........ п-р-п (4,6±3,3).10«
Как видно из табл. 5.14, наибольшее значение величины К, а следовательно, и наибольшую радиационную стойкость имеют германиевые р-п-р транзисторы.
Экспериментально установлено [22], что германиевые р-п-р транзисторы, при прочих равных условиях, выдерживают поток быстрых нейтронов на 1-2 порядка больше, чем кремниевые. Ориентировочно для оценки радиационной стойкости транзисторов можно воспользоваться диаграммой, изображенной на рис. 5.7 [22]. Данные, приведенные на этой диаграмме, получены в результате облучения транзисторов 28 различных типов нейтронами и гамма-лучами. Левые границы прямоугольников соответствуют тем значениям потоков и доз, при которых становятся заметными необратимые изменения, а правые границы — значениям потоков и доз, при которых характеристики транзистора находятся на грани пригодности ( в качестве критерия годности выбрано изменение коэффициента усиления 0ц).
При выборе типов транзисторов для устройств, работающих в условиях ионизирующей радиации, предпочтение следует отдавать германиевым р-п-р транзисторами с высоким значением fa и малым |50[ 15].
Рис. 5.7. Радиационная стойкость кремниевых и германиевых транзисторов с разной толщиной базы.
Влияние радиации на величину обратного тока коллектора
Под действием радиации происходят в основном кратковременные изменения величины /ка [ 15, 22, 23]. Причины этих изменений следующие:
— ионизация, создаваемая гамма-лучами, изменяющая поверхностные свойства полупроводника [22, 23];
— напряжение фотогальванического происхождения при образовании электронно-дырочных пар [15, 22]; это напряжение зависит от времени жизни неосновных носителей заряда и тем выше, чем больше время жизни;
— свойства материала корпуса, окружающего переход; материал корпуса оказывает влияние на величину поверхностных эффектов [23];
— разрушения в полупроводнике, обусловленные нейтронами.
Удовлетворительного метода предсказания действия радиации на обратный ток коллектора до сих пор не обнаружено. Экспериментально установлено, что ток /к0 как германиевых, так и кремниевых транзисторов возрастает в течение периода облучения, При удалении их из поля облучения обратный ток может уменьшаться либо до своего первоначального, либо до промежуточного значения, обусловленного необратимыми изменениями [22].
Влияние радиации на шумы транзистора
Внезапная ионизация, создаваемая радиацией, инжектирует избыток носителей в транзистор, вследствие чего возникают значительные шумы. Было, например, установлено [22], что в
транзисторе, облученном потоком гамма-лучей при мощности дозы 2 • 10е Р/ч, шумы возрастают на 25 дБ. Вынужденный шум исчезает немедленно после удаления транзистора из поля действия излучения
ЛИТЕРАТУРА
1. Астафьев А. В. Окружающая среда и надежность радиотехнической аппаратуры. Изд-во «Энергия», 1965.
2. В а р л а м о в Р. Г. Компоновка радио- и электронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1966.
3. Даммер Дж. и др. Расчет и конструирование электронной аппаратуры. Изд-во «Энергия», 1964.
4. П о г о с я н X. П. Воздушная оболочка Земли. Гидрометео-издат, 1962.
5. Я м а н о в С. А. и Сачков Д. Д. Методы зашиты радио-деталей от влаги. Госэнергоиздат, 1951.
6. Харвей А. Ф. Техника сверхвысоких частот, т. 1. Изд-во «Советское радио», 1965.
7. М е г л а Г. Техника дециметровых волн; Изд-во «Советское радио», 1958.
8. Мейнке X. и Гундлах Ф. Радиотехнический справочник, т. I, Госэнергоиздат, 1961.
9. Ч у р а б о Д. Д. Новые неметаллические материалы для радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1961.
10. «Новые материалы в технике». Под ред. Тростянской Е. Б., Колачева Б. А.г Сельвестровича С. И. Изд-во «Химия», 1964.
11. Микаэлян А. Л. Теория и применение ферритов на сверхвысоких частотах. Госэнергоиздат, 1963.
12. «Влияние ядерных излучений на метериалы». Сб. под ред. Дж. Хэрвуда. Пер. с англ. Судпромгиз, 1961.
13 «Действие излучений на материалы и детали». Сб. статей, пер. с англ., вып. 27. Атомиздат, 1959, стр. 39—50.
14. Barrat Р. Designing eguipment for nuclear environments. Electronics, 1962, v. 35, №11, p. 51——57.
15. Behrens W. V., S h a u 1 1. The effects of short duration neutron radiation on semiconductor devices, P1RE, 1956, v. 46, p. 601—605.
16. Bertolotfi M. Effetti delle radiazonl nucleari shi disposi-tivi a semiconductor!. Alta Freguenza, 1961, v. 30, № 9, (part I); 1961, v. 30, № 12, p. 662—672 (part II).
17. Clark W., Wiser H. L. Radiation effects on silicon diodes. Wescon Conv. Record, 1957, v. 1, part 9, p. 43—51.
18. Crittenden J. R. Nuclear radiation and electronic eguipment. Electr. Eng., 1959, v. 78, № 9, p. 898—901.
19. D u g e n h a r t H. J., Schlosser W. Trasient effects of pulsed nuclear radiation on electronic parts and materials IRE Trans., 1961, v. CP-8, № 3, p. 123—128.
20. The effect of nuclear radiation on electronics components. Electr. Manufacturing, 1959, Feb. p. 112—117.
21. H i c k s D. A., К e 1 1 e r D. V. Radiation damage to transistors, D5—2880, 1958, also Electr. Mfg., July, 1960.
22. К a i s t e r G. L., Stewart H. V. The effect of radiation on selected semiconductors devices. P1RE, 1957, v 45.
23. К r e t Analysts of radiation effects on transistors. Electr. Design, 5, 1957 June 28.
24 Nuclear blast effects on component and equipment, Electr. Indust., 1962, v. 21, № 10, p. 94—101.
25. Ran J. M. Some considerations of the effects of nuclear radiation environments on precision airborne instrumentation National Telemeter, conf, 1959, p. 67—76.
26 R ob 1 ns о п С. C. The effects of nuclear radiation on electronic components Proc., 1956, Electron Comp. Symp, May 1—3, 1956, p. 102—105.
27. V a u g h a n D. E. Low dose gamma irradiation of semiconductor diodes Electronics and control, 1962, v. 12, № 3, p. 233—241.
28 Wlkner J. E. Q., V. A. Ivan Lint. Correlation of radiation lypes with radiation effects. 1EE Trans., 1963, v. NS-10, № 1, p. 80—87.
29. Конобеевский С. T. Действие облучения на материалы. Атомиздат, 1967.
30. Защита от ионизирующих излучений, под ред. проф. Гусева Н. Г. т. I—II. Атомиздат, 1969.
6. ВЛИЯНИЕ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА НА КОНСТРУКЦИЮ РЭА
6.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Рассматривая любую законченную систему РЭА, всегда можно (независимо от степени автоматизации и автономности составляющих ее частей) выделить в качестве замыкающего, интегрирующего звена — человека-оператора.
На стадиях изготовления, проверки или ремонта РЭА также необходимо учитывать человека-оператора.
Рис. 6.1. Треугольник взаимосвязей.
/ — поток информации от РЭА к человеку-оператору; 2—сигналы управления от человека-оператора к РЭА; 3 — влияние объекта на работу человека-оператора; 4— влияние человека-оператора на функционирование и конструкцию объекта; 5 —изменение конструкции объекта с учетом особенностей работы РЭА; 6 — влияние объекта установки на конструкцию и параметры РЭА.
рассматривать человека-оператора, РЭА и объект в виде треугольника взаимосвязей. Связи между вершинами носят прямой и обратный характер и требуют оптимального согласования (рис. 6.1)[1].
Основная задача согласования связей между человеком-оператором и РЭА заключается в оптимизации устройств кодирования и декодирования информации. Для этого надо знать ответы на следующие вопросы; какое количество информации данного вида способен принять, переработать и передать в единицу времени человек-оператор; каковы его «пропускная способность», точность работы и время «задержки» сигнала.
Не следует рассчитывать на высокие показатели «параметров» человека-оператора, которые достигаются в результате длительной
тренировки и специализации. Это значительно сокращает круг лиц, которым доступно управление данной РЭА.
Человек-оператор может выступать в роли приемника, ретранслятора, анализатора или преобразователя информации, быть контролером работы РЭА или простым исполнителем команд. Основные показатели его работы следующие: время полного цикла регулирования Т; точность А; надежность Р[3].
Время полного цикла регулирования от момента поступления сигнала до ответа на него действием равно:
п k k
Т 3 4* S ^1 Pi 4- 2
4= I i -1 I = 1
т I
+ 2 ^ml 4" 2
/ = 1
где п — общее число звеньев РЭА; // — время задержки сигнала в i-м звене; k — число приборов (стрелок, знаков), за которыми наблюдает человек-оператор; AZj— время оценки показаний i-ro прибора (стрелки, знака); pt — число однотипных приборов (стрелок, знаков) или число наблюдений или регулировок; Ат/ — время перевода глаза с одного прибора на другой (полный цикл заканчивается в исходной точке); т — число регуляторов РЭА; t — время выполнения моторных действий по управлению i-м регулятором РЭА; I — число спонтанных отвлечений человека-оператора; tCl — время 1-го спонтанного (самопроизвольного) отвлечения оператора от работы.
Время задержки сигнала в РЭА (рио. 6.2) на 2—3 порядка меньше, чем время задержки сигнала человеком-оператором (190—500 мс и более).
Наименьшее время задержки сигнала при возбуждениях средней интенсивности имеет тактильный анализатор (90—220 мс), затем слуховой (120-180 мс) и зрительный (150—220 мс) анализаторы.
Минимальная частота обращения к приборам определяется видом функции сигнала. При этом должны соблюдаться условия
7’ = 1/2F или T = (k-^l)/2F,
где F — наивысшая частота рассматриваемой функции сигнала; k — порядок высшей производной.
Следует учесть, что работа с индикаторами, показывающими высшую производную сигнала, понижает скорость и точность обработки и требует специальной тренировки оператора.
Суммарная погрешность комплекса РЭА—человек-оператор определяется как
а2= 1/ 2 о? 4-Л*.
V i = t
где Oj — погрешность i-ro звена РЭА; А — суммарная погрешность человека-оператора.
Величина Д, как правило, в несколько раз больше SOj и является определяющим фактором.
Минимальной величине Д соответствует некоторый оптимальный темп работы человека-оператора, который меняется в зависимости от условий работы, эмоционального состояния и многих других факторов. Целесообразно так конструировать РЭА, чтобы человек-оператор мог сам выбирать оптимальный темп работы
Интерпретация показаний индикаторов
человек - оператор
Сравнение данных п. 2 с программой работы
Восприятие показаний индикаторрв
Отображение режима работы аппаратуры на индикаторах
Принятие решения
Перемещение регулирующих элементов
Воздействие на органы управления
Работа по новой программе
Реакция аппаратуры на п. 6
РЭА
Рис. 6.2. Диаграмма прохождения управления.
сигнала по контуру
Темп подачи информации и вид погрешностей можно оценить с помощью графиков рис. 6.3, 6.4. Низкий темп подачи сигналов (сравнимый с посторонними, мешающими сигналами) проявляется в падении активности человека-оператора, его «засыпании». Высокий темп может служить не только причиной резкого роста ошибок, но в приводить к отказу человека-оператора от выполнения задачи, так как он не будет успевать ее решать.
Одновременное повышение точности и надежности работы достигается одновременной работой двух человек. В этом случае вероят* гость появления ошибки Р будет равна
₽= 2 L 3
S=1 /=1
юо
Рис. 6.3. Темп подачи информации.
Рис. 6.4. Характер погрешностей при перегрузке оператора:
/ — пропуск сигнала; 2— искажение; 3 — задержка в передаче информации;
4— фильтрация потока информации с выбором определенных («нужных»') сигналов; 4 — пропуск некоторых признаков сигналов.
Рис. 6.5. Основные размеры пульта управления при сидячей рабочей позе оператора.
Рнс. 6.6. Зоны расположения индикаторов и органов управления на пульте:
/, 2, 3 —часто используемые органы управления; I, 4 — контрольные приборы без регулировок; I, 4, 5 — регулировки, требующие высокой остроты зрения; 5, 6, / — кнопки; 1, 2 — тонкие регулировки; /, 2, 7 —работа кистью руки.
где Л/ — число операций; т8 — доля времени, необходимая для выполнения операции s; п — число ошибок: Р1} и — вероятности того, что первый или второй человек-оператор сделает ошибку типа i при выполнении операции s.
Используя в контуре управления суммирующее устройство, можно в сотни раз сократить число ошибок и повысить надежность управления.
Для повышения скорости, точности и надежности работы человека-оператора требуется чтобы:
1) за человеком сохранялось творческое начало;
2) конструкция РЭА была «подогнана» под человека, а не наоборот;
3) обеспечивались нормальные условия жизнедеятельности;
4) система «человек—РЭА» была замкнутой.
Выполнить эти требования можно при учете антропометрических особенностей человека-оператора и возможностей его работы как устройства восприятия и обработки информации.
Подробные сведения об антропометрических данных человека приведены в литературе [2,4].
Основные размеры пульта управления с учетом антропометрических особенностей человека и зоны расположения индикаторов показаны на рис. 6.5, 6.6.
6.2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ ИНДИКАТОРНЫХ УСТРОЙСТВ [2, 3, 4, 6]
Основная доля информации воспринимается зрительным анализатором в меньшей степени слуховым и тактильным. При конструировании индикаторных устройств следует стремиться к максимальной полноте изображения, что сокращает длительность латентного периода и дает максимум информации.
В зависимости от поставленной задачи надо находить оптимальную меру в соотношениях изображения и символа (принципов «картинности» и «знаковости»). Индикаторы могут быть или только командные («стоп», «влево», «вправо»), или только ситуационные (информация об отношении хода процесса к программе и общая ситуация), или комбинированные.
На считывание показаний индикаторов влияет форма шкалы1, характер шкалы, расположение приборов, использование «суфлирующих» сигналов и применение совмещенных индикаторов (рис. 6.7—6.9).
Конструкция индикаторных устройств должна быть такой, чтобы оператор не занимался решением математических задач, ие держал в памяти большое количество вспомогательной информации, не применял общие принципы к частным случаям или выполнял постоянно повторяющиеся стандартные решения. Эти задачи лучше выполнит простой автомат.
1 Круглая, полукруглая, линейная, горизонтальная и линейная вертикальная при одинаковой длине шкал и их разрешающей способности дают 1; 1,5, 2,6 и 3,4% относительно ошибок.
О/10X0 * орошо
500 *340
Рис. 6.7. Ускорение обработки информации введением «суфлирую* щего» сигнала.
Расстояние от центра поля зрения, град
б)
Рис. 6.8. Размеры панели пульта управления (а) и время безошибочного чтения (б) при разных углах наблюдения.
Рнс. 6.9. Трехшкальный и совмещенный индикаторы.
Визуальные индикаторы
Рис. 6.10. Разрешающая способность зрения по дальности.
Минимальная длительность сигнала должна быть не менее 20 мс, лучше 0,15—0,2 с. Разрешающая способность по дальности нелинейна (рис. 6.10). Максимальная разрешающая способность по углу доходит до 6", обычное значение равно 3' —12'. Разрешающая способность по яркости около 2%. Необходимо учитывать время адаптации глаза (оно может доходить до 30—40 мин при переходе из светлого в темное помещение).
Светофоры—сигнал в виде отсутствия, равномерного или мерцающего свечения лампочки. Для цветных рекомендуется красный, желтый, зеленый и белый (молочный) цвета. Повышение различимости светофора достигается разной огранкой линзы или нанесением на ее поверхность концентрического пояска. Мигающий сигнал наиболее эффективен, если частота мерцания лежит в пределах от 3 до 10 Гц при длительности вспышек 0,05 с. Часто светофоры совмещают с кнопками. Для эффективного использования светофоров необходимо правильно выбирать их место расположения, размеры, цвет, тип линзы, способ группировки. Нельзя использовать короткофокусные линзы, формирующие слепящий оператора луч.
Счетчики дают самые точные численные значения параметра. Движение дисков должно быть скачкообразным с периодом, обеспечивающим надежное считывание показаний. Знаки и цифры должны иметь простую форму и отношение высоты к ширине 3 s 2 (цифра) и 1 : знаков для счетчиков и шкал можно раженному на рис. 6.11.
Шкалы. Обычно неподвижна шкала, а перемещается указатель. Минимальная толщина рисок, зазоры и рекомендуемые формы концов стрелок показаны на рис. 6.12. Начало отсчета должно быть слева и внизу, возрастание показаний по часовой стрелке, знаки и цифры (в окошке) только в нормальном положении. Характерные схемы некоторых шкал даны на рнс. 6.13—6.15. Число делений шкалы можно определить по номограмме (рис. 6.16).
Индикаторы. Как правило, в качестве индикаторов используют электроннолучевые трубки (ЭЛТ), которые дают сигналы, определяемые видом развертки (рис. 6.17). Находят применение также плоские или объемные индикаторы с декатронами, электромеханическими, оптическими или электролюминесцентными устройствами.
1 (буква). Размеры рисок и определить по графику, изоб-
Рис. 6.11. График для определения размеров рисок и знаков (L — расстояние До шкалы, Н — высота знака).
Рис. 6.12. Ширина рисок, зазоры и форма стрелок.
Рис. 6.14. Спиральная дисковая шкала.
Рис. 6.13. Три вида круглых шкал и рекомендуемое расположение знаков на них.
Визир
Рис. 6.15. Табличные шкалы с вертикальным (а) и горизонтальным (6) перемещением визира.
Минимальный наружный диаметр шкалы,мм
Рис. 6.16. Номограмма для расчета числа делений шкалы.
Рис. 6.17. Характерные развертки и вид изображения на экране ЭЛТ (пунктиром показан контур обрамления экрана).
5
Рис. 6.18. Блок-схема эффекторного управления:
/ — эффектор (двигательный аппарат); 2 — задающий элемент значения регулирующего параметра; 3— рецептор, воспринимающий текущие значения параметра и передающий сигналы о них; 4 — прибор сличения требуемого и фактического значений; 5 — прибор перешифровки данных сличения в корректирующие импульсы для регулятора; 6 — регулятор, управляющий эффектором.
Рис. 6.19. Схема связей и последовательность операций:
включение питания тумблером 1; переключение «ТЛФ-ТЛГ» тумблером 2; переключение диапазона ручкой 3; настройка ручкой 4; предварительная регулировка громкости 6; уточнение настройки при включенном тумблере фильтра 5; подбор тона внутреннего генератора 7; регулировка тембра ручкой 8; окончательная регулировка громкости ручкой 6.
Рис. 6.20. Кривые оптимизации для нажимного (а), рычажного (б) и вращательного (в) регуляторов.
Акустические индикаторы
Индикаторы этого типа выполняются в виде электромеханических преобразователей (телефонов, громкоговорителей, звонков и т. п.). При их использовании необходимо учитывать, что длительность сигнала должна быть ие менее 0,5 с; разрешающая способность уха (без поворота головы) равна 15—20° для сигнала, идущего из любой точки сферы; имеется свойство адаптации к частоте и интенсивности звука (до нескольких минут). Параметры слуха нелинейны [2].
Телефоны, микрофоны и остеофоиы располагают на специальных оголовьях, а громкоговорители (при необходимости раздельного восприятия их сигналов) на расстоянии 20—30°, но только не прямо спереди и сзади, так как в этом случае невозможно различить сигналы этих громкоговорителей.
6.3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ РЕГУЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Процесс регулирования тесно связан с процессом получениея информации (рис. 6.18) и требует предварительного составления схемы связей, отражающей последовательность выполнения операций (рис. 6.19). Оптимизация регуляторов определяется характером выполняемых действий (рис. 6.20). Обязательным условием является обеспечение соответствия движений указателя и регулятора и их расположение.
Ручные регуляторы
Кнопочные, ригельные и клавишные регуляторы показаны на рис. 6.21, вращательные — на рис. 6.22.
ФЩ) 50мн
ПН 0
12 3 *1
Рис. 6.21. Нажимные, ригель-
Рис. 6.22. Ручки управления.
ные регуляторы.
Ножные регуляторы
Эти регуляторы используются, когда требуются большие усилия и небольшая точность. Примеры использования наиболее характерных ножных регуляторов показаны на рис. 6.23.
Рис. 6.23. Педали управления.
Тактильные регуляторы
Регуляторы могут выполняться в виде неподвижных рукояток с тензодатчиками (в этом случае эффект управления проявляется в изменении усилия, прилагаемого к рукоятке, и заметном повышении точности), либо в виде рычагов с различными формами рукояток (рис. 6.24).
Рис. 6.24. Тактильные регуляторы.
6.4. ФОРМА И ЦВЕТ РЭА [2]
Из-за особенностей зрительного восприятия формы и цвета изделий эти два фактора оказывают значительное эмоциональное воздействие на человека-оператора, что сильно влияет на его работу.
Основными параметрами формы являются: геометрический вид, величина, положение в пространстве, масса, фактура, светотень и цвет. Изменение массы формы определяется степенью заполнения формы, конфигурацией площади, сопоставляемым пространством и т. п. Пренебрежение этими факторами приводит к зрительным несоответствиям реальной массы блоков прибора.
При криволинейных переходах у изделия возникает нечеткий размытый световой каркас, искажающий форму изделия. К этому 106
приводит и неоправданное использование статических и динамических форм фигур и неправильные композиционные решения, затушевывающие или искажающие сущность изделия. На композиционное решение влияют обманы зрения, создающие зрительные искажения формы вследствие преувеличения протяженности вертикальных линий, кривизны или наклона линий и т. п.
Цвет позволяет скомпенсировать или подчеркнуть дефекты формы, создать различные термические иллюзии, стимулировать гигиену помещения, гармонизировать интерьер, он служить дополнительным источником информации и т, п.
Сложность решения этих вопросов требует обязательного привлечения специалистов. Цветовые характеристики глаза нелинейны.
Красный, оранжевый и желтый цвета относятся к «теплым» и создают впечатление повышения температуры в помещении. Зеленый, фиолетовый, синий — к «холодным» (создают впечатление понижения температуры в помещении). При наблюдении происходят эффекты одновременного или последовательного цветовых контрастов. Восприятие цвета очень сильно зависит от освещенности помещения, от характера отражения поверхности.
Цвета (в основном малонасыщенные), в которые рекомендуется окрашивать РЭА, указаны в табл. 6.1.
ТАБЛИЦА 6.1
Цвета окраски различных частей РЭА
Часть РЭА Цвет Длина волны, нм Л д о 3g Коэффн-- нент отражения, %
Приборы Желтый 580 24 60
Желтовато-зеленый . . . 558 40 45
Зеленый 550 18 48
Зеленовато-голубой . . . 520 18 45
Части приборов Оранжево-желтый . . . . 588 18 66
Желтый 584 46 43
Зеленовато-желтый . . . 570 34 50
Основания при- Оранжево-желтый .... 592 48 40
боров Зеленый 549 30 40
Зеленовато-голубой . . . 515 28 35
Различные оттенки серого — — 8—60
Движущиеся Оранжево-желтый .... 588 12 66
части, опасные Желтый 548 46 43
места и органы управления Цвета повышен- Красный ........ 620 63 32
ной опасности Желтый 574 70 66
Пульты Оранжево-желтый .... 586 12 70
Зеленый 549 30 40
Зеленовато-голубой . . . 515 28 35
Ручки и кнопки Красный 625 60 27
Желтый 579 60 50
ЛИТЕРАТУРА
{.Варламов Р. Г. Компоновка радио- и электронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1966.
2. В а р л а м о в Р. Г. Основы художественного конструирования радио- и электронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1967.
3. Ломов Б. Ф. Человеки техника (очерки инженерной психологии). Изд-во «Советское радио», 1966.
4. С и д о р о в О. А. Физиологические факторы человека, определяющие компоновку поста управления машиной. Оборон-гиз, 1962.
5. В о w е п Н. М. Rational Design. Industrial Design, 1964, v. 11, № 2—8.
6. Вудсон У., Коновер Д. Справочник по инженерной психологии для инженеров и художников-конструкторов. Изд-во «Мир», 1968.
7. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
7.1. МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ
Физико-механические свойства
Средние значения физических постоянных металлов и сплавов, знание которых необходимо при выборе материала детали, и сведения о марках материалов, применяемых при изготовлении радиоаппаратуры, приведены в табл. 7.1 и 7.2. Более точные значения, необходимые при расчетах, для марок материалов в зависимости от механической и термической обработки даются в стандартах на технические условия материалов.
Выбор марки материала
Марки материалов, разрешенных к применению в данной отрасли промышленности регламентируются ведомственными нормалями на черные и цветные металлы. На предприятиях существует более узкое ограничение марок материалов и сортаментов из числа разрешенных к применению ведомственной нормалью. Материалы, не вошедшие в перечень рекомендуемых, допускается применять в технически обоснованных случаях с разрешения органов стандартизации на предприятиях.
Выбор защитных покрытий для корродирующих материалов производится в соответствии с рекомендациями, приведенными в гл. 21 (§ 21.2). Для коррозионностойких материалов рекомендации по эксплуатации даны в табл. 21.8.
Условные обозначения, принятые в табл. 7,2.
1. Состояние сплава:
М — отожженный мягкий; Н — нормализованный; П — полуна-гартованный; Т — закаленный твердый.
2. Сортамент:
Б — балка двутавровая; Л — лента; П — проволока; ПК — пруток круглый; ПЛ—плита, лист; ПШ — пруток шестигранный; Т — труба; У—уголок; Ш—швеллер.
3. Стойкость против коррозии:
К — корродируют сильно и не могут применяться без защитных покрытий; КС—-корродируют слабо, требуют дополнительной защиты при эксплуатации на открытом воздухе; С — стойки к коррозии при эксплуатации на открытом воздухе, при воздействии водяных брызг и морского тумана; АС—стойки к воздействию агрессивных сред.
tn > S 5-2-, и “ 2 го 2 "a Я ОПЛ;2^5Н1иС-Е'г)лХ1<°Й0‘оо,1аХг)ла aas®^'crg = o= >! assag2,e-S^““as§ Sa Sa О ₽ X Sas£SaOSa0'uo-QOT3a;“bing • ш m H u • B CO S » j ” „xnxg'asjS я я E O'-о 2 я E £ 2 a Sa J я E =, • x, 4$ и E » • • S а ь ® eb<® • TOOT 73 . a . . 3 - s s ® hh^ 2 2 S ® • wwH л • ® я • — — 7* » » g •• .° 80 Металлы и сплавы
2,55—2,75 2,5—2,94 7,7—8,2 8,23 8,6—9,3 19,3 7,87 19,3 8,4—8,85 1,74 1,76—1,83 8,94 8,9 8,6 7,3—7,5 21,5 11,3—11,4 7,55—7,9 10,4—10,7 4,5 4,5 4,5 6,6—7,2 Плотность О' io—3, кг/м’
co CO Q ND — — *- <35 о — co *- •— *- co rf^OOO О I COS — i | О CD О с© О СЛ 00 с© с© c© CD CD S888 |1^8*oo,,ggS 8288888 8£ СЛ 4^ 8 1 Температура плавления 1пл>
204 109—192 64 64 64 200 64 290 85 160 75-134 384 25—35 64 70 35 45,5 410 16,3 8 7,5 110 1еплоп ро-водиость Л, Вт/м • °<
О CD ND *-J CO - * CO NO Cm — CD NO NO — CD- NO 00 — — CO — — — NO NO CD 00 00 00 <0 | CD <0 CO O> •— | *4 CD | 4^ NO | *4 -»J | CO Ъ1СоЪ> "cD — *—'oo'cD °5 — 1 — •— CO NO CO CD CD CD NO 00 NO *-J NO 00 4^ w - CD - NO — NO (емператур-иый коэффициент линейного расширения а - 10‘, °С_ 1 (в ин-тервале температур 20— 100°С)
Характеристики конструкционных
металлов и сплавов
ТАБ ЛИЦА 7.2
Марка материала Состояние сплава °вр"6 Н/м* О т-10—6 Н/м2 У. % Твердость НВ Сортамент Стойкость против коррозии Рекомендуемые методы изготовления-деталей
Сталь углеродистая конструкционная (по ГОСТ 1050—60)
Ст.З — 410 225 22 — Б, ПК,ПЛ,У, Ш к ХШ, Р, св, ц
Юкп н 314 186 33 137 П, ПЛ, У к ХШ, ВТ, Р,
10 н 333 206 31 137 Л, П, ПК, ПЛ, к св, ц, хв
пш, т
20 н 410 245 25 156 к То же
35 н 530 313 20 187 П, ПК, пл, пш, т к ХВ, Р, СВ, 3
45 н 600 352 16 241 П, ПК, ПЛ,ПШ к Р, 3
Сталь автоматная конструкционная (по ГОСТ 1414—54)
А12 М 490 — 22 160 к р, ц
А20 М 530 20 168 ПК, пш к р
АЗО М 587 — 15 185 к р
Сталь инструментальная углеродистая (по ГОСТ 1435—54)
У8А М 1 - 1 - — | 187 пк К Р, 3
Сталь легированная конструкционная (по ГОСТ 4543—61)
20Х Т 785 635 12 179 ПК, т к р, св, ц
40Х т 980 830 10 207 ПК, т к Р, 3
Марка материала Состояние сплава °вр • ю & Н/м2 <гт- IO-6 Н/м2 Y. % Твердость НВ Сортамент Стойкость против коррозии Рекомендуемые методы изготовления деталей
30ХГС, ЗОХГСА . . . т 1080 930 10 229 ПК, пл, пш, т к Р, ВР, ГБ, 3
40ХНМА т 980 830 12 269 ПК к Р, 3
Сталь высоколегированная нержавеющая (по ГОСТ 5632—61)
2X13 Т 850 635 20 197 П, Л, ПК, пл, с Р, ВТ, 3
3X13 Т 860 650 17 207 ПШ с Р, 3
9X18 т 1080 830 10 255 ПК с, АС Р, 3
1Х18Н9Т т 550 245 45 П, ПК, пл С, АС ХШ, СВ, ВТ
2Х18Н9 и 550 — 35 — л С, АС ХШ, св
ЭИ-474 т 1270 1170 5 285 ПК С р
Сталь литейная
20Л И 410 215 22 — Литье К лз, лт
45Л н 540 315 12 — Литье К лз, лт
40ХЛ и 980 835 10 207 Литье К лз, лт
20X1ЗЛ и 850 635 20 — Литье С лз, лт
Титановые сплавы
ВТ1-0 ВТЗ-1 440 980 — 25 10 179 320 ПК, ПЛ, Т, У Ш ПК, ПЛ с с ГБ. ВР, СВ ГБ, ВР, Р
ВТ-5-1 — 830 — 10 321 ПК, пл с Р, СВ, ТО
Продолжение
Марка материала Состояние сплава °вр*1® Н/м’ ат-10 ® Н/м* V. % Твердость НВ Сортамент Стойкость против коррозии Рекомендуемые методы изготовления деталей
Сталь качественная рессорно-пружинная (по ГОСТ 2052—53)
65Г . . .1 Т I 980 I 785 8 л, п, пл К ВР, ГБ, Р, ТО
70С2ХА . . . . . .1 т 1030 1 — 269 | л к ВР, Р, то
Проволок а стальная углеродистая пружинная (по ГОСТ 9389 —60)
Класс 1 . . . 1420—3040 —
Класс 11 ... 1320—2650 — — 0,2—8 мм К —ч
Класс 111 1030—2200 —
Сплавы алюминия для холодной обработки
АД1 П 147 4 п, л КС ХШ
А7 п 147 —— 4 —.- пл КС СВ, ХШ
АМц П 157 127 10 40 ПЛ, У КС ВР, ГБ, СВ
м 127 49 20 30
АМг2 п 245 205 6 60 ПК, пл, т КС ВР, ГБ, Р, СВ
м 195 98 23 48
Д1 т 410 235 15 113 пл к ВТ, ГБ, ВР,
м 205 108 18 45 СВ(точ), ТО
Д6 т 450 295 15 105 ПК, пл, пш. к
м 215 108 15 Т, У
Д16 т 450 295 18 105 То же к То же
м 205 108 18 42
В95 т 540 450 10 150 ПК к Р, к, св
м 215 — 15 —
Марка материала Состояние сплава °вр"1® 6 Н/м’ от-10—6 Н/м* V. % Твердость НВ Сортамент Стойкость против коррозии Рекомендуемые методы изготовления деталей
АК2 т 410 275 13 115 ПК, пш к ГШ, Р, СВ(точ)
АК6 т 410 295 13 120 ПК, пш к ПИ, Р, СВ(точ)
Литейные алюминиевые сплавы (по ГОСТ 2685—63)
АЛ2 — 155 — 2 50 Литье КС лз, лк, лд, св
АЛ9 м 145 —— 2 50 С, АС лз, лк, ЛД, Р,
т 205 — 2 60 св
АЛ13 — 145 — 1 55 КС ЛЗ, ЛК, СВ, Р
Магниевые сплавы
МЛ5 М 155 93 3 50 Литье К лз, лк, ЛД, Р
Т 245 115 4 75
МА5 Т — — 8 — ПК К Р
Медь и медные сплавы
Ml, М3 Л62 — 294 340 11.5 3—30 15 56 Л, П Л, П, ПК, пл, ПШ, Т КС КС СВ, Р ХШ, Р, СВ, ВТ
ЛЖМц59-1-1 . . . . — 440 165 17 88 То же С Р, ВР, ГБ, к
ЛС59-1 410 135 12 90 П, ПК, ПШ КС Р, ВР, ГБ, к
ЛС59-1Л — 195 — 20 80 Литье ЛЗ, цл, тл
ЛК80-ЗЛ — 295 145 10 100 Л ить° КС лз, лк, СВ. Р
Продолжение
Марка материала Состояние сплава «вр-Ю-6 Н/м’ GT-10—6 Н/м’ Y. % Твердость НВ Сортамеит Стойкость против коррозии Рекомендуемые методы изготовления деталей
Бр.А7 590 5—10 Л КС ВР, ГБ, Р
Бр.АМц9-2 — 540 15 100 Л, ПК КС Р, ГБ, ВР, СВ
Бр.АМц9-2Л .... — 390 — 20 80 Литье ЛК, Р, СВ
Бр. АЖ9-4 — 540 — 15 до 180 ПК КС Р, СВ
Бр. АЖ9-4Л .... — 490 — 12 100 Литье ЛЗ, ЛК, ТЛ, Р,
Бр.Б2 м 490 — 30 120 Л, П, ПК с ВР, ГБ, Р, СВ
т 1100 — 2 300 То же Пайка
Медь и медные сплавы
Бр.КМц 3-1 .... — 490 — 10 — Л, ПК с ВР, ГБ, Р, СВ.
Бр. 0Ф6,5-0,15 . . . — 440 — 15 130 Л, ПК с Пайка
Медно-никелевые конструкционные сплавы
МНЦ 15-20 .... нейзильбер . . . — 230 440 — 30 5 70 165 Л, ПК С, АС ВР, ГБ, Р
МН19 — 294 — 30 — л С, АС ВР, ГБ, Р, СВ
мельхиор — 390 — 3 —
Примечание. Значение твердости для сталей даны в отожженном состоянии.
В зависимости от марки материала рекомендуется применять листы следующих размеров по толщине, мм: ГОСТ 3680—57 сталь тонколистовая............... 0,3—4
(кроме
ЗОХГСА);
ГОСТ 5681—57 сталь толстолистовая ............. 4—26;
ГОСТ 13722—68 А7, АД1, Д6, Д16.............. 0,5—10;
ГОСТ 12592—67, АМг2, АМгЗ, АМг5, АМц, Д1.Д16 0,5—10;
ГОСТ 931—52 Л62, Л68, ЛС59—1 ............ 0,4—22;
АМТУ 461—67 ВТ1-0, ВТЗ-1, ВТ5.............. 0,5—6.
Плиты металлические из алюминиевых сплавов марок АМг2 и Д16 (АМТУ 347-61). Толщина, мм: 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 30; 35; 40; 50; 60; 70; 80.
Прутки металлические круглые. Диаметр, мм: 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 15; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 30; 36; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85; 90; 95; 100; ПО; 120; 140; 150; 180; 200.
В зависимости от марки материала рекомендуется применять прутки следующих диаметров, мм:
ГОСТ 2590—57 Ст. 3 .............................. 10—200;
сталь марок 10, 20, 35, 45, 20Х, 40Х, ЗОХГСА, 40ХНМА, 2X13, 9X18, 1Х18Н9Т, ЭИ-474 . . 3—200;
ГОСТ 7417—57 пруток калиброванный У8А.......... 6—180;
А 12 Я__
9X18, ЭИ-474 ‘ ‘ ‘ 3—200;
ГОСТ 2589—44 серебрянка У8А ...................... 6—180;
ЭИ-474 .................. 3—200;
ГОСТ 7857—55 сплавы алюминия................... 6—200;
ГОСТ 2060—60 Л62, ЛС59-1 ......................... 5—120;
ГОСТ 1628—60 Бр. АМц9-2........................... 5—120;
Бр. КМцЗ-1...................... 5—40;
Бр. АЖ9-4......................... 16-120;
ГОСТ 10025—62 Бр. ОФ 6,5-0,15.................. 6—32;
ЦМТУ 274—41 Бр. Б2............................. 6-32;
ТУ 674—64 МНц 15-20 ........................... 6-30;
АМТУ 451—67 ВТ1-0, ВТЗ-1, ВТ5-1................ 30—150;
Прутки металлические шестигранные. Диаметр вписанного круга, мм: 5; 7; 8; 10; 12; 14; 17; 19; 22; 24; 27; 30; 32; 36; 40; 41; 46; 48; 50; 60; 70.
В зависимости от марки материала рекомендуется применять Прутки следующих размеров, мм: :
ГОСТ 8560—57: сталь углеродистая 10, 20, 35 , 45 5—70;
сталь автоматная А12, А20, АЗО............. 5—50;
сталь легированная ЗОХГСА.................. 5—70;
сталь нержавеющая 2X13..................... 7—50;
ГОСТ 7857—55 АД1, Д6, Д16, АК6..................... 5—70;
ГОСТ 2060—60 Л62, ЛС59-1 ......................... 36—70;
Ленты металлические. Толщина, мм: 0,06; 0.1; 0,15; 0 2; 0 25-0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,5; 1,6; 2; 2,5; 3.
В зависимости от марки материала рекомендуется применять ленту следующих размеров ио толщине, мм;
ГОСТ 2284—43» сталь углеродистая 20............ 0,1—3;
сталь рессорно-пружинная 65Г, 70С2ХА.......................... 0,1—3;
ГОСТ 4986—54 сталь нержавеющая 2X13, 2X18Н9 . 0,1—2;
ГОСТ 13726—68 АД1 ............................... 0,06—0,2;
ГОСТ 1173—70 Ml, М3.......................... 0,06-2;
ГОСТ 2208—70 Л62 ............................ 0,06—2;
ГОСТ 1789—60 Бр. Б2.......................... 0,1—1 5;
ГОСТ 4718—70 Бр. КМцЗ-1...................... 0,06—2;
ГОСТ 1761—70 Бр. ОФ 6,5-0,15................. 0,1—2.
Уголки равнобокие из алюминиевых сплавов по ГОСТ 13737—68 (рис. 7.1, табл. 7.3) и стали по ГОСТ 8509—57 (табл. 7.4).
ТАБЛИЦА 7.3
Размеры алюминиевых равнобоких
н 20 25 32 40 50 63 70
S 3 4 3 4 3 4 4 4 5 5 6 6
Н 70 80 90 100 125
S 8 6 8 7,9 8 10 12 16 8 10 12 16
Трубы стальные бесшовные холоднотянутые и холоднокатаные (по ГОСТ 8734—58). Толщина стенки, мм: 0,5; 0,8; 1; 1,6; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 6,5; 7; 8; 9; 10; 12. Трубы изготовляются длиной 1,5—9 м.
Соотношения между размерами труб и допускаемые отклонения размеров приведены в табл. 7.5. Допускаемые отклонения по толщине стенки ± 0,12 мм для стенок толщиной до 1 мм; ± 10% до 5 мм и ± 8Уб свыше 5 мм.
ТАБЛИЦА 7.5
Соотношения между размерами стальных труб, мм
Наружный диаметр Толщина стеики Наружный диаметр Толщина стенки Наружный диаметр Толщина стенки
4±0,15 0,5—1,0 16±0,3 0,5—5 45±0,4 1-10
5±0,15 0,5—1,6 20±0,3 0,5—6 50; 60±0,8% 1—12
6±0,15 0,5—2 25±0,3 0,5—г7 70±0,8% 1—12
8±0,15 0,5—2,5 30; 32±0,4 0,5—8 80; 100 ±0,8 % 2—12
10±0,15 0,5—3,5 36±0,4 0,5—8 120; 130±0,8% 2—12
12; 14±0,3 0,5—4 38; 40±0,4 0,5—9 — —
Трубы круглые холоднотянутые и холоднокатаные нз алюминиевых сплавов (по ГОСТ 1947—56) (табл. 7.6)
ТАБЛИЦА 7.6
Соотношения между размерами труб, мм
Наружный дяаметр Толщина стеики Наружный диаметр Толщина стенки
6 0,5—1 22, 25 0,5—5
8 0,5—2 28, 30 0,75—5
10 0,5—2,5 32, 36, 38, 40 1—5
12, 14 0,5-3 45, 50, 55, 60 1—5
16 0,5—3,5 65, 70 1,5—5
20 0,5—4 80 2—5
Толщина стенки, мм: 0,5±0,05; 0,75±0,08; 1±0,1; 1,5±0,14; 2±0,18; 2,5±0,2; 3±0,25; 4±0,28; 5±0,4. Соотношения между размерами труб приведены в табл. 7.6. Трубы изготовляются длиной 2—5,5 м.
Допускаемые отклонения диаметров:
для труб диаметром до 20 мм—минус 0,15 мм; от 20 до 30 мм — минус 0,2 мм; от 30 до 50 мм—минус 0,25 мм; от 50 до 80 мм—минус 0,35 мм.
Трубы гигановые марки ВТ1-0 (по АМТУ 386—65) (табл. 7.7).
Проволока пружинная углеродистая стальная (ГОСТ 9389— 60) (табл. 7.8).
ТАБЛИЦА 7.7
Размеры титановых труб ВТ1-0, мм
Наружный диаметр 6 8 10 12 14 16 18 20 22 28 32 35 42 50 52 54
Толщина стенки 1 1 1 1 1 1 1,5 2 2 2 1,5 2 2 2 2 4
ТАБЛИЦА 7.8
Размеры стальной пружинной проволоки, мм
Диаметр проволоки Допускаемые отклонения Диаметр проволоки Допускаемые отклонения
0,2; 0,3 +0,02 1,2, 1,4; 1,5; ±0,03
0,4; 0,5 —0,015 ±0,02 1,8, 2, 2,5; 3 3,5; 4; 4,5; 5; ±0,04
0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1 +0,03 —0,02 5,6; 6 7; 8 ±0,05
Обозначение материала деталей на чертежах
Обязательно на чертеже детали в соответствующей графе основной надписи должен быть указан материал, из которого изготовляется деталь, номер стандарта (ГОСТ или ТУ) на материал и вид применяемого сортамента с его обозначением. Например, круглый калиброванный стальной пруток диаметром 12 мм марки А12 должен быть записан следующим образом:
сталь А12 ГОСТ 1414—54
круг 12 ГОСТ 7417—57
Равнобокий уголок размером 20x2 из алюминиевого сплава АМц записывается так:
алюминиевый сплав АМц ГОСТ 8617—68
уголок равноб. 20 у 2 ГОСТ 13737—68.
7.2. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛЕЙ, ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ ШТАМПОВКОЙ
При разработке конструкций деталей, изготовляемых холодной штамповкой, необходимо учитывать возможности операций холодной штамповки и обрабатываемость выбранного материала.
Операциями вырубки и пробивки можно изготовлять плоские детали из листового материала толщиной от 0,05 до 4 мм, причем отношение ширины вырубленной детали к толщине не должно быть меньше 3:1, за исключением выступов, перешеек и пазов (для которых допускается отношение 1,5 : 1).
Отверстия в вырубаемых деталях могут быть иметь любую форму. Более технологичными являются круглые отверстия. Минимальные размеры пробиваемых отверстий различной формы приведены в табл. 7.9 [3,1 if.
Острые углы, особенно внутренние, желательно закруглять небольшими радиусами (табл. 7.10).
ТАБЛИЦА 7.9
Минимальные размеры отверстий
Форма отверстия Материал
Сталь Латунь, медь Алюминий, цинк
мягкая твердая нержавеющая
ТАБЛИЦА 7.10
Минимальные радиусы закруглений, мм
Материал Угол между сопрягаемыми сторонами детали, град Толщина материала s, леи
0,2— 0,6 0,5— 1 1—2 2—3 3—5
Сталь мягкая, . . . >90 0,3 0,4 0,4 0,6 0,8
латунь твердая . . <90 0,5 0,7 0,7 1,1 1,5
Сталь твердая . . . >90 0,5 0,5 0,5 0,8
<90 о,8 0,8 1,5 2
Латунь мягкая . . . >90 0,2 0,3 0,3 0,5 0,6
медь, алюминий <90 0,3 0,5 0,5 — 1,2
Минимальные расстояния (для плоских деталей) между пробиваемыми отерстиями и между отверстием и краем детали для стальных материалов можно назначать в соответствии с рекомендациями, данными на рис. 7.2. При увеличении длины перемычки между отверстиями от 30 до 100—200 мм минимальные расстояния должны быть увеличены в 2—3 раза.
Увеличение жесткости плоских деталей осуществляется за счет выдавок (ребер жесткости), разбортовок краев отверстий и отбортовок наружных краев детали [11].
Рис. 7.2. Минимальные расстояния между пробиваемыми отверстиями и между отверстием и краем детали для стальных штампованных деталей.
Для операций гибки необходимо учитывать минимальные радиусы гибки. Ниже даны приближенные значения минимальных радиусов гибки для различных материалов в отожженном или нормализованном состоянии в зависимости от толщины материала s [3, 8]:
Алюминий А1 и А2 ............................ 0,5 s
Алюминиевый сплав АМц....................... (0,6—l)s
Алюминиевый сплав Д16....................... (1,5—2)s
Медь Ml и М3................................. 0,5 s
Латунь Л62 ................................ 0,5 s
Титановый сплав ВТ1-0........................ (0,8—l)s
Сталь 10..................................... 0,6 s
Сталь 20..................................... (0,8—l)s
Сталь 35..................................... (1—1,2)s
Сталь нержавеющая 1Х18Н9Т.................... 0,6s
Для операций вытяжки радиусы сопряжений стенок желательно делать как можно большими [10, 11]. Наиболее целесообразная форма деталей, изготовляемых вытяжкой, — цилиндр или параллелепипед. Многократной вытяжкой глубина стакана из стали может быть доведена до 6—8 диаметров. Детали, имеющие формы конических или сферических тел вращения, а также ступенчатые, более трудоемки в изготовлении.
73. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛЕЙ, ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ РЕЗАНИЕМ
Точеные детали (валики, оси и стержни), а также сопрягаемые с ними отверстия должны иметь фаски (табл. 7.11), способствующие ускорению сборки и сохранению поверхностей [11].
Рекомендуемые размеры радиусов скруглений галтелей сопрягаемых деталей приведены в табл. 7.12 [II].
ТАБЛИЦА 7.11
Рекомендуемые размеры фасок в сопрягаемых деталях, мм
Диаметр d До 3 Свыше 3 до 5 Свыше 5 до 10 Свыше 10 до 18 Свыше 18 до 30 Свыше 30 до 80 Свыше 80 до 160
Фаска с 0,2 0,3 0,5 1 1,5 2 3
ТАБЛИЦА 7.12
Рекомендуемые радиусы закруглений галтелей сопрягаемых деталей, мм
Диаметр D От 1 до 3 Свыше 3 до 10 Свыше 10 до 18 Свыше 18 до 28 Свыше 28 до 45 Свыше 45 до 70 Свыше 70 до 100
Я 0,2 0,3 0,6 1,5 2 2,5 3
/?! = S 0,4 0,6 1 2 2,5 3 4
При сверлении глухих отверстий необходимо предусматривать образование конуса от сверла в конце отверстия. Наиболее технологичными отверстиями являются сквозные.
S резьбы I диаметр внутренняя резьба ОШ© | • сч 1
ч ИЗ (льные размеры наружная резьба <£> <£> СМ СЧ
[ивках, мм S X X X £ ГО а 0,75 1 1,5
»=s
। резьб в оз наибольшей О 0> к 5 £ 5* oj I сквозное | отверстие еч ©ю
отверстий в Отношение глубины отв диа\ 0) о X tn С га х 0J X отверстие | ЮЙ СО со
1ие диаметры Наименьший отливаемый диаметр отверстия ОО © сч сч со
а из ЕЕ 4) S S ев X J3 га я Ч С
<и S . 3 д ® я К я ф о s s 2 м к s к a 2 ч S « Г? 41
Физические и механические
Наименование, марка Плотность р- 10—3 кг/м3 ®вр‘10 ® Н/м2 °всж-1° 6 Н/м2 Твердость НВ
К-18-2 1,4 30 157 30
К-21-22 1,4 32 147 30
К-И4-35 1,9 49 196 20
К-211-3 . 1,95 32 118 40
АГ-4В 1,7—1,9 78 127 120
АГ-4С 1,7—1,9 490 98 —
Аминопласты 1,4—1,5 37 98 35
Полиэтилен 0,92 98 21 43
Фторопласт-4 2,1—2,4 20 20 3—4
Полиамид-68 1,09—1,11 49 69 10—15
К-124-38 Текстолит: 1,86 — — —
А 1,3—1,45 59 216 30
Б . . 1,3—1,45 64 216 30
ВЧ 1,3—1,45 49 216 30
СТ 1,6-1,85 88 216 30
ПТК 1,3—1,4 98 245 34
ПТ-1 Стеклотекстолит: 1,3—1,4 64 196 34
ВФТ-С 1,55—1,75 314 352 32
СВФЭ-2 1,6 127
СТЭФ Гетинакс; 1,6 294 — —
В 1,3—1,4 98 78 25
Г 1,3—1,4 88 78 25
Ав 1,3—1,4 78
Вв 1,3—1,4 78 —
Гв 1,3—1,4 78 .
Органическое стекло ПА 1,18 — 7—12
Органическое стекло А Трубки полихлорвини- 1,18—1,2 64 69 18—24
ловые Пенопласты: 1,2—1,6 15 — —
ФК-20 0,17 и 0,21 2 0,8—1
ПХВ-1 0,07—0,13 3,8 0,4—0,7
ПС-1 Поропласт полиурета- 0,07—0,2 4,1 0,3—3' —
новый 0,035—0,055 — — —
Примечания: 1. Звачения предела прочности oBD для во вдоль листа (вдоль волокон).
2. Значения параметра оисж для волокнистых и слоистых ма
3. Значение удельного объемного сопротивления у некоторых туры и влажности.
4. Относительное удлинение полиэтилена зависит от марки
свойства пластмасс
у, % ТКЛР. а.Ю6. с рад*”' Рабочая температура, °C Водопоглоще-иие за 24 ч, кг/дм2 или % Усадка, % Удельное объемное сопротивление, Ом* см
0,69 43—53 —60—ню 0,1 0,6—1 МО11
0,67 43—53 —60—1-110 0,08 0,6-1 5*1012
20—23 —60—1-115 0,02% 0,4-0,7 1-Ю13
23 —60—hl 20 0,03 0,4—0,7 1-1014
. — 10—15 —60—Н200 0,2% 0,15 1 * ю12
2—3 —60—1-200 0,2% 0,15 ыо12
0,2 25—53 —60—Н60 0,45—0,67% 0,7 Ы011
150—500 200—220 —60—[-80 0,00001 2,5 ЫО15— 1-Ю17
350 80—250 —60—[-250 — Lio17
100 120 —50—hl 00 3,3—3,7% 1—1,4 1-Ю14
— —60—h250 — 0,1—0,2 1 • ю13
20—40 —60—hl 05 0,3—0,6 — 1*1О10
20—40 —60—h!05 0,3—0,6 —а 1*10»
20—40 —60—hl05 0,28—0,55 — 1 * 1010
20—40 —60—hl30 0,3—0,55 — 1 • ю10
33—41 —60—h!05 0,8% — —
— 33—41 —60—1-105 1,4% — —
79 —60—h200 1,7—2,5% — ыо12
-60—hl55 0,3-0,55 — ЫО10
— — —60—hl50 0,8—1% — ыо13
20 —60—hl05 0,6 — Ы01»
— —60—hl 05 0,5 — —-
—60—h!05 0.5 — ыо11
— —60—hl05 0,5 — ыо12
—60—hl05 0,5 — ЫО12
__ 85—135 _60—h60 0,3% — 2* I010
2,5 120 —60—h60 0,3% — 1 *101»
180 — —40—[-70 1% — ЫО11
6—8 36 —20—hl 20 2 1 —
— —60—h60 2 —♦ 1-Ю13
— — —60—h60 3 0,4 1-Ю14
150 — —15—[-120 — — —
локнистых и слоистых материалов приведены при растяжении
териалов приведены при сжатии поперек листа.
материалов снижается в 102 —103 раз в зависимости от темпера-материала ПЭ-150 150%; ПЭ-300 300%; ПЭ-450 450%; ПЭ-500500%
Наименование, марка Электрическая прочность, кВ/мм ег прн !06 Гц Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте
50 Гц 106 Гц
К-18-2 12 6—7 0,52—0,78
К-21-22 15 5,4 0,08 —
К-И4-35 16 5 — 0,01
К-211-3 15 6 0,015 0,01
АГ-4В 13 8—10 0,12 0,05
АГ-4С 13 8—10 0,12 0,05
Аминопласты 14—16 7 0,02—0,03 0,02
Полиэтилен 40 2,4—2,5 — 0,0005
Фторопласт-4 40 2—2,2 0,00025
Полиамид 68 20 3,8—4,2 — 0,03
К-124-38 18 5,8 — 0,015
Текстолит А б
Б . * 2 — —
ВЧ 5 8 — 0,07
СТ 10 —
ПТК — —
ПТ-1 — —
Стеклотекстолит: ВФТ-С 20 4,4 0,015
СВФЭ-2 12 0,06 —
СТЭФ 20 6-7 0,01—0,03 —
Гетинакс: В — —
Г
Ав 25 7 0,06
Вв 25 7 0,06—0,1
Гв 25 7 — 0,038—0,06
Органическое стекло ПА 30 0,025
Органическое стекло А 25-40 3—3,2 0,02—0,06 0,02-0,03
Трубки полихлорвини- 6 —• 0,01 —
ловые — 1,3 — 0,01
Пенопласты: ФК-20 1,8 0,016
ПХВ-1 ПС-1 2—7 1,1—1,2 0,0018
Поропласт полиуретановый — — — —
7.4. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛЕЙ, ИЗГОТОВЛЯЕМЫХ ЛИТЬЕМ
Конструкция литых деталей должна обеспечивать удобство извлечения модели из формы (отливки из металлической формы). Стенки деталей не должны иметь больших утолщений и резких переходов от тонких сечений к толстым. Для повышения прочности литых деталей без увеличения толщины детали применяются ребра жесткости.
В литых деталях необходимо закруглять все острые углы. При конструировании литых деталей необходимо учитывать линейную усадку сплава, колеблющуюся от 0,3 до 2,2% [9].
Для удобства извлечения модели из формы необходимо предусматривать уклоны в направлении выхода модели (или отливки при: литье в металлические формы) [9, 10].
Наименьшие значения толщин стенок для различных способов литья и наименьшие диаметры литых отверстий и резьб указаны в табл. 7,13 и 7.14 [9]. Резьбы можно получать литьем под давлением и по выплавляемым моделям. Изготовление внутренней резьбы большой длины ограничено возможностями извлечения стержней с нарезкой из отливки.
7.5. ПЛАСТМАССЫ
Пластмассы, применяемые для изготовления деталей радио-и электронной аппаратуры, подразделяются на термореактивные и термопластичные. Физические и механические свойства пластмасс приведены в табл. 7.15. Термореактивные пластмассы обладают особенностью отверждаться при нагревании. Процесс отверждения у этих пластмасс необратим, т. е. при повторном нагревании они не размягчаются. Основами этих пластмасс являются фенольные, фе-нолоанилиновые, фенолформальдегидные, мочевиноформальдегид-ные смолы.
Термопластичные пластмассы обладают свойством отверждаться только при охлаждении, при повторном нагреве эти пластмассы вновь становятся пластичными. К этому виду пластмасс относятся: полиэтилен, полихлорвинил, полистирол, полиамидная смола, полиуреатановая смола, акрилаты, этрол.
Прессовочные и литьевые пластмассы
Выпускаютя в виде порошков, таблеток и гранул для изготовления деталей из них методами компрессионного прессования, литьевого прессования, литья под давлением (табл. 7.16).
Пластмассы поделочные
Изготовляются в виде листов, плит, стержней, лент, труб и применяются для изготовления деталей различными видами механической обработки (табл. 7.17).
Листы пластмассовые (гетинакс, текстолит, оргстекло). Толщина, мм: 0,2*; 0,4*; 0,5; 0,6*; 0,8*; 1; 1,2*; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 7*; 8; 9*; 10; 12; 14*; 15; 16*; 18*; 20; 25; 30; 40; 50.
Общая характеристика и область применения литьевых и прессовочных пластмасс
Наименование, марка, цвет ГОСТ, ТУ. общая характеристика Основные свойства и область применения Способы переработка в изделие
Фенопласты: К-18-2, черный ГОСТ 5689—66 К, э, П Имеет низкую дугостойкость и повышенное водопо-глощение. Применяется для различных малонагру-женных армированных и неармированных изделий (корпусов, кнопок, патронов, вилок)
К-21-22, коричневый К, Э1 То же, что и материал К-18-2 для изделий, требующих повышенной водостойкости, а также для оснований, плит, ламповых панелей, штепсельных разъемов, ребристых колодок
К-114-35, коричневый К, Э2, ТР Имеет повышенную механическую прочность, незначительное водопоглошеиие и высокую стабильность размеров при эксплуатации, легко армируется. Применяется для плат печатных схем, штепсельных разъемов, корпусов и каркасов резисторов КП, ЛП
К-211-34, К-211-3, желто-коричневый К, Э1, ТР Обладают повышенной хрупкостью. Длительное пребывание в воде и во влажной атмосфере мало влияет на ухудшение электроизоляционных свойств. Применяются для ненагружениых и неармированных изделий (каркасов высокочастотных катушек, цоколей радиоламп, для опрессовки слюдяных конденсаторов)
Продолжение
Наименование» марка» цвет ГОСТ, ТУ. общая характеристика Основные свойства и область применения Способы переработки в изделие
Прессматериал АГ-4 марок В и С, желтокоричневый ГОСТ 10087—62 К, Э1, Т2, ТР Применяется для высоконагруженных армированных и неармированных изделий, работающих в условиях повышенной температуры и тропической влажности. Изделия выдерживают большие инерционные перегрузки и кратковременное воздействие высоких температур (до 4-250° С) КП
Аминопласты марок А и Б, цвет зависит от красителя ГОСТ 9359—60 К, э Имеют удовлетворительную механическую прочность и более высокую водопоглощаемость и более низкую нагревостойкость, чем фенопласты. Применяются преимущественно для неармированных и реже для армированных изделий: кнопок, рукояток управления, шкал, индексов. Марка А—для прозрачных изделий, Б—для непрозрачных изделий КП, ЛП
Полиэтилен марок ПЭ-150, ПЭ-300, ПЭ-450, ПЭ-500, бесцветный ВТУ МХП № 4138—55 К. Э2, П, АФ, АК Удовлетворительная механическая прочность, гибкость при низких температурах, ничтожное водо-поглощение, высокая химическую стойкость. Подвержены старению под воздействием тепла, ультрафиолетовых лучей и кислорода воздуха. Применяются для деталей высокочастотных установок, каркасов катушек, шестерен (с малой нагрузкой), а также в качестве антикоррозионных покрытий КП, ЛП, лд, формование, ШТ, СВ
о
Наименование, марка, цвет ГОСТ, ТУ, общая характеристика Основные свойства и область применения Способы переработки в изделие
Фторопласт-4 марок А и Б, белый ГОСТ 10007—62 Э2, Т2, П, АК, ПР, ТР Имеет низкую механическую прочность. Обладает наиболее высокими диэлектрическими свойствами, совершенно не смачивается водой и не набухает, превосходит по стойкости к агрессивным средам золото и платину, имеет очень низкий коэффициент трения. Армировать можно только готовые изделия. Применяется для деталей высокочастотных устройств (свыше 3000 МГц), а также для изделий, стойких к агрессивным средам ПР (на холоде с последующим спеканием), МО
Смола полиамидная 68 марок Н и С, светло-желтая ГОСТ 10589—63 К, Э2, АФ, АК, ТР Имеет высокую механическую прочность, стойка к истиранию при малом коэффициенте трения, обладает хорошим сцеплением с металлами, химически стойкая, эластичная, негорючая. Применяется для армированных и неармированных изделий: штепсельных разъемов, панелек, шестерен, винтов лд, св, склейка
Прессматериал К-124-38 ВТУ 35-ХП № 606—63 К, Э2, Т2 Имеет хорошие электроизоляционные свойства, хорошо армируется и обеспечивает получение деталей повышенного класса точности. Обеспечивает сохранение герметичности изделий с арматурой. Применяется для изготовления армированных деталей электроизоляционного назначения. Обладает повышенной хрупкостью. кп
ТАБЛИЦА 7.17
Общая характеристика и область применения поделочных пластмасс
Наименование, марка ГОСТ, ТУ, общая характеристика Сортамент, размеры, мм Основные свойства и область применения Способы обработки
Текстолит листовой электротехнический марок А Б ВЧ СТ Текстолит поде- ГОСТ 2910—67 К, Э1, П ГОСТ 12652—67 ГОСТ 5—52 Листы: 0,5—50 0,5—50 0,5— 8 0,5—30 Высокая механическая прочность, повышенное водопоглошеиие. Применяется как конструкционный и электроизоляционный материал для клеммных плат, панелей, вкладышей подшипников и др. Марка ВЧ применяется для электроизоляционных деталей радиоаппаратуры Применяются для различных из- МО, вырубка (при толщине до 2 мм—в холодном состоянии и до 3 мм—с подогревом до 90° С МО (распиловка,
лочиый марок птк ПТ-1 К, п, АФ Листы: 0,5—50 0,5—50 делий конструкционного назначения’ шестерней, червячных колес, втулок, амортизационных прокла- обточка, сверловка, фрезеровка, шлифовка, нарез-
Стержни текстолитовые Стеклотекстолит марок СВФЭ-2 СТЭФ ГОСТ 5385—68 К, П, АФ ТУ 35-ЭП-211—63 К, Э1, П, Т ГОСТ 12652—67 К, Э1, П, Т Диаметр 8; 13; 18; 25; 40; 60 Листы: 0,5; 1, 1.5; 2; 2,5; 3; 3,5; Листы: 1,5; 2; 2,5; 3; док, ручек, роликов Высокая механическая прочность и повышенная жесткость, хорошая водостойкость. Применяется для электроизоляционных и конструкционных изделий, в которых требуется высокая механическая и электрическая прочность ка резьбы) МО
Стеклотекстолит ВФТ-С ТУ 35-ХП-814—65 К, П, Э, Т1 Листы и плиты Высокая механическая прочность. Применяется для высоконагружен-ных изделий конструкционного назначения МО
Наименование, марка ГОСТ, ТУ, общая характеристика Сортамент, размеры, мм Основные свойства и область применения Способы обработки
Гетинакс элект- ГОСТ 2718—66 Применяется для панелей распре- МО, вырубка
ротехнический Э2, П, ПР делительных устройств, деталей (при толщине до
марок Листы: крепления токоведущих частей, изолирующих шайб, деталей АТС и др. Марка В—для работы на воздухе и в трансформаторном масле; Г—для условий повышенной влажности; Ав—для работы в радиоустановках общего назначения; Вв—для работы в высокочастотных и телефонных установках; Гв—для работы в высокочастотных установках 3 мм с предвари-
В Г Ав Вв Гв 0,2—50 5—50 0,4—6 0,4—3,5 0,4—3,5 тельным подогревом)
Гетинакс фольгированный марок: ГФ1, ГФ1-П, ГФ2-П, ГФ1-Н, ГФ2-Н Стеклотекстолит фольгированный марок СФ-1, СФ-2 ГОСТ 10316—62 МРТУ 16509.01 — 64 Э2, П То же Листы: 0,8—1; 1,5; 2; 2,5; 3 Листы: 0,8; 1; 1,5; 2; 2,5; 3 Применяется для изготовления печатных плат. Цифра «1» в обозначении указывает на фольгирование с одной стороны, «2» — с двух.Марки ГФ1-П и ГФ2-П имеют повышенную прочность и нагревостойкость. Марки ГФ1-Н и ГФ2-Н — нормальную прочность и нагревостойкость. Фольгированный гетинакс отличается от стеклотекстолита пониженными механическими и электроизоляционными свойствами, а также пониженной водостойкостью МО
Продолжение
Наименование, марка ГОСТ. ТУ. общая характеристика Сортамент, размеры, мм Основные свойства и область применения Способы обработки
Стекло органическое марок: ПА ПБ А Б специальное Пленка полиэтиленовая марок А и Б Лента полнхлор-виниловая изоляционная ТУ № 26—54 К, Э, П, АК, ТР ТУ МХП № 1783—53 К, Э, П, АК, ТР ГОСТ 10354—63 Э2, АК, ПР ТУ МХП 2898 —55 Листы и блоки: 1—100 Листы: 1; 1,5; 3; 6; 10 Толщина: 0,035; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 Толщина: ПХЛ-020 0,2 ПХЛ-030 0,3 ПХЛ-040 0,4 Марка ПА и ПБ применяются для изделий декоративного назначения и различных технических изделий. Обладают высокой прозрачностью, способностью окрашиваться в любые цвета (прозрачные и матовые). Марки А, Б и специальное стекло обладают повышенной прозрачностью. Применяются для остекления приборов Пленку выпускают натурального цвета и окрашенной в различные цвета. Обладает всеми свойствами полиэтилена. Марка А имеет повышенную прочность на разрыв. Применяется для упаковки ответственных изделий и для междуслойной изоляции в обмотках Применяется для ремонта и сращивания изоляции оболочек кабелей. Цвет—черный и синий. Обладает эластичностью, химической стойкостью, липкостью МО, гп, шт, гибка (при 105 — 150° С), сварка (при 200—250° С), склейка МО, склейка, СВ (роликом)
с
Способы обработки Д' 3 л д ЗиЛ м »х ® м м $ g S 5 S а и « S а а ° Ф CQ г-ж И - °- О О и “ о К К ° S*
Основные свойства и область применения Применяются для защиты кабельных проходов и других видов изоляции: проводов, выводов разъемов, конденсаторов, резисторов и др. Выпускаются с окраской в 13 цветов Применяются для изоляции проводов, жгутов, выводов. Цвет—светло-матовый и черный. Рабочая температура от —60 до +60° С Обладают всеми свойствами фто-ропласта-4. Выпускаются двух марок; Н—нормальные и ХТЗ—холоднотянутые закаленные Применяется для междуслойной изоляции обмоток и для изоляции проводов и кабелей Применяются для электрической изоляции проводов и для работы в различных агрессивных средах
Сортамент, размеры, мм О О к ДД 2 11 «1 Hs S° S1 ЕЙ ’ ± « « - Д СО я я £фя 5 S ю s л «о. sou § s 32- S° нй og-5 §°о £« Sol CQ S DOS " g О Й 2 O Ct
ГОСТ, ТУ, общая характеристика IX ,(X C t q, 1 2CH j, . I & - 00 ° Q« । » * <O CD H . О О о)
Наименование, марка tx . о g E C5 -T CL, B; 5« da gg §§OH S S *§ § § з § g m § % 5 CM К Л OO „ 5 a s E MX a1- 2 5 S' Ю ® >, CS Hn 1 2 >> n M A 111 2 А H ® S ® H G
Приведенные толщины пластмассовых листов даны с ограничением стандартов. Значения толщин, отмеченные звездочкой, не выпускаются из текстолита марок ПТК и ПТ-1. Выделены значения толщин листов, которые не выпускаются из органического стекла марки ПА. Стекло марки ПА выпускается также толщиной 100 мм.
Трубки пластмассовые (по МРТУ 6-05-919—63 и СТУ 9-249—62) (табл. 7.18).
Трубки из фторопласта-4 (по МРТУ 6-05-822-64) (табл. 7.19).
ТАБЛИЦА 7.19
Размеры фторопластовых трубок, мм
Внутренний диаметр 0,3 0,6 0,8 1 1,5 2 2,5
Толщина стенок 0,2 о.з 0,4
Внутренний диаметр 3 3,5 4 5 6 8 10
Толщина стенок 0,4 0,6 1,1 1,5
В табл. 7.20 приведены сведения о легковесных газонаполненных пластмассах. Эти пластмассы могут применяться в качестве заполнителя конструкций в процессе пенообразования и для изготовления деталей сложной конфигурации при ценообразовании в специальных формах.
Условные обозначения, принятые в табл. 7.16, 7.17, 7.20
1. Общая характеристика материала: АК — антикоррозионный; АФ — антифрикционный; К—конструкционный; Л — имеет малый gee; Ц—поделочный; ПР—прокладочный; Т—теплостойкий в ин-
ТАБЛИЦА 7.20 Общая характеристика и область применения газонаполненных пластмасс Способы обработки S В S " ж* а 5* о В 31 £ я ч у ... а ч ы S £ м g и S'a'^S о ° ° .sPsss.. ° н ° «и *
Основные свойства н область применения Обладает низкой механической прочностью, высокими теплоизоляционными свойствами. Пена имеет замкнутойористую структуру. Материал марки ФК-20 горюч. Цвет от желтого до коричневого. Применяется как теплозвукоизоляционный материал и для изготовления фасонных деталей Обладает большой жесткостью, хорошими теплозвукоизоляциониыми свойствами, не горюч, не подвержен гниению. Вызывает коррозию алюминиевых и оксидированных магниевых сплавов, цинка и цинковых покрытий. Применяется для тепло-и звукоизоляции и в качестве легковесного заполнителя конструкций (с арматурой и без нее) Обладает невысокой механической прочностью, хорошим звукопоглощением. Растворяется в органических растворителях. Применяется как легковесный заполнитель с арматурой и без нее. Обладает радиопрозрачностью Имеет хорошее сопротивление истиранию, стоек к маслам и щелочам, противостоит плесени и гниению, нетоксичен. Применяется как амортизационный, тепло- и зву-коизоляционный материал.
ГОСТ, ТУ, Сортамент, общая харак- размеры, мм теристика S ss О S »Я • _ • дг а ., о я л о о . о о g_X СЧ ю я я —2 я я °. „ щ О ю _ so-o я ь- о я о s м X я ч в ч с из q 7- го «о я ооГ-ео О 0=4 о 3* н <=>.~ н |-i4e С ® С1* qO С •'Г ° -лй -□
. Н 1 Soo н2с оЗ >>_ „ О-Ф Н — С Н о см Р* -1 о О ОФ 'S.
Наименование» марка , я . ГД § g. « i Ж s ’S aS° =, ® ьЭ н §-s §•3=4 S о 5 “ о 3 я S у я S *С г-Н Е я Ч о £ Э <и ® ч u S u ч л Sго С £ ® § ° 2 сё. е
тервале температур 120—150° С; Т1—теплостойкий в интервале температур 150—200° С; Т2—теплостойкий при температуре выше 200° С; ТР — может работать в условиях тропического климата; Э — изоляционный с низкими диэлектрическими свойствами; Э1 — изоляционный с повышенными диэлектрическими свойствами; Э2 — изоляционный высокочастотный.
2. Рекомендуемый метод изготовления деталей: ГП—горячее прессование; КП — компрессионное прессование, ЛД — литье под давлением, ЛП — литьевое прессование; МО — механическая обработка; СВ—сварка; ШТ — штамповка.
При конструировании изделий из пластмасс необходимо предусматривать специальные технологические уклоны для беспрепятственного извлечения изделия из формы (табл. 7.21) [4, 8J.
ТАБЛИЦА 7.21
Минимально допустимые значения одиостороиних технологических уклонов элементов изделий высотой (длиной) не более 100—120 мм
Мьрка или название прессматериала Толстостенное изделие I онкостенпое изделие
охватывающий размер охватываемый размер охватывающий размер охватываемый размер
Фенопласты, АГ-4 1 : 500 1 ; 600 1 : 300 1 : 400
Аминопласты 1 :400 1: 500 1 : 200 1 : 300
Полистирол 1 . 100 1 :300 1 : 100 1 : 200
Полиамиды 1 : 100 1 :300 1 : 100 1 :200
Полиэтилен ПЭ-150; ПЭ-300; ПЭ-450; ПЭ-500 . . — — 1 :50 1 : 100
Технологические уклоны на чертеже изделия можно обозначать линейными величинами, угловыми величинами или отношением (например, 1 : 200) [4]. Следует обязательно выполнять закругления углов и кромок изделий. Радиус, закруглений должен быть не менее 1—1,5 мм [4].
На технологичность конструкции влияют: правильность выполнения отверстий, углублений, выступов, ребер жесткости; выбор толщины стенок; оформление конструктивных элементов резьбы; выбор и выполнение армирования пластмассовых изделий; обоснованность назначения допусков на размеры элементов изделий [4, 8, 10, 11].
Выбор материала изделия необходимо производить с учетом его применяемости для данного вида изделий, физико-механических свойств, возможности его работы в данных условиях эксплуатации [9, 13].
7.6. КЕРАМИКА
В зависимости от величины диэлектрической проницаемости радиокерамические материалы согласно ГОСТ 5458—64 подразделяются на три основных типа;
В’
A — высокочастотные для конденсаторов, с относительной диэлектрической проницаемостью выше 12;
Б — низкочастотные для конденсаторов, с относительной диэлектрической проницаемостью выше 1000;
В — высокочастотные для установочных деталей, с относительной диэлектрической проницаемостью ниже 9.
Каждый тип радиокерамики в свою очередь делится на классы: I, II и III (тип А), IV и V (тип Б) и VI, VII, VIII, IX и X (тип В).
Классы подразделяются на группы по величине температурного коэффициента емкости (в классах материалов типа А); по относительному изменению диэлектрической проницаемости (в классах материалов типа Б); по величине температурного коэффициента линейного расширения и пределу прочности при статическом изгибе (в классах материалов типа В).
Керамические материалы в зависимости от температуры, при которой они могут быть использованы, подразделяются на категории:
Интервал рабочих Категория
температур, °C материала
—604-+85 °C I
—604- + 125°С 2
—60+ + 155-С 3
—60+ + 300°С 4
Условное обозначение материала в конструкторской документации состоит из слов «материал керамический», обозначения класса, группы, категории материала и номера стандарта.
Пример условного обозначения керамического материала класса I, группы б, категории 3:
Материал керамический 16-3 ГОСТ 5458—64.
В табл. 7.22 приведены физико-механические свойства радиотехнической установочной керамики и рекомендуемые области ее применения. В соответствии с выбранным классом и группой в цехе или на заводе-изготовителе выбирается необходимая марка керамики [12]. Требования к конструкциям деталей из керамики излагаются в работе [10].
7.7. РЕЗИНЫ
Промышленностью выпускаются невулканизированная резина, предназначаемая для изготовления деталей способами формования, шприцевания, викельным, а также резиновые изделия в виде листов пластин, шнуров, трубок.
Резина невулканизированная (МВТУ 38-5-116—64)
Выпускается в виде листов и кусков, применяемых для изготовления деталей, работающих в зависимости от марки резины при температуре от —65 до +250° С в среде воздуха, воды, спиртогли-цериновой смеси, бензина или масла [3]. Запись в конструкторской документации состоит из названия резины, марки и номера ТУ.
см СЧ
к
И
139
138
Свойства листов резины
Показатели Вид резины
Кислотощелоче-стойкаи Теплостойкая
К га Ы и К S средней твердости повышенной твердости 05 га Ы и Я S средн ей твердости повышенной твердости
Предел прочности при разрыве, кгс/см2, не менее Относительное удлинение, %, не менее Остаточное удлинение, %, не более Твердость по ТШМ-2, кгс/см2, в пределах . . . Коэффициент старения не менее 35 350 25 4-7 0,65 45 250 25 7,1- 12 0,65 55 200 20 12,1— 20 0,65 40 300 18 4,5-7 0,7 45 250 15 7,1- 12 0,7 60 100 15 12,1— 26 0,7
Резина листовая
Техническая листовая резина по ГОСТ 7338—65 (табл. 7.23) предназначается для изготовления прокладок, уплотнителей, амортизаторов. Все виды листовой резины работоспособны в интервале температур от —30 до +50° С. Интервалы рабочих температур теплостойкой резины: в среде воздуха до +90° С, в среде водяного пара 4-140° С. Морозостойкая резина работоспособна при температуре до —45° С.
Резина имеет толщину от 0,5 до 50 мм при длине от 0,5 до 10 м и ширину 200—1750 мм. Марка резины устанавливается предприятием-поставщиком. Требования ГОСТ 7338—65 не распространяются на техническую резину с тканевыми прокладками и специального назначения.
Пример условного обозначения з конструкторской документа ции технической маслобензостойкой резины марки А (мягкая), толщиной 2 мм:
Резина маслобензостойкая марки А мягкая лист 2 ГОСТ 7338—65
Пластина резиновая прокладочная формовая специальная (ТУ ГКХ № УТ-926—61)
Предназначается для изготовления различных уплотняющих прокладок, работающих в специальных узлах и агрегатах при температурах от —50 до +50° С, в условиях избыточных давлений и воздействия различных агрессивных сред (этиловый спирт, масло ПО
(по ГОСТ 7338—65)
Вид р езииы
Маслобензостойкая Пищевая
торо зостоикам ад 3 6
Марка А Марка Б Л ь go од
S д S S S гО О. ОД СО Л а ь со «
К со Ы « О ад о S « К а ад ад ад и д о S * Д Си д ад К со * ijowcta, уэнНэс ад ад 3 л coxs Г» я а ы >едней зердос! >выше! эй тве; эсти К со К эедней 'И
2 р ь В ® й S ё ₽ < X х S о о
40 50 65 60 90 95 45 50 55 45 45 40
250 200 200 250 250 200 400 300 180 150 350 300
25 20 20 30 30 20 40 40 15 15 35 20
—4 7,5 7,6— 12 12,1- 20 4— 6,5 6,6— 12 12,1— 21 4—6 6,1— 13 13,5- 22 10- 12 4— 7,5 7,6— 10
0.7 0.7 0,7 0.7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7
Л-1, АМГ-10, АГМ, ГМ-50, (РЦМ и в вакууме. Резиновые пластины выпускаются толщиной от 1 до 30 мм с размерами 250x250 и 500 X Х500 мм без тканевых прокладок или с одной или двумя прокладками из ткани АМ-93, перкаля А или В.
Рекомендуются следующие размеры прокладок (рис.^ 7.3): b/h = 1—3 при Л > 3 мм для установки прокладки с канавкой в од-
Рис. 7.3. Размеры резиновых прокладок.
ной из деталей и ЫН = 2—5 при h > 2 мм для установки прокладки без канавки. Высота прокладок h. и внутренний диаметр d находятся в следующих соотношениях, мм:
d 10 10—18 18—30 30—50 <>0—90 90—120 Св. 120
h 2—2,5 2,5—3 3—4 4-5 5—6 6-7 7—8
Резина для уплотнительных шнуров
Вид
Физико-механичес- кие показатели Кислотошелочестойкая Теплостойкая
05 Я а: 05 S средней твердости повышенной твер -дости 05 Я * К 2 средней твердое ги повышенной твердости
Предел прочности при разрыве, кгс/сма, не менее Относительное удлинение, %, не менее Остаточное удлинение, %, не более ...... Твердость по ТШМ-2, кгс/см2 40 350 35 4—7 40 250 30 7,1— 11 60 200 25 11.1- 20 35 300 25 4—7 35 250 25 7,1- 11 50 100 25 11—20
Шнур резиновый
Шнур выпускается длиной от 3 до 40 м. Резиновый шнур по ГОСТ 6467—69 (табл. 7.24) круглого, квадратного и прямоугольного сечеиий предназначается для использования в качестве уплотнительного элемента. Диаметры или размеры сторон шнуров круглого и квадратного сечений имеют следующие значения, мм: 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 12; 14; 16; 18; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50. Высота шнуров прямоугольного сечения: 3; 4; 6; 8; 10 мм при ширине 6; 9; 12 или 15 мм и 10; 12; 15; 18 мм при ширине 25; 30; 35 или 50 мм. Интервал рабочих температур всех типов шнуров от —30 до50° С. Теплостойкий шнур предназначен для работы в среде воздуха при тем пературе до +90° С и в среде водяного пара до +140° С. Морозо-стойкий шнур работоспособен при температуре до —45° С.
Пример условного обозначения в конструкторской документации теплостойкого шнура круглого сечения средней твердости диаметром 14 мм:
Шнур II средней твердости 0 14 ГОСТ 6467—69\ морозостойкого шнура квадратного сечения мягкого, размером 20x20 мм2:
Шнур III мягкий 20x20 ГОСТ 6467—69.
Пластины резиновые
Применяются для вакуумных уплотнительных прокладок. Пластины изготовляются из резины 9024 и 7889 (при температуре от —30 до +90° С) и резины ИРП-1015 (при температуре от —30 до 142
(по ГОСТ 6467—69)
резины
Морозостойкая Маслобензостойкая Пищевая средней твердости
мягкая средней твердости повышенной твердости К я * 05 S средней твердости повышенной твердости
40 45 65 50 55 80 30
350 200 175 400 300 190 250
25 25 20 40 40 25 30
4—7 7,1 — 11 11,1— 20 4—7 7,1— 11 11,1— 20 7,1—11
4-100° С) для работы в вакууме до 10 мм рт. ст. (ТУ МХП № У-251—54). Толщина пластин: 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 12; 15; 20; 25; 30 мм.
Трубки резиновые вакуумные специальные
Применяются для соединения между собой элементов вакуумных установок (ТУ МХП № 1472—55). Трубки изготовляются из резины 7889 и имеют следующие размеры, мм:
Внутренний диаметр 3 6 9 12 15 30
Толщина стенки 3 6 9 12 15 30
ЛИТЕРАТУРА
1. Г у с е в В. П. Технология производства радиоэлектронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио» 1961.
2. К у х т а р о в В. И. Холодная штамповка. Машгиз, 1962.
3. Л е в и н И. Я. Справочник конструктора точных приборов. Оборонгиз, 1962.
4. Л е й к и н Н. Н. Конструирование пластмассовых прессованных изделий. Изд-во «Машиностроение», 1964.
б. М я г к о в В. Д. Краткий справочник конструктора. Машгиз, 1962.
6. Поляков К. П. Приборные корпуса радиоэлектронной аппаратуры. Госэнергоиздат, 1963.
7. Р а п о п о р т 3. Г., Бобров К. Е. Материалы для ремонта радиосредств. Воениздат, 1962.
8. Справочник технолога-приборостроителя. Под ред. Малова А. Н. Машгиз, 1962.
9. Тхоржевский В. П., Перевезенцев И. Г. Конструирование приборов для стран с тропическим климатом. Изд-во «Машиностроение», 1964.
10. Фролов А. Д. Основные принципы конструирования деталей массовой и серийной радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1955.
11. Ч у р а б о Д. Д. Конструирование деталей и узлов радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1963.
12. Электрорадиоматериалы. Ч. I и II. Изд. МИФИ. 1964.
13. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под ред. Кругера М. Я- Машгиз, 1963.
14. Конструкционные свойства пластмасс. Под ред. Р. М. Шнейдеро-вича и И. В. Крагельского. Изд-во «Машиностроение», 1968.
15. А и у р ь е в В. И. Справочник конструктора-машиностроителя. Изд-во «Машиностроение», 1967.
16. Справочник по пластическим массам. Под ред. М. И. Гарбара. Изд-во «Химия», 1967.
17. Л е в и н И. Я. Справочник конструктора точных приборов. Изд-во «Машиностроение», 1967.
18. П и к И. Ш. Прессовочные, литьевые и поделочные пластические массы. Изд-во «Химия», 1964.
19. Справочник резинщика. Изд-во «Химия», 1971.
20. Ч е р н е ц о в В. И. Титан и его сплавы Изд МВ и ССО РСФСР, 1965.
8. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О ЕДИНОЙ СИСТЕМЕ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ (ЕСКД]
8.1. ВИДЫ ИЗДЕЛИЙ
И КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
ЕСКД — комплекс государственных стандартов, устанавливающих порядок разработки, оформления и обращения конструкторской документации. Стандарты ЕСКД распространяются на все виды конструкторской документации (КД) и документацию по хранению и внесению изменений в КД; нормативно-техническую и технологическую документацию, а также на научно-техническую н учебную литературу, в которой они могут быть применены.
Распределение стандартов ЕСКД по классификационным группам приведено в табл. 8.1.
ТАБЛИЦА 8.1
Распределение стандартов ЕСКД по классификационным группам
Шифр группы Содержание стандартов в группе Номера стандартов
0 Общие положения ГОСТ 2.001—2.099
1 Основные положения 2.101—2.199
2 Классификация и обозначение изделий в конструкторских докумеп- 2.201—2.299
тах
3 Общие правила выполнения чертежей 2.301—2.399
4 Правила выполнения чертежей изделий машиностроения и приборостроения .... , . 2.401—2.499
6 Правила обращения конструктор-
ских документов (учет, хранение, дублирование, изменение) 2.501—2.599
6 Правила выполнения эксплуатационной и ремонтной документации 2.601—2.699
7 Правила выполнения схем и условные графические обозначения, используемые в схемах 2.701—2.799
8 Правила выполнения документов строительных и судостроения . . 2.801—2.899
9 Прочие стандарты (разных правил оформления КД) 2.901—2.999
ГОСТ 2.101—68 устанавливает виды изделий. Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии. К изделиям основного производства относятся изделия, предназначенные для поставки (реализации); к изделиям вспомогательного производства—изделия, предназначенные только для собственных нужд предприятия-изготовителя.
Устанавливаются следующие виды изделий (табл. 8.2 и рис. 8.1): детали; сборочные единицы; комплексы; комплекты.
Рис. 8.1. Виды изделий и их структура.
Детали, или и еспе цифици рова н ные изделия, не имеют составных частей. Изделия, состоящие из двух и более составных частей, являются специфицированными.
ГОСТ 2.102—68 устанавливает виды и комплектность КД на изделия всех отраслей промышленности (табл. 8.3).
К конструкторским документам относят графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.
Документы в зависимости от стадии разработки подразделяются на проектные (техническое предложение, эскизный проект и технический проект) и рабочие (рабочая документация).
Классификация конструкторских документов в зависимости от способа их выполнения и характера использования приведена в табл. 8.4.
Документы, предназначенные для разового использования в производстве, допускается выполнять в виде эскизных конструкторских документов. Наименования эскизных документов в зави-144
Виды изделий
Вид изделия
Деталь
Сборочная единица
Комплекс
Комплект
Определение
Изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций. Это же изделие изготовленное с применением местной сварки, пайки, склейки, сшивки и т. п.
Изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, сочленением, клепкой, сваркой, пайкой, опрессовкой, развальцовкой, склеиванием, сшивкой, укладкой и т. п.) Например: автомобиль, станок, телефонный аппарат, микромодуль, редуктор, сварной корпус, маховичок из пластмассы с металлической арматурой.
Два и более специфицированных изделия, не соедененных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций.
Каждое из этих специфицированных изделий, входящих в комплекс, служит для выполнения одной или нескольких основных функций В комплекс, кроме изделий, выполняющих основные функции, могут входить детали, сборочные единицы и комплекты, предназначенные для выполнения вспомогательных функций, например детали и сборочные единицы, предназначенные для монтажа комплекта на месте его эксплуатации; комплект запасных частей, укладочных средств, тары и др.
Два и более изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера.
К комплектам также относят сборочную единицу или деталь, поставляемую вместе с набором других сборочных единиц или деталей, предназначенных для выполнения вспомогательных функций при эксплуатации этой сборочной единицы или детали, например: осциллограф в комплекте с укладочным ящиком, запасными частями монтажным инструментом, сменными частями
ТАБЛИЦА 8.3
Виды и комплектность конструкторских документов
Вид документа Содержание документа
Чертеж детали Сборочный чертеж Чертеж общего вида Теоретический чертеж Габаритный чертеж Монтажный чертеж Схема Спецификация Ведомость спецификаций Ведомость ссылочных документов Ведомость покупных изделий Ведомость согласования применения изделий Ведомость держателей подлинников Ведомость технического предложения Ведомость эскизного проекта Ведомость технического проекта Пояснительная записка Изображение детали и данные, необходимые для ее изготовления и контроля Изображение изделия и другие данные, необходимые для его сборки (изготовления) и контроля Представление о конструкции изделия, взаимодействии его основных составных частей и принципе работы Геометрическая форма изделия и координаты расположения составных частей Контурное (упрощенное) изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными размерами Контурное (упрощенное) изображение изделия, а также данные, необходимые для его установки (монтажа) Условные изображения или обозначения составных частей изделия и связей между ними Состав сборочной единицы, комплекса или комплекта Перечень всех спецификаций составных частей изделия с указанием их количества и входимости Перечень документов, на которые имеются ссылки в конструкторских документах изделия Перечень покупных изделий, примененных в разрабатываемом изделии Подтверждение согласования с соответствующими организациями применения покупных изделий во вновь разрабатываемом изделии. Например: «Ведомость согласования применения подшипников» Перечень предприятий, на которых хранятся подлинники документов, разработанных для данного изделия Перечень документов, вошедших в техническое предложение Перечень документов , вошедших в эскизный проект Перечень документов, вошедших в технический проект Описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия, а также обоснование принятых при его разработке технико-экономических решений
Вид документа Содержание документа
Технические условия Потребительские (эксплуатационные) показатели изделия и методы контроля его качества
Программа и методика испытаний Технические данные, подлежащие проверке при испытании изделия, а также
Таблица порядок и методы их контроля Совокупность сведений об изделии, офор-
Расчет мленных в виде таблицы Расчеты параметров и величии, например: расчет размерных цепей, расчет на
Эксплуатационные документы прочность и др. Документы, предназначенные для использования при эксплуатации, обслуживании и ремонте изделия в процессе экс-
Ремонтные документы Данные для проведения ремонтных работ иа специализированных предприятиях
ТАБЛИЦА 8.4
Классификация конструкторских документов
Наименование документа Определение
Оригиналы Документы, выполненные на любом материале и предназначенные для изготовления по ним подлинников
Подлинники Документы, оформленные подлинными установленными подписями и выполненные на любом материале, позволяющем многократное воспроизведение с них копий. Допускается в качестве подлинника использовать оригинал, фотокопию или экземпляр образца, изданного типографским способом, оформленные заверительными подлинными установленными подписями лиц, ответст-
Дубликаты венных за выпуск документа Копии подлинников, обеспечивающие идентичность воспроизведения подлинника, выполненные ни любом материале, позволяющем снимать с них копий
Копии Документы, выполненные способом, обеспечивающим их идентичность с подлинником (дубликатом), и предназначенные для непосредственного использования при разработке, в производстве, эксплуатации и ремонте изделий
симости от способа выполнения и характера использования аналогичны приведенным в табл. 8.4.
При определении комплектности конструкторских документов па изделие следует различать:
— основной конструкторский документ;
— основной комплект конструкторских документов;
— полный комплект конструкторских документов.
Основной конструкторский документ изделия в отдельности или в совокупности с другими записанными в нем конструкторскими документами полностью и однозначно определяет данное изделие и его состав. За основной конструкторский документ принимают:
— для деталей — чертеж детали;
— для сборочных единиц, комплексов и комплектов—спецификацию.
Изделие, примененное по конструкторским документам, выполненным в соответствии со стандартами ЕСКД, записывают в документы других изделий, в которых оно применено, за обозначением своего основного конструкторского документа. Считается, что такое изделие применено по своему основному конструкторскому документу.
Основной комплект конструкторских документов изделия объединяет конструкторские документы, относящиеся ко всему изделию. Конструкторские документы составных частей в основной комплект документов изделий не входят.
Пример построения полного комплекта конструкторских документов комплекса приведен на рис. 8.2.
Номенклатура конструкторских документов па изделия в зависимости от стадии разработки, приведена в табл. 8.5.
8.2. СТАДИИ РАЗРАБОТКИ
Стадии разработки конструкторской документации и этапы выполнения работ устанавливает ГОСТ 2.103—68 (табл. 8.6).
Техническое задание устанавливает основное назначение, технические и тактико-технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предъявляемые к разрабатываемому изделию, выполнение необходимых стадий разработки конструкторской документации и ее состав, а также специальные требования к изделию.
Техническое предложение — совокупность конструкторских документов, которые должны содержать техническое и технико-экономическое обоснование целесообразности разработки документации изделия на основании анализа технического задания заказчика и различных варианты возможных решений изделия, сравнительной оценки решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентных материалов. Техническое предложение после согласования и утверждения в установленном порядке является основанием для разработки эскизного (технического) проекта.
Эскизный проект — совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и прин-
ТАБЛИЦА 8.5
Виды и комплектность конструкторских документов
Шяфр документа Нанмеиование документа Техническое предложение Эскизный проект Технический проект Рабочая документация на
детали сборочные единицы а Ч С S -я go i о> ч Е S О 2 h
1. Чертеж детали . . — о1 — — —
СБ 2. Сборочный чертеж . — — — Л2 — —
ВО 3. Чертеж общего вида о О • — — — —
ТЧ 4. Теоретический чер-
теж — о о о о о —
ГЧ 5. Габаритный чертеж о о о1 о1 о2 о —
МЧ 6. Монтажный чертеж — — — — о2 о —
По ГОСТ 7. Схемы о о о — О о о
2.701—68
— 8. Спецификация . . — —- —- — • • •
ВС 9. Ведомость специфи-
каций — — — — о о О
вд 10. Ведомость ссылоч-
ных документов . . —- — — — о о О
вп 11. Ведомость покупных
изделий — о о — о о о
ВИ 12. Ведомость согласо-
вания применения
изделий — о о — О о О
дп 13. Ведомость держате-
лей подлинников —— — — —— О О О
пт 14. Ведомость техничес-
кого предложения . — — — — — —i
эп 15. Ведомость эскизного
проекта —— • — — — — —ч
тп 16. Ведомость техничес-
кого проекта . . —— — • — — —
пз 17. Пояснительная за-
писка л3 фЗ л3 — — — —
ТУ 18. Технические условия — — — о о о о
пм 19. Программа и мето-
дика испытаний . . — о о о о о —
—- 20. Таблицы о о о о о о о
рр 21. Расчеты о3 о3 о3 о о о о
д . . . 22. Документы прочие . о о о о о о о
ПФ 23. Патентный формуляр о О о о о о
По гост 24. Документы эксплу-
2.601—68 атационные .... — —— —•— о о о о
По ГОСТ 25. Документы ремонт-
2.606—68 ные — — — о о о О
Условные обозначеиня: ® —документ обязательный; О —документ составляют по усмотрению разработчика;-документ не составляют.
Примечание. Документы, для которых над условными обозначениями проставлены одинаковые цифры, могут быть по усмотрению разработчика совмещены.
Стадии разработки конструкторской документации на изделия и этапы выполнения работ
Стадия разработки
Этап работы
Техническое задание
Техническое предложение
Эскизный проект
Технический проект
Разработка рабочей документации:
а) опытного образца (опытной партии)
б) установочной серии
Разработка технического задания
Подбор материалов.
Разработка и утверждение технического предложения по результатам анализа технического задания с присвоением документам литеры «П»
Разработка эскизного проекта с присвоением документам литеры «Э».
Изготовление и испытание макетов.
Рассмотрение и утверждение эскизного проекта
Разработка технического проекта с присвоением документам литеры «Т».
Изготовление и испытание макетов.
Рассмотрение и утверждение технического проекта
Разработка КД, предназначенных для изготовления и испытания опытного образца (опытной партии). Изготовление и заводские испытания опытного образца (опытной партии). Корректировка КД по результатам изготовления и заводских испытаний опытного образца (опытной партии) с присвоением КД литеры «О».
Госуда рствен н ые, ме жведо.мотвен н ые, приемочные и другие испытания опытного образца (опытной партии). Корректировка КД по результатам испытаний опытного образца опытной партии с присвоением КД литеры «Ор. При последующих изготовлениях и испытаниях опытного образца (опытной партии) и соответствующей корректировке КД им присваивают соответственно литеры «02», «03» и т. д.
Изготовление и испытание установочной серии. Корректировка КД по результатам изготовления, испытания и оснащения технологического процесса ведущих составных частей изделия установочной серин с присвоением КД литеры «А»
Стадия разработки
Этап работы
в) установившегося серийного или массового производства
Изготовление и испытание головной (контрольной) серии. Корректировка КД по результатам изготовления и испытания головной (контрольной) серии с присвоением литеры «Б» конструкторским документам, окончательно отработанным и проверенным при изготовлении изделий по зафиксированному и полностью оснащенному технологическому процессу
ципе работы изделия, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры разрабатываемого изделия. Эскизный проект после согласования и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки технического проекта или рабочей конструкторской документации.
Технический проект — совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации. Технический проект после согласования и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки рабочей конструкторской документации.
Ранее разработанные конструкторские документы применяют при разработке новых или модернизации изготовляемых изделий в следующих случаях:
а) в проектной документации (техническом предложении, эскиз ном и технических проектах) и рабочей документации опытного образца (опытной партии) — независимо от литерности применяемых документов;
б) в конструкторской документации опытного образца (опытной партии) с литерами «Oj» и «О2» и др., установочной серии с литерой «А» и установившегося серийного или массового производства с литерой «Б»; если литерность применяемых документов та же или «высшая». Литерность полного комплекта конструкторской документации изделия определяют «низшей» литерой, которая указана на одном из конструкторских документов, входящих в комплект.
Конструкторские документы, держателями подлинников которых являются другие предприятия, могут применяться только при наличии учтенных копий или дубликатов.
Конструкторским документам для индивидуального производства, т. е. для разового изготовления одного или нескольких изделий, присваивают литеру «И».
8.3. ТЕКСТОВЫЕ ДОКУМЕНТЫ
Общие требования к выполнению текстовых документов (ТД) на изделия всех отраслей промышленности устанавливает ГОСТ 2.105—68,
ТД подразделяются на документы, содержащие в основном сплошной текст (технические описания, паспорта, расчеты, пояснительные записки, инструкции и т. п.), и документы, содержащие текст, разбитый на графы (спецификации, ведомости, таблицы и другие).
ТД выполняют на формах, устанавленных соответствующими стандартами ЕСКД, одним из следующих способов:
1) машинописным — на одной стороне листа через два интервала. Шрифт машинки должен быть четким, лента только черного цвета;
2) рукописным — основным чертежным шрифтом по ГОСТ 2.304—68 с высотой букв и цифр не менее 2,5 мм. Цифры и буквы необходимо писать четко, черной тушью;
3) типографским — в соответствии с требованиями, предъявляемыми к изданиям, изготовляемым типографским способом.
Вписывать в текстовые документы, изготовленные машинописным способом, отдельные слова, формулы, условные знаки (от руки чертежным шрифтом), а также выполнять схемы и рисунки необходимо черной тушью.
Каждый раздел текстовых документов рекомендуется начинать с нового листа (страницы).
Каждый пункт текста записывают с абзаца.
Цифры, указывающие номера пунктов, не должны выступать за границу абзаца.
Для размещения утверждающих и согласовывающих подписей к текстовым документам рекомендуется составлять титульный лист (листы).
Построение текстовых документов
Содержание документа разбивают на разделы и подразделы, а при большом объеме—на части. Каждую часть комплектуют отдельно. Всем частям присваивают обозначение документа. Начиная со второй части, к этому обозначению добавляют порядковый номер арабскими цифрами. Нумерацию листов документа производят в пределах каждой части.
Разделы должны иметь порядковые номера, обозначенные арабскими цифрами с точкой в пределах всего документа (части).
Подразделы должны иметь порядковые номера в пределах каждого раздела. Номера подразделов состоят из номеров раздела и подраздела, разделенных точкой. В конце номера подраздела также должна ставиться точка. Содержание каждого документа при необходимости разбивают на пункты, а пункты—на подпункты, независимо от того, разделен документ на части, разделы и подразделы или нет.
Если документ не имеет подразделов, то нумерация пунктов в нем должна быть в пределах каждого раздела и номер пункта должен состоять из номеров раздела и пункта, разделенных точкон. В конце номера пункта также должна ставиться точка.
Если документ имеет подразделы, то нумерация пунктов должна быть в пределах подраздела и номер пункта должен состоять из номеров раздела, подраздела и пункта, разделенных точками.
Каждый подпункт в пределах пункта должен начинаться с новой строки со строчной буквы и обозначаться строчными буквами русского алфавита со скобкой.
Наименования частей и разделов должны быть краткими, соответствовать содержанию и записываться в виде заголовков (в красную строку) прописными буквами, а наименования подразделов — строчными буквами (кроме первой прописной). Переносы слов в заголовках не допускаются. Точку в конце заголовка не ставят. Если заголовок состоит из двух предложений, их разделяют точкой.
В начале документов большого объема рекомендуется помещать содержание, которое включают в общее количество листов данного документа.
В конце текстового документа допускается приводить перечень литературы и документации, которые были использованы при его составлении.
Наименования, приводимые в тексте документа и на иллюстрациях, должны быть одинаковыми.
Если в документе принята специфическая терминология, то в нем должен быть приведен перечень принятых терминов с соответствующими разъяснениями.
Сокращение слов в тексте и подписях под иллюстрациями, как правило, не допускается. Исключение составляют слова, сокращения которых установлены ГОСТ 2.316—68, а также приводимые в документе поясняющие надписи, непосредственно наносимые на изготовляемые изделия (планки, таблички к элементам управления н т. п.), записываемые в кавычках и выделенные шрифтом, например; «ВКЛ», «откл».
Значения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулу, должны разъясняться непосредственно под формулой. При этом каждый символ записывают с новой строки в той последовательности, в какой они приведены в формуле.
Если в тексте документа приводится ряд цифровых величин одной размерности, единицу измерения указывают только после по следнего числа, например: 1,50; 1,75; 2,00 м.
В текстовых документах допускаются ссылки на стандарты, технические условия, инструкции и другие документы при условии, что последние полностью и однозначно определяют изделие или соответствующие требования и другие необходимые данные к нему.
Ссылки на отдельные пункты и иллюстрации стандартов и других документов делать не допускается.
Если необходимо дать ссылку на отдельные пункты стандартов и других документов, то приводят полный текст этого пункта или дают ссылку на отдельный раздел документа, из которого производится заимствование.
Оформление иллюстраций и приложений
Количество иллюстраций должно быть достаточным для пояснения излагаемого текста.
Иллюстрации могут быть расположены как по тексту документа (возможно ближе к соответствующим частям текста), так и в конце его или в приложении.
Все иллюстрации, если их более одной, нумеруют арабскими цифрами в пределах всего документа (например: рнс. 1, рис. 2, рис. Зит. д.).
Ссылки на ранее упомянутые иллюстрации дают с сокращенным словом «смотри», например, «см. рис. 3». Иллюстрации должны иметь тематическое наименование, а при необходимости и пояснительные данные (подрисуночный текст), соответствующие содержанию иллюстрации.
Иллюстративный материал, таблицы или текст вспомогательного характера допускается давать в виде приложений. Приложения оформляют как продолжение данного документа на последующих его листах или выпускают в виде отдельного документа. Каждое приложение должно начинаться с нового листа (страницы) с указанием в правом верхнем углу слова «Приложение» и иметь тематический заголовок.
При наличии в документе нескольких приложений их нумеруют арабскими цифрами (без знака «№»). При выпуске приложения отдельным документом на титульном листе под наименованием и в основной надписи в графе «Обозначение» указывают слово «Приложение». Нумерация листов документа и приложений, входящих в состав документа, должна быть сквозной. Иллюстрации и таблицы в приложениях нумеруют в пределах каждого приложения.
Ссылки на приложения дают в основном тексте документа, а в содержании перечисляют все приложения.
Построение таблиц
Цифровой материал, как правило, оформляют в виде таблиц.
Заголовки граф таблиц начинают с прописных букв, а подзаголовки со строчных, если они составляют одно предложение с заголовком. Если подзаголовки имеют самостоятельное значение, то их начинают с прописных букв.
горизонтальны* рядов)
Рис. 8.3. Построение таблицы.
Заголовки указывают в единственном числе. Диагональное деление головки таблицы не допускается (рис. 8.3).
Высота строк таблицы должна быть не менее 8 мм.
При переносе таблицы на другой лист головку таблицы повторяют и над ней указывают слово «Продолжение». Если в документе
две и более таблицы, то после слова «Продолжение» указывают по-рядковый номер таблицы. Тематический заголовок помещают только над первой частью таблицы.
Графу «№ п/п» в таблицу не включают.
При необходимости нумерации показателей, параметров или других данных в боковике таблицы порядковые номера указывают в графе перед их наименованием. Для облегчения ссылок на таблицы допускается нумерация граф.
ТАБЛИЦА 8.7
Таблица с нумерацией граф
Наименование показателей Норма Методы испытаний
1. Вязкость кинематическая при 50° С, сСт 2. Кислотное число, мг КОН на 1 г масла, не более . . . 3. Зольность, %, не более . 6,3—8,5 0,14 0,05 ГОСТ 33—66 ГОСТ 5985—59 ГОСТ 1461—59
Если цифровые данные в графах таблицы имеют различную размерность, ее указывают в заголовке каждой графы.
Если все параметры, размещенные в таблице, имеют только одну размерность (например, миллиметры), сокращенное обозначение единицы измерения помещают над таблицей.
Когда в таблице имеются графы с параметрами преимущественно одной размерности, но есть показатели с другими размерностями, над таблицей помещают надпись о преобладающей размерности, а сведения о других размерностях дают в заголовках соответствующих граф. Если параметры одной графы имеют одинаковые значения в двух и более последующих строках, то допускается этот параметр вписывать в таблицу для этих строк только один раз. Если все данные в строке имеют одну размерность, ее указывают в соответствующей строке боковика таблицы (табл. 8.7).
Слова, «более», «не более», «менее», «не менее», «в пределах» следует помещать рядом с наименованием соответствующего параметра или показателя (после размерности) в боковике таблицы (табл. 8.7) или в заголовке графы.
Повторяющийся в графе текст, если он состоит из одного слова, допускается заменять кавычками. Если повторяющийся текст состоит из двух и более слов, то при первом повторении его заменяют словами «то же», а далее—кавычками.
Ставить кавычки вместо повторяющихся цифр, марок, знаков, математических и химических символов не допускается.
Если цифровые или иные данные в таблице не приводят, то в графе ставят прочерк. Числовые величины в одной графе Должны иметь одинаковое количество десятичных знаков.
Все таблицы, если их несколько, должны быть пронумерованы арабскими цифрами в пределах всего документа.
Над правым верхним углом таблицы помещают надпись «Таблица...» с указанием порядкового номера таблицы, например: «Таб-158
лица 2», Слово «Таблица» при наличии тематического заголовка пишут над заголовком. Если в документе только одна таблица, то номер ей не присваивают и слово «Таблица» не пишут. На все таблицы должны быть ссылки в тексте, при этом слово «Таблица» в тексте пишут полностью, если таблица не имеет номера, и сокращенно, если имеет номер, например: «... табл. 1».
Текстовые документы, содержащие текст, разбитый на графы, при необходимости разделяют на разделы и подразделы, которые не нумеруют. Наименования разделов и подразделов записывают в виде заголовков строчными буквами (кроме первой прописной) и подчеркивают. В таблицах и других документах, имеющих строки, все записи производят на каждой строке в один ряд.
Для облегчения внесения изменений:
— ведут запись в нижней части поля строки. Записи не должны сливаться с линиями, разграничивающими строки и графы;
— оставляют свободные строки между разделами и подразделами, а в документах большого объема — также внутри разделов и подразделов.
Если в графе «Наименование» записано наименование в несколько строк, то записи, размещаемые в одну строку в соседних графах, начинают на уровне последней строки (см. табл. 8.7).
Формы текстовых документов
Стандартом 2.106—68 устанавливаются формы и правила выполнения текстовых документов.
В ведомость спецификаций (ВС) записывают спецификации: изделия, составных частей изделия, комплектов. В ВС не перечисляют спецификации составных частей изделия, на которые имеются свои ВС, а лишь дают ссылку на эти ВС.
В ведомости ссылочных документов (ВД) перечисляют документы, иа которые имеются ссылки в конструкторских документах: стандарты отраслевые и предприятия; ТУ на покупные изделия и материалы, нормали, руководящие технические материалы и инструкции, устанавливающие отдельные требования к изделиям. Запись в ВД производится в следующем порядке документы предприятий, отраслевые документы, государственные документы. Запись в ВД ГОСТов производится только при отправке комплекта КД за границу.
Ведомость покупных изделий (ВП) составляют на основании всех спецификаций изделия по разделам в зависимости от характера покупных изделий. В разделах изделия записывают по однородным группам, в группах — в алфавитном порядке их наименований, в каждом наименовании—по типам и видам, в пределах типов и видов—в порядке возрастания размеров (параметров).
В ведомости технического предложения (ПТ), эскизного (ЭП) и технического (ТП) проектов записывают все конструкторские документы, разработанные для данного этапа проекта и заимствованные из других разработок. Запись производится в следующем порядке: документация общая, документация по сборочным единицам, при этом вначале записывается вновь разработанная, а затем примененная КД других разработок.
Пояснительная записка (ПЗ) состоит из следующих разделов: введение (основание для разработки проекта); назначение и область применения проектируемого изделия, техническая характеристика;
описание конструкции (с обоснованием); расчеты работоспособности и надежности; технико-экономические показатели; уровень стандартизации. В зависимости от особенностей изделия разделы можно объединять, исключать или вводить новые.
Программа и методика испытаний (ПМ) должна предусматривать:
— проверку соответствия изделия чертежам, техническим требованиям, паспортным данным и нормам точности;
— определение показателей качества и надежности изделия;
— проверку обеспечения стабильности работы изделия;
— проверку удобства обслуживания и проведения ремонта изделия;
— проверку комплектности изделия;
— проверку соответствия изделия требованиям техники безопасности;
— продолжительность и режим испытаний, а также необходимые замеры во время испытаний.
Стандартом установлены формы для перечисленных документов, а также правила изложения расчетов (РР).
8.4. ГРУППОВЫЕ КОНСТРУКТОРСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
Групповым конструкторским документом (ГОСТ 2.113—70) называется документ, содержащий информацию о двух и более изделиях. Групповые документы составляются на изделия, обладающие общими конструктивными признаками с некоторыми различиями друг от друга. На таких документах указываются постоянные данные, общие для всех исполнений, и переменные данные с указанием, к каким исполнениям они относятся. Каждому исполнению присваивается самостоятельное обозначение, причем первому исполнению (условно принимаемому за основное) присваивают обозначение, как отдельному изделию. Для всех других исполнений к общей части через тире добавляют порядковый двухзначный номер от 01 до 99, например: АБЗ.ХХХ.028—03. В конструкторские документы записывается полное обозначение исполнения, а основной конструкторский документ находят по общей части обозначения. На групповом графическом документе (чертеже, схеме и т. п.) должно быть полностью изображено основное исполнение. Переменные элементы могут быть показаны на отдельных видах, сечениях, разрезах, выносных элементах, которые нумеруются арабскими цифрами в пределах всего документа. В таблице исполнений в этом случае предусматривают графу с заголовком «Рис.», где указывается номер рисунка конкретного исполнения. Переменные размеры наносят на чертеже буквенными обозначениями, а их конкретные значения указывают в таблице исполнения. В таблицу исполнений вносятся сведения о переменных изображениях, размерах, материалах, покрытиях, шифрах и др.
Номера позиций наносят на изображение основного исполнения. На изображении других исполнений наносят номера позиций только тех частей, которые отсутствуют в основном исполнении. Если все различия в исполнении отражены в групповой спецификации, то в групповом сборочном чертеже таблицу исполнений не помещают.
Групповые документы записываются в спецификацию как единичные без указания наименования изделия.
В групповую спецификацию вначале записывают постоянные документы и составные части, затем под общим заголовком «Переменные данные для исполнений» записывают переменные документы и составные части раздельно для каждого исполнения под его обозначением, записанным в виде заголовка в графе «Наименование». При выполнении групповых текстовых конструкторских документов (ведомостей, таблиц и т. п.) вначале записывают постоянные данные, а затем переменные для каждого исполнения,
8.5. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Технические условия (ТУ) должны содержать все требования к продукции, ее изготовлению, контролю, приемке и поставке, которые нецелесообразно указывать в конструкторской или другой технической документации. ТУ разрабатывают на одно конкретное изделие (материал, вещество и т. п.) или на несколько изделий (групповые ТУ) при отсутствии на них стандартов и технических условий, а также при необходимости дополнения или повышения требований, установленных в этих стандартах.
Состав ТУ и содержание определяют в соответствии с особенностями продукции. Как правило, ТУ должны содержать вводную часть и разделы, расположенные в такой последовательности:
— технические требования; правила приемки; методы контроля (испытаний, анализа, измерений); транспортирование и хранение; указания по эксплуатации; гарантии поставщика.
При необходимости ТУ допускается дополнять другими разделами и не включать указанные, например при отсутствии самостоятельной поставки изделия потребителю в ТУ могут не включаться требования к транспортированию и хранению, гарантии поставщика ит. п. ТУ выполняют по ГОСТ 2.114 — 70.
8.6. ПАТЕНТНЫЙ ФОРМУЛЯР
В ЕСКД введен конструкторский документ—патентный формуляр (ГОСТ 2.110—68), предназначенный для оценки патентоспособности, патентной чистоты и технического уровня изделий, материалов, технологических процессов, методов измерений и испытаний, стандартов всех категорий.
8.7. ОБОЗНАЧЕНИЕ
ЕСКД установлен обезличенный принцип обозначения конструкторских документов (ГОСТ 2.201—68).
До разработки классификатора ЕСКД следует пользоваться отраслевыми системами обозначений конструкторских документов, в частности Междуведомственной нормалью «Система чертежного хозяйства».
8.8. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЧЕРТЕЖЕЙ
При разработке рабочих чертежей (ГОСТ 2.107—68) предусматривают:
а) оптимальное применение стандартных, покупных и освоенных ранее производством изделий;
б) рационально ограниченную номенклатуру марок и сортаментов материалов и покрытий, а также размеров, предельных отклонений, резьб, шлицев и других конструктивных элементов;
в) необходимую степень взаимозаменяемости, наивыгодпейшие способы изготовления и ремонта изделий, а также максимальное удобство их в эксплуатации.
6)
Рис. 8.4. Указание данных на рабочих чертежах.
В скобках — размеры после сборки.
Рис. 8.5. Указание размеров и шероховатости поверхности: а—до покрытия; б —после покрытия.
Рабочие чертежи разрабатываются таким образом, чтобы при их использовании требовался минимум дополнительных документов. Чертежи должны содержать минимум ссылок на другие документы. На рабочих чертежах не допускается помещать технологические указания, за исключением случаев, когда они являются единственными, гарантирующими требуемое качество изделия.
Рабочие чертежи должны содержать все данные, необходимые для изготовления, контроля и испытания изделия.
На рабочих чертежах изделия указывают размеры, предельные отклонения, обозначения шероховатости поверхностей и другие 142
данные^ которым оно должно соответствовать перед сборкой (сваркой) или перед дополнительной обработкой по чертежу другого изделия, для которого данное изделие является заготовкой (рис. 8.4, а).
Размеры, предельные отклонения и шероховатость поверхностей элементов, деталей, получающиеся в результате обработки в процессе сборки (сварки) или после иее, указывают на сборочном чертеже (рис. 8.4, б, в).
На рабочих чертежах изделий, подвергаемых покрытию, указывают размеры и шероховатость поверхности до покрытия. Допускается указывать одновременно размеры и шероховатость поверхности до и после покрытия (рис. 8.5, а).
Если необходимо указать размеры и шероховатость поверхности только после покрытия, то соответствующие размеры и обозначения шероховатости поверхности отмечают знаком * (звездочка) и в технических требованиях делают запись типа: «* Размеры и шероховатость поверхности после покрытия» (см рис. 8.5, б).
На чертежах помещают необходимые данные, характеризующие свойства материала готовой детали и материала, из которого деталь должна быть изготовлена.
8.9. СПЕЦИФИКАЦИЯ
Правила выполнения спецификации устанавливает ГОСТ 2.108—68. Спецификация определяет состав сборочной единицы, комплекса и комплекта и необходима для их изготовления, комплектования конструкторских документов и планирования за, пуска в производство указанных изделий.
Спецификацию составляют на отдельных листах на каждую сборочную единицу, комплекс и комплект. Исключение составляет случай, когда сборочная единица и спецификация могут быть размещены на листе формата 11. Спецификация имеет обозначение изделия и выпускается без шифра.
В спецификацию вносят составные части, входящие в специфицируемое изделие, а также конструкторские документы, относящиеся к этому изделию и к его неспецифицируемым составным частям.
Спецификации составляются по форме, приведенной на рис. 8.6, и в общем случае состоят из разделов, которые располагают в следующем порядке: документация, комплексы, сборочные единицы, детали, стандартные изделия (по стандартам всех категорий), прочие изделия, материалы, (кабели, пластмассы, металлы и т. п.), комплекты.
Наличие тех или иных разделов определяется составом специфицируемого изделия. Наименование каждого раздела указывают в виде заголовка в графе «Наименование» и подчеркивают.
8.10. ВЫПОЛНЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Правила выполнения чертежей деталей, сборочных, общих видов, габаритных и монтажных устанавливает ГОСТ 2.109—68.Рабочие чертежи разрабатывают на каждую деталь. Допускается чертежи не выпускать на:
а) детали, изготовляемые из фасонного или сортового материала отрезкой без последующей обработки;
б) несложные деревянные конструкции;
в) изделия индивидуального производства, размеры и форма которых определяются по месту.
Рис. 8.6. Форма для спецификации.
Данные для изготовления и контроля таких деталей указывают на сборочных чертежах и в спецификации.
Сборочный чертеж
Сборочный чертеж должен содержать:
а) изображение сборочной единицы, дающее представление о расположении и взаимной связи составных частей, обеспечивающее возможность сборки и контроля этой сборочной единицы;
б) размеры, предельные отклонения и другие параметры и требования, которые должны быть выполнены или проконтролированы по этому чертежу;
в) указания о характере сопряжения или способе соединения неразъемных соединений;
г) номера позиций составных частей;
д) основные характеристики, а также габаритные, установочные, присоединительные и справочные размеры.
Все составные части сборочной единицы нумеруют в соответствии с номерами позиций, 5 казанский в спецификации этой сборочной единицы.
На наплавляемый металл, сплав, пластмассу, резину, которыми заливают армирующие детали, чертежи не выпускают и обозначения им не присваивают. В спецификацию сборочной единицы их записывают как материал с указанием в графе «Кол.» их массы (рис. 8.7).
Чертеж общего вида
Чертежи общего вида должны содержать изображения изделий с их видами, разрезами, сечениями, а также текстовую часть и надписи, необходимые для понимания конструктивного устройства изделия, взаимодействия его основных составных частей и принципа работы изделия, а также данные о составе изделия.
Габаритный чертеж
На габаритном чертеже изделие изображают гак, чтобы были видны крайние положения перемещающихся, выдвигаемых или откидываемых частей, рычагов, кареток, крышек на петлях и т. п. Проставляют габаритные размеры изделия, установочные и присоединительные размеры и, при необходимости, размеры, определяющие положение выступающих частей.
Монтажный чертеж
Монтажный чертеж должен содержать: изображение монтируемого изделия и предметов, применяемых при монтаже изделия, а также полное или частичное изображение устройства (конструкции фундамента), к которому изделие крепится; установочные и присоединительные размеры с предельными отклонениями; технические требования к монтажу изделия. Монтируемое изделие изображают на чертеже упрощенно.
Подробно указывают элементы конструкции, которые необходимы для правильного монтажа изделия.
Если монтаж изделия должен производиться на определенном месте (устройстве, объекте, фундаменте), то на чертеже указывают присоединительные и установочные размеры, необходимые для выполнения монтажа. В спецификацию такого изделия вписывают все крепежные детали и материалы, необходимые для монтажа.
На монтажном чертеже комплекса указывают также размеры, определяющие взаимное расположение составных частей, непосредственно входящих в комплекс.
Форматы чертежей, масштабы
Стандартом ГОСТ 2.301—68 установлены основные форматы (табл. 8.8) и схема построения форматов (рис. 8.8), на которых выпускается КД.
Допускается применение дополнительных форматов. Коэффициент увеличения должен быть целым числом.
Обозначения форматов составляются нз двух цифр (чисел), первая из которых указывает кратность одной стороны формата к величине 297 мм, а вторая—кратность другой стороны к величине 210 мм.
В табл. 8.9 приведены масштабы, устанавливаемые ГОСТ 2.302—68. При проектировании генеральных планов крупных объектов допускается применять масштабы 1 : 2 000; 1 ; 10 000; 1 : 20 000; 1 : 25 000; 1 : 50 000.
Основные форматы
Обозначен ие формата . . . 44 24 22 12 11
Размеры сторон формата, мм 1189x841 594x841 594X420 297x420 297x210
Форматы по ГОСТ 9327—60 АО А1 А2 АЗ А4
ТАБЛИЦА 8.S
Масштабы по ГОСТ 2 302—68
Масштабы 1:2; 1 :2,5; 1:4; 1 . 5; 1 . 10; 1 : 15; 1 : 20, 1 : 25; 1 : 40
уменьшения 1 : 50; 1 :75; 1 ; 100; 1 : 200; 1 1 :1000 : 400; 1 . 500; 1 :800;
Натуральная величина 1 : 1
Масштабы увеличения 2 : 1; 2,5 1; 4:1,5 1; 10 Р 100 : 1 20 : 1 40 1; 50: 1;
8.11. ПРАВИЛА НАНЕСЕНИЯ РАЗМЕРОВ
Правила нанесения размеров и предельных отклонений на чертежах и других технических документах устанавливает ГОСТ 2.307—68. Величина изображаемого изделия и его элементов определяется размерными числами, нанесенными на чертеже, а требуемая точность при изготовлении определяется указанными на чертеже предельными отклонениями размеров, а также предельными отклонениями формы и расположения поверхностей. Общее количество размеров на чертеже должно быть минимальным, но достаточным для изготовления и контроля изделия. Размеры, не подлежащие выполнению по данному чертежу и указываемые для большего удобства пользования чертежом, называются справочными и в чертеже отмечаются знаком * с помещением в технических требованиях записи: «*Размеры для справок». Если все размеры на чертеже справочные, их не отмечают, а в технических требованиях записывают: «Размеры для справок». На чертежах не допускается:
— повторять размеры одного и того же элемента на разных изображениях, в технических требованиях, основной надписи и спецификации (исключение составляют справочные размеры);
— наносить размеры в виде замкнутой цепи, за исключением случаев, когда один из размеров указан как справочный.
Линейные размеры и предельные отклонения линейных размеров на чертежах указывают в миллиметрах, без обозначения единицы измерения. Для размерных чисел простые дроби не применяются, за исключением размеров в дюймах. При расположении элементов предмета (отверстий, пазов и т. п.) на одной оси или на одной окружности размеры, определяющие их взаимное расположение, наносят следующими способами:
— от общей базы (рис. 8.9, а); заданием размеров нескольких групп элементов от нескольких общих баз (рис. 8.9, б); заданием размеров между смежными элементами [цепочкой (рис. 8.9, в)]. Размеры на чертежах указывают размерными числами и размерными линиями, ограничиваемыми в общем случае с обоих концов стрелками. Примеры постановки размеров приведены на рис. 8.10
При нанесении радиуса перед размерным числом помещают прописную букву /?, при указании размера диаметра — знак 0. Используются следующие знаки для обозначения:
КОа&рати - О
конусности- [>
Уклона -
Уровня - ф
Размеры нескольких одинаковых элементов изделия, как правило, наносят один раз с указанием на полке линии-выноски количества этих элементов (рис. 8.10). Если па чертеже показано несколько групп отверстий, близких по размерам, то рекомендуется отмечать одинаковые отверстия условными знаками. Число отверстий и их размеры допускается указывать в таблице (рис. 8.11).
Рис. 8.9. Нанесение размеров: а — от общей базы;
б — от нескольких баз;
в — цепочкой.
Рис. 8.10. Примеры простановки размеров.
Предельные отклонения размеров указывают непосредственно после номинальных размеров. Исключение составляют размеры относительно низкой точности, многократно повторяющиеся на чертеже. Предельные отклонения таких размеров на изображение не наносят, а в технических требованиях делают запись, например: «Неуказанные предельные отклонения размеров: охватывающих — по Л 7, охватываемых — по В7, прочих ±^2 допуска 8 кл». Предельные отклонения линейных размеров указывают на чертежах условными обозначениями полей допусков и посадок в соответствии со
No pmi 0 X У
1 9 го 20
2 9 20 110
3 13 60 50
4 13 60 80
5 25 90 ио
Рис. 8.11. Табличное задание количества и расположения отверстий.
стандартами. Например: 18А; 12X3, или числовыми величинами, например: 12(^0’07), а также условными обозначениями предельных отклонений с указанием справа в скобках их числовых величин, например: 12X3^Zo’o?)' При симметричном расположении поля допуска абсолютную величину отклонений указывают один раз со знаками ±, например: 60±0,2. Предельные отклонения угловых размеров указывают только числовыми величинами. При необходимости указания только одного предельного размера (второй ограничен каким-либо условием) после размерного числа указывают соответственно max или min.
8.12. УКАЗАНИЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ ОСЕЙ, ФОРМЫ И РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ
Предельные отклонения расположения осей и отверстий можно указывать двумя способами:
— предельным смещением осей от номинального расположения,
— предельными отклонениями размеров, координирующих оси.
Предельные отклонения формы и расположения поверхностей (ГОСТ 2.303—68) указывают на чертежах условными обозначениями (предпочтительно) или в технических требованиях текстом. Для условного обозначения отклонений формы поверхностей и отклонений расположения поверхностей применяют знаки, указанные в табл. 8.10 и 8.11. При условном обозначении данные о предельных отклонениях формы и расположения поверхностей указывают в прямоугольной рамке, разделенной на две или три части, в которых помещают:
— в первой — знак отклонения по табл. 8.10 или 8 11;
— во второй — предельное отклонение в миллиметрах;
ТАБЛИЦА 8.10
Обозначения отклонений формы поверхностей
Наименование отклонения Знак
краткое полное
Неплоскостность Отклонение от плоскостности п
Непрямолинейность Отклонение от прямолинейности —
Нецилппдрпчность Отклонение от цилиидрично-сти а
Некруглость Отклонение от круглости О
Отклонение профиля продольного сечения (относится к цилиндрической поверхно сти) —
— в третьей — буквенное обозначение базы или другой повер х ности, к которой относится отклонение расположения; если баз несколько, то вписываются все их обозначения. Величина предельного отклонения формы или расположения поверхности, указанная в рам-
Непрямолинейноспг поверхности А не более 0,Z5mm на всей длине и не волее OJ мм на длине iOQrm
о) б)
Рис. 8.12.
Указание предельных отклонений на чертежах: а —условным обозначением, б—текстом.
ке, относится ко всей длине поверхности; если предельное отклонение относится к части поверхности, то заданную длину указывают рядом с предельным отклонением и отделяют от него наклонной чертой; если необходимо указать предельные отклонения на всей длине поверхности на какой-либо ее части, то отклонение на этой части указывают под отклонением на всей длине (рис. 8.12),
Обозначения отклонений расположения поверхностей
Наименование отклонения Знак
краткое полное
Непараллельность Отклонение от параллельности //
Неиерпендикуляр-ность Отклонение от перпендику лярности I
Несоосность Отклонение от соосности —г-
— Торцовое биение Радиальное биение t
Непересечение осей Отклонение от пересечения осей X
Несимметричность Отклонение от симметрично сти •
— Смещение осей от номинального расположения
При задании шероховатости поверхности в технических требованиях указывается: наименование отклонения; указание поверхности, для которой задается предельное отклонение; предельное отклонение в миллиметрах.
При задании отклонения расположения в технических требованиях указывают базы, относительно которых задается отклонение, и оговаривают зависимые допуски расположения. Шероховатость поверхностей деталей на чертеже обозначается знаком V, рядом с которым указывается класс или класс и разряд чистоты поверхности по ГОСТ 2789—59 (для металлов, пластмасс и т. п.) и ГОСТ 7016— 68 (для древесины). Шероховатость поверхности грубее 1-го класса чистоты обозначают знаком V> над которым указывают высоту неровностей в микрометрах, или знаком / для указания дополнительных данных. Поверхности, не подвергающиеся дополнительной обработке, т. е. сохраняющиеся в состоянии поставки, обозначают знаком со.
Обозначение шероховатости поверхности располагают на линиях контура, выносных линиях или на полях линий-выносок. Если шероховатость всех поверхностей детали должна быть одинаковой, то в правом углу чертежа нанося! общее обозначение шерохо-172
ватости, не нанося его на изображение детали. При наличии на детали преобладающей шероховатости ее обозначение наносят в правом верхнем углу, как показано на рис. 8.13, указание (v) озна-
Рис. 8.13. Пример обозначения преобладающей шероховатости поверхности.
чает, что все остальные поверхности детали, кроме обозначенных на чертеже соответствующими знаками, имеют шероховатость, указанную перед скобкой.
8.13. ОБОЗНАЧЕНИЕ НА ЧЕРТЕЖАХ ПОКРЫТИЙ, ТЕРМИЧЕСКОЙ И ДРУГИХ ВИДОВ ОБРАБОТКИ
Правила нанесения на чертежах обозначений покрытий, термической и других видов обработки установлены ГОСТ 2.310—68.
Обозначения покрытий на чертежах выполняют по ГОСТ 9791 — 68, ГОСТ 14007 —68 и ГОСТ 9894—61 с добавлением перед обозначением слова «Покрытие». Если покрытие невозможно обозначить по этим стандартам, то в технических требованиях чертежа указывают все данные, необходимые для их выполнения, или ссылаются на нормативные документы, устанавливающие эти покрытия. При нанесении нескольких слоев покрытия количество слоев и их последовательность указывается в технологическом порядке.
Материалы покрытий обозначают по ГОСТ 9791—68, ГОСТ 14007—68 и ГОСТ 9825—61. Если покрытие наносится на все поверхности изделия, то запись делается по типу: «Покрытие ....» При нанесении покрытия на поверхность сложной конфигурации или на часть поверхности, такие поверхности обводят утолщенной пунктирной линией, как показано на рис. 8.14 и делают запись по типу «Покрытие поверхности ...» Размеры, определяющие поверхность для нанесения покрытий, не проставляются, если они ясны из чертежа (см. рис. 8.14, а).
Таким же образом обозначают свойства материалов, подвергаемых термической и другим видам обработки. В этом случае указывают показатели, получаемые в результате обработки, например: твердость, ударная вязкость и т. п (рис. 8.15).
Рис. 8.15. Обозначение свойств материала.
Рис. 8.14. Обозначение покрытия, наносимого на часть поверхности.
8.14. ИЗОБРАЖЕНИЕ РЕЗЬБЫ, СВАРНЫХ И НЕРАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Резьбу изображают (в соответствии с ГОСТ 2.311—68):
а) на стержне—сплошными основными линиями по наружному диаметру резьбы и сплошными тонкими линиями—по внутреннему диаметру.
На изображениях, полученных проецированием на плоскость, параллельную оси стержня, сплошную тонкую линию по внутреннему диаметру резьбы проводят на всю длину резьбы без сбега, а на
Рис. 8.16. Изображение резьбы: а — на стержне; б— в отверстии.
видах, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную к оси стержня, по внутреннему диаметру резьбы проводят дугу, приблизительно равную 3/4 окружности, разомкнутую в любом месте (рис. 8.16, а);
б) в отверстии—сплошными основными линиями по внутреннему диаметру резьбы и сплошными тонкими линиями—по наружному диаметру.
На разрезах, параллельных оси отверстия, сплошную гонкую линию по наружному диаметру резьбы проводят на всю длину резьбы без сбега, а на изображениях, полученных проецированием на плоскость, перпендикулярную к оси отверстия, по наружному диаметру резьбы проводят дугу, приблизительно равную 3/4 окружности, разомкнутую в любом месте (рис. 8.16, б).
Сплошную тонкую линию при изображении резьбы наносят на расстоянии не менее 0,8 мм от основной линии и не более величины шага резьбы. Резьбу, показываемую как невидимую, изображают штриховыми линиями одной толщины по наружному и внутреннему диаметрам (рис. 8.17). Линию, определяющую границу резьбы, на.
Рис. 8.17. Изображение невидимой резьбы.
носят на стержне и в отверстии с резьбой в конце полного профиля резьбы (до начала сбега). Штриховку в разрезах и сечениях проводят до линии наружного диаметра резьбы на стержне и до линии внутреннего диаметра в отверстии, т. е. в обоих случаях до сплошной основной линии.
Размер длины резьбы на стержне и в отверстии указывают, как правило, без сбега.
Швы сварных соединений условно изображают (по ГОСТ 2.312—68):
— видимые швы—сплошными основными линиями;
— невидимые швы — штриховыми линиями;
— швы соединений внахлестку, выполняемые с проплавлением без подготовки кромок, а также точечные и роликовые швы соединений внахлестку и с отбортовкой кромок—штрих-пунктирными линиями;
— швы соединений внахлестку, выполняемые в отверстиях, — знаком «+».
Стандартом устанавливается два вида обозначений сварных швов:
а) основные обозначения, которые наносят на КД;
б) дополнительные (буквенно-цифровые) обозначения, которые применяют в НТД и при переписке.
Основные обозначения швов сварных соединений состоят из: а) буквенного обозначения вида, метода сварки и, при необходимости, способа сварки;
б) условного графического знака;
в) размера сечения шва в миллиметрах;
г) длины шва в миллиметрах;
д) вспомогательного знака.
Перед буквенными обозначениями вида сварки проставляют буквенное обозначение способа выполнения сварки:
— ручной;
— полуавтоматический,
— автоматический.
Примеры обозначения:
— одностороннего шва на остающейся подкладке со скосом двух кромок, выполненного дуговой электросваркой, толщиной 10 мм и длиной 1000 мм
к 10» 1000
— двухстороннего шва без скоса кромок, толщиной (с расчетными катетами шва) 5 и 3 мм, выполненного автоматической электро-дуговой сваркой при длине шва 800 мм
800
— двухрядного одностороннего точечного шва, с диаметром точки 5 мм и расстоянием между точками 20 мм при шахматном расположении точек и расстоянии между рядами точек 10 мм
"mS 20 Z10-2
Дополнительные обозначения швов сварных соединений состоят из:
а) буквы, определяющей вид сварного соединения (стыковое, угловое, тавровое, внахлестку);
Рис. 8.18. Изображение неразъемных соединений полученных: а — пайкой; б—склеиванием
б) цифры, определяющей тип сварного соединения по стандарту, и номера этого стандарта.
Швы неразъемных соединений, получаемых пайкой и склеиванием, сшиванием и клейкой, изображают в соответствии с ГОСТ 2.313—68. Для обозначения пайки или склеивания применяют условный знак, который наносится на наклонном участке линии-выноски сплошной основной линией (рис. 8.18, а, 6). Швы 174
по периметру, выполненные пайкой или склеиванием, обозначают линией-выноской, заканчивающейся окружностью диаметром 3...4 мм. На изображении паяного соединения при необходимости указывают размеры шва и обозначение шероховатости поверхности (рис. 8.18,а). Обозначение припоя и марки клея указывают в спецификации в разделе «Материалы». Требования к качеству швов, выполненных пайкой или склеиванием, приводят в технических требованиях. Все конструктивные элементы и размеры шва клепаного соединения приводят на чертеже, а размещение заклепок обозначают знаком +.
8.15. ИЗОБРАЖЕНИЕ НА ЧЕРТЕЖАХ КРЕПЕЖНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Упрощенные и условные изображения крепежных деталей выполняются по ГОСТ 2.315—68. Крепежные детали, у которых на чертеже диаметры стержней равны 2 мм и менее, изображают условно.
Примеры упрощенных и условных изображений крепежных деталей в соединениях приведены в табл. 8.12, Шлицы на головках
ТАБЛИЦА 8.12
Примеры упрощенных и условных изображений крепежных деталей
Изображение соединения
Вид соединения
условное
упрощенное
в сечениях
в видах
крепежных деталей изображают одной сплошной линией: на одном виде—по оси крепежной детали, на другом — под углом 45° к рамке чертежа (рис. 8.19).
Рис. 8.19. Изображение головок и шлицев крепежных деталей.
8.16. НАНЕСЕНИЕ НАДПИСЕЙ
ГОСТ 2.316—68 устанавливает правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц. Текстовая часть, надписи и таблицы включаются в чертеж в случаях, когда содержащиеся в них данные, указания и разъяснения нецелесообразно или невозможно выразить графически или условными обозначениями. Содержание текста и надписей должно быть кратким и точным без сокращений слов, за исключением общепринятых и установленных стандартом ГОСТ 2.316—68. Около изображений на полках линий-выносок наносят только краткие надписи, относящиеся непосредственно к изображению предмета. Например, указания о количестве конструктивных элементов, направлении проката и т. п.
Такие надписи могут содержать не более двух строк, расположенных над полкой линии-выноски или под ней. Остальные надписи помещают в текстовой части на поле чертежа, располагаемой, как правило, над основной надписью. Технические требования (без заголовка) на чертеже излагают, группируя вместе однородные и близкие по своему характеру требования, по возможности в такой последовательности:
а) требования, предъявляемые к материалу, заготовке, термической обработке и к свойствам материала готовой детали (электрические, магнитные и т. п.), указание материалов-заменителей;
б) требования к качеству поверхностей, их отделке, покрытию; в) размеры, предельные отклонения размеров, формы и т. п.; г) зазоры, расположение отдельных элементов конструкции; д) требования к настройке и регулированию изделия:
е) другие требования к качеству изделия, например бесшумность и т. д.;
ж) условия и методы испытаний;
з) указания о маркировании и клеймении;
и) правила транспортирования и хранения;
к) особые условия эксплуатации.
Пункты технических требований имеют сквозную нумерацию. При выполнении чертежа на нескольких листах текстовая часть помещается только на первом листе. Если на чертеже приводится техническая характеристика изделия, ее помещают отдельно от технических требований с самостоятельной нумерацией пунктов.
8.17, ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ
На рабочих чертежах изображения винтовых пружин располагают горизонтально (ГОСТ 2,401—68). Пружины изображают только с правой навивкой. Направление навивки указывают в тех-178
ническнх требованиях. На рабочем чертеже пружины с контролируемыми силовыми параметрами помещают диаграмму испытаний [зависимость деформации от нагрузки или нагрузки от деформации (рис. 8.20)|. Условные изображения зубчатых (шлицевых) соединений и правила выполнения рабочих чертежей зубчатых валов и отверстий устанавливает ГОСТ 2.409—68. Окружности и образующие поверхностей выступов (зубьев) валов и отверстий показывают на всем протяжении сплошными линиями. Окружности и образующие поверхностей впадин на изображениях зубчатых валов и отверстий показывают сплошными тонкими линиями. Граница зубчатой поверхности вала, а также граница между зубьями полного профиля и сбегом показывается сплошной тонкой линией (рис. 8.21).
Рис. 8.20. Чертеж пружины сжатия.
На рабочих чертежах зубчатых валов длину зубьев полного профиля указывают до сбега.
ГОСТ 2.413—68 регламентирует правила выполнения электромонтажных чертежей электротехнических и радиотехнических изделий. Под электромонтажным чертежом понимают сборочный чертеж, на котором изображены изделия электротехники, радиотехники и электроники, провода, кабели и жгуты, а также приведены данные, необходимые для электрического монтажа. Электромонтажные чертежи выполняют в том же масштабе, в каком выполнен сборочный чертеж изделия. Допускаются изображения отдельных изделий, а также размещение их иа видах, разрезах и сечениях выполнять с отступлением от масштаба или в другом масштабе.
Все изделия на электромонтажном чертеже изображают упрощенно в виде контурных очертаний без графических подробностей при условии сохранения приближенного сходства изображения с самим изделием. Изделия, устанавливаемые при сборке, предшествующей электрическому монтажу, изображают сплошными тонкими линиями. Изделия, устанавливаемые в прсцессе монтажа, а также места присоединений в ранее установленных изделиях изображают сплошными основными линиями.
На электромонтажном чертеже допускается не отражать действительное расположение изделий и смещать их изображение, стенки допускается разворачивать, изображения отдельных изделий поворачивать для получения наилучшей наглядности на чертеже мест присоединения проводов, жгутов и кабелей. При этом над изображениями таких изделий помещают надпись, например: «смещено», «стенка развернута» и т. п.
Провода, жгуты и кабели изображают по ГОСТ 2.414—68.
Рис. 8.21. Изображение зубчатого вала шлицевого соединения.
Допускается слияние линий, изображающих провода, кабели,
жгуты, идущие в одном направлении, в одну линию.
На электромонтажном чертеже около изображений изделий или непосредственно на них наносят их обозначения (цифровые, буквенные или буквенно-цифровые), принятые в принципиальной электрической схеме или схеме соединений.
Каждый провод, жилу кабеля или провод жгута на электромон-
тажном чертеже обозначают в соответствии с его обозначением на
Рис. 8.22. Упрощенное
схеме соединений, проставляя их посредине или около концов изображения провода, кабеля или жгута.
ТАБЛИЦА 8.13
Обозначение цветов проводов
Перечень цветов проводов
указание подсоединения
проводов, жил кабелей Цвет и проводов жгутов к
контактам.
Обозначение
Линии, изображающие провода, кабели и жгуты, допускается доводить только до контура изображения изделия, не показывая мест их присоединения (подключения) к изделию. При этом допускается указывать обозначения проводов, жил и кабелей и проводов жгутов, а также в скобках номера контактов, к которым они должны быть присоединены (рис. 8.22).
Если необходимо указать цвет провода, то обозначение цвета помещают под полкой линии-выноски для указания номера позиции провода по спецификации и расшифровывают его на поле чертежа (табл. 8.13).
Для указания адресов присоединения и длин проводов на чертеже помещают таблицу соединений проводов. Таблица соединений может выполняться на отдельных листах электромонтажного чертежа, которые должны быть его первыми листами.
Электромонтажный чертеж может быть совмещен со сборочным, в этом случае все изделия и их составные части изображаются сплошными основными линиями.
Способы выполнения совмещенного чертежа:
а) на чертеже помещают все данные в соответствии с требованиями к сборочным и электромонтажным чертежам;
б) на поле сборочного чертежа на одном или нескольких видах помещают изображение электромонтажа или приводят схему соединений.
Правила выполнения чертежей жгутов, кабелей и проводов устанавливает ГОСТ 2,414—68. Под чертежом жгута понимается сборочный чертеж собранных вместе изолированных проводов или кабелей, на концах которых имеются штепсельные розетки, наконечники или другие соединительные элементы. При этом: а) на чертеже помещают все данные в соответствии с требованиями к сборочному и электромонтажному чертежам;
б) на поле сборочного чертежа (или на одном или нескольких видах) помещается изображение электромонтажа или схема соединений.
Чертежи жгутов, кабелей и проводов выполняют для их изготовления, в первую очередь, на специализированных участках, при серийном и массовом изготовлении изделий.
Провода, кабели и жгуты на чертежах изображают упрощенно контурными очертаниями или условно одной сплошной линией, упрощенно изображают и все соединительные элементы (разъемы, наконечники и т. п.). Для изготовления шаблона под жгут на чертеже проставляют все размеры жгута или чертеж выполняют в масштабе 1 : 1. На чертеже жгут изображается в одной плоскости, а особо сложные жгуты — в аксонометрии. Каждый провод или кабель на чертеже жгута имеет обозначение в соответствии с электромонтажным чертежом или схемой соединений, при отсутствии последних провода и кабель обозначаются арабскими цифрами, а группы проводов — римскими цифрами в пределах чертежа. Обозначения наносятся на изображении обоих концов проводов.
Начало и конец каждого провода могут иметь обозначения соответственно «Н» и «К» с добавлением номера провода, например: Hl, Н5; KI, К5. Номера проводов могут указываться или около изображения провода, жгута, кабеля или на изображении бирки.
Вместо графического изображения мест присоединения проводов или жил к соединительным элементам на чертеже могут указываться схема раскладки (рис. 8.23) или специальная таблица, где указывается номер провода и адреса «откуда идет» и «куда поступает».
ГОСТ 2.417—68 устанавливает правила выполнения чертежей печатных плат.
Размеры и очертания печатных проводников и элементов, контактных площадок, монтажных и контактных отверстий и т. п. на чертежах печатных плат указывают:
а) нанесением координатной сетки в прямоугольной системе координат;
б) нанесением координатной сетки в полярной системе координат при определенной последовательности расположений печатных
проводников с радиальной ориентацией (кодовые диски, роторы и т. п.)
Допускается комбинированный способ указания размеров:
— при помощи размерных и выносных линий и координатной сетки в прямоугольной системе координат (рис. 8.24);
Ш1- номера контактов Номера проводов
Наконечники 1112-номера контактов Шв-номера контактов
-номера контактов
Рис. 8.24. Чертеж печатной платы с комбинированным указанием
Рис. 8.23. Схема раскладки проводов в жгуте.
размеров:
Номер отверстия I 2 3 4 5 6 7 8
Координаты отверстия Л 0 0 0 0 2 4 4 4
V 12 8 4 0 9 12 8 0
— по углу—при помощи сетки и по диаметру —размерами окружностей расположения характерных точек печатных проводников и элементов или по диаметру — при помощи сетки и по углу —размерами характерных точек печатных проводников и элементов.
Чертежи печатных плат выполняют в масштабах 1 : 1; 2 : I; 4 : 1; 5 : 1; 10 : 1. Применение четной кратности увеличения предпочтительно.
Чертежи печатных плат с шагом координатной сетки, равным 0,5 мм, выполняют в масштабе не менее 4:1.
На изображении печатной платы проводники, экраны, контактные площадки и другие печатные элементы штрихуют. Допускается зачернять изображения печатных проводников и элементов при выполнении чертежей бескопировочным методом. Контактные площадки, примыкающие к проводникам, изображенным сплошной утолщенной линией, не штрихуют. Монтажные и контактные отверстия, в том числе имеющие зенковку, изображают одной окружностью. Второй концентрической окружностью изображают контактные площадки круглой формы, а также площадки, форма которых не задана чертежом и определяется при изготовлении печатной платы. В последнем случае размеры окружности соответствуют минимальным размерам контактной площадки.
Промежуток между окружностями не штрихуют, если расстояние между линиями на изображении менее 2 мм.
Обозначения материалов, наносимых на плату и образующих печатные проводники и элементы, токопроводящий слой контактных отверстий, разделительные изоляционные участки (кодовых дисков и т. п.), указывают в технических требованиях по соответствующим стандартам и другим нормативно-техническим документам.
Технические требования па чертежах печатных плат излагают, группируя однородные и близкие по характеру требования в следующем порядке:
а) способ изготовления платы (при необходимости);
б) обозначение материала токопроводящего слоя или изоляционных участков и толщины слоя;
в) шаг координатной сетки;
г) допускаемые отклонения очертаний проводников контактных площадок и других печатных элементов от заданных чертежом;
д) ширина печатных проводников;
е) наименьшее расстояние между проводниками;
ж) требования к подрезке и смещению контакных площадок;
з) указания о покрытиях (защитных, декоративных и др.) в соответствии с требованиями ГОСТ 2.310—68;
и) указания о маркировании и клеймении в соответствии с требованиями ГОСТ 2.314—68.
На чертежах печатных плат допускается:
—наносить позиционные обозначения электро- и радиоэлементов;
—помещать электрическую схему или давать в технических требованиях пояснения о взаимодействии печатных проводников и элементов.
Чертежи плат, в которых указание размеров проводников и других печатных элементов затруднено или невозможно из-за сложности их очертаний или большой плотности их графических изображений, вычерчивают с координатной сеткой в прямоугольной системе координат.
Координатную сетку наносят сплошными тонкими линиями. Если часть линий сетки велика, то рекомендуется выделять каждую пятую или десятую линии, увеличивая их толщину до 1/2 толщины контурных линий.
Допускается линии сетки наносить через одну с указанием об этом в технических требованиях чертежа. Шаг прямоугольной сетки выбирают по ГОСТ 10317—62. За начало координат, как правило, принимают центр крайнего левого нижнего отверстия (рис. 8.24) или левый нижний угол платы.
Рис. 8.25. Главный вид многослойной печатной платы
Координаты монтажных и контактных отверстий задают следующими способами:
а) указанием размеров координат в миллиметрах;
б) нумерацией отверстий с занесением размеров их координат по осям х и у в миллиметрах в таблицу;
в) нумерацией линий координатной сетки.
При круговом расположении группы монтажных и контактных отверстий с совмещением их общего центра с узлом координатной сетки координаты отверстий, центры которых не лежат в узлах координатной сетки, указывают на выносном элементе размерами от их общего центра.
За главный вид многослойной платы принимают изображение платы после нанесения последнего слоя, при этом на главном виде изображают все элементы схемы и их электрические связи (рис. 8.25). Элементы, расположенные в разных слоях, выделяют различной штриховкой, которую поясняют на чертеже.
Допускается, если не требуется визуальная проверка взаимной связи элементов, на главном виде изображать только последний слой и контактные площадки.
На каждый слой, как правило, дают отдельное изображение, над которым помещают надпись с указанием номера слоя, например: «1-й слой», «2-й слой».
Чертежи пленочных микросхем выполняют в масштабе не менее 5 : 1, 184
Обозначения материалов слоев многослойных плат указывают в таблице на поле чертежа (табл. 8.14).
ТАБЛИЦА 8.14
Обозначение материалов слоев многослойных плат
Номер 1 слоя Условное обозначение Наименование слоя Обозначение мате* ри ала Толщина слоя, мкм
1 2 * Резистор Контактная площадка, проводник и 1-я обкладка конденсатора С Диэлектрик Сплав Х20Н80-Н ГОСТ 12766—67 Алюминий А6 ГОСТ 11069-64 Окись кремния ... Алюминий А6 ГОСТ 11069—64 Окись кремния... 48 2Q
3 Г t 10
4 5 в Ckzz/z/J Контактная площадка, проводник и 2-я обкладка конденсатора С Диэлектрик 20 10
8.18. УЧЕТ И ОБРАЩЕНИЕ ДОКУМЕНТАЦИИ
Все имеющиеся на предприятии подлинники, дубликаты и копии КД подлежат учету и хранению в отделе (бюро) технической документации ОТД (ГОСТ 2.501—68). Подлинники КД в период разработки хранят в ОТД предприятий-разработчиков, а в период серийного или массового производства—в ОТД предприятий-изготовителей. Подлинник для сдачи в ОТД должен иметь необходимые подписи и быть пригодным для хранения, многократного снятия копий и микрофильмирования. Подлинники КД хранят в ОТД по-форматно в порядке возрастания обозначений документов в пределах
каждого формата н индекса предприятия-разработчика. Пришедшие в негодность подлинники КД при необходимости восстанавливают перекопированием, перепечаткой на пишущей машинке или другим способом, обеспечивающим их полную идентичность с подлинником. При копировании не воспроизводят размеры, надписи, графические изображения и т. п., зачеркнутые по «Извещениям об изменении» в восстанавливаемом подлиннике.
В таблицу изменений восстановленного подлинника, изготовленного вручную, переносят запись только о последнем изменении.
Эскизы хранят в подразделениях, выпустивших их.
Дубликаты КД изготовляют с подлинников предприятия-держателя подлинников и используют на правах подлинников только для снятия копий (ГОСТ 2 502—68).
Дубликаты состоят на учете предприятия-держателя подлинников и хранятся отдельно от подлинников.
Внесение изменений в дубликаты вручную не допускается. В случае внесения изменения в подлинники КД предприятие-держатель подлинников высылает абонентам дубликаты измененного подлинника. Восстанавливать дубликаты не допускается.
Вносить изменения и аннулировать КД имеет право только предприятие-держатель подлинников на основании «Извещения об изменении». В копии документов, находящихся в производстве, допускается вносить изменения на основании «Предварительного извещения», выпускаемого в случаях, когда:
— обнаружена ошибка, которая может вызвать брак изделия;
— требуется проверка предлагаемых изменений в производстве;
— необходимо предварительно подготовить производство.
При обнаружении ошибки допускается немедленно вносить в копии необходимые исправления за подписью ответственного лица с последующим выпуском «Извещения». Если внесение изменений в КД нарушает эксплуатационную или конструктивную взаимозаменяемость изготовляемых изделий с изделиями, изготовляемыми ранее, то вместо внесения изменений должны быть выпущены новые документы с новыми обозначениями. Обозначения документов изменять не допускается, за исключением случаев, когда разным документам ошибочно присвоены одинаковые обозначения или когда допущена ошибка при написании обозначения. Любое изменение документа должно сопровождаться одновременным выпуском «Извещений» о внесении соответствующих изменений во все взаимосвязанные документы.
Внесение изменений в подлинники производится только, как правило, зачеркиванием, чертежи и относящиеся к ним размеры допускается исправлять методом подчистки. Часть графического изображения, подлежащего изменению, обводят сплошной тонкой линией и крестообразно перечеркивают Измененный участок изображают на свободном поле чертежа и указывают: «Взамен зачеркнутого».
Зачеркнутый и вновь изображенный участок обозначают одинаковыми римскими цифрами. Всем изменениям, вносимым в документ по одному «Извещению», присваивают одну очередную литеру, обозначаемую строчной буквой русского алфавита (а, б, а...).
Изменения, внесенные в подлинник, отмечаются в таблице изменений в основной надписи или в месте регистрации изменений, предусматриваемом в текстовых документах.
При изменении текстовых документов допускается:
— при добавлении нового лис<а или пункта присваивать ему номер предыдущего с добавлением очередной строчной литеры русского алфавита;
— при аннулировании листа или пункта, нумерацию последующих не изменять.
При этом на первом (заглавном) листе изменяют общее количество листов.
Извещение Обозначение Причина Шифр Пиа tlucwi
АБВГ 12 См ниже Введение констр улучшений 1 1 3
Отд. 3 Дата I? Срок\,О.7Ц-71г\ Погашено\ Указание о внедрении Внедрить с У изделия
Задел Использовать
Изм
Содержание изменения
Применяемость
Рис. 8.26. Пример оформления «извещения об изменении» КД.
На каждый документ изменения, как правило, оформляют отдельное «Извещение». Если содержание извещения ие может быть размещено на первом листе, то его помещают на последующие листы. Формат первого листа «Извещения» увеличивать не допускается. «Извещения» должны выполняться на материале, допускающем многократное снятие копий. Если изменение необходимо провести подчисткой, то в «Извещении» помещается надпись: «Изменение произвести подчисткой». Допускается в «Извещении» приводить эскизы на доработку задела. Пример извещения приведен на рис. 8.26.
«Предварительное извещение» действует в производстве до погашения его «Извещением», но не более трех месяцев с момента его выпуска. На один документ допускается одновременное действие не более четырех «Предварительных извещений». «Предварительное извещение» допускается оформлять на однозначные изменения, проводимые одновременно в нескольких документах.
8.19. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
Эксплуатационные документы (ГОСТ, 2.601—68) должны быть рассчитаны на обслуживающий персонал, прошедшей специальную подготовку по техническому использованию и обслуживанию изделий.
Каждый эксплуатационный документ должен иметь перечень вклеенных и (или) вложенных схем, чертежей, фотоснимков, таблиц и т. п.
В эксплуатационных документах дают ссылки только на документы, включенные в ведомость эксплуатационных документов для данного изделия. При ссылке на стандартизованные изделия или материалы указывают обозначение соответствующего стандарта.
Эксплуатационные документы составляют на изделия, монтаж (установка), использование, техническое обслуживание которых, а также транспортирование и хранение или применение в других изделиях могут быть обеспечены только при наличии сведений о составе, устройстве, технических параметрах, действии этих изделий и специальных указаний об их эксплуатации.
На изделия, для которых объем сведений и указаний незначителен и их целесообразно разместить (маркировать) на самом изделии, эксплуатационные документы не составляют.
Эксплуатационные документы разрабатывают, как правило, на изделие в целом, независимо от наличия эксплуатационных документов на его составные части. При этом в эксплуатационных документах на изделие не повторяют содержание документов на его составные части, а дают на них ссылки.
Номенклатура эксплуатационных документов приведена в табл. 8.15.
Комплект эксплуатационных документов для конкретных изделий в зависимости от их вида, сложности и условий эксплуатации устанавливается по ГОСТ 2.601—68 и согласовывается с заказчиком.
Для удобства пользования сведения, необходимые для эксплуатации изделия, допускается оформлять как один документ под наименованием, «Руководство по эксплуатации» (шифр РЭ).
Допускается объединять следующие эксплуатационные документы:
а) инструкцию по эксплуатации с техническим описанием. Такой документ выпускают под наименованием «Техническое описание и инструкция по эксплуатации» (шифр ТО);
б) инструкцию по эксплуатации и техническое описание с паспортом. Такой документ выпускают под наименованием «Паспорт» (шифр ПС);
в) инструкцию по эксплуатации и техническому обслуживанию с инструкцией по монтажу, пуску, регулированию и обкатке изделия на месте его применения. Такой документ выпускают под наименованием «Инструкция по эксплуатации» (шифр ИЭ).
В объединенных документах должны быть приведены данные, которые надлежит включать в каждый из объединенных документов.
Техническое описание (ТО) предназначено для изучения изделия и должно содержать описание его устройства и принципа действия, а также технические характеристики и другие сведения, необходимые для обеспечения полного использования технических возможностей изделия.
ТАБЛИЦА 8. 15
Номенклатура эксплуатационных документов
Шифр документа Наименование документа Вид изделий
| детали : сбороч-| ные единицы м а> Ч Е S о 2 а и 0) ч Е 2 - о 3 X Е*
то Техническое описание — о О О
ИЭ Инструкция по эксплуатации — О О О
ио Инструкция по техническому обслуживанию — О О —
им Инструкция по монтажу, пуску, регулированию и обкате изделия на месте его применения — о о —
ФО Формуляр — о о о
ПС Паспорт О —
эт Этикетка о о — —
зи Ведомости ЗИП — О О —
— Учебно-технические плакаты — о О о
эд Ведомость эксплуатационных документов — О о о
По гост 2. loses Прочие документы — О о О
Условные обозначения; О—необходимость составления документа устанавливается по согласованию с заказчиком — —документ не составляют.
В инструкции по эксплуатации (ИЭ) излагают сведения, необходимые для правильной эксплуатации (использования, транспортирования, хранения и технического обслуживания) изделия и поддержания его в постоянной готовности к действию.
Описание работ и операций, проводимых с изделием, приводят в технологической последовательности их выполнения, при этом указывают способы выполнения работ, необходимые приборы, инструмент, принадлежности и специальное оборудование, изменения показаний соответствующих приборов, мероприятия, проводимые обслуживающим персоналом при непредвиденных остановках или задержках в работе. При описании указаний по разборке, сборке, настройке, регулировке, проверке и работе изделия смысловой глагол в повелительном наклонении в предложении должен стоять на первом месте, например: «Снимите «Включите...» и т. д.
В инструкции по техническому обслуживанию (ИО) излагают порядок и правила технического обслуживания изделий для различных условий эксплуатации.
В ИО должны быть приведены исчерпывающие указания по техническому обслуживанию изделий, выполнение которых обеспечивает постоянную исправность и готовность изделий к использованию по прямому назначению.
Все специальное оборудование, стенды, приборы, специальный инструмент и принадлежности, необходимые для проведения технического обслуживания, должны быть включены в соответствующие комплекты ЗИП. Для изделий и их составных частей, находящихся в интенсивной эксплуатации, порядок технического обслуживания в ИО оговаривается особо.
Инструкция по монтажу, пуску, регулированию и обкатке изделия на месте его применения (ИМ) должна содержать сведения, необходимые для технически правильного проведения монтажа, пуска, регулирования и обкатки изделий, монтаж которых должен проводиться только на месте применения. В инструкции должны быть изложены также правила демонтажа изделия и его составных частей.
Формуляр (ФО) является документом, удостоверяющим гарантированные предприятием-изготовителем основные параметры и технические характеристики изделия, отражающим техническое состояние данного изделия и содержащим сведения по его эксплуатации (длительность и условия работы, техническое обслуживание, виды ремонта и другие данные за весь период эксплуатации).
Паспорт (ПС) является документом, удостоверяющим гарантированные предприятием-изготовителем основные параметры и характеристики изделия. Содержание и изложение разделов ПС должны соответствовать содержанию и изложению одноименных разделов формуляра.
Этикетка (ЭТ) предназначается для изложения в ней основных показателей и сведений, требующихся для эксплуатации изделия.
Ведомость запасных частей, инструмента и принадлежностей (ЗИ) является документом, устанавливающим номенклатуру, назначение, количество и места укладки запасных частей, инструментов, принадлежностей и материалов (ЗИП), которые необходимы для эксплуатации и ремонта данного изделия. Основными комплектами 190
ЗИП, в зависимости от их назначения и особенностей использования, установлены: одиночный (индивидуальный) комплект ЗИП, поставляемый с каждым изделием и используемый на месте эксплуатации этого изделия; групповой комплект ЗИП, поставляемый самостоятельно, отдельно от изделий, и предназначенный для обеспечения эксплуатации и ремонта группы изделий. Его хранят на складах или базах, или на месте эксплуатации изделий; ремонтный комплект ЗИП, поставляемый самостоятельно, отдельно от изделий и предназначенный для обеспечения среднего и (или) капитального ремонта изделия или группы изделий. Его хранят на складах, базах или в ремонтных организациях.
8.20. РЕМОНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
Ремонтные документы—это рабочие конструкторские докумен» ты, предназначенные для подготовки ремонтного производства, ремонта и контроля изделия после ремонта.
ТАБЛИЦА 8.16
Ремонтные документы
Виды документов Пояснения Литеры
Документы опытного ремонта Документы, предназначенные для ремонта заранее установленной пар-. тии изделий или для ремонта изделий в течение определенного срока, проверенные опытным ремонтом одного или нескольких изделий и последующим испытанием их. Документы, проверенные опытным ремонтом, с последующей корректировкой их РО РО1, РО2 и т. д.
Документы установочной ремонтной серии Документы, отработанные на основе ремонтных документов опытного ремонта по результатам ремонта и испытаний определенной партии (установочной серии) изделий и предназначенные для ремонта последующих партий изделий или для организации серийного или массового ремонтного производства РА
Документы установившегося серийного или массового ремонтного производства Документы, окончательно отработанные и проверенные в ремонтном производстве по утвержденному и полностью оснащенному технологическому процессу. РБ
Примечание. Ремонтным документам, предназначенным для разового ремонта одного изделия или ограниченного количества изделий, присваивают литеру РИ.
Ремонтные документы разрабатывают на изделия, для которых предусматривается технически возможное и экономически целесооб разное восстановление технических параметров и характеристик, изменяющихся при эксплуатации и определяющих возможность использования изделия по прямому назначению. Виды ремонтных документов указаны в табл, 8.16.
8.21. СХЕМЫ. ВИДЫ И ТИПЫ
Виды и типы схем и общие требования к выполнению схем из делий устанавливает ГОСТ 2.701—68. В зависимости от видов элементов, входящих в состав изделия, связей между ними и назначения схемы подразделяются на виды и типы, указанные в табл 8.17 и 8.18.
ТАБЛИЦА 8.17 ТАБЛИЦА 8.18
Виды схем Типы схем
Ввд схем Обоз* качение Тип схемы Обозначение Примечание
Электр и че- э Структурная 1 Наимено-
ская Функциональная 2 вание типов схем, ука-
Гидравличе- г Принципиальная 3 занных в
ская (полная) скобках,
Пневматическая п Соединений (монтажная) 4 устанавливается для электриче-
Подкл ючения 5 ских схем
Кинематиче- к Общая 6 энергетиче-
ская ских соору
Расположения 7 жений.
Структурная схема определяет основные функцио нальные части изделия, их назначение и взаимосвязи. Структурные схемы разрабатывают при проектировании изделий на стадиях, предшествующих разработке схем других типов, и пользуются ими при эксплуатации для общего ознакомления с изделием.
Функциональная схема разъясняет процессы, протекающие в функциональных цепях изделия или в изделии в целом. Функциональными схемами пользуются для изучения принципов работы изделий, а также при их наладке, регулировке, контроле и ремонте.
Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связей между ними, и, как правило, дает детальное представление о принципах работы изделия. Принципиальные схемы служат основанием для разработки других конструкторских документов, например схем соединений и чертежей, и пользуются ими для изучения принципов работы изделий, а также при их наладке, регулировке, контроле и ремонте.
Схема соединений показывает соединения составных частей изделия и определяет провода, жгуты, кабели или трубопроводы, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединения и ввода (зажимы, разъемы, фланцы и т. п.). Схемами соединений пользуются при разработке других конструкторских документов, в первую очередь чертежей, определяющих прокладку и способы крепления проводов, жгутов, кабелей или трубопроводов в изделии, а также для осуществления присоединений и при наладке, контроле, ремонте и эксплуатации изделий.
Схема подключения показывает внешние подключения изделия. Схемами подключения пользуются для осуществления подключений изделий и при их эксплуатации.
Общая схема определяет составные части комплекса и соединения их между собой на месте эксплуатации. Общими схемами пользуются при ознакомлении с комплексами, а также при их контроле и эксплуатации.
Схема расположения устанавливает относительное расположение составных частей изделия, а при необходимости также проводов, жгутов, кабелей и т. п. Схемами расположения пользуются при разработке других конструкторских документов, а также при изготовлении и эксплуатации изделий.
Наименование схемы определяется ее видом и типом (например, схема электрическая принципиальная).
Для изделия, в состав которого входят элементы разных видов, разрабатывают либо несколько схем соответствующих видов одного типа (например, схема электрическая принципиальная и схема гидравлическая принципиальная), либо одну комбинированную схему, содержащую элементы и связи разных видов. Наименование комбинированной схемы определяется ее комбинированными видами и типом (например, схема электрогидравлическая, принципиальная).
Шифры схем, входящие в состав конструкторской документации изделий, должны состоять из буквы, определяющей вид схемы, и цифры, обозначающей тип схемы (табл. 8.17 и 8.18).
В некоторых случаях допускается выполнять на одном графическом документе два типа схем, выпущенных на одно изделие. Наименование такого совмещенного документа должно определяться видом и типами совмещаемых схем (например, схемы электрическая принципиальная и соединений). Шифр совмещенного документа, должен состоять из буквы, определяющей вид схемы, и цифры О (например, схема электрическая принципиальная и соединений — ЭО).
Общие требования к выполнению схем
Схемы выполняют без соблюдения масштаба; действительное пространственное расположение составных частей изделий (установок) либо не учитывается вовсе, либо учитывается приближенно. Число схем на изделие должно быть минимальным, но в совокупности они должны содержать сведения в объеме, достаточном для проектирования, изготовления, настройки, регулировки, эксплуатации и ремонта изделия.
При выполнении схем необходимо стремиться к тому, чтобы число изломов и пересечений линий было минимальным. Расстояние между соседними параллельными линиями связи должно быть не менее 3 мм.
Элементы, составляющие функциональные группы или устройства, допускается на схемах выделять штрих-пунктирными тонкими линиями, указывая при этом наименование функциональной группы, а для устройства—наименование или обозначение. Элементы, составляющие устройство, имеющее самостоятельную принципиальную схему, выделяют на принципиальной схеме сплошной линией, вдвое толще линии связи.
На схеме одного вида допускается изображать отдельные элементы схем другого вида, непосредственно влияющие на работу схемы этого вида (например, на электрической схеме изображают кинематические или гидравлические элементы). На схеме допускается изображать отдельные элементы и устройства, не входящие в изделие, на которое составляется схема, но необходимые для разъяснения принципов его работы. Графические обозначения таких элементов и устройств отделяют на схеме штрих пунктирными тонкими линиями и указывают надписями местонахождение этих элементов, а также необходимые данные. Если такие элементы и устройства невозможно графически выделить, то эти элементы и их связи изображают штриховыми линиями.
На схемах допускается помещать различные технические данные, характер которых определяется назначением схемы или расширяет область применения схемы. Такие сведения указывают либо около графических обозначений (по возможности, справа или сверху), либо на свободном поле схемы (по возможности, над основной надписью). Около графических обозначений элементов и устройств могут быть указаны, например, номинальные значения их параметров, а на свободном поле схемы—диаграммы, таблицы, текстовые указания (например, диаграммы последовательности временных процессов, таблицы сигналов, указания о специфических требованиях к монтажу и т. п.).
Линии, изображающие связи между отдельными функциональными частями изделия, провода, кабели, жгуты, трубопроводы и и т. п., которые должны переходить с одного листа на другой, обрывают за пределами изображения схемы. Около места обрыва указывают обозначение, присвоенное этой линии (номер цепи, провода) и в скобках номер листа (при выполнении схемы на нескольких листах) или обозначение документа (при выполнении схем самостоятельными документами), на котором показывают продолжение линии. Если на схеме таких обозначений нет, то места обрыва должны быть условно обозначены буквами или цифрами.
Между схемами одного комплекта документации должна быть установлена однозначная связь, которая обеспечила бы возможность отыскания одних и тех же элементов, устройств, связей или соединений на всех схемах данного комплекта. Например, позиционные обозначения, номера цепей, проводов и т. п., присвоенные на одной схеме, при необходимости указания их на другой схеме данного комплекта, должны быть в точности повторены.
8.22. ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ
Правила выполнения электрических схем установлены ГОСТ 2.702—69.
На структурной схеме изображают все основные функциональные части (ФЧ) в виде прямоугольников или условных 194
графических обозначений и основные взаимосвязи между ними. На линиях взаимосвязи рекомендуется стрелками изображать направление хода процессов, происходящих в изделии. В прямоугольники, изображающие ФЧ, вписывают наименования, типы или обозначения ФЧ.
На функциональной схеме изображают ФЧ изделия и связи между ними Допускается вместо связей показывать конкретные соединения (провода, кабели). ФЧ изображаются преимущественно в виде условных графических обозначений (УГО) илн прямоугольников. На схеме указывают наименование ФЧ, обозначение или тип, помещают поясняющие надписи, таблицы, временные диаграммы и т. п.
На принципиальной схеме в виде УГО (ГОСТ 2.721—68—ГОСТ 2.752—71) изображают все электрические элементы и показывают все связи между ними. Электрические элементы, как правило, изображают в отключенном положении. Элементы, используемые в изделии частично, допускается показывать иа схеме неполностью, изображая лишь используемые части. Схемы выполняют в однолинейном или многолинейном изображении. При однолинейном способе все цепи, выполняющие одинаковые функции, изображают одной линией, а аналогичные элементы, содержащиеся в указанных цепях, — одним УГО. При многолинейном способе изображаются все цепи и элементы. При большом формате и плотной насыщенности поле схемы допускается разбивать на зоны для облегчения поиска элементов. Обозначение зон указывается в перечне элементов. Линии связи, как правило, показываются полностью. Допускается обрывать линии связи удаленных друг от друга элементов (например, цепи накала ЭВП). Обрывы линий заканчивают стрелками с обозначением мест подключения. Линии связи, электрически не связанные, допускается сливать в общую линию, но при подходе к контактам каждая линия связи изображается отдельно. Каждый элемент должен иметь буквенно-цифровое позиционное обозначение, которое состоит из буквенного обозначения (табл. 8.19) и порядкового номера. Позиционные обозначения проставляют иа схеме рядом с УГО элементов по возможности с правой стороны или над ними (рис. 8.27). На схеме изделия, в состав которого входит несколько одинаковых функциональных групп, элементам рекомендуется присваивать позиционные обозначения в пределах каждой группы. При выполнении УГО разнесенным способом позиционное обозначение элемента проставляется около каждой его составной части.
ТАБЛИЦА 8.19
Буквенные позиционные обозначения элементов
Резистор (нерегулируемый, регулируемый), терморезистор, тензомер.........................................../?
Конденсатор (нерегулируемый, регулируемый)...........С
Катушка индуктивности............................... . L
Амперметр ...........................................А
Миллиамперметр.......................................гпА
Микроамперметр ......................................М
Вольтметр ........................................... V
Милливольтметр.......................................«1/
Вольтамперметр..........................................
Ваттметр ...............................................
Варметр ................................................
Омметр..................................................
Мегомметр ..............................................
Частотомер .............................................
Волномер ...............................................
Фазометр ...............................................
Счетчик ватт-часов......................................
Счетчик ампер-часов ....................................
Счетчик вольт-ампер-часов реактивный....................
Антенна, устройство антенное ...........................
Агрегат машинный, преобразователь.......................
Батарея аккумуляторная, гальваническая; батарея из термоэлементов ..............................................
VA IT var Й
Нг К
Ф Wh
Ah varh Ан AM
5
Выключатель, переключатель, разъединитель, контроллер, автомат защиты сети ....................................В
Генератор .............................................. Г
Гнездо (контрольное) ................................... Гн
Громкоговоритель (репродуктор)..........................Гр
Диод полупроводниковый; вентиль полупроводниковый , . Д
Дроссель ...............................................Др
Детектор ионизирующих излучений ........................Дт
Прибор звуковой сигнализации (звонок, сирена, гудок, звонок, ревун, трещотка электромагнитная) ..................Зв
Искатель ...............................................И
Прибор измерительный (общее обозначение).............ИП
Соединение разъемное электрическое (клемма, винт, болт, зажим) ................................................Дл
Кнопка.................................................Дн
Прибор электронный (лампа, трубка); прибор ионный; прибор осветительный (лампа газоразрядная, лампа накаливания, лампа дуговая)................................Л
Линия задержки ........................................Лз
Ларингофон.............................................Лф
Двигатель (мотор)......................................М
Микрофон...............................................Мк
Трубка микротелефонная ................................МТ
Соединители монтажные (планка, колодка, гребенка, рамка, рейка) ..............................................П
Приспособление контактное (например, токосъемник) . . . ПД
Прибор полупроводниковый...............................ПП
Предохранитель.........................................Пр
Пиропатрон.............................................Пт
Пьэзоэлемент ..........................................Пэ
Реле, контактор, пускатель ............................ Р
Разрядник .............................................Рр
Сельсин................................................Сс
Триод полупроводниковый, транзистор .............. ... Т
Термопара, термопреобразователь .......................Тп
Трансформатор, автотрансформатор.......................Тр
Трансформатор, вращающийся.............................ТрВ
Телефон................................................Тф
Усилитель электромашинный .............................ЭМУ
Элемент ферромагнитный ................................<рД
Устройство соединительное (разъем штепсельный, колодка, вставка) .............................................. Ш
Шунт....................................................Шн
Электромагнит, муфта электромагнитная ................. Эм
Элементы разные .......................................Э
На принципиальной схеме должны быть однозначно определены все элементы, входящие в изделие и изображенные на схеме. Как правило, данные об элементах должны быть записаны в перечень элементов (табл. 8.20); связь перечня с УГО осуществляется через позиционные обозначения. Перечень помещают на первом листе схемы или выполняют в виде последующих листов. Если на схеме
Рис. 8.27. Схема принципиальная электрическая.
изображены элементы, параметры которых подбираются при регулировке, то около УГО элементов на схеме и в перечне элементов проставляют звездочки (например, R 1 *), а на поле схемы помещают сноску *«Подбирают при регулировании». Ксхемам соединений относятся:
а) схемы внешних соединений, на которых изображают все устройства и элементы, входящие в состав изделия, их входные и выходные элементы (разъемы, зажимы и т. п.), к которым присоединяются провода, жгуты и кабели внешнего монтажа, а также соединения между этими устройствами и элементами;
б) схемы внутренних соединений, на которых показывают все элементы, входящие в состав изделия, а также соединения между этими элементами.
Устройства и элементы на схеме изображают в виде прямоугольников, а входные и выходные разъемы, зажимы — в виде УГО. При изображении разъемов с помощью УГО около обозначения помещают таблицу с указанием подключения контактов (рис. 8.28). Если жгут
Перечень элементов
ТАБЛИЦА 8.20
Поз. обозначение Обозначение Наименование Количество При меча ние
R\, R2 R3, R4 R5... R1 R8 R9, R10 R11 С1 С2... С5 Т1...Г3 7>1 Rl, R2 R3, R4 R5 Я6, R7 R8, R9 ААВГ... АБВГ... Блок К-1 Резистор МЛТ-0,5-360к±5 % ГОСТ 7113—66 Резистор МЛТ-0,5 100к±10% ГОСТ 7113—66 Резистор МЛТ 0,5-1,5к ±10% ГОСТ 7113-66 Резистор МЛТ-0,5-22к ±10% ГОСТ 7113—66 Резистор МЛТ-0,5-27к ±10% ГОСТ 7113-66 Резистор МЛТ-0,5-22к ±10% ГОСТ 7113-66 Конденсатор МБМ-250-0,1-II ОЖО.462.032 ТУ Конденсатор МБМ-250-1-П ОЖО.462.032 ТУ Дроссель Транзистор ГИЗА СБО.005.019. ТУ1 Т рансформатор Блок К-2 Резистор МЛТ-0,5-3,6к ±10% ГОСТ 7113—66 Резистор МЛТ-0,5-2,2к± 10% ГОСТ 7113-66 Резистор МЛТ-0,5-27к ±10% ГОСТ 7113—66 Резистор МЛТ-0,5-1,Зк ±5% ГОСТ 7113-66 Резистор МЛТ-0,5-51 ±5% ГОСТ 7113—66 и т. д. 2 2 3 I 2 1 I 4 1 3 1 2 2 1 2 2
(кабель) соединяет одноименные контакты входных и выходных элементов, то таблицу помещают около одного конца изображения жгута (кабеля). Если сведения о подключении контактов приведены в таблице соединений, то возле У ГО разъема таблицу не помещают.
На схеме около или внутри УГО устройств и элементов указывают их наименования, обозначения или типы, а около графических обозначений входных и выходных элементов—их позиционные обозначения, присвоенные им на принципиальной схеме. Входные и выходные элементы можно обозначать условно, в этом случае на поле схемы дают соответствующее разъяснение. Если при монтаже комплекса к жгутам или кабелям должны присоединяться разъемы или другие соединительные элементы, то на схеме внешних соеди*
нений этого комплекса около графических обозначений разъемов указываются их наименования, обозначения или типы. На схеме возле УГО элементов могут указываться их номинальные величины
(сопротивление, емкость и т. п.) или тип элемента.
Для многоконтактных элементов допускается провода и жилы кабелей обрывать, не доводя до контура графического обозначения элемента. При этом у изображений
контактов следует помещать обозначения присоединяемых проводов или жил кабелей. Допускается линии, изображающие провода, жгуты и кабели, обрывать вблизи мест их присоединения либо вообще не показы-
Рис. 8.28. Изображение таблицы подключения контактов разъема.
вать. В этом случае на схеме возле места присоединения провода (или жилы кабеля) указывают адрес присоединения его противоположного конца.
Схема соединений должна содержать сведения о марках, сечениях, расцветке проводов, а также о марках кабелей, количестве сечении и занятости жил Если в состав изделия входят жгуты или кабели, заранее изготовленные по чертежам, то около их изображений на схеме или в таблице соединений указывают их обозначение-
При большом числе электрических соединений все данные о проводах и кабелях, а также об адресах их присоединений сводятся в таблицу, именуемую таблицей соединений. Таблицу соединений помещают на первом листе схемы над основной надписью или выполняют в виде последующих листов. На схеме соединений помещаются необходимые технические указания, относящиеся к электрическому монтажу изделия.
На схеме подключения изделие, как правило, изображают в виде прямоугольников, а входные и выходные элементы изделия (разъемы, зажимы и т. п.) в виде УГО. Возле изображений разъемов проставляют их позиционные обозначения (по принципиальной схеме) и маркировку выходных элементов в соответствии с маркировкой на конструкции изделия.
Информация о внешних подключениях изделия задается на схеме путем указания наименований или адресов присоединения внешних цепей, либо адресов присоединения проводов и кабелей.
На схемах стандартизированных или унифицированных изделий. а также изделий, входящих в определенную систему, но имеющих многократное применение в ней, приводится наименование или характеристика внешних цепей.
На схеме изделия, предназначенного для определенного использования только в одной системе, одном комплексе, на концах
проводов и кабелей должны быть указаны адреса их внешнего присоединения.
На общей схеме изображают устройства (приборы, пульты, стойки и т. п.) и элементы (электродвигатели, трансформаторы и т. п.), непосредственно входящие в состав комплекса, а также провода и кабели, их соединяющие.
Сведения об элементах и устройствах—их наименования, типы, шифры, а также обозначения (номера документов, по которым они применены) помещаются непосредственно возле изображений устройств и элементов. При большом количестве элементов и устройств на схеме их помещают в таблицу, именуемую «Перечнем устройств и элементов».
Сведения о проводах и кабелях—их марках, сечениях, расцветках, числе жил и т. п., также помещаются возле соответствующих изображений, либо заносятся в таблицу, именуемую «Перечнем проводов, жгутов и кабелей». При этом различаются жгуты, изготавливаемые заранее по чертежам, провода и кабели, поставляемые в составе системы комплекса от проводов и кабелей, не поставляемых в составе системы и прокладываемых при ее монтаже.
На схеме расположения изображают составные части изделия (в виде внешних очертаний или УГО) и связи между ними, а при необходимости—конструкцию, на которой эти составные части размещаются. Расположение составных частей изделия на схеме должно обеспечивать правильное представление об их расположении, о действительном размещении на конструкции.
ПЕРЕЧЕНЬ СТАНДАРТОВ ЕСКД на 1.VI.71 г.
2.001—69 Общие положения
2.101— 68 Виды изделий
2.102 — 68 Виды и комплектность конструкторских документов
2.103— 68 Стадии разработки
2.104— 68 Основные надписи
2.105— 68 Общие требования к текстовым документам
2.106— 68 Текстовые документы
2.107— 68 Основные требования к рабочим чертежам.
2.108— 68 Спецификация
2.109— 68 Правила выполнения чертежей деталей, сборочных,
общих видов, габаритных и монтажных
2.110— 68 Патентный формуляр
2.111— 68 Нормоконтроль.
2.112— 70 Ведомость держателей подлинников
2.113— 70 Групповые конструкторские документы
2.114— 70 Технические условия. Правила построения, изло-
жения и оформления
2.115— 70 Технические условия. Порядок согласования, утверждения и государственной регистрации
2.116— 70 Карта технического уровня и качества продукции
2.117— 70 Согласование применения покупных изделий
2.301— 68 Форматы
2.302— 68 Масштабы
2.303— 68 Линии
2.304— 68 Шрифты чертежные
2.305 — 68 Изображения—виды, разрезы, сечения
2.306 — 68 Обозначения графические материалов и правила их
нанесения на чертежах
2.307— 68 Нанесение размеров и предельных отклонений
2.308— 68 Указание на чертежах предельных отклонений фор-
мы и расположения поверхностей
2.309 — 68 Нанесение на чертежах обозначений шероховатости
поверхностей
2.310— 68 Нанесение на чертежах обозначений покрытий, тер-
мической и других видов обработки
2.311 — 68 Изображение резьбы
2.312— 68 Условные изображения и обозначения швов сварных соединений
2.313— 68 Условные изображения и обозначения швов неразъ-
емных соединений
2.314— 68 Указания на чертежах о маркировании и клейме-
нии изделий
2.315— 68 Изображения упрощенные и условные крепежных
деталей
2.316— 68 Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц
2.317 — 69 Аксонометрические проекции
2.401 — 68 Правила выполнения чертежей пружин
2.402— 68 Условные изображения зубчатых колес, реек, червяков и звездочек цепных передач
2.403— 68 Правила выполнения рабочих чертежей цилиндрических зубчатых колес
2.404— 68 Правила выполнения рабочих чертежей зубчатых реек
2.405— 68 Правила выполнения рабочих чертежей конических зубчатых колес
2.406— 68 Правила выполнения рабочих чертежей цилиндрических червяков и червячных колес
2.407— 68 Правила выполнения рабочих чертежей червяков и колес червячных глобоидных передач
2.408 — 68 Правила выполнения рабочих чертежей звездочек приводных роликовых и втулочных цепей
2.409— 68 Чертежи зубчатых (шлицевых) соединений
2.410— 68 Правила выполнения чертежей металлических конструкций
2.411— 68 Правила выполнения чертежей труб и трубопроводов
2.412— 68 Чертежи и схемы оптических изделий
2.413— 72 Правила выполнения конструкторских документов
изделий, изготовленных с применением электрического монтажа
2.414— 68 Правила выполнения чертежей жгутов, кабелей и проводов
2.415 — 68 Правила выполнения чертежей изделий с электрическими обмотками
2.416— 68 Условные изображения сердечников магннтопро-водов
2.417— 68 Правила выполнения чертежей печатных плат
2.418— 68 Правила выполнения чертежей тары
2.419— 68 Правила выполнения документации при плазовом
методе производства
2.420 — 68 Упрощенные изображения подшипников качения
на сборочных чертежах
2.421— 68 Правила выполнения рабочих чертежей звездочек для грузовых пластинчатых цепей
2.501— 68 Правила учета и хранения
2.502— 68 Правила дублирования
2.503— 68 Правила внесения изменений
2.601 — 68 Эксплуатационные документы
2.602 — 68 Ремонтные документы
2.603 — 68 Внесение изменений в эксплуатационную и ремонтную документацию
2.604— 68 Чертежи ремонтные
2.605 — 68 Плакаты учебно-технические Общие технические требования
2.606 — 71 Эксплуатационные документы изделий бытовой техники. Общие технические требования
2.701— 68 Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению
2.702— 68 Правила выполнения электрических схем
2.704— 68 Правила выполнения гидравлических и пневматических схем
2.721— 68 Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения
2.722 — 68 Обозначения условные графические в схемах.
Машины электрические
2,723— 68 Обозначения условные графические в схемах.
Катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы, автотрансформаторы и магнитные усилители
2,724 — 68 Обозначения условные графические в схемах.
Электромагниты
2.725— 68 Обозначения условные графические в схемах. Уст-
ройства коммутирующие
2.726— 68 Обозначения условные графические в схемах. То-
косъемники
2.727— 68 Обозначения условные графические в схемах. Раз-
рядники; предохранители
2.728— 68 Обозначения условные графические в схемах. Ре-
зисторы; конденсаторы
2.729 — 68 Обозначения условные графические в схемах. Приборы электроизмерительные
2.730 — 68 Обозначения условные графические в схемах.
Приборы полупроводниковые
2.731— 68 Обозначения условные графические в схемах При-
боры электровакуумные
2.732— 68 Обозначения условные графические в схемах. Источники света
2.733— 68 Обозначения условные графические детекторов ио-
низирующих излучений в схемах
2.734 — 68 Обозначения условные графические в схемах Ли-
нии сверхвысокой частоты и их элементы
2.735— 68 Обозначения условные графические в схемах. Антенны
2.736 — 68 Обозначения условные графические в схемах.
Элементы пьезоэлектрические и магнитострикцион ные. Линии задержки
2.737 — 68 Обозначения условные графические в схемах.
Устройства связи
2.738— 68 Обозначения условные графические в схемах. Элементы телефонной аппаратуры
2.739— 68 Обозначения условные графические в схемах, Ап-
параты, коммутаторы и станции телефонные
2.740— 68 Обозначения условные графические в схемах.
Аппараты и трансляторы телеграфные
2.741— 68 Обозначения условные графические в схемах. Приборы акустические
2.742— 68 Обозначения условные графические в схемах. Источники тока электрохимические
2.743— 68 Обозначения условные графические в схемах.
Элементы и устройства цифровой вычислительной техники
2.744 — 68 Обозначения условные графические в схемах. Устройства электрозапальные.
2.745— 68 Обозначения условные графические в схемах.
Устройства электротермические
2.746 —68 Обозначения условные графические в схемах. Генераторы и усилители квантовые
2.747— 68 Обозначения условные графические в схемах.
Размеры условных графических обозначений
2.748— 68 Обозначения условные графические электростанций и подстанций в схемах энергоснабжения
2.749 — 70 Обозначения условные графические в схемах Элементы и устройства железнодорожной сигнализации и блокировки
2.750 — 68 Обозначения условные графические в схемах. Род
тока и напряжения, виды соединений обмоток; формы импульсов.
2.751— 68 Обозначения условные графические в схемах.
Линии электрической связи, провода, кабели, шины и их соединения
2.752— 71 Обозначения условные графические в схемах
Телемеханика
2,770—68 Обозначения условные графические в схемах
Элементы кинематики
2.780— 68 Обозначения условные графические
Элементы гидравлических и пневматических сетей
2.781— 68 Обозначения условные графические в схемах.
Аппаратура распределительная и регулирующая, гидравлическая и пневматическая
2.782 — 68 Обозначения условные графические.
Насосы и двигатели гидравлические и пневматические
Настоящий раздел Справочника дает общее представление о ЕСКД и не предназначен для руководства При разработке конструкторской документации необходимо пользоваться только стандартами ЕСКД-
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ И ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНЫЕ ЛАМПЫ
9.1. СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЯ И ПОРЯДОК ЗАПИСИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ В КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Условные обозначения полупроводниковых приборов (ПП) по ГОСТ 10862—64 состоят из четырех элементов.
Первый элемент—буква или цифра — обозначает исходный полупроводниковый материал: Г или 1 — германий, К или 2 — кремний, А или 3—арсенид галлия.
Второй элемент — буква — указывает на класс или группу, к которой принадлежит прибор: Т—транзисторы, Д — диоды выпрямительные, высокочастотные и импульсные, А — диоды СВЧ, И — туннельные диоды, В — варикапы, С — стабилитроны, Ц — выпрямительные столбы и блоки.
Третий элемент — трехзначное число, причем первая цифра устанавливается по основным классификационным признакам: диапазону рабочих частот и максимальной рассеиваемой мощности для транзисторов и назначению для диодов. Две последние цифры являются порядковым номером разработки прибора в данной группе (табл. 9.1, 9.2).
ТАБЛИЦА 9.1
Третий элемент обозначения полупроводниковых диодов
Группа по назначению Подгруппа Номер
Выпрямительные Малой мощности Средней мощности Большой мощности 101—199 201—299 301—399
Высокочастотные — 401—499
Переключающие — 101—399
Опорные (стабилитроны) Малой мощности Средней мощности Большой мощности 101—3991 401—699 701—999
1 Дополнительная классификация по величине напряжения стабилизации Т7ст: первая сотня номеров соответствует ^ст=0,14-9,9 В, вторая— 10—99 В,третья —100—199 В.
Продолжение
Группа по назначению Подгруппа Номер
Туннельные Усилительные Генераторные Переключающие 101—199 201—299 301—399
Варикапы — 101-199
Диоды СВЧ Смесительные . Видеодетекторы Модуляторные Параметрические Переключающие Умножительные 101—199 201—299 301—399 401—499 501—599 601—699
ТАБЛИЦА 9.2
Третий элемент обозначения транзисторов
Группа по мощности («такс’ Вт) Подгруппа по частоте 1т> МГц Номер прибора
Маломощные «0,3) Низкочастотные .... Среднечастотные . . . Высокочастотные .... <3 3—30 30—300 101—199 201—299 301—399
Средней мощности (0,3 —1,5) Низкочастотные .... Среднечастотные .... Высокочастотные .... <3 3—30 30—300 401—499 501—599 601—699
Мощные (> 1,5) Низкочастотные .... Среднечастотные , , . Высокочастотные .... <3 3—30 30—300 701—799 801—899 901—999
Четвертый, необязательный элемент—буква (начиная с А, в алфавитном порядке) означает разновидность прибора данного типа. Индекс «П» указывает на обратную полярность внешних выводов диодов.
Полупроводниковым приборам, разработанным ранее 1964 г., обозначения присваиваются согласно ГОСТ 5461—59 и состоят из двух или трех элементов Первый элемент — буква Д для диодов и П для транзисторов; второй — порядковый номер типа прибора (табл. 9.3) и третий — буква, соответствующая делению технологического типа на группы.
Пример записи в конструкторской документации: Транзистор МП 21В ГОСТ 14073—68.
Условные обозначения полупроводниковых приборов по ГОСТ 5461—59
Наименование прибора Номер
Диоды Точечные германиевые Точечные кремниевые Плоскостные кремниевые Плоскостные германиевые Смесительные СВЧ детекторы У множительные Видеодетекторы Параметрические германиевые Параметрические кремниевые Стабилитроны Варикапы Туннельные Выпрямительные столбы 1— 100 101— 200 201— 300 301- 400 401— 500 501— 600 601— 700 701— 749 750— 800 801— 900 901— 950 951—1000 1001-1100
Т ранзисторы
Маломощные германиевые Маломощные кремниевые Мощные германиевые низкочастотные Мощные кремниевые низкочастотные Маломощные германиевые высокочастотные . . Маломощные кремниевые высокочастотные . . . Мощные германиевые высокочастотные Мощные кремниевые высокочастотные 1— 100 101— 200 201— 300 301— 400 401— 500 501- 600 601— 700 701— 800
9.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЭА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
Для обеспечения надежной работы аппаратуры с ПП необходимо:
— правильно выбрать типы применяемых ПП;
— обеспечить по возможности облегченные режимы эксплуатации ПП;
— провести расчет схем с учетом возможного разброса параметров ПП и их изменения в процессе эксплуатации.
При выборе типа ПП для применения в конкретной схеме необходимо учитывать его целевое назначение, стоимость и перспективность. Следует использовать именно те приборы, которые предназначены для данного вида схем.
При выборе группы ПП в пределах одного типа надо учитывать, что группы приборов с наивысшими значениями параметров будут обладать меньшей надежностью, так как их параметры соответствуют пределам технологических возможностей.
При эксплуатации ПП в облегченных режимах существенно снижается уровень внезапных отказов, который будет увеличиваться, если мощности, рассеиваемые на переходах, и напряжения на электродах или токи даже кратковременно превысят предельно допустимые значения. Поэтому рекомендуется ограничивать мощности, 206
напряжения и токи (в том числе и импульсные) величиной, не превышающей 0,7 от предельной. Однако следует помнить, что при малых напряжениях питания и рабочих токах ухудшаются параметры приборов и снижается стабильность схем.
При расчете схем необходимо учитывать технологический разброс и температурное изменение параметров приборов; зависимость параметров от электрического режима и дрейф параметров в результате старения приборов. Схема должна оставаться работоспособной при всех возможных изменениях параметров ПП.
Для уменьшения технологического разброса параметров приборы делят на группы (четвертый элемент обозначения) с двусторонним (например, а, Р) или односторонним (например, /к0) ограничением по параметру.
Не рекомендуется уменьшать технологический разброс параметров специальным отбором приборов. Это приводит к тому, что часть годных по ТУ ПП не используется, повышается трудоемкость изготовления и себестоимость аппаратуры, практически исключается возможность ее ремонта и поэтому отбор является самым грубым нарушением принципов грамотного конструирования.
Принципиальной особенностью ПП является сильная зависимость параметров от температуры. Так, обратный ток германиевого р-п перехода увеличивается в два раза при повышении температуры на каждые 10° С, а Р изменяется в несколько раз в диапазоне рабочих температур. От температуры зависят также параметры, определяющие уровень внезапных отказов ПП — предельные значения мощностей, напряжений и токов.
В табл. 9.4 приведены ориентировочные интервалы допустимого изменения важнейших параметров, В ряде случаев влияние нестабильности параметров ПП на характеристики схем удается уменьшить введением отрицательной обратной связи по постоянному, либо по переменному току, термокомпенсацией и т. п. Все эти вопросы должны быть проверены совместно с разработчиком схемы.
ТАБЛИЦА 9.4
Интервалы допустимых изменений важнейших параметров полупроводниковых приборов
Параметр Критерий сохранения работоспособности
прибора
Постоянное прямое напряжение
Постоянный обратный ток через переход
Коэффициент усиления по току
Статический коэффициент усиления по току
Коэффициент шума
Напряжение стабилизации
Дифференциальное сопротивление
Примечание. Знак
</пр < 1,5 (7пр (С)
7обр < 5 /обр (С)
0,7 Эмин (С) < Р<1,5 Рмакс (С)
0,7 Рст мин (Q < Рст< 1,5Рст макс (С)
< 7* ш (С) + ЗдБ
t/ст (С)
< 1 ± 10%
1,5 Яд (С)
(С) означает норму ТУ.
9.3. КРЕПЛЕНИЕ И МОНТАЖ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
Неправильное крепление и монтаж ПП в схеме могут привести к потере работоспособности прибора и существенно снизить надежность аппаратуры.
Крепление ПП в аппаратуре должно обеспечивать: 1) сохранение герметичности корпуса прибора; 2) надежный тепловой контакт корпуса с теплоотводом; 3) отсутствие механических резонансов в диапазоне частот возмущающих механических воздействий.
ПП крепятся только за корпус при помощи специальных зажимов или клея, мощные приборы —с использованием всех средств крепления, предусмотренных их конструкцией.
В случае заливки схем компаундами ПП обязательно крепятся к монтажной плате.
Рекомендуется изгиб выводов ПП производить на расстоянии не менее 10 мм от корпуса прибора (даже если по ТУ допускаются меньшие расстояния). Запрещается изгибать жесткие выводы у мощных ПП.
Нельзя располагать ПП около нагревающихся элементов схемы, в сильных магнитных полях постоянных магнитов или мощных трансформаторов и дросселей.
Диоды в стеклянных корпусах без покрытий (Д2, ДЮ) должны быть защищены от действия света, которое вызывает увеличение обратного тока.
Пайка выводов производится на расстоянии не менее 10 мм от корпуса ПП, причем между корпусом и местом пайки необходимо осуществлять теплоотвод. Температура плавления припоя не должна превышать +260° С (например, ПОС-40). Корпус паяльника следует заземлять.
При заливке плат с ПП компаундами надо следить за тепловыми режимами и возникающими механическими нагрузками на выводы. Температура при заливке не должна превышать максимально допустимой температуры корпуса прибора. Необходимо учитывать изменение теплового сопротивления между корпусом и окружающей средой.
9.4. УСТОЙЧИВОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ К ВНЕШНИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ
Технические условия на ПП гарантируют их работу при температуре окружающей среды в пределах от —60 до + 70° С (для германиевых приборов) и до 120° С (для кремниевых). Миниатюрные германиевые приборы имеют интервал рабочих температур от —20 до +55’С. Однако при снижении температуры до —30° С и менее надежность работы ПП уменьшается. Оптимальным является диапазон от—5 до +40°С. ПП выдерживают многократные циклические изменения температуры от —60°С до предельной температуры перехода (термоудары могут вывести приборы из строя); относительную влажность 95—98% при давлении окружающего воздуха от 6,6х X Ю2 Я/м2 (5 мм рт. ст.) до ЗхЮ5 Я/м2 (3 атм), во всем рабочем интервале температур. Однако в связи с ухудшением отвода тепла при пониженном давлении предельно допустимые значения мощности рассеяния и напряжения на коллекторе должны быть снижены.
Для защиты от воздействия соляного тумана и плесневых грибков требуется применять специальные покрытия корпусов.
Полупроводниковые приборы сохраняют работоспособность при воздействии на них постоянных ускорений до 120—150 g, многократных ударов с ускорением до 150 g, одиночных ударов с ускорением до 500 g и вибрационных ускорений до 12—15 g в диапазоне 10—600 Гц для мощных транзисторов и 5—2000 Гц для остальных приборов.
Приведенные характеристики механической и климатической устойчивости полупроводниковых приборов являются наиболее типичными Для отдельных типов приборов эти величины могут незначительно отличаться.
9.5. ВЫБОР ТИПА ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА
Выбор типа ПП при проектировании схемы определяется ее характером, требованиями к выходным параметрам и условиям эксплуатации.
При анализе условий эксплуатации транзисторного блока основное внимание следует уделять диапазону рабочих температур. При температуре до 70° С используются германиевые транзисторы, до 100—120° С — кремниевые. Кремниевые транзисторы по сравнению с германиевыми лучше работают при высоких температурах, имеют более высокие пробивные напряжения и на один-два порядка меньше Iк0. Однако их Р более резко падает при низких температурах — (20-г60)° С и малых токах. Кремниевые транзисторы имеют меньший частотный предел, более высокое сопротивление насыщения и большие шумы. Предельная частота транзистора определяется его типом, схемой включения (ОЭ, ОБ, ОК), режимом по постоянному току и должна соответствовать требованиям схемы. Не следует применять высокочастотные транзисторы там, где могут работать низкочастотные. Исключение составляют случаи, когда требуется получить малые шумы.
При выборе транзисторов по мощности следует учитывать, что использование мощных транзисторов на малых токах приводит к снижению устойчивости их работы в диапазоне температур, к резкому снижению коэффициента передачи при низких температурах и к нестабильности во времени. Использование маломощных транзисторов на больших мощностях, близких к предельно допустимым, снижает надежность работы из-за перегрева, снижения температурной устойчивости и уменьшения напряжения пробоя.
Лучше применять транзистор малой мощности с небольшим теплоотводом, чем большой мощности, но без теплоотвода.
При выборе типа транзистора для применения в конкретной схеме можно руководствоваться табл. 9.5, 9.6, в которых указаны характерные области использования транзисторов.
При выборе типа полупроводникового диода следует руководствоваться целевым назначением прибора. В тех случаях, когда возникает необходимость использовать диод для выполнения функций, отличных от его основного назначения, следует предварительно измерить его параметры и провести испытания по определению количественных показателей надежности. Измерения параметров должны проводиться на установках и по методикам, рекомендуемым соответствующими техническими условиями.
Применение транзисторов малой мощности
Материал и структура Схемы непрерывного сигиала Переключающие и импульсные схемы
р-п-р германиевые р-п-р кремниевые Низкочастотн ые МП13-15, МП-20—21, МП25—262, П27—281, МП39, МП39Б1, МП40—41 ГТ1083, ГТ 109» МП114—116 П16, МП20—21, МП25—262, МП39, МП40—41, МП42
п-р-п германиевые п-р-п кремниевые П9А1 П10—И, МП35—38 МП1Н, МП111А1, МП112—113 МП35—38
р-п-р германиевые Среднечастотные П29, ПЗО
п-р-п кремниевые П307— П3092 —
р-п-р германиевые п-р-п Высокочастотные П401—403, П416, ГТ308, ГТ3093, ГТ3103 ГТ313, ГТ320—322, ГТ311 П401—403, П416, ГТ308, ГТ320—321
п-р-п кремниевые КТ301 КТ312
1 Для схем с низким уровнем шумов.
г При повышенном напряжении на коллекторе.
’ Для миниатюрных радиоэлектронных устройств.
Применение транзисторов
Материал и структура Схемы непрерывного сигнала Переключающие и импульсные схемы Преобразователи и стабилизаторы напряжения
р-п-р германиевые п-р-п кремниевые Транзисторы с П601—602, II607—609, ГТ403 КТ601, КТ602 редней мощности П601—602 П605—606 КТ601 П607—609, ГТ403
Транзисторы большой мощности
р-п-р германиевые р-п-р кремниевые П213—217 П302—306 П213—217, ГТ 701, ГТ 804 П302—306 П213—217, ГТ701
п-р-п кремниевые П701—702 КТ801 П701, КТ801 КТ802, КТ805 —
В табл. 9.7—9.15 приведены некоторые конструктивные и электрические параметры основных типов полупроводниковых приборов. Звездочкой (*) обозначены ПП, не рекомендуемые для применения в новых разработках.
Условные обозначения параметров полупроводниковых приборов
/Пр — прямой ток диода;
/выпр — максимальный выпрямленный ток;
/Имп макс — максимальный ток в импульсе;
/ст макс — максимальный ток стабилизации;
/Пик — пиковый ток туннельного диода;
/вп — ток впадины туннельного диода;
/к — коллекторный максимальный ток;
/кимп — максимальный ток коллектора в импульсе;
С/ст — напряжение стабилизации;
^обр макс — максимальное обратное напряжение диода;
/>пик — напряжение пика туннельного диода;
^кб — допустимое напряжение коллектор — база;
Um — допустимое напряжение коллектор — эмиттер;
^эб ~ допустимое напряжение эмиттер — база;
— предельная частота передачи тока в схеме с общим эмиттером; (|Р| = 1);
^макс — наивысшая рабочая частота;
Р — максимальная мощность, рассеиваемая транзистором без дополнительного теплоотвода;
A-1S Д-17 Д-IB
Рнс. 9.1. Габаритные чертежи полупроводниковых диодов.
Диоды высокочастотные
Тип 'пр. мА 'выпр макс. мА "обрмакс: В ^макс> МГц Габаритный чертеж (рис. 9.1) Масса, г
Д2(Б-И) 2—9 8—25 30—150 150 д-з 1,3
Д9(Б-Л) 10—90 15—40 10—100 40 д-9 о.з
Д11-Д14* 30—100 20 30—100 150 д-з 1,3
Д101—ДЮЗ* 1—2 30 30—100 200 д-з 1,3
Д104—Д106 1—2 30 30—100 600 д-5 0,6
Д223 (А, Б) 50 50 50—150 20 Д-5 0,6
ГД402 (А, Б) — 25 15 100 Д-9 0,3
Примечание. Приводится значение /Пп при напряжении + 1В.
ТАБЛИЦА 9.8
Диоды импульсные
Тип / 1 имп макс. мА R 2 ими макс . Ом твосст, мкс ^обрмакс, В Габаритный чертеж (рис. 9.1) Масса, г
Д18, Д20 50 100 0,07— 0,1 10; 20 Д-5 0,6
Д219—Д220 500 50—75 0,5 5—100 Д-5 0,6
Д310 800 З3 о,з 20 Д-6 0,6
ДЗН (А, Б) 500 20—30 0,05 30 Д-5 0,6
Д312 (А, Б) 250 25 0,5 100 Д-5 0,6
ГД507А 100 — 0,1 20 Д-9 0,3
КДЮЗ (А, Б) 2000 20 4 50 Д-18 0,1
КД503 (А, Б) 200 50—70 0,01 30 Д-9 0,3
1 При длительности импульса 10 мкс. 8 ^имп—00 мА.
з /“ —800 мА.
имп
ТАБЛИЦА 9.9
Варикапы____________________
Тип С пФ ном. «с Г абаритный чертеж (рис. 9.1)
Д90ЦА, Б) 22—32 3—4
(В, Г) 28—38 3—4 Д-б
(Д, Е) 34—44 3-4
Д902 6—12 2 Д-5
Примечания: 1. Приведены значения Сном при напряжении 4В. 2. ТКЕ=5.10-< 1/°С. 3. Q на частоте 60 МГц равно 25—30. 4. Масса— 0.6 г.
Диоды выпрямительные
Тип Уобр макс. В ^выпр-А ^макс. Гц Г абарит-ный чертеж (рис. 9.1) гк макс. °C Охлаждение J Масса, г
Д7(А—Ж)* 50—400 0,3 2000 Д-8 Е 1,4—2
Д202—Д205 100—400 0,4 20000 Д-12 100 дт 7,2
Д206—Д211 100—1000 0,1 1000 Д-8 80 Е 1,4—2
Д217-Д218 100—1000 0,1 1000 Д-8 80 Е 1,4—2
Д226(Б—Д) 400—100 0,3 — Д-8 80 Е 1,4—2
Д231—Д234* 300—600 5; 10 50 Д-Ю — дт или П 18
Д242—Д248 50-600 5, 10 1000 Д-Ю — дт или П 18
Д302—Д305* 200—50 1—10 50 Д-13 80 ДТ 25
Д1004—Д1008 (2—ЮНО3 0,05—0,1 1000 Д-17 120 Е 35-60
Д1009—Д1011 2000—50 0,1; 0,3 50 Д-14 (а, 6) Д- 15а 100 Е 45 80
КЦ401 (А, Б) 500 0,3; 0,4 — Д-156 85 Е 80
КД202 (А—С) 50—600 1—3 5000 д-н 130 дт или П 6
КД 102 250 0,1 — Д-18 — Е 0,1
Примечания 1. Для Д302А и ДЗОЗА I к макс = 65° С.
2. Диоды типов Д231 —Д234 и Д242—Д248 выпускаются в двух вариантах: обычном и с обратной полярностью внешних выводов (П).
3. Виды охлаждения: Е — естественное, ДТ — с дополнительным теплоотводом, П — принудительное.
ТАБЛИЦА 9.11
Опорные диоды (стабилитроны)
Тип Уст, В 1 ст макс, мА ТКН, % ° с Габаритный чертеж (рис. 9.1) Охлаждение Масса,|
Д808—Д813 7—14 33—20 0,07—0,1 Д-7 Е 1
Д814 (А-Д) 7—14 40—24 0,07—0,1 Д-7 Е 1
Д815 (А-Д) 5,6—18 1400—450 0,08—0,11 Д-11 ДТ или П 6
Д816 (А-Д) 22—47 230—110 0,12 д-п ДТ или П 6
Д817 (А-Г) 56—100 90—50 0,18 д-н ДТ или П 6
Д818 (А-Г) 9 33 0,005—0,02 Д-7 Е 1
КС133А—147 А 3—5,2 81—58 — Д-7 Е 1
КС156А 5,6 55 0,05 Д-7 Е 1
КС168А 6,8 45 0,06 Д-7 Е 1
КС620—680 120—180 42—28 0,2 д-н ДТ или П 6
Примечания: Стабилитроны серий Д815—Д817 и KC620—
КС680 выпускаются в двух вариантах: обычных нс обратной полярностью выводов (минус на корпусе при прямом включении).
2 Стабилитроны Д818 группы А имеют положительный ТКН, группы Б —отрицательный и групп (В —Д) — знакопеременный.
Туннельные диоды
Гип 7 ПИК. мА ^пик^вп ^пик, мВ сд. пФ Габаритный чертеж (рис. 9.1) Масса, г
ГИ304 (А, Б) 4,5—5,5 5 75 20 Д-1 0,1
ГИ305 (А, Б) 9—11 5 85 30 д-1 0,1
АИ101 (А—И) 1-5 5—6 160—180 2—13 Д-2 0,07
АИ201 (А —Л) 10—100 10 180—330 8—50 Д-2 0,07
АИ301 (А —Г) 2—10 8 180 12—50 Д-2 0,07
ТАБЛИЦА 9.13
Цветная маркировка полупроводниковых диодов
Тип диода Точки на корпусе Цвет метки на аыводах Тип диода Точки иа Корпусе Цвет метки иа выводах
ад s о Ч ей О и * О ад ай «—> 0) S о Ч аз S в & Л Sf «+» <—>
Д9Б 1 К к — ДЮЗА 1 3 —
В 1 О к — ДЮ4 1 Б — —•
Г 1 ж к — Д104А 1 К — —
Д 1 Б к — ДЮ5 1 Ж — —
Е 1 Г к — ДЮ5А 1 о — —э
Ж 1 3 к — ДЮ6 1 г —
И 2 ж к — Д106А 1 3 — —
К 2 Б к — Д219 — — к —
л 2 3 к — Д219А 1 к к ч
ДИ-Д14А — — к ч Д220 1 ж к с
Д18 — — к ж Д220А 1 ж к ч
Д20 — — к 3 Д220Б 1 ж к 3
ДЮ1 1 Б — — Д223 4 к к ч
ДЮ2 1 Ж — — Д223А 2 к к ч
Д102А 1 о — — Д223Б 3 к к ч
ДЮЗ 1 г — —
Примечание. Обозначения цветов: Б — белый; Г — голубой; Ж — желтый; 3 — зеленый; К—красный; О—оранжевый; С — синий; Ч—черный.
ТАБЛИЦА 9.14
Транзисторы малой мощности
Тип МГц в Параметры предельного режима при 20° С ^тп-с, °С/мВт Габаритный чертеж (рис. 9.2) Масса, г
Ук. °кэ. В uK0i В А7 В Р. мВт
Низкочастотные транзисторы
-МП9—МП И — 15—90 20 150 0,2
МП 13—МП155 — 12—100 20 — 150 0,2
МП16 (А, Б) — 20—100 ст 50; 300 И — — — 200 —
МП20—МП21 0,7—2 20—200 300 И 30—70 20—35 — 150 0,33
МП25—МП26 0,2—0,5 13—80 300—400 И 40—70 40—70 — 200 0,2
П27—П28 1—5 20—200 6 5 5 30 —. Т-1а 2
МП35—МП38 0,5—2 20; 125 20: 150 И 15—30 15—30 150 0,2
МП39—МП415 0,5—1 12—100 150 И 10—30 10—30 150 0,2
МП42 (А, Б)6 1 20—100 150 И 15 15 200 0,2
МППУ—МП113 0,5—1,2 5—105 20; 100 И 10—20 10—20 5 150 0,33
МП114—МП116 0,1—0,5 10—100 10; 50 И 15—60 15—60 10 150 0,33
ГТ 108 (А—Г)в 0,5—1 20—250 50 10 — 75 0,8 Т-2а 0,5
ГТ109 (А—И) 1—5 20—80 ст 20 10 6 — 30 — Т-3 0,1
Среднечастотные транзисторы
П29—П30 5—10 20—180 ст 100 И 12 12 12 30 Т-1а 2
П307 — 16—90 30 80 80 3 250 Т-16
П308 — 16—90 15 120 120 3 250 Т-16
П309 — 16—90 30 120 120 3 250 — Т-16 —
Тип ^т, МГц ₽ Параметры предельного режима при 20° С Ятп-С, °С/мВт Габаритный чертеж (рис. 9.2) Масса, г
'к. мА укб. в ^кэ1, в аэб. в р, мВТ
Высокочастотные транзисторы
П401—П403 30—1203 16—300 20 — 10 1 100 0,6 Т-1в 2
П416 (А, Б) 40—80 20—2Ь0 120 И — 12 3 100; 360 И 0,4 Т-1в 2
ГТ308 (А—В) 90—120 20—200 ст 120 И 20 12 150; 360 И 0,2 Т-1в 2
ГТ309 (А—Е) 40—120 20—180 ст 10 — 10 — 50 2 Т-26 0,5
ГТ310 (А—Е) 80—160 20—180 10 12 10 20 2 Т-3 0,1
ГТ311 (Е—И) 250—450 15—300 50 12 12 2 150 0,3 Т-4 1,2
ГТ313 (А, Б) 300—1000 20—250 10 15 12 — 100 0,6 Т-4 1,2
ГТ320 (А—В) 80—160 20—250 ст 300 И 20 9—12 3 200; 1000 И 0,225 Т-1г 2
ГТ321 (А—Е) 60 20—200 ст 2-103 И 45 40а 2,5 160; 20-10s И 0,25 Т-1г 2
ГТ 322 (А—Е) 50—100 20—120 5 — 10 — 50 0,7 Т-7 0,6
КТ301 (А—Ж) 20—30 10—300 104 20—30 20—30 3 150 0,6 Т-26 0,5
КТ312 (А—В) 80—120 10—280 30 15 15 4 225 0,4 Т-26 0,5
1 При внешнем сопротивлении между базой и эмиттером не более 1 кОм.
г При внешнем сопротивлении между базой н эмиттером не более 100 Ом.
’ Приведено значение fp — предельной частоты генерации.
4 Приведено значение тока эмиттера.
5 Габаритный чертеж и цоколеика транзисторов П13—П1 5, П39—П42 приведены на черт. Т-9 (рис. 9.2).
* Габаритный чертеж н цоколевка транзистора ГТ108 даиы иа черт. Т-6 (рис. 9.2).
Примечание. В таблице использованы следующие условные обозначения: И—значение параметра в импульсе; ст—статический коэффициент усиления по току.
ТАБЛИЦА 9.15
Транзисторы средней и большой мощности
Тип Параметры предельных режимов при 20° С ръ, (50° С) Вт р тп-к, °С/Вт ^тп-с. °С/Вт Габаритный чертеж (рис. 9.2) Масса, г
имп. А Укб. Б С "еб. в р, Вт
Транзисторы средней мощности низкой частоты
ГТ403 (А—И) | 1,25 45—80 | 30—60 | 20 | 0,5 2.3 15 100 Т-5 4
Средней частоты
П601 —П602 1.5 25—30 0,7 I 0,5 1.25 15 50 Т-12 12
П605—П606 1.5 35-45 25—40 1 1 0,5 1,25 15 50 Т-12 12
Высокой частоты
П607—609 0,6 30—50 25—40 1.5 1.5 Т-12 12
КТ601 0,03 —— 100 2 0,5 — Т-1г 2
КТ602 (А—Г) 500 120 100 5 2,8 — 45 150 Т-106 4
Транзисторы большой мощности низкой частоты
П213—П215 5 45—60 30—70 10—15 1.7 10—1 1 . 5 3,5—4 35 Т-13 17
П216—П217 7.5 35—60 35—60 15 1.7 24—30 2—2,5 35 Т-13 17
П302—П306 0,4—0.5 35 35 1 7—10 10 100 Т-15 10
ГТ701А 12 — 55 15 — 50 — — Т-16 25
Средней частоты
П701 (А, Б) П702 (А) КТ801 (А, Б) КТ802А КТ805 (А, Б) 0,5 2 5 8 35—60 150 35—60 60—80 135—160 2 2,5 3 5 1 4 5 50 30 10 40 10 2,5 2,5 3,3 85 33 Т-15 Т-14 Т-Юа Т-11 Т-1 1 10 33 4 22 22
Высокой частоты
М ГТ804 (А—В) 15 100 100—190 2 15 2 40 Т-12 12
Ю
Рт — то же с дополнительным теплоотводом;
/?т п-с—тепловое сопротивление участка переход — среда;
Ягп-к —тепловое сопротивление переход— корпус;
^кмакс — допустимая температура корпуса;
ТКН, ТК.Е — температурные коэффициенты напряжения и емкости соответственно;
Р — коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером;
Сд — емкость туннельного диода;
СНом — номинальная емкость варикапа;
Кс — коэффициент перекрытия по емкости;
Твосст — время восстановления обратного сопротивления импульсного диода;
^импмакс — прямое импульсное сопротивление диода;
Q — добротность диода.
Некоторые типы диодов из-за малых размеров маркируют с помощью цветового кода, элементами которого служат окраска концов корпуса возле плюсового или минусового выводов или цветные точки возле выводов и в средней части корпуса (см. табл. 9.13).
9.6. СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЯ И ПОРЯДОК ЗАПИСИ ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНЫХ ЛАМП
В КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Условные обозначения современных приемоусилительных ламп (ПУЛ) по ГОСТ 13393—67 состоят из четырех элементов.
Первый элемент — цифра — соответствует округленной величине напряжения накала в вольтах. Второй—буква—указывает вид лампы: А — частотопреобразовательная лампа, Б — диод-пентод, В—пентод со вторичной эмиссией, Г—диод-триод, Д — диод одинарный, Е — электронно-оптический индикатор, Ж—пентод с короткой характеристикой, И—триод-гексод и триод-пентод, К — пентод с удлиненной характеристикой, Н—триод двойной, П— выходной пентод или лучевой тетрод, С—триод одинарный, Ф — триод-пентод, X — диод двойной, П — кенотрон, Э — тетрод.
Третий элемент обозначения — цифра — соответствует порядковому номеру типа ПУЛ, а четвертый—буква — определяется ее конструктивным оформлением: стеклянный крупногабаритный (диаметром более 22,5 мм) баллон—С, миниатюрный (пальчиковый диаметром 19 и 22,5 мм) стеклянный баллон — П, сверхминиатюрный стеклянный балон—Г (диаметром более 10,5 мм), Б (диаметр 6— 10,5 мм), А (диаметр d 6 мм), стеклянный баллон с дисковыми выводами— Д, металлокерамическая оболочка — К, сверхминиатюрная металлокерамическая оболочка—Н. Лампы в металлическом баллоне четвертого элемента обозначения не имеют.
К стандартному обозначению иногда добавляется дополнительный пятый элемент—буква, характеризующая специальные свойства ламп: В — повышенную механическую прочность и надежность, Е — повышенную долговечность (З-гЮ)-Ю3 ч, К — высокую виброустойчивость, И—лампы, предназначенные для работы в импульсном режиме. Дополнительный индекс присваивается в том случае, когда лампа является разновидностью другой ПУЛ с аналогичными электрическими характеристиками.
Пример записи ПУЛ в конструкторской документации:
Лампа 6Ж2П ГОСТ 11317—65.
$.7. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНЫХ ЛАМП
Приемоусилительные лампы (ПУЛ) классифицируются по конструктивному оформлению, по назначению, по виду и величине напряжения накала.
Классификация ПУЛ по конструктивному оформлению
Современные ПУЛ делятся на лампы со стеклянным баллоном: крупногабаритные, миниатюрные, сверхминиатюрные; лампы с металлическим баллоном; металлостеклянные и металлокерамические.
Конструкция лампы влияет на ее частотные свойства, величину мощностей электродов, экономичность, определяет интервалы допустимых внешних воздействий и, следовательно, область ее целесообразного применения.
Лампы с металлическим баллоном устарели и в новой аппаратуре не используются.
Основная тенденция развития ламп со стеклянными баллонами — уменьшение габаритов.
Стеклянные крупногабаритные лампы (С) применяются в мощных низкочастотных устройствах (усилители, выпрямители, стабилизаторы напряжения питания).
Миниатюрные пальчиковые лампы (П) применяются наиболее широко, так как отличаются хорошими электрическими и механическими свойствами. Работают вплоть до метровых волн.
Сверхминиатюрные лампы (А, Б, Г) имеют хорошие электрические и механические свойства, малые габариты. Однако велика опасность перегрева баллона, поэтому необходим хороший тепловой контакт с шасси. Применение целесообразно лишь в малогабаритной аппаратуре УКВ диапазона.
Металлостекляиные лампы с дисковыми выводами (Д), имеющими малую собственную индуктивность (маячковая и карандашная конструкции), работают в дециметровом диапазоне.
Металлокерамические лампы (К) применяются в схемах с общей сеткой на частотах до нескольких тысяч мегагерц.
Сверхминиатюрные металлокерамические лампы (Н) — самые экономичные, обладают высокой теплостойкостью, хорошими механическими и частотными свойствами.
Области применения ПУЛ
Приемоусилительные лампы бывают следующих видов: диоды, триоды, тетроды (обычные и лучевые), пентоды, многосеточные и комбинированные лампы.
Диоды делятся на маломощные высокочастотные (детектирование колебаний ВЧ и СВЧ, смешение на СВЧ), мощные выпрямительные кенотроны (низковольтное и высоковольтное выпрямление тока промышленной частоты) и демпферные (демпфирование колебаний).
Триоды используются для усиления и генерирования колебаний, в импульсных схемах, а также в качестве регулирующих ламп в стабилизаторах напряжения.
Основной недостаток триодов — большая емкость сетка — анод, ограничивающая рабочий диапазон частот при включении по схеме
с общим катодом. Однако низкий уровень шумов делает их незаменимыми в диапазоне СВЧ. Для уменьшения проходной емкости применяется включение ламп серий Б и П по схеме с общей сеткой (к = = 24-6 м), используются также триоды с дисковыми выводами (к — = 304-40 см) и металлокерамические (к > 74-8 см). В усилителях напряжения применяют триоды с большим коэффициентом усиления ц(304-100).
Для усилителей мощности необходимы лампы с «левыми» анодно-сеточными характеристиками (т. е. с малым р. = 44-10) и достаточно высокой крутизной (S до 6 мА/B). Триод работает без искажений в широком диапазоне значений сопротивления нагрузки.
Регулирующие лампы работают при больших токах (/а = 504-4-1000 мА) и низких анодных напряжениях (около 100 В).
Высокочастотные пентоды имеют небольшую проходную емкость СаС1 (0,0034-0,006 пФ) и высокое входное сопротивление. Однако уровень шумов выше, чем у триодов. Пентоды делятся на два типа: с короткой и удлиненной характеристикой, предназначенные для работы в каскадах усиления напряжения ВЧ с АРУ.
Низкочастотные выходные пентоды характеризуются высоким ц (150—600), поэтому требуют меньшего управляющего напряжения, чем триоды. Анодно-сеточная характеристика выходных пентодов нелинейна—это вызывает искажения, поэтому пентод критичен в выборе сопротивления нагрузки. При одинаковом допустимом проценте искажений отдача по мощности у пентода и триода примерно одинакова.
Широкополосные пентоды характеризуются высоким значением Коэффициента широкополосности, или добротности,
=------------.
Свх 4" СВЫХ
Выходные пентоды отличаются большим импульсом анодного тока, определяющим максимальное напряжение на нагрузке.
Пентоды с катодной сеткой обладают высокой добротностью, но требуют наличия низковольтного источника для питания катодной сетки. Применяются в широкополосных усилителях и в схемах формирования наносекундных импульсов.
Лампы со вторичной эмиссией предназначены для использования в импульсных схемах наносекундного диапазона, так как имеют высокую добротность. Их недостаток—значительная нестабильность усилительных параметров.
Стержневые пентоды (высокочастотные и выходные) отличаются высокой экономичностью, малым разбросом параметров (<^±5%), улучшенными высокочастотными свойствами. Низкий уровень шумов, высокое входное сопротивление и малые междуэлектродные емкости обеспечивают работу в диапазоне до 250 МГц.
Пентоды с двойным управлением электронным потоком применяются в преобразователях частоты. Крутизна по третьей сетке обычно в несколько раз ниже, чем по первой.
Тетроды обладают очень малой емкостью СаС]. Подразделяются на тетроды для усиления напряжения и мощности НЧ и широкополосные тетроды. Недостаток—наличие малостабильного падающего участка анодной характеристики, способствующего возникновению паразитных колебаний.
Лучевые тетроды—мощные выходные низкочастотные лампы.
Многосеточные лампы применяются в преобразователях частоты в диапазоне ДВ, СВ и КВ. Обладают относительно высокой крутиз -ной преобразования. Недостаток — большой уровень шумов.
Комбинированные лампы совмещают в одном баллоне две или несколько ламп, имеющих отдельные системы электродов, часто разделенные экранами для устранения паразитных связей. Применение комбинированных ламп уменьшает габариты аппаратуры и упрощает ее монтаж.
По виду накала лампы делятся на два типа—с прямым накалом и косвенным. Первые могут работать только на постоянном токе, вторые—как на постоянном, так и на переменном.
При выборе типа ПУЛ для применения в конкретной схеме можно руководствоваться табл. 9.16, в которой перечислены характерные области использования ПУЛ.
9.8. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗБРОС ПАРАМЕТРОВ ЛАМП И ИХ ИЗМЕНЕНИЕ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Значения параметров ламп, принадлежащих к одной технологической партии, распределяются по определенным вероятностным законам. Законы распределения токов, крутизны, коэффициента усиления, выходной мощности и межэлектродных емкостей близки к нормальному, а виброшумы и сопротивления изоляции распределены по логарифмически-нормальному закону.
В технических условиях на ПУЛ указывают среднее значение и границы поля допуска параметра. Для ламп повышенной надежности помимо этого контролируется интервал допустимого положения медианы кривой распределения.
В процессе эксплуатации нормальный закон распределения значений параметра сохраняется, хотя смещается среднее значение и увеличивается дисперсия. Законы распределения, отличные от нормального, со временем могут изменяться.
При проектировании аппаратуры необходимо учитывать как технологический разброс параметров, так и их возможный дрейф в процессе эксплуатации. Характер дрейфа для основных параметров ПУЛ следующий: токи накала и первой сетки, входное, внутреннее и шумовое сопротивления — возрастают, а ток анода и второй сетки, выходная мощность и крутизна уменьшаются. Величины статического коэффициента усиления и межэлектродных емкостей со временем почти не изменяются.
9.9. ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЖИМА НА СРОК СЛУЖБЫ ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНЫХ ЛАМП
Основным элементом, определяющим безотказную работу ПУЛ, является узел катод — подогреватель (60% отказов).
Интенсивность отказов А резко возрастает при повышении номинального значения напряжения накала (Ua), последовательном включении подогревателей, чередовании недокала и перекала. Поэтому рекомендуется стабилизировать Ua в пределах ±2% (особенно для ламп серии Е), использовать ПУЛ только при параллельном включении подогревателей и не превышать 17Нмакс> установлен-
ТАБЛИЦА 9.16
tu
Применение приемно-усилительных ламп
Область применения Условия применения
обычные повышенная механическая прочность долговечность экономичность малые габариты
Усиление напряжения: СВЧ 6С17К, 6С48Д, 2С49Д 6С17К-В — 6С53Н —
ВЧ 6С1П, 6СЗП, 6С4П, 6С15П, 6С1Ж, 6НЗП, 6Н5П, 6Н14П, 6Н23П, 6Ж4П, 6К4П, 6Ф1П, 6Н24П, 6Н27П 6Н19П, 6К4П-В, 6С2Б-В, 6С26Б-К, 6С27Б-К, 6С28Б-В, 6С29Б-В 6Ж1Б-В, 6Ж5Б-В, 6Ж31Б-К, 6ЖЗЗА-В, 6К6А-В, 6С51Н, 6С52Н, 6Э12Н, 6Ж45Б-В, 6Ж46Б-В 6СЗП-Е, 6С15П-Е, 6К4П-Е, 6С45П-Е 1Ж17Б, 1Ж18Б, 1Ж24Б, 1Ж29Б, 6С51Н, 6С52Н, 6Э12Н 6С2Б, 6С28Б, 6С29Б, 6Ж1Б, 6Ж5Б, 6ЖЗЗА, 6К6А
ВЧ широкополосное 6Ж1П, 6Ж2П, 6ЖЗП, 6Ж5П, 6Ж9П, 6ЖНП, 6Ж23П, 6ЖЮП, 6Ж20П, 6Э5П 6ЖШ-В, 6Ж21П, 6Ж22П, 6Ж9Б 6Ж1П-Е, 6Ж9П-Е, 6ЖПП-Е, 6Ж23П-Е 6Э6П-Е — 6Ж5Б, 6Ж9Б
НЧ 6Н1П, 6Н2П, 6Н4П, 6Н15П, 6ФЗП, 6Н9С, 6Н10С, 6Н12С 6Н1П-В, 6Н2П-В, 6Н16Б-В, 6Н28Б-В, 6Н17Б-В, 6С6Б-В, 6С7Б-В, 6С34А-В, 6С35А-В 6Н1П-Е, 6Н2П-Е 6С51Н 6Н16Б, 6Н17Б, 6С6Б, 6С7Б, 6СЗБ, 6С34А, 6С35А, 6СЗОБ, 6С31Б. 6С32Б, 6Н21Б
Продолжение
Область применения Условия применения
обычные повышенная механическая прочность долговечность экономичность малые габариты
Усиление мощности: ВЧ 6П23П, 6П21С — — 1П5Б, 1П22Б, 1П24Б 2П19Б
ВЧ широкополосное 6П15П, 6П9, 6С9Д, 6Э5П, 6Э6П 6П15-В 6Э6П-Е, 6П9Е — —
НЧ 6П1П, 6П14П, 6П15П, 6ПЗС, 6ФЗП, 6П18П 6П1П-В, 6П14П-В, 6П15П-В, 6Н6П, 6П25Б-В 6П1П-Е, 6ПЗС-Е — 6П25Б
Преобразование частоты 6А2П, 6АЗП, 6А7, 6А10С, 6И1П, 6Ф1П, 6Ж2П, 6ЖЮП, 6Н27П 6Ж2П-В, 6Ж2Б-В, 6И1П-В 6Ж2П-Е 1И2П, 1А1П, 1А2П, 6С52Н, 6С53Н, 1С12П, 1Ж30Б, 1Ж37Б 6Ж2Б, 6Ж10Б
Генерирование колебаний ВЧ 6НЗП 6Н15П, 6Н13С, 6П21С, 6С8С, 6С21Д, 6С36К, 6С45К, 6Ф1П, 6Н27П 6С6Б-В, 6Н16Б-В, 6С34А-В, 6С2Б-В 6НЗП-Е 1Ж29Б, 1Ж24Б, 1Ж17Б, 1П5Б, 1П22Б, 6С51Н 6С52Н, 6Э12Н, 1Ж30Б 1С38А, 2С14Б, 6Н16Б, 6С6Б, 6С2Б, 6С34А
226
Область применения Условия применения
обычные повышенная механическая прочность долговечность ЭКОНОМИЧНОСТЬ малые габариты
СВЧ 6С2П, 6С5Д, 6С13Д, 6С44Д, 6С49Д, 6С16Д, 6С17К, 6С36К 6С17К-В — 6С53Н 6С37Б
Детектирование; ВЧ СВЧ 6Х2П, 6Х6С 6Д10Д, 6Д15Д 6Х2П-В, 6Х7Б-В, 6Д6А-В 6Д6А-В, 6Д13Д, 6Д16Д 6Х2П-Е — 6Х7Б, 6Д6А 6Д6А
Умножение частоты 6Д10Д — — — —
Генерирование шумов 2Д2С — — — —
Выпрямление низковольтное: маломощное мощное 5Ц4М, 5Ц4С, 6Ц4П, 6Ц5С, 6Ц13П 5ЦЗС, 5Ц8С, 5Ц9С 6Ц4П-В 6Ц4П-Е — —
Продолжение
Область применения Условия применения
обычные повышенная механическая прочность долговечность ЭКОНОМИЧНОСТЬ малые габариты
Высоковольтное;
маломощное 1Ц1С, 1Ц7С, 1Ц11П, 2Ц2С, Щ21П, ЗЦ16С — — — —*
мощное 5Ц12П —~ — — “““
Демфпирование колебаний 6Ц10П, 6Ц17С, 6Ц19П, 6Д14П, 6Д20П — — —
Регулирующая лампа в стабилизаторах напряжения 6С18С, 6С20С, 6С39С, 6С41С, 12С42С, 6С19П, 6С40П, 6Н13С 6С19П-В, 6СЗЗС — — 1 —
Усиление импуль- 6С47С, 6Н26П — — — 6Н25Г
сов
Измерительные устройства 2Д2С, 2Д7С — — — 2ДЗБ
Генерирование импульсов 6Н1П, 6Н6П, 6Н1П-И, 6Н6П-И, 6Н26П БН1П-В, 6Н16Б-В — — 6Н16Б, 6Н16Б-И. 6Н25Г
Формирование им-пульсов М — 6Ж2П, 6ЖЮП, 6Ж20П, 6Ж21П, 6Ж22П 6Ж2Б-В, 6Ж2П-В 6Ж2П-Е — 6Ж2Б, 6ЖЮБ
кого из условия допустимого сокращения срока службы. Зависимость X от Un имеет вид:
/ \1а
X —0,4 Хо 0,6 Хо ,
\ е/н ном /
где Хо соответствует работе при UH ном.
Понижение UH относительно номинального значения уменьшает X, но при этом ухудшаются усилительные свойства лампы. 47цМИн выбирается из условия падения S на 30—50%. Этому соответствует UB Мин = (0,85 — 0,9) UB пом.
При использовании ПУЛ в нелокальном режиме необходимо снижать анодно-экранные напряжения, чтобы избежать отравления катода, а в дежурном режиме (без токоотбора с катода) — UB < (0,6-0,7) UB ном.
Необходимо ограничивать пиковое значение напряжения катод-подогреватель. При отрицательной полярности напряжения подогревателя по отношению к катоду долговечность ПУЛ несколько выше, чем в случае обратной полярности.
Заметное влияние на срок службы ПУЛ оказывают рабочие режимы электродов.
Напряжения, токи и мощности электродов. Под предельно допустимыми значениями подразумеваются пиковые значения напряжений и мощностей и средние значения токов электродов. Значения предельных мощностей, рассеиваемых на электродах, устанавливаются исходя из заданной долговечности при определенном проценте годности. Снижение мощностей, а также рабочих токов и напряжений дает существенное увеличение сроков службы ПУЛ. Рекомендуемые коэффициенты нагрузки по этим параметрам не превышают 0,7.
Уменьшать мощности рассеяния Ра рекомендуется путем снижения потенциала анода, а не анодного тока.
При триодном включении тетрода (пентода) нельзя допускать перегрузки лампы по мощности, выделяемой на экранирующей сетке.
Параллельное включение ламп, вследствие разброса их параметров, вызывает неравномерное распределение Ра. В этом случае необходимо обеспечить для каждой лампы Ра < Ра ном- Кроме того, увеличивается крутизна системы параллельно включенных ламп, что может принести к паразитной генерации. Для предотвращения этого следует включать в цепи анодов и экранирующих сеток анти-паразитные резисторы сопротивлением 50—120 Ом.
Сопротивление утечки управляющей сетки. При увеличении сопротивления утечки управляющей сетки сверх предельно допустимого понижается стабильность работы ПУЛ. Величина сопротивления утечки в цепи второй управляющей (третьей) сетки у пентодов не должна превышать значения, установленного для первой сетки. Если же эта сетка не используется в качестве управляющего электрода, то она должна быть заземлена по переменному току и должна иметь постоянный потенциал, близкий к потенциалу катода.
Стабилизация параметров ПУЛ в рабочих режимах. При проектировании аппаратуры следует принять необходимые меры для ста билизации рабочих режимов ПУЛ. Стабилизация должна быть такой, чтобы влияние изменения питающих напряжений на стабильность выходных параметров аппаратуры было минимальным.
Эффективным является введение отрицательной обратной связи по току с помощью цепи автоматического смещения АС. Величина сопротивления АС (кОм) определяется выражением
Як < (7 4- 8)/S,
где размерность S, мА/В.
Не рекомендуется использовать прямой ток управляющей сетки для создания напряжения АС. Экранные сетки нелучевых Ламп следует питать через гасящие резисторы для стабилизации их режима. Применение же гасящего резистора в качестве стабилизирующего элемента лучевых ламп неэффективно. Экранные сетки прямонакальных ПУЛ следует питать от потенциометров.
Стабильность выходных напряжений блокинг-генераторов и импульсных катодных повторителей можно увеличить применением ламп с большим (3—5-кратным) запасом по импульсу тока катода.
X — Хо
9.10. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА СРОК СЛУЖБЫ ПРИЕМНО-УСИЛИТЕЛЬНЫХ ЛАМП
Климатические факторы
Повышенная температура окружающей среды приводит к увеличению температуры баллона и электродов, ускоряет процессы газовыделения, электролиза стекла и т. д. Резко возрастает интенсивность отказов:
Тбал ®
Т'бал ном /
где Хо соответствует номинальной температуре баллона.
Использование экранов приводит к увеличению температуры баллона на 80—100° С.
Пониженная температура не оказывает заметного влияния на работу ПУЛ. Только у некоторых типов ламп (например, маячковых) несколько уменьшаются токи электродов и увеличивается время разогрева катода.
Пониженное атмосферное давление ухудшает теплообмен баллона с окружающей средой, что приводит к повышению Т$ая. Кроме того, между штырьками ламп могут возникнуть коронные разряды, искрения и пробои.
Повышенное атмосферное давление при длительном воздействии может привести к ухудшению вакуума и параметров ПУЛ.
Повышенная влажность, плесневые грибки не влияют на работоспособность ПУЛ. Однако выводы ламп могут окисляться, вследствие этого возрастают переходные сопротивления контактов. Несколько снижается напряжение пробоя между соседними выводами.
Механические воздействия
Ударные ускорения вызывают деформации электродов и изменения расстояний между ними, вследствие этого в цепях электродов возникают импульсы помех, нарушающие нормальную работу аппаратуры. Если ударные ускорения превысят допустимую величину, лампы выходят из строя.
2|3 С-1 1 2 ‘Г\^2/~5 С-2 1 [~'\ * 3 С-3 1j5 Z^X 5 J -*0^4. С-if - — /. /^\2,5 k. *тчл—* 7— С-5
,7 1 С -6 !> /^Х « \У^у_ £ 2~^^~3 С-1 if 6, (^Х-2 5 -*О*“4> С- 8 А с£ЕХк 3-\j^4-5 2 С-9 9 7,8 \^~\,г fX^J-з 5 С-10
/_;*Х 4 г-^-ь^з С-11 А кп^л--~\\с '^п С-12 Л f [Ъ~ - - ) дСА!\7 С-13 ±7 /^Х з \~^7 r S-*O*-70 C-74 jjt С-15
6,8 1,3 /7~Х77 V^u/Zj С-16 бТг^-Х 5 v rnZii/ С-17 5 V ^J-2,6 С-18 ,3 zyx v'A'J i 6 C-19 ,5 Z~^X 8 C- 20
А6 з 5 С- 21 Л /~^Х « Г-^чр.д 7^3*рл С-22 А Х—/^Х 9 \^С1—1 £->О<-4< С- 23 .« Z^X 5 V^C/-3 7_aO^ 1 C-2A< 9 .10,11 УГЧ. 8, f -* \7,a \~^ГрЛз Z C-25
А 1^^~2 С-26 2 fa /~^~Х7 1,ч<~г~6,9 С-27 7 /^Хг,а z’JJfe5^,s С-28 3^7 z^X i \^yjz.5 XiiZ-,5 C-29 Л7 C-30
/7 /-^Хда 4» JOc-5 С-31 1±3 Z^Xw 12~^^~10 С-32
Рис. 9.3. Схемы соединения электродов ламп с выводами.
Вибрационные ускорения приводят к возникновению напряжения виброшумов ((/вш) на анодной нагрузке, С увеличением ускорения £/вш растет приблизительно по линейному закону. Кроме того, UBU1 зависит от направления вибрационного ускорения (ускорения, перпендикулярные оси лампы, увеличивают £7ИШ) и от частоты
Д-1 Д-2 4-3 Д- ч A Д-5
Д-6 0в'^© Д-7 © Д-8 Д-9 A n C^0~/7 Д-Ю
А 06чгС) Ц-1 0 -Л СГПэ Ц-г u-i Ц-Ч Ц-5
Ц-6 @й-[Гх!) )® Ц-7 А । _ V,* 8 ц-е ©kj—» 'P Ц-9 (LTw^a) Ц- to
_ * ©© Ц-t/ А ©Л -L у?) ц-tz 3. 5 Ч (z 8 2^^~7 Ц-/3 _©© (зв^Г''ф 1 Ц-/Ч A 2,6\^^ '—^С*У5,7 Ц-/5
27 H-f /|?|5 2 7 Н-2 *1 flf £_/й\_7 2—VZIT?—8 н-з ZJ-15 7 3 j?7—2 Н-Ч 3 S Zz^.‘:^7zg t0 H-5
3 1.9 2 6 н-6 5. £.77 » to ?тзЯ1Я£г7 З^—9 Н-7 /Jjff 4- 9 e H-e
вибрации: UBm резко возрастает при приближении частоты вибрации к частотам механического резонанса отдельных деталей или их совокупностей.
Длительное воздействие на ПУЛ ударных или вибрационных ускорений повышает X на один-два порядка.
В табл. 9.17 приведены нормы допустимых механических и климатических воздействий на ПУЛ.
Креплеиие ламп в аппаратуре. Для крепления ламп с жесткими выводами применяются нормализованные ламповые панели (см. гл. 15 справочника). Вставленная в панель лампа не должна в ней свободно перемещаться, так как при воздействии вибраций и ударов это может привести к возникновению паразитной модуляции. Не рекомендуется использовать свободные лепестки ламповой панели в качестве опорных точек монтажа.
Крепление ламп с гибкими выводами производится при помощи специальных экранов—ламподержателей, обеспечивающих необходимую амортизацию ламп при воздействии вибраций. Особое внимание необходимо обращать на обеспечение хорошего теплового контакта баллона лампы с ламподержателем и с корпусом аппаратуры.
11 Л А А
з__^\Л 6
3 ' 1 г *“^7 5 лЧх^ 1
Ж-1 Ж-2 ж-з л*»!» Ж-5
1 5 15 У .7
2 ZtXj 6_^ф-7 6 6 3
_~т= = =7-7 г 7~Уу=5?~х ~т: = =4—/ 7
3 44 7—Усу У Ч -^>У-5
ж-6 /г-7 Ж-8 ж-з Ж-1О
7 7 А А 6^8
8 <Ф\-7
2,6\^ГТ~5 1,3 у~г б—^гС^Ч~~1 ~~р - 4- 1ТУЛ^г
7 Х—Х 3 7 xZx 7 s-^^-з
Ж-11 Ж-12 Ж-13 Ж-13 Ж-15
.6 .3 А ,3
2,7 7 /---У— 7 1
з!у^>у 7 1 г~^=ДЧ-з 7“Т= = з—Уг^У ’
* г * X—X 5
Ж-16 Ж-17 Ж-16 Ж-19 Ж-20
,5 ,2 .3 .3
1 2 *-(=' = q_z 7 —УтгУ «г, <с 1 1 7 ~Т== =4— 7 z~SA9~7g
3 -о—* ^^^3 / 7
Ж-21 Ж-2 2 К-1 К-2 К-3 —
Эксплуатационные данные приемно-усилительных ламп
S р;
<
% 'HlOOHtfOJ 90 90 98 85—9 90 90 98 85—9 98 90 98 90 90 90-9
Долговечность, ч 500 500 500 5000 500 500 5000 500 2000 100—200 200—500
Наибольшее ускорение при ударах, g серии 4000 75 150 I 150 150 75 150
X а ЕР О а а ч о 300—500 300—500 500 1000 500 500
Наибольшее постоянное ускорение, Я 100 30—100 100 100 100 100—150
, Диапазон частот, в । котором отсутствуют механические резонансы конструкции. Гц 20—250 5—300 600—2000 10—4000 10—2000 5—600
Атмосферное давлеине, Н/м2 а> S S 21 Я § 3 S 12-. о in in in 1Л 2 о О ООО го ” со со ео го
л ч § ф 1g S S (2—12). 10s 2,6-10s 6,65-1 О2 6,65-1 О2 6,65-102 6,65-1 О2 6,65-1 О2
Я я 1 д Cl cq a S «з ® ao us(j g м лаг s h к Я ч f> « S S H Ю s 50—300 200—2501 170—250 140—250 250 200—300 170
Температура окружающей среды, °C BBH41/BW -HDMBW 100 90 120 200 250 100 100
вен -qifBMHHHW —60 —60 —60 —60 —60 —60
Конструктивное оформление лампы Стеклянные крупногабаритные Пальчиковые стеклянные: обычные серин В серии Е с катодной сеткой Сверхминиатюрные стеклянные' Б с навитыми сетками обычные серии В серии Е серии К стержневые г А обычные серии В Металлокерамические сверхминиатюрные Металлокерамиче- ские обычные серин В Стеклянные с дисковыми выводами
U
При сроке службы 500 ч. При 5000 ч максимальная температура баллона должна быть ниже на 30—40
Мягкие прокладки между баллоном и держателем ухудшают теплоотвод и поэтому использовать их не рекомендуется.
Гибкие выводы ламп нельзя изгибать на расстоянии менее 5 мм от наружной поверхности лампы
Время готовности ламп к работе. Время готовности (/г) ПУЛ к работе оценивается временем разогрева катода. У прямонакальных ламп /г исчисляется долями секунды, а у ламп с косвенным накалом — десятками секунд. Для сверхминиатюрных ламп /г = 15-? --20 с, а для пальчиковых /г = 30ч-40 с. Лампы серии Е имеют несколько большее ir.
Когда необходимо существенно сократить /г, применяется:
а) дежурный режим работы ПУЛ;
б) кратковременный перекал подогревателя подачей напряжения UB = (1,5-5-2) • UH ном-
В этом случае важно правильно подобрать степень и время действия перекала, иначе возможен выход лампы из строя.
В табл. 9.18—9.23 приводятся некоторые справочные данные по основным типам ПУЛ. Все размеры даны в миллиметрах.
ТАБЛИЦА 9.18
Диоды
Тип pa. Вт C„„ cln» пФ Zh, А Габаритный чертеж Схема соединения (рис. 9.3) Масса, р
2Д1С 0,01 0,2 0,4 14С д-1 7
2Д2С 5 0,8 1,45 15С д-2 25
2ДЗБ — 2,4 0,11 1Б /7 = 38 д-з 3
6Д6А (В) 0,2 3,7 0,15 2Б /7 = 36 Д-4 2,5
d = 7,2
6Д10Д 0,5 3,5 0,75 1Д Д-5 9
6Д15Д 0,5 1,2 0,33 зд Д-10 12
6Д13Д 1 0,8 0,24 6Д Д-9 3,5
6Д16Д — 1,8 0,15 6Д Д-9 3,5
6Х2П (В, E) 0,5 3,8 0,3 1П /7 = 48 Д-6 12
6X6C 0,2 3,3 0,3 2Са /7 = 85 Д-7 40
6Х7Б (В) 0,2 5,8 о,з 4Б /7=36 Д-8 3,5
<< \у-«7 J П-1 ♦ 2j6 з П-3 A 1,3~6,9 П-9 A П-5
6 1 7_(^&.9 5~ П-6 2J s 7 П-7 iff z—6 7-^J^T П-8 A Ада? 12 ’ 10 П-9 A 6JeT^ 7~^Q^~2 П-10
7 2 П-11 .7 9 2 J 5 П-12 A 3,6 П-13 A 6 2^2s~' 1 '4,6 П-14 7 з-^^б П-15
.2 8 —Г~^ГН%9 Г^^^б П-16 7 2 —f ~ " " 11,3,6 g-V.T/ /7-/7 A \jrE4:4-9 2 j П-18 A 7~^G^~2 П-19 .4 з z=SA£7 2 -^<^-6 П-20
6,9 ц 5 П-21 1 $ 7~^^2 П-22 A 5 /7-23 A 7_^X-9 2 /7-2* A э/C~L\_g kdbv—? П-25
ТАБЛИЦА 9.19
Кенотроны и демпферные диоды
Тип 1а макс. МА ^обр имп. хВ Zh. А Г абаритиый чертеж Схема соединения (рис. 9.3) Масса, г
выпрямленный импульс
6Д14П 150 600 5,6 1,1 4П/7 = 75 Ц-11 25
6Д20П 220 600 6,5 1,8 4П /7 = 90 Ц-11 25
1Ц1С 0,5 5 16 0,18 4С/7 = 90 Ц-1 30
1Ц7С 2 7 30 0,2 4С 77 = 105 Ц-1 35
1Ц11П 0,3 2 20 0,2 ЗП Н = 60 Ц-2 15
1Ц21П 0,6 40 25 — 4П/7 = 80 Ц-8 22
2Ц2С 6,8 45 12,5 1,75 ЗС Ц-3 55
ЗЦ16С 1,1 80 35 0,21 4С/7=105 Ц-15 35
ЗЦ18П 1,5 15 25 0,21 ЗП /7 = 65 Ц-2 15
5ЦЗС 125 750 1,7 3 1С /7= 140 <7=52 Ц-4 72
5Ц4С 62 375 1,3 2 1С /7=115 <7=42 Ц-5 55
5Ц8С 210 420 1,7 5 9С Ц-6 НО
5Ц9С 100 600 1,7 3 7С Ц-6 95
5Ц12П 50 300 5 0,75 4П // = 75 Ц-7 25
6Ц4П 37 300 1 0,6 1П /7 = 62 Ц-9 15
6Ц5С 37 300 1,1 0,6 2Са Н = 75 Ц-10 40
6Ц10П 120 450 4,5 1,05 4П Д = 75 Ц-11 25
6Ц13П 120 900 1,6 0,95 4П/7 = 75 Ц-12 25
6Ц17С 200 1200 4,5 1,8 2Са /7= 101 Ц-14 45
6Ц17П 120 450 4,5 1,1 4П /7 = 75 Ц-11 25
OP CP CPCPCPCPCpCPCPCPCPCPCPCPCPCpCPCpQPCPQPCPO QP Cft СР СР СР О СР СР О CP CP C? QP ЬО bO — — on onnnonoooooooonoonnoo nnnnnnonnonnn nnno Ji. Ji. 4>- CO CO CO CO CO — CO CO CO CO tO tO ^q tO tO tO — >— — — — CO -q СТ) СЛ CO CO tO tO — ЙХ — CO— спел A-oosouiScowto-oooofflsmCos сл coh-j tjl OTta Д м СП П СЛ 3 co * oo to )зпдостл>>ппелtncnозwXuioio^^ ~ ле ш fa033*^ ®гп слот отш-S^^; дГш w 3 S — "s^z 4Z4Z 4_z"—Z 4Z Тип
ЬО ф. tO — Ф. Ф« CO — tO — *- *- — — — — — о ел 0 H-00 03 00^ Д oo Ц1СС-*00 A СП 0*>)t0 СР СЛ СЛО ф. СЛ СЛ to to bO — — to о — о о to to СЛ ctj to to to to СЛ to to CO 00 00 00 СЛ СЛ СЛ S, мА/В
— bO С> СЛ *- — СЛ •— | — СЛ W0;OO*-Cn4tCWWQ*- H-^»US4tOObOtC Н-Ц1 | ОСРЬОЛ^СЛСЛ^-Ф-Ф^ЬО OP — tO — *q bO bO- ОО^ООСЛ- ’ О ^4 "M О О О О СЛ О* СЛ СП ЬО О Ц1 ш о о о со СО СП СЛ СЛ СР to ЬО ЬО ьо ТР
— СО СО О ^q 4>- to 00 О С> 4>- О — — ОО 00 — л. СП о со — — — о со- to сл — to— — — etc —оо- to to — to v >. .. > .. .. I. ••.••*— * . W * “ — — — ** '*'•'* — СЛ О — CT> О ~q ~q toooooto 4^ — — — CT) Ji. Ji- ГО -С- CT5 to to ел co ел to ~q ел t-1 ел ел Спр, пФ
Ф- Ф* to— 00 ^4 С© СЛ *—— О 00 CO bO ho to — ЬО О О Ф- ооьосрслф-соо — слсл — to СЛ to to — — — СЛ — ЬО * * - * - - * * * ~ ~ 1 * « - - - - м •««. « м м ~ w ООО СЛ Ф- Ф* СЛ СЛ СЛ СЛ 00 'MlbO слоослело— слслф-ф^ф-ф-ф- ел ел ₽а. Вт 1
0,03 0,08 0,06 0,48 0,15 ! 0,25 0,4 0,15 0,3 0,3 0,78 0,2 0,2 0,58 0,77 0,44 0,2 0,3 1 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 о,з 0,42 0,22 0,17 6,6 6,6 0,13 0,13 0,32 0,44 0,2 0,07 2,7 0,33 0,44 0,5 3> вГ
со to -S * «5 2? 0? ТЕ 7? со со to to to £i to ел to to to — — £5- £— ел to — □ td noggcntn слспозозр-] охзд озет З^оз доздохасл д ее , II Го5:ЯЕЕе012-г-гееееееЕсееееегЧ ^ее-К-й^^-^^^^ее^ее^^^йес II ?8Ln® 8s=*°’°4».^ll II II «1 II ц*81 ^ll 1»-SW « 2S~.= a s gggasseggssa °>£а ss 8.ssgsg=»g& g Габаритный чертеж
nn nnnnnnnnpppppppppnnnp npppnnppnnnpp pppp CO co — to to to to — to to — — — to —— — — —— — — — — to — <b -4 -41 C© — 00 ~q CTJ ел J»- — co to— о — coJi-cotototo — — слсл>ьо©оооо — — — -lento co oo to O eo Схема соединения (рис. 9.3)
— >— to to ,— q — -o — oo co to to to ел — — — — — -4 о о о oo ел о to too о co ф» । ел ел оосо со о о ел । о оо се се о ел ел со — a to о СЛ'ел 00 СЛ СЛ СЛ СЛ СЛ СЛ СЛ СЛ СЛ “О Масса, г
С2ело,слст)сло<з>ст>ст>ст>ст>ст>ст>ст>ст> ИИДИДИХДХШИ tOtOtOtOtOtOtO — — —CTjCnrfi-COtO'— СО -q ст> ел со 1— 0СЧ>СТ)—1-5 — —| — — w оз Q3^=J "ш D3 w'do-5 SJ33^3 "" "''""s ЬзТ0 Тнп
~-1СЛСО — to СО СО СЛ СО СЛ О —- — СЛ ГО Ji- СЛ to ел 00 ОО to ОО со — со S, мА/B ।
to — Ji. — COCOOOtO^ltOtOtOJi-CoOCO СЛСЛООООИЮЮСЛСЛСЛО^ — СО СЛ со т=
К)_—— | — — — to to — со to — — Oto coco co oo л. to — ел ел ст> ст> ct> oo -q □
о о to — — — — ooo^-to — — — to CO CT> CT> to 00 OO CO CO CO to СЛ 00 to и с?
OOOOOOOQOOOOOOOO ЬЭС^СЛС^СлЭСО^СО^^^СРООСлЭСОСЛ ел co ел co ел ел ел > аГ
— totocototo — rf^-o-rfi-totototototo -□□^□□^^□□□□□З II II II II II II II II II II II II II II II II СОСЛ^^СЛСЛЛ.СОСОЬ?^СЛСЛСЛСЛСЛ С-1 Ю СЛ о q Q СП о td-1 Ч Ч S S Г абарит-ный чертеж
ОО to СО -J СГ> 1— СЛ о- □- о- — to to со to — Схема соединения <рнс. 9.3)
— to I —— to — — — — — ел ел о i слсл^.^^^.ослслслслсл Масса, г
Хя CD О Se S Z rp
О и «• ы м — ел ел ел ^ОПП О ел ел ел Са? ЬО — ЬО *т* *т *т| z-с 1_Ц Мч |_Ц СР о СЛ о я 6С47С 6С48Д Тип
ф S со к 5* ТЗ -й ф
О ф J3 S 3 ме с заз ; 2 — свс аботе де 8 СО О — СР >и СП мА/В i to
ф к S я о о х 5 Е Ja и я я » 05 V И Я ел со со СЛ to М<£> со to о 1 т=
СЛ Я сВ 1Й сеткой. , а выводы 3 и )дов Ра=60 Вт. СР СЛ to — — to 38 2,1 3 е ст>
Сл ьэ X S 1 1 1 120 00 со 8 н "0
О ф я X о о о *<£> — — — со со со 0,37 О СР М—То > д'
СЛ 'О S (0 00 X ф X 2 ф X о » со ел со СО СЛ Lit "S СЛ СЛ t)Ja II sx Я gll о 'о-05 00 чертеж Габаритный
рорп to to СО СО -q о» to to С-13 С-15 С-13 Схема сое-двяення (рис. 9.3)
СО о кэ со со ю 220 9 Масса , г
таблица 9.20 Продолжение
ТАБЛИЦА 9.23
Выходные пентоды и тетроды
ТАБЛИЦА 9.22
Пентоды
S, Г абарит- . со к S, мА/В Габарит Я и»
Тип мА/В а» Вт пр. пФ н» Л ный чертеж u 5 к у * о S Й J osr Масса, Тип ра. Вт ₽вых. Вт Y % /н. А НЫЙ чертеж Схема сое дине (рис. 9. Масса.
Пентоды с короткой характеристикой
06Ж6Б 0, 11 1 0,008 0,3 0, 02 1Б //=32 Ж-1 2,5 1П2Б 0,35 0,05 0,008 12 0,05 1Б //=38 П-1 3
1Ж17Б 0.5 0,01 0,06 6Б Н—42 Ж-2 4 1ПЗБ о,з 0,05 0,004 12 0,03 1Б //=38 П-1 3
1Ж18Б 0.7 0,3 0,01 0,023 6Б Н=42 Ж-2 4 1П4Б 0,4 1,8 0,05 1,5 0,004 10 0,02 1Б //=38 П-1 3
1Ж24Б 1Ж30Б 0,9 0,6 — 0,008 0,015 0,013 0,013 6Б Н=42 9Б Ж-2 Ж-4 4 4 1П5Б 0i5 0,'15 10Б //=45 П-18 4
1Ж29Б 2,5 1 ,2 о;ооб 0.06 6Б Н=40 Ж-З 4 1П22Б 2,8 2,5 0,12 10Б //=45 П-2 4
1Ж37Б 0,5 — 0,008 0,045 6Б Н=40 Ж-5 4 1П24Б 2,3 2,5 1,1 1,3 — 0,25 10Б //=45 П-2 5
1Ж42А 0,16 — 0,025 0,015 7Б tf=32 4—7 2 Ж-13 3 2П1П 1,7 0,2 7 0,12 Ш //=57 П-3 10
2Ж14Б 1,25 0,5 0,015 0,03 ' 7Б Ж-14 4,5 2П2П 1,1 0,4 0,05 0,06 1П //=57 П-3 10
2Ж15Б 0,7 1 0,015 0,014 7Б Ж-14‘ 4,5 2П5Б 3 2 3 - 0,25 10Б //=47 П-2 4
2Ж27П 6Ж1П (В, Е) 1 5,2 1 1 ,2 0.015 0.02 0.05 0,17 5П 1П //=48 Ж-191 2 Ж-7 12 15 2П29П 1,7 1 — 0,11 5П //=42 П-5 12
6Ж1Б (В) 4:8 1,2 0,03 0,2 2Б Н=3б Ж-6 3,5 6П1П (В, Е) 4,9 12 3,5 14 0,5 2П //=72 П-6 20
6Ж2Б (В) 3,8 0,9 0,03 0,2 2Б Н=36 Ж-10 3,5 6ПЗС 6 20,5 13,2 5,4 8 0,9 2С //=109 П-7 70
6Ж2П (В, Е) 6Ж4П 3,8 5,7 1,8 3,5 0,018 0,004 0,17 0,3 1П Н=48 1П Н=65 Ж-8 Ж-9 15 13 6П6С 4 3,6 8 0^45 2Са //=85 П-7 38
6Ж5Б (В) 10 2,4 0,05 0,25 2Б Н=43 Ж-6 4,5 6П9 И.7 9 2,4 2 0,65 1М П-8 47
6Ж5Г1 9 3,6 0,03 0,45 1П Н=60 Ж-22 12 6П13С 9 5 14 -—- 1,3 4С //=110 П-10 45
6Ж9Б (В) 6Ж9П (Е) 17 17 2,4 3 0,055 0,03 0,3 0,3 ЗБ Н=43 2П Н=48 Ж-11 Ж-12 5 15 6П14П (В) И 12 3,4 10 0,76 2П //=80 П-11 20
6Ж10Б 5 2. 1 0,05 0,26 2Б Н=43 Ж-10 4,5 6Г115П (В) 14,7 12 — 10 0,76 2П /7=80 П-12 20
6Ж10П 10 3 0,025 0,3 2Г1 /7=48 Ж-12 15 6Г118П 11 12 2,2 8 0,76 2П //=80 П-11 20
6Ж1 1ПЕ 2Ж23П (Е) 28 15 4,9 2,4 0, 1 0,075 0,44 0,44 2П Н=60 2П /7=57 Ж-12 Ж-15 17 17 6П20С 8,5 23 — 2,5 6С П-13 75
6Ж31Б (К) 5 1,3 0,03 0,2 2Б /7=36 Ж-6 3,5 6П21С 4 18 2,8 —— 0,75 5С П-14 60
6Ж32П 1,8 1 0,05 0,2 2П /7=57 Ж-16 =— 6П23П 4,5 11 11 — 0,75 4П //=75 П-4 20
6ЖЗЗА (В) 6Ж35Б (В) 6Ж38П 4,5 3, 1 10 1,3 0,9 2,5 0,03 0,03 0,02 0, 13 0,12 0, 18 5Б 2Б /7=36 1П /7=57 Ж-17 Ж-10 Ж-7 2,5 2,5 15 6П25Б (В) 6П27С 4,2 10 4,1 27,5 0,75 8,5 8 0,45 1,5 4Б //=43 2С //=110 П-15 П-7 5 65
6Ж39Г (В) 28 3,3 0, 12 0,44 ЗВ /7=47 Ж-18 7 6П30Б 4,5 5,5 __ — 0,5 11Б П-20 6,5
6Ж40П 6Ж43П (Е) 5Ж44П 3,8 14,5 25 0,5 3, 1 4,5 0,025 0,075 0,006 0,3 0,48 0,55 к, ю — ДЭЗ 3:3:3: II II II CJ, U1 Ж-21 Ж-15 Ж-20 20 17 15 6П31С 6ПЗЗП 12^5 10 10 12 4,2 1,3 0,9 4С //=103 2П /7=80 П-19 П-21 45 21
6Ж45Б (В) 5,4 0,5 0,05 0, 13 10Б /7=35’ к-з 5 6П34С 13 18 — 2,0 12С //=115 П-22 55
6Ж46Б (Е) 4,5 0,5 0,05 0,13 10Б /7=35 к-за 5 d—34
6Ж49П (Д) 17 2,8 0,03 0.3 2П /7=57 Ж-12 15 6П36С 20 12 — 2,0 НС d=40 П-23 90
//=115
Пентоды с удлиненной характеристикой 6П37Н 18 15 — — 1,2 6К П-24 25
1К2П 0,7 1 0,3 0,01 0.03 1П /7=60 K-I 11 6Э5П (И) 30 8,3 1 10 0,6 1П /7=75 П-16 20
1К12Б — 0,008 0,06 6Б Н=40 Ж-2 4 6Э6П (Е) 30 8,3 1 10 0,6 2П //=67,0 П-17 20
6К1Б (В) 6К11Б (К) 6К4П (В, Е) 4,8 4,8 4.4 1 , 2 4,2 3 0,03 0,03 0,005 0, 2 0,2 0,3 2Б /7=36 2Б Н=36 1П Н=62 Ж-6 Ж-6 Ж-8 3,5 3,5 13 6Э7П ' 6Э12Н 1,6 10 10 2,2 — — 0,75 0,13 4П //=80 4К П-25 П-9 30 4
6К6А (В) 4,5 1.3 0,03 0, 13 5Б К-2 2,5
6К13П 12,5 2,5 0,006 0.3 2П Н=67 Ж-12- 20
6К14Б (В) 5 0,5 0,05 0, 13 10Б Н=35 к-з 5
1 Третья сетка соединена с катодом.
2 Число выводов 10.
’ Третья сетка соединена с выводом 7.
‘ Выводы 8 и 9 поменять местами.
Примечание. Катоды ламп 1П22Б, 1П24Б, 2П1П, 2П2П, 2П5Б могут включаться параллельно (/7Н=1,2 В) или последовательно (67н = 2,4 В).
241
06,5
Условные обозначения параметров ПУЛ
S — крутизна характеристики, ц — статический коэффициент усиления. /а — ток анода, /н — ток накала, Ра — допустимая мощность, рассеиваемая на аноде, Рвых — выходная мощность, СПр — проходная емкость,
у — коэффициент нелинейных искажений.
Габаритные чертежи ламп в стеклянном баллоне (1С — 15С) представлены на рис. 9.4; сверхминиатюрных ламп (1Б — 11Б) — на рис. 9.5; ламп с дисковыми выводами (1Д — 6Д) — на рис. 9.6; миниатюрных ламп (Ш — 5П) — на рис. 9.7; ламп в керамической оболочке (1К—6К)— на рис. 9.8; лампы в металлическом баллоне (1М) — на рис. 9.9.
«Л
6К
Рис. 9.8. Габаритные чертеж® ламп в керамической оболочку
Рнс. 9.9. Габаритный чертеж лампы в металлическом баллоне.
ЛИТЕРАТУРА
1. «Справочник по полупроводниковым приборам». Под ред. Н. Н. Горюнова. Изд-во «Энергия», 1968.
2. Д а б у т и н В. К. Транзисторы. Изд-во «Энергия», 1967.
3. Лабутин В. К. Полупроводниковые диоды. Изд-во «Энергия», 1967.
4. «Транзисторы. Параметры, методы измерений и испытаний». Под ред. И. Г. Бергельсона, Ю. А. Каменецкого, И. Ф. Николаевского. Изд-во «Советское радио», 1968.
5. «Полупроводниковые диоды. Параметры, методы измерений». Под ред. Н. Н. Горюнова, Ю. Р. Носова. Изд-во «Советское радио», 1968.
6. Г у р л е в Д. С. Справочник по электронным приборам. Изд-во «Техника», 1966.
7. Кацнельсон Б. В., Ларионов А. С. Отечественные приемоусилительные лампы и их зарубежные аналоги. Изд-во «Энергия», 1968.
8. Бергельсон И. Г., Дадерко Н. К., П а роль Н. В., Петухов В. М. Современные приемоусилительные лампы. Изд-во «Советское радио», 1967.
9. Г о в о р о в Б. А. и др. Особенности применения приемоусилительных ламп. Изд-во «Советское радио», 1966.
10. «Транзисторы». Справочник под общ. ред. Николаевского И. Ф Изд-во «Связь», 1969.
11 Кацнельсон Б. В. и др. Электровакуумные, электронные и ионные приборы. Справочник в двух томах. Изд-во «Энергия», 1970.
12. Г о л у б е в Ю. Л., Жукова Т. В. Электровакуумные приборы. Справочник. (Массовая радиобиблиотека, Справочная серия, вып. 708). Изд-во «Энергия», 1969.
10. КОНДЕНСАТОРЫ И РЕЗИСТОРЫ
10.1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ
Основные параметры конденсаторов
Сном — номинальное значение емкости конденсатора.;
ДС — допустимое отклонение величины емкости от номинальной (%);
(7р — номинальное рабочее напряжение, т. е. наибольшее напряжение, при котором конденсатор способен надежно работать в течение всего срока эксплуатации. Для большинства видов конденсаторов указывается только напряжение постоянного тока. Переменное (действующее) напряжение должно быть в 1,5—2 раза меньше указанного постоянного напряжения. При работе конденсатора в цепи пульсирующего тока, сумма максимального значения напряжения постоянной составляющей и амплитуды импульса не должна превышать максимально допустимого значения по постоянному напряжению;
Т — максимальная и минимальная рабочие температуры, при которых гарантируется нормальная работа конденсаторов;
ТКЕ(ас) — температурный коэффициент емкости, характеризующий изменение величины емкости конденсатора при изменении температуры на 1° С;
А — параметр, определяющий вибрационные и ударные характеристики конденсатора: диапазон частот вибрации, Гц, и ускорение, g;
tg 6 — тангенс угла д характеризует потери в конденсаторе, вызванные рассеиванием энергии в диэлектрике и на активном сопротивлении обкладок. Наименьшие потери у керамических, стеклоэмалевых и пленочных конденсаторов (tg 5 = 0,001-1-0,0015), у слюдяных конденсаторов tgfi = 0,01, у бумажных и металло-бумажных — 0,015, сегнетокерамических — 0,04, электролитических— 0,15—0,35.
По характеру изменения емкости конденсаторы подразделяются на постоянные, переменной емкости и подстроечные, и по характеристике диэлектрика — на бумажные, слюдяные, керамические, стекло-эмалевые, электролитические, воздушные и т. п.
В зависимости от назначения конденсаторы разделяются, на высокочастотные, разделительные, проходные накопительные и фильтрующие.
Порядок записи обозначения конденсаторов в конструкторской документации:
После слова конденсатор указывается: тип, вариант крепления, группа по ТКЕ, номинальное напряжение, номинальная емкость’ 244
допускаемое отклонение от номинальной емкости в процентах или класс точности, группа по интервалу рабочих температур, номер ТУ или ГОСТ.
В случае, когда даны конечные значения емкости, конденсаторов, промежуточные номинальные значения соответствуют ГОСТ 2519—67.
Конденсаторы постоянной емкости выпускаются по следующим классам точности:
Обозиачеине класса
О................................................
I................................................
II ...............................................
III...............................................
Допуск, %
±2
±5 ±10
±20
Номинальные величины емкостей конденсаторов для различных классов точности приведены в табл. 10.1 и 10.2.
ТАБЛИЦА ю.1
Шкала номинальных емкостей конденсаторов (единицы, десятки, сотни и тысячи пикофарад)
Допуск, %
±5 ±ю ±20 | ±5 ±10 ±20 J ±5 ±10 ±20
1,0 1,0 1,0 2,2 2,2 2,2 4,7 4,7 4,7
1,1 — — 2,4 — — 5,1 — —
1,2 1,2 2,7 2,7 — 5,6 5,6 —
1,3 — — 3,0 — — 6,2 — —
1,5 1,5 1,5 3,3 3,3 3,3 6,8 6,8 6,8
1,6 — — 3,6 — — 7,5 — —
1,8 1,8 — 3,9 3,9 — 8,2 8,2 —
2,0 — — 4,2 — 9,1 — —
ТАБЛИЦА 10.2
Шкала номинальных емкостей конденсаторов, мкФ
Допуск, %
±5 ±10 ±20 ±5 ±10 ±20 ±5 ±10 ±20
0,010 0,010 0,010 0,068 0,068 0,068 2,2 2,2 2,2
0,012 0,012 — 0,082 0,082 — 3,3 3,3 з,з
0,015 0,015 0,015 0,10 0,10 0,10 4,7 4,7 4,7
0,018 0,017 — 0,15 0,15 0,15 6,8 6,8 6,8
0,022 0,022 0,022 0,22 0,22 0,22 10 10 10
0,027 0,027 — 0,33 0,33 0,33 15 15 15
0,033 0,033 0,033 0,47 0,47 0,47 22 22 22
0,039 0,039 — 0,68 0,68 0,68 33 33 33
0,047 0,047 0,047 1,0 1,0 1,0 47 47 47
0,056 0,056 •— 1,5 1,5 1,5 68 68 68
Электролитические конденсаторы выпускаются с номинальными емкостями в 1, 2 , 5, 10 , 20 , 50, 100 , 200, 1000 , 2000 , 5000 мкФ.
Конструкции, размеры и параметры различных типов конденсаторов постоянной емкости и подстроечных конденсаторов приведены в § 10.2—10.7 и табл. 10.3—10.94.
В конце каждого параграфа даны примеры записи конденсаторов в конструкторской документации.
10.2. КОНДЕНСАТОРЫ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЕ
Электролитические конденсаторы предназначены для работы в цепях только с постоянным или пульсирующим напряжением. Диэлектриком в конденсаторах служит тонкий слой окиси, нанесенной электролитическим способом на тонкую ленту или объемную деталь, являющуюся положительным полюсом.
Типы электролитических конденсаторов
Конденсаторы выпускаются следующих типов:
кэ — конденсаторы электролитические (табл. 10.4—10.7); К50-3, К50-6 — электролитические с алюминиевым анодом (табл. 10.8—10.10);
ЭГЦ — электролитические герметизированные цилиндрические с алюминиевым анодом (табл. 10.11);
К52-1 — электролитические танталовые объемнопористые (табл. 10.12);
ЭМ — электролитические малогабаритные с алюминиевым анодом (табл. 10.13);
К53-1 — оксиднополупроводниковые (табл. 10.14);
ЭТ — электролитические танталовые (табл. 10.15);
ЭТН — электролитические танталовые неполярные (табл. 10.16);
ЭТО — электролитические танталовые объемнопористые (табл. 10.17).
По величине допустимой температуры окружающей среды конденсаторы разделяются на следующие группы:
Н — неморозостойкие от —10 до 4-70° С;
М — морозостойкие от —40 до +60° С;
ПМ — повышенной морозостойкости от —50 до +60° С;
ОМ — особоморозостойкие от —60 до +60° С.
Примеры записи в конструкторской документации электролитических конденсаторов
1. Конденсатор КЭ-16-450-100М ОЖО.464. 005 ТУ.
2. Конденсатор КЭ-2Н-250-150± 150 УБ0. 464.004 ТУ. Дополнение 2.
3. Конденсатор К50-3-450-50-Т ОЖО. 464.042ТУ.
4. Конденсатор K50-6-I5-10 неполярный ОЖО. 464.031 ТУ.
5. Конденсатор ЭГЦ-а-20-1000-ОМ ОЖО. 464. 001ТУ.
6. Конденсатор ЭМ4-20-Н ОЖО. 464. 015 ТУ.
7. Конденсатор К52-1-25-33±20% ОЖО. 464. 039 ТУ.
8. Конденсатор К53-1-6-33±20% ОЖО. 464. 023 ТУ.
9. Конденсатор ЭТН-60-10±20% УБ0. 464. 006 ТУ.
10. Конденсатор ЭТО-1-25-30±20% ОЖ0.464.036 ТУ.
Сводная таблица электрических и динамических характеристик конденсаторов
Тип конденсатора Номинальная емкость пф (от 1 до 10000), мкф (от 0,01 до 1,0 и от 1,0 до 5000,0) Допускаемые отклонения от номинальной емкости, % Номинальное напряжение постоянного тока, В Интервал рабочих температур, °C Параметры допустимой вибрации
диапазон частот, Гц ускорение^ g
псо 470—10 000 ±5; ±10; ±20 500 0±±60 5
ФТ 560—0,47 ±5; ±10; ±20 200—600 —60±±200 5—1000 10
ФЧ 0,1—1,0 ±5; ±10; ±20 Слюдяные 60—200 _6О±±155 10—2000 10
ксо 47—0,018 ±2; ±5; ±10; ±20 250—3000 —60±±70 5—600 10
К31У-ЗЕ 51—6800 ±2; ±5; ±10; ±20 250—500 —60±± 100 5—600 10
сгм 51—10 000 ±2; ±5; ±10; ±20 250—1600 —60±±85 5—600 10
Керамические
кгк 5,1—1000 ±2; ±5; ±10; ±20 250 —60±±85 25—75 9
КДУ 1—47 ±10 500 —60 ±±85 — - 10
клс 8,2—0,1 -Ь 5; 10*, .+20 35—200 —60±±85 10—200 7.5
клг 18—33 000 +5; + 10; +20 70—250 —60±±155 5—1000 10
км-6 120—0,47 ±5; ±10: ±20 25—50 —60 ±±155 5—200 7,5
КП, кпс 30—3600 ±10; ±20 250 —60±±85 10—600 7,5
KT-1E, КТ-2Е 1—10000 ±5; ±10; ±20 125—200 —60±±100 10—2000 4
кд, кт 1—33 000 ±2; ±5; ±10; ±20 500 —60±±155 10—1000 7,5
кти 3,3—1000 ±5; ±10; ±20 100, 450 —25±±35 — —
кви 2,2—4700 ±10; ±20 (8—30)-IO3 —60±±125 10—200 8
ктп, ко, кдо 8,2—10 000 ±10. ±20 160—750 —60 ±±85 5—600 7,5
КТП-Е, КО-Е 8,2—10 000 ±10: ±20 250 —60±±85 10—600 7,5
КТПМ, ком, КТПМ-Е 5,6—4700 ±10; ±20 100—250 —60±±100 5—600 7,5
CKM 10—5100 ±2; ±5; ±10; ±20 125—500 —60±±100 5—200 10
К21-5 2,2—330 ±5; ±10 70—160 —60±±100 10—600 10
К22У-1 22—4700 ±5; i 10; +20 12—250 —60±±125 5—200 10
_ Продолжение
Тип конденсатора Номинальные емкость пФ (от 1 до 1 0000). мкФ (от 0,01 до 1,0 и от I,0 до 5000,0) Допускаемые отклонения от номинальной емкости, % Номинальное напряжение постоянного тока. В Интервал рабочих температур, °C Параметры допустимой вибрации
диапазон частот, Гц ускорение, g
К40П БГТ БМ БМТ К40У-9 К40П-3 (КБ) КЗ КБП СМ КБВ МБГ МБГИ МБГН МБГО МБГТ МБГЧ МБМ К42У-2 К42Ч-6 МБМЦ кпв к, кпк о Примечание. Номинал БУ 470—0,25 0,01 — 10,0 470—0,047 470—0,022 470—1,0 0,0047—0,47 0,1 —1,0 0,022—2,0 3,5; 5,0 0,1—0,25 0,25—30,0 0,5 1,0—27,0 0,25—30,0 0,1—20,0 0,25—10,0 0,0051—1,0 0,0047—10 0,05—1,0 2—140 2—150 ьная допустимая част( мажные и металле ±5; ±Ю; ±20 ±5; ±10; ±20 ±10; ±20 ±5; ±10; ±20 ±10; ±20 ±10; ±20 ±10; ±20 ±10; ±20 ±5; ±10; ±20 ±20 ±5; ±10; ±20 —5; ±15 ±5; ± 10 ±10; ±20 ±5; ±10; ±20 ±10; ±20 ±10; ±20 ±10, ±20 ±5; ±10; ±20 ±10; ±20 Подстроечн! эта для конденсаторов бумажные 400, 600 200—1500 150—300 400, 600 200—1000 200—600 250—1500 125—1600 650 20-Ю3; 30-Ю3 160—1500 200 200 160—600 160—1000 250—1000 160—1500 160—1600 100—300 200, 400 яе 500 I 500 1 К50-3 равна 2400 Гц —60 ±±85 —60±±100 —60±±70 —60±±100 —60±±125 —40±±60 —60±±70 —60 ±±70 —6О±±6О —50 ±±70 —60±±60 —60±±60 —60±±70 —60±±60 —60 ±±100 —6О±±7О —60±±70 —60±±100 —60 ±±35 —60±±70 —60±±100 I —60±±80 1 К50-6—2400 Гц; 10—600 10—600 60—1000 10—1000 10—80 25—75 10—600 10—80 25—76 25—75 5—600 5—2500 5—80 10—200 25—75 К53-1 —20- 10 10 7,5 7,5 7,5 2,5 6 10 2,5 10 10 15 10 10 10 15 20 2,5 10 1 4 1 4 10’ Гц .
Конденсаторы электролитические КЭ-1, КЭ-2
а —тип КЭ-1а; б, в —тип КЭ-16; о —тип КЭ-2 и КЭ-2Н.
ТАБЛИЦА 10.’
Номинальные емкость и напряжение, мкФхВ О. о т сх s S о >, Я t= Форма фланца Размеры, мм Масса.
Группа морозостойкости X Q А, В КЭ-1 1 КЭ-2
М ом, пм
10х (12, 20, 30) 20х(20, 30) 30Х (12, 20) 10x20 1 Овальная 10x25 22,29 9 —
10X50 20x50 30x30 50х(8, 12, 20) 100X8 10x30 20x30 2 Овальная 19X25 25,32 14 —
5х(300, 400) 10X150 20X150 30x50 50x30 100х(12, 20) 10x50 20Х(30 , 50) 30 х (20, 30) 50x20 3 Овальная 21x30 27,34 19 23
5х(450, 500) 10Х (300, 400, 450) 20 X (300 , 400) ЗОХ(15О, 300) 50x50 100X30 5х(300, 400) 10х(150, 300) 20х 150 30x50 50x30 100X20 900 х (8, 12,20) 4 Оваль ная 96x34 32,39 42 47
Номинальная емкость и напряжение, мкФх В Номер корпуса Формаф лан-ца Размеры, мм Масса, г
Группа морозостойкости DXh А. в КЭ-1 1 КЭ-2 1
М ОМ, пм
10X500 20x450 100x50 500х(8, 12) 5x450 20x300 30X150 50x50 100x30 200x20 5 Квадратная 34x59 29,35 80 90
20x500 200x30 500x20 Юх(400 . 450) 30 x 300 6 Квадратная 34x84 29,35 ПО 120
40x450 500x20 1000Х(8, 12) 100x50 500x30 7 Квадратная 34 X 104 29,35 145
1000x20 2000х(8, 12, 20) 500X30 1000x20 8 Квадратная 50X106 — 320
Примечание. У конденсаторов КЭ-2 с номером корпуса 3,4 диаметр резьбы М14х 1,5, а с номером корпуса 5, 6, 7 диаметр резьбы М16х 1,5.
Конденсаторы электролитические КЭ-3
ТАБЛИЦА 10.5
Номинальные емкость и напряжение, мкФхВ Диаметр корпуса, мм Масса, г, не более
Группа морозостойкости
М ОМ, ПМ
4 X 300; 8x150; 20x12; 20 X 50; 50x8 2 x 300; 4X150; 20x20 17,5 20
4x400; 8 x 300; 20x150 50х(12, 20, 30) 100 X (8, 12, 20) 2Х(400 , 450); 4 X 300; 8x150; 20х(30, 50); 50x20 20,5 25
4x450; 8 X (400 , 450); 20 x 300; 50x50 4x400; 8X300; 50x30 25,5 35
ТАБЛИЦА 10.е
Конденсаторы электролитические одиосекционные КЭ-2Н
Номинальные емкость и напряжение мкФхВ D Размеры, мм 1 А А, в Масса, г
100X200 34 59 29,35 90
150X200 34 84 29,35 120
80 X 450 120 x 300 150 x 300 34 104 29,35 145
Примечание. Форма конденсаторов такая же, как у КЭ-2
ТАБЛИЦА 10.7
Конденсаторы электролитические двухсекционные КЭ-2Н
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса, г
D н Л
40+40 300 34 81 61
130+150 250 34 126 106
150+30 350 40 126 106
Примечание. Форма конденсаторов такая же, как у КЭ-2.
Конденсаторы электролитические алюминиевые К50-3, К50-ЗА, К50-ЗБ
Электролитический конденсатор К50-3.
ТАБЛИЦА 10.8
Номинальные емкость и напряжение, мкФ\В Ра змеры, мм Масса,
К50-3 К50-ЗА | К50-ЗБ
В А
1 х50;2х25; 5х 12; 4,5 19 1,5
Юхб
1X100; 2x50; 5x25; 10x12; — — 6 20 2,0
20x6
— 2X12 — 6 22 2,5
2X100; 5x50; 10X25; 20X12 — — 6 28 2,5
— 1 X (50, 100); 2Х(12, 25) 1 6 29 2,7
Номинальные емкое ть и напряжение, мкФхВ Размеры, мм Масса
К50-3 | KS0-3A | К50-ЗБ D 1 h
5x100; 10x50; 8,? 33 4,0
20x25; 5х(6, 12) 100x6
— 2x100; 5x25; 10X12 2x160; 10 х (25,50); 20x12; 50X12 8,5 36 4,2
5x160; 10X100; 20x50; 50x25; 100X12; 200x6 2x160; 5x50; 10х Х25; 20x12 2 x 350; 20x25; 50x12; 100x6 12 30 7,5
5 x 300, 20x100; 50 x 50; 100x25; 200x12 5х( 100, 160); 10x50; 20х Х25; 50x12 2x450; 5Х Х(160,300); 20 X 50; 50 x 25; 100X12; 200x6 17 30 13
20x160; 50X100; 100x50 2 X (350,450); 5x300; 10x100; 20x50; 50 х Х25; 100 X Х12; 500 x6 5 x 350; 10X100; 20X100; 50X50; 100x25; 200x12; 500 x6 17 42 17,5
10 х (350, 450); 20 X Х300; 30X300; 50х 160; 200х Х(25, 50); 500x12; 1000 x6 5 x 350; 20 х Х(Ю0, 160); 50x50 5x450; 10 X (200, 250, 350); 20х(160, 200, 300); 50X100; 100 x 50; 200х(25, 50); 500X12; 1000x6 25 40 46
20 X (350, 450); 30x250; 100X160; 500x25; 1000x12; 2000 x6 5x450; 50х Х(Ю0, 160); 100х(125, 50); 200x12 10х(250, 300, 350, 450); 20x350; 50х(160 , 250); 100X100; 500X25; 1000x12 25 56 56
50х (300, .350) — 20x450; 50 x 300; 200x100 32 52 68
50x450; 100x250; 1000 x 25; 2000 X 12; (404-40) X 300 10 x 450; 20Х Х(300, 350); 100x100; 200 х (25, 50, 100) 200x160; 1000x25; 2000x12 32 62 80
50x450; 100x250; 200X160 10x450; 10 X Х(300, 350); ЮОх юо 32 62 84
100 x 300; 150x250; 500x12 32 72 96
5000x6
20x450; 150x300 — 2000 x 50 32 82 120
(1504-30) X 350 50x300; 500x25 32 106 140
200x25; (150+ — 32 106 145
+ 1501X250
— 1000 x 25 -- 10 106 >35
Конденсаторы электролитические алюминиевые полярные К50-6
а—полярные; б —неполярные
ТАБЛИЦА 10.9
Номинальные емкость и напряжение, мкФхВ Размеры, мм Масса,
D h А
1X15; 1X25 4 13 2 0,6
10X10; 5X15; 1x50; 1X100 6 13 2,5 0,8
Номинальные емкость н напряжение, мкФхВ Размеры, мм Мае* са, г
Г> 1 h 1 А
1X160 6 8 2,5 1,2
50x6; 20х 10; 20X 15; 5x25; 5x50 7,5 13 2,5 1,4
2х 100; 2х 160 15 18 2,5 2
160x6; 50x10; 20x15; 20 x 25; 5x50 10,5 15 5 2,5
100x10; 100x15; 20x50 12 16 5 4
ЮхЮО; 5x160 12 18 5 4,5
200 х 6 14 16 5 5,5
50x25; 20x100 14 18 5 6
200x10; 200x15; 200x25; 10x160 16 18 7,5 6,5
500 x 6; 200x25; 10x50 18 18 7,5 8,5
500хЮ; 500X15; 100x50 18 25 7,5 12
1000X10; 100x15; 500x25; 200x50 18 45 7,5 35
2000Х Ю 24 47 10 40
2000X15 26 62 10 55
4000x10; 1000 x 25 30 47 13 50
4000x25 34 80 13 120
ТАБЛИЦА 10.10
Конденсаторы электролитические алюминиевые неполяриые К50-6
Номинальные емкость и напряжение мкФхВ Размеры, мм Масса4 г Номинальные емкость и напряжение, мкФхВ Размеры, мм Масса, г
D А D 4
5х 15 10X15 6 7,5 2,5 2,5 1,2 2,0 20x15 50x15 10,5 16,0 5,0 7,5 3,5 6,5
Примечание. Конденсаторы К50-6 выпускаются с проволочными выводами (группы П, Н, А) и лепестковыми выводами (груп пы П, Н) Диаметр выводов 0,5—0,8 мм.
Конденсаторы ЭГЦ—электролитические герметизированные цилиндрические
вариант а
ТАБЛИЦА 10.11
Номинальные емкость н напряжение, мкФхВ Размеры, мм Форма фланца Мае са, I
Группа морозостойкости D И А в
ОМ м
2 x 300; 5x50; 5х 150 10x50; 15x30; 15x50 20 x 20; 20x30 30 X 20; 30 x 30; 50X8; 50X12; 50x20; 50x30 300 X 450; 5 х 150 10X150; 15x150 20 х 150; 30X12; 30 x 50; 40x6; 40X10; 40X40; 100X8; 100X12; 200X8 10 44 22 29 Овальная 20
2x400; 2x450; 10x150 20x50 40 х 125 50X20; 50x30 2x500; 3 X 300; 10 x 300; 30x125; 30x150 50 x 50; 100x20; 100 X ХЗО; 200X12; 200 X Х20; 500X8 9 47 25 32 Овальная 30
Номинальные емкость н напряжение, мкФх В Размеры, мм Форма флаица Масса, г
Группа морозостойкости D Н А в
ОМ м
15x150; 20X150; 5x400; 5x450; 15 x 300; 21 60 27 34 Овальная 45
30x50; 50 X 50; 50X150; 100x50; 200 x 30; 500X12 21 60 27 34 Овальная 45
5x400; 5x450; 10 x 300; 30X150; 50x150; 100 X 20; 100 X ХЗО; 100 x 50; 5x500; 10x400; 10х Х450; 15x400; 20 x 300; 20 X Х450; 30x300; 200 x 50; 500X20; 1000 х Х12 26 60 32 39 Овальная 55
10x400; 10Х Х45О; 15x300; 20 X 300; 50X300; 200X12; 200Х Х20; 200X50; 10x500; 15x450; 20x450; 500x30; 1000 x 20; 2000X12 34 65 29 35 Квадратная 85
50x300; 500x20; 500 X V чл- 2000x20; 20x500; 1000 x 30 34 90 29 35 Квадратная 125
20x450; 1030x20; 34 114 29 35 Квадратная 200
1000 X 30; 2000X20; 50 114 32 50 Квадратная 325
Примечание. Конденсаторы выпускаются в двух вариантах: а — для крепления за корпус; б—для крепления за фланец. Диаметр отверстия крепления 3,2 мм.
Конденсаторы электролитические танталовые объемнопористые К52-1
Номинальные емкость и напряжение, мкФхВ Размеры, мм Масса, г
D L
22x3; 15x6; 10x15; 6,8x25; 4,7x35; 3,3x50; 2,2 X 70; 1,5x100 3 11 1
47X3; 33x6; 22x15; 15x25; 10x35; 6,8x50; 4,7x70; 3,3x100 4 14,5 2
100x3; 68x6; 47x15; 33 x 25; 22x35; 15x50; 10x70; 6,8X100 4 17 4,6
Конденсаторы ЭМ—электролитические малогабаритные
Номинальные емкость и напряжение, мкФхВ Размеры, мм Масса, г
ОМ М Н D Н
— 0,5x60; 1,0X30; 2,0X15; 3,0x10 0,5x60; 1,0x30; 20X15; 3,ОХ 10 4,5 15 2
Номинальные емкость и напряжение, мкФхВ Размеры, мм Масса» г
ОМ м Н D
— 0,5x100; 2,0x30; 3,0x20; 5,0x10 0,5x100; 2,0x30; 3,0x20; 3,0x10 4,5 18 2,5
1,0X20 2,0x60; 5,0x20; 10X10; 15x6 2,0x60; 5,0x20; 10x10; 15x6 6,0 15 3
2,0x20 1,0x100; 3,0x60; 5,0x50; 10х 15; 20x6; 25x4 1,0X100; 1,0x150; 3,0x60; 5,0x30; 10x15; 20X6; 25x4 6,0 20 3,5
3,0X60 5,0X100; 10x30 5,0x100; 10x30 8,5 30 4
3,0х 100; 5,0x60 10x60; 15x15; 25x15; 30X10; 40x6; 50x4 10x60; 15x15; 25x15; ЗОхЮ; 40x6; 50x4 8,5 35 4,5
Конденсаторы электролитические оксиднополупроводниковые К53-1
ТАБЛИЦА 10.14
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса, г
D L
0,1; 0,15; 0,22 0,1; 0,15 0,068; 0,1 0,047; 0,068 0,033; 0,047 6 10 15 20 30 3,2 7,5 0,5
0,33; 0,47; 0,68; 1,0 0,22; 0,33; 0,47; 0,68 0,15; 0,22; 0,33; 0,47 0,1; 0,15; 0,22 0,068; 0,1; 0,15 6 10 15 20 30 4 13 1,5
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса, г
D L
3,3; 4,7 2,2; 3,3 1,0; 1,5; 2,2 1,0; 1,5 6 15 20 30 3,2 7,5 1,5
6,8; 10 4,7; 6,8 3,3; 4,7 2,2; 3,3 6 15 20 30 4 10 2
15; 22 10; 15 6,8; 10 4,7; 6,8 6 15 20 30 4 13 2,5
33; 47 22; 33 15; 22 10; 15 6 15 20 30 7,2 12 5,5
68; 100 47; 68 33; 47 22; 33 6 15 20 30 7,2 16 6,5
Конденсаторы ЭТ—электролитические танталовые и ЭТН—электролитические танталовые неполярные
ТАБЛИЦА 10.1S
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса, г
D L
5 50 Конденсаторы 100 6 ЭТ 8,5 44 11
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса, г
D L
5 10 20 150 60 30 10 44 12
50 10 20 150 10 50 100 15 100 60 6 150 30 15 11 48 15
54 15
20 50 100 30 250 500 150 60 30 100 150 6 14 55 20
67 30
Конденсаторы ЭТН
5 100 10 60 20 30 10 100 25 60 50 30 20 100 30 60 70 30 11 48 15
14 55 22
67 30
Примечание. Конденсаторы предназначены для работы в условиях тропического климата.
Конденсаторы электролитические танталовые объемиопористые ЭТО-1, ЭТО-С, ЭТО-2
а—тип ЭТО-) (ЭТО-С); б—тип ЭТО-2.
ТАБЛИЦА 10.16
Тип конденсатора Номинальная емкость, мкФ, конденсаторов с номинальным напряжением, В
6 15 25 50 70 90
ЭТО-1 (ЭТО-С) 80 50 30 20 15 10
ЭТО-2 1000 400 300 200 150 100
Конденсаторы электролитические танталовые объемпопористые
ТАБЛИЦА 10.17
Тип конденсатора Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение. В Размеры, мм Масса, г
Н D
2 4 00 65 70
ЭТО-3 3 200 43 16, б 45
5 150 31 35
10 600 109 270
15 450 84 2С0
ЭТО-4 28 300 60 26,6 140
30 250 47 125
50 150 35 90
10.3. КОНДЕНСАТОРЫ ПЛЕНОЧНЫЕ И МЕТАЛЛОПЛЕНОЧНЫЕ
В пленочных и металлопленочных конденсаторах диэлектриком служит тонкая пленка из полистирола, стирофлекса, фторопласта. Электродами в пленочных конденсаторах является металлическая фольга, а в металлопленочных — металлический слой, нанесенный на диэлектрическую пленку.
Типы пленочных конденсаторов
Конденсаторы выпускаются следующих типов:
МПГ—металлопленочные герметизированные (в цилиндрическом и прямоугольных корпусах) (табл. 10.18, 10.19);
МПО — металлопленочные однослойные (табл. 10.20);
МПГО — металлопленочные герметизированные однослойные (табл. 10.21);
ПКГИ — пленочные комбинированные герметизированные импульсные (табл. 10.22);
ПМ — полистироловые малогабаритные (табл. 10.23);
ПО-’--пленочные открытые (табл. 10.24);
ПОВ — пленочные открытые высоковольтные (табл. 10.25);
ПСО—пленочные стирофлексные открытые (табл. 10.26);
ФТ—фторопластовые термостойкие (табл. 10.27, 10.28);
ФЧ — фторопластовые частотные (табл. 10.29).
Примеры записи в конструкторской документации пленочных и металлопленочиых конденсаторов
1. Конденсатор МПГ-П-500-0,01-П УБ0. 461.015 ТУ.
2. Конденсатор МП ГО-400-0,1+10% УБ0. 461. 016 ТУ.
3. Конденсатор ПКГИ-5-0,025±10% ОЖО. 464. 041 ТУ.
4. Конденсатор ПМ-1-100-111 УБ0. 461. 010. ТУ.
б. Конденсатор ПО-3600-11 УБ0. 461. 008. ТУ.
6. Конденсатор ПОБ-15-390 ОЖО. 461. 018. ТУ.
7. Конденсатор ПСО-500-3600-II ОЖО. 461.002 ТУ.
8. Конденсатор ФТ-1-600-0,01 ± Ю%ОЖО. 461. 068 ТУ.
9. Конденсатор ФЧ-0,5^5% УБ0.461.021 ТУ.
Конденсаторы МПГ-Ц—металлоплеиочиые полистирольиые в цилиндрическом металлическом корпусе
Номинальная емкость, пФ (до 9100), мкФ (от 0,01) Номинальное напряжение, В D, мм Масса,
3000, 3300, 3600, 3900, 4300, 4700 10 10
5100, 5600, 6200, 6800, 7500 500 11 11
8200, 9100 13 12
0,01 13 13
0,015 16 14
0,02 18 15
3000, 3300, 3600, 3900, 4300 13 10
4700, 5100 13 И
5600, 6200, 6800, 7500, 8200 1000 16 11
9100 18 12
0,01 18 14
ТАБЛИЦА 10.19
Конденсаторы МПГ-П — металлопленочные полистирольные в прямоугольном металлическом корпусе
Номиналь- Номиналь- Размеры, ММ Масса,
ная емкость, мкФ ное напряжение, В L В л Г
0,2; 0,25 0,5 250 46 31 61 50 25 140 250
1 2 66 44 81 75 30 400 600
0,1 0,05 0.04 0,03 0,025 46 21 2-6 35 25 100 60 60 50 50
500 31 21 16 16 31 13
0,05 0,04 0,03 1000 46 26 21 21 35 25 100 100 80
0,025 0,02 0,015 31 26 26 21 31 13 80 60 60
Конденсаторы МПО—металлоплеиочиые однослойные
Номинальная емкость, пФ (до 6800), мкФ (от 0,01) Номинальное напряжение, В Размеры, мм СО и л % Номинальная емкость, пФ (до 6800), мкФ (от 0,01) Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса, г
D L D L
0, 25 250 21 47 40 1000 6
0,5 .12 70 1600 2200 7,5 з
8000 6 21
3600 22 3000 8.5 21
4700 5600 7,5 21 3 3600 4700 10 5
6800 0,01 8,5 5600 600
400 6800 0,01 1 1 10
0,015 11 22 5 0,015 —
0,02 8,5 0,02 0,025 13 31 —
0,025
0,03 0,04 1 I 31 10 0,03 0,04 16 15
0,05 13 0,05 18
0. 1 18 15 0, 1 — 20
0,25 23 62 50 47
Конденсаторы МПГО—металлопленочные герметизированные однослойные
ТАБЛИЦА 10.21
Номинальное напряжение,- В Размеры, мм Масса, г
1 1 Номинальная емкость, мкФ
5 L В н А
4 8 10 100 66 44 81 104 75 30 400 650 850
1 250 46 31 41 51 26 46 50 25 180 230 300 130 300
• «о 1,5 2 , 0,5
400
L 1
Конденсаторы ПКГИ — пленочные комбинированные герметизированные импульсные
ТАБЛИЦА 10.22
Номинальная емкость, пФ (до 6800), мкФ (от 0,01) Л щ Ч я « « g я 8 S jj Ли ° ° а “Э Ж “в* Размеры, мм Масса, г
L В Н А ft
0,1 0,25 0,5 1,0 2,0 2200 3300 4700 6800 0,01 0.015 0,025 0,05 0, 1 0,25 0,5 1,0 1000 1500 2200 3300 4700 6800 0,01 0,015 0,025 0,05 1 45 20 35 65 40 70 17 17 17 20 25 30 40 70 55 45 90 90 17 17 17 20 20 30 10 50 35 45 54 20 IS 130 250 500 700 2000 100 100 юо 160 180 200 250 550 1000 1600 2500 3500 100 100 100 150 150 200 250 350 600 800
65 1 15 30
3 45 “65 85 85 1 Ю 54 1 15 145 145 180 20 30 24
5 45 "~65 54 115 20 30
Конденсаторы ПМ — полистироловые малогабаритные
ТАБЛИЦА 10.23
Номинальная емкость, пФ (до 9Ю0), мкФ (от 0,0 1) Размеры, мм Масса, г
D L
ПМ-1 открытый
вариант
а—тип ПМ-1 (открытый); б—тип ПМ-2 (уплотненный).
100; 300; 510 3,4 750; 1000 4
1100-1500 5,5
1000 — 2400 5,5
2700 — 3300 6
3600; 3900 6,7
4300—5600 7,5
6200 — 8200 9
9100 10
11
12
0,4 0,5 0,8
1,2
1,6
1.3
2,0
2,3
2,5
ПМ-2 уплотненный вариант
100; 300; 510 4 14 0.8
750; 1000 5 16 1.0
1 100 — 1500 6 18 2.0
1600 — 2400 6 2,5
2700 — 3900 7.5 3,0
4300 — 5600 8.5 24 3,5
6200 — 8200 10 4,0
9100; 0,01 И 4.5
Конденсаторы ПО — пленочные открытые
ТАБЛИЦА 10.24
Номинальная емкость, пФ (до 4700), мкФ (от 0,025) Допускаемое отклонение емкости от номинальной, % Размеры, мм Масса, г
О L
51; 82 150; 200; 270 ±20 12 31
330; 680 ±10 12 31 15
2200: 2400 ±5; ±10 14 33
3600; 4700 ±5; ±10 17 33
0,025; 0,03 ±5; i 10 24 49 18
Номинальная емкость, пФ Номинальное напряжение, кВ Размеры, мм Масса, г
L D
390 10 40 20 12
390 15 21 18
120 18 35 11 10
Конденсаторы ПСО — пленочные стирофлексные открытые
Номинальная емкость, пФ Размеры, мм Масса, г
D L
470—2200 13 28 6
2400—4700 17 28 10
5100—7500 22 28 16
8200—10 000 22 32 19
ТАБЛИЦА 10.27
Конденсаторы ФТ-1— фторопластовые термостойкие
Номинальная емкость, пФ (до 8200), мкФ (от 0,01) Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса, г
D L
560—1200 6 2,5
1500—2200 8,5 14 4
2700—5600 И 6
6800—8200 200 11 8
0, 01 И 25 8
0,012; 0,015 13 10
0,018; 0,022 14 15
560 6 2,5
680—1200 8,5 14 3,5
1000—2700 И 5
3300 600 13 5
3900—5000 И - - 7
6300—8200 13 10
0,01 14 25 15
0,012, 0,015 16 20
Конденсаторы ФТ-2 и
ФТ-3 — фторопластовые термостойкие
а_тнп фт-1; б —тип ФТ-2 и ФТ-3
ТАБЛИЦА 10.28
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение. В Размеры, мм D | L Масса, г
ФТ-2
0,022 30 20
0,039 30 20
0,047 200 30 20
0,068 50 32
0, 1 19 50 32
0,018 30 25
0,022 30 25
0,027 600 50 32
0, 039 50 ЗЭ
0,047 50 зг
ФТ-3
0.22 200 30 55 95
0,47 37 73 160
0.068 -27 55 80
0. 1 600 27 55 80
0.22 30 73 110
Конденсаторы ФЧ — фторопластовые частотные
Номинальная емкость, мкФ
Размеры, мм
D L
Масса, г
0,2
0,5
1,0
200
400
800
Примечание. Конденсаторы изготавливаются на номинальное напряжение переменного тока 500 В и на частоты до 2400 Гц.
10.4. КОНДЕНСАТОРЫ СЛЮДЯНЫЕ
Слюдяные конденсаторы предназначаются для работы в высокочастотных цепях, и в качестве разделительных элементов в схемах радиоэлектронной аппаратуры.
Диэлектриком в конденсаторах служат тонкие листы высококачественной слюды, а обкладками — листы из металлической фольги или тонкие слои серебра, наносимого методом вжигания или путем напыления на поверхность слюды.
Типы слюдяных конденсаторов
Конденсаторы выпускаются следующих типов:
К СО—конденсаторы слюдяные опрессованные пластмассовые (табл. 10.30);
СГМ — слюдяные герметизированные малогабаритные (табл. 10.31);
К 31У-ЗЕ — слюдяные малой мощности, повышенной надежности (табл. 10.32),
а —типов КСО-1, КСО-2, КСО-5; б —типа КСО-6.
а—типа КСО-7, КСО-8; б —типа КСО-10.
Тип конденсатора Номинальная емкость, пФ (до 91 00) или мкФ (от 0,01) Номинальное напряжение постоянного тока, В Размеры L х В х //, мм Масса,
КСО-1 КСО-2 КСО-5 51-750 100—2400 470—6800 7500—0,010 250 500 500 250 13X7X4,6 18X11X5,6 20X20X6,5 5 10 20
КСО-6 100—2700 1000 См. рис. 25
КСО-7 47—1000 1 100—2200 2400—3300 2500 1600 1000 40
КСО-8 1000—3300 3600—4300 4700—6800 7500—0,01 0,012—0,027 0,01—0,027 2500 2000 1600 1000 500 250 См. рис. 50
КСО-10 47—1000 3600—4700 5100—0,01 0,012—0,015 0,018 0,027—0,047 3000 2500 2000 1600 1000 300 См. рис. J 60
Конденсаторы СГМ—слюдяные герметизированные малогабаритные
ТАБЛИЦА 10.31
Тип конденсатора Номинальная емкость, пФ Номинальное напряжение постоянного тока, В Размеры, мм Масса,
В Н L
СГМ-1 51—560 250 6,0 9,5 13 з
СГМ-2 620—1200 250 7,0 10 13 3,5
СГМ-3 51—4300 100—3000 100—1500 500 1000 1600 7,5 13 18 5,0
СГМ-4 1600—3900 3300—6800 4700—6200 680 000—10 000 1600 1000 500 250 9,0 22 18 И '
Конденсаторы К 31У-ЗЕ—слюдяные малой мощности, повышенной надежности
ТАБЛИЦА 10.32
Вид конденсатора Пределы номинальных емкостей, пФ Поминальное напряжение, В Размеры, мм Масса,
L в н
К 31У-ЗЕ-1 51—510 290 14 9 6,1 2
К 31У-ЗЕ-2 100—1200 500 18 11 6,7 5
К 31У-ЗЕ-3 4700—6800 500 20 20 6,5 8
К 31У-ЗЕ-5 470-6800 600 20 20 9,0 10
Температурные коэффициенты емкости слюдяных конденсаторов
Группа ТКЕ
ТКЕ на 1°С
А .................. . Не нормируется
Б ..................... ±200-10-6
В ....................... ±100-10-6
Г ..................... ±50-10-6
Примеры записи в конструкторской документации слюдяных конденсаторов
1. Конденсатор КСО-2-500-Г-180±5% ГОСТ 11155—65.
2. Конденсатор СГМ-2-250-Г-1200±5% ГОСТ 11155—65.
3. Конденсатор К 31 У -ЗЕ-5-500-Г ±5% ОЖО. 461.023 ТУ.
10.5. КОНДЕНСАТОРЫ КЕРАМИЧЕСКИЕ
Керамические конденсаторы предназначаются в основном для работы в цепях высокой частоты.
Диэлектриком в них является трубка или диск из специальной конденсаторной керамики с малыми диэлектрическими потерями. Обкладки—тонкий слой серебра, нанесенный на поверхность керамики методом вжигания.
Промышленность выпускает конденсаторы с диэлектриком из сегнетокерамики, которые предназначаются для работы на низких частотах.
Типы керамических конденсаторов
Конденсаторы выпускаются следующих типов:
КГК — герметизированные керамические (табл. 10.34, 10.35);
КДУ — керамические дисковые ультракоротковолновые (табл. 10.36);
КЛС — керамические литые секционные (табл. 10.37—10.40);
КЛГ — керамические литые герметизированные (табл. 10.41);
КМ-6 — керамические монолитные (табл. 10.42);
КП — керамические пластинчатые сегнетоэлектрические
(табл. 10.43);
КПС — керамические пластинчатые сегнетоэлектрические
(табл. 10.43);
КТ-Е — керамические трубчатые повышенной надежности (табл. 10.44—10.45);
КД— керамические дисковые (табл 10.46, 10.47, 10.52);
КТ — керамические трубчатые (табл. 10.48—10.52);
КТИ — керамические трубчатые изолированные (табл. 10.53);
КВИ — керамические высоковольтные импульсные (табл. 10.54);
КТП — керамические трубчатые проходные (табл. 10.55 — 10. 57);
КДО — керамические дисковые опорные (табл. 10.55—10.57);
КО — керамические опорные (табл. 10.55—10.57);
КТП-Е — керамические трубчатые проходные повышенной надежности (табл. 10.58);
КО-Е — керамические опорные повышенной надежности (табл. 10.59);
КТПМ — керамические трубчатые проходные малогабаритные (табл. 10.60—10.62);
КОМ — керамические опорные малогабаритные (табл. 10.62);
КТПМ-Е — керамические трубчатые проходные повышенной надежности (табл. 10.63);
СКМ — стеклокерамические многослойные (табл. 10.64);
К 21-5 — стеклянные (табл. 10.65);
К-22У-1 стеклокерамические (табл. 10.66).
Керамические конденсаторы разделяются на группы по величине ТКЕ (табл. 10.33).
ТАБЛИЦА 10,33
Температурные коэффициенты емкости керамических конденсаторов
Группа ТКЕ ТКЕ на 1® С в интервале температур от 20 до 85°С Отличительный цвет покрытия конденсаторов Цвет маркировочной точки
мпо (0±30) • 10-6 Серый
пзз + (33±30) - 10~6 » —
П120 ±(120±30) 10-6 Синий —
М47 —(47±30) • 10“6 Голубой —
М75 —(75 ±30) • 10“ 6 » Красный
МЗЗО —(330±100) • 10~6 Красный —
М700 —(700 ±100) • 10 ~ 6 » —
М750 — (750± 100)-10 —6 > —
М1300 —(1300±200) • 10-6 Зеленый —
М1500 -(1500 ± 200). 10-6 Я —
М2200 —(2200+500). 10 “ 6 » Серый
НЗО — Оранжевый Зеленый
Н50 — > Синий
Н70 — > —
Н90 — > Белый
Конденсаторы КГК—герметизированные керамические
Тип конденсатора Пределы номинальных емкостей, пФ, для группы ТКЕ Размер L, мм Масса.
Д м Р С
КГК-1 5,1—180 5,1—39 5,1—15 5,1-15 16 2,5
КГК-2 100—300 30—91 10—39 10—30 25 3,0
КГК-3 240—560 82—150 36—62 24—51 35 3,5
КГК-4 430—750 130—200 56—82 43—68 45 4,0
КГК-5 680—1000 180—240 75—120 62—100 55 4,5
Примечание. Номинальное рабочее напряжение: постоянного тока 500 В, переменного тока высокой частоты 250 В
Температурный коэффициент емкости конденсаторов КГК
гж* ТКЕ иа 1°С в интервале температур от 20 до 80*С Отличительный цвет покрытия конденсатора
д — (700 ± 100). 10~6 Красный
м — (50 ±30) . 10“6 Голубой
Р 4-(зо ±30). Ю"6 Черный
С ± (120 ± 30) . 10~6 Синий
Конденсаторы КДУ—керамические дисковые ультракоротковолновые на частоты до 500 МГц
ТАБЛИЦА 10.36
Номинальная емкость, пФ, для группы ТКЕ Размеры, мм Масса,
П120 пзз М4 7 М700 D в
1; 1,5 2,2 2,7; 3,3 3,9; 4,7 3,3. 3,9 4,7; 5,6; 6,8 — 8 2,5 1
— 5,6; 6,8 8,2; 10 12 8,2; 10 12; 15 27 33 39; 47 10 4 1
— 15> 18} 22; 27 18; 22; 27 — 16 8 2
— 1; 1,5; 2,2 — — — — 1
Конденсаторы КЛС—керамические литые секционные. Группы ТКЕ и номинальное рабочее напряжение
Гип кои* деисатвра Группа ТКЕ Номинальное напряжение, В Отличительный цнет полоски
КЛС-1 М47, М75, М75О, М1500; Н50 ИЗО Н70, Н90 70 50 35 Бежевый
КЛС-2 М47, М75, М730, М1500 нко, ИЗО 125 100 Коричневый
клс-з М47, М75, М750, М1500 ИЗО 200 160 Черный
Конденсаторы КЛС-Е керамические литые секционные, повышенной надежности. Группы ТКЕ н рабочее напряжение
КЛС-1, КЛС-2 и КЛС-3 (вариант конструкции «а»).
КЛС (вариант «б»).
ТАБЛИЦА 10.38
Тип конденсатора Группа ТКЕ Номинальное напряжение, В Отличительный цвет окраски
КЛС-1Е М47, М75, М700, М1300, М2200 ИЗО 70 50 Бежевый
КЛС-2Е М47, М75, М700, М1300, М2200 нзо 125 100 Коричневый
К Л С-ЗЕ М47, М75, М700 М1300, М220 НЗО 200 160 Черный
Примечание, Конструкция конденсаторов КЛС-Е такая же, как н КЛС (вариант а).__________________________________
Ц ТАБЛИЦА 10.39
«о Конденсаторы КЛС—керамические литые секционные. Номинальные емкости и габаритные размеры
Пределы номинальных емкостей. пФ> для группы ТКЕ Габаритные размеры, мм .Масса, г
М47 M7S М750, М15Й0 изо HS. изо Н90 L «
30—56 30—56 330—510 1 500 КЛС-1 1 500 4 700 4 700 4 4 5,5 0,5
— — — 2 200 — — 6 800 — — —
— —— — — — — 10 000 — —— — —
—— —— — — — 15 000 — — — —
— 22 000 — — —
62—75 62—75 560—820 3 300 2 200 6 800 33 000 5 5 6,5 0,7
80—130 82—130 910—1200 4 700 3 300 10000 47 000 6 5 7,5 1,0
150—240 150—240 1300—1300 6 800 4 700 15 000 68 000 6 8 7,5 1,5
— — 6 800 —— — — — — ——
270—300 270—300 2000—3000 10 000 10 000 22 000 — — — —- ——
— — — — — 33 000 100 000 6 10 7,5 1,8
18—39 18—39 91—270 1 000 КЛС-2 680 4 4 5,5 0,5
43—56 43—56 300—390 2 200 1 000 — — 5 5 6,5 0,7
62—82 62—82 430—620 3 300 1 500 — — 6 5 7,5 1,0
91 — 110 61—110 680—820 4 700 2 200 — — 6 8 7,5 1,5
120—160 120—160 910—1300 6 800 3 300 — — 6 10 7,5 1,8
8,2—16 8,2—16 18—110 680 — — —- 4 4 5,5 0,7
18—30 18—30 120—240 1 000 клс-з 5 5 6,5 1,0
33—51 33—51 270—330 1500 — — — 6 5 7,5 1,5
56—62 56—62 360—510 2 200 — — — 6 8 7,5 2,0
68—91 68—91 560—820 3 300 — — — 6 10 7,5 2,3
ТАБЛИЦА 10.40
Конденсаторы КЛС-Е— керамические литые секционные повышенной надежности. Номинальная емкость и габаритные размеры
Пределы номинальных емкостей, пФ, для группы ТКЕ Размеры, мм Масса, г
М47 М75 М700 М1300 М2200 изо L » в
КЛС-1Е
36—56 30—56 68—130 150—270 150—270 1500; 2200 4 4 0,5
62—75 62—75 150—160 300—430 300—430 3 300 5 5 0,7
82—130 82—130 180—270 470—620 470—620 4 700 6 5 1,0
150—240 150—240 300—510 680—1000 680—1000 6 800 6 8 4 Ц5
270—300 270—300 560—620 1100—1100 1100—1300 10 000 6 10 1,8
— — — — — 15 000 6 12 2,3
КЛС-2Е
18—39 18—39 43—75 91—180 91—180 1 000 4 4 0,5
43—56 43—56 82—100 220—270 200—270 2 200 5 5 0,7
62—82 62—82 110—150 300—390 300—390 3 300 6 5 Ц0
91—110 91—110 160—220 430—470 430—470 4 700 6 8 4 1,5
120—160 120—160 240—270 510—750 510—750 6 800 6 10 1,8
— — — — 10000 6 12 2,3
КЛС-ЗЕ
8,2—16 8,2—16 18—36 36—75 30—75 680 4 4 0,7
18—30 18—30 39—68 82—160 82—160 1 000 5 5 1,0
33—51 33—51 75—82 180—270 180—270 1 500 6 5 4 1,5
56—62 56—62 91—120 300—330 300—330 2 200 6 8 2,0
68—91 68—91 180—200 360—470 360—470 3 300 6 10 2,3
— — — — — 4 700 6 12 2,7
ТАБЛИЦА 10.41
Конденсаторы КЛГ—керамические литые герметизированные
га о напря- О со СТ® «9 К Пределы номинальных емкостей, пФ, для группы ТКЕ
га « <и X о Е 3S Номинальное женне, В Отличительны точки на бокс поверхности М47 М75 М700 М1300 нзо Н70 Размер Н, мм Масса, г
КЛГ-1 70 Зеленый — — — — — 10 000 15 000 4 6 0,6 0,8
Г Оде : КЛГ-2 160 Фиолетовый 18—зо 20—130 150—200 51—300 330—470 510—750 820—1000 51—200 390—680 750—1100 1200— 1500 1600— 2000 160—390 2000, 3300 4700 22 000 33 000 4 700, 6 800 10 000 15 000 22 000 8 10 4 1,0 1,2 0 6
150—180 200—270 300—330 18—100 6 8 0*8 1,0
г * 220—270 300—330 20—100 6800 10 000 1000, 10 4 6 1,2 0,6 0,8
га Г клг-з 250 Ж ел-
тый 110—130 110—130 220—300 390—560 1500 2000 8 1,0 1,2
150—200 220—270 150—200 220—270 330—470 510—680 620—750 820—1000 3300 4700 — 10
40 0,68; 1,0 О о о - - - СЛ О Ф* О О О О vicn-QCO Y’l i I 1 00 to to О to to -ООО о о о о СЛ 390—820 560—820 560-1200 1800—3900 3900—0,01 0,047; 0,068; 0,1 0,15; 0,22, 0,33 о о ь— ь— Ю Ю Ю .. .. GOOStO К? О О О О О О О СП to о о I | | 00 to 1 1 _1 - ’ - • 1 1 Ф» W CO-S4 W ооислооо - - о о — ООО Но] 120—180 180—220 470—820 820—1500 0,01—0,015 0,022; 0,033; 0,047 Номинальная емкость, пФ (до 8200), мкФ (от 0,01)
рмальное 25 Номинальное напряжение, В
Н90 д Д I ± S СО СП СЛ . ooogag дд?5^ со СЛ гл >• W OOggCWW О Ж СЛ СЛ *4 Ф* СО о °оо слсо X □ я ДД^.5? ь СО СЛ сл щ £ ООоосл£ g ° S ГВ Группа ТКЕ
to о 00 о СЛ Г* 1 Размеры, мм
to о 00 СП СЛ 5:
о 7,5 7,5 СЛ 3; 5 д.
2,5 2,0 о О Масса, г
Продолжение
Номинальная емкость, пФ (до 8200), мкФ (от 0,01) Номинальное напряжение, В Группа ГКЕ Размеры, мм L | Н | А Масса, г
Тропическое исполнение
120-220 180—330 470—680 820—1500 0,01; 0,015 0,022; 0,033 0,047; 0,068 50 ПЗЗ, М47 М75 М750 М1500 М50 Н90 6 6 5 1,0
35
270—470 330—820 820—1500 1800—4700 0,022; 0,033 0,1; 0,15 50 ПЗЗ, М47 М75 М750 Ml 500 Н50 Н90 8 8 7,5 1,5
35
560—1200 1000—1800 1800—5600 5600—0,01 0,047; 0,068 0,22; 0,33 50 ПЗЗ, М47 М75 М750 М1500 Н50 Н90 10 10 7,5 2,0
35
1500—2200 2200—3900 6800—0,01 0,012; 0,15 0,1; 0,15 0,47; 0,68 50 ПЗЗ, М47 М75 М750 М150 Н50 Н90 12 12 10 2,5
35
Конденсаторы КП, КПС— керамические пластинчатые сегнетоэлектрические
а)
Вариант а
Вариант S
КП-1, КП-2, КПС-1, КПС-2 (а) и КП-3, КП-4, КПС-3, КПС-4 хб).
ТАБЛИЦА 10. 43
Тип конденсатора Пределы номинальных емкостей, пФ (до 8200), мкФ (от 0,015) Группа ТКЕ .Размеры, мм Массъ.
L н А,
КП-1 КПС-1 30—150 510—3600 Ml 300 Н90 6 4,5 6 1,5
КП-2 К ПС-2 160—360 3900—7500 М1300 Н90 9 7 7 2,5
кп-з кпс-з 390—750 8200—0,015 Ml 300 Н90 12 10 7 3,5
КП-4 КПС-4 820—1500 0,018—0,04 М1300 Н90 10 13,5 8 4,5
Примечание. Промежуточные значения емкостей соответствуют ряду допусков ±5%.
номинальных
ТА БЛИЦА 10.44
Г руппа ТКЕ Рабочее напряжение, В Пределы номинальных емкостей, пФ, при длине L, мм, и массе (г)
10(1,2) 12(1,7) 16(2,0) 20(3,0) 25(3,5)
П120 200 1—5,6 1—8,2 3,9-7,5 3,9-12 5,6—10 5,6-18 8,2—15 8,2—24 11—18 11-33
ПЗЗ 200 1—15 1—24 11-20 11-33 15—27 15-43 20—36 20—62 27—43 27—75
М47 200 1—24 1—30 15—33 15-43 27—47 27-56 36—62 36—75 51—75 51—110
М75 200 1—24 1-39 15-33 15—56 27—47 27—75 36—62 36—100 51—75 51—120
М700 200 2,2—68 2,2—240 43-91 43—330 56-130 56—470 91—180 91—680 120—220 120—820
М1300 200 15—100 15—240 75—150 75—330 120—200 120—470 160—270 160—680 240—430 240—820
М2200 200 15—150 15—240 75—220 75—330 120—200 120—470 160—390 160—680 240-510 240—820
ИЗО 160 680 1500 1000 2200 120—200 120—470 2200 4700 3300 6800
Н70 125 1000 3300 1500 4700 1300 3300 3300 10 000 4700 15000
Конденсаторы КТ-2Е — керамические трубчатые повышенной надежности на номинальное напряжение 500 В
ТАБЛИЦА 10.45
Пределы номинальных емкостей, пФ. для групп ТКЕ Длина L, 1 мм I Масса, г
ПЗЗ М ’7 М75 М750 М1300
2,2—20 2,2—24 2,2—43 2,2—82 15—200 12 1
22—33 27—47 47—68 91 — 150 220—330 16 1,3
36—51 51—68 75—100 160—220 360—470 20 1,5
56-68 75-91 110—120 240—330 510—560 25 1,8
75—82 100—120 130—180 360-390 620—750 30 2,0
91—110 130—160 200—240 430—510 820—1000 40 2,5
120—150 180—220 270—330 560—680 110—1500 50 3,0
ТАБЛИЦА 10.46
Конденсаторы КД-1 керамические дисковые
Категория Группа ТКЕ Пределы номинальных емкостей, пФ, прн диаметре конденсатора О, мм и массе, (г)
4(0,3) 6(0,5) 6(1,0»
П120 1,0—2,2 2,7—3,9 4,7—7,5
ПЗЗ 1,0—3,9 4,7—7,5 8,2—10
1 Q А М47 1,0—4,7 5,1—10 11—15
1 , О, 4 М75 1,0—11 12—24 27—39
Н700 10—18 20—33 36—56
М1300 18—47 51—82 91—130
3,4 Н70 680, 1000 1500 2200
Конденсаторы КД-2—керамические дисковые
Вариант а
Вариант S
ТАБЛИЦА 10.47
Категория Группа ТКЕ Пределы номинальных ек диаметре D, мм, «костей, пФ, при «ассе (г)
6(1,0) 8(1,5) 10(1,5) 12(2,0) 16(2,0)
1, 3, 4 П120 1,0—1,5 2,2—3,3 3,9—5,1 5,6—7,5 8,2—12
ПЗЗ 1,0—3,3 3,9—6,2 6,8—10 11—16 18—30
3, 4 М47 10—3,3 3,9—8,2 9,1—15 16—24 27—43
1 М75 1,0—6,2 6,8—12 13—24 27—39 43—68
3,4 1,0—6,8 7,5—12
1 М700 3,3—13 15—24 27—47 51—75 82—130
3,4 3,3—15 16—30 33—51 56—82 91—150
1, 3, 4 Ml 300 15—30 33—51 56—100 110—160 1 <80—270
3, 4 М70 680 1000 2200 3300,4700 6800
имеют толщину
Примечание. Конденсаторы КД-2 1,5 мм.
ТАБЛИЦА 10.48
Категория Группа ГКЕ Вариант Пределы номинальных емкостей конденсаторов, пФ, прн длине L, мм, н массе, г
10(0,5) 12(0,7) 16(1,0) 20( 1,5)
П120 а 1,0—12 13—16 18—22 24—30
б 30-75 8,2—10 11—15 16—20
ПЗЗ а 1,0—24 27—33 36—43 47—62
б 1,0—15 16—20 22—27 30—36
М47 а 1,0—30 33—43 47-56 62-75
б 1,0—24 27—33 36—47 51—62
1, 3, 4 М75 а 1,0-47 51—62 68—91 100—130
б 1,0—39 43-56 62—75 82—100
М700 а 2,2—100 110—130 150—200 220—270
б 2,2—75 82—100 110-150 160—200
М1300 а 15-22 240—300 330—390 430—560
б 15—150 160—200 220—270 300-390
а 680—3300 4700 6800 10000
3,4 Н70 б 680—2200 3300 4700 6800
Вариант о
Вариант в
s
J2 т1' L
Вариант 6
• 1
\25±5* L
ТАБЛИЦА 10.49
Кате- Группа ТКЕ Вари- Пределы поминальных емкостей конденсаторов, пФ, при длине L, мм, и массе (г)
гория ант 12( 1 .0) 16(1,3) 20(1,5) 25(1,8) 30(2,0) ( 40(2.5) 50(3.0)
П120 а, в б 22—12 13—18 20—24 27—33 36—43 47—60 75—100
ПЗЗ 2,2—10 11—15 16—20 22—27 30—36 39—56 62—75
1,3, 4 а, а 2,2—24 27—39 43—56 62—82 91—100 110—130 150—180
М47 б 2,2—18 20—30 36—43 47—51 56-68 75—91 100—120
3, 4 а, в б 2,2—36 39—62 68—82 91—110 120—150 160—200 220—240
М75 2,2—30 33—51 56—68 75—91 100—120 130—160 180—200
а, в б 2,2—51 56—82 91—120 130—150 160—200 220—270 300—360
М700 2,2—43 47—68 75—100 110—120 130—160 180—220 240—300
1,3, 4 а, в 2,2—120 130—180 200—270 300—360 390—470 180—220 240—300
М1300 а, в б 15—240 270—390 430—560 620—750 920—1000 1100—1600 1800—2200
Н70 15—200 220—330 360—470 510—620 680—910 1000—1300 1500—1800
3, 4 а, в б 680—4700 6300 10000 15000 22000 33000
680—3300 4700 6800 10000 — — —
Конденсаторы КТ-3—керамические трубчатые (категории 2,3)
<о е»' >
ТАБЛИЦА 10.60
Группа ТКЕ Пределы номинальных емкостей, пФ, при длине L, мм, и массе, (г)
12(3,0) 20(3,0) 30(4.0) 40(4,5) 50(5,0) 60(5,5)
П120 2,2—15 16—30 33—51 56—68 75—100 ПО
ПЗЗ 2,2—27 30—47 51—75 82—100 110—130 150
М47 2,2—30 33—62 68—100 110—130 150—180 200—240
М700 2,2—100 110—220 240—430 470—560 620—750 820—1000
вариант 5
ТАБЛИЦА 10.51
Категории Группа ТКЕ Пределы номинальных емкостей, пФ, при длине L, мм, и массе, (г)
10(1.0) 12(1,5) 16(2,0) 20(3,0) 25(5,5)
1, 3, 4 П120 ПЗЗ 1,0—7,5 1,0-15 8,2—10 16—20 11—15 22—27 16-20 30—36 22—24 39—43
3, 4 М47 1,0—24 27—33 36—47 51—62 68-75
1, 3, 4 М75 М700 Ml 300 1,0—39 2,2—68 15—150 43—56 75-91 160—220 62—75 100—130 240—270 82—100 150-180 300—390 110—120 200—220 430—510
3, 4 Н70 680, 1000 15000 2200 3300 4700
Номинальные напряжения постоянного тока конденсаторов КД и КТ
Тип конденсатора Категория Номинальное напряжение. В, для группы ТКЕ
П120 ПЗЗ | М47 М75 | М700 | Ml300 Н70
КД-1 1 100 160 100 -
3,4 250 160
1 500 — 500 —
КД-2 3 500 300
4 400
КТ-1 1 160 —
3,4 250 160
1 500 — 500 —
КТ-2 3 500 300
4 400
КТ-3 2 500 - । 500 1 — -
3 750 - 1 750 | — —
КТ-4 3 — 350 - 1 350 | — —
КТ-5 1 250 - 250 —
3,4 350 250
Конденсаторы КТИ — керамические трубчатые изолированные
ТАБЛИЦА 10.53
Тип конденсатора Пределы номинальных емкостей, пФ Допускаемые отклонения емкости от номинальной, % Номинальное напряжение, В Длина корпуса L, мм Масса,
КТИ-1 3,3—6,8 ±20 1000 20 4,0
10—56 ±10; ±20 20
62—68 ±5; ±10 ±20 20
75—200 ±5; ±10; ±20 25
КТИ-2 220—330 450 — 4,0
360—560 ±5; ±10 — 5,0
620—750 — 5,5
820—1000 — 6,0
Конденсаторы КВИ—керамические высоковольтные импульсные
КВИ-1, КВИ-2 (а) и КВИ-3 (б).
ТАБЛИЦА 10.54
Номииаль- 1 Номинальное импульсное напряжение, кВ Размеры, мм Номиналь- Номинальное импульсное I напряжение, 1 кВ Размеры, мм ь,
ная емкость, пФ D L «3 и о я S. ная емкость, пФ D L Масса'
2,2; 2,7 3,3; 3,9 4,7; 5,6 6,8; 8,2 10 12; 15 18; 22 к 10 ВИ-1 5,0 5,0 6,3 8,0 8,0 10 12,5 16 2,5 2,5 3,5 5,5 5,5 6,5 10 10 15 22 10 22; 33 47 100 20 КВ 8 10 12,5 12,5 16 И-2 8 6,3 8 10 25 16 16 16 16 22 6,5 5,0 6,5 8
1,5 2,2; 3,3 4,7 6; 8 5,0 6,3 8,0 10 3,5 6,0 8,5 10 100 150 16 12,5 14 20 14,5 18
20 25 47 68 20 10 12,5 25 12 17
Номинальная емкость, пФ
100 20 14 25
20 30 10 43
КВИ-3
220
330
470
Продолжение
Размеры, мм
О L
22,4 20
25
Масса, г Номинальная емкость, пФ 1 Номинальное импульсное напряжение, кВ Размеры, жм Масса, г
D L
20 470 25 18 35
30 680 12 28 17 40
1000 31,5 43
1500 50
35 2200 10 40 16 50
35 3300 50 90
40 4700 5 50 14 70
Примечание. Конденсаторы КВИ-1 предназначены для работы при двуполярных импульсах длительностью от 0,4 до 1000 мкс и частотой следования до 10 000 имп/с. Конденсаторы КВИ-2 и КВИ-3 используются в цепях однополярных видеоимпульсов длительностью от 0,1 до 1000 мкс при частоте следования до 5000 имп/с.
Конденсаторы керамические проходные и опорные
Конденсаторы КТП — керамические трубчатые проходные, КДО—керамические дисковые опорные и КО—керамические опорные выпускаются в корпусах с резьбовой втулкой (вариант А) и с втулкой под пайку (вариант Б) (табл. 10.55—10.57). В зависимости от конструкции выводов конденсаторы изготавливаются в трех исполнениях: а, б, в.
Каждый из видов конденсаторов имеет следующие варианты конструкции корпуса и выводов:
Корпус Выводы
КТП-1................ Б а, б
КТП-2.............А, Б
КТП-3.............А, Б а, б
КТП-4.............А, Б а, б, в
КТН-5.............. А а, б, в
КДО............... А
КО-1............... А а, б
КО-2............... А а, б
КО-3............... А а, б
Значения максимального тока Через токопроводящий стержень: 1А (КТП-4 исполнение в, КТП-5 исполнение в);
5А (КТП-1 исполнение а, КТП-2, КТП-3);
10А (КТП-4 исполнение б, КТП-5 исполнение б);
15А (КТП-4 исполнение а, КТП-5 исполнение а).
Конденсаторы КТП—керамические трубчатые проходные, КДО—керамические дисковые опорные и КО—керамические опорные
Тип Номинальная емкость, пФ, группы ТКЕ Длина Масса,
конденсатора П120 М47 М75 М700 М1300 Н70 L, мм Г
КТП-1 . __ 68 470 -
8,2 33 47 120 100, 120 1000 10 —
10 — — — 150, 180 1500 — —
— — — — 220 2200 — —
КТП-2 12, 15 39 56, 68 150 270 3300 12 1,2
18, 22 47, 50 82,100 180 330, 390 4700 16 1,5
27 68 120 220, 270 470 — 20 2,0
ктп-з 8,2;10 22, 27 39, 47 68, 82 150, 180 100; 1500 12 2,5
33 56
12, 15 39, 47 68, 82 100, 120 220, 270 2200 16 3,0
18 56 100 150, 180 330, 390 3300 20 4,0
КТП-4 8,2 18, 22 47 82, 100 270, 330 3300 16 3,0
27 4700
10, 12 33 56, 68 120, 150 390 6800 20 4,0
15 39, 47 82,100 180 470 10000 25 6,0
КТ П-5 8,2;10 22, 27 56, 68 100, 120 180, 220 4700 20 5,0
33
12, 15 39, 47 82 150, 180 270, 330 6800 25 5,5
10000
18 56 100 280 390 15000 30 6,0
1000
КО-1 8,2;10 27, 33 47 120 100, 120 1500 10 1,0
150 150, 180 2200
220
12, 15 39 56, 68 270 3300 12 1,5
18, 22 47, 56 82,100 180 330, 390 4700 16 2,0
КО-2 6,8 15 39 68 150 1000 10 1,5
10 22 47 100 220 1500 12 2,0
6,8 15 33 68 150 1000,1500 12 2,0
ко-з 10 22 47 100 220, 330 2200 3300 16 2,5
4700
Диаметр
кдо О, мм
з,з 10,15 10,15 33 68 1500 10,4 1,5
4,7
6,8 2,2 2,2 47 100 2200 12,7 2,0
Конденсаторы керамические проходные: а— КГП-1 Ба! б— КТП-1 Бб.
Конденсаторы керамические проходные: а-КТП-2 Aj б — КТП-2 Б.
0
7 -о,3б
Конденсаторы керамические проходные:
а — КТП-ЗАа; б—КТП-ЗБ.
Конденсаторы керамические проходные:
а — КТП-4А6; б— КТП-4А6 (исполнение а отличается тем, что диаметр водов равен 1,5 мм);
VftQl , ,£'-US
Конденсаторы керамические проходные:
в— КТП-4Ав; г — КТП-4Бв; д-КТП-4Бб.
9 1,5 iff, 1
Конденсаторы керамические проходные!
а-КТП-бАа» б—КТЛ-5А6; в—КТП-5Ав.
Конденсаторы керамические опорные:
а — КО-1Аа; б~ КО-ЗАа; в— КО-ЗАб. Конденсаторы КО-2Аа и КО-2А6 отличаются от конденсаторов КО-3 тем, что имеют диаметр 6,9 мм н резьбу
М5.
Конденсатор керамический дисковый опорный КДО.
Номинальное напряжение конденсаторов КТП, КДО и КО
Тип конденсатора Группа ТКЕ Номинальное напряжение, В
КТП-1 Ml300 Н70 160
КТП-2 Все, кроме Н70 250
КО-1 Н70 160
кт п-з Все, кроме Н70 350
КО-2 Н70 250
КТП-4 Все, кроме Н70 500
КО-3 Н70 400
кдо Все, кроме Н70 750
КТП-5 Н70 500
ТА БЛИЦА 10.57
Допустимые отклонения величины емкости от номинальной, %
Тип конденсатора Группа ТКЕ
П120, М47, М75 М700, М1300 М70
КТП-2, КТП-3 ±10; ±20 +50; +80
КТП-4, КТП-5 — —20 —20
КТП-1, КО-1 КО-2 ко-з кдо ±20 —
Промышленностью выпускаются керамические трубчатые проходные и опорные конденсаторы КТП-Е и КО-Е (табл. 10.58, 10.59) повышенной надежности. Конденсаторы изготовляются двух категорий надежности. В зависимости от конструкции и габаритных размеров конденсаторы имеют два варианта исполнения (а и б).
Номинальное напряжение конденсаторов 250 В.
Конденсаторы КТП-Е — керамические трубчатые проходные повышенной надежности
Конденсаторы КО-1Е, КО-2Е—керамические опорные повышенной надежности
Вариант а Вариант б
Масса, г 1,5 2,0 ю 2,0
ю С© ю С©
2 S
S
3 а q о г—<
2 с© 00 с©" 00
я
а сч 1© сч 1©
о о о о о о о о о
ГЛ 2 о ООО L© сч с© ООО ООО о о с© ь-
сч с© о i© сч с© Tf
—• —' сч
ш
S
с
с © о о о о
1- со X S о сч S
к сч сч
ч
ч.
О
с
л
и я
о
X
2 л.
01 о оо оо
к о <© о
ГС сч
X сч «ь
л ч S. ^4
ГС
X о •к
X 2 о со с© со
ф о о
X S •* о -сч
сч сч сч сч
сч сч
о -о о
1Л 1© 1© 1© со
со
СО
О.
О
с в
X X щ щ щ щ
е( О сч 6 сч 6
X 6
X
X S
X о
о X
* сч
ГС ч
X я S
ТАБЛИЦА 10.60
Конденсаторы КТП М-1— керамические трубчатые проходные малогабаритные на номинальное напряжение 160 В
Группа ТКЕ Номинальная емкость, пФ Масса,
К 68 0,6
Н 470 0,5
ТАБЛИЦА 10.61
Температурный коэффициент емкости конденсаторов КТПМ-1
Группа ТКЕ ТКЕ на 1°С в интервале температур от 20 ДО 85° С Отличительный цвет окраски
К — (1300±200)- 10—6 Зеленый
н В интервале температур от — 60 до -f-85° С емкость изменяется не более Оранжевый
чем на ±70%
Конденсаторы керамические трубчатые малогабаритные типа КОМ.
ТАБЛИЦА 10.62
Конденсаторы КТПМ-2 малогабаритные и КОМ- — керамические трубчатые проходные -керамические опорные малогабаритные
Номинальная емкость, пФ, для группы ТКЕ Размер Масса,
П120 М47 М75 М700 М1300 1 Н70 L, мм Г
8,2; 10 12; 15 18,22 27 8,2; 10 12; 15 10: 22 М47? & 2. К (табл. 33 39 47; 56 68 33 39 47; 56 и м е ч а L75, М7 (ондеиса 10.58), 47 56, 68 82; 100 120 47 56; 68 82; 100 НИЯ. 1.1 00, М1300-торы КТПА но наиболь ктпм-120 150 180; 220 270 КОМ 120 130 180: 220 1оминально — 250 В; дл 1-2 имеют т ший диамет 2 220 270; 330 390; 470 560 220 270; 330 390; 470 г напряже я группы I акую же р их равен 2200 3300 4700 3300 | 4700 6800 1 аие: дл 170—16 коистру 6 мм. 10 12 16 20 10 12 16 1 я труп 0 В. кцию, к 1,0 1,2 1,5 2,0 1,0 1.2 1,5 пы П120, ак КТП-Е
g Конденсаторы КТПМ-Е —керамические трубчатые проходные малогабаритные повышенной надежности
7-О,У6
Вариант g
Категория надежности Номинальная емкость, пФ, для группы ТКЕ Размер L. мм Масса,
П1 20 М47 М75 М700 М1300 М2200 НЗО Н70
1,2 2 5,6 6,8 8,2 10 8,2 10 22; 27 33 22,27 53 47,56 39, 47, 56 68, 82 68, 150, 82 180 150, 180 680 1000 1000 1500 12 2,5
1,2 2 8,2 12; 15 12,15 39,47 39,47 68 68 100; 120 100, 220, 120 270 220, 270 1500 2200 16 3,0
1,2 2 10 18 18 56 56 62; 100 82; 100 150; 180 150, 330, 180 390 330; 380 2200 3300 20 3,5
Примечание. Номинальное напряжение: для групп П120. ПЗЗ. М47. М75. М700. М1300. М2200 — 200 В: для группы НЗО—160 В; для группы Н70— 100 В.
СКМ-2 1 СКМ-1 Тип конденсатора
I S S д 2 > 5 ° g - g ° В * g О? I Группа ТКЕ
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 oooooooooo •I- -1- -1- -1- -1- -1- -1- -I- -1- -1- 4—F-4'4*4- + + 4*4-4_ oto to СЛ tO Q to to СЛ to о сл сл сл сл о сл сл сл сл 1 1 1 1 1 сл Q> о> о> о> о о о о о •I- -1- -1- -1- -1- 4* 4* + 4* 4* О to 60 СЛ 60 о сл сл сл сл Интервал рабочих температур, °C i
500 250 60 сл 250 250 125 Минимальное напряжение, В
§§22S§SggS 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 60 СЛ СО •—• W СЛ — СЛ 60 сл <3 — о СЛ О — о to ►— оооооооооо о> 00 60 — — ПI п сл о> сл сл сл goo о Номинальная емкость, пФ
13,5 1 10,5 г- Размеры, мм
*сл 5,5 tn
СЛ со *сл а
60 о *сл О Масса, г
и Ьа S К
Конденсаторы стеклянные К21-5
Вариант А
Вариант б
ТАБЛИЦА 10.65
Пределы номинальных емкостей, пФ Номинальное напряжение, В Группа ТКЕ Размер Н, мм Вариант исполнения Масса, г
70 мпо 1,5 ДЛЯ
2,2—160 70 160 М47 М75 3 А, Б вар. А 2 для вар. Б
180—330 160 МЗЗО — Б
Примечание. Конденсаторы варианта А—с выводами, варианта Б — без выводов.
ТАБЛИЦА 10.66
Конденсаторы стеклокерамические К22У-1
Пределы номинальных емкостей, ПФ Номинальное напряжение, В, при температуре до 4-8 5 °C Размеры, мм, вариантов Масса, г не более
А и В Б
L В L h
430—560 220—430 130—270 22—120 35 100 160 250 6,5 5,5 8 7 1,о
750—910 620—680 470—620 300—390 мпо М47 35 35 100 250 7,5 6,5 9 8 1,5
1500—2200 1000—1500 680—910 430—620 160—200 35 35 100 160 250 9,5 7,5 11 9 2,0
Продолжение
Пределы номинальных емкостей, пФ Группа ТКЕ Номинальное напряжение, В, прн температуре до 4-85° С Размеры, мм, вариантов Масса, г не более
А в В Б
L в L Л
910—1200 750; 820 620; 680 510; 560 220—470 56—200 1600—2200 1300; 1500 820—1000 750 510—680 220—330 2700—3900 1800—2400 910—1500 750; 820 360—560 4700 1500—3300 680—1500 6800 4700 1000—2200 10000, 15000 6800 3300—4700 МПО М47 35 35 70 100 160 250 35 35 70 100 160 250 35 35 100 160 250 12 35 100 12 35 100 12 35 100 6,5 5,5 8 7 1,0
МЗЗО 7,5 6,5 9 8 1,5
9,5 7,5 11 9 2,0
6,5 5,5 8 7 1,0
ИЗО
7,5 6,5 9 8 1,5
9,5 7,5 11 9 2,0
Примечание. Конденсаторы изготовляются трех вариантов: таблеточные (А), изолированные (Б), неизолированные (В).
4
Конденсаторы стеклокерамические:
а — К22У-1А (таблеточный); б—К22У-Б (изолированный); в— К22-1В (неизолированный).
Примеры записи в конструкторской документации керамических конденсаторов
1. Конденсатор КГ К-1-Д-51-11 ОЖО. 460.013 ТУ.
2. Конденсатор КДУ-ПЗЗ—27 ОЖО. 460.023 ТУ.
3. Конденсатор КЛ С-2-а-М 47-20 ±20% ОЖО. 460.020 ТУ.
4. Конденсатор КЛС-2 Е-М47-22±1О°/о ОЖО. 460.031 ТУ.
5. Конденсатор КД Г-3-М 47-100 ±5% ОЖО. 460.069 ТУ.
6. Конденсатор КМ-5-М47-220±10%-Т ОЖО. 461. 061 ТУ.
7. Конденсатор КП-За-М 1300-390 пФ±10% ОЖО 460. 044 ТУ
8. Конденсатор КТ -1Е-П120-200-10 ±10% ОЖО. 460. 030 ТУ.
9. Конденсатор КТ-2Е-М75-100 ± 10% ОЖО. 460. 034. ТУ.
10. Конденсатор КД-26-П120-1 ±0,4—3 ГОСТ 7159—64.
11. Конденсатор КТИ-1-100±5% ГОСТ 10764-64.
12. Конденсатор КВИ-2-8-100±10% ОЖО. 460 . 029 ТУ.
13. Конденсатор КТП-4Ба-М47-27±10%> ГОСТ 11553 — 65.
14. Конденсатор КТП-2Е-1а-М47-27±10% ОЖО. 460 . 032 ТУ.
15. Конденсатор КТПМ-1-68 УБО 460.046 ТУ.
16. Конденсатор КТПМ-2а-М 1300~333± 10% ФГО. 460.011 ТУ.
17. Конденсатор КТПМ-Е-16-М 1300-50-180±10% ОЖО. 460. 033 ТУ
18. Конденсатор СКМ-2а-250-М330-560±10% ОЖО. 464. 016 ТУ.
19. Конденсатор К2Г5-А-МПО-160-39±Ю% ОЖО. 464. 033 ТУ.
20. Конденсатор К22-У-1 А-М47-100-470±10% ОЖО. 464.024ТУ,
10.6. КОНДЕНСАТОРЫ БУМАЖНЫЕ И МЕТАЛЛОБУМАЖНЫЕ
Бумажные и металлобумажные конденсаторы могут быть использованы во всех видах РЭА в качестве разделительных, развязывающих блокировочных, фильтрующих элементов в цепях с постоянным и низкочастотным напряжением.
В бумажных конденсаторах диэлектриком служит тонкая бумага, пропитанная изоляционным составом, а обкладками — тонкая металлическая фольга. В металлобумажных конденсаторах диэлектриком также является бумага, пропитанная и покрытая с одной стороны тонким слоем лака, на который наносится путем распыления слой металлической обкладки.
Типы бумажных и металлобумажных конденсаторов
Конденсаторы выпускаются следующих типов:
К40П—конденсаторы бумажные малогабаритные опрессованные (табл. 10.67, 10.68);
БГТ — бумажные герметизированные термостойкие (табл. 10.69);
БМ — бумажные малогабаритные (табл. 10.70);
БМТ — бумажные малогабаритные теплостойкие (табл. 10.71);
К40У-9 — бумажные (табл. 10.72);
К40П-3(КБ) — конденсаторы бумажные (табл. 10.73);
КЗ — конденсаторы защитные (табл. 10.74);
КБП — конденсаторы бумажные проходные (табл. 10.75— 10.77);
СМ — масляные (табл. 10.78);
КБВ — конденсаторы бумажные высоковольтные (табл, 10.79);
МБГ — металлобумажные герметизированные (табл. 10.80— 10.82);
МБГН — металлобумажные герметизированные низковольтные (табл. 10.83);
МБГО — металлобумажные герметизированные однослойные (табл. 10.84);
МБГТ — металлобумажные герметизированные термостойкие (табл. 10.85);
МБГЧ — металлобумажные герметизированные частотные (табл. 10.86);
МБМ — металлобумажные малогабаритные (табл. 10.87);
К40У-2 — металлобумажныс малогабаритные (табл. 10.88);
К42Ч-6 — металлобумажные частотные (табл. 10.89);
МБМЦ — металлобумажные малогабаритные цилиндрические (табл. 10.90).
Конденсаторы К40П-1 бумажные малогабаритные опрессованные
БМ, К40П-1, МБМ(на рабочее напряжение 160В) и МБМЦ.
ТАБЛИЦА 10.67
Номинальная емкость, пФ (до 6800), мкФ (от 0,01) Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса,
D L
470, 510, 560, 680,910, 1000,1200,1800 600 7 25 2,5
2200, 3000. 3300, 3900, 4300, 4700, 600 9 25 4,5
5100, 6200, 6800 3900, 4300, 4700,5100,6200,6300,0,01 400 9 25 4,5
0,01; 0,015; 0,018; 0,02 600 12,8 25 8,0
0,022; 0,025 ; 0,030; 0,033 400 12,8 25 8,0
0,039 ; 0,04; 0,047; 0,05 400 14,8 25 11
0,068; 0,07; 0,1 400 16,8 30 16
0,015; 0,018; 0,02; 0,022; 0,025 400 18,8 45 35
Конденсаторы К40П-2 бумажные герметизированные малогабаритные
6)
а — К40П-2а; б—К40П-26.
ТАБЛИЦА 10.68
Номинальная емкость, пФ (до 6800), мкФ (от 0,01) Диаметр D, мм Масса, 1
1000, 1500, 2200, 3300, 4700, 6800; 0,01 0,015; 0,022; 0,033; 0,047 6 11 3 6
Примечание. Конденсаторы выпускаются двух видов: К40П-2а—с одним изолированным выводом; К40П-26—с двумя изолированными выводами.
Конденсаторы БГТ—бумажные герметизированные термостойкие
Масса, U $ о о О 100 О ОН 091 180 200
Ч со О сч
i 0Q е- о сч ю сч о со £ о сч ю сч О со О 3
Размерь -J О со
8 LQ
напряжение, В| Двухсекционные 1 1 1000; 600 200 1500; 1000; 400; 200 1500 1 400 1000; 600; 200 1
Номинальное i Одиосекц-ион-ные 1000; 1 1000; 400 200 1500 1000; 200 1500 400; 400; 200 1000; 200 400
емкость, мкФ | Двухсекционные 1 1 О* X сч 1О о о X сч 2x0,25 2x0,05; 2x01; 2x0,25; 2x0,5 2x0,1 1 2x0,5 2x0,25; 2x0,5; 2x1,0 1
Номинальная Одиоаекциов-ные ю о о* 1 0,1; 0,25 ю о* Го 0,25; 1,0 0,25 О о сч* о м-1 0,5; 2,0 О
родолжение
ТАБЛИЦА 10.70
Конденсаторы БМ—бумажные малогабаритные
Номинальная емкость, пФ (до 68000), мкФ (от 0,01) Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса, г
БМ-1 БМ-2
D L D L
470; 680; 1000, 1500; 2200 300 5 17 5 20 0,9
3300; 4700 200
6800; 0,01 6 6 1,3
0,015; 0,022 7,5 21 7,5 24 2,0
0,033; 0,047 150
Примечания. 1, В зависимости от назначения и конструкции контактного узла, конденсаторы изготовляются двух видов: БМ-1 с вкладными контактными узлами для работы прн напряжениях от 10 В и до номинального; БМ-2 с паяными контактными узлами для работы без ограничения нижнего предела рабочего напряжения.
2. Конструкция конденсаторов БМ такая же, как К 40П-1 (см. рис. и табл. 10.07).
ТАБЛИЦА 10 .71
Конденсаторы БМТ—бумажные малогабаритные теплостойкие
Номинальная емкость, пФ (до 6800), мкФ (от 0,01) Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса. г
БМГ-1 БМТ-2
D L D L
470; 680; 1000 1500 ; 2200; 3300 6 24 6 24 3
4700; 6800; 0,01 0,015; 0,022, 0,033 400 12 24 26 6
0,047 0,068; 0,1 14 30 14 32 12
0,15; 0,22 16 45 16 47 20
1000; 1500; 2200 3300 7 26 — — 4,5
4700; 6800 0,01; 0,015 0,022 600 12 26 — 6
Примечание. В зависимости от назначения и конструкции контактного узла конденсаторы изготовляются двух видов: БМТ-1 с вкладными контактными узлами для работы при напряжении от 10 В и до номинального; БМТ-2 с паяными контактными узлами без ограничения нижнего предела рабочего напряжения.
Конденсаторы бумажные малогабаритные теплостойкие БМТ-1 и БМТ-2.
Номинальная емкость, пФ (до 6800), мкФ мкФ (от 0,01) Номинальное напряжение, В Размеры, мм Массе, г
D L
470; 680; 1000; 1500; 2200; 3300; 4700; 6800 5 18 2,5
0,01 6 18 3,0
0,033 8 21 5,0
0,047; 0,068 10 22 8,0
0,1 200 10 28 9,0
0,15 10 35 11
0,22 14 30 15
0,33 16 30 20
0,47 16 42 28
0,68 18 42 32
1,00 20 52 48
4700; 6800 6 18 30
0,015; 0,022 8 21 5,0
0,033 10 22 8,0
0,047 10 28 9,0
0,68 400 10 35 11
0,1 14 30 15
0,15 16 30 20
0,22 16 42 28
0,33 18 42 32
0,47 18 52 40
0,68 20 62 55
470; 680; 1000; 1500; 2200; 3300 6 18 з,о
4700; 6800; 0,01 8 21 5,0
0,15 630 10 22 8,0
0,022; 0,033 10 22 9,0
0,047 10 35 11
0,068 14 30 15
0,01 16 30 20
0,015 16 42 28
0,022 18 42 32
0,033 20 52 48
0,047 20 62 55
1000; 1500; 2200; 3300; 4700; 6800 10 22 8,0
0,01; 0,015 10 28 9,0
0,022 1000 10 35 11
0,033 14 30 15
0,047 16 30 20
0,068 16 38 24
0,1 16 42 28
0,15 18 52 40
С,22 20 52 48
Конденсаторы бумажные К40П-3 (КБ)
ТАБЛИЦА 10.73
Номинальная емкость, пФ (до 6800), мкФ (от 0,01) Размеры, мм, и масса, г, конденсаторов с номинальным напряжением, В
200 400 600
L D масса L £> масса L D масса
4700 34 13 5,5 34 13 5,5
5600 — — 34 13 5,5 34 13 5,5
6800 — — 34 13 5,5 34 13 5,5
0,01 31 13 5,5 34 13 5,5 34 13 5,5
0,015 34 13 5,5 34 13 5,5 34 13 5,5
0^022 34 13 5,5 34 13 5,5 34 16 7,5
0,033 34 13 5,5 34 13 5,5 34 16 7,5
0,047 34 13 5,5 34 16 7,5 54 16 11
0,068 34 16 7,5 54 16 11 54 18 15
0,1 & 16 7,5 54 16 11 54 18 15
0,15 54 16 11 54 18 15 54 21 23
0,22 54 18 15 54 21 23 54 24 30
0,33 54 21 23 54 24 30 — —
0,47 54 54 30 — —* — —— — —*
Конденсаторы защитные КЗ
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Номе| корпуса Масса,
D 1 L
0,1 500 20 45 85 4 75
0,25 250
0,1 1000 24 55 104 5 120
0,25 500
0,1 1500
0,25 1000 35 55 104 6 200
0,5 500
1,0 250
0,25 1500
0,5 1000 40 62 111 7 275
1,0 500
Примечание. Конденсаторы устанавливаются в броневые коробки электрических машин, в кожухи и каркасы распределительных щитов с целью устранения помех радиоприему.
Конденсаторы защитные КЗ:
а—с одним изолированным выводом; б —с двумя изолированными выводами (двухсекционный).
Конденсаторы КБП-Р—бумажные проходные с резьбовым креплением на ток 10А
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм
ь L d
0,022 250 10 50 8
500 14 60 10
0,047 150 250 10 14 50 60 8 10
0,1 150 14 60 10
Примечание. Масса конденсаторов 12 или 25 г.
Конденсаторы бумажные проходные:
а —КБП-Р на максимальный ток 10А; б — КБП-С (на максимальный ток 20А); в— КБП-С (на максимальные токи 40 и 70 А); г — КБП-Ф (на максимальный ток 20А; г —КБП-Ф на максимальные токн 40 н 70А.
Конденсаторы КБП-С—бумажные проходные с креплением скобой на токи 20; 40, 70А
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Номер корпуса 1 Масса, г 1
А D Н L Li
0,022 0,047 0,1 500 500 125 12 14 19 47 —1 2 30
0,022 0,022 0,047 0,1 0,22 1000 500 500 125 125 20 20 25 56,47 95,90 3 55
0,022 0,022 0,047 0,1 0,22 0,22 1600 1000 1000 500 250 125 20 20 25 73, 67, 66 106; 100 4 65
0,022 0,047 0,1 0,1 0,22 0,47 0,47 1,0 1600 1600 1600 1000 500 250 125 125 20 24 29 85, 80, 71 125, 119, 116, ПО 5 100
0,22 0,47 1,0 1000 500 125 30 34 41 83, 77, 77 125, 119, 116, НО 6 210
0,22 0,47 1,0 2,0 1600 1000 500 125 30 40 47 90, 83, 83 132, 125, 116 7 250
Примечание. 1. Конденсаторы в корпусах 2—5 рассчитаны на максимальный ток 20 А, в корпусах 3—7 на ток 40 и 70 А. 2. Значения длины L соответствуют номинальным напряжениям конденсаторов 1600, 1000 и 500 В. 3. Длина при максимальном токе через токонесущий стержень 40 А номинальных напряжениях 1600 и до 1000 В составляет 125, 116, 100 и 90 мм, при токе 70Аи номинальном напряжении 1600 и до 1000 В —132, 125, 112, 106 и 95 мм._________________________
Конденсаторы КБП-Ф — бумажные проходные с креплением фланцем на токи 20, 40, 70 А
Номинальная Номинальное Размеры, мм ГО ГО
емкость, мкФ напряжение, В А в L d н L L, S С * а S о О ГО £
0,022 0,047 0,1 500 500 125 23 20 14 3,2 30 47 — 2 30
0,022 0,022 0,047 0.1 0,22 1000 500 500 125 125 28 25 20 3,2 35 56, 47 95, 90 3 55
0,022 0,022 0,047 0,1 0,22 0,22 1600 1000 1000 500 250 125 28 25 20 3,2 35 73, 67, 56 106 4 65
0,022 0,047 0,1 0,1 0,22 0,47 0,47 1,0 1600 1600 1600 1000 500 250 125 125 32 29 24 3,2 39 73, 67, 56 125, 119, 116, 100 5 100
0,22 0,47 1,0 1000 500 125 48 43 34 5,2 58 77 125, 119, 116, 100 6 210
0,22 0,47 1,0 2,0 1600 1000 500 125 58 48 40 5,2 63 99, 83 132, 125, 116 7 250
Примечание. 1. Конденсаторы в корпусах 2—5 рассчитаны на максимальный ток 20 А, в корпусах 3—7 —на ток 40 и 70 А. 2. Диаметр резьбы dt при токе 40 А 4 мм, при токе 70 А 6 мм. 3. Значения длины L соответствуют номинальным напряжениям конденсаторов 1600, 1000 и J>00 В. 4. Длина при максимальном токе через токонесущий стержень 40 А н номинальных напряжениях 1600 и 1000 В составляет 125, 116 и 100 мм, при токе 70 А и номинальных напряжениях 1600, 1000 и меньше 1000 В —132, 125, 119, 106 и 95 мм.
ТАБЛИЦА 10.78
Конденсаторы СМ—масляные для стабилизаторов напряжения
Номинальная емкость, мкФ Размеры, мм Масса, г
L в А
3,5 67 62 35 1000
5,0 94 79 50 1400
Пр имечание. Конденсаторы выпускаются в двух вариантах исполнения: а—окрашенные, для работы в воздушной среде; б — неокрашенные, для работы в масле.
Конденсатор масляный СМ (а) и бумажный высоковольтный КБВ (б).
ТАБЛИЦА 10.79
Конденсаторы КБВ — бумажные высоковольтные
Тип конденсатора Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, кВ Размеры, мм Масса,
« h А
КБВ-2 0,1 20 138 74 225 149 80 7
КБВ-3 0,25 20 152 ПО 270 194 90 8
КБВ-4 0,1 30 152 ПО 290 194 90 8
КБВ-6 0,25 30 235 280 316 218 НО 25
ТАБЛИЦА 10.80
Конденсаторы МБГ—металлобумажные герметизированные
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры В, мм Номер корпуса Масса, г
0,1 0,25 2x0,1 0,5 2x0,25 2x0,5 1,0 600 400 400 200 200 150 150 11 1 25
0,25 0,5 1,0 2x0,5 600 400 200 200 16 2 30
2,0 150 21 3 40
1,0 2x0,5 2,0 250 250 200 26 4 45
0,5 1,0 600 400 31 5 50
Примечание. Конденсаторы МВГ изготовляются двух групп: А —на номинальное напряжение свыше 400 В; А и Б—на номинальное напряжение до 250 В. Форма корпуса может быть примоугольиой иля цилиндрической.
МбГП(ОМБГ) -2, вар, Б
МБГЛ-1 МБГП-2 МБГП-3 МБГП
ТАБЛИЦА 10.81
Конденсаторы МБГП — металлобумажные герметизированные в прямоугольном металлическом корпусе
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Номер корпуса Масса, г
В А А, В,
1,0 4,0 400 160 11 — — — 6 75
0,25 1500
0,5 1000
1,0 600 16 7 85
2,0 250
1,0 200
2,0 10,0 400 160 21 — 29 35 8 115
0,5 1500
1,0 1000 26 —. 34 40 9 125
4,0 250
2,0 600
4,0 400 31 39 45 10 140
10,0 200
15,0 160
15,0 200 41 26 49 55 12 175
20,0 160
1,0 1500 46 31 54 60 13 185
2,0 1000 51 36 59 65 14 210
4,0 600 56 41 64 70 15 220
10,0 250
25,0 200 61 46 69 75 16 240
30,0 160
10,0 400 66 51 74 80 17 280
2,0 1500 86 71 94 100 18 330
Конденсаторы МБГЦ-1, МБГЦ-2— металлобумажные малогабаритные цилиндрические
Ъ
f)
МБГЦ-1 (а) и МБГЦ-2 (б).
ТАБЛ ИЦА 10.82
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Номер корпуса Я я %
D L
0,025 0,05 0,1 0,25 600 600 400 200 Н.5 38 1 14
0,05 0,1 0,6 1000 600 200 15,5 38 2 22
0,1 0,25 1,0 1000 400 200 18,5 38 3 25
0,25 0,5 600 400 13,5 50 4 30
Конденсаторы МБГН — металлобумажные герметизированные низковольтные
Примечание. В зависимости от способа крепления конденсаторы делятся иа три вида: МБГН-1; МБГН-2; МБГН-3.
МБГН-i, МБГО-1 (а), МБГН-2, МБГО-2 (б), МБ ГН-3 (в).
ТАБЛИЦА 10.«4
Конденсаторы МБГО-1, МБГО-2— металлобумажные герметизированные однослойные
Номиналь- Номинальное Размеры, ИМ св
ная емкость, мкФ напряжение, В Н L В А, Б. А, А СЗ S
0,25 0,5 1,0 600 500 300 11 25
0,5 1,0 2,0 600 400 160 25 31 16 45 39 13 30
1,0 2,0 4,0 500 300 160 21 40
1,0 2,0 600 400 26 45
2,0 4,0 500 300 11 70
2,0 4,0 10,0 600 400 160 16 80
4,0 10,0 500 300 21 — 60 54 25 115
4,0 10,0 600 600 50 46 26 125
10,0 20,0 400 160 31 140
10,0 20,0 30,0 500 300 160 41 26 180
30,0 20,0 20,0 300 400 500 46, 56 61 76 41 46 61 230 250 300
Примечание. Конструкция конденсаторов МБГО такая же, как МБГН (см. рис. к табл. 10.83).
tab лица io.ee
Номинальная емкость, мкФ Номинальное Размеры, мм Масса, г
напряжение, В « L В А
0,1 0,25 0,5 1,0 750 500 300 160 30 30 17 13 40
0,25 0,5 1,0 2,0 750 500 300 160 30 60
0,1 0,5 2,0 1000 750 300 17 100
1,0 4,0 500 160 54 45 20 20 115
0,25 0,5 1,0 1000 1000 750 25 130
2,0 4,0 500 300 30 150
1,0 10,0 1000 160 45 45 200
2,0 4,0 2,0 20,0 750 500 1000 160 54 50 60 65 80 20 220 250 280 320
4,0 1000 115 65 45 30 620
Конденсаторы МБГЧ — металлобумажиые герметизированные частотные
Вариант 1 Вариант В Вариант 3
ТАБЛИЦА 10.86
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, | в . к £ « о-«з t-М у а и аз <2 о s ой « of Размеры, мм и
Н L В Lt А А Аг А3
МБГЧ-1
0,5 1,0 0,25 250 250 500 1, 2А, ЗА 25 31 16 31 31 45 13 39 — 39 35 60 60
1,0 250 1 11 — — — — 60
2,0 0,5 0,25 4,0 1,0 0,5 0,25 250 500 750 250 500 750 1000 1, 2А, ЗА 50 46 16 16 21 31 31 31 31 60 25 54 1 1 1 1 1 1 1 54 90 90 120 150 150 150 150
2,0 0,5 1,0 10,0 500 1000 750 250 1, 2Б, ЗБ 51 51 56 61 36 41 46 230 230 250 270
4,0 2,0 1,0 500 750 1000 1 115 69 34 39 39 — 35 — — — 420 500 500
Продолжение
Конденсаторы МБМ—металлобумажиые малогабаритные
ТАБЛИЦА 10. 17
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса, г
D L
0,0051 8,5 38 5
0,01 11 38 8
0,25 1500 14 38 12
0,5 14 51 17
0,1 20 51 25
0,01 8,5 38 5
0,025 1000 11 38 8
0,05 14 38 12
0,1 16 38 15
0,01 8,5 25 3
0,025 8,5 38 5
0,5 750 11 38 8
0,1 14 38 12
0,25 16 51 20
0,025 8,5 25 3
0,05 8,5 38 5
0,1 500 11 38 8
0,25 14 38 12
0,5 16 51 20
0,05 8,5 25 3
0,1 8,5 38 5
0,25 250 И 38 8
0^5 14 38 15
1,0 18 51 20
0,05 6 22 1
0,1 8,5 22 3
0,25 160 8,5 36 5
0,5 11 36 8
1,0 14 36 10
Конденсаторы К40У-2—металлобумажные
Конденсатор металлобумажный К42У-2.
ТАБЛИЦА 10. 85
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм | Масса, г Номинальная емкость мкФ Номинальное напряжение. В Размеры, мм Масса, г
D L D L
0,047 6 3,5 0,033 8 7,0
0,1 8 24 4,5 0,047 9 36 7,5
0,15 10 7,0 0,068 630 10 9,0
0,22 160 11 9,0 0J 11 10,5
0,33 9 7,5 0,15 14 16,5
0,47 10 36 9,0 0,22 16 22,5
1,0 14 16,5
0,01 8 7,0
0,047 8 24 4,5 4,5 5,5 7,0 9,0 10,5 0,015 8 36 7,0
О’068 8 0,022 8 7,0
0’1 9 — 0,033 1000 9 7,5
0,15 0,22 250 8 10 36 0,047 0,068 10 13 — 9,0 14,5
о.'зз 11 °»1 14 16,5
0,47 1,0 13 14’5 27,0 0,15 0,22 0,0047 14 50 24,5
16 50 18 8 36,0 7,0
0,033 9 24 5,5 0,0068 0,01 8 8 7,0 7,0 9,0 10,5
0,047 10 7,0 0,015 10 36
0,068 8 7,0 0,022 1600 11
о,1 400 10 36 9,0 о'зз 13 14’5 22,5 27
0,15 11 10,5 0,47 16
0,22 13 —— 14,5 0,68 16 50
0,33 16 22,5 0,1 18 36
0,47 14 50 24
0,015 630 7 24 4
0,022 8 4,5
Конденсаторы К42Ч-6 — металлобумажные частотные
Конденсатор металлобумажный К42Ч-6:
а—с проволочными выседами; б—с лепестковыми выводами.
ТАБЛИЦА 10.89
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса, г
D L
С проволочными выводами
0,01; 0,015 7 5
0,022 8 26 6
0,033 10 7
0,047 300 12 28 12
0,068 13 14
0,1 13 19
0,15 16 38 22
0,22 18 33
0,33 22 51
С лепестковыми выводами
0,47 28 42 75
0,68 26 55 85
1,0 32 55 ПО
1,5 36 55 145
2,2 300 32 92 170
з,з 38 92 250
4,7 48 92 370
6,8 55 92 500
10 55 115 600
33 100 66 115 750
ТАБЛИЦА 10.90
Конденсаторы МБМЦ — металлобумажные малогабаритные цилиндрические
Номинальная емкость, мкФ Номинальное напряжение, В Размеры, мм Масса, г
D L
0,25 11 8
0,5 200 14 12
1,0 18 18
0,05 8,5 36 5
0,1 400 11 8
0,25 14 12
0,5 18 40 20
1,0 18 60 35
Примечание. Конструкция конденсаторов такая же, как у БМ К40П-1, МБМ (см. рис. к табл. 10.67).
Примеры записи в конструкторской документации бумажных и металлобумажных конденсатором
1. Конденсатор К40П-1-400 -4700±5% УПО.462.026 ТУ
2. Конденсатор К40П-2а-400-0,01 ±10% ОЖО. 462.011 ТУ.
3. Конденсатор БГТ-400-1±10% ОЖО. 464.046 ТУ.
4. Конденсатор Б М-1-300-470 ±10% ГОСТ 9687—61.
5. Конденсатор БМ-2-300-680 ±10%, ОЖО.462.047 ТУ.
6. Конденсатор Б МТ-2-400-470±10% ГОСТ 9687—61.
7. Конденсатор К40У-9-200-0,1 ±10°/0 ОЖО.462.056. ТУ.
8. Конденсатор К40 П-З(КБ) 200-0,25±10% ОЖО. 462. 045 ТУ.
9. Конденсатор КЗ-500-0,5-11 ОЖО. 462. 626 ТУ,
10. Конденсатор КБП-Ф-125-20 0,22±20% ГОСТ 6760—62.
11. Конденсатор СМ-б-3,5±20 % ОЖО.462.051 ТУ.
12. Конденсатор КББ-3-20-0,25 ±20% ОЖО.462.033 ТУ.
13. Конденсатор МБГП-2-200 A-10-I1 ОЖО.462. 022 ТУ.
14. Конденсатор МБГН-1-4-11 ОЖО. 462. 031 ТУ.
15. Конденсатор МБГО-2-300-Ю-11 ОЖО.462.023 ТУ.
16. Конденсатор М Б ГТ-300-10-11 У Б0.462.809 ТУ.
17. Конденсатор МБГЧ-1-2А-250-4±10% ОЖО.462.049 ТУ.
18. Конденсатор МБ М-160-0,25-11 УБО. 462.014.
19. Конденсатор К40-У-2-630-0,1 ±10% ОЖО.462.082 ТУ.
20. Конденсатор К42Ч-6-300В-0,47мкФ±20% ОЖО 462 093 ТУ.
21. Конденсатор МБ ГЦ-400-0,5-11 УА0.462.001 ТУ.
10.7. КОНДЕНСАТОРЫ ПОДСТРОЕЧНЫЕ
Подстроечные конденсаторы предназначены для подстройки емкости в высокочастотных цепях.
Типы подстроечных конденсаторов
КПВ — конденсаторы подстроечные пластинчатые с воздушным диэлектриком (табл. 10.91, 10.92);
КПК — конденсаторы подстроечные керамические малогабаритные (табл. 10.93, 10.94).
Конденсаторы КПВ-1-5—подстроечные пластинчатые с воздушным диэлектриком
ТАБЛИЦА 10.91
Емкость, пФ Обозначение конденсатора Размеры, мм Масса, г Номер основного документа
минимальная максимальная L
2,0 12 КПВ-1 24,0 14,0 14,0 ЕЭ4.656.043 сп
2,0 15 КПВ-2 25,5 15,0 15,0 ЕЭ4.656.044 сп
2,0 18 кпв-з 26,5 16,5 16,5 ЕЭ4.656.045 сп
2,5 25 КПВ-4 29,0 19,0 19,0 ЕЭ4.656.046 сп
2,5 35 КПВ-5 32,5 22,0 22,0 ЕЭ4.656.046 сп
Вид А
ТАБЛИЦА 10.92
Емкость, пФ Обозначение Размеры L, мм Масса. 1
минимальная максимальная
4 50 КПВ-50 43,5 32,0
5 75 КПВ-75 47,5 36,0
6 100 КПВ-100 52,5 41,0
7 125 КПВ-125 56,5 45,0
8 140 КПВ-МО 61,5 49,5
[t 2,S*OJ5
Разметка для крепления
ТАБЛИЦА 10.93
Емкость, пФ Обозначение
минимальная максимальней
4 15 КПК-М 4/15
5 20 КПК-М 5/20
6 25 КПК-М 6/25
8 30 КПК-М 8/30
Примечание, Конденсаторы изготовляются двух вариантов: для навесного монтаж -КПК-MH и для печатне о монтажа —КПК-МП.
Конденсаторы КПК-1-3—подстроечные шайбовые
2отв. 02,8*0,2
10*0,5 - ' 1 24
45,5
Конденсаторы КПК-1 (а), КПК-2 (6) и КПК-3 (в).
<0
42*1
ТАБЛИЦА 10.94
Емкосч ь, пФ
к
Обозначение сз > X 1 Я
Я Л о л
a t; к ч
s я со я
2 S 2 а
КПК-1-2/7 2 7
КПК-1 4/15 4 15
КПК-1-6/25 6 25
КПК-1-8/30 8 30
К ПК-2-6/60 6 60
КПК-2-10-100 10 100
КПК-2-25/150 25 150
КПК-3-6/60 6 60
КПК-3-10/100 10 100
КПК-3-25/150 25 150
Примеры записи в конструкторской документации подстроечных конденсаторов
1. Конденсатор подстроечный КП В-5 ЕЭ4.656.047. Сп.
2. Конденсатор КПВ-50 rfi0.400.004 ТУ.
3. Конденсатор КПК-МН-5/20 УЕ0.460.004 ТУ.
4. Конденсатор КПК-2-251150 ОЖ0.460.008 ТУ.
10.8. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЗИСТОРОВ
Основные параметры резисторов следующие:
^ном — номинальные значения сопротивления;
А/? — допустимые отклонения величины сопротивления от номинального значения %;
Рн — номинальная мощность, Вт, т. е. наибольшая мощ-
ность постоянного и переменного тока, рассеиваемая резистором при естественной конвекции и нормальных условиях эксплуатации;
Т — минимальная и максимальная рабочие температуры, при которых гарантируется нормальная работа резисторов, 0 С;
В — максимально допустимая относительная влажность окружающего воздуха при данной температуре, %;
TKCfa^) —температурный коэффициент сопротивления характеризующий относительное изменение величины сопро-
тивления резисторов при изменении температуры на
— максимальное рабочее напряжение, В, т. е. предельное напряжение при превышении которого нарушается
^макс
электрическая прочность проводящего слоя;
£ш —уровень собственных шумов резисторов, группа А — не более 25 мкВ/B, Б — не более 45 мкВ/В;
А — характеристики динамических воздействий: допустимая вибрация в диапазоне частот, Гц, и ускорение, g.
По конструкции и назначению все резисторы можно разделить на три группы: 1) постоянные, 2) переменные и 3) подстроечные (полупеременные). В зависимости от вида токопроводящего слоя резисторы подразделяются на углеродистые и бороуглеродистые, металлопленочные и металлоокисные, композиционные (объемные и пленочные) и проволочные (табл. 10.95). Номинальные сопротив ления постоянных резисторов общего применения должны соответствовать величинам, указанным в табл. 10.96.
Пленочные резисторы различных типов являются наиболее
распространенными и применяются практически во всех схемах РЭА. Объемные резисторы обладают большим уровнем шума, но хорошо выдерживают импульсные перегрузки. Проволочные резисторы применяются в прецизионных схемах и цепях большой мощности. Подстроечные или переменные резисторы со стопорными устройствами применяются для осуществления различных регулировок в схемах РЭА.
Конструкции, размеры и параметры резисторов приведены в § 10.8—10.14 и табл. 10.97—10.102. В конструкторской документации при обозначении резисторов указывается наименование типа резистора, номинальная мощность, номинальное сопротивление, класс точности, группа ТКС, номер технических условий. Для рези-
IA 0> d
S К R №
Проволочные ПКВ, ПМТ, ПТ, ПЭВ, ПЭВР, ПЭВТ О _ а> О Q о w 4) н S - СО 0 2 2 + 1'7 s S о “SS + 2 So i* Ssfs o' i' -I- ‘° " cS 5S *<5 T
| Композиционные | ! объемные с неорганическими связками типа ТВО, С4-1 3+10» 0,25+60,0 ±(5+20) 100+2500 Практически отсутствует Малая до частоты 50 кГц 10 ±(6+20) Низкая Очень высокая —60++350 5+2500
объемные о органическими связками типа КОИ ю о * * aS К W S W 2 О 2 ° g 2 © § S + g 1. + ,i. .1. = S ю сч о g T V 1 «ull £ 5 I a 5 + о сч 2,0 5 a, 1 3 О. о о • ТГ10 9 a co n 0 -« o -Нсч И о ш о |
10+10»» 0,05+40,0 ±(5+20) 100+60000 Большая Средняя 5+15 +(10 + 25) Низкая Очень высокая 80+125 10+1000
| Поверхностные | | металлоплеиочиые | Igofw® g о О 1 + 5.1 • 10е 0,125+2,0 ±(5+20) 3,5+700 Малая Малая 5 +(5+15) Средняя Высокая —60++300 10+2500
1 сплавные типов МЛТ, ОМЛТ, МТ, МУН, МГП 24+10’ 0,125+2,0 ±(5+20) 200+750 Малая Малая 5 ±(0.3+16) Высокая Высокая —60++155 5+2000
бороуглеродистые типа БЛП 0, 1+10» 0,1 + 1,0 ±(0,5+1,0) 500 Малая Малая 0.5 — (1.2+2,5) Очень высокая Высокая —60++100 5+2500
углеродистые типов ВС, ОВС, ВСЕ, УЛМ, УЛС, УЛИ, УНУ, иве 1.0+5- 10» 12- 10-2+1- 10» ±(5+20) 100 + 3000 Малая Малая 1+5 —(3 + 20) Высокая Высокая — 60++125 5+2500
Характеристика ^яом Ом Пределы Ря, Вт AR. % Максимальное рабочее напряжение, В Зависимость сопротивления от напряжения Зависимость сопротивления от частоты Уровень собственных шумов, мкВ/В ТКС (ад- 10») 1/°С Стабильность Надежность Интервал рабочих температур. °C Диапазон частот вибрации, Гц
ТАБЛИЦА 10.96
Шкала номинальных величин резисторов (ГОСТ 10318 — 62)
дя, % омы, килоомы, мегомы, гигаомы НОМ
±5 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1
±10 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2
±20 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8
Примечание. Проволочные резисторы имеют номинальные значения сопротивлений от 0,10 м до 10 МОм.
сторов, рассчитанных на работу в условиях тропического климата, после обозначения группы ТКС ставится буква Т. Примеры обозначений резисторов даны в конце каждого параграфа.
10.9. РЕЗИСТОРЫ ПОСТОЯННЫЕ
УГЛЕРОДИСТЫЕ И БОРОУГЛЕРОДИСТЫЕ
В углеродистых резисторах проводящим слоем является пленка пиролитического углерода. Они имеют высокую стабильность параметров, небольшой отрицательный ТКС, стойки к импульсным нагрузкам. Бороуглеродистые резисторы отличаются тем, что содержат в проводящем слое небольшую добавку бора, это позволяет уменьшить ТКС.
Резисторы выпускаются следующих типов (табл. 10.97):
ВС — высокой стабильности;
ОВС — повышенной надежности;
ВСЕ — с осевыми выводами;
У ЛМ — углеродистые лакированные малогабаритные;
У ЛС — углеродистые лакированные, специальные;
У ЛИ — углеродистые лакированные, измерительные;
У НУ — углеродистые незащищенные, ультравысокочастот-ные, стержневые;
У НУ-Ш — углеродистые незащищенные, ультравысокочастот-ные шайбовые;
ИВС — импульсные высокостабильные;
БЛП — бороуглеродистые лакированные прецизионные.
Примеры записи в конструкторской документации
1. Резистор ВС-0,25-220 Ом±10%-А ОЖО.467.074.ТУ.
2. Резистор ВСЕ-0,25-51 к0м±5% ОЖО. 467.034 ТУ.
3. Резистор УЛС-0,5-10 М0м±10% УБ0.467.020 ТУ.
4. Резистор У МУ-5-75 Ом-14,3 ОЖО.467.019 ТУ.
5. Резистор УЛИ-0,5-122±2% ОЖО.467.016 ТУ.
6. Резистор ИВС-5-220 кОм ОЖО.467.020 ТУ.
7. Резистор БЛП-0,5-27,7 к0м±1%-А ОЖО.467.062 ТУ.
V»
Параметры углеродистых и бороуглеродистых резисторов
ТАБЛИЦА 10.97
Е £ 2 о с Си Пределы ₽ном % 'i/V ^макс ’ В ТКС (не более) ад • I04 1/°С Допустимая вибрация в, % прн 20 °C Размеры LxD или LXDxH. мм т вс 'макс' Масса, г
Я о МОм
постоянного и переменного тока импульс- ное ГО о а 4 в* и ускорение, g
Углеродистые
ВС-0,125s 0,125 10 1,0 100 400 7x2,5 0,18
ВС-0,25 0,25 27 5,1 350 750 16,5x5,7 1,2
ВС-0,5 0,5 27 10 ±5 500 1000 26,5x5,7 1,6
ВС-1 1.0 47 10 ±ю 700 1500 —20 54-2000 10 98 30,9x7,6 —60±±100 4
ВС-2 2,0 47 10 ±20 1000 2000 48,4x9,7 9,1
ВС-5 5,0 47 10 1500 5000 76x33 35
ВС-10 10 75 10 3000 10000 120x48,6 ПО
ВСЕ-0,25 0,25 27 0,24 150 750 — 10 5 ±600 7,5 98 15,7x5,3 —60±±155 1,3
ВСЕ-0,5 0,5 27 0,1 ±5 200 1000 —8 26,6x5,3 1,6
ВСЕ-1 1 П-103 0,24 ±10 250 1000 — 10 29,7x7,4 3,2
УЛМ-0,12 0,12 27 1,0 ±5 100 400 5± 1000 10 98 6,5x2 —60±±100 —
УЛС-0,5 0,5 106 15,0 ±10 500 — 10 80 27x5,5 —60±±60 —.
±20
УНУ-0,1 0,1 7,5—100 8x1,8 0,11
УНУ-0,15 0,15 7,5—100 9x3 0,-2
УНУ-0,25 0,25 7,5—100 15x4,5 0,7
УНУ-0,5 0,5 62—75 25x4,5 1,2
УНУ-1 1,0 62—75 29x6,2 2,5
УНУ-2 2,0 75 54-1000 10 98 46,5x8,5 7
УНУ-5 5,0 50—75 ±2 -604-4-125 20
УНУ-10 10 50—75 —5 — — —6 76x16 75
Продолжение
С S F CQ S о Пределы /?ном О? с/1 v макс .в ТКС (не более) ад • • 10». 1/°С Допустимая вибрация В, % при ?о °C Размеры LxD или LxDxH. мм Т °C макс * Масса, г
S О МОм
постоянного и переме -иного тока импульс- ное ГО о ГО я о* С— : ускоре-i ние, g
УНУ-25 25 50—75 ±5 122x25 250
УНУ-50 50 50—75 ±10 182x29 750
УНУ-100 100 75 — 252x45 350x65 1700
УНУ-Ш-0,1 0,1 6—28 83 0,27
УНУ-Ш-0,15 0,15 6—23 — 12 0,7
УНУ-Ш-0,25 0,25 15 16 2,65
У ЛИ-0,1 0,1 1 0,5 ±1 200 400 — 10 5±600 10 98 16x5,4 1,5
УЛИ-0,25 0,25 1 1,0 ±2 350 500 16x7,2; 27x5,4 —604-4-125 2,5
УЛИ-0,5 0,5 1 1,0 500 750 16x3,5; 4
30x7,2 8
УЛИ-1 1,0 1 1,0 ±3 700 1000 27x10,5; 48x0,5
ИВС-23 2 100 2,2 12000 — 1200 10±600 8 98 46x9 —60±±80
ИВС-5 5 22-104 2,0 ±10 15000 — 1600 76x18
Е юроуглеродистые 16x5,7
БЛП-0,14 0,1 1 0,1 —604-4-100 1,2
БЛП-0,25 0,25 1 0,1 ±0,5 А—1,5 5±2500 1 п 85 26x5,7 1,7
БЛП-0,5 0,5 1 0,1 ±1 Группа 29,6x7,6 4,0
БЛП-1 1 1 0,1 Ь —2.5 47,7x9,7 7,7
1 При атмосферном давлении не ниже 93- 10* Н/м’ (700 мм рт. ст,). * Резисторы ОВС имеют те же параметры, что и ВС, ио отличаются от последних повышенной надежностью. Уровень шумов резисторов ВС, ВСЕ, ОВС не превышает 5 мкВ/B. * Пред-X назначены для работы в импульсных схемах. 4 Уровень шумов резисторов БЛП ие более 0,5 мкВ/B. * Диаметр.
Резисторы ВС-0,125; ВС-0,25; ВС-0,5; ВС-1; ВС-2; ИВС-2. Конструкция резисторов ВС-5 и ВС-10 такая же, как резисторов ИВС-5.
Резисторы ВСЕ.
Резисторы УЛМ и УЛИ.
Резистор УЛС.
Резисторы УНУ-0,1 —
УНУ-2
Резистор УНУ-Ш.
Резисторы УНУ-5— УНУ-100.
Резисторы И ВС-5. Такую же конструкцию имеют резисторы ВС-5 и ВС-10.
Резисторы БЛП.
мз
10.10. РЕЗИСТОРЫ ПОСТОЯННЫЕ МЕТАЛЛОПЛЕНОЧНЫЕ И МЕТАЛЛООКИСНЫЕ
Проводящим элементом у резисторов этого вида является пленка сплава или окиси металла. Они имеют малый уровень шумов (уровень собственных шумов не превышает 5 мкВ/B), хорошую частотную характеристику, стойки к температурным изменениям ТКС может быть как положительным, так и отрицательным.
Резисторы выпускаются следующих типов (табл. 10.98):
МЛТ — металлопленочные лакированные теплостойкие;
ОМЛТ— повышенной надежности;
МТ — металлопленочные теплостойкие;
МУН — металлопленочные ультравысокочастотные незащищенные;
Резисторы МЛТ, МТ, МУН, ОМЛТ.
Вариант а.
Резисторы МОН.
со а>
о
Я S ч
<
Резисторы металлопленочные и металлоокисные
j 'boobw -А О О 04 СО 04 —и СО ю О О —< СЧ 1© 1Л 04 со 7,5
э OHBW^ ю 04 + •I-о со ю ю + ’!• о со —60±±70 Й 4-£
OJ со СО СЧ СО со 04 СО СО
VW 'яхахт И1ГИ QX7 HdawEBd 04 СО СО 00 ххххх СО Ь* 00 СО 1© 0* 00* 04 04 ’Ф СО оо" ххххх г* 00 00 оо оо **-« 04 о *Ф СО СО XXX 00 СО 1Л о оо" J""4 X 0 со
ийи Э® OS % *9 оо 05 00 05 00 о> 00 05
Допустимая внб- ‘эннэс! •ояэЛ Л ю ю 7,5
X nj 'El • оювь Металлопленочные 104-2000 009+5 1 5-7-600 54-80
Эо/1 Soixtfw ЭЭЕ09 эн ЭЛ1 04 -н ±16 ±12 ±0,3
и эон -эчегАнни о о о о о ю io ioo о со Tf f- О СЧ о о о о о OO1QOO •5f Tf t-~ 0 сч ООО io ш о -Ф г~~ о |
S го -О* ВМО1 OJOH -uawadau И OJOH -НКОХЭоН О О О О О О101ПОО сч сч со Ю Ь- о о о о о о о ю о о 04 04 СО io b- ООО Ю 1Л in сч со t~- 400
% ‘i/V . ,оо ш —> сч -н-н-н ...а о 1П —«сч -н-н-н . .о'о ш сч •н-н-н 1Д
сч ° — сч со ю о о
S с р How -***04*10*0 О 45
а 24—200 24—200 24—200
3 0J 0J Q. с «О lOlOiOiOiO О О О О О О О о о О & о
‘ИОН 1© 04 Ю — 04 Ю О О 04 Ю 04 LQ О О ю о о 1©
О О О —< 04 о о о — сч О —' СЧ о
ПИ1 L© 04 Ю — 04 1© 0*0 о 04 н н н н н 1© 04 Ю —• 04 1© О о* О --< 04 ш О —ч сч ххх >>>>>> U5 О* С и
Продолжение j ‘BOOBVV Металлоокисные ±5; 7 60 10,8X4,2 -604-4-125 1 1 100 ±10; 10 80 ± 500 104-10000 7,5 98 13x6,6 2 ±20 15 100 18,5x8,6 3,5 100 1,0 ±5; 200 400 6,5x2 0,2 100 2,0 ±10; 200 400 7,5 x 2,7 -604-4-300 0,3 100 5,1 ±20 350 750 ±16 1 0-4-2000 10 98 11X4,2 1,0 100 1,0 500 1000 17 x 6,6 2,5 100 1,0 700 12000 27 x 8,6 5 ±5; 3,5 36 11X4 —60±±100 1 8,2—22 ±10 6,5 52 ±5 104-2000 30 98 17x6,5 2,5 9,0 73 27 x 8,6 5
Э.‘ЭНВИ2
ни ‘НХ(7Х7 нии QX7 ndawEB j
Э. 03 Hdn % ‘д
Допустимая вибрации S ‘аииэб -ояэЛ
HJ *В1 -охэвь
Эо/I ‘»01ХуЮ запор эн эй!
ей <0 — 2 Эон •ЭЧ1гЛиИИ
вяох OJOH -иандбаи и олои •ИИОЛООИ
% ‘tfv
Пределы «ном WOW
НО
10 'И°В</ ю сч ю _ LO о О —• СЧ 1О О о ю о о о»—< СЧ OOO^CN О 'сч
ПИ1 « ю бййбб ййд
При атмосферном давлении ие ниже 93-10’ Н/м* (700 мм рт. ст.)
Резисторы марки ОМЛТ имеют те же параметры, что и МЛТ, ио отличаются от последних повышенной надежностью.
Предназначены для работы а цепях УВЧ
Резисторы МГП.
Резисторы С2-6 и С2-7Е.
МГП — металлопленочные герметизированные прецизионные;
МОУ — металлопленочные ультравысокочастотные;
МОН — металлоокисные низкоомные (дополняют шкалу номиналов резисторов МЛТ);
С 2-6 — металлоокисные;
С 2-7Е — металлоокисные иизкоомные (дополняют шкалу номиналов резисторов МТ).
Примеры записи в конструкторской документации
1. Резистор МЛТ-0,25-470 кОм±5°/о-А ГОСТ 7113—66.
2. Резистор МТ-0,25-470 к0м±5%-А ГОСТ 7113—66.
3. Резистор МУН-0,5-200 0м±5%-А ГОСТ 7113—66.
4. Резистор МГП-0,5-5,1 к.0м±1%-А ГОСТ 7113—66.
5. Резистор МОН-0,5-47 0м±10% ОЖО. 467.038 ТУ.
6. Резистор С2-6-0,25-100 к0м±5%-А ОЖО. 467.038 ТУ.
7. Резистор С2-7Е-0,5 Вт-8,2 0м±5% ОЖО. 467.024 ТУ.
10.11. РЕЗИСТОРЫ ПОСТОЯННЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ
Токопроводящий элемент композиционных резисторов представляет собой соединение графита или сажи с органической или неорганической связкой. Такие соединения позволяют получить проводящие элементы любой формы в виде массивного тела или пленки, нанесенной на изолирующее основание. Резисторы обладают высокой надежностью.
К недостаткам композиционных резисторов относятся: зависимость величины сопротивления от приложенного напряжения, заметное старение, относительно высокий уровень собственных шумов, а также зависимость величины сопротивления от частоты.
Резисторы выпускаются следующих типов (табл. 10.99):
а) композиционные объемные
С4-1 — повышенной теплостойкости на неорганической связке:
Тип р ном-Вт Пределы Дном (от до) АЛ. % ^макс
Ом МОм ПОСТОЯННОГО и переменного тока им- пул ЬС-иое
Композиционные объемные
С4-1-0.25 0,25 10 0,51 ±5; 300 700
04-1-0,5 0,5 10 0,51 ±10; 400 900
С4-1-1 1,0 10 1,0 ±20 500 1200
С4-1-2 2,0 10 1,0 750 1700
ТВО-0,125 0,125 3 0,1 100 400
ТВО-0,25 0,25 3 0,51 300 700
ТВО-0,5 0,5 10 1,0 ±5; 400 900
ТВО-1 1,0 10 1,0 ±10; 500 1200
ТВО-2 2,0 10 1,0 ±20 750 1700
ТВО-5 5,0 27 1,0 1500 5000
ТВО-Ю 10 27 1,0 3000 10000
ТВО-20 20 27 0,1 1400 9000
ТВО-60 60 27 0,1 2450 25000
Композиционные объемные
КОИ-0,25 0,25 100 10 ±5; 250 2000
КОИ-0,5 0,5 10 100 ±10; ±20 350 3000
Композиционные
КИМ-0,05 КИМ-0,125 КИМ-Е 0,05 0,125 0,125 10 2,7 5,6 1000 10—1000 ±5; ±10; ±20 100 200 200 —
квм — 15—100-Ю3 ±5; ±10; 100 —
клм — 10—100-104 ±20 300 —
кэв-1 1,0 — 0,51—5,1-103 10000
КЭВ-2 2,0 — 0,51 —1,2-103 20000 —
КЭВ-5 5,0 — 0,51—18-103 35000 —
кэв-ю 10 — 0,51-12-103 ±10; 25000 —
КЭВ-20 20 — 1,0-20-103 ±20 40000 —
КЭВ-40 40 — 2,4—47-Ю3 60000 —
*) При атмосферном давлении не ниже 93-10* Н/м’ (700 мм. рт. ст.)
циониых резисторов
гкс «Я* Х10‘, 1/’С, не бо- лее Допустима раци частота Гц я виб-я ускорение, В, %, при 20 *С Основные размеры LxD или LXDXH, мм т макс вс Масса, г мкВ/В
с неорганическими связками
±20 5±3000 20 98 2,2х 13,5x4 2,2x19x4 —65 ±±350 0,5 0,6 10
— 18 54-1000 7,5 98 4x29,5x5 5x36,5x6 8x1,4x2,5 13,5x2,2x3,7 19X2,2X3,7 —60±--{-155 2,5 4,0 0,2 0,6 0,7
30x4x5 36,5x5x6 47x9,5x11,5 112X10,5X15 112x19,5x25,5 180x44x25 2,6 4,1 30 60 155 350 10
с органическими связками 7x2,55 10x3,6 —604 ±100 0,25 0,5 5
-20 10±600 7,5 98
пленоч! ±20 чые 1041000 7,5 98 3,8X1,8 8X2,5 8x2,5 —604 ±125 0,1 0,2 0,2 15
±20 10485 2,5 98 51 х5 —604 ±85 3
10±80 7,5 29x7 —604 ±100 3,2
±20 104 80 7,5 25x5 46x9 —604±100 1,5 8,5
98 90x9 124x32 244x32 324x53 15 210 370 1000
Резисторы КВМ.
L 2>
Резисторы КЛМ.
Резисторы КИМ.
Резисторы КЭВ-0,5;
КЭВ-I и КЭВ-2.
Резистор КЭВ-5.
Резисторы КЭВ-10; КЭВ-20; КЭВ-40.
ТВО — теплостойкие, влагостойкие, объемные с неорганической связкой;
КОИ — с органической связкой;
б) композиционные пленочные
КИМ — композиционные изолированные для малогабаритной аппаратуры;
КЛМ — композиционные лакированные малогабаритные;
КВМ — композиционные вакуумные (в стеклянном баллоне);
КЭВ — композиционные экранированные высоковольтные.
Примеры записи в конструкторской документации
1. Резистор С4-1-0,5-30±10% ОЖО. 467.030 ТУ.
2. Резистор Т В0-0,5-330±10% ГОСТ 11324—65.
3. Резистор КОИ-0,5-2,2 к0м±10% УБО 467.031 ТУ.
4. Резистор КИМ-0,05-10 кОм±Ю% ГОСТ 10686—63.
5. Резистор КИМ-Е-10 МОм ± 10% ОЖО. 467.027 ТУ.
6. Резистор КВМ-15 М0м±10% ГОСТ 10686—63.
7. Резистор КЭВ-5-510 к0м±10% УБО. 467.030 ТУ.
10.12. РЕЗИСТОРЫ ПОСТОЯННЫЕ ПРОВОЛОЧНЫЕ
Проводящим элементом резисторов служит проволока или мик-ропроволока, намотанная на керамическое основание.
Резисторы выпускаются следующих типов (табл. 10.100):
ПКВ — на керамическом основании, влагостойкие многослойные I и II группы. Резисторы II группы предназначены для работы в условиях сухого и влажного тропического климата;
Параметры постоянных
Тип рном* Вт Пределы #ном. Ом AR, % и „акс
ПОСТОЯННОГО и переменного тока им-пульв-ное
ПКВ-1 1.0 51-270-104 ±0,5; 300
ПК В-2 2,0 51—560.10’ ±1; 300
ПКВ-2А 2,0 (0,62—1). 10е ±2; 300
ПКВ-5 5,0 51—1-10« ±5 500 —
ПКВ-0,5-11 0,5 1,0—270-103 ±0,25; 300
пкв-ьп 1,0 1,0—560-103 ±0,5; 300
ПКВ-1А-П 1,0 (0,62—1). 10® ±1; 300
ПКВ-2-П 2,0 20—ЫО6 500
ПТМН-0,5 0,5 68-300-103 ±0,25
ПТМН-1 1,0 ИО-МО® ±5 400 —
ПТМК-0,5 0,5 1,0-62 ±1,0;
ПТМК-1 1,0 1,0—100 ±1;
ПТ-0,5 0,5 (51—150)-104 ±2
ПТ-1 1,0 51-620-10» 400 —
ПТ-1А 1,0 (0,68—1). 10®
ПТ-2 2,0 (0,02—160) 10®
ПЭ-7,52 7,5 3—5100
ПЭ-15 15 3—5100
ПЭ-20 ПЭ-25 20 25 2,4—5100 4,7—5600 2000 1400
ПЭ-50 50 1—16-Ю3
ПЭ-75 75 1—30-103
ПЭ-150 150 1—51-Ю3
ПЭВ-33 3 3—510
ПЭВ-7,5 7,5 1—3300 ±5;
ПЭВ-10 10 1,8—10-103 ±10
ПЭВ-15 15 3,9—15-10» 2800 2000
ПЭВ-20 20 4,7—20-10»
ПЭВ-25 25. 10-24-10»
ПЭВ-30 30 10—30- 10s
ПЭВ-40 40 18—51-10®
ПЭВ-50 50 18—51-10»
ПЭВ-75 75 47-56-103
ПЭВ-100 100 47-56-103
ПЭВР-104 10 3—200
ПЭВР-15 15 5,1—220
ПЭВР-20 20 10—430
ПЭВР-25 25 10—510
ПЭВР-30 30 15—1000
ПЭВР-50 50 22—1500
ПЭВР-100 100 47—2700
проволочных резисторов
ткс aRX Х10‘, 1/°С, не более Допустимая вибрация В, %, при 20 °C Основные размеры L'/.D или LXDXH, мм т макс* °C Масса, г
частота, Гц ускорение, g
104-2000 15 16X12 7
20x15,5 13
22x17,5 15
32X24,5 40
+2 98 16X12 -604-+200 7
20X15,5 13
22,5x17,5 15
32x24,5 40
15,5X7,5 1,8
+ 1,5 104-2000 12 98 23,5x9,5 —604-+ 125 4
15,5X7,5 1,8
23,5x9,5 4
18X16 -604-+70 15
+2 204-200 6 98 26X18 20
28x20 25
32x28 60
40X12 14
— 54-80 10 80 50X14 50x18 16 30
50X25 40
90X50 60
160X75 110
215x150 300
26x14x28 -604-+ 155 16
— 35x14x28 23-
41x14x28 27
54-600 10 98 45X17X31 36
50X17X31 44
50X21X35 57
71x21x35 80
— 87X21X35 98
90x29x43 132
140x29x43 253
170 x 29 x 43 286
41x14x28 34
45x17x31 42
— 54-600 10 98 50X17X31 52
50x21 х35 67
71x21x35 90
90x29x43 144
170X29X43 238
Тип ₽Н0М‘ Вт Пределы Яном> Ом ДЯ, % ^макс
постоянного и переменного тока импульс- ное
пэвт-з8 ПЭВТ-10 ПЭВ Т-25 ПЭВ Т-50 ПЭВТ-75 ПЭВТ-100 3,0 10 25 50 75 100 43—13-103 10—3000 15—750 20—20-103 20—27.103 20-43-103 ±5; ±10 400 -
*. При атмосферном давлении не ниже 93- 10s Н/м2.
*. Невлагостойкне.
•. Влагостойкие.
•. Влагостойкие регулируемые.
•. Влагостойкие и теплостойкие.
Резисторы ПКВ.
ПТМН — многослойные нихромовые малогабаритные;
ПТМК — многослойные константановые малогабаритные;
ПТ — проволочные точные;
ПЭ — эмалированные трубчатые невлагостойкие;
ПЭВ — эмалированные трубчатые влагостойкие;
ПЭВР — эмалированные трубчатые влагостойкие регулируемые;
ОПЭВЕ — повышенной надежности и долговечности;
ПЭВТ — термостойкие влагостойкие (тропические).
Проволочные постоянные резисторы рекомендуется использо вать в цепях постоянного и переменного тока с частотой до 50 Гц.
Продолжение табл. 10.100
ТКС а рХ Х10<, 1/°С, не более Допустимая вибрация в, %, при 20 °C Основные размеры LxD или LxDxH, мм Г °C макс* Масса, г
частота, Гц ускорение, g
26X13X23 14
+2 54-2500 10 98 41х 14x25 —604-+300 27
51X21X31 57
91x29x39 132
140 x 29 x 39 253
170 x 29 x 39 286
о-)
е)
Резисторы ПТ-0,5; ПТ-1; ПТ-1А; ПТ-2 (а) и ПТМН (б).
Резисторы ПЭВР.
Примеры записи в конструкторской документации
1. Резистор П КВ-2-240 кОм ± 1% ОЖО.467.501 ТУ.
2. Резистор ПТМК-1-100 кОм ± 0,25% ОЖО-467. 503ТУ.
3. Резистор ПТ-1-430 кОм± 1 % УЛО 467.009 ТУ.
4. Резистор ПЭ ВТ-25-1,3 кОм ± 5% ОЖО. 467.514ТУ.
10.13. РЕЗИСТОРЫ ПЕРЕМЕННЫЕ НЕПРОВОЛОЧНЫЕ
Резисторы выпускаются следующих типов (табл. 10.101): СПО — переменные объемные;
СПО-Е — переменные объемные повышенной долговечности;
СП — переменные лакопленочные;
СП-3 — переменные для печатного и объемного монтажа;
ВК, ВКУ, ТК, ТКД, СНК, СНВКД — одинарные и сдвоенные с выключателем и без выключателя в обычном и тропическом исполнениях.
Под номинальной мощностью переменных резисторов понимается наибольшая допустимая мощность, рассеиваемая на резисторе между его крайними контактами (т. е. при максимальном сопротивлении). Число поворотов движка резисторов без выключателя не менее 10000, а резисторов с выключателем — не менее 5000. Номинальные величины сопротивлений резисторов соответствуют ГОСТ 10318—62. Функциональные характеристики изменения величины сопротивления в зависимости от угла поворота оси: А — линейная, Б — логарифмическая, В — обратная логарифмическая.
Примеры записи в конструкторской документации
1. Резистор СП0-0,5-1-Б-3,3 МОм ± 30% -ОС-3-25 ОЖО. 468.047 ТУ.
2. Резистор СПОЕ-1-20-470к ОЖО.468.007 ТУ.
3. Резистор ВКУ-la-lМ-В-40 ОЖО.468.039 ТУ.
4. Резистор CHK-a- -40 ОЖ0.468.039 ТУ.
5. Резистор СП-1-1-А — 680±10% ОС-3-12 ГОСТ 5574—65 0,5-Б-68к ± 20%
6. Резистор СП-JV о'^.В-ЮОк ^ 20% Г0СТ 5574~65-
7. Резистор СПЗ-6-10к ± 10% ОЖ0.468.020 ТУ.
Параметры переменных
Тнп рном Рном’ Вт AR, % Зависимость сопротивления от угла поворота. Ом (/ном. В
Ом МОм
СПО-0,15 100 1.0 0,15 100
СПО-0,5 100 4,7 0,5 250
СПО-1 47 4,7 1,0 ±20; 350
±30
СПО-2 47 4,7 2,0 600
СПОЕ-0,5 22 4,7 0,5 250
СПОЕ-1 22 4,7 1,0 ±Ю; 350
±20;
±30
СПОЕ-2 22 4,7 2,0 600
ВК-а, б 15-103 2,2 0,25 Б, В 200
ВК-а, б 2,2 -103 6,8 0,5 ±30 А 350
ВКУ-1 а1 200
ВКУ-1 б 22- Ю3 1,0 0,25 В
ВКУ-2 а — 0,47 0,25 В 200
ВКУ-2 б
тк 22-103 6,8 0,5 А 350
тк 15-103 2,2 0,25 ±30 Б, В 200
ТКД-а; 2,2-103 6,8 0,5 А 350
ТКД-б
ТКД-а; 15-103 2,2 0,25 Б, В 200
ТКД-б
СНК-а 0,1—1,0 0,5 А 350
СНК-б 1,0 0,5 А 35J
СНВКД-а; 0,1—1,0 0,5 А 350
СНВКД-б 1,0 0,5 ±20 А 350
СП-1 470 4,7 1 А 600
непроволочных резисторов
Допустимая вибрация
Г °C Длина оси, мм Мас- поао-
мако' часто та, Гц ускорение, % са, г рота осн
—604- + 125 5—200 15 8 3
12 3,5
—604- + 125 5—200 15 12 7,5
20 8,0
25 8,5
—60-г+125 5—200 15 12 16
20 17
60 20
67 22
-60-г+125 5—200 15 12 29 260°
20 32
60 38
69 40
—60 4- + 125 5—2000 30 16 16
20 17
-604- + 125 5—2000 30 20 32
-60-г+ 125 5—2000 30 16 53
25 57
25
20 34 35
40 39;
50 60 41 43
80 47
20,25 55,59
32,40 60,62
-104-+70 — 50,60 64,66 270°
80 70,
20,25 42,43
32,40 45,47
50,60 49^51
80 55
32 78
40 81
32 87
40 90
12, 20, 60 28—40
(ОС-3), 20, 32, 60 255°
(ОС-5)
Тип р ном Р , Вт НОМ’ ля, % Зависимость сопротивления от угла поворота, Ом ^ном, В
Ом МОм
СП-II сп-ш 4700 2,2 0,5 0,5 ±20 ±30 Б, В Б, В 600 600
cn-iv cn-v 0,5 0,5 Б, В Б, В 600 600
СПЗ-62 СПЗ-6а2 СРЗ-663 1000 1,0 0,125 ±10; ±20; ±30 — 160
1 Тропическое исполнение П и Н, один дополнительный вывод у ВКУ-2.
• Для печатного монтажа.
• Для объемного монтажа.
Резисторы СПО.
Продолжение табл. 10,101
Т °C макс.’ Допустимая вибрация Длина оси, мм Масса, г Угол поворота оси
частота, Гц ускорение, g
—104-4-70 16 33
-104-4-70 — — 12, 20, 60; 49—60 255®
20, 32, 60;
-104-4-70 — — 16 55
-104-4-70 — — 12, 20, 60; 23—40
20, 32, 60
— 3,4 230°
—604-4-100 5—2500 20 — 3,8
— 3,4
Резистор ВК-а.
Резистор ВК-б.
Резистор ВКУ-1 в тропическом исполнении.
77макс
Резистор ВКУ-1 а.
РезисторВКУ-1б.
Резистор ВКУ-2а.
Резистор В КУ-26.
0ЗУмакс АЗмакс
Резистор ТК в тропическом исполнении.
Резистор ТКД-а.
ОС-5
Резистор ТКД-б.
Резистор СНК-а.
J64
on-2 ОС-5
Резистор СНК-б.
Резистор СНКВД-а.
Резистор СН КВД-б.
15 макс
20макс J 22 макс
Резистор СП-1.
0#макс
Резистор СП-II. 02$макс
Резистор СПЗ-6 (L = 15,7 или 22 мм, I «= 3,4 или 8 мм).
4>0,8?0,i
6 ±0,15
Резистор СПЗ-ба.
10.14. РЕЗИСТОРЫ ПЕРЕМЕННЫЕ ПРОВОЛОЧНЫЕ
Резисторы выпускаются следующих типов (табл. 10.102):
СПб — низкочастотные (до 1000 Гц) для печатного или навесного монтажа;
ЮС — юстировочные, для низкочастотных (до 1000 Гц) цепей;
ППЗ — одинарные и сдвоенные потенциометры, имеют три варианта конструкции оси;
РП-25, РП-80 — мощные потенциометры с керамическим основанием.
Примеры записи в конструкторской документации
1. СП5-14-47 Ом ОЖО.468.509 ТУ.
2. ЮС-1-5ОО±2}°о% ОЖО.468.516 ТУ.
3. ППЗ-41-47 Ом 10% ОЖО.468.503 ТУ.
4. РП-25Л-75 Ом ± 10%ГЯ0. 468.003 ТУ.
5. Р П-80-2000 Ом ± 10% Г#0. 468. 003 ТУ.
369
Резисторы СП5-11; СП5-14 предназначены для печатного монтажа.
Резисторы ППЗ-44; 45: 47 сдвоенные.
Имеет два варианта выполнения конца оси (с лыской и со шлицем).
368
,2.5,
Резистор ЮС.
l-O-
Резистор РП-25.
Резистор РП-80.
6)
Резистор СПб-11 (а) и СП5-14 (б).
Резистор СПб-15.
7^
6)
Резисторы ППЗ (40, 41, 43) (а) и ППЗ (44, 45, 47) (б).
ЛИТЕРАТУРА
1
2.
Богородицкий М. П. Высоковольтные керамические конденсаторы. Изд-во «Советское радио», 1970
Малинин Р М. Конденсаторы и сопротивления. Воениздат, 1959.
3. МартюшовК И., Зайцев Ю. В Резисторы. Изд-во «Энергия», 1965.
4. М а л и н и н Р. М. Резисторы Изд во «Энергия», 1965
5. «Резисторы» Сб ГОСТов Изд-во стандартов, 1965
6. «Конденсаторы». Сб. ГОСТов- Изд-во стандартов, 1367, 372
11. КОНТУРНЫЕ И ДРОССЕЛЬНЫЕ КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ
11.1. КЛАССИФИКАЦИЯ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ ПО КОНСТРУКТИВНЫМ ПРИЗНАКАМ
Индуктивность есть величина [1], характеризующая способность контуров с током и окружающей их среды накапливать магнитное поле (с его энергией и массой). Индуктивность равна удвоенной энергии магнитного поля, деленной на квадрат тока.
Катушки индуктивности классифицируют по типу намотки (рис. 11.1,а — г), способам подстройки и подгонки индуктивности (рис. 11.2 и 11.3), виду защиты (экранированные, неэкранированные) [2].
Рис. 11.1. Типы катушек индуктивности:
д —однослойная с шагом; б —многослойная; в—плоская; г—Тороидальная О круглым и прямоугольным сечением.
Рис. 11.2. Способы подстройки катушек индуктивности без сердечника:
а —изменением шага намотки; б—подбо; ом взаимоиндукции между секциями; в—изменением числа витков.
из карбонильного железа с резьбой и без резьбы, из феррита без резьбы и из немагнитного металла с резьбой и без резьбы
11.2. КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ БЕЗ СЕРДЕЧНИКОВ
В табл. 11.1 приведены ориентировочные значения [2] температурного коэффициента индуктивности aL, добротности Q и собственной емкости Со катушек различных типов и назначений.
Индуктивность (мкГ) катушек без сердечника с погрешностью не более 10% можно определить по формулам, приводимым ниже [4]. Используемые в формулах обозначения геометрических размеров катушек (мм) соответствуют рис. 11.1.
ТАБЛИЦА II.!
Характеристики катушек индуктивности
Материал каркаса Намотка Температурный коэффициент индуктивности ац 106 1/°С Добротность Q Собственная емкость, Со, пФ Область применения
Керамика Осажденная 10—20 80—150 0,5—2,0 Генераторы и гетеродины КВ и УКВ высокой стабильности
То же Горячая 10—30 100—400 0,5—2,0 То же
» Холодная тугая 40—100 100—400 0,5—2,0 То же, пониженной стабильности
> Бескаркасная 50—150 100—600 0,5—2,0 Усилители УКВ
Органический диэлектрик Однослойная сплошная 100—200 80—200 3-5 диапазоиа Усилители диапазона КВ и СВ,
То же Универсальная 150—300 50-100 5—10 генераторы низкой стабильности
> Секцноииро-ваннаи виавал Несекциониро- 150—300 100—150 5—10 Усилители диапазона СВ н ДВ То же
> ванная виавал — 20—30 10—50 Дроссели
Однослойная катушка (сплошная намотка и с шагом)
Оср, л 10 ®
L= //Dcp + 0,44 ’
где Dcp — диаметр окружности, образуемой осевой линией активного сечения провода (рис. 11. 1,а), п—число витков.
Многослойная катушка (с намоткой «универсалы», секционированной, несекционированной)
8D* н210“3
7 s==----- ।
3DCp+ 9/-f-10f
, — Do Ва -f- Do
где 1 = —------; £>ср =-----£---- (рис- П-1, б).
Плоская спиральная катушка
L=2,5Dcpns/3 1g . 10-3 .
Тороидальная катушка с круглым сечением
2лл2 d|-10~4
^срН* Dcp
Тороидальная катушка с прямоугольным сечением
4 ^ср4~6
£,= 4,6аи210~ 4 1g—”-----.
Вер 6
Предельные величины [2] индуктивности катушек без сердечников приведены в табл 11.2.
ТАБЛИЦА 1 .2
Предельные значения индуктивности катушек без сердечника
Тип намотки Диаметр каркаса Do, мм Индуктивность ьпр-мкГ Тип иамотки Диаметр каркаса Do, мм Индуктивность £пр-мкГ
Однослойная сплошная 10 15 20 30 50 30 50 100 200 300 Однослойная с шагом 6 10 15 20 25 1,8 4 10 20 30
Многослойная — <200
11.3. КАТУШКИ С МАГНИТНЫМИ СЕРДЕЧНИКАМИ
Для получения малогабаритных катушек с достаточно большими индуктивностью и добротностью применяют магнитные сердечники.
Индуктивность катушки с магнитным сердечником определяется соотношением
Lc = Це
где L — индуктивность катушек без сердечника; цс — действующая магнитная проницаемость сердечника.
Величина рс зависит от магнитной проницаемости материала сердечника ц0, формы и размеров сердечника и катушки, соотношения между их размерами, частоты. Чем больше магнитная проницаемость материала сердечника, чем ниже частота и чем ближе к виткам катушки расположен сердечник, тем выше значение рс.
Величину Це определяют экспериментально. В табл. 11.3 и 11.4 приведены [21 значения рс сердечников, наиболее часто используемых в контурных и дроссельных катушках индуктивности. Число витков катушки в броневом сердечнике по заданной индуктивности Lc (мкГ) можно найти из эмпирического соотношения
п= кУ~с.
Значения коэффициента К [5] приведены в табл. 11.3.
Отношение действующей магнитной проницаемости сердечника к начальной проницаемости магнитного материала называют коэффициентом использования магнитных свойств
. Цс ц ~ Но '
Чем выше тем полнее использованы свойства материала.
376
Примечание. 1. Размеры сердечников СБ-9а, СБ-12а по 4 классу точности; СБ23-11а, СБ23-14а, СБ-28а, СБ-34а по 5 классу точности, степень «К» ОСТ НКТП 1256. 2. Допуски на резьбу по 3 классу точности
17J
ТАБЛИЦА 11.4
Параметры цилиндрических сердечников из карбонильного железа
10 ±0.5 Р-с • 10 . 1/°С
Тип °C Частота, МГц,
ДМ 0,2-2 2—25 0,2—2 2-25
СЦР-1 1М6 10 1,5 1,7 13,6 15,5
СЦР-2 1М6 19 1,6 1,9 14,5 17,3
СЦР-3 1М7 10 1,6 1,7 14,5 15,5
СЦР-4 1М7 19 1,7 1,9 15,5 17,3
СЦР-5 1М8 10 1,6 1,7 14,5 15,5
СЦР-6 1М8 19 1,8 1,9 16,4 17,3
СЦР-7 1М9 10 1,5 1,7 13,6 15,5
СЦР-8 1М9 19 1,6 1,9 14,5 17,3
СЦГ-1 9,3 10 2,1 2,1 19 19
СЦГ-2 9,3 19 2,4 2,3 22 21
СЦТ-1 9,3 10 2,0 1,9 18,2 17,3
СЦТ-2 9,3 19 2,3 2,2 21 20
Примечания: 1. Допуск на резьбу сердечников СЦР по 3 Классу точности, степень «К» ОСТ НДТП 1256, допуск на диаметр СЦГ, СЦТ— (—0,1 мм).
2. Для сердечников СЦР-1—СЦР-2 величина р-с указана при £>ор/0с= = 1,25—1,3; для сердечников остальных типов—при ОСр/Л>с= 1,1 —1,15.
Добротность катушки с магнитным сердечником зависит от потерь в материале, величины и очень сильно от частоты. Приближенно можно считать, что на относительно невысоких частотах добротность катушки с сердечником в раз больше добротности катушки с той же индуктивностью, но без сердечника. С увеличением частоты добротность падает, так как потери в сердечнике растут, а р0 уменьшается. Частоту, на которой введение сердечника не увеличивает добротность катушки, можно считать верхней границей рабочего диапазона. На частотах выше граничной сердечники применяют только для подстройки индуктивности.
Высокочастотные материалы
Магнитные сердечники для высокочастотных контурных и дроссельных катушек индуктивности изготовляют из магнитодиэлектриков и ферритов.
Магиитодиэлектрнки представляют собой конгломерат из размельченного вещества, содержащего железо, отдельные частицы которого механически связаны между собой диэлектриком. В настоящее время наиболее часто используется магнитодиэлектрик «карбонильное железо», получаемый прессованием порошкообразного карбонильного железа с бакелитом, стиролом или аминопластом (ГОСТ 13610—68). Сердечники из карбонильного железа применяются до частот 30—50 МГц в катушках и дросселях средней стабильности (в высокостабильных катушках сердечники вообще не применяют).
Магнитодиэлектрик «карбонильное железо» мало подвержен влиянию температуры, старению, обладает незначительными потерями.
Ферриты представляют собой твердый раствор сложных окислов железа с добавлением в кристаллическую решетку атомов 2-валентных металлов. Простые ферриты имеют химическую формулу МО-М' O-Fe2-O3, в которой М обозначает двухвалентный металл (Ni; Мп; Li; Со; Pb), а М' — Zn; Cd). Ферриты отличаются высокой магнитной проницаемостью и большим удельным сопротивлением (до 1010 Ом-см). По механическим свойствам ферриты близки к керамике.
На радиочастотах наиболее употребительны [2] никель-цинковые (НЦ), марганцево-цинковые (МЦ), литий-цинковые (ЛЦ) и другие смешанные ферриты.
Особенностью МЦ-ферритов является высокая магнитная проницаемость (ро<4ООО) и большие потери на частотах более 0,5 МГц. В основном их используют на частотах до 100 кГц.
На высоких частотах применяют ЛЦ-ферриты, обладающие невысоким значением ц0 (до 100—200).
Чаще других применяют НЦ-ферриты, которые имеют удовлетворительные характеристики в широком диапазоне частот. В диапазонах ДВ, СВ используют ферриты с магнитной проницаемостью 600—2000, КВ — 50—200 и УКВ — 5—20.
Сердечники из феррита применяют для изготовления миниатюрных катушек с высокой добротностью, ферровариометров с большим перекрытием, миниатюрных дросселей.
При конструировании этих узлов следует учитывать, что маг-нитные свойства ферритов сильно зависят от частоты и напряженности магнитного поля. Ферриты подвержены старению. Изменение величины |х0 за год может составлять от ±1 до ±5% (у некоторых образцов до ±10%). Механические воздействия (вибрация, удары) также могут явиться причиной необратимого изменения магнитных свойств сердечника.
Диэлектрическая проницаемость ферритов велика и может достигать нескольких сотен единиц. С повышением частоты она резко падает. Так, в диапазоне радиочастот 80 составляет 20—40, на СВЧ — 10.
Коэффициент температурной нестабильности aL катушек с ферритовыми сердечниками в 2—10 раз выше, чем аналогичных катушек с сердечниками из карбонильного железа. Величина определяется температурным коэффициентом магнитной проницаемости материала, формой сердечника, качеством сборки (броневые сердечники) и многими другими факторами. Следует отметить, что температурный коэффициент магнитной проницаемости может быть как положительным, так и отрицательным, причем его значение может изменяться при переходе от одного температурного интервала к другому. При температурах выше 80—200° С магнитные свойства ферритов пропадают.
Обозначение марки феррита. Цифры обозначают величину начальной магнитной проницаемости (например 1500НМ, 50ВЧ2). Первая буква или первые две буквы указывают обычно рабочий диапазон частот феррита (Н — низкочастотный, т. е. До 2 МГц, ВЧ — высокочастотный). Вторая буква указывает состав феррита: Н — НЦ-феррит, М — МЦ-феррит; буквы И и С говорят, что феррит пред
назначен для работы соответственно в импульсных режимах и сильных полях. Цифры после букв характеризуют особые свойства ферритов.
Форма магнитных сердечников
В высокочастотных контурных катушках и дросселях наибольшее применение находят цилиндрические, броневые и кольцевые сердечники.
Цилиидрические сердечники (рис. 11.4) конструктивно просты и по сравнению с сердечниками прямоугольного сечения позволяют получить наивысшую Добротность катушек. Недостатком цилиндрических сердечников является плохое использование магнитных свойств материала, которое в основном определяется соотношениями
Рис. 11.4. Цилиндрические сердечники из карбонильного железа
между размерами катушки и сердечника. Чем длиннее катушка и сердечник и чем ближе диаметр катушки к диаметру сердечника, тем больше коэффициент k^. Введение цилиндрического сердечника практически не влияет на величину собственной емкости катушек.
Обозначения сердечников из карбонильного железа (табл. 11.4) расшифровываются так: СЦР—сердечник цилиндрический с резьбой; СЦГ — сердечник цилиндрический гладкий; СЦТ — сердечник цилиндрический трубчатый. Из феррита изготовляются цилиндрические (табл. 11.5), трубчатые, пластинчатые, чашечные, броневые высокочастотные сердечники.
ТАБЛИЦА 11.10
Размеры цилиндрических ферритовых сердечников, мм
Диаметр Dc 1,8 2,75 2,75 2,86 2,86 2.751
Длина /0 12 12 14 12 14 12
Трубчатый сердечник.
Броневые сердечники (рнс. 11.5) позволяют более полно использовать магнитные свойства материалов. Имеют слабое внешнее поле, что позволяет приблизить экран с самому сердечнику. Стабильную индуктивность в броневом сердечнике можно обеспечивать либо хорошим магнитным контактом (замкнутая магнитная цепь, пришлифованные поверхности плотно прижаты друг к другу), либо надежным отсутствием контакта [2] (разомкнутая магнитная цепь, иногда калиброванные прокладки). В первом случае за счет более полного использования магнитных свойств материала можно получить катушку индуктивности меньших габаритов. Во втором — можно получить большую добротность, меньшую зависимость парамет-
Рис. 11.5. Броневой сердечник из карбонильного железа.
ров от частоты и напряженности магнитного поля. Сердечники с разомкнутой магнитной цепью могут работать на более высоких частотах, верхний предел частотного диапазона равен 4—5 МГц,
Катушки с броневыми сердечниками применяются в контурах приемников длинных и средних волн, усилителях промежуточной частоты, различных фильтрах.
Собственная емкость катушек с броневыми сердечниками больше, чем емкость катушек без сердечников. При полном заполнении полости броневого сердечника несекционированной обмоткой Со — = 50—100 пФ; при секционированной обмотке Со = 10—20 пФ, а при малом числе витков Со = 2—3 пФ.
Для подстройки броневые сердечники снабжаются цилиндрическими сердечниками, перемещение которых изменяет индуктивность примерно на 20% (сердечник с замкнутой магнитной цепью) и 30% (сердечник с разомкнутой магнитной цепью). Промышленностью выпускается несколько типов стандартных броневых сердеч ников из карбонильного железа (СБ) и феррита (Б и ОБ) (табл. 11.6).
Кольцевые сердечники позволяют наиболее полно использовать магнитные свойства материала (цс ~ ц0). Их достоинствами являются большая добротность катушек (до 400—500) и почти полное отсутствие внешнего поля. Недостатками таких катушек являются сложность плавной подстройки и намотки, относительно низкая тем пературная стабильность индуктивности. Кольцевые сердечники применяют в случаях, когда необходимо получить максимальную индуктивность при минимальных габаритах. Для этих целей широко применяются ферритовые сердечники. В табл. 11.7 указаны марки
ферритов и соответствующие им типоразмеры кольцевых сердечников, выпускаемых промышленностью.
ТАБЛИЦА 11.6
Размеры броневых ферритовых сердечников, м м
Тип о. D, о, D, /7, Н, Подстроечннк
d i
Б14 14 11,8 6 3,1 8,4 5,8 2,5 12
Б18 18 14 7,4 3,1 10,6 7,4 2,5 12
Б22 22 18,3 9,2 4,5 13,6 9,4 3,5 16
Б26 26 21,6 н.з 5,5 16,4 Н,2 4,5 20
БЗО 30 25,4 12,3 5,5 19 13,2 4,5 22
Б36 36 30,5 16 5,5 22 14,8 4,5 22
Б48 48 40 20 7,5 31,4 20,8 6,5 32
ТАБЛИЦА 11.7
Кольцевые сердечники (по ГОСТ 14208—69)
Типоразмер сердечника из материала марки Типоразмер сердечника из материла марк и
2000НМ; 1500НМ, 1500НМ1; 1 10НМ 50ВЧ2; 30ВЧ2; 20ВЧ; 2000НН; 1000НН; 600НН; 400НН 2000НМ; I500HM 1500НМ1; 1 10НМ 50ВЧ2; 30ВЧ2; 20ВЧ; 2000НН; 1000НН; 600НН; 400НН
К5хЗх1,5 К7Х4Х2 К7х4х4 K9X6X3 К9Х6Х6 КЮхбхЗ К10Х6Х4 К16Х8Х6 К16Х 10x4,5 К4Х2,5x1,2 К4Х2,5Х1,6 К5хЗх1 К6ХЗХ24 К7Х4Х2 КЮХбхЗ КЮХ6Х5 К12х6х4,5 КЮхбхб К 20x12x6 К28х16х9 К32Х16Х9 К40Х 25X7,5 К 20хЮх5 К 20x12x6 К32Х16Х8 К32х20х6 К40х 25x7,5 К55x32x9 К 100 x 60x15 К125х85х12
Примечание. В обозначении кольцевого сердечника первая цифра означает наружный диаметр D, вторая —внутренний диаметр d, третья—высоту сердечника h в миллиметрах.
11.4. КАТУШКИ С СЕРДЕЧНИКАМИ ИЗ НЕМАГНИТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Сердечники из немагнитных металлов (медь, латунь, алюминий и др.) применяются для подстройки стабильных катушек индуктивности (генераторы, гетеродины, широкополосные УПЧ) в диапазоне КВ и УКВ. Введение такого сердечника уменьшает индуктивность и добротность катушки, причем добротность падает пропорционально уменьшению индуктивности (рис. 11.6). Наименьшие потери
в катушку вносят сердечники из чистых электролитической ме ди и серебра. Другие металлы и сплавы по сравнению с чистой медью [2] увеличивают потери пропорционально уменьшению их удельной проводимости.
Рис. 11.6. Взаимосвязь добротности и индуктивности при подстройке катушки сердечником из немагнитного металла.
Рис. 11.7. Зависимость пределов подстройки катушки сердечником из немагнитного металла от геометрических размеров сердечника и катушки.
В централизованном порядке сердечники из немагнитных металлов не выпускаются. Ориентировочно размеры сердечника (/ , D) можно выбрать, используя графики [2] рис. 11.6, 11.7
11.5. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ СВЯЗАННЫХ КАТУШЕК
Необходимое значение коэффициента связи катушек обычно бывает известно из электрического расчета.
Рис. 11.8. Зависимость коэффициента связи коаксиальных цилиндрических катушек без сердечника от соотношения между их геометрическими размерами.
Конструктивную реализацию надлежащей связи между катушками без сердечника с погрешностью менее ±5% [7,8] можно получить используя графики рис. 11.8 и 11.9. Поскольку коэффициент k определяется относительными размерами катушек и не зависит от числа витков п, приведенные графики носят общий характер.
Рис. 11.8 [8] соответствует случаю, когда катушки расположены одна в другой, причем IJD2 — l^fD^ (наружная катушка короче) или l2/D2 (внутренняя катушка короче). Как видно из ри-
сунка, быстрый рост величины k наблюдается до значений 1/D — = 0,7. При дальнейшем увеличении этого отношения коэффициент 384
связи остается примерно постоянным: в интервале 1/D равном 1—2 коэффициент связи возрастает на 3,5%.
Зависимость коэффициента связи между двумя коаксиальными цилиндрическими катушками одинаковой длины I и диаметра £>н, расположенных на расстоянии т, показана на рис. 11.9.
Рис. 11.9. Зависимость коэффициента связи от размеров коаксиальных цилиндрических катушек и расстояния между ними.
Коэффициент связи катушек с сердечниками не выражается аналитически. Поэтому его определяют экспериментально для каждой конструкции. Установлено [2], что между катушками в броневых сердечниках k = 0,0154-0,02.
11.6. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭКРАНА НА ПАРАМЕТРЫ КАТУШКИ
Экранирование катушек индуктивности производится для защиты от внешних электрических и магнитных полей, а также для ограничения поля катушек в определенном объеме.
Экранирующее действие определяется отношением напряженности внешнего поля при наличии экрана к напряженности поля без экрана.
Эффективность экранирования увеличивается при увеличении Частоты переменного Поля, толщины экрана и с уменьшением удельного сопротивления материала экрана.
Экранирование вызывает уменьшение индуктивности, добротности и возрастание собственной емкости катушки [3].
Относительное
/ДА £нк — £эк
~ ’/о Jиндук’
неэкранированиой
изменение
Рис. 11.10. Относительное изменение при
'гпк тивности катушки LBV при помещении ее в экран (ГЙК) можно оценить из графика рис. 11.10 [9]. Если экран круглый, по оси ординат рис. 11.10 откладывается отношение диаметра экрана Ds к стороне катушки DK. При квадратном экране Дэ/^к — отношение стороны экрана Оэ к Диаметру катушки.
Экраны рекомендуется изготавливать из немагнитных металлов с малым удельным сопротивлением (медь, латунь, алюминий и др.).
При D,JDK < 1,6 экран вносит в катушку затухание (daK), которое составляет более 20% затухания неэкранированной катушки dHK. Для стабильных катушек выбирают Dq/Dk > 2,5 (тогда dQK < < 0,05 dHK).
Если D4 > 2Dk, lQ > lK 4-4-DK( DK < lK < 3DK, потери, вносимые экраном в катушку, можно определить по формуле [3]
</Ук=0,23 у у,
индуктивности катушки помещении ее в экран.
где р — удельное сопротивление материала экрана (Ом X X см), f — рабочая частота экранируемой катушки.
Для хорошей экранировки необходимо, чтобы толщина экрана была больше расстояния, на котором плотность наводимого тока падает в 100 раз, по сравнению с плот-тока на поверхности экрана. Расстояние это зависит от
ностью
материала экрана и частоты. Для указанных выше материалов и
1,0 МГц оно менее 0,6 мм [3]. Поэтому толщина экрана определяется механической прочностью и технологичностью его изготовления, 386
11.7. ПОДСТРОЙКА КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ
Подстройка применяется для компенсации технологического разброса индуктивности. Величина разброса определяет необходимые пределы подстройки. Классификация методов подстройки и подгонки катушек приведена в § 11.1.
Рис. 11.11. Зависимость пределов подстройки от положения магнитного сердечника и размеров катушки.
В §11.3, 11.4 изложены соображения по выбору типа сердечника в зависимости от назначения катушки. Там же приведены пределы подстройки катушек в броневых сердечниках из карбонильного железа.
Рис. 11.12. Зависимость пределов подстройки от положения немагнитного сердечника и размеров катушки.
Пределы подстройки катушек цилиндрическими сердечниками можно определить из графиков (рис. 11.11, 11.12) [2]. На рис. 11.11 показана зависимость относительного изменения индуктивности от положения сердечников типов СЦР, СЦГ, СЦТ (карбонильное железо) при различных соотношениях между геометрическими раз
мерами сердечника и катушки. Аналогичные зависимости приведены на рис. 11.12 для сердечников из немагнитного металла.
Плавное изменение индуктивности обеспечивается перемещением цилиндрического сердечника по резьбе, которая выполняется либо на самом сердечнике, либо на дополнительных деталях, соединенных с сердечником (рис. 11.3).
Если допустимая величина остаточной ошибки (А£ост/£с%) после регулировки задана, шаг резьбы s (мм) можно определить [6] из соотношения
Д^ост f Л^с \ $ А6°
Lc \ ^-с / макс 360
где А0 — разрешающая способность установки по углу в процессе регулировки. При подстройке сердечника отверткой А9 — 10—20°, (А£с/£с)макс — максимальная величина изменения индуктивности при перемещении сердечника на единицу длины, % /мм. Обычно она имеет место в середине катушки. Для катушек с цилиндрическими сердечниками из карбонильного железа и магнитного металла ориентировочные значения (А£с/£с)макс можно определить из рис. 11.11, 11. 12.
Изменением шага намотки однослойной катушки можно регулировать индуктивность [2] на ±(2—3)%. Перемещением одной из секций (рис. 11.2, б) добиваются изменения индуктивности многослойной катушки в пределах ±(10—15)%[2], если число витков подвижной секции составляет (20—30)% общего числа витков. Способы рис. И .2, а, б используются при подгонке индуктивности катушек низкой стабильности. После регулировки витки закрепляются клеем.
Подгонка индуктивности стабильных катушек с однослойной намоткой и шагом в пределах ±(2—5)% производится перемещением отвода (рис. 11.2, в). Этот способ особенно часто применяется в передатчиках I2J.
11.8. ДРОССЕЛИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
Высокочастотные дроссели должны иметь достаточно большую индуктивность (£) при минимально возможной собственной емкости Со. Для обеспечения в дросселе необходимого соотношения между L и Со используют сердечники из магнитодиэлектрика (феррита), каркасы и обмоточные провода возможно малых диаметров, прогрессивные виды намотки. Последние применяют в дросселях, работающих в широком диапазоне частот. Однослойную намотку в этом случае делают сначала плотно—виток к витку, переходя затем на намотку с постепенно увеличивающимся шагом. При многослойной намотке для той же цели часть секций делают с меньшим числом витков (Со при этом уменьшается пропорционально числу секций).
Диаметр провода ограничивается либо технологией изготовления, либо допустимой плотностью тока.
Для определения Сп(пФ) однослойного дросселя малого диаметра с рядовой намоткой используют эмпирическое соотношение Со~ =3D0, где Do — диаметр каркаса, мм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Б р о н О. Б. Электромагнитное поле как вид материи. Гос-энергоиздаг, 1962.
2. В о л г о в В. А. Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. Изд-во «Энергия», 1967,
3. В о л и н М. Л. Паразитные связи и наводки. Изд-во «Советское радио», 1965.
4. Калантаров П. Л., Цейтлин Л. А. Расчет индуктивностей. Изд-во «Энергия», 1970.
5. М а й о р о в А. С. Альбом частотных характеристик добротности катушек индуктивности на броневых сердечниках типа СБ. Госэнергоиздат, 1958.
6. Фролов А. Д. Узлы радиоаппаратуры. Изд-во «Энергия», 1964.
7. Landlord — Smith. Radio Designer’s Hanbook, 1954, p. 446.
8. Maddock. Mutial Inductance, Wireless Engineer, v. XXII, May 1945, № 260.
9. Pender Electrical Engineers Handbook.
10. Матвеев Г. A., X о м и ч В. И. Катушки с ферритовыми сердечниками. Изд-во «Энергия», 1967.
Зависимость эффективной проницаемости стержня от его размеров и начальной магнитной проницаемости.
12. ТРАНСФОРМАТОРЫ И ДРОССЕЛИ
12.1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ДРОССЕЛЕЙ
Конструкция
Трансформаторы (Т) и дроссели (Д) собирают на шихтованных (ШС) или ленточных (ЛС) сердечниках, замкнутых или разрезных, броневого, стержневого и тороидального типов (рис. 12.1). Конструкции низковольтных унифицированных трансформаторов (УТ) и дросселей (УД) показаны на рис. 12.2.—12.6; высоковольтных — на рис. 12.7—12.9. Более подробные сведения приведены в литературе [1 — 11].
Материалы и провода
Сведения о свойствах и марках магнитных и электроизоляционных материалов, используемых в Т и Д, приведены в § 12.7 «Расчетные графики и таблицы» (табл. 12.19—12.28, рис. 12.29). Рекомендации по выбору магнитных материалов даны в табл. 12.19, 12.20.
К перспективным изоляционным материалам относятся синтетические пленки, лаки МЛ-92, ФЛ-98, ПФЛ-8в, кремнийорганиче-ские лаки, эпоксидные и полиэфирные компаунды. Из проводов наиболее широко применяются эмалированные провода марок ПЭВ, ПЭТВ и др. В Т и Д массового выпуска используют алюминий [2, 10—12, 16—19, 20, 21].
Критерии конструирования Т или Д
В качестве исходного критерия при конструировании Т или Д берется наиболее жесткое из задаваемых требований: допустимая величина превышения температуры трансформатора над температурной окружающей среды (перегрев) т или величина относительного падения напряжения на сопротивлениях обмоток и. Для согласующих и импульсных Т существуют другие критерии (см. § 12.2 и 12.3).
Обобщенный показатель технико-экономической эффективности конструкции Т или Д представляет собой отношение величин Э/Р, где Р — мощность, В- А; Э — масса, г; объем, см3, или стоимость Т или Д [1, 2, 22, 23]. Минимизация этого отношения является задачей оптимального конструирования. Выбор оптимальных соотношений основных размеров Т или Д (рис. 12.1) подробно рассмотрен в литературе [1—6, 23, 24].
Рис. 12.1. Сердечники Т и Д:
а—шихтованный (броневой); б —ленточный замкнутый (стержневой); в—ленточный разрезной (стержневой); г —прессованный (тороидальный).
Рис. 12.2. Унифицированные низковольтные броневые Т и Д на именьшего веса.
Рис. 12.3. Унифицированные низковольтные стержневые Т и Д наименьшего веса.
Рис. 12.4. Унифицированные низковольтные трехфазные Т и Д наименьшего веса.
Рис. 12.5. Галетные Т и Д с сердечниками ПЛ.
Рис. 12.6. Унифицированный стержневой Т наименьшей стоимости.
Рис. 12.7. Высоковольтный стержневой Т и каркас его обмотки.
Рис. 12.8. Высоковольтный трансформатор с радиальным ленточным сердечником («круговая конструкция»).
Рис. 12.9. Унифицированные? и Д:
а—высоковольтный броневой; б—нысокопотенциальный стержневой.
Сопротивления обмоток
Сопротивления обмоток рассчитываются с помощью формул табл 12.1.
ТАБЛИЦА 12.1
Формулы для определения параметров обмоток
Наименование величины Формула
Активное сопротивление обмотки, ri Ом Р 10 или Ю5 г/1ом
Продолжение
Наименование величины Формула для определения
Индуктивность рассеяния, Г Ls= Lsi 4- L s2 Wj2 lwi ск Y ms2h-108 V 06 3 )’ Ls CS1 L 82 ~
Эквивалентная емкость, Ф, приведенная к входу Т, Д, Сэ Соб 4~Ссл, + С1с' (В общем случае Сэ зависит от емкостей С/ и способа включения и заземления обмоток)
Приведенные емкости с/ , / W! — W2 V Ьоб — иоб • \ И>1 / , / W2 \ 2 Сел —Ссл1 “Ь ССЛ2 ’> \ И»1 / r> С] С Ь1С — 9 nLi
Емкость межобмоточная Соб 2(dCp/10) ( w \ , A 1 1 ‘Ф 4Д д_— —Псл /сР 00 2 10
Емкость межслоевая Сел i 2 (df/10) I lwj Wj/nCJ1 j \ 8д I I ял Я \ лсл i — 1 / 4ЛСл— 2 10
Емкость между сердечником и примыкающим к нему слоем обмотки Сю 4(df/10) wt ед . (2а + 2b) п dt Исл£ 4Aie — 1С 2 10
Обозначения в формулах: di—диаметр провода 1-й обмотки, мм; dCp—средний диаметр провода всех обмоток, мм; (Ji—сечение провода i-й обмотки, мм2; р—удельное сопротивление провода, (Ом-мм2)/м; гг-1Ооо— сопротивление провода длиной 1000м диаметром d, (по сортаменту), Ом; /w = 2 (а + 6) + лск—средняя длина витка для катушки толщиной ск, см; —средняя длина витка t-ой обмотки, см; ms—число секций обмотки (для несекцио-нированной обмотки ms=l); Дод—толщина межобмоточной изоляции, см; Дсл—толщина слоевой изоляции, см; Дю—зазор между стержнем сердечника и примыкающим к нему слоем обмотки, см; Wj — число витков t-й обмотки; nCJ1f — число слоев i-й обмотки; / W \
I -- ] —среднее число витков в слое для всей катушки; ед =
\ псл /ср
= е'еод — диэлектрическая проницаемость изоляции, Ф/м; е'—то же в относительных единицах (по отношению к воздуху); 80д— диэлектрическая постоянная воздуха (8,85.10-12 Ф/м).
Унифицированные трансформаторы и дроссели (УТ и УД)
Для различных случаев проектирования Т и Д созданы ряды унифицированных сердечников (УС) как Ш-образных (ШС), так и ленточных (ЛС). Па их основе разработаны ряды УТ и УД, имеющих унифицированную конструкцию и электрические характеристики. Применение ЛС позволяет уменьшить вес и объем Т и Д (кроме трехфазных) на 10—30%, выигрыш в стоимости выявляется только с ростом мощности Т, Д, Размеры и параметры всех рядов УС с рекомендациями по их использованию даны в § 12.7 (табл. 12.29—12.38).
Тепловой расчет Т и Д
Максимальный перегрев определяют по формуле
ты — Гт.
(12.1)
Значения величин, входящих в эту формулу, и других параметров, необходимых для расчета, приведены в табл. 12.2.
Для улучшения условий охлаждения Т и Д рекомендуется обеспечивать хороший тепловой контакт с металлическим шасси, пропи-тывать катушки, применять радиаторы, теплоотводящие шины, принудительный обдув (1—4 м/с), жидкостное охлаждение. Теплоотдача ухудшается при снижении давления воздуха (разрежении) В этом случае коэффициент а (табл. 12.2) падает пропорционально величине (0.5 1^0/760 + 0,5), где О— атмосферное давление, мм рт. СТ.
ТАБЛИЦА 12.2
Параметры теплового расчета
Параметр Формула для определения или номер таблицы
т — перегрев обмоток Т, Д,°С; для тороидальных конструкций— поверхностный, для остальных—среднеобъемный Рс + Рк aqvBIJK
Г — коэффициент внутреннего перепада температур в катушке толщиной ск Для тороидальных Т, Д г=1 + “ Ч v+1 для остальных типов — по табл. 12.3
<7р—коэффициент продолжительности работы др=1 в длительном режиме; ?р > 1 в повторно-кратковременном режиме; растет с ростом скважности Q и уменьшением периода работы, в пределе qp=Q
Б—расчетный параметр । . □ 1 / v + °>6 1 -4- т, р I / V l+o,2pv
Р—отношение поверхностей охлаждения П, см2, сердечника и катушек ПС1ПК Табл. 12.42 — 12.47 (§ 12.7)
v—отношение потерь в сердечнике и катушках Рс/Рк
т1— коэффициент, зависящий от наличия контакта сердечника с металлическим шасси При отсутствии контакта т1 — 1. При наличии контакта /Л1 = 1,6 для малых броневых Т и т1 = 1,3 в остальных случаях
а — условный эквивалентный удельный коэффициент теплоотдачи, Вт/(см2-°С) “ = «0А {^м/бО
Продолжение
Параметр Формулы для определения или номер таблицы
аоЛ—значение коэффициента а при перегреве т=Б0°С и заданной высоте катушки h аоЛ = ао ^5/й При й = 5 см а0А = а0. Значения аоЛ даны в табл. 12.42— 12.47 (§ 12.7)
а0 — базисное значение коэффициента а при перегреве т— — 50° С и высоте катушки h = 5 см Значения а0 даны в табл. 12.3
—коэффициент теплопроводности катушки, Вт/(см-°С) Табл. 12.3
ТАБЛИЦА 12.3
Значения коэффициентов теплового расчета
Коэффициент Трансформатор
броневой стержневой тороидальный
а0, Вт/(см2-°C) 1,05-10~3, 0,9-IO'3 1,2-10~3; 1•IO"3 1,4-10-3 1,4 IO"3
Г 1.05; 1,10 1,03; 1,06 См. табл. 12.2
Хэ, Вт/(см-°С) — — 2-Ю-3 1,4-10-3
Примечания. 1. В таблице даны два значения коэффициентов: первое относится к хорошо пропитанным катушкам, второе— к непропитанным.
2. Для залитых компаундами конструкций коэффициент перепада Г— 1,2— 1,3.
Основы расчета конструкции обмоток
Задача расчета — выбор изоляции и проверка размещения обмоток в окне. Диаметр (сторона) провода определяется из электрического расчета. Затем это значение увеличивают на толщину изоляции (табл. 12.28, § 12.7) и делят на коэффициент укладки (рис. 12.31 в § 12.7), получая расчетный диаметр.
Число витков в слое находят через расчетный диаметр, вычитая из высоты окна h (рис. 12.1) толщину изоляционного буртика (рис. 12.10), значение которой берут из табл. 12.4.
ТАБЛИЦА 12.4
Выбор изоляции обмоток
Испытательное Число слоев бумаги для межобмоточной изоляции при диаметре провода, мм Толщина буртика, мм
напряжение 1 В Меиее 0,4 0,4-1 1-1,5 свыше 1,5
исп Бумага
КТН К08 КI 2 К17 к
700 1 1 1 1 2
1000 2 2 2 2 2
1500 4 4 4 3 2,5
2000 5 5 5 4 3,5
2500 6 6 5 5 4,5
3500 7 7 6 6 6
Двойное рабочее напряжение плюс 1000 В.
Число слоев и толщину каждой обмотки находят с учетом коэффициента разбухания, который берут по графику рис. 12.31 (§ 12,7). При определении полной толщины
Рис. 12.10. Гильзовая катушка:
/—сердечник; 2 — гильза; 3 — буртик для изоляции торца обмотки от сердечника; 4 — изоляционный торцевой: междуобмоточный буртик; 5 — слоевая изоляция.
катушки ск учитывают межобмоточную изоляцию (табл. 12.4), наличие экрана между обмотками, толщину наружной изоляции (два слоя бумаги К12), толщину каркаса, гильзы (0,5—2 мм в зависимости от типоразмера сердечника), зазор между ними и сердечником (0,2—0,4 мм).
12.2. СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
Унифицированные силовые трансформаторы (УТ)
Существуют ряды Т наименьшего веса, удовлетворяющих жестким климатическим и механическим требованиям соответствующих стандартов: ТА, ТАН, TH — для питания ламповых схем; ТНВС — для устройстве высокой стабильностью напряжений; ТПП — для схем на полупроводниковых приборах; ТВ1 и ТП1 — для высоковольтных и высокопотенциальных цепей.
УТ рассчитаны на эффективные значения напряжения первичной обмотки Ui 127 и 220 В при частоте 50 Гц и на 40, 115, 220 В при частоте 400 Гц с допустимыми отклонениями ±5%, пределы регулировки вторичных напряжений U2 от —2,5 до 4-5%.
Трансформаторы типов ТА и ТПП имеют две пары одинаковых анодных обмоток и одну—компенсационную, включенных согласно или встречно. Номинальные значения вторичных напряжений трансформаторов ТА: 28; 40; 56; 80; 112; 125; 140; 160; 180; 200; 225; 250; 315; 355 В; трансформаторов ТПП 1,25; 2,5; 5; 10; 20 В.
Трансформаторы TH имеют две-четыре накальные обмотки на 6, 3 В с отводами на 5В; ТАН—три-четыре анодные обмотки, одну-две компенсационные и две накальные. Мощности, типоразмеры УС для этих трансформаторов, их масса и габариты указаны в табл. 12.39; 12.40 (§ 12.7), а конструкции изображены на рис. 12.2 и 12.3. При записи в конструкторской документации указывают тип и номер УТ, первичное напряжение, частоту, номер технических условий; для конструкции с покрытием напылением в обозначении вводится буква Н.
Примеры записи УТ в документации:
ТА6 115-400Н ОЮ0.471.000 ТУ-,
ТППЗЗ-220-400 ОЮО.471.000 ТУ. Дополнение /;
ТАН 106-127/220-50 ОЮ0.471.001 ТУ.
УТ типа ТВ1 (рис. 12.9, а) содержат одну вторичную обмотку с напряжением от 850 до 13500 В, рассчитаны на мощности до 1,3 кВ-А (50 Гц) или 5 кВ • А (400 Гц). УТ типа ТП1 (рис. 12.9, б) могут иметь до трех обмоток, потенциал от 3 до 55 кВ, вторичные напряжения их следуют ряду: 2,5; 5; 6,3; 12,6; 15 В; мощность трансформаторов до 180 В-А, рабочий ток 1—7А. Сердечники выбираются по нормали НПО.666.001.
УТ наименьшей стоимости ограничены по номенклатуре. Один из них (рис. 12.6) на сердечнике ПЛР 21X45 во влагостойком исполнении имеет следующие параметры:
Отдаваемая мощность............. 180 В-А
Первичное напряжение ............. 110, |27^220,
Частота............................... 50 Гц
Вторичные рабочие напряжения . . 2x63; 2x38,
2X6,4; 6,4; 6,4 В
Токи вторичных обмоток ..........0,5; 0,38; 5; 0,9;
0,3 А
Размеры.......................... 120X80X145 мм
Масса........................... 3,7 кг
Если выбрать УТ не удается, Т рассчитывают, как указано ниже.
Методика конструирования трансформатора при отсутствии требуемого унифицированного Т
Выбор типа Т и ряда сердечников
По весу и габаритам низковольтные Т располагаются в следующем порядке предпочтительности: малые Т—трехфазные ЗТ (50 Гц), тороидальные ТТ (400 Гц), броневые БТ, стержневые СТ, ТТ (50 Гц), ЗТ (400 Гц), однокатушечные стержневые 1 СТ; средние Т — ТТ и СТ, БТ, ЗТ, 1СТ; большие Т — СТ, БТ, ТТ, ЗТ, 1СТ.
Разница в весе между соседними типами Т составляет 10—30%. По стоимости тороидальные Т всегда перемещаются на последнее место в каждой группе. Наименьшие поля рассеяния у трансформаторов типов ТТ и СТ. Сведения о сердечниках ШС и ЛС даны в § 12.1. Выбрать ряд сердечников ЛС можно с помощью табл. 12.5.
ТАБЛИЦА 12.5
Рекомендации по применению унифицированных сердечников
Частота Ряды УС при требованиях Частота Ряды УС при требованиях
наименьшего веса наименьшей стоимости наименьшего веса наименьшей стоимости
50 Гц Бро ШЛМ Стер» ПЛМ невые ШЛР невые ПЛМ Повышенная Bpoi ШЛ Стер» ПЛ, ПЛР 1евые ШЛ, ШЛМ невые ПЛ
Примечание. Ряды УС указаны в табл. 12.29; 12.30; 12.31; 12.34 (§ 12.7).
Расчет мощности (на фазу). Габаритная (расчетная) мощность вычисляется по формуле
Рг=0,5(Р, 4- 2 Рц) (12.2)
z= 1 N
где Р2== 2 Р^—мощность t-й вторичной обмотки, N—чнс-i = 1
ло вторичных обмоток. Значение коэффициента зависит от схемы выпрямителя, на которую работает г-я обмотка:
Схема выпрямителя Коэффициент /гв!-
Удвоения напряжения и мостовая .... 1
Со средней точкой (двухполупериодная) . 0,71
Трехфазная с нулевой точкой . . . . . . 0,81
Однополупериодная . . . V 1 —1<Д где 1^ — отношение среднего тока нагрузки к действующему току обмоткн.
При отсутствии выпрямителя kBi = 1.
Определение типоразмера сердечника. Выбор сердечника трансформатора производится исходя из имеющего место условия конструирования:
1. Расчет определяет допустимая величина падения напряжения на обмотках и.
Этот случай характерен для малых и иногда средних Т при частоте 50 Гц, очень малых при 400 Гц, а также для Т с малой величиной падения напряжения.
2. Расчет определяет допустимая величина перегрева тм, а выбор величины индукции в сердечнике В по сравнению с максимально допустимой Ss (табл. 12.6) ограничен:
а) условиями намагничивания (В = Bs) (такому условию отвечают средние и большие Т при частоте 50 Гц, малые Т при частоте 400 Гц, Т с высоким перегревом, Т в режиме большой скважности);
б) условиями нагрева (В < В8) (этому условию отвечают большинство Т, работающих при частоте 400 Гц и выше, очень большие Т при 50 Гц, а также Т с малым перегревом.
ТАБЛИЦА 12.6
Максимально допустимая индукция в сердечнике Bs в зависимости от марки материала
Марка материала
ЭЗ1 . . .
Э42 . . .
5ОН; ЗЗНКМС
80 НХС, 79 НМ
1,3—1,653)
1,1—1,254)
1,2-1,3
0,6
') Собирательное обозначение холоднокатаных сталей Э310—9360.
*) Собирательное обозначение горячекатаных сталей 941—944.
*) Для сталей Э320, Э350 значения Bs даны также в табл 12.42—12.47 2. 7).
4) Для пластин типа УШ Ss = 1.2-е-1,4 Т.
При типовых заданиях на расчет (и •=> 0,1 или тм = 50° С при частоте 50 или 400 Гц) для каждого из этих условий и для всех типоразмеров УС рассчитаны мощности трансформаторов Рт, которые им соответствуют. Они сведены в расчетные таблицы (§ 12.7, табл. 12.42—12.47) для всех рядов УС. При проектировании выбирают ближайший типоразмер УС, для которого Рт > Рр, где рг _ требуемая габаритная мощность.
При любых произвольных заданиях на расчет (любые и, тм, частота и т. д.) вместо мощностей Рг и Рт надо пользоваться габаритными критериями Сг и СгТ. Значения Сгт для УС заранее рассчитаны и известны (табл. 12.42—12.47). Требуемая величина Сг рассчитывается по данным табл. 12.7; 12.8 через заданные параметры При выборе УС необходимо соблюдать условие Сгт > Сг.
ТАБЛИЦА 12.7
Формулы для определения габаритного критерия Сг
Задано и Задано тм, B=Bg Задано rM, B<Bg
Ъ Х 10u(^c/Be.10-2)2 х— Ав х X 2 * £ ~ + ке * ДЬ - ± «Г ~ ч 'в о « О **** - -Н -££ О х °2 2 8 И| =Г х “ х ~ 1 ср рг у pjfet / _г\5/4 Ас//100 UJ Х V~k~ ХО+О.Э/О^-Аа V «к Cf0 = 10-33/Pr2(//TM)s
ТАБЛИЦА 12.8
Параметры для расчета габаритного критерия Сг
Параметр Формула, номер таблицы или графика Параметр Формула, номер таблицы нлн графика
Qi *> а о в н о ИЗ о '•* Табл. 12.6 Рис. 12.11 Табл. 12.2 V 1 + *0ц Рис. 12.12; 12.13 (в зависимости от параметра с/о, табл. 12 7) 1 (для меди) 1,6 (для алюминия) 1-}-0,004тм Табл. 12.23 (§ 12.7) Аа, Ак Р1 va/vR if Отношения коэффициентов а (а0, аол), fe0H в задаваемых условиях к их типовым значениям, приведенным в табл. 12.3 и 12.42 — 12.47 (§ 12.7). Для обычных условий ka = kR= 1 Удельные потери магнитного материала. Табл. 12.21; 12.22 (§ 12.7) Табл. 12.42—12.47 (§ 12.7) По мере роста мощности, частоты, скважности соответственно меняется от 0,5 до 1
Рис. 12 11. Коэффициенты ср и т] в зависимости от мощности Т.
Рис. 12.12. Ток намагничивания !’0(1 В функции расчетного параметра и мощности при условии В = Bs (P5Q/ZQ— мощность при I = 50 Гц и тм = 50°).
Рис. 12.13. Ток Г0(1 в функции расчетного параметра и мощности при условии В < В3 (^400/50“ мощность при [ = 400 Гц и тм= 50е С).
Метод неполного (оптимального) заполнения окна катушками
Этот метод особенно целесообразен при использовании рядов УС типов ШЛ, ПЛ, ОЛ, ТЛ, так как позволяет снизить расход меди и стоимость материалов на 20—30% без увеличения веса Т. Сущность его состоит в том, что выбираются УС большего типоразмера, чем обычно, и окно сердечника занимается катушками не полностью. Неполное заполнение имеет также место, когда при соблюдении заданных и или тм и выбранном сердечнике наблюдается неравенство Рг < Рт (Сг < Сгт). При неполном заполнении окна степень заполнения его катушками сд < 1, при полном — сд = 1.
Электрический расчет. Задано:
— допустимая величина падения напряжения на обмотках и;
— максимальный перегрев тм;
— число вторичных обмоток N",
— вторичные напряжения и токи /2,, первичное Uf,
— параметры по табл. 12.9.
Расчет изложен в табл, 12.10 (для активной нагрузки).
ТАБЛИЦА 12.9
Параметры электрического расчета силового Т
Параметры Таблица для определения
Ос, /с> == <з&/100 (см. рис. 12.1) Ряды УС, табл. 12.29—12.36 (§ 12.7)
ЯК, Р> Vк> аол> ^ок Табл. 12.2; 12.42—12.47 (§ 12.7)
Табл. 12.23 (§ 12.7)
Pl Табл. 12.21, 12.22 (§ 12.7)
а, <7р, Г, Б Табл. 12.2
ва Табл. 12.6
ТАБЛИЦА 12.10 Расчет силового Т
Определяемая величина Формулы для определения величии
1. Степень заполнения окна сд, если задано: а) и б) тм Рг/Рт или Сг/Сг^ (Рг/Рт)2 или (Сг /Сгт)2
2. Соотношение v, если задано: а) и б) тм при B = BS в) тм при B<BS Рс/Рк (определяется после п. 6) По табл. 12.7 По табл. 12.42—12.44 (§ 12.7)
Продолжение
Определяемая величина Формулы для определения величин
3. Допустимые потери, Вт, если задано: а) и б) тм Рс + Рк (после п. 6) атмБПк
4. Индукция в сердечнике, Т, если задано: а) и б) тм при В = Ва в) тм при В<Ва в=ва в=ва Табл 12.42—12,44 (§ 12.7) или Г 103^р v г Pi^c v-1-l
5, Потери рс, Вт Потери рк, Вт, если задано: а) и б) тм p1B2Gc К*"8 Рг «/(!—«) (Рс + Рк) —Рс
6. Падение напряжения на обмотках и, если задано тм Рк/С^гН- Рк)
Перегрев т, если задано: а) и б) тм (Рс + Рк)/?ра5Лк
7. Коэффициент полезного действия г) Рс + Рк ^2 + Рс + Рк
8. Эффективное значение э. д. с. первичной обмотки Е, В S' а | сч 1
9. Число витков на вольт W 104/(4,44Мс scB)
10. Число витков первичной обмотки И») Число витков вторичных обмоток w2i 31м + сч -IB С* 1%
Продолжение
Определяемая величина Формулы для определеяяя величин
11. Ток намагничивания: активная составляющая 10а реактивная составляющая /Ор Рс/Е где напряженность поля Н, А/см, при индукции в сердечнике В выбирается по табл. 12.21 (§ 12.7) и графику рис. 12.29 (§ 12.7); слагаемое 40 В для Т с замкнутым сердечником (тороидальных и им подобных) не требуется.
12. Приведенный рабочий ток /, А N У —*.<4, St
13. Полный ток первичной обмотки /ъ А V (/ + /оа)2+ 7^
14. Плотность тока (А/мм2): средняя j первичной обмотки ji, если задано: а) и б) тм вторичных обмоток /2 VРк/^ои (1 +4-10"3 т) р20 VK сд, где Рго — удельное сопротивление материала провода при температуре 20° С, (Оммм2)/м (1.2/1//)/ 1.2/ 0,85/
15. Сечение проводов, qt. мм2 /»/it
16. Выбор проводов, изоляции, проверка размещения катушек в окне § 12.1, табл. 12.4
17. Сопротивления обмоток По табл. 12.1
18. По расчетным значениям сопротивлений уточняют величины Е, wt, li, h, рк, и, V, тм
Примечания. 1. Для трехфазных Т расчет ведут на одну фазу.
2. Если падение напряжения на обмотках и при расчете по заданному перегреву тм (или тм при расчете по и) превысит допустимое значение, расчет повторяют по другому условию.
3. Для типовых случаев значения индукции в сердечнике и плотность тока вторичных обмоток указаны в табл. 12.42 —12.47 (§ 12-7).
4. Ориентировочное значение интенсивности отказов Х = 0,7х Х10-5 1/ч.
12.3. СОГЛАСУЮЩИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
Ниже даны основные сведения о конструировании согласующих Т мощностью до 100 В-А. Более подробно проектирование этих Т рассмотрено в литературе [25, 32, 33].
Для получения требуемой частотной характеристики необходимо обеспечить достаточно большую величину индуктивности первичной обмотки Li (важно на нижней граничной частоте fH) и малую индуктивность рассеяния Ls (важно на верхней граничной частоте /в). При больших коэффициентах трансформации kT для уменьшения влияния собственной емкости Т шунтируют сопротивлением.
Унифицированные согласующие трансформаторы (УТ)
УТ на шихтованных сердечниках (ШС) с типоразмерами от П2 до Ш12 (табл. 12.37) имеют несколько обмоток. Они рассчитаны на работу в диапазоне частот 0,3—10 кГц при неравномерности частотной характеристики 2 дБ и коэффициенте нелинейных искажений (КНИ) до 5%. Разработаны входные и оконечные (промежуточные) Т для ламповых и транзисторных схем (табл. 12.11).
ТАБЛИЦА 12.11
Параметры согласующих Т
Параметры Тип трансформатора
твл ТБТ тол ТОТ
Индуктивность первичной обмотки Li, г Входное сопротивление, Ом Мощность, В-А 0,16—16 0,35—175 1—11 0,02—8
50— 20-103 50—500.103 (1,7—37)-103 МО1—22-103
0,1—6,3 0,025-25
Масса, г 15 6—35 18—100 18-100
Размеры трансформаторов указаны в табл. 12.4) (§ 12.7)
Пример записи в конструкторской документации:
ОЮ4.731.08 4Сп Трансформатор ТВТ2\
0Ю4. 731. 085 Сп Трансформатор ТВЛЗ\
0Ю4. 731.080 Сп Трансформатор ТОТ 87;
ОЮ4.731.081 Сп Трансформатор ТОЛ 35.
Примером УТ на ленточном сердечнике может служить выходной трансформатор для усилителя НЧ телевизора. Мощность его 1,5В • А, диапазон частот 7 • 1СР — 12 • 103 Гц, неравномерность частотной характеристики 3 дБ, индуктивность > 10 Г при токе подмагничивания 0.04А, индуктивность рассеяния Ls < 0,04 Г, сопротивление обмотки гг = 270 Ом, kT = 28, масса 400 г, размеры 66Х55X45 мм (рис 12.14)
Рис. 12.14. Выходной трансформатор на ленточном сердечнике.
Существуют микромодульиые УТ (табл. 12.12) на мощности до 15 мВт серии ММТС (плата 9,85X9,85 мм). Неравномерность их частотной характеристики ±5 дБ, КНИ до 10%, /гт = 0,2—6, масса 1—4 г, максимальная высота 20 мм.
ТАБЛИЦА 12.12
Параметры микромодульных Т
Тип Диапазон частот, кГц (макс), В Lt, Г Пример записи в документации
ММТС-14-6 ММТС-8-j-13 MMTC-21-j-25 0,3—3 0,03—10 0,3—15 3,5 13 2 0,09—1,8 1,5—7,5 0,07—2,5 ММТС-5 ОЮ0.472.007 ТУ ММТС-9 ОЮ0.472.015 ТУ ММТС-24 ОЮО. 472 026 ТУ
Если УТ подобрать не удается, то трансформатор рассчитывают.
Расчет согласующего трансформатора
Выбор сердечника и типа трансформатора. Наиболее подходящими являются сердечники ШС из стали ЭЗ... или из сплавов 50Н (при наличии тока подмагничивания), 80НХС, 79НМ (для Т без подмагничивания). Толщина пластин выбирается в зависимости от частоты /н по табл. 12.19 (§ 12.7). УС выбирают из ряда по нормали 408
НО.666.001 (табл. 12.37). Для Т большой мощности применяют сердечники ЛС. Предпочтение отдается стержневому Т: у него минимальное отношение Ls]Lr, легко достигается симметричность плеч обмоток в 2-тактных каскадах. Тороидальный Т невосприимчив к внешним полям, но у него трудно обеспечить зазор в сердечнике, а величина отношения Ls/Li менее стабильна. Броневой Т применяют в случаях, когда не предъявляется жестких требований к симметрии плеч обмоток; эти Т используются в качестве выходных мощностью до 2—4В‘А и широкополосных с большим коэффициентом трансформации feT.
Вторичные обмотки целесообразно размещать между половинами первичной (для снижения величины Ls). Для уменьшения емкости обмотки делают секционированными.
Определение типоразмера сердечника. Основное требование сводится к обеспечению требуемого отношения Т\ = или электрической постоянной
'4э = 7’1/Р'Э, (12.3)
где рэ—эквивалентная магнитная проницаемость сердечника на нижней граничной частоте fH
Величине Лэ соответствует конструктивная постоянная
Лк = 7,2-10“3 MokJV51. (12.4)
‘о
где fec, ^ок — коэффициенты заполнения сердечника магнитным материалом и окна проводниковым (табл. 12.23, § 12.7); s0K1—сечение окна, см2, для первичной обмотки, lwl—длина среднего витка первичной обмотки. Условие выбора сердечника: Лк > Лэ. Для УС (табл. 12.37) величина Лк рассчитана заранее и занесена в расчетную табл. 12.48 (§ 12.7). Определение Лэ — задача электрического расчета.
Каждый сердечник характеризуется также предельной мощностью Рпр для Т, который может быть на нем собран при допустимом КНИ. Выбирая сердечник, соблюдают условие РПр > Pi» где Pt —требуемая первичная мощность;
Рпр = 1,43 - IO"3 fe0K *02 («н Вв sc)2 (1 - 7]) Sok! \ 02-5)
где
(он = 2л;/!н, (12.6)
Ва — индукция при частоте /н, т]—к. п. д.
Значения Рпр при КНИ < 3%, /н = 300 Гц и указанном материале даны в табл. 12.48 (§ 12.7). Величина Вв при очень малых Рг доходит до 0,15—0,25 Т, для мощных выходных трансформаторов повышается до 1,5—1,6 Т.
Общие положения электрического расчета. Число витков первичной обмотки
= W 1/ -Jc . -Lu (12.7)
Г 1,25 |Тэ
величина рассчитывается по формуле (12.9). Число витков обмотки обратной связи ww = 0,07 оух.
Индуктивность La и сопротивления rt определяются поданным табл. 12.1. Магнитная проницаемость р.э, Гс/Э, определяется исходя из величины начальной проницаемости рн с учетом влияния технологических факторов. Значения рэ для УС приведены в табл. 12.48 (§ 12.7).
Рис. 12.15. Ориентировочные значения pd:
1—холоднокатаная сталь; 2 — сплав 50Н.
При наличии тока подмагничивания /0 проницаемость ра определяют после нахождения величины путем двух приближений. Сначала находят р,э по графику рис. 12.15 в зависимости от L]/20. Определив теперь Лэ = Tj/рэ, выбирают сердечник и, рассчитав (12.7), находят напряженность
In W-i .
= А/см. (12.8)
‘с
Затем по графику рис. 12.16 уточняют цэ (при необходимости расчет повторяют).
Рис. 12.16. Зависимости прони- Рис. 12.17. К расчету зазора цаемости Цэ от напряженности в сердечнике:
ПОЛЯ HQ: / — холоднокатаная сталь; 2 —сплав
/ — холоднокатаная сталь; 2 —сплав 50Н.
50Н.
Оптимальная величина (длина) воздушного зазора на одну сторону; бс = гДе 6'с определяется по графику рис. 12.17.
К. П. д. ц при мощности до IB-А равен 0,6—0,75 (входные, междукаскадные Т), 0,7—0,85 (выходные); для выходных Т мощностью 1 — 10 В • А — 0,75—0,9; 10—100 В - А — 0,8—0,95. Нижние пределы при /н > 1 кГц, верхние при ниже 1 кГц.
Определение величин Т\ и L\ и других параметров при разных случаях конструирования
Величина Llt входящая в формулу Т\ = Lj/fj (исключая случай емкостного источника), находится по формуле
где Яэн — сопротивление эквивалентного генератора для низких частот, Мн — задаваемые допустимые частотные искажения на частоте fs (переводится из децибел в десятичное число), а величина rlt как и /?эн, находится различно для разных видов источника сигналов и нагрузки, как изложено ниже (только для нешунтируе-мых Т).
А, Источник с активным сопротивлением (выходные и большинство междукаскадных Т).
1) Активная нагрузка.
где /?н — сопротивление нагрузки; Ra — входное сопротивление трансформатора, либо задается, либо рассчитывается по формуле
Ra —^и/(2т) 1),
(12.10)
где /?и—сопротивление источника; коэффициент трансформации
да2 _ ~|/ Rb . г nRa ’
(#и4~г1) (Ra — Г])
г Rh~^~ Ra -г/ *2 i
Ls <---------у M^—1,
(Op
где cob = 2jt/:b, Мв—допустимые частотные искажения на частоте^.
2) Индуктивно-активная нагрузка. Расчет такой же, как и в предыдущем случае, но для обеспечения прямолинейности частотной характеристики индуктивность рассеяния необходимо получить
Z.S -С i-н
где Ln', Rb —приведенные к первичной обмотке индуктивность и активное сопротивление нагрузки.
3) Емкостная нагрузка. Коэффициент использования
Ru + ri + Г2
- находят по табл. 12.13;
Рис. 12.18. К коэффициента ния df.
расчету затуха-
Рис. 12.20. К расчету индуктивности рассеяния Le,
ri
R» 2
Ls
d/2 Ls
Сэн
R»b—Яи + 'ь
где Сэн — суммарная емкость нагрузки, монтажа и трансформатора, приведенная ко входу Т (см. табл. 12.1), сопротивление эквивалентного генератора для высших частот /?Эв = Ra 4" ri 4~ 4- r'2; dj — коэффициент затухания. Величину d2^ определяют из графика рис. 12.18 по заданному подъему частотной характеристики. Обычно подъема не требуется и d2/ = 2.
ТАБЛИЦА 12.13
Значение коэффициента использования g
Для Т наименьшего веса............ 0,5—0,7
Для получения максимального усиления 0,8—0,9
Для получения заданного предельного у-----------
сопротивления гг...................у (^?и+2Г1)-1^и
В остальных случаях............... 0,7—0,8
Б. Источник с емкостным сопротивлением 1) Емкостная нагрузка.
С^г/СэнШн2- (12.11)
Сопротивления г\ и г2 определяются выбранными сечениями проводов из конструктивных соображений. Если задан коэффициент передачи kE — EKlU2, где £и—э. д. с. источника, величину kT берут из графика рис. 12.19 в зависимости от kE и коэффициента нагрузки ан = Ra/Ri. (Если kE не задается, то feT =□ = / Ся/Са, где Си, Сн—емкости источника и нагрузки. Тогда kE = kTl2).
Индуктивность Ls — — ~\/ где as определяется по графики г kE
ку рис. 12.20.
2) Активная нагрузка. Расчет ведется, как в предыдущем случае, но вместо емкости нагрузки Сн берут величину 1/Зшв RB-, г2 = (0,1 4- 0,15) /?н; г2 =г2'.
12.4. ИМПУЛЬСНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
Особые требования: обеспечить задаваемые коэффициент искажений плоской вершины импульса Хи = UiKlU2 и величину фронтов /ф импульса общей длительностью /и (рис. 12.21). Особенность рабочего процесса Т — однополярное намагничивание сердечника по частному циклу от остаточного значения Вг до Вп (в пределе Ва = Bs (рис. 12.22).
УТ в обычном исполнении для блокинг-генераторов (Б-Г) и иных устройств имеют массу до 200 г, максимальный размер до 50 мм. Средний ток Т на ферритовых тороидальных сердечниках достигает 100 мА, на разрезных ЛС—800 мА. Основные параметры УТ даны в табл. 12.14.
ТАБЛИЦА 12.14
Основные параметры унифицированных импульсных Т
Тип УТ Область применения Длительность, мкс Напряжение обмотки I Ult В *т для обмоток
им-пуль- са /и фронтов % 11 111
Обычное исполнение
ИТ ИТМ ИТП При высоких требованиях к форме импульса Устройства на электронных лампах Устройства на полупроводниковых приборах о, 1-—20 0,05— — 8 0, 1-1000 0,05 — -0,5 0,01 — — 0,8 0,05 — — 5 125 175 10 1,4 — — 1,5 1 0,2 1 1 0,05— — 1
Теплостойкое исполнение
итт Специальные Б-Г и электронные схемы с напряжением до 1600 В 0,05 — — 20 0,03 — — 4 85— 1600 1—0,3 1 — -0,3
иттп Полупроводниковые Б-Г 0,7 — — 15 0,3 — -0,9 5— 15 0.3 0,3 — — 1
иттс Полупроводниковые видеоусилители 0,7 — 5 0,5 — — 0,8 0,7- 1,3 0,5- -0,1
Рис. 12.22. Процесс намагничивания сердечника.
Рис. 12.21. Параметры импульса напряжения:
1 — идеальный импульс; 2 — реальный.
Микромодульные УТ серии ММТИ: размеры основания 9,85Х Х9,85 мм, масса 0,4—1,2 г, высота до 5 мм, несколько обмоток при от 1 : 1 до 20 : 1 (другие параметры — в табл. 12.15).
Если выбрать УТ не удается, Т рассчитывают, как указано ниже.
Ниже даны основные сведения о конструировании импульсных Т для обычных условий. Более подробно проектирование этих Т рассмотрено в литературе [26, 34, 35].
ТАБЛИЦА 12.15
Параметры микромодульных Т
Тип УТ Материал сердечника ^»макс, В Lt, мкГ Пример записи в документации
ММТИ-2-И2 Феррит 0,4—5 мкс 18 — ММТИ-8 ОЮО.472. 006 ТУ
ММТИ-204-4-166 Железо-иихелевый 0,05— 10 мкс 15 17- 3500 ММТИ-92 ОЮО.472. 018 ТУ
ММТИ-20 14-4-248 сплав 20—100 нс 6 до 20 ММТИ-227 ОЮО.472 028 ТУ
ММТИ-30 14- 4-364 То же 20- 100 мкс 15 — ММТИ-346 ОЮО.472. 024 ТУ
Выбор сердечника и типа Т
Лучшую форму импульса обеспечивают стержневые и тороидальные Т; собранные на JIC, а при малой мощности — на ферритовых сердечниках и в микромодульном исполнении. Желательно иметь максимальное приращение индукции ДВ = Вп — Вг, в пределе ДВ = В8 — Вг. Поэтому сплавы с прямоугольной петлей гисте-
Рис. 12.23. К определению дифференциальной магнитной проницаемости Цд.
резиса непригодны. Для уменьшения остаточной индукции Вг иногда вводят зазор или размагничивают сердечник от источника постоянного тока. Лучшие материалы—сталь Э340—360, сплавы 50Н, 35НКМП, ферриты НМ, НН. Значения ДВ выбираются в функции мощности (обычно 0,1—0,5 тесла). Толщина магнитного материала Дс (из условия ограничения экранирующего действия вихревых токов):
л 1 Рс %* дс=1/ --------• мм»
у На
где /и» мкс; рс — удельное сопротивление материала, (Ом X X см2)/см (для сталей ЭЗ... рс = 5 • 10'5), рд — дифференциальная магнитная проницаемость, равная &В/&Н, (Т«см)/А (для сердечников из электротехнической стали определяется по графику рис. 12.23). Величина рд при данном материале зависит от длительности импульса, увеличиваясь с ростом /и и наоборот, а также от До.
Определение размеров сердечника
Объем
Цд В • 10 2
Ус =----------------см »
сечение
ДВ2
средняя длина магнитной линии
/с — kc Sc (lc/sc),
где kc — коэффициент заполнения (табл, 12.22). Значения sc/lc обычно 0,15—0,35, b/a= \ -j-2 (рис. 12.1).
Электрический расчет
Чисм витков обмоток;
Ui /и.10~2 = —7----
&с $с
U2 w2 = Wi — ;
длительность /и берется в микросекундах.
Сопротивления обмоток
r3i = fi kfi
где П — находят по данным табл. 12.1, коэффициент увеличения сопротивления kT вследствие поверхностного эффекта и наведения вихревых токов прямоугольным импульсом напряжения составляет: для обмоток высокого напряжения 2,5—4, для обмоток низкого напряжения 3—4,5 (коэффициент kr растет по мере увеличения числа слоев и уменьшения длительности импульса tn).
Плотности тока / можно увеличить против обычных для данных размеров Т в /qp/kT раз, где qp — коэффициент продолжительности работы (табл. 12.2). Максимальный ток намагничивания (к концу импульса)
0ц=^Ык|0-2, А.
Лс Sc
Потери; в сердечнике рс = Рвт+Рц> где потери на вихревые токи
Дс2/С ^12-Ю~2
Рят I2w2 kc sc рс на намагничивание
Рц — ^ои. ^1 Вт’
К.п.д. и перегрев определяются, как показано в § 12.2, с учетом коэффициентов qp и kr. Коэффициент искажения Ли = где / — приведенный ток нагрузки. Если Ли более заданной величины, увеличивают размер сердечника.
Допустимые паразитные параметры'.
L (^п^исГ^н
/'+4¥-’ с’-т(/^¥-*)= р' гс (гг' + #н') .
нс ^Н*+Г2 +гс
Rn’, Сн —приведенные к первичной обмотке сопротивление (Ом) и емкость нагрузки (Ф);
Рис. 12.24. К расчету паразитных параметров ИТ.
эквивалентное сопротивление потерь в сердечнике (Ом)
1,2fec «с ^i2 Ре
'°---------w"~ '<”!
параметр £
?D = ^±
параметра t*/C hR'hc-
находят из графика рис. 12.24 в функции Хп и величины
—, где /?и — сопротивление источника э. д. с. Значения $.п даны на рис. 12.24 в зависимости от величин у^ и Проверка величин Ls и Сэ производится исходя из кон-
структивных данных с помощью табл. 12.1. Характер переходного процесса определяется параметром
1
2/H=Y^
#hc+(Kh4-''i)
Если он больше единицы, имеет место апериодический процесс, если меньше — колебательный.
12.5. НЕУПРАВЛЯЕМЫЕ ДРОССЕЛИ
Неуправляемые дроссели — кагушки индуктивности. Унифицированы только очень маломощные дроссели (УД), в остальных случаях их заново конструируют.
УД в микроэлементном и микромодульном исполнении: размеры основания 9,85 X 9,85 мм, высота до 20 мм, ток / = 1 —5 мА, напряжение U — до 100 В, добротность Qa — от единиц до нескольких десятков, индуктивность L —от 1 до 2500 мкГ; другие параметры даны в табл. 12.16.
ТАБЛИЦ А 12 16
Некоторые параметры УД
Тип Температурный коэффициент индуктивности (ТКИ) Масса, г Пример записи в документации
МКИ, МК.ИП1 ИФМ 3- 10-4 (1 — 8) • 10"3 2 — 6 0,3-0,4 МКИ 800 мкГ ОЖО. 475.002 ТУ ИФМ 5мкГ-2—4 ОЖО.47 5. ООО ТУ
1 Подстраиваемые в пределах zfc 10%.
При записи в документации указывается тип УД, величина индуктивности, номера пазов микроплаты, номер ТУ.
Конструирование неуправляемого дросселя
Величины, задаваемые для расчета: f, /, L, минимальная добротность (?д, допустимый перегрев тм, допустимый коэффициент гармоник в кривой тока kr, температура среды 0 Типовые условия тм — = 50° С, $ = 70° С, kr — 15%, форма напряжения синусоидальная. Более сложные случаи рассмотрены в литературе [5,6].
Выбор типа сердечника Д производится так же, как в случае силовых Т по габаритной мощности (§ 12.2).
Габаритная мощность Д
PV = UI, где
U^ZnfLI,
(2.12)
Электрический расчет Д
Для выбранного сердечника из габл, 12.29—12.38 (§ 12.7) выписывают размеры а, о, с, h, tQ, s0; из табл. 12.42—12.47 — аоЛ, Р, Пк, VK. Далее выбирают электромагнитный режим, т. е. значения В, Н, а следовательно, рс и рк. Способы отыскания этих значений следующие
1) Для Д на мощности до 1 кВ- А и частоту до >00 Гц. Предварительно определяют расчетную величину удельной магнитной энергии магнитопровода1
Ш.10~4
4,44/fec sc Iq Bga3 Дбаз
(12.13)
где Bga3 — базисное значение индукции в сердечнике при базисном значении напряженности Hq33 = 50 А/см. Для стали Э310—Э360 Вбаз = 1.9—2,15 Т. Пользуясь графиками (рис. 12.25 или 12.26), по величинам fer и И7° подбирают В0 и k3. Немагнитный зазор бс == = 0,5 k8lc. После конструктивного уточнения 6С определяют действительную величину k3, а затем В0 и Н°, причем Нв = (Г°/В°. Оконачтельно В0 и Н° принимают такими, чтобы их произведение дало полученную величину W°, а величина kr при выбранных В0 и k3 не превышала бы заданную. В абсолютных значениях определяют В = ВбазВ°, Н = Н5азН°. Потери:
Pc = PiGcB2 103,
I 2 /
‘с ‘w „2 1Л— 4
Рк = Р 7--— Н -Ю •
"OK SOK
(12.14)
При определении рк первоначально степень заполнения окна сердечника катушкой сд= 1. В дальнейшем этот параметр уточняется. Отношение потерь v должно удовлетворить неравенству v < v0, где значения v0 находят по табл. 12.42—12.45 (§ 12.7).
2) Для Д свыше 1 кВ-А и на частоты выше 100 Гц (или при расчете Д на заданную величину v == v0) находят В° = = Кц!*70» = В°/р и IF0 (по формуле 12.13);
^баз । ГVo Р^с
^баз г Pl Ye ^ок sok sc
(12.15)
По найденным значениям В° и IT0, пользуясь графиками рис. 12.25 или 12.26, определяют коэффициенты k3 и fer.
Если величина kr окажется больше допустимой или В° > 1, электромагнитный режим Д рассчитывают, как в первом варианте.
Перегрев тм находят по данным, приведенным в § 12.1 (раздел «Тепловой расчет»).
1 Индекс0 над магнитным параметром означает, что параметр
выражен в системе относительных единиц.
Добротность QH в + рк). Если полученные значения тм или Рд не удовлетворяют заданным, нужно выбрать сердечник большего типоразмера и повторить расчет; в случае значительного недогрева Д или завышения (?д расчет следует повторить с меньшим сердечником.
0,2
О
0,6
О,? 0^ 0,5
0,5 W9
Число витков а> в Н1СЦ, плотность тока
Ю4
^ОК SOH
Расчет конструкции обмотки описан в § 12,1,
12.6. ДРОССЕЛИ ФИЛЬТРОВ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ Унифицированные дроссели (УД)
В цепях постоянного тока могут работать микроэлементные Д, (§ 12.5, табл. 12.16). При большей энергоемкости используют УД на сердечниках ШЛ, перечисленных в табл. 12.29 (§ 12,7). Эги Д имеют обычно компенсационную обмотку с отводами, допуск на индуктивность равен 10%, допустимый потенциал 500 В. Основные параметры УД приведены в табл. 12.17 и 12.40 (§ 12.7). В конструкторской документации записывают тип и номер дросселя, затем величины индуктивности, тока и номер ТУ. Если для покрытия используют не эмаль, а напыление, дополнительно ставится буква Н.
ТАБЛИЦА 12.17
Основные параметры дросселей фильтров
Типоразмер ШЛ, мм Тип Энергоемкость л —. Дж L, г /4, А г/1, в
6х 12,5 Д1-7 0,004 0,08—5 0,32—0,04 1—14
8Х 16 Д8-15 0,013 0,08—10 0,56—0,05 1—20
10Х to Д66 ЫО-5 0,05 0,02 0,5
10X20 Д16-24 0,025 0,08—20 0,8—0,05 2-35
12Х 16 Д59 0,018 0,0043 2,9 0,5
12x25 Д25-33 0,05 0,08—20 1,1—0,07 2—35
16Х 16 Д34-42 0,08 0,08—17 1,4—0,09 2—35
16x20 Д60 0,025 0,0005 10 0,25
20x20 Д43-51 0,18 0,08—20 2,2—0,14 2—35
20x40 Д57 0,4 1,2 0,8 20
25x40 Д52 0,8 0,01 12,5 2
32x40 Д62 0,16 0,05 2,5 8
Допустимое переменное напряжение.
Примечание. На сердечниках ШЛ бх 6,5; 6х 12,5; 16х 16 имеются дополнительные типономиналы УД.
Пример записи:
ДЗ-0, 3-0, 16-Н ОЮ0.475.000 ТУ.
При отсутствии подходящего УД, дроссель конструируют, как указано ниже.
Конструирование Д
Заданные величины: L, г, тм, частота и коэффициент пульсации /п, р(%), постоянная составляющая тока /0. Конструирование сглаживающего Д ведется в том же порядке, как и неуправляемого (§ 12.5), поэтому ниже излагаются лишь имеющиеся особенности. Более подробные сведения о сглаживающих Д приведены в работе (3j.
Критериальная энергоемкость магнитопровода
Kuz
где критериальный коэффициент
kW
’ <р
Фбаз /
(12.16)
Ф. Фбаз — i-й параметр рассчитываемого и базисного Д ((, тм, а и т, д.); К, К, X — функциональные коэффициенты для каждого i-го параметра (табл. 12.18); П—символ, обозначающий произве-i
дение из i функции.
ТАБЛИЦА 12.18
Функциональные коэффициенты для определения типоразмера сердечника
Задаваемый параметр Фбаз к У х’
Частота пульсации f, Гц. , . Тепловой поток а, Вт/м2 . . 50; 400 0 1 0,8; 0,25
500 0 1 0,7; 1,1
Температура окружающей среды ф, °C 70 1,1 —0,1 1
’ Первое значение коэффициентов относится к дросселям мощностью до 1 кВ-A при частоте до 100 Гц, второе — к дросселям на мощность свыше I кВ-А и частоту выше 100 Гц.
Выбор сердечника производится по значению Crw путем сравнения с величиной CrWT, рассчитанной для УС и занесенной в табл. 12.42 (§ 12.7), Выбирают ближайший сердечник, для которого ^^1Тт
Электрический расчет Д. Для выбранного сердечника аыписы-вают те же исходные данные, указанные в § 12.5.
Выбирая электромагнитный режим, подбирают такие значения В и k3, которые обусловливают заданные параметры Д. Предварительно находят величину расчетной удельной магнитной энергии магнитопровода
ro_ <2 pL/„* 1Q-4
sc Аз ®баз ^баз
Пользуясь графиками рис. 12.27 или 12,28, находят величины В° и k3. Затем определяют
Во Н-ъ ~ oad№ ’ о •
h=Vh2q+hI.
Расчет величины 8С указан в § 12.5. После определения 8С уточняют значения В и !%. При этом В° и принимают такими, чтобы их про»
изведение дало полученную выше величину W^, а величина р прн выбранных В, Но и k3 не превосходила заданную.
В остальном расчет ведется, как в § 12.5, Величины рк и тм определяют по величине суммарной напряженности поля Н.
Таиной технологии значения &укл надо уменьшить на 0,05-
Стали и сплавы для сердечников Т, Д ТАБЛИЦ А 12 19
Б Толщина пластин или лещ, мм
Марка Область применения 1 ВИИ КИ11И при частоте, кГц при длительности импульса, мкс
<3 8 S оСЗ 0.05 0,4— 0.5 1—2.5 2,5—100 >1 0,5—1 0,25 — 0,5 <0.25
Э41—Э43 Э44 Э310—Э360 50Н, ЗСТА 80НХС, 79НМ. ззнкмс. 80НМ 50НХС, 38НС, 34НКМП Т, Д наименьшей стоимости всех назначений То же Т, Д наименьшей стоимости и наименьшего веса всех назначений Согласующие Т Импульсные и согласующие Т; Т и Д высокой частоты . . Импульсные и согласующие Т 2 1,9 2,2 1,6 0,7 0,7 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 ОД— 0,2 0,15 0,1 0,1 0,1 0,1 0,05—0,1 0,05—0,1 0,05 0,05 0,1 0,02—0,05 0,05 0,02—0,05 0,02—0,05 0,1 0,1 о,обоз 0,Обод 0,05- ОД 0,04—0,08 0,04—0,08 0,04—0,08 0,02— 0,05 0,02— 0,05 0,02— 0,05 0,02 0,01— 0,03 0,01— 0,03
ТАБЛИЦА 12.20
Ферритовые материалы для импульсных и высокочастотных Т и Д
Марка | Индукция Внс, Г | Магнитная проницаемость ц, Гс/Э Плотность, г/см’
нм, НМ1, НМ21 0,3—0,45 1000—4000 4,6
НН, НН12 0,15—0,45 100—2000 4,6
ВЧ 0,2 5—60 4,6
1 Пониженный угол потерь.
2 Широкий интервал рабочих температур.
сч см
д S
й
Свойства магнитных материалов
£ Д о> 0.02 1 1 s01 * L sOl-Ol Е01 -SI E0l-2l e01*9‘3I 0,55 1,3 4 30 270
J3 б го ч С О НХС; 7 О о 1 1 CO CO CO CO CO । О О О О о О 00 Ф 00 Сйе-че-ч CN 0.45 1.6 6 42 600 00
О 00 о 1 1 и и и и оо°оо 1 ОФ 00 СО — С4 — । о" ю Ф , *© СЧ О> —
X о ф о о 1 1 2500 2400 2300 2000 1200 СО 1 11 85 I 750 04
о 1 1 3500 3100 2500 1000 500 Ф 1 - ФО О 04 СЧ . 04 | оо
S со СП ф о ф 1 сч 800 700 450 1 СТЮ о сою СО I ф
ф о 1 о> 500 450 420 400 1 2 , 6,5 24 190 12400
Э350 GO ф о 1 сч" 600 500 450 400 1 2 7,5 30 250 ф ф
ф о ф 1 СЧ 700 600 350 1 § 9,5 37 370
S ч со Э340 00 о о ОО 1 сч 500 400 350 300 1 64 1 сч СО Ф . со 1 ф
ю о 00 1 сч 600 500 250 1 50 1 СЧ 11 43 430
6- О ТГ — 15 350 350 350 300 220 1 °0 1 СМ 1 1 41 300 ф
оч 12 l| 1 1 II 1 ° 1 СО 1111 fr-
эззо ф со о ОО - 1 £11111 СО — 1 1111 ю
Э310 со о ф сч | S 1 । 1 1 I ф 1 1111 ф
СО СП ф СО ф 2 1 ° 1 1 1 I 1 ю СЧ 1 1111 ф ф
СЧ S со ф 2 1 £11111 00 сч" 1 1111 ф ф
1 50 400 ф ю 400 103 2,5-103 10-Ю3 50- 103 ф ф ф ф еО 1 -09 еО 1 - 01 so I -з‘г еО I
Параметры Толщина, мм | Напряженность поля Н, А/см прн индукции 1,5 Т Начальная магнитная 1 проницаемость цн, Гс/Э Потери р, прн индук- цни Л= 1,5 Т (для сплавов при В — — 0,5 Т), Вт/кг Потерн pi прн индукции 0,5 Т, Вт/кг Плотность ус, г/см3 |
Примечания; 1. У стали ЗСТА потери на 25—40% меньше, чем у Э350; у сплава ЗЗНКМС при Внс« 1,5Т потери на 20—30% больше, чем у сплава 80НХС. 2. У сталей ЭЗ... потерн в направлении поперек проката в 2 — 3 раза больше указанных в таблице. 3- В готовом сердечнике потери в раз больше, чем у материала (табл. 12.22). 4. Для определения потерь р/ при различных индукциях и частоте можно пользоваться приближенной зависимостью pt и В2/1’5, принимая за опорные значения В и f, ближайшие к требуемым.
Увеличение потерь с ростом частоты в разрезных ЛС
Марки материала
Коэффициент kp
Э310—эззо Э340— Э360 50Н, ЗЗНКМС 79НМ, 80НХС
1,8—2,2 1,5-1,8
1,5—1,8 2,5—3,0
Примечания: 1. У сердечников массой 200 — 300 г из сталей Э310—ЭЗЗО коэффициент роста потерь fep = 2,5—4,0.
2. При хороню отработанной технологии коэффициенты роста потерь для сердечников из сталей ЭЗ... составляют 1,2—1,5.
3. Большие значения соответствуют меньшим размерам сердечников.
4. Для ШС и замкнутых ЛС kp — 1,2 —1,5. Для трехфазных ленточных сердечников (ТЛ) коэффициент превышает указанные значения в 1,2 —1,3 раза.
ТАБЛИЦА 12.23
Коэффициенты заполнения сердечников kc
Толщина материала
ММ
0.35 | 0,2 — 0,15 | 0,1—0,08 | 0,05 | 0,02
0.93 Для ЛС (эмалевая изоляция) 1 0,9 | 0,85 | 0,75 | 0,62
0,93 Для ШС (лаковая изоляция) | 0,85 | 0,75 | - | —
Электроизоляционные материалы
Марка Номер ГОСТа или ТУ Класс по нагреву Электропрочность при 20°С кВ/мм Толщина материалов, мкм
Кабельная К Бумаги 645—59 А1 20 80, 120, 170
Телефонная КТН 3553—60 А1 30 40, 50
Конденсаторная КОНИ 1908—57 А1 50 5, 6, 7, 8, 10, 12, 15, 22
Намоточная 1931—64 А, В2 8 50, 70
Пропиточная 3441—63 А, В 5 90, 110, 130
Микалентная 6500—64 А, В — 20
Электрокартон ЭВ 2924—60 Л1 11 (0,2—3) • 103
ПЭТФ (лавсан) Пленки МРТУ-05-904—63 F 140 4—25
Ф-4 (фторопласт) 10536—63 С 100 5—40
Стеклоткань Ткани 8481—61 F, Н, С2 4 60—100
Лакоткань ЛХЧ 2214—62 А 20 (0,17; 0,2: 0,24) • 103
Лакоткань ЛШС 2214—60 А 40 40—150
Стеклолакоткань 10156—62 А >20 (0,11—0,24) • 103
1 С пропиткой,
2 В зависимости от пропитывающего состава
Продолжение
Марка
Номер ГОСТа или ТУ
Толщина материалов. мкм
Класс по иагреву
Электропроч-иость при 20° С кВ/мм
Твердые материалы
Гетинакс Стеклотекстолит3 .... 1 2718—66 .... 10292 —62 и др. А, Е 8 25 10 200 и выше
Лаки
447-М .... ВТУЭ-95—62 А, Е, В 75
100АСФ .... ВТУ КУ-393—54 В, F 70 —
ФЛ-984 .... ТУЯН86—59 В 80 —
АФ-174 .... ВТУ П131—61 В 60
МЛ92 .... ВТУ УХП13—57 А, Е, В 60 —
ПФЛ-8В .... ТУОАБ.504.022 Е, В 45 —
К44, К474 .... МРТУ602-287-641 F, Н 60 —
Компаунды
КП-185 .... ТУОАБ.504.017 В 20 в—
Д-15 (на базе ЭД-5), ЭПК5 .... НО.014.000 Е, В 30 —
Д-2 (на базе ЭД-6) ЭЗК4-6 .... То же Е, В 30
К-336 .... ВТУ ВЭИ 110—60 F 20 —
МБК-1,24 6 .... СТУ 1210-56—62 Е 15
з Есть марки дли класса Я.
4 Тропикоустойчивы.
5 Пропиточные.
6 Заливочные.
Провода и их свойства
сч сч
д К Ч й
?ки S н
Примечания Класс—без пропт Прямоугольные Алюминиевые Лужение без завис
Пробивное напряжение. кВ |0,3—1,22 0,4—2 0,1—0,2 0,2 0,5—2 0,4—2 0,5—2
Размеры 0) 3 X X с о Q-X Ч «3 3 Th in I тг тг сс Th тг Th о 1 *Th Ш тг * * "CO * * * СЧ СЧ О * к/ ‘ CN R •> R 1 R R R О О О О | ООО QJ 3 х X
Класс по нагреву х о ч 0 ей 6 0 О
Номер ГОСТа иля ТУ СП 2773— 51 7262—54 ТУО17-104—65 ВТУ МЭП646—49 МРТУ 2-43-14—61 МРТУ 16.505.009—64 МРТУ 2-43-12—61 2 СП
Марка ПЭЛ ПЭВ-1,2 (ПЭМ) ПЭВ ПЭВП ПЭВА, ПЭЛРА ПЭВТ Л-L 2 ПЭТВ
s S « м
s S К в о о а. а. е с I 1 1 1
сп со
Ю о
Класс Класс
О)
о’ ю 1Л ш ю
со о ООО
о
,05—1,56 С10— 0,07 х X ,31—4,8 ,31—1,56 ,31—1,56
сч - fl o' С О
0, 0,05 > S о X си 3 ООО § О) а
5: S X X о s<oO <в а О)
о со ч. £ со 0 р: а
СЧ ю & с с к (Г §
LQ л о о
6324—52 ВТУ МЭП 743- ВТУ OAA.505.02c 7019—60 ТУ КП-18— 55 ТУ43-16—61 зсббвость в течение 2( :ие растет с ростом се<
Ч 3 СП Ч h К о а я с а. д
О ч § п о -Ч8 зоч£ ч 32f—' СП СП4* СП СЧ С ПСД и ПСДК педкт ПНСДК (ДКТ)1 ’ Сохраняют г Пробивное
Классы иагревостойкости электроизоляционных материалов
Обозначение Y А £ В F Н С
Допустимая температура, °C 90 105 120 130 155 180 >180
ТАБЛИЦА 12.27
Толщина витковой изоляции проводов
Марка провода Диаметр, мм Толщина изоляции двусторонняя, мм
ПЭВ-2 до 0,15 0,03
ПЭЛУ 0,15—0,49 0,04—0,06
ПЭТК 0,51—1,45 0,07—0,11
свыше 1,5 0,12
Примечание. У проводов ПЭЛ, ПЭВ-1 толщина изоляции на 0,01—0,03 мм меньше указанной в таблице; у проводов с эмалево-волокнистой изоляцией (ПЭЛШО и др.) больше на 0,04 —0,02 мм, а у проводов с волокнистой изоляцией больше на 0,18 мм.
ТАБЛИЦА 12.28
Диаметры проводов, мм
0,05—0,21 (через 0,01); 0,21—0,35 (через 0,02); 0,38; 0,41;
0,44; 0,47—0,59 (через 0,02); 0,62; 0,64
0,67; 0,69; 0,72; 0,74; 0,77; 0,80; 0,83
0,86; 0,90; 0,93; 0,96; 1,00; 1,04; 1,08; 1,12; 1,16; 1,20
1,20—1,55 (через 0,05); 1,62; 1,68; 1,74; 1,81; 1,88;
1,95; 2,02; 2,10; 2,26; 2,44; 2,63; 2,83
ТАБЛИЦА 12.29
Сердечники для Т и Д наименьшего веса
Броневые ленточные. ШЛ (нормаль НПО.666.001) и шихтованные (нормаль НО. 666. 000)
Размеры, мм c/h, мм Zc/Sok- см/см2 sz = ab, см2 Gc. г
а Ь
6,5 0,4 13
6 8 10 6/15 5,1/0,9 0,5 0,6 16 20
12,5 0,75 25
8 0,65 30
8 10 12,5 8/20 6,8/1,6 0,8 1 36 45
16 1,3 57
9 9* 12* 9/22,5 7,7/2,0 0,8 1,1 45 60
10 1 57
10 12,5 16 10/25 8,5/2,5 1,25 1,6 70 90
20 2 112
10* 1,2 90
12,5 1,5 100
12 16 20 12/30 10,2/3,6 1,9 2,4 130 165
25 3,0 205
32* 3,8 285
10* 1,6 155
16 12* 16/40 13,6/6,4 1,9 185
16 2,6 235
Броневые ленточные ШЛ (нормаль НПО.666 ООН и шихтованные (нормаль НО 666.000)
Размер а ы. мм ь с/ h, мм Zc/Sok- см/см2 sz = ab, см2 Gc. г
16 20 25 32 40* 16/40 13,6/6,4 3,2 4,0 5,1 6,4 300 370 470 620
20 12* 16* 20 25 32 40 50* 20/50 17,1/10,0 2,4 3,2 4,0 5,0 6,4 8,0 10 300 390 460 580 740 920 1200
25 16* 20* 25 32 40 50 64* 25/62,5 21,3/15,6 4,0 5,0 6,3 8,0 10,0 12,5 16,0 600 750 900 1150 1450 1800 2400
32 20* 25* 32 40 50 64 80* 32/80 27,3/25,6 6,4 8,0 10,2 12,8 16,0 20,4 25,6 1200 1550 1900 2400 3000 3800 4900
40 25* 32* 40 50 64 80 100* 40/100 34,2/40,0 10 12,8 16,0 20,0 25,6 32,0 40 2400 3100 3700 4700 6000 7500 9600
Стержневые ленточные ПЛ (нормаль НПО.666.001)
Ра а змеры. ь ММ h c/sc, мм/смЕ /с, СМ «ок- Gc, г
6,5 12,5 8 10 12,5 16 8/0,8 5,2 5,6 6,1 6,8 0,65 0,80 1,0 1,3 28 30 33 37
8 12,5 12,5 16 20 25 10/1,0 6,9 7,6 8,4 9,4 1,25 1,6 2 2,5 47 51 57 63
10 12,5 20 25 32 40 12,5/1,25 9,5 10,5 11,5 13,5 2,5 3,1 4,0 5,0 80 90 100 115
12,5 16 25 32 40 50 16/2,0 12,0 13,0 15,0 17,0 4 5,1 6,4 8,0 165 185 205 230
12,5 25 32 40 50 60 20/3,1 14 16 18 20 6,0 8,0 10,0 12,0 290 330 375 420
16 32 40 50 65 80 25/5,1 18,0 20,0 23,0 26,0 10,0 12,5 16,3 20 640 710 800 920
20 40 50 60 80 100 32/8,0 23 25 29 33 16 19,2 25,6 32,0 1250 1400 1600 1800
Стержневые ленточные ПЛ (нормаль НПО.666.001)
Размеры, мм c/s0 , мм/см* /с, СМ s0K. см’ °с- г
а ь h
65 29 26,0 2500
80 32 32,0 2800
25 50 40/12,5
100 36 40,0 3100
120 40 48,0 3500
80 36 40 5100
100 40 50 5700
32 64 130 50/20,5 46 65 6500
160 52 80 7350
100 45 64 9900
120 49 80 10800
40 80 160 64/32 57 100 12600
200 65 130 14300
Примечания. 1. Типоразмеры броневых сердечников, помеченные звездочкой *, содержатся только в нормали НО.666.000.
2. Сердечники ШЛ, ПЛ, используемые при частоте 50 Гц, рекомендуется заменять сердечниками ШЛМ, ПЛМ (табл. 12.30, 12 31).
3. Масса Gc рассчитана для ЛС при fec = 0,9. Для сердечников Ш масса Gc больше, чем у ШЛ на 3—5%.
4. В ряд ШЛ дополнительно введены типоразмеры 6х 16, 6x20 мм и две группы—ШЛ4 (а = с = 4, к—10 мм) и ШЛ5 (а = с — 5, /i = 17,5 мм)—с размерами b 5; 6,5; 8; 10; 12,5; 16 мм (рис. 12.1).
5. Группы ШЛ32 и ШЛ40—ограниченного применения.
6. Помимо ряда ШЛ, для применения на частоте 1000 Гц и выше введен дополнительный ряд сердечников ШЛО с размерами а от 4 до 16 мм и увеличенными шириной окна (с«1,5а) и высотой (Л«3—4 а). Этот ряд рекомендуется применять лишь в специально обоснованных случаях
Броневые сердечники ШЛМ с уменьшенным окном для Т наимеиь • шего веса частоты 50 Гц и Д фильтров выпрямителей
(нормаль НПО.ввв.001)
Типоразмеры» мм с/Л, мм 1с/«ок см/см2 Scaa6. см2 Gc, г
а ъ
8 6,5 8 10 12,5 16 5/13 5,00/0,65 0,52 0,64 0,8 1,0 1,28 18 22 28 36 45
10 8 10 12,5 16 20 6/18 6,4/1,08 0,8 1,0 1,25 1,6 2,0 36 45 56 72 91
12 10 12,5 16 20 25 8/23 8,08/1,84 1,2 1,5 1,9 2,4 3,0 70 90 115 150 180
16 12,5 16 20 25 32 9/26 9,5/2,3 2,0 2,6 3,2 4,0 5,1 135 175 215 270 350
20 16 20 25 32 40 12/36 12,7/4,3 3,2 4,0 5,0 6,4 8,0 290 370 435 580 730
25 20 25 32 40 50 15/45 15,9/6,75 5,0 6,3 8,0 10,0 12,5 565 710 905 1120 1390
Примечания. 1. Масса Go рассчитана при коэффициенте заполнения йс = 0,93.
2. Дополнительно введены также группа ШЛМ32 (с= 18, Л=55 5=25,32, 40,50 мм) и группа ШЛМ40 (с = 20, й = 72, 5 = 32,40* 50, 64 мм). ’
Стержневые сердечники ПЛМ с уменьшенным окном для Т наименьшего веса частоты 50 Гц и Д фильтров выпрямителей (нормаль НПО.ббв.001)
Типоразмеры, мм c/sc , мм/см2 /с, см s01t. см2 <?с. г
а ь h
22 32 28 36 46 58 19/7,1 16,3 17,9 19,9 22,3 5,3 6,8 8,7 11 815 895 1000 1120
27 40 36 46 58 73 24/11 20,5 22,3 24,9 28,2 8,65 11,0 13,9 17,5 1580 1720 1910 2180
34 50 46 58 73 90 30/17,0 25,9 28,4 31,3 34,7 13,8 17,4 21,9 27,0 3140 3420 3800 4200
Примечание. Масса Go рассчитана при коэффициенте заполнения fec = 0,93.
ТАБЛИЦА 12.32
Тороидальные ленточные сердечники ОЛ для Т и Д наименьшего веса (нормаль НП0.666.001)
Типоразмеры, мм а, мм ZC/SOK СМ/СМ2 sc=aft, см2 г
С D ъ
10 16 4 5 6,5 8 3 4/0,78 0,12 0,15 0,20 0,24 3,2 4,0 5,3 6,5
12 20 5 6,5 8 10 4 5/1,1 0,20 0,26 0,32 0,40 6,6 8,8 10,7 13,4
16 26 6,5 8 10 12,5 5 6,5/2,0 0,33 0,40 0,50 0,63 14,2 17,6 21,6 27,1
Типоразмеры, мм 1с/*ок см/см* sQ=ab, см2
С D Ь at мм Gc, г
20 32 8 10 12,5 16 6 8,1/3,1 0,48 0,6 0,75 0,95 25 32,2 40,3 52,0
25 40 10 12,5 16 20 25 7,5 10,2/4,9 0,75 0,95 1,20 1,50 1,88 51,2 64,0 82,0 102 128
32 50 16 20 25 32 9 12,8/8,0 1,45 1,80 2,25 2,90 125 156 194 250
40 64 20 25 32 40 12 16,3/12,6 2,4 з,о 3,8 4,8 265 330 420 530
50 80 25 32 40 50 15 20,4/19,6 3,8 4,8 6,0 7,5 520 665 830 1035
64 100 32 40 50 64 18 25,8/32,2 5,8 7,2 9,0 П,5 1010 1265 1580 2020
80 128 40 50 64 80 24 32,6/50,2 9,6 12,0 15,4 19,2 2120 2670 3420 4260
Примечания. 1. Масса Gc рассчитана при коэффициенте заполнения £с = 0,9.
2. Размеры с, D—внутренний и наружный диаметры сердечника.
Трехфазные ленточные сердечники ТЛ для Т и Д наименьшего веса (нормаль Н0.666.003)
Типоразмеры, мм c/sz, мм/см£ 1с> см s0K. см’ °с- г
а ь h
14 8,2 1,00 15
16 8,6 1,15 15,5
5 10 18 14/0,5 9,3 1,25 16
21 9,6 1,50 17
24 10,0 1,70 18
16 9,6 1,3 22
18 10 1,45 23
6,4 10 20 16/0,64 10,4 1,60 24
23 11,0 1,85 25
26 11,9 2,10 27
18 11,0 1,6 37
21 11,6 1,9 42
8 12,5 24 18/1 12,2 2,2 44
28 13,0 2,5 46
32 13,8 2,9 49
20 12,6 2 73
23 13,2 2,3 77
10 16 26 20/1,6 13,8 2,6 80
31 14,8 3,1 84
36 15,8 3,6 88
25 15,8 3,1 145
29 16,5 3,6 150
12,5 20 33 25/2,5 17,3 4,1 155
38,5 18,4 4,8 165
44 19,6 5,5 175
32 20 5,1 290
37 21 5,9 310
16 25 42 32/4 22 6,7 320
49 24 7,9 340
56 25 9,0 360
40 25 8,0 570
47 27 9,4 600
54 40/6,4 28 10,8 630
20 32 62 30 12,4 670
70 31 14,0 700
Типоразмеры ММ c/s0, мм/см’ /0, см
а ь h 5ок* см1 -’<>• г
25 40 50 58 66 77 88 50/10 32 33 35 37 39 12,5 14,5 16,5 19,3 22,0 1120 1180 1250 1320 1400
32 40 64 74 84 97 ПО 64/12,8 40 42 44 47 49 20,5 23,7 26,8 31,0 35,3 1820 1920 2000 2120 2250
Примечание. Масса Gc рассчитана при коэффициенте заполнения Лс = 0,9 и дана на одну фазу Т, Д.
ТАБЛИЦА 12.34
Ленточные сердечники для Т и Д наименьшей стоимости (нормаль НО.666.004)
Типоразмеры, мм с/Л, мм /C/SOK‘ см/см* sc = ai>. см* Go, г
а ь
10 12,5 16 20 7/20 Зроневые ШЛР 7,0/1,4 1,25 1,6 2 60 77 96
12 20 25 32 8/25 8,5/2 2,4 3,0 3,84 138 173 221
16 20 25 32 40 8/32 10,5/2,6 3,2 4,0 5,1 6,4 240 300 385 480
20 25 32 40 60 10/40 13,1/4,0 5,0 6,4 8,0 10,0 467 600 750 935
10 12,5 16 20 25 ( 8/32 Стержневые ПЛ1 11,1/2,6 5 1,25 1,6 2,0 2,5 100 127 160 200
Типоразмеры, мм с th, ММ /с/®ок- см/СМ2 Sq=ab, см* °а> г
а 1 ъ 1
12,5 16 20 25 32 10/40 13,9/4,0 2,0 2,5 3,1 4,0 188 248 310 396
14 20 25 32 36 11,5/45 15,7/5,2 2,8 3,5 4,5 5,0 313 392 500 565
16 20 25 32 40 16/60 20,2/9,6 3,2 4,0 5,1 6,4 462 580 740 925
18 25 32 40 45 18/71 23,5/12,8 4,5 5,8 7,2 8,1 750 960 1200 1350
21 36 40 45 25/85 28,5/21,3 7,6 8,4 9,5 1540 1700 1920
25 40 45 50 28/100 33,5/28 10 11,3 12,5 2370 2670 2960
28 40 45 50 32/120 39,2/38 П.2 12,6 14,0 3120 3520 3900
Примечание. Масса Gc рассчитана при коэффициенте заполнения £с = 0,93, за исключением размеров ШЛР10 н ШЛР12, для которых /гс = 0,9.
Шихтованные сердечники для Т и Д наименьшей стоимости— броневые с уширенным ярмом типа УШ (нормаль НИ0.010.005)
Типоразмеры, мм (е = ая)/Л, мм 'о/«ок> км/см2 см* °с> г
а Ь
10 1 65
10 15 6,5/18 5,7/1,15 1,5 95
20 2 125
12 1,45 110
12 18 8/22 6,7/1,75 2,15 165
24 2,9 220
14 2 165
14 21 9/25 7,9/2,25 3 250
28 3,9 335
16 2,6 240
16 24 10/28 9,0/2,8 3,9 360
32 5,1 480
19 3,6 410
19 28 12/33,5 10,7/4 5,3 610
38 7,2 815
22 4,9 640
22 33 14/39 12,4/5,5 7,3 960
44 9,7 1280
26 6,8 1100
26 39 17/47 14,7/8 ю,1 1650
52 13,5 2200
30 9 1610
30 45 19/53 16,9/10 13,5 2410
60 18 3220
Типоразмеры мм (с=ая)/Л, мм zc/sok> см/см* $с =а& см* Ос.г
а b
35 35 52 70 22/61,5 20,1/13,5 12,3 18,2 24,5 2540 3810 5080
40 40 60 80 2,5/70 22,6/17,5 16 24 32 3740 5600 7500
Примечания. 1. ая—ширина ярма.
2. Масса 0с подсчитана при коэффициенте заполнения fec=0,93.
3. lQ—эквивалентная величина из условия расчета по ин-
дукции в среднем стержне.
ТАБЛИЦА 12.36
Стержневые ленточные сердечники с уширенным окном ПЛВ для высоковольтных Т и Д (нормаль НП0.666.001)
Гипоразмеры, мм </s0, мм/см’ /0, см «ок- см’ Gc. г
а ь < h
50 24 20 1400
60 26 24 1500
20 40 70 40/8 28 28 1600
80 30 32 1700
90 32 36 1800
60 30 30 2600
75 33 38 2900
25 50 90 50/12,5 36 45 зюо
105 39 53 3400
120 42 60 3700
80 39 51 5500
100 43 64 6100
32 64 120 64/20,5 47 77 6600
140 51 90 7200
160 55 102 7800
100 49 80 11000
120 53 96 12000
40 80 140 80/32 57 112 13000
160 61 128 14000
180 65 144 15000
Примечание. Масса 0с рассчитана при коэффициенте заполнения fec = 0,9.
Сердечники шихтованные малога
Броневые ША и ШБ Типоразмер а х Ь, мм 2x2,5 х 4 2,5x3,2 Х5 3x4 Хб,3 4X4 х 5 X 6 х8
С, мм 2 2.5 3 4
h, мм 5 6.25 7,5 10
Стержневые ПА н ПБ охб, мм 1,5x1,5 X 3 2X4 3X3 X 6 5x5 х 10 6x6 Х12
С, мм 1.5 2 3 5 6
h, мм 4,5 6 9 15 18
Примечания, 1. Сердечники ША, ШВ, ПА имеют замыкающую, крышку без замыкающей.
2 До типоразмера 2x2 приведенные в таблице данные относятся к сер
Сердечники прессованные
Торондальные по НО.777.004 Ш-образ- —
мм Ь, мм при D/d мм Ь. мм, при D/a Размеры, мм
1,4 1,6 2 2,5 1 ,4 1,6 2 а Ь
0,6 1 1,6 2 2,5 3 А 5 6 8 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,5 2 2,5 3 о.з 0,3 0,5 0,8 0,8 1 1,5 1,5 2 3 0,4 0,5 0,8 1 1,2 1,6 2 2,5 3 4 0,8 1,2 1,5 1,8 2,2 3 3,6 4,5 10 12 16 20 25 28 32 40 50 60 Ю ° 1 1 1 1 1 1 1 1 3 4 6 6 7,5 8 6 6 7,5 10 5 6 8 5 6 2,5 3 4 5 6 7 8 10 12 16 20 2,5 3 4 5 6 7 8 10 15 20 28
Примечания. 1. У тороидальных сердечников при каждом ди
2. У броневых («чашечных») сердечников Я—полная высота, Л —высо ружиый и внутренний диаметры керна.
барит ные (нормаль НО.666.001)
5 х 6,3 X 10 6x8 Х12.5 8 х 10 х 16 10X12,5 х 16 х 2о|г X 2.5 х 4 3x4
5 6 8 .0 2,5 3,5
12,5 15 20 25 6,5 8
2X2 х 4 3X3 X 6 4X4 х 8 6x6 X 12 -1 3x6,3 4x4 4x8
2 3 4 6 1 3.5 5
8 9 16 24 8 10
сердечники ШБ, ПБ имеют уширенные поперечные ярма н шихтуются впере» дечникам ПА, начиная с этого типоразмера—к сердечникам ПБ.
из ферритов
ТАБЛИЦА 12.38
ные по НО.777.005 Броневые по НО. 777.002
Объем Vc-см* Размеры, мм Объем % сма Обозначение
С h D d h Н
2 2,5 3,2 4 5 6 7,5 8 9 11 12 6,5 8 10,4 13 16 19 23 26 30 38 44 0,16 0,28 0,66 1,3 2,2 3,9 5,1 8,4 17,4 41,4 82,8 6,5 9 11 14 18 22 26 30 36 48 2,7 3,5 3,7 6 7,4 9,2 п,з 12,3 16 20 1,1 1,9 1,9 3,1 3,1 4,5 5,5 5,5 5,5 7,5 4 4 4,4 5,8 7,4 9,4 11,2 13,2 14,8 20,8 5,6 5,6 6,4 8,4 10,6 13,6 16,4 19 22 31,4 0,07 0,11 0,15 0,51 1 2 3,6 5,3 Н,2 24,3 66 69 611 614 618 622 626 630 636 648 —ч
аметре имеется второе значение Ь, в 1,5 раза большее указанного в таблице, та окна (все—для двух «чашек» в сборе), D — внешний диаметр, d, da — на-
Параметры унифицированных силовых Т
Тип Типоразмеры, мм Отдаваемая мощность Р2. В'А
Частота питающей сети. Гц
50 400 50 400
ТА ШЛ 16x20—ШЛ20Х40 ПЛ 16 х 32 X 65 — ПЛ25 X 50 X 100 ШЛбх 10—ШЛ20Х 25 15—85 110—500 8—350
TH ШЛ16Х 16—ШЛ25Х40 ШЛ6Х 6,5—ШЛ16х 25 8—200 4—110
ТАН ШЛ20 х 20— ШЛ25 х 25 ПЛ16 х 32 X 80 — ПЛ25 х 50 х 80 ШЛЮх 10—ШЛ20Х40 35—100 120—440 30—400
ТПП ШЛ12х 16—ШЛ12Х25 ШЛМ20 х 16—ШЛМ25Х X 40 ПЛМ22 х 32X58 — ПЛМ27 X 40 X 58 ШЛбх 6,5—ШЛ16х 32 1—7 10—90 100—200 1,5—200
тнвс ШЛМ20 X 25 — ШЛМ32 X 50 ШЛ8 X 12,5 — ШЛ16х 20 4—115 3—150
ТАБЛИЦА 12.40
Параметры силовых УТ и УД на сердечниках ШЛ и ПЛ (табл. 12.29)
Размеры ШЛ6Х ШЛ8Х ШЛЮХ ШЛ12Х ШЛИХ ШЛ20Х ПЛ 16 X 32 X ПЛ20Х40Х ПЛ25 X 50 X
Хб.5 Х12.5 Х8 Х16 X 10 Х20 Х12.5 X 25 Х16 Х32 Х20 Х40 Х65 Х80 Х50 Х100 Х65 Х100
Установочные 12 18 22 X 28 X 35 X 46Х 58 X 50 х 60 X 75 X
(4=0,2 мм) — — 18 25 20 30 22 35 30 46 40 60 85 100 74 24 99 134
А 33 33 41 41 50 50 59 59 75 75 92 92 91 91 113 113 139 139
В 36 42 42 50 48 58 55 68 67 83 79 99 70 70 85 85 103 103
Н 35 35 42 42 51 51 58 58 74 74 88 88 111 125 105 155 130 165
Масса, г, кг 45 65 95 170 190 310 305 510 680 1,02 1,2 2Д 2,1 2,5 3 4,8 5,3 7,3
Примечания: 1. Данные относятся к трансформаторам группы II (изоляция напылением); у группы 1 (эмалевая изоляция) габаритные размеры А, В, Н и масса на 5—30% меньше.
2. В таблице даны крайние типоразмеры в группе, для средних типоразмеров значения промежуточные.
3. Значения А измерены в направлении размеров а и с, В, Н в направлении размеров bah, соответственно (см. рис. 12.1).
4. Для трансформаторов на сердечниках ПЛ есть вариант вертикального исполнения с установочными размерами 50x68, 60x85, 75x110 мм (для ПЛ16, ПЛ20 и ПЛ25 соответственно).
Параметры согласующих УТ на сердечниках ШВ и 1ПА (табл. 12.37)
Типоразмер Типы УТ Размеры*, мм Масса, г
ТОТ тол Установочные в н
3x4» 1—35 — — 13 9 9
4X4 36-60 1—6 26 17 19 18
4x8 61—85 7—18 26 21 19 27
6x8 86—129 19—30 34 23 26 45
8x10 130—153 31—42 42 31 33 100
8X16 — 43—54 42 35 33 150
10X20 154—189 55—72 52 43 40 280
12x25 202—219 —1 58 52 48 500
1 См. примечание 3 к табл. 12.40.
< Крепление при помощи выводных концов.
ТАБЛИЦА 12.42
Данные для расчета Т и Д на сердечниках ШЛ и ПЛ (табл. 12.29)
Ряды Типоразмер Величины Габаритные критерии Р В> /1 При типовых условиях для Т
^к/,ОЗаоД G> К g сГ для Т Сгт прн заданных для Д Cruz 50Гц; и=0, 1 нли гм = = 50° С 400 Гц, т =50° С м
и тм т илн и М 1 Р„, В-А. т кВ> А в, Т /2, А/мм2 Р„, В-А, т ' кВ-А в, т S S
B=BS B<BS
6X6,5 0,12/1,2 4 10 0,08 0,17 0,08 0,0087 0,04 1,5 0,5 3 1,55 3,8
Х12.5 5 0,22 0,32 0,13 0,016 о S 0,10 0,7 7 1,55 6,0
8х8х 0,18/1,1 9 18 0,4 0,51 0,21 0,022 V 0,2 1,5 0,6 11 1,55 4,2
X16 12 1,3 1,03 0,35 0,042 0,7 0,9 19 1,55 3,8
ЮхЮх 0,22/1,1 18 28 1,5 1,2 0,44 0,046 0,8 1,55 0,7 24 1,55 3,1
ШЛ Х20 23 4,8 2,4 0,69 0,09 2,5 1,2 40 1,45 2,8
12x12,5Х 0,25/1,05 31 40 5 2,5 0,79 0,09 II 2,4 1,55 0,9 47 1,55 2,4
Х25 40 15 5,0 1,3 0,17 7,6 1,5 73 1,30 2,4
16Х16Х 0,28/1,0 73 70 21 6,8 1,8 0,23 11 1,6 1,2 115 1,35 1,9
Х32 94 63 14 2,9 0,43 34 2,0 180 1,1 1,9
20Х20Х 0,30/0,95 145 ПО 70 15 3,5 0,49 37 1,6 1,5 210 1,15 1,6
Х40 185 210 30 5,8 0,9 90 2,2 340 0,95 1,6
25x25 X 0,32/0,9 280 175 220 33 6,9 — 1-^ 105 1,6 1,8 410 1,0 1,3
Х50 360 680 66 11 — о V 200 1,8 650 0,85 1,4
32х32х 0,34/0,9 585 285 800 79 14 — з 250 1,6 1,5 0,9 0,9 1,1
Х64 750 2500 160 22 — S 450 1,4 1,4 0,7 1,2
40Х40Х 0,35/0,85 1150 445 2700 175 26 — II 540 1,6 1,2 1,7 0,77 1,0
Х80 1450 8200 350 42 — 960 1,1 2,7 0,63 1,0
450
Ряды Типоразмер Величины Габаритные критерии Р , В, j2 при типовых условиях для Т
%к/1ОЗао(1 Jc 'з для Т Сгт при заданных для Д CrW 50 Гц; ы=0,1 или т =50° С м 400 Гц, т = 50е С м
и тм тм или и Рт. В-А, кВ-А в, т 's д Рт, В-А; кВ-А 1 в, т ъ 2
B=Bs
6,5Х 12.5Х8Х Х16 0,08/1,5 3 6 12 20 0,11 0,32 0,2 0,5 0,10 0,18 0,012 0,02 о 0,06 0,15 1,5 0,9 4 10 1,55 7,3
8Х 12,5х 12,5х Х25 0,14/1,4 7 14 21 36 0,6 1,4 0,7 1,2 0,26 0,42 0,028 0,045 о О ю V 0,28 0,67 1,5 1 14 24 1,55 6,9 4,6
10X12,5Х20Х Х40 0,2/1,3 16 32 38 67 2,4 5,0 1,7 2,9 0,55 0,95 0,061 0,1 1,2 2,5 1,55 1,1 34 55 1,55 4,2 3,1
ПЛ 12,5х 16x25 X Х50 0,24/1,2 33 65 60 106 9 20 4,2 7,1 1,2 2,0 0,14’ 0,23 и =0,1: 4,6 10 1,55 1,4 75 120 1,55 1,40 3,3 2,6
12,5х25хЗОХ ХбО 0,26/1,1 65 125 90 160 28 58 8,8 15 2,3 3,6 0,28 0,45 15 32 1,6 1,7 140 220 1,35 1,15 2,7 2,2
16Х32Х40Х 0,29/1,05 135 150 115 22 4,8 0,66 63 1,6 2,2 310 1,15 2,2
Х80 270 270 230 37 7,5 1,07 • 125 470 1,0 1,8
20Х40Х50Х Х100 0,31/1,0 270 550 240 420 360 670 50 83 10 15 1,43 2,32 50° С 155 250 1,6 2,3 1,9 600 890 1,0 0,9 1,9 1,6
25x50x65 X X 120 0,34/1,0 560 1020 390 630 1300 2400 115 180 20 28 3,1 4,7 II 0,36 0,53 1,6 1,8 1,5 1,2 1,7 0,9 0,75 1,5 1,3
32х64х80х Х160 0,35/0,95 1080 2150 600 1060 4300 8600 260 425 39 58 — о 0.8 1,2 1,6 1,5 1,2 2,4 3,6 0,75 0,65 1,4 1,1
40Х80Х 100Х х200 0,35/0,9 2200 4400 960 1700 13-10® 27-10® 575 950 76 120 — V 5J 1,6 2,5 1,6 1,2 1,0 4,6 7,0 0,7 0,6 1,2 1,0
Параметры, одинаковые для всех групп ряда (даны в порядке расположения сердечников в группе):
Сердечник в группе Для ряда ШЛ Для ряда ПЛ
3 8о vc VK при B<BS 3 Во % 1/к при J3<Bg
*0 Ьо Vo
первый 1,0 0,5 1,8 2,3 0,55 0,7 1,5 1,75
второй 1,1 0,5 1,9 2,5 0,45 0,6 1,4 1,61
третий 1,3 0,7 0,6 2,0 2,7 0,35 0,75 0,6 1,4 1,51
четвертый 1,6 0,7 2,1 3,0 0,30 0,5 1,3 1,41
Примечания. 1. Значения объема, занятого катушками. VK> и их поверхности охлаждения Пк, величин CrT, Crw, р В, j2 приведены для двух крайних сердечников каждой группы ряда. Для средних сердечников следует
брать соответствующие промежуточные значения.
2. Данные (включая коэффициент заполнения окна проводниковым материалом йок) приведены для низковольтных пропитанных Т, Д с несколькими обмотками из эмальпроводов. Данные соответствуют случаю возможно полного заполнения окна катушки. О неполном (оптимальном) заполнении см. в § 12.2.
3. Значения аоЛ [вт.'см2 • град ] даны при тм=50°С и нормальных условиях. Для других случаев см. § 12.1.
4. Для первичной обмотки ii = /2/e, средняя плотность i=j2/Ve, желательно е = е0. Обозначено: go, v0, Бо— оптимальные значения е, v. Б: VC/VK— отношение объемов, занятых сердечником и катушками. При заданном и величину е» следует умножить на отношение токов 1/1, (см. табл 12.10).
5. Случаи B = Bsi B<BS разъяснены в § 12.2 и табл. 12.6.
6. Типовые значения Р В, /2 даны для случаев стали Э310 —Э320, 0,35 мм при частоте 50 Гц и Э350 — 360,015 мм при частоте 400 Гц: pl/eo= 1,4 Вт/кг, ₽i/4oo = 12 Вт/кг.
7. Ряд ШЛ, а при критичном перегреве и ряд ПЛ, при частоте 50 Гц рекомендуется применять с использованием метода неполного (оптимального) заполнения окна (см. § 12.2).
8. Для одной-трех первых групп ряда мощность Р при частоте 400 Гц ограничена не перегревом, а падением напряжения.
9. При использовании вместо сердечников ШЛ шихтованных сердечников Ш мощность Рт (по сравнению с табличными данными) снижается примерно на 30% у малых Т и иа 10% у больших Т при использовании холоднокатаной стали и дополнительно на 10% при использовании горячекатаной стали.
Данные для расчета Т на сердечниках ШЛМ и ПЛМ (табл. 12.30, 12.31)
Ряд Типоразмер Величины Критерий Сгт при заданных Рт, В, j2 при 50 Гц, и = 0,1 или Т =50°С м
1 °3 а0Д ^К’ см3 Пк, см2 и B=Bs Тм или и Рт, В-А в, т j2, А/ММ2
8x6,5 Х16 0,08/1,2 3,0 4,2 8,4 0,08 0,30 0,16 0,40 о о 0,04 0,16 1,5 0,6 I,2
10X8 Х20 0,13/1,15 6,0 8,5 14 0,33 1,45 0,44 1,10 S V я 0,18 0,78 1,55 0,8 1,5
ШЛМ 12хЮ Х25 0,19/1,10 13 19 23 1,5 6,3 1,1 2,9 <z> 0,85 3,7 1,6 1,0 1,8
16x12,5 Х32 0,21/1,05 21 30 31 5 21 2,4 6,2 II 3 13 1,6 1,3 2,5
20Х 16 Х40 0,25/1,0 47 68 55 20 87 6,5 16,5 11 50 1,6 1,7 3,1
25x20 Х50 0,28/0,95 92 135 85 70 300 15 37 ц=0,1 тм=50° С 40 ПО 1,6 2,1 2,7
22x32x28 Х58 0,26/1,15 75 150 105 185 95 220 20 34 56 105 1,6 3,2 2,9
ПЛМ 27X40X36 Х73 0,29/1,10 150 300 170 290 350 740 47 77 тм=50° С й<0,1 145 230 1,6 3,1 2,3
34 X 50х 46 Х90 0,31/1,05 300 580 270 450 1100 2400 105 165 310 490 1,6 2,5 1,9
Параметры, одинаковые для всех групп (даны в порядке расположения сердечников в группе):
Сердечник в группе Для ряда ШЛМ Для ряда ПЛМ
Р ео Р ео
первый 1,4 0,7 0,9 1,0 0,8 1,5
второй 1,5 0,7 1,0 0,8 0,8 1,3
третий 1,8 0,8 1,2 0,65 0,8 1,2
четвертый 2,1 0,8 1,3 0,55 0,8 1,1
пятый 2,4 0,8 1,5 — — —»
См. примечания к табл. 12.42.
Данные для расчета Т на сердечниках ОЛ (т абл. 12.32)
Типоразмер Величины Габаритный критерий Сгт при заданных Рт, в, /2 при типовых условиях
ь хок Ю’Х х«ол is г Ь. о пк, см2 50 Гц; и = 0,1 или т„=50 м 400 Гц, т„=50°С м
и хм или и м ^Т' в.А; кВ.А в, т /*• А/мм2 рт-в.А, кВ. А В. Т А/мм2
B<Bs
10Х 16X4 Х8 0.1 0. 1 1.9 2,4 3.3 9 1 1 9-10-3 0,03 0.05 0,09 0,03 0,05 о 5-10-3 0,01 1.55 0,2 0,3 0.3 0,9 1.6 1.7 2,6
12X20X5 Х10 0,12 0,12 1 .8 4 6 13 17 0,04 0.09 0.11 0.21 0,06 0.09 0 О ю V 0,02 0,05 1,55 0,3 0.4 1. 1 3,4 1.6 2,2 3.6
10X26X6,5 X 12.5 0.15 0.15 1,7 У 12 22 28 0.15 0,42 0,29 0,55 0, 15 0,21 0,08 0,22 1.55 0.4 0,6 5 15 1,6 3,0 4.6
20X32X8 Х16 0, 16 0, 10 1.7 15 21 32 38 0.37 0.60 0,55 0.74 0,24 0,27 0,20 0,32 1,6 0,5 0.7 13 17 1 ,6 3.7 1.9
25X40X10 Х20 0.18 0.13 1,5 30 40 52 62 1.4 3,0 1:? 0.50 0.65 II SS 0,7 1 . 7 1.6 0,6 0,9 35 45 1.6 1,5 3.4
32X50X16 Х32 0,21 0.16 1.5 68 93 90 1 10 7 17 3,8 6,4 l:i 3,7 9,0 1.6 0,8 1,3 91 1 10 1,5 1 , 2 2.5
40X64X20 Х40 0,23 0.19 1.5 135 190 145 185 26 67 9 16,5 2,6 3.6 14 37 1.6 1,0 1.7 180 250 1 . 35 1 . 1 2, 1
50X80X25 Х50 0,26 0,22 1,4 260 380 235 300 95 240 22 38 7Л 50 130 1.6 1 ,3 2. 1 390 500 1 ,2 0,95 1.7
64Х 100x32 0,28 1.3 54 0 380 300 49 11 0,17 1.6 ( ,7 0,83 1 1 0,85 1 .4
Х64 0.25 780 480 820 88 15 II Q -0 о v И 3 0,31 1,7 1,04
80X128X40 Х80 0,29 0.27 1.2 1 100 1500 620 780 1050 3000 1 15 210 22 31 0.42 0.70 ,.6 1.6 2.2 0,95 0. 7 1,2
У
Параметры, одинаковые для всех групп ряда: 0 = 0, ео=О,65, —=0,35; Бо=1, при В<В v0~ 1. См. примечания ук 8
1 8 к табл. 12.42, но pi/a0=l,2 Вт/кг, Р,/,оо—10 Вт/кг; примечание 7 распространяется на частоту 400 Гп.
ТАБЛИЦА 12.45
Данные для расчета Т на сердечниках ТЛ (табл. 12. 33)
Типоразмер Величины Критерий Сгт при заданных Рт В j, при типовых условиях
50 Гц; и = 0,1 или т =50 м 400 Гц; г =50° С м
%к/103аоА см’ пк см’ (4 хм и или тм В-A, кВ.A в, т А/мм2 вт, В-А, кВ-А в, т />, А/мм*
B=Bs в<в8
5х 1ОХ14Х Х24 0,19/1,35 5 9 11 16 0,18 0,34 0,25 0,39 0,10 0,16 о о ю V S сГ 11 3 0,08 0,17 1,5 0,5 5,1 8,0 1,6 4,1 3,2
6,4Х 10х 16х Х26 0,21/1,3 7 12 14 21 0,38 0,68 0,42 0,61 0,17 0,24 0,19 0,35 1,55 0,6 8,5 12,5 1,6 3,5 2,8
8х 12,5х 18х Х32 0,23/1,25 11 20 19 29 1,0 2,0 0,8 1,2 0,29 0,41 0,55 1,Ю 1,6 0,8 15 22 1,55 1,4 3,0 2,4
10х 16х20х Х36 0,25/1,25 17 30 24 37 з.о 5,7 1,6 2,4 0,47 0,71 1,6 3,1 1,6 м 25 38 1,3 1,25 2,8 2,2
12,5х20х X 25x44 0,28/1,2 33 58 37 57 10 19 3,6 5,3 0,9 1,4 5 10 1,6 1,3 50 70 1,15 1,05 2,3 1,9
16х25х32х Х56 0,3/1,15 70 120 61 93 37 65 8,6 12 2,0 2,7 20 35 1,6 1,7 110 145 1,00 0,9 1,9 1,6
20х32х40х Х70 0,32/1,1 140 240 95 145 125 220 20 28 3,9 5,4 и о ” II v 60 85 1,6 2,1 1,7 220 300 0,85 1,6 1,3
25х40х50х Х88 0,34/1,05 260 460 150 225 410 710 43 62 7,5 10 130 190 1,6 1,7 1,4 430 580 0,75 0,70 1,4 1,2
32Х40Х64Х Х1Ю 0,35/1,0 500 860 250 370 950 1700 81 115 14 18 0,24 0,34 1,6 1,4 1.2 0,75 1,04 0,7 1,2 1.0
95Г
Параметры, одинаковые для всех групп ряда (даны в порядке расположения сердечников в группе):
Сердечник в группе 3 8о % % при В<Вв
vo £о
Первый 0,70 0,6 1,6 1,95
Второй 0,65 0,6 1,6 1,85
Третий 0,60 0,7 0,5 1,5 1,8
Четверый 0,55 0,5 1,5 1.7
Пятый 0,50 0,4 1,4 1,6
Примечания: 1. См. примечания 1—8 к табл. 12.42, но Р1/5о=1»? Вт/кг, Pi/4oo—‘ 14,5 Вт/кг.
2. Величины кк, Рт. Сгт, Пк даны на одну фазу.
ТАБЛИЦА 12.46
Данные для расчета Т на сердечниках ШЛР (табл. 12.34)
Ряд Типоразмер Величины Критерий Сгт при заданных Рт, в. при 50 Гц, м=0,1 или а. 50° С м
W°Saoft ^к, CMS пк, смг тм (B=BS) и или тм ^т, В-А в, т /г, А/мм!
ШЛР 10X12,5X20 0,16/1,1 9,5 12 17 1,0 2,2 0,9 1.4 О О О ш V о" II 0,5 1,0 1,5 1,0 1,3
12x20x32 0,19/1,05 18 23 24 5 10 2,4 3,9 2,4 4,8 1,5 1,4 1,9
16x20x40 0,20/1,0 25 35 33 11 31 4,2 8,3 6 17 1,55 2,0 2,9
20x25x50 0,23/1,0 49 70 51 38 105 10 19 22 62 1,6 2,5 3,6
ПЛР 18x25x45 0,27/1,05 146 197 190 220 120 300 24 41 о" V 3 О о О ю II 70 130 1,6 2,4 2.7
21x36x45 0,30/1,0 332 364 310 325 480 680 58 72 190 220 1,6 2,2 2,1
25X40X50 0,31/1,0 490 545 410 430 1000 1400 95 120 300 360 1,6 1,9
28x40x50 0,32/0.95 715 790 540 570 1700 2400 135 170 430 510 1,6 1,7
Параметры, одинаковые для всех групп ряда (даны в порядке расположения сердечников в группе).
Сердечник в группе Для ряда ШЛР Для ряда ПЛР
3 ео %, 8 ео v с VK
Первый 1,9 0,8 1,4 0,35 0,8 0.7
Второй 2,3 0,8 1,6 0.35 0,8 0,7
Третий 2,7 0,8 1,8 0,40 0,8 0,8
Четвертый 3,1 0,8 2,0 0,40 0,8 0,85
См. примечания к табл. 12.42.
ТАБЛИЦА 12.47
Данные для расчета Т на сердечниках УШ (табл. 12.35)
Типоразмер Величина Критерий Сгт при заданных Рт> В, /г при 50 Гц, u=0.I или т,.=50° С м
*Ок/,0’аоЛ см’ Пк, см2 и М и или тм в, Т У2» А/мм?
10Х 10X20 0, 14/1, 15 7, 1 9,4 15 0,5 1.6 0,6 1.0 о о о 1О ч н 0,16 0,48 1.15 0.7 1. 1
12X12X24 0,18/1,1 13 17 22 1.8 5,4 1,2 2,3 0.6 2,0 1.25 0,9 1.4
14X14X28 0,20/1.05 19 25 28 4 12 2, 1 3.8 1 ,7 4.7 1.30 1 . 1 1.7
16х 16x32 0,22/1,05 27 36 36 9 26 3.4 6,2 3.5 10 1.32 1,3 2.0
19х 19x38 0,25/1.0 45 61 5! 23 69 6.5 12 9 29 1.35 1.6 2,5
22x22X44 0,27/1.0 | 70 55 160 1 1 21 24 55 1 .4 1.9 2,5
26X26X52 0.29/0.95 | 1I5 100 140 400 21 39 и О 2—« 11 V жения серд 60 100 1.45 2,4 2, 1
30X30X60 | 0.30/0.95 | 240 125 270 810 34 63 100 165 1.5
35X35x70 0.31/0.9 | | 170 610 1800 60 I 10 170 270 1,6 1.9 1,5
40X40X80 | 0,32/0.9 | 57g Параметры, одинаковые для всех групп ряда 1.4; Рс/Рк=1.2—1,3—1.4; е0-0,8. | 230 составляв: 1200 3600 т (в поряг 95 170 (ке располо 280 390 ечников в I 1,65 •руппе); Р= I ,6 1.2 1 , 2—1,3—
Примечания1 1. См. примечания 1—7 к табл. 12.42. но pt — 1 Вт/кг.
2. При использовании горячекатаной стали мощность Р_ уменьшается примерно на 10% по сравнению с табличными данными.
д S ч
<
Данные сердечников (табл. 12.37) для расчета согласующих Т
Материал и толщина пластин 50Н; 0,2(Вн=0,5Т) Н ю о II и *-4 сГ X о ю Э350; 0,15(Вн=1 Т)
Электрические 1 Л„Х10« 0,3 о* 0,8 СП о 2,2 1 csT 6*5 4,3 1 4,5
а, х 0,02 0,04 90*0 1 0,16 1 о со o' 0,8 40 3,5 О со 45
*э. Гс/Э I 700 1000 1700 1700 400 400
Конструктивные 1 Ou О LO csT СО -г GO СО ю сч СО со ю СЧ оо 1 100
К g V5O 0,28 0,5 0,63 0,9 СО 2,5
02 л у 5Г0 0,19 0,16 1 0,32 0,32 0,5 00 о 8*0 1,28 СО 0*5 |
2,5 СО 1 3,2 GO СО 4,7 9*9 со” со 8,3 1*6 1
J’S 2,9 3,8 СО 5,. 6,9 8,6
Типоразмер сХЬ, мм ШВ 3X4 СО со X X ОО X ША 5x6,3 хЮ оо X со Х12.5 8x10 9IX 10x16 Х20
ЛИТЕРАТУРА
Общая
1. Б а л ь я н Р. X. Трансформаторы малой мощности. Суд-промгиз, 1961.
2. Б а л ь я н Р. X. Трансформаторы для радиоэлектроники, Изд-во «Советское радио», 1971.
3. Б а м д а с А. М., СавиновскийЮ. А. Дроссели фильтров радиоаппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1962.
4. Б а м д а с А. М., СавиновскийЮ. А. Управляемые дроссели радиотехнической аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1966.
5. Б а м д а с А. М., Савиновский Ю. А. Дроссели радиоаппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1969.
6. В о л г о в В. А, Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры. Изд во «Энергия», 1967.
7, Г е н д и н Г. С. Советы по конструированию радиолюбительской аппаратуры. Изд-во «Энергия», 1967.
8. Ж у к о в В. А. Технология производства радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1959.
9. Белевцев А. Т. Технология производства радиоаппаратуры. Изд-во «Энергия», 1971.
10. В о л к М. и др. Герметизация электротехнической и радиоэлектронной аппаратуры. Изд-во «Энергия», 1966.
11. Маслов В. В., О р ж а х о в с к и й М. Л. Изготовление оборудования для стран с тропическим климатом. Изд-во «Машиностроение», 1964.
12. Черняк К. И. Неметаллические материалы в судовой электро- и радиотехнической аппаратуре. Изд-во «Судостроение», 1966.
13. Д р у ж и н и н В. В. Магнитные свойства электротехнической стали. Госэнергоиздат, 1963.
14. Р е й н б о т Т. Технология и применение магнитных материалов (пер. с нем.). Госэнергоиздат, 1963.
15. Преображенский А. А. Магнитные материалы. Изд-во «Высшая школа», 1965.
16. Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Корицкого Ю. В. и Тареева Б. М. Части I и II. Госэнергоиздат, 1957 и 1959 г.
17. Справочник молодого электрика по электротехническим материалам. Профтехиздат, 1962.
18. Б а ч е л и с Д. С. и др. Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник, Госэнергоиздат, 1963.
19. Моточные и монтажные провода. Сборник материалов. «Кабельная техника», 1962, № 5.
20. Г и н к и н Г. Г. Справочник по радиотехнике. Госэнергоиздат, 1948.
21. Р у с и н Ю. С. Расчет электромагнитных систем. Изд-во «Энергия», 1968.
22. Б а л ь я н Р. X. Об определении технико-экономической эффективности маломощных трансформаторов. «Электротехника», 1964, № 9.
23. Б а л ь я н Р. X. К выбору геометрии магнитопроводов маломощных трансформаторов при создании унифицированных рядов. «Стандарты и качество», 1967, № 8,
460
461
24. Бальян Р. X. Принципы построения размерных унифицированных рядов магнитопроводов для маломощных трансформаторов. «Стандарты и качество», 1968, № 2.
25. Ц ы к и н Г. С. Трансформаторы низкой частоты. Связьиздат, 1955.
26. И ц х о к и Я. С. Импульсные трансформаторы, 1950.
27. Б у л ь Б. К. Основы теории и расчета магнитных цепей. Изд-во «Энергия», 1964.
28. К и с с е л ь Е. И. Об определении основных свойств электротехнической стали при повышенных частотах. «Заводская лаборатория», 1963, № 3.
Дополнительные к § 12.2 —12.4
29. Белопольский И. И. и Пикалова Л. Г. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. Госэнергоиздат, 1963.
30. Ермолин Н. П. Расчет трансформаторов малой мощности. Изд-во «Энергия», 1969.
31. Б а л ь я н Р. X., Фомин Ю. П. Унифицированные силовые трансформаторы с оптимальным заполнением окна. «Приборы и системы управления», 1972, № 4.
32. Ц ы к и н Г. С Усилители электрических сигналов Госэиер-гоиздат, 1961.
33. К У з н е ц о в В. К., О р к и н Б. Г., Русин Ю. С. Трансформаторы для усилительной и измерительной аппаратуры. Изд-во «Энергия», 1969.
34. Е в т я н о в С. И. Радиопередающие устройства. Связьиздат, 1950.
35. Ермолин Н. П. и Ваганов А. П. Расчет маломощных трансформаторов. Госэнергоиздат, 1957,
36. Вертинов А. И., К о ф м а н Д. Б. Тороидальные трансформаторы статических преобразователей. Изд-во «Энергия1», 1970.
37. Васильева И. К. и др. Расчет потерь в стали при неснну-соидальной форме кривой напряжения питания «Электротехника», 1970, № 11.
38. Н о р д е н б е р г Г. М. Трансформаторы для радиоэлектронной аппаратуры. Изд-во «Энергия», 1970.
11 ЭЛЕКТРОМОНТАЖНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
13.1. МОНТАЖНЫЕ ПРОВОДА И КАБЕЛИ
Монтажные провода и кабели применяются для осуществления электрических соединений между контактными выводами элементов электрической схемы РЭА, установочными и коммутационными изделиями.
В основу классификации монтажных проводов, применяемых в радиоаппаратуре, положены следующие признаки: сечение токопроводящей жилы, число проволок в жиле, марка металла проволок, вид покрытия, изоляция, толщина и число слоев изоляции, наличие экранирующей оплетки, цвет наружного слоя изоляции.
Провода выпускаются с токопроводящей жилой из одной проволоки или из большого числа параллельно уложенных проволок из отожженной меди, нержавеющей стали и серебра. Проволоки используются без покрытия или с покрытием сплавами ПОС или серебром. Для увеличения механической прочности проводов применяют комбинированные жилы из медных и стальных проволок.
Наименьшей механической прочностью при воздействии вибрации, тряски и ударов обладают провода с одной проволокой в жиле. Такие провода применяются для коротких перемычек и для стационарной аппаратуры, при условии их укладки и креплении вдоль плоских стенок плат, шасси и корпусов без наличия провисающих участков. Наибольшей прочностью обладают многожильные провода в шелковой лакированной оплетке с многослойной изоляцией.
Монтажные провода
Для жесткого навесного монтажа применяют одножильные монтажные провода большого сечения, изолируемые специальными трубками. В качестве монтажных проводов используется
проволока медная мягкая круглая марки ММ и медная твердая круглая марки МТ (ГОСТ 2112—62) без покрытия с номинальными диаметрами от 0,03 до 10 мм.
Рекомендуемые диаметры проволок для монтажа, мм: 0, 4; 0,5; 0,6; 0,7; 0, 8; 0,9; 1; 1,2; 1,4; 1,5; 1,8; 2; 3; 4. Проволоки применяются в луженом или посеребренном виде.
Провода с волокнистой изоляцией обладают высокой гигроскопичностью, что снижает их электроизоляционные свойства при воздействии повышенной влажности. Дополнительное поверхностное покрытие лаковой пленкой является средством защиты проводов от действия климатических, а в некоторых случаях и механических факторов.
Монтажные провода с изоляцией из полихлорвинила, специальных сортов резины, пленочных, пластмассовых и других диэлектриков являются влагостойкими и работоспособны при влажности 98% и температуре 4-40° С. Эги провода могут применяться при монтаже
радиоаппаратуры, предназначенной для эксплуатации в тяжелых климатических условиях.
Выбор сечения монтажных пров одов производится в зависимости от величины проходящего по ним тока. Медные провода допускают следующие значения токов в зависимости от сечения [8]:
Сечение провода, мм2 0,05 0,07 ОД 0,2 о,з 0,5 0,7 1,0 1,5 2 4 6 10
Допустимый ток, А 0,7 1 1,3 2,5 3,5 5 7 10 14 17 25 30 45
Рекомендуемые для применения марки проводов, их свойства и области применения указаны в табл. 13.1. Конструктивные данные токопроводящих жил даны в табл. 13.2. Допустимые механические нагрузки для некоторых марок проводов (согласно ТУ), приведены в табл. 13.3. Конструкции токопроводящих жил и изоляции монтажных проводов различных марок изображены на рис. 13.1 —13.3. На рисунках приняты следующие условные обозначения:
1 — жила из медных луженых проволок,
2 — жила из медной луженой проволоки,
3 — жила из медных проволок,
4 — жила из медных отожженных посеребренных проволок, 5 — жила из медной посеребренной проволоки,
6 — жила из стальных нержавеющих проволок, покрытая герметизирующей обмазкой,
7 — жила из серебряных проволок для проводов марок ГФ и ГФЭ сечением 0,07; 0,1 и 0,14 мм2,
8 — оплетка из медных луженых проволок (экран),
9 — оплетка из медных отожженных проволок (экран),
10 — оплетка из медных посеребренных проволок (экран),
11 — изоляция из полихлорвинилового пластиката,
12 — оболочка из поливинилхлорида,
13 — изоляция из полиэтилена,
14 — изоляция из пористого полиэтилена,
15 — изоляция монолитная из фторопласта-4,
16 — изоляция из резины,
17 — изоляция из полупроводящей резины,
18 — слой полупроводящего полиэтилена,
19 — оболочка из светостабилизированного полиэтилена,
20 — изоляция лентами из триацетатной пленки или пленки из полиэтилентерефталата,
21 — изоляция лентами из фторопласта-4,
22 — обмотка лентами из проводящего фторопласта-4,
23 — обмотка из хлопчатобумажной пряжи или стекловолокна
24 — обмотка из шелка лавсан,
25 — обмотка из шелка капрон,
26 — обмотка из полиамидного шелка, лакированная,
27 — изоляция из искусственного шелка,
28 — изоляция лентами из шелковой лакоткани,
29 — оплетка лакированная из хлопчатобумажной пряжи,
иге
мгвсл
1 11 30
мшв
МГ8СЛЗ
2 Z0 11 МГШ8Э
1 20 11 8
1 20 11
мгшвзв
мог
1 27 27 11 31
3 28 25 32
ПИВ
ПМВЗ
2 11
ПМОВ
ПМВГ
2 23 11
1 23 11
6ПВЛ
11 29
БПВЛЭ
Рис. 13.1. Конструкции монтажных проводов.
МГШП
1 2» 24 13
1 24 24 13 8 12
мгпч
1 13 8
мгшд
1 26 26
1 20 34 8
НГТФЭ
ПГЛ-250.ПТЛ-200
1-П7Л-200 21 15 30
4-ПТЛ-250
4-ПТЛ-260
Рис. 13.2. Конструкции монтажных проводов.
НТФМ
МИК-1
Рис. 13.3. Конструкции монтажных проводов.
Монтажные провода и кабели
Марка ГОСТ. ТУ Номинальное сечение жилы, мм8, н ее конструкции Интервал рабочих температур, °C Номинальное напряжение постоянного тока, В Область применения и особые свойства
МГВ МГВЭ ВТУ мэп 680—47 0,1(8); 0,2(17); 0,35(22); 0,5(26); 0,75(30 и 31); 1(35) -404- 4-70 220 (50 Гц) Для фиксированного монтажа схем слаботочной аппаратуры и электроприборов. Лаковая пленка изоляции эластична, малогорюча и обеспечивает высокую стойкость к воздействию тепла, холода и влаги
МГВСЛ МГВ С ЛЭ 0,35(22); 0,5(26); 0,75(30 и 31); 1(35); 2(41); 3(44)
мшв МРТУ 2-017-1—62 0,07(3); 0,2(16); 0,35(21); 0,5(25); 0,74(29); 1(34); 1,5(37) -504- 4-70 Для проводов сечением до 0,14 мм2— 500; свыше 0,14 мм2— 1500 Для фиксированного внутри-и межприборного монтажа электрических устройств
мгшв мгшвэ 0,14(13); 0,2(18); 0,35(24); 0,5(27); 0,75(33); 1(36)*; 1,5(39)*
МГШВ ЭВ 0,14(13); 0,35(24)
мгшвэ 2x0,35; 2x0,5; 2x0,75; Зх Х0,35; 3X0,5; 3x0,75
мгшвл ТУ оэпп 505.193—60 0,5(271 —604-4-80 1000 (50 Гц) То же при условиях, требующих повышенной механической надежности провода
МОГ ТУ-^К мг -002-58 0,3(20); 0,5(28) -604-4-60 1000 (50 Гц) Для передачи электрического напряжения с неподвижных частей к подвижным частям блоков аппаратуры
ПМВ пмов ТУ 017-153—65 0,2(16); 0,35(21); 0,5(25); 0,75(29) —604-4-50 500 380 (50 Гц) Для фиксированного монтажа слаботочной аппаратуры
пмвг 0,2(18); 0,35(23); 0,5(27) 0,75(33)
пмвэ ТУ ОЭПП 505.064—58 0,1(7); 0,2(16) —604- 4-70 500 380 (50 Гц) То же
БПВЛ БПВЛЭ ТУ 16-06-370—69 0,35(22); 0,5(26); 0,75(30); 1(35), 1,5(39); 2,5(42); 4(46); 6(49); 10(51); 26(54); 41(57) -604-4-70 220 (50 Гц) Для монтажа электрической бортовой сети низкого напряжения. Выпускается трех цветов: белого, голубого и красного
мшп мгшп мгшпэ ТУ 017-163—65 0,12(12)*; 0,2 (16 и 17); 0,35 (21 и 24); 0,5 (25 и 27); 0,75 (29 и 33); 1(34 и 36); 1,5(37) —604-4-70 Для проводов сечением до 0,12 мм2 500 Для фиксированного внутри-и межприборного монтажа электрических устройств. Работоспособны при атмосферном давлении от 5 мм рт. ст. до 2 атм (1,33-102 — 2.105 Н/м2)
мгшпэ 2x0,35; 2X0,5; 2x0,75; 2x1; 3x0,35; 3x0,5; 3x0,75; 3x1
мгшпэв 0,12(12); 0,2(17); 0,35(24)
мгп мгпэ СТУ 35-43-1—61 0,1(8);* 0,2(17); 0,35(22); 0,5(26); 0,75(30); 1,5(38); 2,5(42) -604-4-120 380 (до 2000 Гц) То же при любом разряжении атмосферного давления
о
Марка ГОСТ, ТУ Номинальное сечение жилы, ммя и ее конструкция Интервал рабочих температур, °C Номинальное напряжение ПОСТОЯННОЕ® тока. В Область применения и особые свойства
мгш ГОСТ 10349—63 0,05(2); 0,07(6); 0,1(10) —604- + Ю5 24 (50 Гц) Для фиксированного монтажа схем слаботочной аппаратуры
мгшд 0,05(1)*; 0,07(4)*; 0,1(9)*;0,2(19)*; 0,35(24); 0,5(27); 0,75(33); 1(36); 1,5(39): 2,5(43); 4(46) 60 (50 Гц)
мгцсл МГЦСЛЭ 220 (50 Г ц)
мгтл мгтлэ ТУ ОКБ КП № 43—62 0,12(12); 0,14(13); 0,2(13); 0,35(24); 0,5(27); 0,75(32) 1(35); 1,5(39) —604- + 150 250 250 (до 1100 Гц) Фиксированный и нефиксированный внутриприборный монтаж электрических устройств
МГТФ МГТФЭ МРТУ 2-017-4—62 0,07(5); 0,1(11); 0,14(14); 2x0,07;* 2x0,1*; 2x0,14*; 3X0,07*; 3X0,1*; 3x0,14* —604-+220 250 (50 Гц) Для монтажа схем слаботочной аппаратуры, работающих при повышенной температуре окружающей среды
ПТЛ-250 ПТЛЭ-250 ТУ ОМЧ. 505.087—60 0,35(24); 0,5(27); 0,75(33); 1(35); 1,5(39); 2,5(42); 4(46); 6(49); 10(50); 25(54); 35(56); 50(59); 70(61) —604-+250 250 250 (до 5000 Гц) Для монтажа схем аппаратуры, работающей при повышен..ой температуре окружающей среды. Нагрев проводов свыше 250° С не допускается
ПТ Л-200 ПТ ЛЭ-200 -604-+ 200
МТФМ ТУ ОМЧ. 505.057—60 0,2(17); 0,35(22); 0,5(26); 1(35): 1,5(39); 2,5(42): 6(48) —604-+250 360 360 (50 Гц) Для внутри- и межблочного монтажа и для выводов электрических машин и аппаратов
Ф ФЭ ГФ ГФЭ ТУ ОМЧ. 505.091—60 0,07(3 и 5); 0,1(7 и 11); 0,14(13 и 15); 0,2(16 и 18); 0,35(21 и 24); 0,5(25 и 27); 0,75(29 и 33); 1(34 и 35); 1,5(37 и 39) —604-+250 500 (50 Гц) Фиксированный и нефиксированный монтаж аппаратуры, работающей при повышенной температуре окружающей среды
ММК-1 ТУ 43-9—61 0,1(8) -404-+70 — Межшкафный и межблочный монтаж импульсных цепей. Емкость — не более 50 пФ/м
ПВЛ-1 и 2 ПВЛЭ-1 и 2 ГОСТ 3923—47 1,5(39) наружный диаметр, мм; 6,6—7,3 То же 7,2—8,2 —404-+50 20000 (50 Гц) Для приборов зажигания и и при монтаже высоковольтных цепей радиоаппаратуры
ПВС-5 ПВС-7 ПВС-9 ПВС-11 В ТУ МЭП ОАА 505.029—52 0,5 (26) наружный диаметр, мм: 4,8—5,3 То же 6,5—7,3 » 8,7—9,3 » 10,2—11,1 — 18500 Обладают высокой механической прочностью, гибкостью и стойкостью к воздействию озона, тепла, холода, влаги, масел и керосина. Для монтажа высоковольтных цепей РЭА
ПВРВ & —» ЭЛ-3 ТУ МГ 0,03—58 1,5(38) наружный диаметр 9,0 мм+ 10% -604-+65 33000 Для фиксированного монтажа в цепях высокого напряжения при атмосферном давлении от 760 до 41 мм рт. ст. (1 • 10е4-5,5-103 Н/м2)
Марка
ГОСТ, ТУ
Номинальное сечение жилы, мм* и ее конструкция
Интервал рабочих температур.
Номинальное напряжение постоянного тока, В
Область применения и особые свойства
РМП ТУК омм. 505.258—57 0,35(22) наружный диаметр 4,2+0,2 мм -504-+70 20000 Для монтажа высоковольтных цепей телевизионных приемников
ИКМ-2 ТУ 017-73—64 0,07 (жила из 7 проволок диаметром 0,17 мм, наружный диаметр 4,3 мм) -404-+70 600 (50 Гц) Для импульсной связи. Емкость—не более 44 пФ/м. Вол-новое сопротивление— 100 Ом
ИК-4 ТУ ОКБ КП № 79—64 6(49) наружный диаметр 34,2—37,6 мм -104-+60 80000 (амплитуда) Для передачи униполярных импульсов высокого напряжения
квнт-з квнтэ-з ТУ ОКБ КП № 33—62 0,35(22); 0,5(26); 0,75(30); 1(35); 1,5(39); 2,5(42); 4(45) —604-+ 250 25000 Для фиксированного монтажа аппаратуры при номинальных напряжениях переменного тока частотой до 5000 Гц в 6 раз меньше, и при номинальных напряжениях униполярных импульсов в 3 раза меньше указанных напряжений
KBHT-6 КВНТЭ-6 50000
KBHT-10 КВНТЭ-10 80000
Примечания: 1. Звездочкой отмечены сечения проводов, не разрешенные к применению.
2. В скобках указаны варианты конструкции жилы (см. табл. 13.2).
3. Для проводов марок ПВЛ, ПВС, РМГ1, ИКМ-2 приведенные значения напряжения соответствуют испытательным.
34 35 36 32 33 00 ОЗ to — о о to to to to 00 *4 о сл 21 22 23 24 to о С© ОО -<1 СЛ Ji СО to О to 00 05 СЛ Ji СО tO«— Вариант конструкции жилы (табл. 13,1)
— — — О о сл сл ООО сл сл сл о о о о сл сл сл сл О О О О 03 03 Ьз оз сл сл сл сл | 0,3 О О О О to to to to ООО о to о о о о о о о о о о о о о о о о о сл сл Номинальное сечение жилы, мм’
Й S — to — Ji о СЛ — to сл — О 05 *4 ►— ГО н- О>— tsi | 1 7 12 26 — О оо to to — — О ОЗ -4 — to — 05 Ji О ►— 7 40 Число проволок в жиле
1,13 0,26 0,2 о о 0,97 0,37 0,26 о о о о О tO03 ^4 сл о 0,68 0,26 0,2 0,15 | 0,05 О ООО И— — to сл сл to ООО Ji о »— 03 00 SI'O I о о о о о О О — 03 оо оо Ji о о о о о О •— 03 05 00 0,1 0,04 Диаметр проволоки, мм
1,13 1,3 1,3 1,15 1,2 0,97 1,11 1,22 — ООО О О О й) Ji Ji о 0,68 0,78 0,83 0,8 О о о о о 05 СЛ 05 СЛ — to to ООО Ji сл сл 03 — 1 0,45 0,37 0,42 0,44 0,4 0,42 0,3 0,4 0,35 0,36 О о 03 03 to Диаметр жнлы, мм
473 ьо ьо ьэ ООО сл 30 27 tO ЬЭ ГО 05 05 -Ч *00 QO 40 41,3 40 46,2 СЛ сл СЛ СЛ 05 03 00 *4 | 77,2 SS8S 155 130 140 | 155 — ГО—ГО^ др н- CD — *4 О О СЛ О СЛ оз to to to О -Д оосло Ji 03 СЛ О о о Сопротивление постоянному току при 20° С, Ом/км
Вариант конструкции жилы (табл. 13.1) Номинальное сечеиие жилы, мм? Число проволок в жиле Диаметр проволоки, мм Диаметр жилы, мм Сопротивление постоянному току при 20° С, Ом/км
37 1,5 1 1,37 1,37 13
38 1,5 7 0,52 1,56 12,3
39 1,5 19 0,32 1,6 13,3
40 1,5 48 0,2 1,8 13
41 2 37 0,26 1,8 10,2
42 2,5 19 0,41 2,05 7,6
43 2,5 35 0,3 2,1 8
44 3 56 0,26 2,3 6,3
45 4 19 0,52 2,6 5
46 4 49 0,32 2,88 5
47 5 98 0,24 3,4 3,9
48 6 19 0,64 3,2 3,3
49 6 49 0,39 3,5 3,3
50 10 49 0,52 4,68 2
51 10 133 0,32 4,8 2
52 16 19 1,05 5,15 2
53 25 19 1,3 6,4 1,3
54 25 133 0,49 7,35 0,8
55 35 37 1,08 7,56 0,9
56 35 259 0,41 8,61 0,57
57 41 259 0,45 9,45 0,49
58 50 37 | 1,3 9,1 0,62
59 50 259 0,49 10,29 0,4
60 70 61 1,2 10,8 0,45
61 70 259 0,57 11,97 0,29
62 95 259 0,68 14,28 0,2
ТАБЛИЦА 13.3 Допустимые динамические и статические нагрузки на монтажные провода
Вид нагрузки Марка
МШВ, МГШВ, МГШВЭ, МГШВЭВ МШП, МГШП, МГШПЭ, МГШПЭВ мгтл, МГТЛЭ КВНТ, КВНТЭ
Вибрация: диапазон частот, Гц ускорение, g, не более .... 5—2000 10 10—2000 15 20—1500 30 5—2000 15
Ударная нагрузка, g, не более 1Б0 20001 - 1Б0
Движение с линейным ускорением, g, не более 25 400 100 —
Для единичных ударов.
30 — оплетка лакированная из стекловолокна,
31 — оплетка лакированная из искусственного шелка,
32 — оплетка лакированная из шелка капрон,
33 — оплетка из полиамидного шелка,
34 — оплетка лакированная из шелка лавсан,
35 — оплетка из стекловолокна,
36 — оплетка из стеклонитей, покрытая кремнийорганической эмалью.
Провода марки МТФМ с монолитной изоляцией из фторопласта-4 пригодны для работы в агрессивных средах. Не допускается при эксплуатации и монтаже нагрев выше 250° С и обжигание проводов с изоляцией из фторопласта-4, так как при этом выделяются токсичные газы.
Монтажные провода с наружной изоляцией из полихлорвинилового пластиката, поливинилхлорида и полиэтилена имеют следующие цвета изоляции: красный, синий или голубой, черный или фиолетовый, желтый или оранжевый, белый, зеленый и др. Монтажные провода с волокнистой изоляцией выпускаются в основном с комбинированной расцветкой по белому тону (с расцветкой «искрой»). Провод марки БПВЛ бывает белой, голубой или красной расцветки. При обозначении марки провода в конструкторской документации расцветка указывается первой буквой основного цвета: красная или розовая — К; синяя или голубая—С; черная или фиолетовая — Ч; желтая или оранжевая — Ж; белая — Б; зеленая—3; коричневая — Кч. При комбинированной расцветке обозначение состоит из первой буквы основного белого тона и первых букв дополнительных цветов. Например, комбинированная расцветка по белому тону красным цветом обозначается БК и расцветка по белому тону красным и синим цветом — Б КС ,
Пример условного обозначения в конструкторской документации монтажного провода марки МГЦСЛ сечением 0,35 мм2 с комбинированной расцветкой по белому тону зеленым и желтым цветом:
Провод МГЦСЛ 0,35 БЗЖ ГОСТ 10349—63
Радиочастотные кабели
Радиочастотные (высокочастотные) кабели предназначаются для работы в электрических цепях с частотой более 1 МГц.
Радиочастотные кабели по конструкции и назначению разделяются на три вида:
1) коаксиальные — РК;
2) симметричные — РД;
3) спиральные — PC,
Согласно общим техническим условиям на радиочастотные кабели ТУ КП 100—60 название каждого радиочастотного кабеля (марка кабеля) состоит из двух букв, обозначающих вид кабеля, и грех чисел, написанных через дефис. Первое число указывает величину номинального волнового сопротивления, второе — номинальный диаметр по изоляции в миллиметрах, а третье — двухзначное — обозначает род изоляции (первая цифра) и порядковый номер конструкции Значения чисел, определяющих род изоляции, следующие: / _ полиэтилен различных модификаций и его смеси, 2 — фторопласт, 3 — полистирол (стирофлекс), 4 — полипропилен и его смеси, 5 — резина и 6 — неорганическая изоляция.
476
Технические характеристики радиочастотных коаксиальных кабелей со сплошной изоляцией из стабилизированного полиэтилена и фоторопласта-4
Марка кабеля Число проволок в жиле Диаметр жилы, мм Номинальный диаметр изоляции, мм Номинальный наружный диаметр, мм Емкость, пФ/м, не более Волновое сопротивление. Ом Затухание при частоте 3000 МГц, дБ/м, не более Испытательное напряжение прн частоте 50 Гц, кВ Минимальный радиус изгиба, мм, при температуре ТУ КП
выше 4-5° С ниже 4-5° С
РК-50-2-13 (РК-19) 1 0,68 2,2 4,0 115 50±2 2,0 3 20 40 100.41—60
РК-50-3-13 (РК-55) 1 0,9 3,0 5,0 1 10 50±2 1,7 4 30 60 100.42—60
РК-50-4-13 (РК-29) 1 1,37 4,6 9,6 1 10 50±2 1.4 3 50 100 100.43—60
РК-50-7-15 (РК-47) 7X0,76 2,28 7,3 10,3 115 50±2 1,25 4 50 100 100.44—60
РК-50-7-16 (РК-28) 7x0,76 2, 28 7,3 11,2 115 50±2 1,25 4 50 100 100.45—60
РК-50-11-13 (РК-48) 7X1,13 3,39 11,0 14,0 115 50±2 0,85 7 70 140 100.46—60
РК-75-4-15 (РК-1 ) 1 0,72 4,6 7.3 76 75±3 1.3 5 40 70 100.47—60
РК-75-4-12 (Р-149) 7X0,26 0,78 4, 6 7,3 76 75±3 1,5 5 40 70 100.48—60
РК-75-7-15 1 1 , 13 7,3 9,5 76 75±3 1 , 1 8 50 100 100.49—60
РК-75-7-16 (РК-20) 7x0,4 1,2 7,3 10,3 76 75±3 1, 1 8 50 100 100.50—60
РК 100-7-13 (РК-2) 1 0,6 7,3 9.7 57 100± 5 0,85 6 50 100 100.51—60
РК-50-2-21 (РКТФ-91) 1 0,73 2,2 4,0 105 50±2 2,0 3 20 40 100.91—60
РК-50-4-21 (РКТФ-29) 1 1.54 4,6 7,0 106 50±2 1, 1 6, 4 40 70 100.93—60
РК-50-7-21 (РКТФ-47) 7X0.83 2,49 7.3 9,3 106 50±2 1,1 9 50 100 100.94—60
РК-50-11-21 (РКТФ-48) 7X1, 19 3,57 11,0 13,0 106 50 + 2 0,9 12 60 130 100.95 —60
РК-75-2-21 1 0,41 2.2 4.0 70 75±3 1,7 2.6 20 40 100.96 —60
РК-75-4-22 (РКТФ-49) 7X0,3 0.9 4.6 6,4 70 75±3 1,25 5 30 60 100.99 —60
РК-75-7-22 (РКГФ-20) 7X0,46 1,38 7.3 9,5 70 75±3 1.1 8 50 100 100.101—60
РК-100-7-21 (РКТФ-2) 1 0,74 7,3 9,5 50 Ю0±5 1, 1 6,2 50 100 100. 10 2—60
РС-400-7-1 1 (РКЗ-401) 0,3 5’ 7.9 13,0 1800 400±40 1,2= 0,3 150 150 100.121—60
PC-400-7-12 (РКЗ-400) — 0,51’ 12,5 18,0 200 400±40 1,7= 1 200 200 100.1 22—60
РС-1600-7-11 (РКЗ-1601) — 0, 11 7,6 13,0 1 1 50 1600±160 1,2’ 0,3 150 150 100.123—60
' Диаметр внутреннего провода.
’ Коэффициент затухания, дБ/мкс.
ТАБЛИЦА 13.5
Технические характеристики радиочастотных коаксиальных кабелей с полувоздушной изоляцией
Марка кабеля Число проволок в жиле и диаметр проволок, мм Емкость, пФ/м, не более Волновое сопротивление, Ом Затухание, дБ/м, при частоте МГц Испытательное напряжение, кВ, при частоте 50 Гц Минимальный радиус изгиба при монтаже, мм, прн температуре ту КП
45 3000 выше 4-5° С ниже 4-5° С
РК-75-3-11 (РК-67) 7X0,23 60 75±3 о.зо1 1,7 0,5 30 60 100.61—60
РК-75-4-17 (РК-66) 1X1,03 60 75±3 — 1,0 1 40 70 100.62—60
РК-75-7-17 (РК-77) 1X1,62 60 75 ±3 — 1,0 1 50 100 100.63—60
РК-75-17-11 1X4,0 53 75±3 0,07'2 — 4 160 270 100.65—60
РК-100-4-11 1 ХО,64 56 100±5 — 1,3 1 70 140 100.66—62
РК-100-7-14 (РК-64) 1X1,0 45 100±5 — 0,8 1 50 100 100.64—60
РК-150-7-11 1 Х0.37 27 150±10 0,08 1,2 1 100 150 100.67—63
РК-150-7-12 1X0,37 27 150± 10 0,08 1,2 1 100 150 100.75—63
1 При частоте 2 00 МГц. " При частоте 600 МГц.
В обозначении симметричных кабелей вместо диаметра по изоляции указывают максимальный диаметр кабеля по заполнению.
Внутренний провод кабеля может быть в зависимости от марки кабеля одножильным и многожильным — с числом проволок в жиле 7. Многопроволочная структура жилы кабеля обеспечивает его гибкость и расширяет область возможного применения в условиях вибрации. Внутренний провод изготовляют из медной отожженной проволоки. В кабелях с резиновой изоляцией для предохранения от окисления применяют лухсеный провод. В кабелях с изоляцией из фторопласта-4 и полиэтилена для уменьшения затухания применяют также провода из посеребренной проволоки.
В табл. 13.4 приведены технические характеристики радиочастотных коаксиальных кабелей со сплошной изоляцией Спиральные кабели имеют коэффициенты укорочения волны 180 (PC-400-7-11); 300 (РС-400-7-12) и 500 (PC-1600-7-11). Интервал рабочих температур спиральных кабелей — 404-4-85° С.
Технические характеристики радиочастотных коаксиальных кабелей с полувоздушной изоляцией приведены в табл. 13.5.
Симметричные радиочастотные кабели сравнительно редко применяются в радиоаппаратуре. В настоящее время выпускаются следующие марки симметричных кабелей, разрешенных для применения в новых разработках: РД-75-3-11 (ТУ КП 100.181—62); РД-75-3-12 (ТУ КП 100.182—62); РД-200-7-12 (ТУ КП 100.183— 62); РД-200-7-11 (ТУ КП 100.184—62).
Все радиочастотные кабели, за исключением спиральных, работоспособны при вибрации в диапазоне частот от 10 до 1000 Гц с ускорением до 15 g и при ударной нагрузке 4000 ударов с ускорением до 75 g.
Радиочастотные кабели с наружной изоляцией из полихлорвинилового пластиката, номера ТУ которых 100.41—...4-100.60—...,; 100.75— ...4-100.80—...; 100.182—62; 100.184—62, работоспособны в интервале температур о; —40 до -|-70° С.
Радиочастотные кабели с полиэтиленовой наружной изоляцией (номера ТУ 100.1—....4- 100.40 —...; 100.61—....4- 100.74— ....; 100.181—62; 100.183—62) работоспособны в интервале температур от —60 до +85° С. Радиочастотные кабели с изоляцией из фторопласта-4 (номера ТУ 100.91—....4-100.120—,..,) работоспособны в интервале температур от —60 до +200° С.
Пример условного обозначения в конструкторской документация радиочастотного коаксиального кабеля со сплошной изоляцией из фторопласта-4 марки РК-75-7-22:
Кабель РК-75-7-22 ТУ КП 100.101—60.
13.2. ЭКРАНИРУЮЩИЕ ЧУЛКИ И ШЛАНГИ
Металлическая плетенка (табл. 13.6)
Экранирующие чулки изготовляются в виде металлической плетенки (рис. 13.4, а) и применяются для защиты проводов, монтажных жгутов и кабелей от механических воздействий и влияния внешних полей.
Плетенка ПМЛ изготовляется из медных проволок, луженых сплавов ПОС-40. Плетенка ПЛМГ изготовляется из алюминиевых проволок.
Основные данные плетенки ПМЛ и ПАМГ (по ОТУ 22-223—66)
Предельные диаметры экранирующих проводов (жгутов), мм
Диаметр проволоки плетенки, мм
Плотность плетеики, %
Масса 1 м плетенки, не более
Обозначение
s s а о) х S s а
ПМЛ ПАМГ ПМЛ ПАМГ ПМЛ ПАМГ
2X4 4X5 3X6 6X10
10X16 16x24 24X30 30x40 40x55
2
4
3
6
10
16
24
30
40
4
5
6
10
16
24
30
40
55
0,12 0,12 0,15 0,15 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3
0,2 0,2 0,2 0,25 0,25 0,25 0,25
75
75
85
85
85
85
85
85
85
80
80
80
80
80
80
80
7,3
9,3
16,8
33,5
59,2
132
161
201
274
6,15
13,5 18,5 33
42
46,2
59,2
Рис. 13.4, Экранирующие чулки и шланги:
Z —уплотнение нз хлопчатобумажной пряжи; 2 — алюминиевая лента; 3 — экранирующая оплетка (плетенка).
Пример условного обозначения в конструкторской документации плетенки из медной проволоки для экранирования провода (кабеля) диаметром от 6 до 10 мм:
Плетенка ПМЛ 10X16 ОТУ 22-223 —66.
Алюминиевые рукава (табл. 13.7)
Для экранирования и защиты от механических повреждений соединительных кабелей при открытой прокладке последних и при эксплуатации в условиях интенсивных механических воздействий
применяют алюминиевые рукава (рис. 13.4, б, в). Рукава изготовляются из алюминиевой ленты с уплотнением из хлопчатобумажной пряжи и классифицируются по условному диаметру внутреннего прохода и по наличию наружной экранирующей оплетки из медной луженой проволоки.
Пример условного обозначения в конструкторской документации алюминиевого рукава в оплетке с номинальным внутренним диаметром 11,5 мм:
Рукав РЗ-АЛ-Х-Л 12 СТУ 36-05-083—62.
ТАБЛИЦА 13.7
Технические данные алюминиевых рукавов для гибких кабелей (по СТУ 36-05-083—62) [8]
Диаметр Диаметр рукавов, мм Допускаемый радиус изгиба, мм не менее Плотность Массе 1 м рукава, г
5S максимальный наружный
условного S’S
л = ч ч оплетки, ч
прохода, ч S s S X Ч х X X % не менее X X
мм S о. ч ч ч
S >> < X <
К щ 00 4> со m 00 со
2 ей (X CU Си CU си
8 7,8 10,9 11,8 35 40 95 45 123
10 9,5 13,6 14,6 60 70 75 57 119
12 Н,5 15,6 16,6 60 70 75 65 136
15 14,5 19 20 85 100 75 116 204
18 17,5 22,1 23,1 100 120 85 142 244
22 21,3 27,2 28,1 130 150 95 167 457
25 24,3 30,7 32,2 150 170 95 180 670
27 26,3 32,2 33,7 150 180 75 200 442
29 28,5 33,6 35,1 170 200 95 206 565
34 33,2 39,5 41 180 220 75 300 599
38 37,2 43,5 45 200 250 95 415 900
42 41 48,4 49,9 220 250 75 465 812
13.3. ИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Изоляционные труби и
Изоляционные трубки используются для изоляции голых проводов, выводных пластинчатых и трубчатых контактов реле, разъемов и переходных колодок, для механической защиты и изоляции монтажных жгутов. Применяются следующие типы изоляционных трубок.
Трубки электроизоляционные хлопчатобумажные лакированные (линоксиновые) (ГОСТ 9614—61), изготовляемые из сплетенного хлопчатобумажного чулка, пропитанного влагостойким лаком. Трубки марки ТЛВ предназначены для работы на воздухе, марки ТДМ — в трансформаторном масле (табл. 13.8).
Трубки электроизоляционные лакированные из стекловолокна марок ТЛС (интервал рабочих температур —504-4-105° С), ТЭС (—50-Т-+130° С), ТКС (—50-4+180° С) ГОСТ 10699-63, 480
Основные размеры электроизоляционных трубок (с ограничением стандартов)* мм
Трубки электроизоляционные хлопчатобумажные лакированные (линоксиновые) ГОСТ 9614 — 61 Трубки электроизоляционные лаки роиаииые из стекловолокна ГОСТ 10699 — 63
Внутренний диаметр Толщина стенки Внутренний диаметр Толщина стенки Внутренний диаметр Толщина стенкн Внутренний диаметр Толщина стенкн
0,5 0,4 5 0,5 4,5 0,5
0,75 0,5 6 0,8 1 5
1 8 1,5 0,4 6
1,5 10 2 7
2 0,7 12 2,5 8 0,6
2,5 14 0,9 3 9
3 16 3,5 10
4 — — 4 0,5 — —
Трубки полихлорвиниловые марок 230 и 230Т (МРТУ 6-05-919— 63). Размеры этих трубок даны в табл. 7.18. Трубки пластикатные морозостойкие марки М-50 (СТУ 9-249—62).
Теплостойкий стеклолакочулок (ВТУ МЭП ОАА. 053—53), представляющий собой лакированную трубку из плетеного стекловолокна [8].
Свойства и область применения полихлорвиниловых и пластикатных трубок приведены в табл. 7.17 — 7.19.
Изоляционные ленты и пленки
Для изоляции и механической защиты жгутов, а также для заделки изоляции проводов и кабелей, используются изоляционные хлопчатобумажные ленты (ГОСТ 4514—48), ленты из полихлорвинилового пластиката (ТУ МХП 1375—47), леиты полихлорвиниловые (липкие) (ТУ МХП 2898—55), стеклолента изоляционная (липкая) (ГОСТ 10156—66), лента маркировочная липкая (ВТУ М-833—60).
Для обмотки монтажных жгутов радиоаппаратуры, работающей в условиях повышенной температуры и влажности, применяют пленку изоляционную из фторопласта-4 (ВТУ М-461—55) (см. табл.7.17). Пленки выпускаются в виде лент шириной от 12 до 90 мм.
В качестве обмоточного и прокладочного материала применяется в виде лент и листов лакоткань электроизоляционная (ГОСТ 2214—66) [8].
Светлые лакоткани на хлопчатобумажной основе имеют толщину 0,15—0,3 мм и выпускаются следующих марок: ЛХ1 —нормальная с повышенными диэлектрическими свойствами; ЛХ2 — нормальная; ЛХМ — маслостойкая; ЛХС — специальная.
Светлые лакоткани на шелковой основе толщиной 0,08—0,15 мм выпускаются следующих марок: ЛШ1 —нормальная с повышенными диэлектрическими свойствами; ЛШ2 — нормальная; ЛШС1 —специальная с повышенными диэлектрическими свойствами и повышен-
ной стойкостью против действия трансформаторного масла и бензина; ЛШС2 — специальная; ЛШС — специальная гонкая.
Черные лакоткани на хлопчатобумажной основе имеют толщину 0,17—0,3 мм и выпускаются следующих марок; ЛХЧ1 — нормальная с повышенными диэлектрическими свойствами; ЛХЧ2 — нормальная; ЛХЧЗ — нормальная на шифоне.
Стеклолакоткани*. черная марки ЛСТЧ (ВТУ МЭП 635—56) толщиной 0,11—0,2 мм, светлых марок СПТ-3 (ТУ ОИИ 503.063—55) толщиной 0,15—0,24 мм и ЛСС (ВТУ ИК 32—57) толщиной 0,05— 0,06 мм. Стеклолакоткани эластичны, обладают большой механической и электрической прочностью, влагостойки и нагревостойки (до 4-125° С).
Для заделки концов изоляции проводов (наложения бандажей) и для вязки монтажных проводов в жгуты применяют хлопчатобумажные глянцевые нитки № 00, 0 и 1 (ГОСТ 6309—59). Для вязки жгутов из проводов сечением 0,14 мм2 и меньше используют шелковые нитки № 13 (ГОСТ 1870—68).
В табл. 13.9 приведены марки материалов, используемых для склейки, пайки, маркировки, защиты паяных соединений, протирки мест пайки и других целей.
ТАБЛИЦА 13.9
Монтажные материалы
Наименование и марка ГОСТ, ТУ Область применения
Ацетон ГОСТ 2768—69 Растворитель
Дихлорэтан ГОСТ 1942—63 Растворитель
Клей БФ-4 ТУ МХП 1367—49 Крепление нитяных бандажей, трубок, корпусов элементов на платах
Клей нитроцеллюлозный ТУ МХП Крепление нитяных бан-
АК-20 720—41 дажей и трубок
Клей перхлорвиниловый ТУ МХП Крепление полихлорви-
ХВК-2а КУ-463—56 ниловых трубок и лент
Краски маркировочные ТУ МГУХП Нанесение маркировоч-
специальные № 112—58 ных знаков
Лак СБ-1С ТУ МХП 2785—54 Покрытие монтажа для защиты от воздействия влаги
Цапонлаки ГОСТ 5236—50 Покрытие мест пайки после контроля
Припой марки ПОС-40 ГОСТ 1499-70 Лужение выводов, пайка механических деталей и навесного монтажа
Припой марки ПОС-60 ГОСТ 1499—70 Пайка на печатных платах
Припой марки ПОСВ-33 — Припайка проводов к экранирующей оплет-
Спирт гидролизный марки «А» СТУ-57-227—64 Протирка мест пайки для удаления нагара и остатков флюса
13.4. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОЕКТИРОВАНИИ МОНТАЖНЫХ СХЕМ
Электрический монтаж как опытных образцов, так и серийных должен производиться в соответствии с требованиями РТМ и ТУ (междуведомственных, ведомственных или выпускаемых на предприятии) на внутриприборный и внутриблочный электромонтаж радиоэлектронной аппаратуры. РТМ и ТУ устанавливают технические требования и способы выполнения электрического монтажа при проектировании и изготовлении аппаратуры. Основным конструкторским документом, по которому выполняется электрический монтаж, является электромонтажный чертеж (МЧ).
При проектировании электрического монтажа на электромонтажном чертеже надлежит указывать наименование и номер материала или ТУ.
При предъявлении к электрическому монтажу требований, не указанных в РТМ или ТУ, эти требования надлежит указывать на чертежах, схемах и других конструкторских и технологических документах текстовыми надписями или вычерчиванием.
13.5. ВЫБОР И МОНТАЖ ПРОВОДОВ
При выборе монтажных проводов необходимо учитывать ряд требований:
— одножильный провод применяется для жесткого навесного монтажа и монтажа на платах с пистонами и шпильками;
— монтажные соединения длиной менее 30 мм могут выполняться голым проводом, имеющим антикоррозионное покрытие, расстояние между проводом и другими токопроводящими поверхностями должны быть не менее 3 мм;
— для межузловых, межблочных и межприборных соединений, а также для соединения реле, переключателей и других подобных элементов используется многожильный провод, увязанный в жгуты;
— соединение деталей и элементов с «плавающими» контактными лепестками должно выполняться гибкими монтажными проводами с провесом, исключающим их натяжение при наибольшем расстоянии между контактами;
— при работе в условиях сильных вибраций, а также в случае использования больших межблочных жгутов рекомендуется применять провода сечением не менее 0,35 мм2, даже при наличии крепежных скобок.
Соединения проводов между собой и с выводами навесных элементов должны выполняться с применением опорных промежуточных контактов (лепестков, монтажных стоек, клеммных плат) (см. гл. 15). Монтажные провода в местах присоединения должны быть механически закреплены и обжаты (рис. 13.5). В каждом отверстии лепестка допускается крепить не более двух проводов или выводов навесных элементов. К одному зажимному контакту также рекомендуется подключать не более двух проводов с кабельными наконечниками (см. § 15.5) или без них.
Гибкие монтажные провода, подсоединяемые к неподвижным элементам, смена которых возможна при эксплуатации, должны иметь запас по длине, обеспечивающий одну-две повторные заделки
излишек
Рис. 13.5. Рекомендуемые способы механического крепления монтажных проводов и выводов навесных элементов на контактных лепестках перед пайкой.
на каждый конец провода. Следует избегать натяжений монтажных проводов, резких перегибов, провода не должны касаться острых углов деталей. Минимальный внутренний радиус изгиба провода не должен быть меньше двухкратной величины наружного диаметра провода.
При монтаже рекомендуется принимать следующие меры по уменьшению влияния одних цепей на другие:
— длина проводов высокочастотных цепей должна быть наименьшей и располагаться они должны по наикратчайшим путям между элементами высокочастотных схем;
— неэкранированные провода высокочастотных цепей следует располагать по возможности под прямым углом, а при параллельном расположении они должны быть максимально удалены друг от Друга;
— экранировать необходимо провода, наиболее сильно подверженные воздействию помех, или провода, создающие помехи;
— провода питания переменного тока (50, 400 или 500 Гц) рекомендуется свивать до заделки в общий жгут проводов.
Для удобства сборки и ремонта аппаратуры рекомендуется при монтаже различные цепей использовать провода различных цветов:
Цепь Цвет провода
Высоковольтная с положительным потенциалом Красный и все его сочетания с другими цветами, кроме синего и зеленого
Высоковольтная с отрицательным потенциалом Синий и все его сочетания с другими, кроме красного и зеленого
С нулевым потенциалом относительно корпуса Накала ламп Черный или фиолетовый Зеленый и все его сочетание с другими, кроме красного и синего
Остальные цепи монтируют проводами любого цвета, за исключением перечисленных выше.
Монтаж каждой электрической цепи, находящейся под одним и тем же потенциалом, должен выполняться от начала до конца проводом одного цвета.
Цифровая маркировка проводов жгутов, в случае необходимости, должна производиться с помощью маркировочной ленты, трубки или бирки (рис. 13.6). При маркировке лентой или трубкой изоляция проводов одновременно предохраняется от разлохмачивания. Чтобы трубка не сползала, ее следует закреплять на проводах клеем А К-20 или БФ-4.
Для предотвращения обрыва проводов сечением 0,14 мм2 и менее их необходимо подключать к контактным лепесткам с помощью специальных лепестковых наконечников (рис. 13.7).
Рис. 13.6. Способы маркировки проводов и кабелей металлической биркой {а и б), трубкой (в), маркировочной липкой лентой (г).
Рис. 13.7. Крепление проводов сечением 0,14 мм2 и менее с помощью контактного наконечника.
13.6. МОНТАЖ ЭКРАНИРОВАННЫХ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ
Экранирующие оплетки монтажных проводов необходимо заземлять, соединяя их с общим нулевым проводом или корпусом. Места заземления экранирующих оплеток должны быть указаны конструктором в чертеже или монтажной схеме. Заземление должно производиться с обеих концов оплетки при длине ее свыше 100 мм.
Соединение оплетки с корпусом выполняется с помощью лепестков (разрешается применять заземляющие лепестки, изготовленные надрезкой в шасси). Не рекомендуется использовать для соединения с корпусом винты крепления элементов и скоб. Не допускается припайка проводов заземления непосредственно к поверхности шасси.
Расстояние между концом экранирующей оплетки и торцом изоляционной оболочки провода должно быть равно 20—25 мм.
Соединяемые с корпусом (шасси) аппаратуры концы экранирующей оплетки должны быть разделены одним из следующих способов [8, 10]:
— расплетением экранирующей оплетки, особенно для многопроводных кабелей и проводов, и отводом ее в сторону со скручиванием и заделкой конца оплетки на проводе;
— протаскиванием провода сквозь оплетку с отводом ее в сторону и заделкой ее конца на проводе;
— подпайкой заземляющего провода к концу экранирующей оплетки с закреплением ее с помощью изоляционной трубки на клее.
Рис. 13.8. Способы заделки коаксиальных кабелей и экранированных проводов в приборные розетки.
Заделка незаземляемого конца экранирующей оплетки производится с применением нитяного бандажа (оклетневкой), полихлорвиниловой трубки или липкой изоляционной ленты [10].
Разделка концов коаксиальных кабелей, применяемых для внутриблочного монтажа, производится аналогично разделке концов экранированных проводов.
Примеры заделки коаксиальных кабелей и экранированных проводов в приборные части высокочастотных разъемов приведены на рис. 13.8. Пайка экранирующей оплетки должна производиться низкотемпературным припоем типа ПОСВ-33 в течение 2—3 с.
Заделка коаксиальных кабелей в кабельные розетки высокочастотных разъемов выполняется согласно инструкциям, приведенным в стандартах на разъемы.
13.7. УКЛАДКА И ВЯЗКА ЖГУТОВ
В жгуты должны связываться два или более параллельно идущих изолированных провода, если это не вызывает недопустимого увеличения взаимных наводок. Необходимость вязки отдельными жгутами проводов устанавливается разработчиком или конструктором аппаратуры и указывается в чертежах. Жгуты составляются из параллельно уложенных проводов без каких-либо выступов. Длинные провода должны по возможности укладываться в верхней части жгута. Экранированные провода и провода малых сечений рекомендуется укладывать внутри жгута.
Рис. 13.9. Пример вязки жгута.
Рис, 13.10. Пример обмотки жгута киперной или полихлорвиниловой лентой с заделкой конца.
Рис. 13.11. Пример применения (а) и конструкции проходных втулок (б ив).
Внутренний радиус изгиба жгута должен быть не менее трехкратной величины наибольшего наружного диаметра провода, входящего в жгут.
Вязка жгутов производится одной-тремя нитками № 00 в зависимости от диаметра жгута (рис. 13.9). Шаг вязки рекомендуется выбирать в зависимости от диаметра жгута
Диаметр жгута, мм До 10 От 11 до 30 Свыше 30
Шаг вязки мм, не более . . . 20 30 40
Рис. 13.12. Крепление монтажного жгута (кабеля) скобой.
При необходимости защиты жгута от механических повреждений, а также от воздействия влаги, он должен быть обмотан хлопчатобумажной (киперной) лентой или липкой полихлорвиниловой лентой (рис. 13.10). Конец обмотки жгута должен крепиться бандажом из ниток. Для повышения влагостойкости жгуты с обмоткой киперной или миткалевой лентой покрывают влагостойким лаком.
При прохождении жгутов, а также отдельных проводов, через металлические стенки необходимо применять специальные изоляционные трубки (рис. 13.11).
Жгуты и высокочастотные кабели следует крепить с помощью скоб и хомутиков с прокладкой из полихлорвинилового пластиката толщиной не менее 0,5 мм или из картона (рис. 13.12). Расстояние между скобами выбирается, исходя из следующих соотношений;
Диаметр жгута, мм . . . До 10 От И до 30 Свыше 30
Расстояние между скобами, мм, не более 200 250 300
Отдельные провода сечением 0,2 мм2 и менее нужно крепить на расстоянии не более 50 мм.
Подвижные жгуты следует собирать из особо гибких монтажных проводов (типа МОГ) и заключать в эластичные полихлорвиниловые трубки или обшивать текстовинитом или кожей. Начало и конец обшитой части жгута должны иметь закрепления скобками с эластичными прокладками толщиной не менее 1 мм и выступающие за края скобы на 2—3 мм.
13.8, МОНТАЖ МНОГОКОНТАКТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
При тесном расположении лепестков многоконтактных элементов рекомендуется провода закреплять на лепестках (рис. 13.13, а). Провода сечением более 0,35 мм2 допускается закреплять на лепестках, как показано на рис. 13.13, б. Проволочные выводы много
Рис. 13.13. Способы закрепления проводов па выводах многокоп-тактных элементов.
контактных элементов (например, реле РЭС-9) соединяют с монтажными проводами закруткой на один-два оборота с последующей пайкой. Подводку проводов рекомендуется выполнять так же, как и для плоских лепестков. На лепестки и проволочные выводы необходимо надевать изоляционные трубки, закрепляемые с помощью клея.
При монтаже штепсельных разъемов с трубчатыми контактами присоединение проводов должно выполняться, как показано на рис. 13,13, в, г. Разъемы должны устанавливаться так, чтобы срезы их контактов были обращены в сторону, с которой производится монтаж. Допускается присоединение к одному контакту двух или трех скрученных проводов при условии, что суммарный диаметр этих проводов меньше отверстия в контакте. После припайки проводов на контакты должны быть надеты изоляционные трубки, причем для прочного закрепления трубок на контактах их внутренний диаметр не должен быть больше наружного диаметра контактов. Диаметр изоляции подсоединяемых проводов должен быть меньше наружного диаметра контакта.
Подводимые к многоконтактным элементам провода связываются в жгут. Жгут рекомендуется закрепить с помощью скобки или хомутика вблизи места распайки.
13.9 . МОНТАЖ НАВЕСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Навесные элементы должны быть надежно закреплены на механических опорах (контактных лепестках, стойках, расшивочных панелях). Для сварочных соединений и соединений скруткой возможно применение бесконтактных изоляционных панелей(рис. 13.14).
Рис. 13.14. Бесконтактная изоляционная панель.
Соединение выводов навесных элементов с контактными лепестками и стойками выполняется путем механического закрепления с последующей пайкой для образования хорошего электрического соединения. Длина монтажных выводов элементов от места пайки до корпуса элемента должна быть минимальной, но не менее величины, указанной в ТУ на этот элемент.
Расстояние между элементами, имеющими изолирующее покрытие, а также между элементами, шасси и другими металлическими поверхностями, должно быть не менее 2 мм. Расстояние между неизолированными корпусами навесных элементов должно быть не менее 3 мм.
При тесном монтаже на корпусы элементов, а также на их выводы необходимо надевать изолирующие трубки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Андреевский М. Н. Конструирование элементов передатчиков, устанавливаемых на подвижных объектах. Оборон-гиз, 1959.
2. А п у х т и и Г. И. Технология пайки монтажных соединений в приборостроении. Госэнергоиздат, 1957.
3. Бачелис Д. С., Белоруссов Н. И. и Саакян А. Е. Электрические провода, кабели и шнуры. Изд-во «Энергия», 1971.
4. Буклер В. О., Валяев И. Н. и Рабинович Ю. И. Монтаж радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1962.
5. Варламов Р. Г. Основы конструирования радиоэлектронных аппаратов. Изд. МЭИ, 1963.
6. В а р л а м о в Р. Г. Компоновка радио- и электронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1966.
7. Даммер Дж. и др. Расчет и конструирование электронной аппаратуры. Изд-во «Энергия», 1964.
8. 3 а р х И. М. Справочное пособие по монтажу и регулировке радиоэлектронной аппаратуры. Изд-во «Судостроение» 1966.
9. Рапопорт 3. Г и Бобров К. Е. Материалы для ремонта радиосредств. Воениздат, 1962.
10. Ч у р а б о Д. Д. Конструирование деталей и узлов радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1963.
11. Гольдберг А. Л. и др. Монтажные провода для радиоэлектронной аппаратуры. Изд-во «Энергия», 1967.
12. Кабели, провода и шнуры электрические. Технические уело вия. Ч 2. — Ч. 7. Отделение ВНИИЭМ по научно-технической информации, стандартизации и нормализации в электротехнике 1966—
14. ПЕЧАТНЫЙ МОНТАЖ
14.1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Печатный монтаж по сравнению с проволочным имеет следующие преимущества: повышенную надежность, хорошую повторяемость параметров монтажа и относительную легкость механизации и автоматизации производственных процессов. Уменьшение объема узла обычно не достигается.
Основой печатного узла является печатная плата в виде изоляционного основания с нанесенными на него печатными проводниками и (если имеются) печатными радиоэлементами. В настоящее время наибольшее распространение нашли следующие методы получения печатных плат:
1. Химические (X)—травление фольгированного диэлектрика без металлизации монтажных отверстий.
2. Электрохимические (ЭХ) — гальваническое осаждение меди на диэлектрическое основание и в монтажные отверстия.
3. Комбинированные (К) — комбинация технологических приемов травления фольгированного диэлектрика с последующей металлизацией монтажных отверстий.
Химические и комбинированные методы применяются наиболее часто.
Химические методы
Фотохимический — копирование изображения с негатива на фольгированный диэлектрик, покрытый светочувствительным слоем с последующим удалением незащищенных участков фольги химическим травлением. Метод обладает наивысшей точностью и разрешающей способностью, не требует сложного оборудования, позволяет осуществлять легкий переход от одной схемы к другой. Используется в серийном и опытном производстве при большой номенклатуре сложных односторонних печатных плат.
Офсетнохимический — печатание изображения кислостойкой краской офсетным способом с позитивной печатной формы на фольгированный диэлектрик с последующим удалением металла с незащищенных участков химическим травлением. Метод обладает высокой производительностью и применяется в крупносерийном производстве при ограниченной номенклатуре односторонних печатных плат.
Сеточнохимический — печатание кислостойкой краской позитивного изображения печатного монтажа через сетчатый трафарет на фольгированный диэлектрик. Метод обладает максимальной производительностью по сравнению с остальными методами, применяется в крупносерийном производстве при малой номенклатуре односторонних несложных печатных плат.
Электрохимические методы
Фотоэлектрохимический — копирование изображения с диапа-позитива на изоляционное основание, покрытое светочувствительным слоем с последующей пробивкой отверстий и металлизацией их совместно со схемой. Метод не требует сложного оборудования, применяется в серийном и опытном производстве при большой номенклатуре двусторонних печатных плат.
Офсетноэлектрохимический — печатание изображения с негативной печатной формы на изоляционное основание с пробитыми отверстиями с дальнейшей металлизацией незащищенных участков. Метод обладает быстротой воспроизведения изображений, применяется в серийном производстве при малой номенклатуре двусторонних печатных плат.
Сеточноэлектрохимический — печатание кислотостойкой краской через сетчатый траферет негативного изображения печатного монтажа с дальнейшей металлизацией изоляционного основания с отверстиями химическим способом. Метод применяется в крупносерийном производстве при малой номенклатуре простых двусторонних печатных плат.
Электрохимический и комбинированный методы используются при одно- и двустороннем печатном монтаже. Рекомендуемая минимальная ширина проводников и величина зазоров между ними 0,8 мм и более (способ ЭХ) и 0,5 мм и более (способ К). При уменьшении этих размеров до 0,2—0,4 мм можно использовать только химические методы.
14.2. ИЗОЛЯЦИОННЫЕ И ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Сводные данные по наиболее широко используемым изоляционным и фольгированным материалам даны в табл. 14.1, 14.2 и на рис. 14.1 [1, 2, 4, 5].
К-11-35. Термореактивная пластмасса на основе новолачной синтетической смолы № 14 с минеральным наполнителем.
Материал обладает повышенной механической прочностью, хорошими электроизоляционными свойствами и незначительным водопоглощением, легко армируется, механической обработке поддается с трудом из-за большой абразивности. Изделия характеризуются стабильностью размеров при эксплуатации.
АГ-4. Термореактивная волокнистая пластмасса на основе модифицированной фенолоформальдегидпоп смолы и стекловолокна или стеклонити в качестве наполнителя. Выпускается двух марок:
В — спутанное бесщелочное стекловолокно, покрытое связующим составом в брикетах или небрикетированное;
С—стеклонити, покрытые связующим, в виде ленты. Обладает высокой механической прочностью, хорошими электроизоляционными свойствами, мало зависящими от температуры и влажности, высокой теплостойкостью, химической стойкостью к щелочам и кислотам и незначительным водопоглощением.
Гетинакс электротехнический. Прессованные листы, состоящие из двух и более слоев пропиточной или изоляционной бумаги, пропитанной феноло-, крезоло-, ксиленолоальдегидной или феноло-анилиноальдегидной смолой или смесью этих смол.
ТАБЛИЦА 14.1
Рекомендуемая толщина платы-основания
Методы изготовления MjpKa материала Толщина, мм
Химические и комбинированные Гетинакс фольгированный ГФ-1-П ГФ-2-П Стеклотекстолит фольгированный СФ-1, СФ-2 Фольгированный фторопласт-4 Фольгированный диэлект-трик на основе стеклоткани НФД 1,5—3,0 0,8—2,5 1,5—3,0 0,8—2,5
Электрохимические Гетинакс электротехнический ЭВ Гетинакс электротехнический Вв Прессматериал К-114-35 Прессматериал АГ-4 Стеклотекстолит листовой СТЭФ 1,5—3,0 1,5—3,0 1 0,5 0,8—2,5
Рис. 14.1. Зависимости допустимого напряжения 17доп от ширины зазора 6; сопротивления проводников R и величины тока / от ширины b при толщине 50 мкм для различных способов изготовления.
Для низкочастотных устройств рекомендуются марки:
Б — повышенная электрическая прочность вдоль слоев;
В — повышенная механическая прочность;
Г — для работы в условиях повышенной влажности.
Основные физико-химические характеристики изоляционных материалов для печатных плат
Параметры материала Пресс-материал К-114-35 ГОСТ 5689—66 Пресс-материал АГ-4 ГОСТ 1087 — 62 Г етинакс электротехнический Вв ГОСТ 2718 — 66 Стеклотекстолит листовой СТЭФ ТУ 3 5-ЭП-71 —62 Стеклотекстолит фольгированный СФ-1, СФ-2 ГОСТ 10316 — 62 Гетинакс фольгированный ГФ-1-П, ГФ-2-П ГОСТ 10316—62 Гетинакс электротехнический листовой «ЭВ» СТУ-36-14-04 — 62 Фольгированный фторопласт-4 ВТУ № П-295 —62
Физические 1. Плотность, г/м3 . . 1,9 1,7—1,9 1,3—1,4 1,6 1,9—2,9 1,5—1,85 1,3—4 2,2
2. Влагостойкость, % . 0,02 0,2 — 0,8—1,0 3,0 4,0 — —
Электрические 1. Объемное удельное сопротивление, Ом-см 1-Ю14 1 • 1012 1•1010 ЫО12 1 • ю13— Ы012- 1 • 1012 1-Ю1’
2. Поверхностное удельное сопротивление, Ом ЫО1* 1 • 1012 1- 1010 1 • 1012 l-10u ЫО12— 1-10» 1-1011— 1-1012 1 • 101в
3. Диэлектрическая проницаемость . . . 5 8 7 6—7 1.1010 6 1.10s 7 6 2,0—2,1
4. Электрическая прочность, кВ/мм .... 16 13 27 20 — — 27 40
Параметры материала Пресс-материал К-114-35 ГОСТ 5689—66 Прессс-материал АГ-4 ГОСТ 1087 — 62 Гетинакс электротехнический Вв ГОСТ 2718 — 66 Стеклотекстолит листоаой СТЭФ ТУ-35-ЭП-71—62 Стеклотекстолит фольгированный СФ-1, СФ-2 ГОСТ 10316 — 62 Гетинакс фольгированный ГФ-1-П ГФ-2-П ГОСТ 10316 — 62 Гетинакс электротехнический листовой «ЭВ» СТУ-36-14-04—62 Фольгиро ааниый фторо пласт-4 ВТУ № П-295 — 62
5. Тангенс угла диэлектрических потерь . . 0,01 0,05 0,6—0,1 0,01 — 0,025— 0,038— 0,035 0,00025
Меха нические 1. Сопротивление изгибу, кгс/см2 .... 850 1200; 800—1300 0,03 2500 0,035 0,07 ПО—140
2. Сопротивление разрыву, кгс/см2 . . . 500 2500 800; 5000 700—1000 3000— 1500 2000 800 1000 225—200
3. Усадка, % 0,6—1,0 0,15 — — — — —
4. Модуль упругости, кгс/см . 35.104 .— — 4000—
Т ермические 1. Коэффициент теплопровод ности (Вт / м X Х°С) 7,5’10“ 4 4500 6-ю-4
2. Коэффициент линейного расширения, 1/°С (2—2,3) х 1,2. io-5; — ___ (8-25) X
3. Теплостойкость, ° С Х10-5 125 2,0.10~s 280 150 180 |=и 125 х10“8
Для высокочастотных устройств рекомендуются марки: /4 в — для работы в радиоустановках общего назначения; Бв, Вв, Гв — для работы в высокочастотных установках.
Гетинакс фольгированный. Прессованные листы, состоящие из бумаги, пропитанные искусственной смолой и облицованные с одной или двух сторон красно-медной электролитической фольгой. Цифра 1 в обозначении указывает на фольгирование с одной стороны и 2 — с двух: ГФ-1 — гетинакс тонкий; ГФ-1-П и ГФ-2-П — гетинакс с повышенной прочностью и нагревостойкостью. ГФ-1-Н и ГФ-2-Н — гетинакс с нормальной прочностью и нагревостойкостью. Механические и электроизоляционные свойства, а также водостойкость ниже, чем у фольгированного стеклотекстолита.
Гетинакс электротехнический листовой марки ЭВ. Слоистый листовой материал, изготовленный путем горячего прессования бумаги, пропитанной эпоксидно-фенольной смолой. Допускает механическую обработку (распиловку, сверловку, обточку, фрезеровку) без образования трещин и сколов. Применяется в качестве электроизоляционного материала преимущественно для печатных плат, получаемых электрохимическими способами.
Стеклотекстолит листовой СТЭФ. Слоистые листы, изготовленные путем горячего прессования полотнищ бесщелочной стеклоткани, пропитанной эпоксидно-фенольной смолой с последующей дополнительной термообработкой. Обладает высокими механическими и диэлектрическими свойствами и повышенной тепло- и влагостойкостью. Допускает распиловку, сверловку, шлифовку и обточку без образования трещин и сколов.
Стеклотекстолит фольгированный. Прессованные многослойные листы, состоящие из полотнищ стеклоткани, пропитанных эпок-сидно-фенольным лаком и облицованные с одной (марка СФ-1) или с двух (марка СФ-2) сторон электролитической фольгой (стандартная толщина медной фольги 50 мкм).
Обладает высокой механической прочностью, хорошими электроизол яционными свойствами, низким водопоглощением.
Фольгированный фторопласт-4. Пластина фторопласта-4, облицованная с двух сторон красно-медной электролитической фольгой. Матерал обладает низкой механической прочностью, но имеет наиболее высокие диэлектрические показатели, особенно при высоких и сверхвысоких частотах. Совершенно не смачивается водой и не набухает; обладает исключительной химической стойкостью. Параметры не меняются в интервале температур от —60 до ф-200° С и не зависят от частоты. При закалке материала улучшаются физикомеханические свойства. Допускает все виды механической обработки.
Так как изоляционные материалы для печатных плат должны одновременно выполнять функции конструктивной опоры для элементов схемы и теплоотводящей среды и обеспечивать электрическую изоляцию в тяжелых окружающих условиях, выбор тех или иных материалов должен производиться на основе тщательного рассмотрения их механических и физических свойств с учетом воздействия окружающей среды.
Серьезное внимание следует обращать на ухудшение электрических свойств изоляционных материалов при максимальных температурах. В высокочастотных схемах и схемах с большим усилением необходимо принимать во внимание возможность возникновения связи между элементами при использовании изоляционных материалов с высокой диэлектрической постоянной.
14.3. ТРЕБОВАНИЯ К ГЕОМЕТРИИ ПЛАТ И ПРОВОДНИКОВ
Размеры плат не рекомендуется брать более 240X360 мм при обычных и 120Х 180 мм при малогабаритных деталях. Наиболее целесообразна квадратная и прямоугольная форма (отношение сторон 2 : 1; 3 : 2; 5 : 2).
Шаг координатной сетки 2,5 или 0,5 мм (ГОСТ 10317—62).
Центры монтажных и переходных отверстий располагаются только в узлах координатной сетки, рекомендуется придерживать-
Рис. 14.2. Геометрия печатных проводников: а—неправильная; б—правильная.
ся этого правила и для крепежных отверстий. Некоторые выводы многоконтактных или нестандартных деталей допускается располагать не в узлах координатной сетки при условии размещения в узлах максимального количества выводов.
При прокладке проводников нельзя допускать образования острых углов, прокладки параллельных проводников с разных или с одной стороны платы (если есть возможность их разнести), не рекомендуются резкие перегибы. Длинные проводники должны иметь металлизированные отверстия для увеличения сцепления с поверхностью платы на расстояниях 100 (ЭХ) — 200 (X) мм. Расстояние от края проводника до края платы должно быть не менее ее ширины.
Проводники большой площади (экранирующие), выполняемые Х-методами, должны иметь отверстия (рис. 14.2). Общий экран рекомендуется располагать со стороны навесных деталей. Монтажные, переходные и металлизированные крепежные отверстия должны иметь контактные площадки, полностью охватывающие вывод. Допуск на межцентровые расстояния устанавливается в узких ме
стах±0,2 мм, при обычном монтаже — ±0,5 мм или в соответствии с ТУ на данный печатный узел и на устанавливаемый элемент.
На каждой плате должно быть ие менее двух технологических отверстий диаметром более 1,3 мм (желательно в углах). В качестве технологических можно использовать крепежные отверстия.
Проводники шириной b > 2 мм рекомендуется выполнять в виде нескольких параллельных проводников меньшей ширины.
Если в унифицированных функциональных узлах (УФУ), устанавливаемых на печатную плату, есть холостые выводы, то рекомендуется под ними прокладывать печатные проводники. В тех случаях, когда невозможно выполнить печатный монтаж без пересечений, можно использовать проволочные перемычки, устанавливаемые в виде навесных деталей.
Проводники шириной до 2 мм можно располагать с двух сторон платы. Более широкие рекомендуется располагать только со стороны навесных деталей.
^orf
Рис. 14.3. Металлизированное отверстие в печати ой плате.
При установке УФУ (например, микромодулей) первый вывод рекомендуется выделять «усиком». В исключительных случаях в узких местах можно уменьшать площадь усика до размеров зенковки (К и ЭХ способы) или делать подрезку (способ X).
Диаметр отверстия dOTB при химическом способе изготовления плат для деталей с диаметром выводов dBblB до 1 мм выбирают равным
^отв— ^выв -г 0,3) мм, для деталей с диаметром выводов более 1 мм
^отв = ^выв (0>3 -v 0,4) мм.
Диаметр зенковки d3 при способах ЭХ и К равен d3 = dOTB ± + 0,7 мм, где ^отв = ^выв + 0,5 мм-
При толщине платы 1,5—2 мм рекомендуется выбирать dOTB = = 1-5-1,8 мм; до 2,5 мм — dOTB == 1,3-5-1,8 мм, до 3 мм — dmg = = 1,5-5-2 мм. Угол зенкования 70° (орис. 14.3).
Расчет величины допустимого падения напряжения (например, для накальных цепей) производится по формуле
ьп
где I — длина проводника, м; /н — ток нагрузки А; р — удельное сопротивление печатного проводника, равное 0,0175 ом. мм2/м для травленой медной фольги; 0,03—0,02 ом • мм2/м для электролитически осажденной меди; b — ширина проводника, мм; й — высота (толщина) проводника, мм.
Максимальные и минимальные рекомендуемые значения ширины проводников Ь, зазоров между проводниками 6 и расстояний между контактными площадками д' даны в табл. 14.3. При их использовании необходимо учитывать рекомендации, данные на рис. 14.1.
ТАБЛИЦА 14.3
Рекомендуемые значения величин Ь, 8, 8', мм
Метод ь 6 б'
Электрохимический .... Комбинированный: 1,5—0,8 1—0,8 1—0,5
нормальная плата . , 1,5—0,6 1—0,6 1—0,5
миниатюрная Химический: 0,8—0,3 1—0,4 1—0,3
нормальная плата . . 1,5—0,5 1—0,6 1—0,5
миниатюрная 0,8—0,3 1—0,3 1—0,3
Приближенно величину паразитных емкостей при печатном монтаже можно определить с помощью рис. 14.4.
Рис. 14.4. Взаимное расположение печатных проводников и значения коэффициента пропорциональности ka.
Для соотношений, показанных в верхней части этого рисунка, паразитная емкость между двумя проводниками равна
Спар = е ^п> ПФ>
где е — среднеарифметическое значение диэлектрической проницаемости воздуха и материала платы (епл), равное 0,5(1 + епл) для случаев 1 и 2 и Ецд — для случаев 3 и 4\ I — длина взаимного перекры
тия проводников, см; kn — коэффициент пропорциональности для наиболее характерных случаев, показанных на рис. 14.4.
Для уменьшения паразитной емкости между соседними провод' никами, которые нельзя разнести подальше друг от друга, приме' няют экран в виде третьего проводника с пулевым потенциалом-
Х1 х2 Х3
X
(5) 1 ^2 S 1
C1Z"C23
-----hf bz*b3* О, S3SS; x^var
•----Jb,’VX2'XJ =0>6 36& ixrvar
Рис. 14.5. Паразитные емкости между проводниками 1 и 2 (С^), / и 5(С13) и степень экранирования /(э проводников /, 3 проводником 2.
На рис. 14.5 даны значения емкостей между проводниками 1, 2, 3 и степень экранирования Ks в функции безразмерных отношений расстояний к толщине.
Величина собственной индуктивности проводников при Ь => = 0,5-г2 мм составляет около 0,1 мкГ на 100 мм длины.
14.4. РАСПОЛОЖЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ НА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТАХ
Детали для печатных узлов могут быть навесными и печатными. Предпочтение отдается навесным, которые размещаются на стороне платы, противоположной печатным Проводникам. Исключение делается для электронных ламп, которые для улучшения теплообмена располагают и на стороне с печатными проводниками.
Детали, предназначенные для механической сборки на печатных платах, должны удовлетворять следующим требованиям: резисторы и конденсаторы должны иметь простую геометрическую форму (желательно цилиндрическую) для удобства установки на плату с помощью укладочных автоматических механизмов; выводы навесных деталей должны быть проволочные круглые и расположены по оси; детали с тремя и более выводами должны иметь выступы или пазы для правильной их ориентации; выводы должны быть жесткими, минимальной длины, с расстоянием между ними, кратным принятому шагу координатной сетки (2,5 или 0,5 мм).
Способы крепления навесных деталей
Для печатного монтажа установлены три способа механиче ского крепления навесных деталей с осевыми проволочными выводами (рис. 14.6).
1. Крепление за выводы со свободно подвешенным или лежащим корпусом (полностью нагруженные выводы). Выводы пропускаются в пистонированные монтажные отверстия и подгибаются под платой (по длине вывода не менее 0,6 мм).
2. Крепление за выводы с дополнительным упругим креплением корпуса путем приклеивания или применения упругих механических держателей.
Рис. 14.6. Способы установки деталей на печатных платах.
3. Крепление корпуса путем частичной или полной заливки жесткими компаундами или путем применения механического крепежа, исключающего перемещение корпуса относительно платы (разгруженные выводы). Основным условием выбора того или иного способа является отсутствие резонанса системы «элемент — печатная плата» в заданном диапазоне частот.
При этом необходимо обеспечить выполнение требований пайки групповыми методами (погружением или «волной») и исключить воздействие припоя на эти элементы Навесные детали, имеющие два вывода, рекомендуется располагать так, чтобы условная ось, проходящая через точки крепления элементов, была параллельна основному направлению наибольших перегрузок, действующих на изделие. В каждом отверстии допускается размещать только один вывод навесного элемента
Печатные элементы (особенно резисторы и конденсаторы) в настоящее время практически не применяются.
14.5. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ ПЕЧАТНЫХ УЗЛОВ
Гибкий печатный монтаж
Гибкий печатный монтаж [8] применяется в узлах ЭВМ, системах обработки данных, радио-, телефонной и телевизионной аппаратуре, различных малогабаритных устройствах и др.
Для гибкого печатного монтажа используются эластичные материалы типа полиэфирных пленок, покрытых медной фольгой,
которые выпускаются в виде рулонов, позволяющих производить их непрерывную обработку.
Наряду с пленками, фольгированными медью, выпускаются также пленки без покрытия с нанесенным на них клеящим составом, которые могут использоваться для изоляции пленок, прошедших процесс травления. Печатный монтаж изолируют такими пленками с двух сторон. Этим достигается двусторонняя изоляция гибкого монтажа, повышенная стойкость на изгиб, нечувствительность к механическим воздействиям, защита от коррозии, загрязнения и влаги.
Гибкий печатный монтаж может быть выполнен в виде кабельного жгута, скомбинированного с жесткой печатной платой, в виде самостоятельно свертывающихся кабельных жгутов (шлейфов) и др.
Преимущества гибкого печатного монтажа, заключающиеся в высокой степени автоматизации их производства, позволяют в ряде случаев заменить жесткие печатные платы.
Гибкие печатные платы (кабели) из систем плоских (в основном параллельных) проводников по сравнению с обычными печатными платами и объемными кабелями позволяют значительно уменьшить вес схем (на 85%), их объем и размеры; увеличить ток при прежнем сечении проводника (по сравнению с объемными кабелями); повысить точность компоновки; увеличить надежность соединений в эксплуатации; сократить расход меди.
Наиболее распространенные способы изготовления печатных плат следующие:
— вытравливание проводниковой схемы на фольгированном гибком основании;
— осаждение химическим путем металлического покрытия непосредственно на гибкое изолирующее основание;
— штамповка проводниковой схемы для гибкого изоляционного основания.
Многослойный печатный монтаж
Многослойный печатный монтаж [9] является дальнейшим развитием техники печатного монтажа, применение которого эффективно решает проблему коммутации при создании современной РЭА.
Самым главным техническим препятствием изготовления многослойных печатных плат является трудность выполнения электрических соединений между отдельными слоями.
Существует четыре основных способа выполнения таких соединений: металлизация сквозных отверстий, метод выступающих выводов, послойное наращивание, попарное прессование. Наиболее технологичны два последних способа. Ряд примеров конструкции таких многослойных соединений дан в гл. 18.
14.6. МАРКИРОВКА И УПРОЩЕННОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Для облегчения эксплуатации печатных узлов выполняется маркировка с двух сторон печатной платы специальной краской БМ ЧМ, СМ, КМ по СТУ № 36-13-131—65. На неиспользуемые участки SM
платы наносятся или вытравливаются соответствующие обозначения (рис. 14.7). Обозначение номера платы дается со стороны навесных элементов.
Рис. 14.7. Маркировка печатных плат.
Кроме использования плоских моделей (аппликаций), при компоновке печатных плат рекомендуются упрощенные начертания чертежей. На рис. 14.8 показан пример обычного начертания для элект-
Рис. 14.8. Обычное (а) и упрощенные начертания печатных плат: для ЭХ методов (б) и для X и К методов (в).
рохимических методов и его упрощенное изображение, при котором обязательно объединять контактные площадки, разделенные одним шагом координатной сетки.
Для методов X и К рекомендуется «разделительный» способ прокладки только зазоров.
На чертеже печатной платы указывают метод изготовления; материал платы; сведения о соответствии изделия, общим техническим условиям (ОТУ) предприятия или отрасли; шаг координатной сетки; допуск на конфигурацию проводников; ширину, зазор между проводниками и площадками в узких и свободных местах; допускаемые занижения контуров контактных площадок за счет срезания сегмента; допуски на межцентровые расстояния (±0,2 и ±0,5); места, которые нельзя занимать проводниками и контактными площадками; «усик», обозначающий первый вывод УФУ; вид маркировки; требования к размерам без допусков (А7, В7). Кроме того, на чертеже ВЧ печатных плат должны быть даны указания о запрещении вырезов в экранах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Варламов Р. Г. Компоновка радио- и электронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1966.
2. Д ью к с Дж. М. Печатные схемы. Изд-во иностранной литературы, 1963.
3. Сачков Д. Д., Э й д л и н Е. К. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1957.
4. Ф р у м к и н Г. Д. Конструирование радиоаппаратуры. Изд-во «Высшая школа», 1967.
5. Ч ур а б о Д. Д. Конструирование деталей и узлов радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1963.
6. Даммер Дж. Техника печатного монтажа. Proc. IEE, 1960, III, V. 6. № 63.
7. «Радиоэлектроника за рубежом», 1965, № 27—28, 33.
8. Боллетер Ф. Гибкий печатный монтаж Inter. Elektron. Rundschau, 1965, № 3.
9. АренковА Б. Печатные и пленочные элементы радиоэлектронной аппаратуры. Изд-во «Энергия». 1971.
IS. УСТАНОВОЧНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
15.1. ПАНЕЛИ ЛАМПОВЫЕ
Ламповые панели (рис. 15.1 —15.6 табл. 15.1) предназначены для установки ЭВП с расположением штырьков по ГОСТ 7842—64 [1, 2, 10].
Общие характеристики
Переходное сопротивление между гнездом панели и ножкой ЭВП не более 0,01 Ом.
Емкость между соседними гнездами и между гнездом и шасси составляет для «октальных» панелей 1,0—1,5 пФ и для «пальчиковых» панелей 0,5—1,3 пФ.
Тангенс угла потерь для пластмассовых панелей всех типов равен 0,05, а для керамических 0,002.
Износоустойчивость октальных панелей в течение 5000 ч 300— 500, а пальчиковых — 150—300 вставлений лампы.
Сопротивление изоляции для всех типов панелей колеблется в пределах от 5 до 10 ГОм в нормальных климатических условиях и падает примерно в 10 раз в условиях влажности 98% при температуре + 40° С.
Усилие, прикладываемое при изъятии из панели ламп с октальным цоколем, 7,8—98 Н (0,8—10 кгс), пальчиковых ламп — 4,9—24,5 Н (0,5—2,5 кгс). Для панелей пальчиковых ламп часто оговаривается и усилие вставления лампы в панель (7,8—44,1 Н).
Пример записи в конструкторской документации: Панель ламповая ПЛ-2к ГОСТ 2709—66.
15.2. ПАТРОНЫ И ФОНАРИ СИГНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ, СВЕТОВЫЕ ТРАНСПАРАНТЫ [1, 4, 5, 6, 11]
Фонари сигнальных устройств (рис. 15.7, табл. 15.2), патроны (рис. 15.8) и световые транспаранты (рис. 15.9) предназначены для установки миниатюрных ламп накаливания и сигнальных люминесцентных ламп.
Общие характеристики
Колпачки фонарей могут быть бесцветные, желтые,_ красные, зеленые и синие. Фонари выпускаются как с регулировкой освещенности, так н без регулировки.
a) ff) в)
Рис. 15.1. Панели для ламп с октальным цоколем:
а — ПЛ- 1п, ПЛв- 1п, ПЛв-2п, ПЛв-Зп; б — ПЛ-2к, Г1Л-2п; в—ПЛ-Зп, ПЛв-1п> ПЛ-2п, ПЛв-Зп.
Рис.
15,2. Панели для пальчиковых ламп ПЛП7(а) и ПЛП7-Э(б):
Основные размеры, мм
Тип панели D d 1 с Н
ПЛП7-Э-46 46
ПЛП7-Э-55 ^2 1,5 19 25 32 55
ПЛП7-Э-60 60
ПЛП9-Э-46 46
ПЛП9-Э-55 55
ПЛП9-Э-70 |25 22 28 35 70
ПЛП9-Э-75 75
Рис. 15.3. Панели для пальчиковых ламп: ПЛК7-Ф (а), ПЛК7-Д (б), ПЛК7-Э (в):
Тип панели ^маке> мм Высота цилиндрической части баллона лампы, мм
ПЛК7-Э-46 46 28 — 34
ПЛК7-Э-55 55 35—43
ПЛК7-Э-60 60 42-48
ПЛК7-Д-31 31 28 — 34
ПЛК7-Д-38 38 35 — 43
ПЛК7-Д-4 5 45 42 — 48
ПЛК7-Д-Б5 55 52—58
Гарантийный срок — И лет.
Температура окружающей среды от —60 до +100° С.
Относительная влажность воздуха до 98% при температуре +40° С.
Атмосферное давление до 665 Н/м2 (5 мм рт. ст.).
Допустимые механические воздействия:
— вибрация в диапазоне частот 5—5000 Гц,
— ускорение вибрации до 7 g,
— ускорение центробежное до 50 g,
— ускорение удара до 150 g,
— длительность ударного импульса 1—3 мс.
Переходное сопротивление при вставленной лампе с замкнутыми накоротко электродами не более 0,04 Ом.
0 ZIBmqkc
б)
Рис. 15.5. Панели для пальчиковых ламп ПЛК9-Ф (а); ПЛК9-Д (б); ПЛК9-Э (в):
Высота цилиндрп-
Тип паи.'ли ^макс, мм ческой части баллона
лампы, мм
ЛЛК9-Д-31 31 28 — 31
ПЛК9-Д-40 40 37 — 43
ПЛК9-Д-55 55 52 — 58
ПЛК9-Д-60 60 57-63
ПЛК9-Э74 6 46 28-34
ПЛК9-Э-55 55 37 — 43
ПЛК9-Э-70 . ' 70 52 — 58
ПЛК9-Э-75 75 57 — 63
IO
<
S ч co
О
о
О°ООООООООООООООО OtOlOlOLQLQLQQOtOmiOLQiOtOOO LQCOeOOIC4C'5cO<©COeOCOC40IC4CO<DCO
сч сч сч сч о о о 1 1 1 25 । ечсч । 1 122 1 СЧ CN
—< -< ш ш ю 1 1 1 оо оо 1 —. r-< J 1 1 оо 00 1 —1 —
LQ lQ <O LQ lO lO iO
4 !>»
a я
-4 b- 3 О О
CO CO
co CO co co tO CO co co
О О
см <м
СП
cnecnt}^<*. в
Переменного тока частотой 50 Гц.
Предназначена для печатного монтажа с креплением центральным винтом.
ППССККСС-СССКСПК
Рис. 15.6. Панель для пальчиковых ламп типа ПЛПС9-Э:
Номер конструкторского документа Размеры, мм Примечание
И h
ГЕ4.812.013 67 52 Без окон
ГЕ4.812.014 84 69 в экране
ГЕ4.812.015 67 52 С окном
ГЕ4.812.016 84 69
ГЕ4.812.017 59 44 Без окон
Сопротивление изоляции в нормальных климатических условиях 200 МОм, при относительной влажности 98% и температуре + 40° С — не менее 50 МОм.
Износоустойчивость — 100 вставлений лампы.
Пример записи в конструкторской документации:
Фонарь ФМ1-5 НО. 242.004
15.3. ПРЕДОХРАНИТЕЛИ И ДЕРЖАТЕЛИ [1, 11]
Предохранители и держатели (рис. 15.10, табл. 15.3; 15.4) предназначены для электрических установок и линий связи.
Общие характеристики
Температура окружающего воздуха от —85 до +70° С.
Атмосферное давление от 665 Н/м2 (5 мм рт. ст.).
Допустимые механические воздействия:
— вибрация в диапазоне частот 10—2000 Гц,
— ускорение вибрации до 10 g,
— линейные ускорения до 50
ЗУ, 5 макс
а) 5) В) г)
Рис. 15.7. Сигнальные фонари:
а — ФМ1; б — ФРМ1; в — ФШМ2; г — МФС.
Рис. 15.8. Патроны: в —ПРМ1; б — ПШМ1.
А-А
55
Суммарное переходное сопротивление не более 0,015 Ом. Износоустойчивость: число смен предохранителя — 200—500.
Приведенные характеристики не распространяются на держатели типа ДП, которые предназначены для установки в бытовой и лабораторной аппаратуре, работающей в нормальных климатических условиях.
Пример записи в конструкторской документации:
Держатель МДП1-ЮЮ0.480.002ТУ
15.4. РУЧКИ УПРАВЛЕНИЯ
Выпускается свыше 400 модификаций ручек управления [8]. В табл. 15.5—15.8 приводятся сведения о наиболее распространенных типах (нормаль НО.452.007).
Характеристики патронов, фонарей сигнальных устройств, световых транспарантов
Тип изделия и иомер конструкторского документа Тип лампы и цоколя Рабочее напряжение, В Масса, г
ФМ1 НО. 242.004 ТУ СМ37 по ТУ 1-3-108 с цоколем 1Ц6-1 26 2,7
ФРМ1 Н0.242.004ТУ МН-1; МН-3; МН-5; МН-12; МН-13; МН-14; МН-16 с резьбовым цоколем Р10/13-1 по ГОСТ 2520—63 26 12,5
ФШМ1 Н0.242.004ТУ СМ-ЗГ, СМ-34; ТН-0,3 со штифтовым цоколем 1111*9-1 по ГОСТ 2520— 63 26 (180)1 11,7
МФС» ОЮ0.360.019ТУ НСМ по ЮС3.371.003ТУ и ЮС3.371.030ТУ 10 2,8
ПРМ1 Н0.242.004ТУ Лампы накаливания о цоколем Р10/13-1 по ГОСТ 2520—63 26 2,5
ПШМ1 Н0.242.004ТУ Лампы накаливания и неоновые со штифтовым цоколем 1 Ш-9-1 по ГОСТ 2520—63 26 (180)1 6,7
Транспарант Н0.580.003ТУ Лампы накаливания со штифтовым цоколем 1Ш-9-1 по ГОСТ 2520—63 50 37
1 Рабочее напряжение 180 В допускается для нееневых ламп. * Может применяться для печатного монтажа.
Характеристики держателей
Тип держателя и иомер конструкторского документа Масса, г Рабочее напряжение, В, не более Рабочий гок, А, не более Тип предохранителя
дп НИ0.481.016 — 250 5 пм
ДПК1-2 Н0.481.012ТУ 35 600 10 ПК
дпк-з Н0.481.012ТУ 40 600 5 ПК
МДП1-11 ОЮ0.480.002ТУ ’ Для навесного и печ 5,3 ИНОГО МОИ1 200 ажа. 2 ВП1-1
ТАБЛИЦА 15.4
Характеристики предохранителей
Гнп изделия и иомер конструкторского документа Длина Диаметр Номинальный ток 'н, А Время до расплавления при токе 2 /я. с
ММ
пм НИ0.481.017 20 5 0,15; 0,25; 05; 1; 2; 3; 4; 5 10
ПК ГОСТ 5010 — 63 45 7 0,15; 0,25; 0,5; Г, 2; 3; 4; 5 10
ВП1-1 ОЮ0.480.003ТУ 15 3,9 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5 1
Условные обозначения цвета |>учек для осей ОС-1 (ГОСТ 4907—62)
Размеры <УхЬ, мм Красный Серый Белый Черный
с рис кой без риски с риской без риски с риской без риски с риской без риски
4X32 11,2 220 113 221 114 222 115 223
6x32 126 224 117 225 118 226 119 227
6x40 128 236 129 237 130 238 131 239
6x52 136 244 137 245 138 246 139 247
8x52 140 248 141 249 142 250 143 251
Примечание, d—диаметр оси; L — максимальная длина ручек.
ТАБЛИЦА 15.6
Условные обозначения цвета ручек типа «клювик» для осей ОС-5 (ГОСТ 4907—62)
Размеры dxL, мм Красный Серый Белый Черный
с риской без риски с риской без риски с риской без риски с риской без риски
4x32 120 228 121 229 122 230 123 231
6x32 124 232 125 233 126 234 127 235
6x40 132 240 133 241 134 242 135 243
6x52 144 252 145 253 146 254 147 255
ТАБЛИЦА 15.7
Условные обозначения цвета круглых ручек для цилиндрических осей ОС-1 (ГОСТ 4907—62)
Размеры мм Красный Серый Белый Черный
с риской без риски с риской без риски с риской без риски с риской без риски
2x18 028 196 029 197 030 198 031 199
4X18 036 204 037 205 038 206 039 207
6x21 040 208 041 209 042 210 043 211
ТАБЛИЦА 15.8
Условные обозначения цвета круглых ручек для цилиндрических осей ОС-5 (ГОСТ 4907—62)
Размеры dxL, мм Красный Серый Белый Черны
с риской без риски с риской без риски с риской без риски с риской без риски
4x21 044 212 045 213 046 214 047 215
6x21 048 216 049 217 050 218 051 219
Риска.
Рис. 15.11. Ручка типа «клювик» для цилиндрических осей типа ОС-1 (ГОСТ 4907—62).
Рис. 15.12. Ручки типа «клювик» для цилиндрических осей типа ОС-5 (ГОСТ 4907—62).
Рис. 15.13. Круглые ручки диаметром 18 и 21 мм для цилиндрических осей ОС-1 (ГОСТ 4907—62).
Рис. 15.14, Круглые ручки диаметром 21 мм для цилиндрических осей ОС-5 (ГОСТ 4907—62).
Ручки управления рис. 15.11—15.14 (из аминопласта) предназначены для установки на концах осей ОС-1 и ОС-5 по ГОСТ 4907— 62. Выпускаются четырех цветов и в двух вариантах: с рисками и без них. Цвета рисок: белая на красной и черной ручках, черная — на серой и белой.
Условия эксплуатации
Температура окружающего воздуха от —60 до -f-85° С.
Относительная влажность воздуха при температуре 4-40° С до 100%.
Допустимые механические воздействия:
— вибрация в диапазоне частот 5—2000 Гц с ускорением До 7,5 g,
— удары с ускорением до 150 g,
— линейные нагрузки с ускорением до 50 g.
Пример записи в конструкторской документации ручки «клювик» серого цвета с риской для оси ОС-1 диаметром d = 6 мм и максимальной длиной L = 32 мм:
НЛП4.252.117.Сп Ручка НО.425.007
15.5. ЛЕПЕСТКИ И КАБЕЛЬНЫЕ НАКОНЕЧНИКИ, СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ПЛАТЫ, РАСШИВОЧНЫЕ ПАНЕЛИ И МОНТАЖНЫЕ СТОЙКИ [3, 7, 9]
Лепестки и кабельные наконечники применяются для внутри-блочного монтажа. Изготовляются из латуни, бронзы и серебра, могут быть луженые или никелированные.
На рис. 15.15—15.18 показаны наиболее часто применяемые лепестки (нормаль НО.775.000).
На рис. 15.19; 15.20 изображены некоторые типы кабельных наконечников (нормаль НО.775.003).
Кабельные наконечники могут изготовляться глухие и крючкообразные (показано пунктиром).
Пример записи в конструкторской документации:
Лепесток OB Н0.775.000
Соединительные платы (рис. 15.21 —15.22) применяются для соединения проводов при помощи наконечников или гаек. Расшивочные панели (рис. 15.23, 15.24) и монтажные стойки (рис. 15.25, 15.26) применяются для монтажа мелких радиодеталей — резисторов, конденсаторов и т. п.
Рабочее напряжение до 500 В постоянного тока. Максимальный диаметр подпаиваемого проводника 0,8 мм. Монтажные стойки, не имеющие стопора, во избежание произвольного вращения рекомендуется дополнительно приклеивать к шасси.
Соединительные платы ПСК-х и ПС-3 рассчитаны на напряжение 250 В и ток 6 А, ПСК-х-1—250 В и 10 А; ПС1—600 В н 3 А; ПТ2 и ПС2—1000 В и 6 А.
Условия эксплуатации
Температура окружающего воздуха от —60 до + 100° С.
Относительная влажность воздуха при температуре 40°С до 98%.
Вибрация в диапазоне частот от 10 до 20 Гц с ускорением до 6 g.
Ударные нагрузки с ускорением до 25 g.
Пример записи в конструкторской документации:
Плата ПСК-х
15.6. РЕЗОНАТОРЫ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
Пьезоэлектрические резонаторы (рис. 15.27—15.30, табл. 15.9—15.12) предназначены для работы в радиоэлектронной аппаратуре в качестве стабилизаторов частоты электрических колебаний и элементов фильтров [12, 13].
Номинальные частоты колебаний резонаторов следует запрашивать у заводов-изготовителей.
Рис. 15.15. Конструкция и размеры (мм) контактных лепестков типа
ОВ.
Тип d D L S
ОВ-1 1,6 3,5 I 1 4 0,3
ОВ-2 13 5
ОВ-3 2,2 4,5 17 5,5 0,4
ОВ-4 14 5,8
ОВ-5 2,8 5 15 6 0,4
ОВ-6 > » 18 6 »
ОВ-7 • 3,2 6 15 7 0,5
ОВ-8 » 16 7 >
ОВ-9 » » 20 8
ОВ-Ю » > 25 9
Рис. 15.16. Конструкция и размеры (мм) контактных лепестков типа ДВ.
Тип d D L s
ДВ-1 2, 2 4,5 23 5,5 0,4
ДВ-2 » » 24 6,5 0,4
ДВ-3 2,8 5 25 7 0,4
ДВ-4 » » 25 7 0,4
ДВ-6 3,2 6 26 8 0,5
ДВ-6 » > 30 9 0,6
Рис. 15.18. Конструкция и размеры (мм) контактных лепестков типа ТВ:
Тип а D L К S
ТВ-1 ТВ-2 2.8 3.2 5 6 27 30 16 18 3 3.5 0 4 0 5
20*5*
Рис. 15.19, Конструкция и размеры (мм) кабельных наконечников типа I И:
тип d L С Ь В $ Гок, А
1.5ГИ2.6 . . . 1,51 ИЗ 1.5ГИ4 1 , 5 2,8 3,2 4,2 17 18,5 20 14 15 16 3 6 7 8 0,6 15
2ГИЗ 2ГИ4 2ГИ5 2ГИ6 2ГИ8 . 2 3,2 4.2 5,5 6,5 8.5 20 22 23 25 28 16 17,5 18 19 20.5 4 8 9 10 12 15 0,7 25
Рис. 15.20. Конструкция и размеры (мм) кабельных наконечников типа ГН:
Тип d dt L C b В S Гок, A
1 ГН 1,5 1.6 12 10 4
11 Н2 1 2, 2 14 11,5 2 5 0,5 7.5
il Н2.6 .... 2,8 15 12 6
1.5IH2 .... 2,2 16 13 6
1.5ГНЗ .... 1.5 3.2 18,5 15 3 7 0.6 15
1.5ГН4 .... 4.2 20 16 8
1.5IH5 .... 5. 5 23 18 Ю
SU
Тип Число контактов L С Тил Число контактов L С
ПС 1-2 .... 2 32 24 ПС2-2 .... 2 43 33
ПС1-4 .... 4 48 40 Г1С2-3 .... 3 54 41
ПС1-6 .... 6 64 56 ПС2-6 .... 6 87 77
ПС1-8 .... 8 80 72 ПТ2-10 . . . 10 131 121
ПС1-10 . . . 10 96 88 ПСЗ-2г .... 2 46 38
ПС1-12 . . . 12 1 1 2 104 ПСЗ-Зг .... 3 59 51
ПСЫ5 . . . 1S 136 128 ПСЗ-бг .... 6 98 90
ПС1-18 . . . 18 160 152 ПСЗ-8г .... 8 124 116
ПСЗ-Юг . . . 10 150 142
Ct 0,2
Рис. 15.22. Соединительные платы типа ПСК-х и ПСК-х-1:
L
Гип Число хоятактол L С С, Масса, г
ПСК-х-1 1 20 12 2,4
ПСК-х-2 2 26 18 6 3, 1
ПСК-х-3 3 32 24 12 3,8
ПСК-х-4 4 38 30 18 4,6
ПСК-х-5 5 44 36 24 5,3
ПСК-х-6 6 50 42 30 5,8
ЛСК-х-7 7 56 48 36 6,7
ПСК-х-8 8 62 54 42 7.4
ПСК-х-9 9 68 60 48 8, 2
ПСК-х-10 10 74 66 54 9
ПСК-х-12 12 86 78 66 10,3
ПСК-х-15 15 104 96 84 12,5
ПСК-xl-l 1 24 14 —— 3,2
ПСК-Х1-2 2 32 22 8 4,4
ПСК-Х1-3 3 40 30 16 5,5
ПСК-Х1-4 4 48 38 24 6,5
ПСК-Х1-5 • 5 56 46 32 7,5
ПСК-Х1-6 6 64 54 40 9
ПСК-Х1-7 7 72 62 48 10
ПСК-Х1-8 ...... 8 80 70 56 1 1
ПСК-Х1-9 ...... 9 88 78 64 12
ПСК-xl-lO 10 96 86 72 13
ПСК-Х1-12 12 112 102 88 1 5
ПСК-Х1-15 15 136 126 112 1 8
2 отв МЗкл 3
Рис. 15.23. Расшивочная панель типа ПМ18-22.
Рис. 15.24. Расшивочная панель типа ПМ19-22.
Рис. 15.25. Стойки монтажные типа СМТ8,
Рис. 15.26. Стойки монтажные типа СМ12 и СМТ12.
Рис 15.27. Резонаторы типа Э-2 (а) и С-1, С-2 (б).
Рис. 15.28. Резонаторы
типа Д-1, Д-2 (а) и В-1 (б).
ТАБЛИЦА 15.9
Характеристики резонаторов
Тнп резонатора Диапазон частот, кГц Интервал рабочих температур, °C Максимальное относительное изменение частоты в интервале рабочих температур (Af/f)- 10*
Э-2 40—200 —60-4-4-105 ±500
(FIP2T-VII1, Р-3, Р-5, Р-14) 4500—90000 ±150
С-Г, С-2 4—500 —604- + 105 ±500
(IIP2C-1V, Р-1, Р-2, Р-4, Р-6, Р-8, Р-9, Р-10, Р-12, Р-13, Р-17) 840—75000 ±200
Д-1; Д-2 100—130 —60++105 ±500
(ПР2С-Ш, Р-7, Р-11) 500—840 ±300
В-1 4—100 +20-1-+70 ±200
(ПР2С-1) 1000; 1500; 2000; 3000; 5000; 8000 +20++85 ±1,5
Ц-2; Ц-3 (ПР2С-Н, Р-15, Р-16) 1000; 1500; 1600; 2000; 3000; 5000; 8000 +20++80 ±1,5
М-1; М-2; М-3 5000—75000 —60++105 ±150
(ПР2М-У11М, ДК-5)
Б-1; Б-3 1000—60000 —60++105 ±200
(IIP2M-VII, ДК-1, ДК-3)
П-1 10—300 —40++70 ±500
(ПР2П-У1) 500—16000 ±200
Примечание. В скобках даны старые наименования типов резонаторов.
Изменение частоты различных типов резонаторов вследствие естественного старения (Д///)-106
Частота, МГц За 8,6 лет За первый год
не бс >лее
0,004-0,8 Вакуумные ±30 ±15
0,8 ±20 ±10
1,0 Прецизионные вакуумные ±2 ±0,5
1,5 ±3 ±0,75
1,6 ±3 ±0,75
2,0 ±3 ±0,75
3,0 ± 1 ±0,25
5,0 (В-1, Ц-2, Ц-3) ± 1 ±0,25
5,0 (С-1, С-2) ±1,5 ±0,4
8,0 ± 1 ±0,25
1,0 Герметизированные ±35 ±20
0,01—16 Пластмассовые ±150 ±75
ТАБЛИЦА 16.11
Зависимость предела мощности, рассеиваемой на кварцевом резонаторе, от диапазона частот
Диапазон частот, кГц
Допустимый предел мощности, рассеиваемый на кварцевом резоиа-торе, мВТ
4—50
50—800
800—10 000
10 000—30 000
0,1
2
10
4
При м е ч аяие. Диапазон частот иа гармониках 15-10’ кГц, предел мощности 2 мВт,
Зависимость эквивалентных параметров резонаторов от диапазона частот
Диапазон частот, кГц Динамическая индуктивность, LK, Г Динамическое сопротивление, кОм Статическая емкость Св, пФ, ие более
4-5 40 000—120 000 100 35
5-6 20 000—60 000 80 35
6—9 10 000—45 000 60 35
9—14 4 000—25 000 40 25
14-20 1000-15000 20 25
20—25 800—10 000 10 25
25—30 500—5 000 8 25
30—40 400—4 000 7 25
40—60 200—2 000 5 25
60—150 20-1 000 5 100
150—300 10-300 2 50
300—500 6—100 2 40
500—800 5-90 1 20
800—1500 1—45 0,5 15
1500—2000 0,3—6,0 0,4 15
2000—3000 0,09—2,5 0,3 12
3000—5000 0,02—1,0 0,1 12
5000—10 000 0,003—0,35 0,08 12
10 000—15000 0,02—0,04 0,05 12
15 000- 20 000 0,001—0,01 0,2 12
20 000—90 000 0,001—0,35 0,2 12
Резонаторы, для которых указаны номинальные частоты колебаний, являются прецизионными и соответствуют ГОСТ 11599—65.
Пример записи в конструкторской документации:
Резонатор Ц-2 1000 кГц ГОСТ 11599—65.
ЛИТЕРАТУРА
1. «Радиоэлектронная аппаратура и ее элементы». Каталог ЦБНТИ.
2. ГОСТ 2709—66. Панели ламповые октальные.
3. Ч у р а б о Д. Д. Конструирование деталей и узлов радиоаппаратуры Госэнергоиздат, 1963.
4. ГОСТ 2520—63. Цоколи резьбовые и штифтовые для электрических ламп.
5. ГОСТ 2204—65. Лампы накаливания электрические миниатюрные.
6. ГОСТ 2746—62. Патроны резьбовые для электрических ламп накаливания.
7. НО. 365.005. Платы междублочные.
8. НО.425.007. Ручки управления.
9. 3 а р х И. М. Справочное пособие по монтажу и регулировке радиоэлектронной аппаратуры. Изд-во «Судостроение», 1966.
10. «Ламповые панели». Проспект. Машприборинторг, 1965.
11. «Установочные изделия». Проспект. Машприборинторг, 1965.
12. «Кварцевые резонаторы». Проспект. Машприборинторг, 1965.
13. ГОСТ 11599—65. Резонаторы кварцевые прецизионные.
16. КОММУТАЦИОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ
16.1 РАЗЪЕМЫ
Разъемы штепсельные низкочастотные круглые серий ШР, СШР, 2РМ, РМГК, 2РМД и 2РМГС
Разъемы имеют круглые корпуса нз алюминиевого сплава. Для крепления к аппаратуре на блочных частях разъемов предусматриваются фланцы. Сочленение кабельных и блочных частей производится с помощью резьбовых соединений.
Износоустойчивость разъемов — 500 сочленений. Срок хранения до 12 лет. Разъемы сохраняют работоспособность в условиях вибраций в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц с ускорением до 30g при 98%-ной влажности и температуре -|-40о С.
Разъемы серий 2РМ пыле- и брызгонепроницаемые. Блочные части герметичных разъемов изготовляются с контактами в виде штырей.
Разъемы штепсельные серий ШР (рис. 16.1 16.2) и СШР подразделяются на следующие типы: ШР — негерметичные; ШРГ — герметичные; ШРГП — герметичные проходные; СШР — специальные негерметичные; СШРГ — специальные герметичные.
Разъемы ШРГП состоят из трех сочленяющихся частей: герметичной проходной колодки и двух вставок — правой и левой.
Колодки и вставки разъемов имеют контакты в виде штырей и гнезд.
Характеристики разъемов даны в табл. 16.1—16.5.
Условное обозначение марки разъема составляется из букв и цифр, которые означают:
1) тип разъема;
2) посадочный диаметр блочной части D (табл. 16.1);
3) вариант исполнения разъема: блочный (без патрубка— П, прямой патрубок—ПК, угловой патрубок —СК); кабельный (прямой— П, угловой — У);
4) число контактов (табл. 16.1);
5) вид присоединяемого кабеля: экранированный — Э, неэкранированный— Н;
6) вид контактов, расположенных в колодке: штыри — Ш гнезда — Г;
7) сочетание контактов по диаметру (табл. 16.2).
При большом числе контактов в разъеме допустимый ток через контакт уменьшается: на 10% (более 10 контактов), на 20% (более 30) и на 30% (более 40).
Пример записи в конструкторской документации сочленяющихся частей разъемов (колодки и вставки поставляются раздельно):
Колодка ШР28П4ЭШ5 ГЕ0.364 107 ТУ
Вставка ШР28П4ЭШ5 ГЕ0.364 107 ТУ.
Разъемы штепсельные круглые малогабаритные серии 2РМ подразделяются на следующие типы: 2РМ — негерметичные (рис. 16.3), 2РМГ—герметичные (рис. 16.4), 2РМГП — герметичные проходные.
Разъемы 2РМ и 2РМГ состоят из двух сочленяющихся частей: вилки и розетки; разъемы типа 2РМГП состоят из трех частей: проходной двусторонней вилки и двух кабельных розеток—правой и левой.
б)
Рис. 16.1. Колодки разъемов серий ШР, СШР.
Прямые: а—под экранированный кабель; б—под неэкранированный кабель: в—приборная; г — проходная;
Угловые: д—под экранированный кабель; е—под неэкранированный кабель.
Разъемы типа РМГК состоят из герметичных блочных вилок РМГК и кабельных розеток 2РМ.
Условное обозначение разъема состоит из букв и цифр, которые обозначают:
1) тип разъема;
2) посадочный диаметр блочной части D (табл. 16.1);
3) вариант исполнения разъема: блочный — Б, кабельный—К;
4) патрубок для закрепления кабеля: прямой—П, угловой—У;
5) вид присоединяемого кабеля: экранированный — Э, неэкранированный-— Н;
6) число контактов (табл. 16.1);
7) вид контактов, расположенных в данной части разъема: штыри — Ш, гнезда — Г;
8) сочетание контактов по диаметру (табл. 16.3);
9) покрытие контактов: палладий — П серебро—В, никель— Е, золото — А;
а) в)
S) г)
Рис. 16.2. Вставки разъемов серии ШР.
Левые угловые: а —под экранированный кабель; б —под неэкранироваяный кабель.
Угловые: в—под экранированный кабель; в — под иеэкранированный кабель.
Левые прямые: д— под экранированный кабель; е —под неэкранироваяный* кабель.
Прямые: ж — под экранированный кабель; э—под неэкранироваяный кабель.
10) наибольшую допустимую температуру окружающего воз-духа+100° С (изоляция из прессматериала АГ-4)—цифра 1; 4-200°С (изоляция из прессматериала КМК-218 и стекла)—цифра 2;
11) соединение розетки (левой) с двусторонней герметичной вилкой со стороны фланца — Л.
Пример записи в конструкторской документации сочленяющихся частей разъемов (поставляются как комплектно, так и некомплектно):
Вилка 2РМ30КУЭ32Ш1В1 ГЯО.364.126 ТУ
Розетка 2РМ30Б32ПВ1 ГЯО.364.126 ТУ.
Разъемы серии 2РМ используются в малогабаритной РЭА в цепях постоянного и переменного токов.
оо
Основные характеристики круглых разъемов
Тил Посадочный диаметр блочной части О, мм Число контактов Температура окружающей среды. °C Параметры коммутируемой цепи Линейные ускорения, g Примечание
напряжение, В частота, МГц
ШР ШРГ ШРГП СШР СШРГ 12; 16; 20; 28; 32; 36; 40; 48; 55; 60 16; 20; 28; 32; 36; 40; 48; 55; 60 20; 32; 40; 48; 55 20; 28; 32; 36; 48; 55; 60 14-Ю; 12; 144-16; 20; 23; 26; 30; 31; 35; 45; 47 14-10; 12; 14—16; 20; 23; 26; 30; 31; 35; 45; 47 4; 10; 16; 26; 31 2; 3; 4; 7; 10; 15; 20, 26; 30; 45; 50 —604-+60 850 3,0 150 1. Технические условия ГЕО.364.098 ТУ 2. Перепад давлений от 0,01 до 1-Ю3 Н/ма
2РМ 2РМГ 2РМГП РМГК 14; 18; 22; 24; 27; 30; 33; 36; 39; 42 14; 18; 22; 24; 27; 30; 33; 36; 39; 42 4; 7; 10- 19; 20; 22; 24; 30; 32; 45; 50 4; 7; 10; 19; 20; 22; 24; 30; 32; 45; 50 —604—1-200 —604-+70 700 700 3,0 3,0 150 150 1. Технические условия ГЯО.364.020 ТУ 2. Перепад давлений до 1,5-105 Н/м3(1,5атм) Технические условия Г Я0.364.030 ТУ
2РМД 2РМПД 2РМГПД 2РМГС 2РМГСД 2РМГСПД 18; 24; 27; 30; 33; 36; 39; 42; 45 22; 27; 42 33; 42 4; 7; 8; 10; 19; 20; 22; 24; 32; 45; 50 10; 24; 30; 50 7; 32; 45 —604—1-200 -404—1-90 700 700 3,0 3,0 150 15 1. Технические условия ГЯ0.364.032 ТУ 2. Перепад давлений до 1,5-10“ Н/м2 Технические условия Г Я0.364 028 ТУ
gnBgnBEE Е’ПЕЕ
тз е тз 2 е тэ та тэ тэ М тз та тэ - та и'
’"’Е
EEEQEEEEEEEEEEEEQEEEEEEEEQEEEEEE ТЭТЗТЗС'В'В'ВТЭТЭТЗ'ВТОТЗ'ВТЗ'ВС'ВТЗТЗТЗТЗ'ВТЗТЗС'В'В'В'ВТЭТЗ •--та..........................тэ...............тз- - - -
4i.OOOOt<>4»-OOK>tOaiK>WtOK>OOOOtOtOtOt04»-tON5tO*-K>K>tO»— со to ►— — QIOOOOQlCTSCTSQiotOtOtOtOOO OOtOtOOoOOCTJOOOOUlOOCTJOOCTJtOOOOOOOOOOOOOOOOOOVtOOOOVtO
WQOOKJlCKJl’-^WOCi'C ШСОСОЧ^^^ЧОФШСЛСЛ^^^Л^^СйшСйЫММЮЮЮ^». н-н-
Число контактов
ОО 00
XX
сл со
СЛ СЛ
s’ S о
S
S № £ ф
тз
я о
S
3 X
о V
*— М^-ЬЭСЛ^ЬЭГОСЛ'-Ак-Ч »—СРЬЭ<Х>1>Эн-.<Х>*^а>СЛ*—О*^004^СЛ00 00^^*^*^0>С©*40>0>СЛСЛ^0ЭЬЭ
Условное обозначение
Продолжение
Тип разъема Посадочный диаметр блочной части D, мм Число контактов Число и диаметр контактов (nXrf) Условное обозначение
ШР, ШРГ, ШРГП 48 26 26x1,5 2
СШР, СШРГ 48 26 26X2,5 3
ШР, ШРГ 55 30 22X1,5; 8x2,5 1
СШР, СШРГ 55 30 30x2,5 1
ШР, ШРГ, ШРГП 55 31 14x1,5; 14x2,5; 3x3,5 3
ШР, ШРГ 60 31 14x1,5; 14x2,5; 2x3,5; 1x5,5 1
ШР, ШРГ 55 36 33x1,5; 3x3,5 3
ШР, ШРГ 60 45 25x1,5; 20x2,5 2
СШР, СШРГ 60 45 45x2,5 3
ШР, ШРГ 60 47 40x1,5; 7x2,5 2
СШР, СШРГ 60 50 50x2,5 3
Примечание. Допускаемый ток для контактов диаметром: d=l,5 мм —10 A; d = 2,5 мм—20 A; d = 3,5 мм—50 А; d = 5,5 мм —100 A; d = 9 мм—400 А.
ТАБЛИЦА 16.3
Сочетание контактов разъемов серии 2РМ
Посадочный диаметр блочной части D, мм
Общее число контактов
Число В диаметр контактов (nXd)
Условное обозначение
14
22
18
27
22
24
27
30
33
33
36
36
39
42
42
4
4
7
7
10
19
24
32
20
20
20
22
45
30
50
4X1
2X2; 2x3 7X1 5x1; 2X1,5
10X1 19X1 24x1 32x1 20x1
1
3
1
2
1 1
1 1
1
18X1; 2X3 4
16x1; 4x1,5 2
22x1 1
40 X Г, 5 X 1,5 2
15x1; 15X1,5 2
43х1;7х1,5 2
Примечание. Допускаемый ток для контактов диаметром d=l мм—5 A; d = 1,5 мм —10 A; d — 2 мм —15 A. d=a = 3 мм—40 А.
5/.0
ТАБЛИЦА !в.4
Сочетание контактов разъемов серии 2РМД
Посадочный диаметр блочной части D, мм Общее число коктаитов Число н диаметр контактов (nXd) Условное обозначение
18 4 4X1,5 5
27 7 7X1,5 5
33 7 7x3 9
30 8 4x1,5; 2x2; 2x3 7
24 10 10x1,5 5
27 19 19X1,5 5
36 20 18x1,5; 2x3 6
36 20 20x1,5 5
39 22 22x1,5 5
30 24 24x1,5 5
33 32 32x1,5 5
42 45 45x1,5 5
45 50 35x1,5; 15x2 8
Примечание. Допускаемый ток для контактов диаметром d= 1,5мм—10 А; й = 2мм— 15 А; й = 3мм — 40 А.
ТАБЛИЦА 16.5
Сочетание контактов разъемов серии 2РМГС
Посадочный диаметр блочной части D, мм Общее число контактов Чнсло и диаметр контактов (nxd) Условное обозначение
33 7 7X3 9
22 10 10X1 1
27 24 24x1 1
42 30 15x1; 15x1,5 2
33 32 32x1,5 5
42 45 45х 1,5 5
42 50 43X1; 7X1,5 2
Примечание. Допускаемый ток для контактов диаметром! 4/=1мм—5 А; б(=1,5мм —10 А; ^=3мм—40 А.
Рис. 16.3. Вилки негерметичные разъема типа 2РМ:
а —кабельная с угловым патрубком под экранированный кабель; б — с прямым патрубком под иеэкранированиый кабель; в —блочная вилка с прямым патрубком под экранированный кабель.
Разъемы серии 2РМД предназначены для соединения длинных электрических цепей и подразделяются на следующие типы? 2РМД — негерметичные; 2РМГД—герметичные; 2РМГПД — герметичные проходные.
Рис. 16.4. Вилка блочная герметичная разъема типа 2РМГ.
Условное обозначение разъемов серии 2РМД аналогично обозначению разъемов серии 2РМ.
Сочетание контактов по диаметру приведено в табл. 16.4.
Рис. 16.5. Вилка блочная герметичная разъема типа 2РМГС
2,5 макс
Пример записи в конструкторской документации сочленяющихся частей разъемов серии 2РМД (поставляются как комплектно, так и некомплектно):
Вилка 2РМД18К.ПЭ4Ш5В1 ГДО.364.130 ЧТУ
Розетка 2РМД18Б4Г5В1 Г ДО.364.130 ЧТУ.
Разъемы штепсельные малогабаритные высокогерметичные серии 2РМГС (рис. 16.5) подразделяются на следующие типы: 2РМГС — высокогерметичные; 2РМГСД — высокогерметичные для длинных цепей; 2РМГСПД — высокогерметичные для длинных цепей, проходные.
Разъемы состоят из высокогерметичных блочных вилок 2РМГС с круглым фланцем и кабельных розеток 2РМ.
Разъемы серии 2РМГС отличаются от разъемов 2РМ гем, что сочетание их контактов соответствует данным табл. 16.5, покрытие контактов—никель (в обозначение входит буква Е), наибольшая температура окружающей среды 4-200° С (обозначается цифрой 2).
Пример записи в конструкторской документации разъема 2РМГС:
Вилка 2РМГС42Б50Ш2Е2 Г Я0.364.144 ТУ.
Разъемы этой серии применяются в малогабаритной высокогерметичной РЭА.
Разъемы прямоугольные типов А, РП14, РПМ, МРН и РП-10 [1, 2, 41 (табл. 16.6)
Разъемы штепсельные типа А (рис. 16.6) по конструкции делятся на приборные, кабельные, проходные и предназначены для внут-риблочного и междублочного монтажа.
Фиксация разъема в сочлененном состоянии осуществляется с помощью накидного хомута с пружинами.
Рис. 16.6. Разъем прямоугольный типа А:
а —кабельный иа 20 контактов; б —приборный на 14 контактов.
Условное обозначение разъема состоит из букв и цифр, которые означают:
1) тип разъема;
2) часть разъема: вилка — В, гнездо — Г;
3) конструкцию корпуса: приборный—ПБ, кабельный — К, проходной — ПР;
4) вариант исполнения корпуса: прямой — П, угловой — У;
5) число контактов (табл. 16.6);
6) число втулок на корпусе (I, 2, 3, 5),
<0
<о
< Я S
из < н
Разъемы прямоугольные
Примечание 1 ш .. s о ss S 2 3 S “5 з* ’S 1 S И s S CQ Ф 2 Ч Ч О О 2 CQ ’Я О Ьй Я О С© S О Ф Ю X Е 2 О О § Ч и о S* к ю s о S* 5 ч я о ?> Ф О 2 о Сио« О <Х U еЗ ф 6- Н сйвяии й о ж о —1 CN СО 1. Технические условия ОЮ0.364.002
,(динанэгь -ОЭ ОЗГЭИЬ) ЧХЭОЯ -иьцо1эЛоэонбц 1000 । 500
ИО ‘аинэзгяихос! -поз аои^охэбэц ю‘о 10*0
8 ‘вииэб -ояэА азчниэннд* о ш 150
Виброустойчивость V ‘эин •эдояэЛ о О
*nj ‘VXOXOBh 1 ° 1 о о оз 1 1 о ю о сч
Температура окружающей среды, °C —60... 4-85 —60...4-155
V ‘ииПвхАияоя иод С© со
g •ни'пвхАииоя эинэжвдиец До 400 До 250
Габаритные размеры, мм "с? с© го сч СЧ СЧ 1© г* xxxxg •—< — к/ СЧ СЧ СЧ 00 ф S- । 9x15 (мин) 11 ХЗО (макс)
Число контактов с© СО Tf о сч 4, 8, 12, 16
Тнп разъема РША междублоч-ные и внут-риблочные РПМ внутриблоч-ные и меж-дублочные
IVS
Без электрической нагрузки.
МРН внутриблоч-ные для печатного монтажа РП-10 междублоч-ные и внутриблоч-ные Тип разъема
4, 8, 14, 22-однорядные 22, 32, 44-двухрядные 7, 11, 15, 22, 30, 42 Число , контактов
7x29 (мин) 10x70, макс) 13x43 (мин) 26x90 (макс) Габаритные размеры» мм
ЬО ело ОО До 1000 Напряжение коммутации, В
0,5 1 СЛ Гок коммутации, А
—60...4-125 —60...4-125 Температура окружающей среды, °C
10— 2000 0003 частота, Гц Виброустойчн-вость
ОО 0с ускорение» g
со сл О Линейные ускорения, g
0,01 0,004 Переходное Сопротивление, Ом
500 500 Износоустойчи вость (число — сочленений)’
2 S « ЬО'* н О и О» § 5ь X 2* я 2 ©О я Е я Я w • я ж 2 » ta W S j Й - S 2м BJ я Р ° К X р S ‘ Я S3 © 1. Технические условия ГЕО. 364.004 2. Форма кожуха; прямой, угловой и боковой КЗ я Н Я S о Я © я 2 Е Й “ х —’ ф Я о w ” Я н О я Ы S п -о м 2 S ° Ф О S ь X ta н Е s а я о я я п> s ь к g; w • • ' I Примечание
Процолжени е
9И
РП14 внутри-блочные РПМ Тип разъема
5, 10, 16, ' 30 Число контактов
25x83 (макс) 11x53 (мин) Габаритные размеры, мм
До 500 Напряжение коммутации, В
СЛ Ток коммутации, А
—60...+ 100 Температура окружающей среды, °C
5—600 частота» Гц Виброустойчивость
О ускорение, g
150 Линейные ускорения, g
0,003 Переходное сопротивление, Ом
3000 Износоустойчивость (число — сочленений)1
1. Технические условия ЕСЗ.656.015 to ашяояиояогПаЯ t) За S я £ о ® О 4 0» h О A S й 5 т £<< ® я о „ Ь п ® 2.iiOs+E§5E“£S S'os'jaSfP-aS-13 ЕЕ х » о Е Q * ? я ® »g, SS 94? Примечание
Продолжение
Пример записи в конструкторской документации разъема типа А:
Вилка РШ А В КП-14-1 НО.364.015 ТУ.
Разъемы этого типа используются в лабораторной и специальной наземной РЭА. Они сохраняют работоспособность при относительной влажности до 98%, температуре +40° С и атмосферном давлении (0,66—103)10® Н/ма (5—780 мм рт. ст.).
Разъемы прямоугольные миниатюрные РПМ (рис. 16.7) выпускаются в виде блочных розеток и кабельных вилок, которые могут быть в металлическом кожухе или опрессованные компаундом (с одноразовой заделкой кабеля).
Рис. 16.7. Разъем прямоугольный миниатюрный типа РПМ: а — розетка; б —вилка в металлическом кожухе.
Условное обозначение разъема состоит из букв и цифр, которые для розетки и вилки в металлическом кожухе означают:
1) разъем — Р;
2) штырь — Ш, гнездо — Г;
3) приборную часть — 1, кабельную часть — 2;
4) низкочастотный разъем — Н;
5) вариант исполнения 1-14-1-30 (табл. 16.7).
Для вилки, опрессованной компаундом, указывается:
1) разъем — РПМ;
2) число контактов (4, 8, 12, 16);
3) заливка компаундом — К;
4) золоченые контакты — А.
Пример записи в конструкторской документации сочленяющихся частей разъема:
Вилка РШ2Н-1-1 ОЮ0.364.0С2ТУ
Розетка Г1Н-1-2 ОЮ0.364.002 ТУ.
Разъемы этого типа используются в малогабаритной РЭА для междублочных и внутриблочных соединений.
Разъемы прямоугольные типа РП14 (рис. 16.8) выпускаются в виде колодок (гнездной и ножевой) в двух- и трехрядном исполнении, с ловителями и без ловителей. Предназначены для внутри-блочного монтажа. Технические условия ЕСЗ.656.015.
Разъемы прямоугольные типа РП-10 (рис. 16.9) предназначены для внутриблочного и междублочного монтажа; выпускаются соответственно либо без кожуха, либо в кожухе, с ловителями и без ловителей.
ТАБЛИЦА 16.7
Варианты исполнения малогабаритных разъемов типа РПМ
Тип разъема Условное обозначение варианта исполнения при числе контактов
4 8 12 16
Вилка прямая РШ2Н:
с металлическим кожу- хом 1-5 1-17 1-23 1-29
заливка компаундом . — — — 1-29-К
Вилка угловая РШ2Н:
с металлическим кожухом 1-6 1-18 1-24 1-30
заливка компаундом . — — — 1-30-К
Розетка РГ1Н 1-1 1-3 1-4 1-5
Примечание. 1. Для монтажа вилок, опрессованных компаундом, используются провода марок МГТФЭ и МГШВ.
2. Длина кабеля для вилок с одноразовой заделкой оговаривается при заказе.
В условном обозначении разъема указывается:
1) тип разъема — РП-10;
2) число контактов (табл. 16.6);
3) наличие фиксатора — 3; ловителей — Л;
4) форма кожуха: прямой — П, угловой — У, боковой — Б.
а) 5)
Рис. 16.8. Разъем прямоугольный типа РП14:
а —колодка ножевая в трехрядном исполнении с ловителями; б —колодка гнездная в двухрядном исполнении без ловителей.
Пример записи в конструкторской документации:
Вилка РП-10-7Л ГЕО.364.004 ТУ.
Разъемы низкочастотные, малогабаритные типа МРН (рис. 16.10) предназначены для соединения устройств с объемным и печатным монтажом. Выпускаются однорядные и двухрядные.
*0,16
a) 5)
Рис. 16.9. Разъем прямоугольный типа РП-10 (без кожуха): а—вилка; б — розетка.
Рис. 16.10.
Разъемы низкочастотные, малогабаритные типа МРН:
а — вилка для печатного монтажа; б — розетка для объемного монтажа.
S)
В условном обозначении разъема указывается:
1) тип разъема — МРН;
2) число контактов (табл. 16.6);
3) вариант исполнения — 1, 2, 3, 4 (табл. 16,8).
ТАБЛИЦА 16.8
Типоразмеры разъемов МРН
Условное обозначение
Вид монтажа
Число рядов
Розетки
МРН- 4-1
МРН- 4-3 МРН- 8-1 МРН- 8-3 МРН-14-1 МРН-14-3 МРН-22-1 МРН-22-2 МРН-22-3 МРН-32-4 МРН-32-1 МРН-32-3 МРН-44-1 МРН-44-3
МРН- 4-1
МРН- 8-1 МРН-14-1 МРН-22-1 МРН-22-2
МРН-32-1
МРН-44-1
Объемный Печатный Объемный Печатный Объемный Печатный Объемный
s
Печатный
2
Объемный Печатный Объемный Печатный
Вилки
1
1
1
1
1
1
1
2
1
2
2
2
2
2
Печатный 1
То же 1
» 1
» 1
» 2
» 2
> 2
Пример записи в конструкторской документации: Розетка МРН 14-1 ОЮО.364.003 ТУ.
16.2. ГНЕЗДА И ШТЕПСЕЛИ
Наиболее распространенными установочными изделиями являются гнезда и штепсели одно- и двухполюсные. Данные о некоторых типах таких изделий [1—3] приведены непосредственно на рис. 16.11—16.15.
Основное назначение — использование в измерительной аппаратуре и в контрольных узлах различной РЭА.
<МА
Рис. 16.11. Гнезда однополюсные; а — ГН4; б— ГИ4; в—ГИ1.2; е—ГИ2.
41,5 макс
с) 5)
Рис. 16.12. Клеммы приборные типа КП-1:
а с изоляционной шайбой; б —без изоляционной шайбы*
3
Е
22 макс
Рис. 16.14. Штеккеры:
I—типа ШП4; б—типа ШП4-1; в—типа ШП4-2; г — типа МШ-1; д— тип ШЦ-1,2; е—типа ШЦ-2.
Рис. 16.15. Вилки: а—типа ЦЗ; б—типа ВД1.
fr^MQKC
Вариант А Вариант В
Рис. 16.16. Переключатель галетный типа ПГ: а—общий вид переключателя; б —варианты исполнения оси.
16.3. ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ (ТАБЛ. 16.9)
Условное обозначение галетных переключателей (рис. 16.16) составляется из букв и цифр, которые означают:
1) тип переключателя (ПГК, ПГГ);
2) число рабочих положений (2П — 21П);
3) число направлений (2Н 16Н);
‘ 06С
Рис. 16.17. Щеточный переключатель ПР: а — 5-контактный; б— 15-контактный.
4) материал платы (керамика — К, гетинакс — Г);
5) расстояние между платами (8, 13, 16 мм);
6) вариант конструктивного исполнения оси (с ко .ой лыской _
К, с прямой — А, с накаткой — Б);
7) наличие широких ножевых контактов — Ш.
В условном обозначении щеточных переключателей (рис. 16.17) помимо типа переключателя (ПР) указывается:
1) угловое расстояние между контактами в градусах;
2) число плат (1—6);
3) число контактов на плате (2—24);
4) вид крепления: заднее — С, переднее не обозначается.
арактеристики переключателе
МДПВ-1.........| 2 I 4; 6 I 32x24x10 I 30 | 0,1 | — 404-+60 | 10—200 | 8 | 150
Примечания: 1. Все переключатели (кроме МДПВ-1) рассчитаны на эксплуатацию в условиях
98%-ной влажности при температуре +40°С.
2. Переходное сопротивление контактов не более 0,01 Ом.
3. Износоустойчивость переключателей —10000 переключений.
М7-0,5кл.З
го,5
8*0,2
Рис. 16.18. Переключатель кулачковый малогабаритный типа ПКМ.
а— МП-2; МП-3; МП-5; б—МП-12; в—ПДМЫ; г-ПДМ2-1,
Т АБ ЛИЦА 16,10
Микропереключатели
Тип Температура окружающей среды. *С Напряжение коммутации, В Ток коммутации постоянный (=), переменный А Износоустойчивость (количество срабатываний) Габаритные размеры, мм
МП-1 МП-3 МП-5 8 8 8 ,|. ,|. .[. F + + КЗ КЗ КЗ о о сл сэ о =30 —>250 М 1 II 1 II ОО фь ОО фь N3 100 000 100 000 200 000 17x20x8
МП-7 . —60 4-4-100 =30 0,5 20 000 10x13x5
МП-9 МП-10 МП-11 —604-4-125 =30 ~250 IB Ml 1 II 05 фь OO 4Ь to >— 100 000 100 000 200 000 14x20x7
МП-12 -604-4-125 =30 0,5 10 000 12x10x5
Примечание 1. Микропереключатели рассчитаны на эксплуатацию в условиях 98% влажности при 4-40°С; допустимая частота вибрации 5—2000 Гц, ускорение—8 g\ уяары с ускорением 150 g.
2. Переходное сопротивление контактов микропереключателей не более 0,05 Ом.
3. Усилие срабатывания 100 гс при рабочем ходе 0,2 мм.
<К 4. Электрическая схема — 1 группа контактов на переброс.
16.5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РАЗЪЕМОВ, ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ И МИКРОПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ
При выборе коммутационных элементов, работающих с разрывом цепи тока, следует учитывать род тока и вид нагрузки (по постоянной времени и пусковому току), поскольку от этого зависит долговечность контактной пары.
В табл. 16.9, 16.10 указана величина коммутируемого постоянного и переменного тока при омической нагрузке. При индуктивной нагрузке с постоянной времени т = 0,015 с на постоянном токе и 0,5 с на переменном токе величина коммутируемого тока должна снижаться в два и полтора раза соответственно.
В условиях пониженного атмосферного давления допустимое напряжение и мощность должны снижаться — примерно в два раза при давлении 660 Н/м2 (5 мм рт. ст.).
На работу коммутационных элементов в цепях с микротоками и микронапряжениями влияют поверхностные пленки. Поэтому контакты, предназначенные для работы в таких цепях, должны иметь покрытия из благородных металлов (например, золота) и выдерживать значительные контактные давления.
Для повышения надежности и долговечности разъемов необходимо точно соблюдать инструкции по монтажу и эксплуатации. Общая токовая нагрузка не должна быть больше допустимой. Сильноточные цепи целесообразно распределять по периферии разъема. Желательно также применять теплоотводы, облегчать режимы и условия эксплуатации по сравнению с максимально допустимыми, оговоренными в технических условиях. В некоторых случаях можно использовать заливку монтажного пространства разъема компаундами.
Рис. 16.22.
а —типа КМ 1-1; б—типа КЗ; в—типа КПЗ;
Крепление коммутационных изделий, особенно микропереклю чателей, должно быть таким, чтобы не происходило их смещения в процессе эксплуатации.
Блочные части разъемов крепят обычно за фланец корпуса винтами с пружинными шайбами под гайки, винтами с самоконтрящи-мися гайками или заклепками. Применение того или иного способа крепления зависит от толщины стенки изделия и места установки.
Вид А
Кнопки:
е—МПК 1-1? д — КН с протектором; е — КН без протектора.
Выключатели и переключатели типа тумблер
Тип Электрическая схема Температура окружающей среды. °C Напряжение коммутации, В Т ок коммутации, А Виброустойчивость Уеморенне прн ударной нагрузке, g Примечание
частота, Ги ускорение, g
ТВ1-1 ТВ 1-2 ТВ1-4 TB2-I *1 & 9* 9 diAJj А 9* 9 9 <5» А J 9 —60...+70 220 5 1 2 — 7,5 150 Допустимая разрывная мощность, Вт, на контактную пару для: ТВ-1—250 ТВ-2—120 ТП-1—220
ТП1-2 втз МТ-1 МТ-3 —60...+70 —60...+90 —60...+ 100 —220 =30 —250 2 3 (до 660 Вт) 4 3 20—200 5—2000 4 8 150 Ручка может быть светящейся. Фиксация в различных положениях: крайние, среднее, среднее и одно крайнее
V д А
Т-1 (Т1-С) Т-2 (Т2-С) Т-3 (ТЗ-С) 6 9* 9 SAA»6 —60...+ 100 — 127 —220 5 3 (до 660 Вт) 15—600 8 35 Исполняется в двух вариантах: со светящейся ручкой и с обыкновенной
ПДМ1-1 ПДМ2-1 ПДМЗ-1 \ 6 6 —60... + 100 =30 —250 4 3 5—2000 8 150 Движковые переключатели типа ПДМ изготавливаются на базе микропереключателей МП-3
Примечания: 1. Переключатели могут эксплуатироваться при относительной влажности до 98%.
2. Переходное сопротивление контактов 0,01—0,02 Ом.
3. Износоустойчивость 10 000 переключений.
Кнопки и переключатели кнопочные
Тип Схема коммутации Напряжение коммутации, В Ток коммутации, А Температура среды, °C Виброустойчивость Ускорение при ударной нагрузке, g i
частота, Гц ускорение, g
МПК 1-1 МПК 2-1 lA 1* 30 0,5 —60...4-юо 104-2500 12 75
Кнопки КН -В * В- -о.о- -о.о- 50 1,5 (250 Вт) —60...+85 54-80 6 7
Кнопочные переключатели КЗ КР КП ‘О с- -о II о- -O О- -О И о -о о- -220 =300 -2 =3 (440 Вт) (до 660 Вт для КП) —60...+70 10—200 4 —
Кнопки малогабаритные КМ A1-IV КМ 1-1 1 о 1 =30 =4 —60...+100 5—200 8 150
КМ 2-1 —220 —3
9 ^Примечания: 1. Кнопки могут эксплуатироваться при +40° С и относительной влажности
2. Переходное сопротивление контактов 0,01 Ом.
3. Износоустойчивость кнопок —10 000 переключений.
При креплении герметичных блочных частей разъемов используют уплотнительные прокладки. Разъемы с повышенной герметичностью, имеющие круглый фланец, крепят к стенке только снаружи с помощью винтов, а проходные разъемы—с помощью двух гаек.
Трущиеся части разъемов следует смазывать смазкой ЦИАТИМ-201, ЦИАТИМ-221, предварительно сняв консервирующую смазку.
Крепежные винты и гайки должны быть законтрены проволокой или поставлены на клей БФ-4 или лак К-55.
Правила электрического монтажа коммутационных элементов определяются их конструктивным исполнением и назначением.
Концы проводов обжигают или зачищают специальными ножницами. После зачистки облуживают и надевают изоляционные трубки нужной длины.
Облуженные монтажные провода должны подводиться к коммутационным элементам без натяжения. Винты, присоединяющие провода, должны быть тщательно затянуты. Если применяются паяные соединения, то необходимо принимать меры, чтобы флюс не растекался по поверхности и не проникал внутрь корпуса монтируемого изделия. Нельзя сильно перегревать выводные клеммы, чтобы избежать повреждения изолятора. Пайка одного провода должна происходить в течение 4—5 с при нагреве вывода до температуры, превышающей на 30—50°С температуру плавления припоя.
Перед пайкой хвостовики контактов разъемов облуживают изнутри, разъем устанавливают вертикально по центру закрепленного жгута. Пайку контактов производят поочередно рядами.
После монтажа коммутационных элементов проверяют качество пайки, затем места пайки закрашивают лаком, а изоляционные трубки сдвигают до упора в изолятор.
При монтаже разъемов свободные контакты распаивают отрезками проводов длиной 60—80 мм. После наложения бандажа разъем собирают, жгут закрепляют в патрубке прижимами, а винты и гайки патрубков закрепляют проволокой, чтобы не происходило само-отвинчивания.
Надежность микропереключателей зависит от правильной работы толкающего устройства. Скорость движения приводного элемента должна быть не ниже (1 — 10) мм/с. Чтобы избежать поломки, приводной элемент должен иметь жесткие упоры.
Для надежной работы микропереключателя выбег толкающего устройства после срабатывания микровыключателя должен быть не более 2/3 величины дополнительного хода. Толкающее усилие должно быть направлено точно по оси кнопки или штока мнкровы-ключателя.
16.6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ
Назначение и параметры реле
Электромагнитные реле предназначены для скачкообразного управления электрическими цепями.
В соответствии с этим электромагнитные реле состоят из трех основных частей:
— воспринимающего органа (электромагнита), который преобразует энергию электрического тока, протекающего по катушке, в энергию магнитного поля;
— промежуточного органа (якоря с противодействующей пружиной), в котором осуществляется преобразование энергии магнитного поля в механическую энергию перемещения якоря и подвижных контактов;
— исполнительного органа (электрических контактов), осуществляющего скачкообразное переключение управляемой электрической цепи.
Основные параметры реле
Ток срабатывания /ср— ток в катушке электромагнита, при котором происходит замыкание управляемых контактов.
Время срабатывания /ср — промежуток времени от момента включения напряжения до замыкания контактов.
Ток отпускания /от — ток в катушке электромагнита, при котором происходит размыкание контактов.
Время отпускания — промежуток времени от момента выключения реле до размыкания его контактов.
Коэффициент возврата kB отношение тока отпускания к току срабатывания.
Потребляемая мощность Рп — мощность, расходуемая в катушке электромагнита при длительной работе
/2
Р = ^-
“ Яоб’
где /об — ток в обмотке реле; Roq — сопротивление обмотки.
Мощность управления Ру мощность управляемой цепи, на которую рассчитаны контакты реле.
Коэффициент управления fey — показывает, во сколько раз мощность в управляемой цепи может превышать мощность, потребляемую управляемым органом (электромагнитом):
Классификация электромагнитных реле
Классифицировать реле можно по назначению, мощности управления и времени срабатывания (табл. 16.13—16.15).
ТАБЛИЦА 16.13
Классификация электромагнитных реле по назначению
Вид реле Назначение
Пусковое (контактор, пускатель магнитный) Максимальное Минимальное Выдержки времени Ввод в действие различных устройств с помощью кнопок, расположенных на пульте управления Отключение контролируемой цепи, когда ток или напряжение становятся больше заданного значения Отключение контролируемой цепи при значениях тока или напряжения меньше определенной величины Создание необходимой выдержки времени при включении различных электрических цепей
ТАБЛИЦА 16.14
Классификация реле по мощности управления
Вид реле Ру. Вт
Маломощное <1
Средней мощности .... 1—10
Мощное >10
ТАБЛИЦА 16. 1S
Классификация реле по времени срабатывания
Внд реле
'ср- мо
Безынерционное .........
Быстродействующее . . . .
Нормальное .............
Замедленное ............
<1 5—50 50—150 150—1000
Рекомендации по хранению и монтажу реле
Хранить реле рекомендуется при температуре 5—35° С и относительной влажности (65±15)% в условиях естественной вентиляции. В помещении не должно быть кислот, щелочей и других химически активных веществ.
Монтаж реле. Реле, у которых истек гарантийный срок хранения, в аппаратуре использовать не рекомендуется. Поэтому перед монтажом целесообразно проверить дату изготовления реле.
Пайку следует производить на расстоянии 1,5—2 мм от поверхности платы. Мощность паяльника должна быть достаточной для разогрева, но не более 100 Вт. В качестве флюса используют раствор канифоли в спирте. При пайке проводов к выводам надо следить, чтобы на плату реле не попадали флюс и припой, так как это может снизить сопротивление изоляции между токоведущими элементами или токоведущими элементами и чехлом.
Наплывы оставшегося флюса рекомендуется удалять тампоном из неворсистого материала. Тампон должен быть смочен спиртом-ректификатом (другие растворители применять не следует), а затем отжат. При удалении остатков флюса реле держат либо горизонтально, либо под углом 20—40° паяными концами вниз, чтобы спирт не затекал на плату.
При прогреве и пайке одного из выводов реле запрещается касаться паяльником всех остальных. Запрещается также превращать выводы реле в общую точку соединения монтажных проводников.
Рекомендации по эксплуатации
1, Не рекомендуется использовать реле в граничных условиях механических и климатических воздействий.
2. Необходимо всеми возможными мерами (вентиляцией, рациональным размещением, теплоотводящими панелями, экранами) обеспечивать минимальную температуру реле.
3. Для повышения надежности реле следует дублировать.
Характеристики некоторых типов реле
Основные параметры электромагнитных реле сведены в таблицы (табл. 16.16—16.18).
Реле, приведенные в таблицах, различаются регулировкой контактных систем:
РП-4, РПС-11/3, РПС-11/4 — двухпозиционные,
РП-5, РПС-11/5 — трехпозиционные,
РПС-11/7 — двухпозиционные с преобладанием к правому контакту.
При подаче от источника тока положительного потенциала на начало обмотки и отрицательного—на конец обмотки реле якорь замыкается с правым контактом реле. При противоположном направлении тока в обмотке якорь замыкается с левым контактом.
В таблицах используются следующие условные обозначения:
1. Согласно ГОСТ 7624—62 обозначено: з — замыкающий контакт, р — размыкающий контакт, п — переключающий контакт.
Например, запись 1з — 2п означает, что реле имеет один замыкающий и два переключающих контакта.
2. В графе «Характеристики контактов» различные режимы работы указаны произведением коммутируемых напряжения (£к) и тока (/к) при соответствующем числе срабатываний. Например, запись 60В X 0,05 А; 107 соответствует Ек = 60В, /к = 0,05 А и количеству срабатываний 107.
z'o+es
Рис. 16.26. Реле типа РЭС-8.
572
57)
Рис. 16.27. Реле типа РЭС-9.
Рис. 16.28. Реле типа РЭС-10.
Число срабатываний указывается один раз, если оно соответствует всем приведенным там режимам работы контактов.
Частота указана в скобках после характеристик контактов, соответствующих переменному току. Например:
115 В X 0,5А (50—1100) Гц или
Н5В X 0,ЗА; 105, (50 — 1000) Гц
220 В X ОДА; 106.
Рис. 16.29. Реле типа РЭС-15.
Рис. 16.30. Реле типа РЭС-22 и разметка шасси.
3. Условия эксплуатации и конструктивные характеристики обозначены цифрами (/—7):
1 — диапазон рабочих температур, °C;
2 — относительная влажность 96% при температуре 0 С;
3 — атмосферное давление, мм рт. ст. (1 мм рт. ст. ® = 133 Н/м2);
4 — произведение частоты вибраций (Гц) на допустимое ускорение силы тяжести (g). В отдельных случаях указано произведение частоты (Гц) на амплитуду вибраций (мм);
5 — ударная прочность, оцениваемая произведением числа уда» роз иа ускорение свободного падения g;
6 — допустимое линейное ускорение g',
7 — масса реле, г.
Параметры реле постоянного тока (рис. 16.23—16.30)
Обозначение Число контактных групп ^Об’ Ом 'ср’ мА 'от. мА 'ср мс Характеристики контактов Условия эксплуатации и конструктивные характеристики
Реле типа Р Д-1 П
РД-1П-1 2 3 1п 1200 5,5 0,22 <9 300 1000 3 30 132 —• <110 <500 <500 /) 2) 3) -504-4-60 Н~20± 5 750±30
4 10,5 125 20 — <500 4) 40X1,6; 15x2,25
6 5,5 330 180 — <500 5) 2000x8
(в вольт-амперах) 3) —
7) 220
Реле т и п а РМУ Г
РС.4.523.405 2з 5000 8 — — /) -604-4-85
420 1Р 76 4,5 — 30 27В Х1А 2) 4-45 ±5
418 1п 21 110 — ЗООВхОДА 3) >15
406 2п 430 27 5 25 115ВХ1А(4ОО Гц) 4} (164-680) X 4
419 2п 5000 8 1.5 25 5) 10000 X4
402 4п 430 15 4 25 1-105 6) <8
£К>6В 7) 160
403 4п 5000 11 — —
421 4п 101 7 2,5 40
401 1з—2п 680 15 4 25
404 1з—2п 5000 9 — —
Продолжение
Обозначение Число контактных групп Аоб-Ом 'ср’ мА 'от, мА 'ср МС Характеристики контактов Условия эксплуатации и конструктивные характеристики
Реле типа РЭ С-7
РС4.590.008 009 010 ОН 6п 180 4000 8000 160 75 16 12 71 15 25 2 10 25 30ВХ2А ЗООВхО.ЗА 50мВ хбмкА 50ВХ1А (50—400) Гц 7) -604-4-125 2) 4-20±5
3) 4) >5 (204-50) х 10;
15 (504-600) X 12; (6004-1500) х 5
013 215 75 25 3-10’ 5) 1000x50
3) <80
7) 120
Реле типа РЭС-8
РС4.590.050 051 052 056 6п 180 8000 160 3500 75 13 81 20 15 2,5 4 20 25 30ВХ2А; 2105 ЗОВX5А; 2.103 220В х0,ЗА; 3-105 50мВх5мкА; ЗН55 50ВХ1А; 3-105 115ВХ1А; 5-103 (50—400) Гц 1) -604-4-50 2) 4-40 ±5 3) 5 4) (204-50) х 1 мм; (504-600) х 12; (604-800) х 10; (10004-1500) X 5 5) 1000 x 50 6) <80 7) НО
о»
Обовначение Число контактных групп «Обом 'ср-мА 'от-мА £ср-мс Характеристики контактов Условия эксплуатации и конструктивные характеристик и
Реле т и па РЭС-9
РС4.524.200 500 30 5 11 30Вх2А; ЗЛО5 /) —бО-г-1-85
201 500 30 5 11 25ОВхО,ЗА; ЗЛО5 2) +40±5
202 72 40 13 —- 30Вх0,8А; ЫОб 3) > 5
203 2п 30 108 18 — 50мВх5мкА; 1Л05 4) (204-50) X10;
204 9600 7 1,1 — 115ВХ0.5А; 1Л05 (504-600) X 12
205 3400 11 1,7 — (50—1100) Гц 5) 1000 x 50
6) <80
208 9600 7 1,1 — 7) 20
Реле т и п а РЭСЛ0
РС4.524.300 1з 4500 6 — 8 30ВХ2А /) —604-4-125
305 1з 1600 9,5 — 8 250Вх0,3А 2) 4-40±5
308 1з 120 35 — — 50мВ х5мкА 5) >5
301 1п 4500 8 — 8 115Вх0,2А (50 Гц) 4) (20—50) х Ю;
115ВХ0.5А (50—1100) Гц (50—600) х 12;
(600-1500) х 5
302 1п 630 22 — — 1 ЛО5 5) ЮООхЮО
303 1п 120 50 — —- 6) <80
304 1п 45 80 — — 7) 7,5
Продолжение
Обозначение Число контактных групп «об- Ом 'от' мА 'ср-мА £ср-МС Характеристики контактов Условия эксплуатации и конструктивные характеристики
РС4.591.001 2200 8,5 Реле т 2 и п а РЭСЛ5 ЗОВхО,2А /) -604-4-85
002 1п 160 30 7 — 150В хО, 15А 2) 4-40±5
003 330 21 5 127ВхО,13А (50 Гц) 5) >5
004 720 14,5 3,5 — 1Л05 4) (5—50) х 1,5 мм;
РФ4.500.125 2800 И Реле т 2 и п а РЭС-22 60ВХ0.05А; 1Л07 (50—600) х 15; (600—1000) X ю 5) 2000x100 6) <25 7) 3,2 /) -604-4-85
129 175 36 8 — 60ВХ0.3А; 1Л06 2) 4-40±2
130 131 4п 2500 650 10,5 20 2,5 4 15 30ВХ1А; ЗЛО5 30ВХ2А; 1Л05 3) >5
163 700 21 3 — ЗОВ х ЗА; 1Л04 4) (20—50) х 1 мм;
о. Пр и м е ч а н и е. Све; 1ения, сс держащие !СЯ В 220В х0, ЗА; 1Л05 300ВХ0.1А; 5Л05 115ВХ0.3А; 1Л05 220В X 0,1 А; 1-Ю5 (50—1000) Гц графах «Характеристики (50—200) X Ю; (200—1500) хЗ 5) 10000x25 6) <15 7) 36 контактов» и «Условия
эксплуатации и конструктивные характеристики», относятся ко всем реле данного типа.
00 о
Параметры поляризованных реле (рис. 16.31)
Обозначение Обмотка 'ср> мА 7 об’ мА Параметры при переменном токе прямоугольной формы 1 = 25 Гц; 17=24 В
Номер яоб- Ом маркировка выводов /об, мА 7ср> мс и, %
Реле типа РП-4
PC 4.520.005 I 8500 1—2 0,045—0,18 0,68 0,91 12,5 8
II 8500 3—4 0,045—0,18 0,68 0,91 12,5 8
006 I 4,5 1—2 — — —»
II 300 3—4 — — — — —1
I—II — — 0,18—0,73 2,7 3,6 6,2 3
007 I 290 1—2 0,4—1,6 — 8 — 3
II 290 3—4 — — — — —
I—II — — 0,2—0,8 3,0 4 6 —i
008 I 6000 1—2 0,058—0,24 0,88 1,18 П,5 8
II 6000 3—4 0,058—0,24 0,88 1,18 11,5 8
009 I 550 1—2 0,14—0,57 2,1 2,9 7 3,5
II 15,5 3—4 1,35—5,4 — —
010 I 4800 1—2 0,058—0,24 0,88 1,18 12,5 8
II 4800 3—4 0,058—0,24 0,88 1,18 12,5 8
ОН I 2700 1—2 0,066—0,266 1,0 1,33 10,5 5
II 5000 3—4 0,066—0,266 — — —
III 460 5—6 0,955—3,48 — — — —
012 I 500 1—2 0,17—0,67 2,5 3,4 7 3,5
II 830 3—4 — — — — —
III 3700 5—6 — — — — —
Продолжение
Обозначение Обмогка /Ср> мА Zo6« мА Параметры при переменном токе прямоугольной формы 1= 25 Гц; U — 24 и
Номер «об* Ом маркировка выводов 70б» мА %’ мА ч. %
004 I 130 1—2
11 130 3—4 — —
III 130 5—S И"» —
IV 130 7—8 —
V 28 9—10 3,3—13,5 — —
VI 28 11—12 — -
VII 2250 13—12 0,2—0,8
I—II — — 0,4—1,6 6,0 8 4,5 з
Реле типа РП-5
РС4.522.003 I 1200 1—2 0,083—0,33 1,25 1,67 9,5 5
004 I 55 1—2 1—4 15,0 20 5 3
012 I 4000 1—2 0,059—0,24 0,88 1,18 11,5 5
013 1 10500 1—2 0,029—0,12 0,44 0,6 13,5 6
015 I 4000 1—2 0,0527—0,21 0,79 1,05 11,5 5
016 I 9500 1—2 0,029—0,12 0,44 0,6 13,5 6
021 1 9500 1—2 0,08—0/2 0,3 0,6 10 6
000 I 1300 1—2 0,1—0,4 1,0 2 8,5 —-
11 1100 3—4 0,2—0,8 — — — —~
РС4.522.001 I 3000 1—2 — — —
II 27 3—4 — — — —
I—11 — 0,056—0,22 0,83 1,1 12 8
005 I 700 1—2 —- — — —
II 4700 3—4 —
СО -- 1—II — — 0,044—0,177 0,66 0,88 12,5 6
Обозначение Обмотка 'ср> «А 'об’ мА Параметры при переменном токе прямоугольной формы f=25 Гц; 67=24 В
номер яоб, Ом маркировка выводов 'об’ мА гср' мс 11, %
006 I 6000 1—2 0,058—0,24 0,88 1,18 11,5 5
11 6000 3—4 0,058—0,24 0,88 1,18 11,5 5
008 I 1000 1—2 0,17—0,67 3,4 3,4 10 5
11 1000 3—4 0,17—0,67 3,4 3,4 10 5
010 I 200 1—2 0,22—0,87 3,3 4,4 6 3,5
11 2600 3—4 1—4 — — — —
018 1 4800 1—2 0,058—0,24 0,88 1,18 11,5 5
11 4800 3—4 0,058—0,24 0,88 1,18 11,5
019 I 550 1—2 0,17—0,67 2,5 3,4 10 5
II 550 3—4 0,17—0,67 2,5 3,4 10
002 I 3750 1—2 0,067—0,267 1,0 1,3 10,5 5
11 6000 3—4 0,067—0,267
III 460 5—6 1—4
014 I 2700 1—2 0,067—0,267 1,0 1,3 10,5 5
II 5000 3—4 0,067—0,267
III 460 5—6 0,955—3,48
007 I 3 1—2 2,5—10 — — — —
11 700 3—4 0,19—0,77 2,88 3,8 6 3,5
III 16 5—6 3,3—13,3 — — — ——
IV 17 7—8 3,3—13,3 — — — —
Продолжение
Обозначение Обмотка 'ср> мА 'об’ мА Параметры при переменном токе прямоугольной формы 1=25 Гц; 67=24 В
номер «об- Ом маркировка выводов 'об’ мА 'ср’ мс ТЬ %
011 1 48 1—2 1,33—5,3 20,0 27 5 3
II 48 3—4 1,33—5,3 — — — —
III 48 5—6 1,33—5,3 — — —
IV 48 7—8 1,33—5,3 — — — —
V 94 9—10 1—4 — — —
VI 4 11—12 5—20 — — — —’
009 I 130 1—2 —
II 130 3—4 — — — — ——
III 130 5—6 — — — —
IV 130 7—8 — — — И «
V 28 9—10 3,3—13,3 — —
VI 28 11—12 — — —
VII 2250 12—13 0,2—0,8 — — —
I—Il — — 0,4—1,6 6,0 8 5,5 3,5
Примечания: 1. /од — ток обмотки, создающий контактное давление 0.07Н (реле типа РП-4), 0,04Н (реле типа РП-5).
2. т) %—предельное искажение импульсов.
3. Реле всех типов, указанных в данной таблице, имеют следующие условия эксплуатации, конструктивные характеристики и характеристики контактов: 1) —404--J-50; 2) -|-20±5; 3) 750±30; 4) 45x5; 5) —; 6) —; 7) 200; 8) 24ВхО,2А; 104.
Режимы работы контактов (п. 8) указаны в виде произведения коммутируемых напряжения и тока при соответствующем числе срабатываний.
Параметры поляризованных реле (Рис. 16.32)
Обозначение Обмотка /ср. мА Параметры при переменном токе прямоугольной формы 1 = 25 Гц; (7 = 24 Б Условия эксплуатации, конструктивные характеристики и характеристики контактов (8)
номер Лоб. Ом маркировка выводов /об> мА тср, мс 1, мА
Реле типа РПС-11/3
РС4.520.500 I II III IV 120 1—2 3—4 5—6 7—8 2,4—4,8 16 4,5 12 1) — 4О-Г-+5О 2) 20±5 3) 7204-750 4) (154-55) х (1,54-3) 5) 2000x5 6) <5 7) 125 8) 160 В; 107
511 I II III IV 90 90 90 90 1—2 3—4 5—6 7—8 3-6 20 4,5 15
V 700 9—10 1—2 Реле т 1
п а РПС-11/4
EC4.OZU.OU/ 1 II 4UUV 4000 1—Z 3—4 0,072—0,285 1,46 1,43 1 1 ,0 11,5 и,о/ 0,57 1 —!) как у 8) 120 Вх50 мА» 107
501 I II III IV 120 1—2 3—4 5—6 7—8 0,8—3,2 16 4,5 6,4
Продолжение
Обозначение Обмотка Параметры прн переменном токе прямоугольной формы 1= 25 Гц; U= 24 В Условия эксплуатации, конструктивные характеристики и характеристики контактов (8}
номер «тб’ мА маркировка выводов 1 Ср. мА ^Об> мА тср. МС 1. мА
504 1 II III IV 150 150 150 150 1—2 3—4 5—6 7—8 0,8—3,2 16 4,5 6,4
РС4.520.512 505 V I 1 II 1200 80 4000 4000 9—10 1—2 1—2 3—4 0,4—1,6 Реле т г 1,21—3 0,072—0,285 п а РПС-11 6,1 1,43 1,43 5,0 5,5 5,0 6,1 0,72 0,72 1—7) Как у РПС-11/3 8) 27 Вх0,2 А; 107
502 I II III IV 120 1—2 3—4 5—6 7—8 0,8—3,2 16 5,5 8
508 I II III IV 150 150 150 150 1—2 3—4 5—6 7—8 0,8—3,2 16 6,5 8
п 1 V зиме 1200 1 ан и е. 9—10 | 0,4—1,6 1, мА — значение тока, ПрИ KOTOpON [ т] < 5%.
B£8fS70«
Os0fff8"Sfi
J
Рис. 16.31. Реле типа РП-4, РП-5.
Рис. 16.32. Реле типа РПС 11/3, РПС 11/4, РПС 11/5.
fjto;
ЛИТЕРАТУРА
1. Ч у р а б о Д, Д. Конструирование деталей и узлов радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1963.
2. Белоусов А. К., Савченко В. С. Электрические разъемные контакты в радиоэлектронной аппаратуре. Изд-во «Энергия», 1967,
3. Джан и-3 аде М. М., Савченко В. С. Штепсельные разъемы, сер. Элементы радиоэлектронной аппаратуры, вып. 18. Изд-во «Советское радио», 1969.
4. «Коммутационные изделия». Проспект. Машприборииторг, 1965.
5. Справочные листки по деталям радиоаппаратуры. Журнал «Радио», 1960—1971 гг.
17. КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ
17.1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕМЕНТОВ СВЧ
Конструирование элементов СВЧ устройств имеет ряд характерных особенностей, определяемых как конструктивными, так и физическими параметрами. Основными из этих параметров являются следующие:
а — ширина прямоугольного волновода, расстояние между основаниями симметричной полосковой линии;
b — высота прямоугольного волновода, ширина центрального проводника полосковой линии;
В — ширина внешнего проводника полосковой линии;
С — погонная емкость линии;
с — 3 • 108 м/с — скорость света в вакууме;
D — диаметр внешнего проводника коаксиальной линии, диаметр круглого волновода;
d — диаметр центрального проводника коаксиальной линии;
£ — напряженность электрического поля;
f — частота;
/кр — критическая частота;
g — активная проводимость;
Н — напряженность магнитного поля;
k — коэффициент запаса электрической прочности;
X — длина волны в среде;
Хо — длина волны в вакууме;
Хв — длина волны в волноводе;
1Кр — критическая длина волны;
КБ В — коэффициент бегущей волны по напряжению;
КСВ — коэффициент стоячей волны по напряжению;
I — длина;
L — погонная индуктивность линии;
£пред — предельная мощность линии передачи;
£раб — рабочая мощность линии передачи;
г — погонное сопротивление линии; радиус;
t — толщина стенки волновода и центрального проводника полосковой линии;
Zo — волновое сопротивление воздушной линии;
а — коэффициент затухания;
Р = 2л/Х0 — волновое число свободного пространства, — угол диэлектрических потерь;
6 — толщина слоя поверхностного эффекта;
т| — коэффициент полезного действия (к. п. д.);
z — диэлектрическая проницаемость вещества;
е0 = 8,85 . 10-12 Ф/м — диэлектрическая проницаемость вакуума;
ег — относительная диэлектрическая проницаемость;
Ц — магнитная проницаемость вещества;
Цо = 4л • 10~7 Г/м — магнитная проницаемость вакуума;
Р-г — относительная магнитная проницаемость;
с — удельная электрическая проводимость;
иФ — фазовая скорость;
Q — добротность резонатора;
о = 2nf — круговая частота.
17.2. ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ СВЧ
Особенности конструирования элементов СВЧ
Диапазон СВЧ условно делят на поддиапазоны:
— дециметровый (X = 1004-10 см, f = 3 • 1034-3 • 103 МГц);
— сантиметровый (X = 104-1 см, f = 3 • 1034-3 • 104 МГц);
— миллиметровый (X = 14-0,1 см, f •= 3 • 1044-3 • 105 МГц).
Явление поверхностного эффекта (см. гл. 5) в значительной мере определяет тип материала, требования к точности и способу обработки, степени чистоты токонесущих поверхностей. Токонесущие элементы СВЧ изготовляются из металлов с высокой удельной электрической проводимостью (см. табл. 5.4).
Материалы, применяемые при изготовлении СВЧ линий передачи.
Алюминий AB00, АВООО, А00 (тянутые волноводные трубы и жесткие коаксиальные линии для подвижных объектов).
Алюминиевый сплав АМг (фланцы алюминиевых волноводов); АЛ-7, АЛ-9 (литые конструкции сложных волноводных устройств).
Медь электролитическая (элементы волноводных узлов для наземной аппаратуры, изготавливаемые гальваническим наращиванием).
Медь М2, М3 (тянутые волноводные трубы большого сечения).
Латунь Л62, Л96 (тянутые волноводные трубы малого сечения).
Латунь Л59 (фланцы медных и латунных волноводов).
Серебро электролитическое (покрытие медных и латунных токонесущих поверхностей).
Бериллиевая бронза БрБ2, БрБ2,5 (контактные прокладки латунных фланцевых соединений, пружинящие контакты);
Магниевый сплав МА-1 (волноводные устройства и другие устройства СВЧ малого веса для подвижных объектов).
Инварные и суперинварные сплавы (объемные резонаторы с высокой температурой стабильностью).
Для уменьшения затухания энергии применяются покрытия из серебра и золота, удельная электрическая проводимость которых выше, чем у основных металлов. Толщина покрытия h должна быть равной или превышающей глубину проникновения тока б (рис. 17.1), Для волноводов 10-см диапазона волн толщина серебряного покрытия составляет 25—30 мкм, для 3-см — 12—15 мкм, для миллиметрового—7—10 мкм. Основные металлы и покрытия должны обладать достаточной коррозийной стойкостью (см. гл. 21). Для защиты внутренних поверхностей СВЧ узлов от коррозии используют специальные лаки с малой величиной диэлектрических потерь.
Лак СБ-1 (ТУ 2785—54). Рабочая температура от —60 до -ф 130° С, теплостойкость при температуре 150° С 40 ч, водопогло-
щение после 48 ч пребывания в условиях относительной влажности 98% при температуре 40° С составляет 0,45%. Лак устойчив к воздействию бензина и минеральных масел, может использоваться в тропических условиях.
Лак УР-231. Рабочая температура от —60 до +130° С. Покрытие твердое, механически прочное, с хорошей адгезией к черным и цветным металлам. Может использоваться в тропических условиях.
Основной металл \с проводи мост ю
/Покрытие ст проводимостью &
0,8 1,2 (6 h/8
Рис. 17.1. Расчетная зависимость относительного затухания а = <Хб/а0 от отношения толщины покрытия h к глубине проникновения тока 6 (ag — затухание в биметаллическом проводнике; а0—затухание в основном металле).
Лак электроизоляционный ВЛ-931 (ГОСТ 10402—63). Рабочая температура от —60 до + 130° С, теплостойкость при температуре 150° С 24 ч, водопоглощение 6,2% . Покрытие твердое, механически прочное, с хорошей адгезией к меди и медным сплавам.
Лак Э-4100 (ТУ ЯН-35—58). Рабочая температура от —60 до +100° С, теплостойкость при 180° С Зч, водопоглощение 1,7%. Покрытие средней твердости механически прочное, устойчиво к воздействию щелочей и растворителей, может использоваться в тропических условиях.
При работе в жестких и морских условиях внешние поверхности устройств покрывают алюминиевыми и хлоркаучуковыми красками, лаком СБ-1с, кадмируют или никелируют.
Величина потерь и передаваемая мощность линий передачи СВЧ определяются чистотой токонесущих поверхностей, которая характеризуется средней высотой микронеровностей #cpH,4j.
Значение Яср не должно превышать половины толщины слоя поверхностного эффекта (табл. 17.1). Допуски на внутренние размеры линий передачи сантиметрового диапазона составляют от 1Х Х10-4 до 5 • 10-4 X, т. е. от 0,00025 до 0,025 мм; более жесткие допуски устанавливаются на диаметр круглых волноводов с волной вида Но1, внутренние размеры объемных резонаторов и волноводных секций миллиметрового диапазона.
ТАБЛИЦА 17.1
Рекомендуемая чистота поверхностей
Класс чистоты (ГОСТ 2789—59) Средняя высота микронеровностей Нср, мкм Рекомендуемые применения
V4 5—20 Наружные поверхности волноводных устройств, отверстия под винты и болты
v5 2,5—5 Посадочные поверхности фланцев волноводов, резьбовые поверхности в радиочастотных коаксиальных соединителях
v6 1,6—2,5 Поверхности под матовое гальваническое покрытие внутренних деталей устройств СВЧ, внутренние поверхности простых волноводных устройств сантиметрового диапазона
V 7 0,8—1,25 Внутренние поверхности волноводных устройств сантиметрового диапазона, торцевые притертые поверхности фланцев, отверстия под установочные болты и штифты
v8 0,4—0,63 Внутренние поверхности волноводов малого сечения и дроссельных канавок
v9 0,2—0,32 Внутренние поверхности волноводов миллиметрового диапазона
v 10 0,1—0,16 Внутренние поверхности высокодобротных объемных резонаторов и устройств миллиметрового диапазона
Диэлектрические материалы на СВЧ должны обладать малыми потерями (tg6s < 5 • IO"4), высоким напряжением пробоя, малым коэффициентом теплового расширения, слабой зависимостью основных параметров (ег, tgбэ) от частоты, температуры и времени (см. табл. 5.5, 5.6 и табл. 17.2 [5, 6, 7]).
Материал
ТАБЛИЦА 17.2
Диэлектрики для работы на СВЧ
Краткая характеристика и области применения
Полиэтилен ПЭ-150 (ВТУ МХП 4138-55).
Полиэтилен кабельный (ТУ МХП 2224-53)
фторопласт-4 (ТУ
ФП-4—59)
Продукт № Ю (ВТУ МХП М 636—55)
Полистирол блочный (ТУ МХП М 241— 54).
Полистирол эмульсионный (ВТУ МХП 1827—51)
Прессматериал АГ-4 (О МТУ № 431—57)
Высококачественные влагонепроницаемые диэлектрики, рабочие температуры от —60 до 100°С, электрические свойства
постоянны до f—109 Гц, недостаточно светостойки, радиоактивное облучение резко повышает их теплостойкость (до 150°С) и механическую прочность. Используются для радиочастотных кабелей и полосковых линий
Термостойкий (до 250°С) высококачественный диэлектрик, обладает исключительной химической стойкостью, не набухает и не смачивается водой. Используется для радиочастотных кабелей, полосковых линий, шайб и втулок высокочастотных разъемов
Высококачественный термопластичный диэлектрик. Электрические характеристики слабо меняются до 120°С. Используется для полосковых линий сантиметрового диапазона
Высококачественные диэлектрики, обладают большой хрупкостью и способностью к старению, стойки к радиоактивному облучению. Используются для радиочастотных кабелей, полосковых линий, шайб и втулок высокочастотных разъемов
Термоактивный, теплостойкий (до 200°С) и влагостойкий диэлектрик, обладает повышенной механической прочностью, но сравнительно высокими потерями на СВЧ. Используется для изоляционных опорных втулок
Классификация линий передачи СВЧ
Основные требования, предъявляемые к линиям передачи:
— отсутствие излучения электромагнитной энергии;
— передача энергии с наименьшими потерями, обусловленными рассеянием в металлических проводниках и диэлектрических элементах;
— возможность передачи наибольшей мощности без высокочастотного пробоя, искрений и перегрева линии;
— достаточно высокая механическая прочность, простота изготовления, надежность соединений отдельных отрезков линии, удобство сборки и разборки тракта.
Линии передачи делятся на открытые (табл. 17.3) и закрытые (табл. 17.4). Для открытых линий передачи поле направляемой электромагнитной волны не экранировано снаружи. Основным недостатком таких линий являются потери на излучение и зависимость поля от внешних воздействий (атмосферные осадки, влияние окружающих предметов). Закрытые линии экранированы снаружи полым металлическим проводником.
Выбор типа линии передачи СВЧ определяется рабочим диапазоном частот и назначением радиоустройства.
'—Линии электрического поля-------Линии магнитного поля
Рис. 17.2. Коаксиальная линия передачи с волной ТЕМ.
Коаксиальные линии передачи. Основным типом волны коаксиальных линий передачи является волна ТЕМ (рис. 17,2). Условие распространения только волны ТЕМ:
7-кр < X < оо, /кр>/» (17.1)
где Хкр, /кр — критические длины волн и частоты высших видов колебаний в линии (Emn или Hmn).
Распространение в линии высших типов волн приводит к потерям энергии и искажению радиосигналов. Наибольшее значение Хкр имеет волна вида Нп, поэтому предельная частота использования коаксиальной линии без возникновения волн высших типов равна
/кр ~_____
Kern(E> + d)
(17.2)
Напряжение и ток в линии на расстоянии I от нагрузки равны;
Ul = Т^пад e<V 4" ^отр е >
Ъ = /падв1’?+7отре—<17-3>
где t/пад. ^отр, 7пад, 7отр — соответственно амплитуда падающей (отраженной) волны напряжения и тока; у = а 4- if) — постоянная распространения; а — коэффициент затухания, характеризующий потери энергии, дБ/м; [3 — фазовый сдвиг, рад/м.
В режиме бегущей волны существует только падающая волна, при этом Uilh = Zo — волновое сопротивление линии.
ТАБЛИЦА 17. 3
Открытые линии передачи
Тип линии Рабочий диапазон Краткая характеристика
Полосковые (симметричные, несимметричные) Метровый дециметровый, сантиметровый Просты в изготовлении, малогабаритны, широкополосны, имеют значительные потери в сантиметровом диапазоне и невысокую пропускаемую мощность
Линии поверхностной волны (провод со слоем диэлектрика, ребристые структуры, диэлектрик на металлической поверхности) Сантиметровый, миллиметровый Широкополосны, затухание меньше, чем в волноводах, позволяют пропускать большую мощность, обладают низкой помехозащищенностью
Диэлектрические волноводы Сантиметровый, миллиметровый Простота и экономичность конструкции, широкополосность, сравнительно высокие потери; требуют электрической экранировки
Закрытые линии передачи
Тип линии Рабочий диапазон Краткая характеристика
Коаксиальные кабели (со сплошной изоляцией, с полувоздушной изоляцией) Метровый, дециметровый, сантиметровый Широкополосны, гибки, имеют малые потери и высокую помехозащищенность
Воздушные коаксиальные линии с металлическими изоляторами Дециметровый, сантиметровый Имеют малые потери и высокую пробивную мощность, узкополос-ны, конструкция жесткая
Металлические волноводы (прямоугольные, круглые, П- и Н-об-разные) Дециметровый, сантиметровый, миллиметровый Имеют малые потери, высокую пробивную мощность и высокую помехозащищенность, относительно широкополосны, конструкция жесткая
Расчет параметров коаксиальных линий ведется по формулам табл. 17.5. При неполном заполнении линии диэлектриком- вместо ег и tg ба необходимо использовать значения ег 1КВ и tg 6;)ЭКВ.
ТАБЛИЦА 17.5
Параметры и расчетные формулы коаксиальных линий передачи
Параметр Воздушная линия Линия co сплошным диэлектрическим заполнением
Условие распространения только волны ТЕМ л (D 4- d) л0> 2 А (£>-f-d) 2
Длина волны в линии, м X = Хо
Погонная индуктивность L, Г/м L = 0,46-IO'81g (D/d) £ = 0,46-10~6 1g D/d
Погонная емкость С, пФ/м C = 55,5/ln(£>/d) C = 55,5er/ln(£>/d)
Погонное активное сопротивление г, Ом/м 10,95 / 1 _1_\ Т' ол0 \ D d / 10,95 / 1 J\ Г~ /оГ0 \ D + d /
Волновое сопротивление, Ом Zo—1381g {Did) 138 Zoi = —= lg(O/d) У Zr
Коэффициент затухания, дБ/м (1 / d + 1 / О) a-°’1724 1g (D/d) 0,1724 (l/d+ !/£)) a~ y^lgD/d + 27,3 + Xo
Для цилиндрических шайб (рис. 17.3, a, [12]):
е, tg Sa I
£г экв= tg бэ экв— . . . > Т-* П7.4)
1 —{-« 1 + к о
Для секторной диэлектрической опоры (рис. 17.3,6 [13]).
m g_ m
экв= 1 + (В/ — 1)— ; tg бэ экв = 2 , 7—tggg- (17.5)
Расчет величин Zo, Zm и С и оценка эксцентриситета центрального проводника воздушной линии производятся по номограммам рис. 17.4, 17.5 [12].
Рис. 17.3. Коаксиальная линия с шайбовыми (а) и секторными (б) диэлектрическими опорами.
Основным параметром при проектировании или применении коаксиальных линий является величина отношения Did. Оптимальные значения Did для воздушной линии с проводниками из меди в режиме бегущей волны даны в табл. 17.6, рекомендуемые значения для различных — в табл. 17.7.
ТАБЛИЦА 17.6
Оптимальные соотношения в коаксиальных линиях
Значение от ношения Did Волновое сопротивление Zo. Ом -
Оптимальный параметр
3,6 77 Минимальный коэффициент затухания
2,72 60 Наибольшее пробивное напряжение
1,65 30 Максимальная передаваемая мощность
9,2 133 Максимальное резонансное сопротивление четвертьволнового отрезка
Рис. 17.4. Номограмма для расчета волнового сопротивления коаксиальной линии
Т а б л и ц а 17.7
Радиочастотные кабели имеют не
рекомендуемые значения Did для различных /кр
D/d, мм 'кр-МГц
10/4,34 13 400
16/6,95 8 300
30/13 4 450
70/30 1 900
110/48 1 200
Примечание. ZG = 50 Ом.
минальные значения волновых сопротивлений, равные 50, 75, 100 и 150 Ом и подразделяются на группы: со сплошным заполнением из стабилизированного полиэтилена, кабельного полиэтилена, фторопласта и с воздушно-пластмассовой изоляцией. Параметры отечественных радиочастотных кабелей даны в табл. 17.8—17.11 и на рис. 17.6— 17.8 [5,13].
Условное обозначение кабеля, например РК-50-2-21, расшифровывается следующим образом: РК — радиочастотный коаксиальный; 50 — волновое сопротивление, Ом; 2 — округленный
диаметр по изоляции, мм; 2 — тип изоляции; 1 — номер конструкции. Различным типам изоляции присвоены следующие цифровые
A/D r-DJ
-0,25
— 0,2
—0,15
-0,1
-О
Рис. 17.5. Номограмма для расчета влияния эксцентриситета центрального проводника воздушной коаксиальной линии на ее волновое сопротивление.
00
Л
Я S t; \о 03
Н
Параметры кабелей
Номер ТУ КП сч ооечечсоо я О О С О О О <Х) О О Q CD СО CD СО CD СО иа CD Ф СО СО СО 1 СО СО CD Ч h » । । । , । СЧ • • । О — СО Ю а> а> —< сч со in со — t^oooi^oo — —• —• —• 'g g оооооооооооооооо * 0 оооооооооооооооо Rr — г— 1—- Н г—1 — — W —< S ОТ И S
винэнойомЛ тнэиИиффеоЯ от sS CM CM CM CM СЧ СЧ СМ СЧ СЧ СМ СМ СМ СМ СМ — СЧ go Ю 1О 1П 1Л Ю in 1Д in 1П 1П in lO in in in 1П и S ---- » 11
aaifOQ ан 4 W/фП чхэоиид R CO lOOOiOiOin ООЮЮСО01Л СЧ C4S 2 S H a~; — —' -M —< < —< fl) Л
1ние\ . при е МгЦ 1 3000 _ о in tn з E о о co co — —. oo oo сч u< о о о oo t~~ in —> s S4 СЧ О О —< »—< г-н СЧ о О О —• я ® Л JS о
1 Затух; дБ/м частот 1 300 e<j Й «л к" _ 00 94 СЧ Щ ЮЮ СЧ оо^ >»« 7П СЧ |_£^ qq СЧ СЧ 1—1 1П *“ч «—< *“ч Ol х о о п о ci о'о о о о а о 6 о о о s н в 8 а«
WQ ‘эии -Э1ГЯИ10б11ОЭ ЭОЯОП1ГОЯ СО СО СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СО СО СО СО со СО СО СО 1П “ «2 -н-н-нж-н-н-нж-н-н^-н^^-н^ | §„ □ ooooooninioininininino га м 1П 1П in in m 1П in t~- Г- О Is- r- C- t- С- о я
ди ‘ни -odOM В1гвьвн эинэжвс!иец 1П in in Ю S | « — СЧ co th th in in СЧ СЧ CO TH TH co 00 CO ® 5е £ й о <D Л K
'вээедо 5 g w Г- CO сч Г- co Q -НОЧОО СЧ Cl O — TH—< TH ® 4a СЧтНСОтНСОО—КОСОСОсОЮСПСЧСОСО ® ° SS — — сч co сч - - -s- — com - 5 qo
ээнэи эн ‘и BHHU-tf вен -qirainodio ввпчи-ewdoH m о ‘j1 а о о co о а а> а о о с о о о tn о u ЕЛ incoininminooinininmoincom м 5 у — — — о S4
jtfoaodu дингпэид s о§2о2оооооо . оооо * £•- 1 g So S о я “
s s ЕР О О g о * о с е, Е U со со о о oo ао о о о со oo oo oo a s ЙС ОООООООООООООООО g я -н-н-ичн-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н-н S "3 о со О ГО СЧ О СЧ СО СО in СО ео СЧ О О Г’- со th in ст> о —' ян сч г- г- сл о о> еч со —• cr> s S® —। —< — — СЧ 3oS
Диаметр, по изоляции —< сч сч со со со ш еч сч со со со in in ш со ® 3^ аООООСЭОООООООООО в j-ra -Н^-Н^-Н^^-Н-Н-Н44-Н^^^-Н . сч о со со со о а> со со со со со о о со со и 3 я -и счео^ь-г^ — GT44’^4is*ts*^*O5C0b*b* ac< От X ОО —* Г—. — х О Ro
etfoaodu OJoH -HadxABS ф О Я ' со 00 г-со оо 05 СЧ со со ст> tn in со ио go о а> О 05 со СЧ СЧ со г- г- г-~ — СЧ О СО 05 СО СО Оо аа оо — ечсч со сч'оо — — сч а в “ § _ н - Й’ОО 3 о.
R ч 0> о ОТ а ОТ в о. я я S ° J i ё “ 5 gg S г , „ i,н —сч— g.•? = 3.>>S — —< — — СМ — — — СЧ — СЧ 00 со — — — р- 3 ' ч '7 "7 Т Т Т — ”7 "7 "7 ”7 Т V '7' со г. Л- -с.т £х §. С?°?Т'7,77'С?3,^,7,7,7С?"7'76 щСсочзс oooocooinirjmmmicmmo «.»£«• in m in tn in in in г— ь- ь-ь- ь- ь- г— — ~ щ n, n, cu ex CU CU 0. CU cu 0. CU CU CU CU Q. cu ox
§
Параметры кабелей
Марка кабеля Диаметр, мм Внешний провод’ Нормальная строительная длина, м, не менее Масса, кг/км Волновое сопротивление, Ом Напряжение начала короны, кВ Затухание, дБ/м, при температуре +20* С на частоте, МГц Емкость, пФ/м, не более Коэффициент укорочения Номер ТУ ,кп
внутрен- него провода । ПО ИЗОЛЯ- ЦИИ по оболочке
200 3000
РК-50-2-13 0,68 2,2±0,1 4,0±0,3 МО 50 27 50±3 1,5 0,3 2,0 115 1,52 100-41-60
РК-50-3-13 0,9 3,0±0,2 5,0±0,3 ЛМО 30 54 50 ±3 2 0,28 1,6 110 1,52 100-42-60
РК-50-4-13 1,37 4,6±0,2 9,6±0,6 МДО 50 157 50±2 3 3,5® 1,3 110 1,52 100-43-60
РК-50-7-15» 2,28 7,3±0,3 10,3±0,6 МО 50 172 50±2 4 0,18 1,1 115 1,52 100-44-60
РК-50-9-12» 2,7 9,0±0,5 12,2±0,8 МО 100 229 50±2 5 0,20 0,85 ПО 1,52 100-52-62
РК-50-7-161 2,28 7,3±0,3 11,2±0,7 МДО 50 235 50±2 4 2,82 1,1 115 1,52 100-45-60
РК-50-11-13» 3,39 11,0±0,6 14,0±0,8 МО 50 280 50 ±2 5,5 0,12 0,85 115 1,52 100-46-60
РК-75-4-15 0,72 4,6±0,2 7,3±0,4 МО 100 84 75±3 2,5 0,2 1,2 76 1,52 100-47-60
РК-75-4-16» 0,78 4,6±0,2 7,3±0,4 МО 50 78 75±3 2 0,2 1,4 76 1,52 100-48-60
РК-75-7-15 1,13 7,3±0,3 9,5±0,6 МО 50 132 75±3 4 0,15 1,0 76 1,52 100-49-60
РК-75-7-16» 1,2 7,3±0,3 10,3±0,6 МО 50 147 75±3 3 0,15 1,0 76 1,52 100-50-60
РК-75-9-12 1,35 9,0±0,5 12,2±0,8 МО 100 205 75±3 5 0,12 0,8 75 1,52 100-53-62
РК-100-7-13 0,6 7,3±0,3 9,7±0,6 МО 50 134 100±5 3 0,14 1,1 57 1,52 100-51-60
1 Внутренний проводник выполнен из семи тонких жилок с эквивалентным диаметром, указанным в таблице.
4 При частоте 10 ГГц.
• См. табл. 17.8. ЛМО — оплетка из медных луженых проволок.
Примечание. Внешняя оболочка кабелей выполнена из полихлорвинилового пластиката.
Интервал рабочих температур кабелей от —40 до -|-70о С.
ТАБЛИЦА 17.10
Параметры кабелей
Марка кабеля Диаметр, мм Внешний провод4 * Нормальная строительная длина, м, не менее Масса, кг/км Напряжение начала короны, кВ Волновое сопротивление, Ом Затухание6, дБ/м. при частоте, МГц Л Г ф о s о ^<30 SO ф Ш CS Коэффициент укорочения Номер ТУ кп
внутреннего провода по изоля- ции по обо- лочке
200 3000
РК-50-2-212 0,73 2,2±0,1 3,5±0,3 ПМО 20 32 1,5 50±3 0,3 2,0 105 1,43 100-91-60
РК-50-3-21 1,01 3,0±0,1 4,4±0,2 МО 20 52,3 2,1 50±3 0,25 1,70 106 1,42 100-92-60
РК-50-4-21 1,54 4,6±0,2 6,6±0,6 МДО 20 127 3,2 50±2 2,73 1,10 106 1,41 100-93-60
РК-50-7-211 2,49 7,3±0,3 8,9±0,5 МО 20 206 4,0 50±2 0,15 1,10 106 1,41 100-94-60
РК-50-11-211 ’ 2 3,57 11,0±0,6 13,0±0,8 ПМО 20 445 6,0 50±2 0,12 0,9 106 1,41 100-95-60
РК-50-7-221 2,49 7,3±0,3 9,0±0,5 ПМО 20 230 5 50±2 1,53 1,0 106 1,41 100-103-62
РК-75-2-21 0,41 2,2±0,1 3,5±0,2 МО 20 29,6 1,3 75±5 0,27 1,7 70 1,41 100-96-60
РК-75-3-21 0,56 3,0±0,1 4,4±0,2 МО 20 48,5 1,8 75 ±5 0,25 1,5 70 1,42 100-96-60
РК-75-4-21 0,85 4,6±0,2 6,0±0,4 МО 20 87,3 2,5 75±3 0,18 1,30 70 1,41 100-98-60
РК-75-4-221, 2 0,9 4,6±0,2 6,0±0,4 ПМО 20 87,7 2,5 75±3 0,18 1,25 70 1,41 100-99-60
РК-75-7-212 1,3 7,3±0,3 8,9±0,6 ПМО 20 194 5 75±3 0,12 1,0 70 1,41 100-100-60
РК-75-7-221’ 2 1,38 7,3±0,3 8,9±0,5 ПМО 20 194 4 75±3 0,12 1,0 70 1,41 100-101-60
РК-100-7-212 0,74 7,3±0,3 9,0±0,5 ПМО 20 188 3,1 100±5 0,15 1,1 50 1,41 100-102-60
1 Внутренний проводник выполнен из семи тонких жилок с эквивалентным диаметром, указанным в таблице.
2 Внутренний проводник посеребрен.
3 При частоте 10 000 МГц.
4 См. табл. 17.8. ПМО — посеребренная медная оплетка.
6 При температуре +20о С.
Примечание. Внешняя оболочка кабелей выполнена из фторопластовой ленты. Интервал о рабочих температур кабелей от —60 до -|-200о С.___________________________________________________________
о о
Параметры кабелей
Марка кабеля Диаметр, мм Внешний провод5 Нормальная ои^ель-длииа, яе менее Вес, кг/км Волновое сопротивление, Ом Испытательное напряжение, кВ Емкость, пФ/м, не более Затухание», дБ/м, при частоте, МГц Коэффициент укорочения Рабочая температура, °C Номер ТУ кп
1 внутреннего провода ПО изоля- ции по оболочке
200 3000
схк Н я о а S
РК-50-2-141 0,66 2,2±0,1 2,7 ЛМО 10 14,1 50±3 — 115 0,7 8,03 1,49 —60 4- ±85 100-68-63
РК-75-3-112 0,69 3,0±0,25 5,5±0,3 ЛМО 15 27 75±5 0,5 60 0,3 1,7 1,19 -604-+85 100-61-60
РК-75-4-17 1,03 4,6±0,3 6,5±0,4 МО 40 55 75±3 1,0 60 2,14 5 6 1,0 1,21 -604-+85 100-62-60
РК-75-7-17 1,62 7,3±0,3 10,1 ±0,6 МО 20 134 75±3 1,0 60 1,54 0,85 1,21 -604-+85 100-63-60
РК-75-17-11 4,0 17,3±0,6 24,7±0,8 МО 60 920 75±3 4,0 53 0,074 — 1,18 -404-+85 100-65-61
РК-75-13-12 3,05 13±0,5 17,8±0,9 МО 50 484 75±3 3 55 — 0,35 1,16 _5Q-l.+85 100-69-61
РК- ЮО-7-14 0,91 7,3±0,3 10,3±0,6 МО 20 132 Ю0±5 1,0 45 1,94 0,8 1,21 -604-+85 100-64-60
РК- ЮО-4-11 0,64 4,6±0,25 7,2±0,5 ЛМДО 30 66 100±5 2 50 0,5 1,3 1,20 —604-+85 100-66-62
1 Внутренний проводник выполнен из 17 жилок. Внешняя оболочка всех кабелей выполнена из пигментированного полиэтилена.
2 Внутренний проводник выполнен из 7 жилок.
3 При частоте 10 000 МГц.
4 При частоте 600 МГц.
5 См. табл. 17.8.
6 При температуре 20° С.
Рис. 17.7. Частотная зависимость затухания а и пропускаемой мощности Р при температуре 40° С в режиме бегущей волны для радиочастотных кабелей со сплошной изоляцией из фторопласта-4:
а—с волновым сопротивлением 75 Ом; б—с волновым сопротивлением 50 Ом.
обозначения: 1 — полиэтилен; 2 — фторопласт; 3 — полистирол; 4 — полипропилен и его смеси; 5 — резина; 6 — неорганическая изоляция 15].
Рис. 17.8. Частотная зависимость затухания а и пропускаемой мощности Р при температуре 40° С в режиме бегущей волны для радиочастотных кабелей с полувоздушной полиэтиленовой изоляцией.
Полосковые линии передачи. Полосковые линии разделяются на симметричные и несимметричные (рис. 17.9). Основной тип волны—ТЕМ. Размеры элементов линий рекомендуется выбирать в
Рис. 17.9. Полосковые линии передачи:
а —несимметричная; б — симметричная; 1 — центральная полоска; 2—слой диэлектрика; 3 — металлическое основание.
следующих пределах [15]: 0,5 мм < b < 10/2, обычно b = (1—6) ± ±0,15 мм; В > 5 b при а < 4 мм; В 4а; а Хо/2, обычно для несимметричной линии а/2 = 2,0±0,1 мм, для симметричной а = = 4,0±0,1 мм; t — 0,025—0,05 мм; расстояние между полосками и металлическими крепежными деталями должно быть не менее а.
Рис. 17.10. Номограмма для расчета волнового сопротивления полосковых линий с бесконечно тонким центральным проводником.
J 5 Ю * о
।। , i । 111111 f t i । !, 11.11. . 11 i । 1111111 t < i 1111111
Диэлектрики, применяемые в полосковых линиях, должны иметь следующие характеристики:
Характеристики рекомендуемых диэлектриков приведены в табл. 5.5. Материал металлических проводников — латунь и медь, покрытые слоем серебра 9—12 мкм.
Расчет характеристик полосковых линий ведется по формулам табл. 17.12 и номограммам (рис. 17.10 и 17.11).
Рис. 17.12. Прямоугольный волновод.
Использование полосковых структур дает возможность создания компактных направленных ответвителей, мостовых схем и других устройств СВЧ, не требующих высокой добротности [14].
Прямоугольные волноводы. В прямоугольном волноводе (рис. 17.12) могут распространяться волны типов Emn и Hmn. Условие распространения волн:
Ху < ^кр или
t > /кр.
608
Расчетные формулы для полосковых линий
Характеристики Симметричная линия Несимметричная линия
Длина волны в линии ^ = “7=== еэкв л~Г^7в
Эквивалентная диэлектрическая проницаемость среды в линии еэкв = ег ёэкн = 1 + (8г + 1) X 2лй / 6 \ 1 + In 1 + — +0,837 а \ 2 / Х Г 2лй / 2лЬ Д2 1+ _|_1п 1 + L а \ а / J Значения А даны на рис. 17.11
Волновое сопротивление линии с диэлектрическим заполнением Z01, Ом 138 Z01 = -Г7=- 1g 2,55(а/4>) V при b < а: t < а 138 ZOi = /. 1g 3,5(a/b) V 8ЭКВ при b < a; t < а
Волновое сопротивление линии с воздушным заполнением Zo, Ом Zo = 138 1g 2,55(a/b) при b < a; t < а. Zo == 138 1g 3,5(a/ft) при b < а\ t <Са
1 1
Общие потери в линии а2, дБ/м а2 — <Хд + ам + аи, где ад—потери в диэлектрике, ам—потери в металле, аи—потери на излучение (5% от а2) а2 = “д + "+ “И
Потери в диэлектрике ад. дБ/м 27,3)^Вэнв . х аД л tg 6Э л0 _ ^7,3 ]/еЭкв . о аД л tg ОЭ ^0
Потери в металлических проводниках ам, дБ/м 139,2ZOi& / b 1 2а \ ам— 1 + „ 1° , ) > а \ а л Ж / где fe= 1 е° V оцо 2 , Л / + So А ’/2 ам= 17,74— х а \ Цо / лЬ л й 1 + +т-|п 7 а 2 4 Х А 1 + + 1п 1+ а \ а / где / л&/ \ 1 / 2 6=—2 + 203 + 2|3 (р2 —1)1/2, Р = 1 +2t/a
Примечание. Входящие в формулы величины измеряются в следующих единицах: f, Гц; a, b, t, м; 80, g Ф/м; ц, Г/м; о, См/м; А,о, м.
Характеристики прямоугольного волновода
Критическая длина волны, м:
Длина волны в волноводе, м:
п-алкр)2’
Постоянная распространения, рад/м:
f 2л \2 / tn2 п2 \
у2 = ( - I —Л2 [ 4- I .
v \ Ч / \ а2 Ь2 )
Удельное волновое сопротивление, Ом:
для Етп-волн Zo = 120 JxXq/Xb,
для Нтп-волн Zo = 120 лАщ/Аад.
Коэффициент затухания, дБ/м: для Нт„-волн
_ 0,793 Г (6/а) еп т2 + ът п2
6 /оА0(1—£2) L (b/a) tn2 +(a/b)n2
/ Ь
+ £2 — ето + еп \ а
для Етп-волн
1,586 т2 -{- п2 (а/Ь)3 а/сА0(1—£2) т^ + п2(а/Ь)2 ’
где | = АуАкр; вп = 1 при п = 0; ет == 1 при т = 0;
еп = 2 при п =f= 0; em => 2 при т 0; т — число полуволн по широкой стенке, п — число полуволн по узкой стенке.
Расчет характеристик волновода с волной Ню
Условия распространения волны типа Н10:
а < Ао < 2а; Ао > 2Ь.
Критическая длина волны, м:
Чр = 2а.
Длина волны в волноводе, м:
(17.6)
при заполнении диэлектриком
Постоянная распространения, рад/м:
/ 2л \2 л2 V = Т" —г •
\ Л-о / а
Волновое сопротивление, Ом:
по напряжению и току (характеристическое)
nb
~ Zo;
по мощности и току (действующее Характеристическое)
л2 b
Zpi = 7 7 z°;
по мощности и напряжению (характеристическое)
^ра— <-0»
где Zo= 120л — .
Л/Q
Коэффициент затухания, дБ/м:
для медного волновода
для волновода из другого металла
а = Лам.
Минимальное затухание при f = 1,5 /кр. (Значения k даны в табл. 5.4.)
В приведенных формулах величины а, Ь, измеряются в сантиметрах.
Размеры и допуски прямоугольных волноводов должны составлять [16]:
а = (0,75—0,8) Ло; b = (0,35—0,37) Да = Д6 = ±0,002 а;
6^0,1^; Да = Д6 = ±0,001а—для плоского волновода; эксцентриситет е < 0,1 ft
гг = 0,5/4- 0,5(/ + 1); 0 = 90 ± 1°;
Рис. 17.13. Гофрированный прямоугольный волновод сечением 23 X 10 мм:
1—дроссельный фланец; 2— место соединения; 3 — гофрированный волновод-
максимальный прогиб £макс:
для обыкновенного волновода:
при I = 10 а — 0,02 а,
при / = 50 а — 0,08 а.
для плоского волновода:
при I = 10 а — 0,01 а,
при / — 50 а — 0,04 а.
В табл. 17.13 и 17.14 приведены технические данные прямоугольных волноводов, в табл. 17.15 — плоских (6/а = 1/8,33). Стандартные волноводы предназначаются для работы в диапазоне частот (1,25-1,9) /кр.
Для соединения отрезков прямоугольных волноводов со смещенными или пересекающимися осями используются гибкие гофрированные секции (рис. 17.13) [21]. Глубина гофрировки выбирается менее 0,1 Ав.
Номинальные размеры некоторых алюминиевых прямоугольных ВОЛНОВОДОВ
Ширина, а Высота. £ Допустимое отклонение ширины И ВЫСОТЫ Толщина стенок Допустимое отклонение толщины стенок Расчетная масса одного погонного метра труб из алюминия,
мм кг
0,7 0,35 ±0,01 0,5 ±0,01 0,0055
1,6 0,8 ±0,01 0,5 ±0,01 0,009
3 1,5 ±0,02 0,5 1 ±0,02 0,016 0,038
7,2 3,4 ±0,02 0,5 1 ±0,02 0,03 0,066
11 5,5 ±0,04 0,5 1 ±0,02 0,045 0,096
16 8 ±0,04 1 1,5 ±0,02 0,135 0,16
23 10 ±0,05 1 1,5 ±0,03 0,182 0,28
35 15 ±0,05 1,5 3 ±0,03 0,414 0,875
48 24 ±0,07 2 3 ±0,03 0,585 1,2
58 25 ±0,07 2 4 ±0,05 0,9 1,9
72 34 ±0,1 2 5 ±0,05 1,1 3
90 45 ±0,15 2 5 ±0,05 1,4 3,77
ПО 55 ±0,2 2,5 5 ± 0,05 2,2 4,55
130 65 ±0,25 2,5 5 ±0,05 2,6 5,2
160 80 ±0,3 2,5 5 ±0,05 3,2 6,5
220 НО ±0,3 3 5 ±0,05 5,25 8,75
330 165 0,35 3 5 0,05 7,8 13
408 204 0,4 3 5 0,05 9,6 16
500 250 0,5 5 0,1 19,7
750 375 0,6 7 0,15 41,4
1050 525 0,8 8 0,2 66
1330 665 1 8 0,2 83,6
ТАБЛИЦА 17.14
Технические данные обыкновенных прямоугольных волноводов (рекомендации МЭК)
Тип волновода МЭК Полоса частот для основной волны, ГГц Номинальные внутренние размеры» мм Номинальная толщина стенок t, мм Максимальное затухание а при частоте кр (для меди)
ширина а высота Ъ а» дБ/м 1. ГГц
R5 0,41—0,62 457,2 228,6 3,18 0,00141 0,49
R6 0,49—0,75 381,0 190,6 3,18 0,00186 0,59
R8 0,64—0,98 292,1 146,1 3,18 0,00278 0,77
R9 0,76—1,15 247,65 123,8 3,18 0,00351 0,91
R12 0,96—1,46 195,58 97,79 3,18 0,00506 1,15
R14 1,14—1,73 165,10 82,55 2,03 0,00653 1,36
R18 1,45—2,20 129,54 64,77 2,03 0,00936 1,74
R22 1,72—2,61 109,22 54,61 2,03 0,0121 2,06
R26 2,17—3,30 83,36 43,18 2,03 0,0173 2,61
R32 2,60—3,95 72,14 34,04 2,03 0,0236 3,12
R40 3,22—4,90 58,17 29,083 1,63 0,0311 3,87
R48 3,94—5,99 47,55 22,149 1,63 0,0443 4,73
R58 4,64—7,05 40,39 20,193 1,63 0,0539 5,57
R70 5,38—8,18 34,85 15,799 1,63 0,0720 6,46
Продолжение
Тиц волновода МЭК Полоса частот для основной чолиы, ГГц Номинальные внутренние размеры, мм Номинальная толщина стенок t. мм Максимальное затухание а прн частоте т = 1,5/.. кр (для меди)
ширина а высота b а. дБ/м 1, ГГп
R84 6,58—10,0 28,499 12,624 1,63 0,0993 7,88
R100 8,20—12,5 22,860 10,160 1,27 0,127 9,84
R120 9,84—15,0 19,050 9,525 1,27 0,166 П.8
R140 11,9—18,0 15,799 7,899 1,02 0,220 14,2
R180 14,5—22,0 12,954 6,477 1,02 0,298 17,4
R220 17,6—26,7 10,668 4,318 1,02 0,463 21,1
R260 21,7—33,0 8,636 4,318 1,02 0,544 26,1
R320 26,4—40,1 7,112 3,556 1,02 0,729 31,6
R400 33,0—50,1 5,690 2,845 1,02 1,02 39,5
R500 39,3—59,7 4,775 2,388 1,02 1,33 47,1
R620 49,9—75,8 3,759 1,180 1,02 1,90 59,9
R740 60,5—92,0 3,099 1,550 1,02 2,54 72,6
R900 73,8—112,0 2,54 1,27 1,02 3,43 88,6
R1200 92,3—140,0 2,032 1,016 1,02 4,78 111,0
Примечания. 1. Значения максимального а даны для медных волноводов.
2. Число в обозначении (например, МЭК-100) указывает приближенное значение средней частоты рабочего диапазона волновода в сотнях мегагерц.
7.15 2 вей -чавииэяви 0,039 со ю о о* ед* О о СО о* S о сч o’ 0,251
Й
а S ч Величина ухания, а ивннетиьээвй ияэаьитэйоэ! 1 0,03018 0,04393 0,05676 0,07765 0,10507 0,1439 0,1651 0,1931
и н Ен ГО СП bjj 'вхохэвь 2,06 2,61 3,12 ОО со 4,73 6,46 7,89 9,84
2 2 угла гг | ЦННЧ1Г8И -иэяек 1,5 ю ю со 1.3 1.3 СО 1,15
сечение, радиус Ц1ЧНЧ1Г8И -инии — 0,8 0,8 0,8 0,8 0,65
о ф са о X 0) о X сг 0) о. ад с Лхоэня и Лнн<1нш ей яэЛпо» ±0,22 о* -н ±0,14 ±0,12 ±0,095 ±0,070 ±0,057 ±0,046
ч о са к s с ад ад я 3 *q ‘exooNQ ввич 1ГВНИИОИ 17,16 14,46 12,66 10,25 8,95 8,25 8,25 7,54
а! ч е я CQ (t? еинйнгп ввичевнниои 113,28 90,42 76,20 61,42 50,80 38,10 31,75 25,40
данные ИИ Я0Н9ХЭ BHHtnifOX веич1геиинон 2,030 2,030 2,030 1,625 1,625 1,625 1,625 1,270
Технические 2 2 ij bitjA эХиЬ'вб И ни -Ч1ГВИИЭЯВИ СЧ СЧ СЧ СЧ ОО о* 0,8 0,8 8*0
О ОД W X Я аз я ад ад а У и ад Л1ОЭНВ н Лнн<1иш вн яэЛиой' ±0,11 ±0,086 ±0,072 ±0,058 ±0,048 ±0,035 ±0,028 ±0,023
5 о со U _ 0 Я х О. ЕГ ад ад 2 а q ехоэна квнчггвнннон 13,100 10,400 8,600 7,000 5,700 5,000 5,000 5,000
т ад го С Ои О с г винбнгп квнч1геннион 109,22 86,36 72,14 58,17 47,55 34,85 28,499 22,860
Ди ana зон частот основ- ного вида колебаний, ГГц 1 1,72—2,61 2,17—3,30 2,60—3,95 3,22—4,90 3,94—5,99 5,38—8,17 6,57—9,99 8,20—12,5
•mgw еИоеошгоа uhj. F22 F26 F32 F40 F48 F70 F84 F100
Для уменьшения размеров используется частичное или полное заполнение прямоугольных волноводов диэлектриками. Такие волноводы отличаются компактностью, но обладают заметными поте рями. Значения 'к0/'кв в волноводе с диэлектрической пластиной рассчитываются по графику рис. 17.14 [8].
Круглые волноводы. В полом круглом волноводе рис. 17.15) могут распространяться волны Еп; и Hni.
Рис. 17.14. Прямоугольный волновод (волна Н10) с диэлектрической пластиной.
Рис. 17.15. Круглый волновод.
Характеристики круглого волновода
Условие распространения волн в волноводе < ^кр> или f > /кр-
Критическая длина волны, м:
, 2л/?
для Нпг--волн лкп=------;
Mni 2л/?
для Еп,-волн ™кп• Vnl
Длина волны в волноводе, м
Постоянная распространения, рад/м:
/2л \2
для Нпг-волн у2= —
\ ^0 /
2
для Еп/-волн
Волновое сопротивление, Ом
для НП7--волн
120 л
для Еш--волн
Значения р.п, и vni приведены в табл. 17.16 и 17.17.
Критические длины волн в круглом волноводе для различных типов волн даны в табл. 17.18.
Основной тип волны — Нп, условия распространения:
На размеры круглых волноводов устанавливаются следующие предельно допустимые отклонения [16];
ДОмакс = ± 0,001 D-
эллиптичность —Смакс= • мак^------^23- =0,001;
™ном
эксцентриситет — «макс = 0,1 /;
прогиб волновода g на длине /:
§макс = 0>01О при I—10 D
§макс = 0.04П при / = 50 0.
Технические данные стандартных круглых волноводов приведены в табл. 17.19 [16].
Значения цпг-
п 1
1 2 3
0 3,832 7,016 10,174
1 1,841 5,232 8,536
2 3,054 6,705 9,965
3 4,20) 8,015 11,344
ТАБЛИЦА 17.17
Значения vni
п 1
1 2 3 4
0 2,405 5,52 8,65 11,79
1 3,832 7,016 10,17 13,32
2 5,136 3,417 11,62 13,8
3 6,379 9,761 13,02 16,22
4 7,588 11,06 14,37 17,62
ТАБЛИЦА 17.18
Критическая длина волны в круглом волноводе
Тип волны Критическая длина волны м кр Критическая частота Гкр, МГн
Ни 3,412/?’ 88/?-’
Е-01 2,613/? 115/?-1
Н01 1,64/? 183/?"1
Ен 1,64/? 183/?-’
1 Величина R измеряется в метрах.
g ТАБЛИЦА 17.19
*» Технические данные круглых волноводов (рекомендация МЭК [16])
Тип волновода 153 ТЕС- Предельная частота, ГГц, колебаний вида Внутреннее поперечное сечение Номинальная толщина стенок t, мм Величина затухания колебаний вида Н,, (TEtt). дБ/м
Нп (ТЕ„) Е0] (1 М01) Н01 (TEoi) номинальный диаметр, D, мм допуск, мм частота, ГГц теоретически рассчитанная величина максимальная величина
С3,3 и,27 0,35 0,56 647,9 0,65 0,325 0,00067 0,0009
С4 0,32 0,41 0,66 553,5 0,55 — 0,380 0,00085 0,0011
€4,5 0,37 0,48 0,77 472,8 0,47 —- 0,446 0,00108 0,0014
С5,3 0,43 0,57 0,90 403,9 0,40 — 0,522 0,00137 0,0018
С6,2 0,51 0,66 1,06 345,1 0,35 — 0,611 0,00174 0,0023
С7 0,60 0,78 1,24 294,79 0,30 — 0,715 0,00219 0,0029
С8 0,70 0,91 1,45 251,84 0,25 — 0,838 0,00278 0,0036
СЮ 0,82 1,07 1,70 215,14 0,22 — 0,980 0,00352 0,0046
С12 0,96 1,25 1,99 183,77 0,18 — 1,147 0,00447 0,0058
С14 1,20 1,46 2,33 157,00 0,16 — 1,343 0,00564 0,0073
С16 1,31 1,71 2,73 134,11 0,13 — 1,572 0,00715 0,0093
С18 1,53 2,00 3,19 114,58 0,11 — 1,841 0,00906 0,012
С22 1,19 2,34 3,74 97,87 0,10 2,154 0,0115 0,015
С25 2,10 2,74 4,37 83,62 0,08 2,521 0,0140 0,018
СЗО 2,46 3,21 5,12 71,42 0,07 1,650 2,952 0,0184 0,024
С35 2,88 3,76 5,99 61,04 0,06 1,650 3,455 0,0233 0,030
С40 3,38 4,41 7,03 51,99 0,05 1,650 4,056 0,0297 0,039
С48 3,95 5,16 8,23 44,45 0,044 1,650 4,744 0,0375 0,049
С56 4,61 6,02 9,60 38,10 0,038 1,650 5,534 0,0473 0,062
Продолжение
Тип волновода 153 ТЕС- Предельная частота. ГГц, колебаний вида, Внутреннее поперечное сечение Номинальная толщина стенок t, мм Величина затухания колебаний вида Н„ (ТЕ,,). дБ/м
Hi, (ТЕ,,) Во, (ТМ01) н„, ) номинальный диаметр, £>, мм допуск, ±, мм частота. ГГц теоретически рассчитанная величина максимальная величина
С65 5,40 7,05 И,2 32,54 0,033 1,650 6,480 0,0599 0,078
С76 6,32 8,26 13,2 27,788 0,028 1,270 7,588 0,0759 0,099
С89 7,37 9,63 15,3 23,825 0,024 1,270 8,850 0,0956 0,124
С104 8,68 11,3 18,1 20,244 0,02 1,270 10,42 0,1220 0,150
С120 10,0 13,1 20,9 17,475 0,017 1,270 12,07 0,1524 —
С140 11,6 15,2 24,2 15,088 0,015 1,015 13,98 0,1893 —
С165 13,8 18,1 28,8 12,700 0,013 1,015 16,61 0,2459 —
С190 15,8 20,6 32,9 11,125 — 1,015 18,95 0,3003 —
С220 18,4 24,1 38,4 9,525 — 0,760 22,14 0,3787 —
С255 21,1 27,5 43,9 8,331 — 0,760 25,31 0,4620
С290 24,6 32,2 51,2 7,137 — 0,760 29,54 0,5834
СЗЗО 27,7 36,1 57,6 6,350 — 0,510 33,20 0,6938
С380 31,6 41,3 65,7 5,563 — 0,510 37,91 0,8486 —
С430 36,8 48,1 76,6 4,775 — 0,510 44,16 1,0650 —
С495 40,2 52,5 83,7 4,369 — 0,510 48,26 1,2190
С580 49,1 64,1 102 3,581 — 0,510 58,88 1,643 —
С660 55,3 72,3 115 3,175 0,380 66,41 1,967 —.
С765 63,5 82,9 132 2,769 — 0,380 76,15 2,413 —
С890 73,6 96,1 153 2,388 0,380 88,30 3,011
Для широкополосной передачи на значительные расстояния применяют круглые волноводы с волной Hqi, затухание которой с ростом частоты и диаметра волновода уменьшается (табл. 17.20)
Рис. 17,16. Гибкий кольцевой волновод: /•—резиновая прокладка; 2 — металлическое кольцо.
[5]. Для передачи волны Н01 по изгибам используются гибкие кольцевые волноводы (рис. 17.16), потери в которых при + А^ < < 0,8 на 20% выше, чем в цельнометаллических [17].
ТАБЛИЦА '7.20
Затухание волны Hoj в круглом волноводе
Внутренний диаметр, мм Частота, МГц Длина волны, мм Затухание, дБ/км
80 15 000 20 1,8
80 30000 10 0,6
80 37 500 8 0,41
80 50 000 6 0,28
60 15 000 20 4
60 30 000 10 1,5
60 37 500 8 1
60 50 000 6 0,6
50 15 000 20 8
50 30 000 10 2,5
50 50 000 6 1,1
50 75 000 4 0,6
25 37 500 8 15
25 50 000 6 8
2о 75 000 4 3,5
П- и Н- образные волноводы (рис. 17.17) по сравнению с прямоугольными и круглыми обладают большей широкополосностью, пониженными волновым сопротивлением и фазовой скоростью, меньшими габаритами, но имеют большее затухание. Основной тип волны — Н10.
Рис 17.17. Н- и П-образные волноводы.
Характеристики П- и Н-образных волноводов
Критическая длина волны Hj0 [23], м:
^кр —
пр nq
— sin —
_______а_______а______
ad / q а . nq'
~7~т~Р I sin
4 \ 2 2л а,
л* 2
о2
л па
— sin — а а
2р\2
о a nq l \ b ]
sin — /
2 '2л а '
Критическая длина волны Н20, м:
2л
2лр 2лд
---- sin----
а 9
a 2nq
4- — sin-----
4л а
Технические данные Н-волноводов
Диапазон а Ъ d S t Затухание, Номинальная мощность, кВт
ГГц ’ мм дБ/м
Р а б о ч а я полос а 2,4 : 1
0,18—0,42 753,54 350,39 148,92 188,39 — 29,79 0,00075 61 960
0,27—0,64 493,47 229,46 97,51 123,37 — 19,51 0,00141 26 570
0,42—1,00 313,26 145,72 61,90 78,31 3,17 12,37 0,00279 10 710
0,64—1,53 205,74 95,68 40,67 51,43 3,17 8,13 0,00525 4 620
0,84—2,00 156,64 72,85 30,96 39,17 3,17 6,20 0,00787 2 676
1,50—3,60 87,76 40,72 17,35 21,95 2,03 3,48 0,0190 840,5
2,00—4,80 65,79 30,61 13,00 16,46 2,03 2,59 0,0292 472,5
3,50—8,20 37,59 17,48 7,42 9,40 1,63 1,47 0,0669 154,3
4,75—11,0 27,69 12,85 5,71 6,91 1,27 1,09 0,1063 83,72
7,5—18,0 17,55 8,15 3,45 4,39 1,27 0,69 0,2103 33,58
11,0—26,5 11,96 5,56 2,36 3,00 1,02 0,48 0,3740 15,63
18,0—40,0 7,32 3,40 1,45 1,83 1.02 0,28 0,7808 5,834
Р а б о ч а я полос а 3,6 : 1
0,11—0,39 879,81 378,31 73,76 219,96 — 14,76 0,00459 28 830
0,27—0,97 353,47 151,99 29,64 88,37 — 5,92 0,0180 4 653
0,39—1,40 244,55 105,16 20,50 61,14 3,17 4,09 0,0318 2 227
0,97—3,5 98,48 42,34 8,25 24,61 2,03 1,65 0,1240 361,2
1,40—5,00 68,25 29,34 5,71 17,07 2,03 1,14 0,2152 173,5
3,50—12,4 27,28 11,73 2,29 6,83 1,27 0,46 0,8497 27,74
5 ,00—18,0 19,1 8,20 1,60 4,78 1,27 0,33 1,4534 13,59
12,4—40,0 7,7 3,30 0,63 1,93 1,02 0,13 5,68 2,21
ТАБЛ ИЦА 17.22
Технические данные П -волноводов
Рабочая полоса ч а с т о т 2,4 : 1
0,18—0,42 714,48 321,54 134,06 110,74 — 26,82 0,00079 32 870
0,27—0,64 467,89 210,54 87,81 72,52 — 17,55 0,00148 14 100
0,42—1,00 297,05 133,68 55.75 46,05 3,175 11,15 0.00285 5 682
0,64—1,53 195,12 87,81 36,63 30,25 3,175 7,32 0,00538 2 451
0,84—2,00 148,51 66,83 27,86 23,01 2,03 5,56 0,00814 1421
1,50—3,60 83,21 37,44 15,62 12,90 2,03 3,12 0,0194 445,8
2,00—4,80 62,38 28,07 11,71 9,68 2,03 2,34 0,0298 250,6
3,50—8,20 35,66 16,05 6,71 5,54 1,63 1,35 0,0695 81,87
g 4,75—11,0 ** - 26,26 11,86 4,93 4,06 1,27 0,99 0,1093 44,43
Продолжение табл. 17.22
Номинальная мощность, кВт 17,82 8,285 3,095
Затухание, дБ/м 0,2169 0,3838 0,8071
S 0,635 0,43 0,254
1,27 1,02 1,02
2,58 1,76 1,07
тз 3,12 2,13 1,30
•с 7,49 5,И 3,12
сз 16,64 11,34 6,93
Диапазон частот, ГГц 7,50—18,0 11,0—26,5 18,0—40,0
см
Волновое сопротивление (характеристическое), Ом
Рис. 17.18. Зависимость коэффициентов С а и 2<?d/8 от величины d/b.
Значения Сц и 2Са!ъ определяются по графикам рис. 17.18. Технические данные приведены в табл. 17.21, 17.22 [8,23].
Электрическая прочность линий передачи СВЧ
Величина мощности РПред> ПРИ которой в линии в режиме бегущей волны наступает высокочастотный пробой, называется предельной (пробивной). Эксплуатация линий передачи возможна только при рабочей (допустимой) мощности Рраб, которая в k раз меньше РПред. Для волноводов и коаксиальных воздушных линий с металлическими изоляторами k = 3-г5, для коаксиальных линий с полистироловыми шайбами k 20 [11].
Формулы для расчета мощности РПред некоторых типов линий передачи в режиме бегущей волны [11, 18]:
воздушная коаксиальная линия (рис. 17.2)
_РрМ* D
Рп₽ед= 0,48 'П d 1
коаксиальная линия со сплошным диэлектрическим заполнением
Pp2d2p4 D
Рпред= 0,48 |П d ;
прямоугольный волновод (рис. 17.12):
(волна Н1П);
,вол"а н,,,;
Ер2a2ft2 / 4а2ft2
Рпред= 1,51 X}/ Х2(а2+/>2)~ (В0Л"а 10
Круглый волновод (рис. 17.15))
лг2Еп2 , / , / X \2
₽пред = 1,58 (В0ЛНЗ Н11)
лг2Е 2 _ / , ( X V
Рпред=-7^-|/ (волна Но1);
0,94лгз£ 2 / , 2,61 г \2
Рпред =------— I/ I —I —1 (волна Е01).
Воздушная симметричная полосковая линия (рис. 17.9, б):
ta £р2
Рпред- 2 4>5Ze ПРИ
Zo — волновое сопротивление, Ом.
Единицы измерения входящих в формулы величин: X (см.);
D
Ер (кВ/см); а (см); г — ~£ (см); Ь (см); i (см); Zo (Ом).
Разрядная напряженность поля Ер для воздуха при нормальных атмосферном давлении и ионизации равна 29 кВ/см. Сравнительная характеристика Рпред различных линий передачи дана в табл. 17.23 [5]. Изменение Рпред от давления р и КСВ в тракте представлены на рис. 17.19, 17.20. Примеры снижения относительной величины Рпред из-за неоднородностей в тракте прямоугольного волновода приведены на рис. 17,21 и 17.22 [18].
Рис. 17.19, Зависимость относительной предельной мощности от давления.
Рис. 17.20. Зависимость
относительной от КСВ.
предельной мощности
Рис. 17.21. Снижение относительной предельной мощности при смещении плоских (а), плоского и дроссельного (б) фланцев прямоугольного волновода:
/ — смещение в плоскости Н; ? —смещение в плоскости Е.
ТАБЛИЦА 17.23
Сравнительные характеристики линий передачи
Тип линия МВт пред’ Отношение ₽пред к мощности, пропускаемой волноводом, %
Прямоугольный волновод (волна Н1о) 5,08 100
Воздушная коаксиальная линия . . 1,33 26,2
Воздушная полосковая линия . . . Коаксиальная линия с диэлектриче- 1,26 24,8
скими шайбами Полосковая линия с диэлектриче- 0,656 12,3
скими опорами из фторопласта 0,286 5,6
Рис. 17.22. Относительная предельная мощность в изгибе прямоугольного волновода
Некоторые общие расчетные соотношения для линий передачи
Затухание в линии при наличии отраженной волны увеличивается и равно [10]
г2 4-1
ал = а0—— , (17.8)
где г — значение КСВ, а() — затухание при г = 1,ал — затухание при г =/= 1.
Результирующий КСВ в линии передачи без потерь при наличии в тракте неоднородностей определяется формулами [10];
гмакс~г1 гз гз ••• гп= П ri (17.9)
(частичные отражения суммируются в наихудших фазовых соотношениях);
п—1
Гмип = 1 или Гмин = гмакс ! Д г} (частичные отражения суммируются в наилучших фазовых соотношениях).
Величина к. п. д. линии передачи определяется по номограмме рис. 17.23 [12].
17.3. ПРОСТЕЙШИЕ ЭЛЕМЕНТЫ СВЧ ТРАКТА
Опоры в коаксиальных линиях
Для крепления центрального проводника коаксиальных линий СВЧ применяются сплошное заполнение внутреннего объема диэлектриком с малыми потерями, диэлектрические шайбы и металлические изоляторы (1,9].
На участке, равном длине шайбы (рис. 17.24, а), происходит изменение волнового сопротивления и постоянной распространения,
Рис. 17.24. Диэлектрические шайбы коаксиальных линий: а — дисковая шайба; б —неотражающая дисковая шайба; в — шайба с повышенной электрической прочностью.
что приводит к появлению отражений в линии передачи. Волновое сопротивление и длина волны в сечении шайбы с диэлектрической постоянной ег соответственно равны:
Z=-^zr; Х=-^~, (17.10)
УЧ УЧ
где Zo, Хо — волновое сопротивление и длина волны в воздушной линии. Использование тонких шайб (б/Хр < 1) с малой величиной ег приводит к уменьшению отражений. Для таких шайб КБВ равен (9]:
2л6
— (Е) ло
1
-!)•
(17.11)
Уменьшение отражений достигается также применением специальных неотражающих шайб (рис. 17.24,6), для которых отношение DJdj выбирается из условия равенства волновых сопротивлений в сечении шайбы и воздушной линии [1]:
D
Zo = 6O In — = а
(17.12)
У er dt
Размеры неотражающих шайб рассчитываются по графикам рис. 17.25 [11]. Шайбы изготовляются из фторопласта-4, полиэтилена, полистирола. Наличие диэлектрических шайб в линии передачи
Коэффициент запаса электрической прочности обычных полистироловых шайб равен k ~ 20. Для повышения электрической прочности используются специальные шайбы (рис. 17.24, в), для которых коэффициент запаса равен 3—4 [11, 18].
Рис. 17.26. Узкополосный (слева) и широкополосный (справа) металлические изоляторы для коаксиальных линий с волновым сопротивлением 50 Ом
Металлический изолятор, используемый в линиях передачи сантиметрового диапазона, представляет собой четвертьволновый короткозамкнутый отрезок линии, включенный параллельно основной линии (рис. 17.26, а). Длина изолятора выбирается равной:
Хо D
Конструктивные размеры некоторых широкополосных металлических изоляторов, мм
-4 12,90 28,27 31,44 36,83 36,83 33,30 36,19
- 15,75 40,64 40,64I 49,53 49,53 50,03 40,64
5,45 7,07 10,62 10,62 10,62 GO 14,32
хэ 4,68 6,25 9,37 9,37 9,37 6,25 12,5
10,92 13,87 20,27 20,27 19,62 21,87 28,8
Волновое со противление ЛИНИН, Ом LO со С0 ср lQ О
WO ‘HHifOS еии1г*[/ 3,2 х> 1*8 6*6 6*6 0*01 1*8
Ширина полосы частот такого изолятора не превышает 1—2% Для увеличения широкополосности симметрично относительно опоры включаются четвертьволновые отрезки с пониженным волновым сопротивлением (рис. 17.26, б) Ширина полосы частот такого изолятора по уровню КБВ =0,9 составляет ±20% [9]. Размеры широкополосных изоляторов для некоторых воздушных коаксиальных линий приведены в табл, 17.24 11,20]. Коэффициент запаса электрической прочности металлических изоляторов равен 3—4 [11].
Высокочастотные соединительные устройства коаксиальных линий
Высокочастотные коаксиальные соединители предназначены для сочленения отрезков коаксиальных линий между собой, линий с приборами или отдельных блоков в аппаратуре. Номинальные величины волновых сопротивлений типовых соединителей радиочастотных кабелей равны 75 и 50 Ом. По конструкции соединители разделяются на: кабельные, приборные, переходы, тройники и четвер-ники. По типу соединения внутренних проводников радиочастотных кабелей различают [2, 21];
— розетки — соединения с гнездовым контактом;
— вилки — соединения со штыревым контактом.
По типу соединения внешних проводников различают соедини тели:
— резьбовые — с помощью резьбовой накидной гайки;
— байонетные — с помощью специального быстросъемного замка;
— врубные—с помощью непосредственного сочленения.
Основные токонесущие детали высокочастотных соединителей изготовляются из бронзы, латуни или меди с серебряным покрытием; изоляционными материалами служат: фторопласт-4 (для теплостойких соединителей), полиэтилен, полистирол. Примеры конструкций типовых высокочастотных соединителей показаны на рис. 17.27, 17.28(2,21]. Величина КСВ таких соединителей не превышает 1,2—1,25 до частот 3000 МГц. Существенное влияние на величину КСВ оказывает способ заделки кабелей в соединители. Диапазон рабочих температур теплостойких соединителей — от —60 до ±200° С, нетеплостойких от —60 до +85° С.
Конструкция соединителей жестких коаксиальных линий аналогична показанной на рис. 17.27. В условиях повышенных динамических нагрузок и вибраций используются дроссельные соединения, обеспечивающие надежный электрический контакт. Пример простейшего дроссельного соединения, состоящего из двух короткозамкнутых коаксиальных полуволновых линий АВС и DEG, показан на рис. 17.29. Расчет такого соединения рассмотрен в работах [21,11].
Краткие рекомендации по выбору типа соединителей:
— выбор типа соединителей в первую очередь определяется требованиями к электрическим характеристикам (рабочему диапазону частот, волновому сопротивлению, допустимому рабочему напряжению, стабильности параметров при воздействии механических и климатических факторов);
— резьбовые и байонетные соединители рекомендуется использовать до частот 3000 МГц, врубного типа—до 10 000 МГц;
Рис. 17.27. Высокочастотные кабельные соединители: а—розетка; б—вставка.
Для волнового сопротивления 75 Ом </=1.4 мм, для 50 Ом </=3 мм. (/—радиочастотный кабель; 2 — корпус; 3 — накидиаи гайка; 4 — штырь)
Рис. 17.28. Высокочастотная приборная розетка с квадратным фланцем.
Для волнового сопротивления 75 Ом </=2,5 мм, </, = 1,4 мм; дли 50 Ом, </ = 4 мм, </] = 3 мм (/—диэлектрическая шайба; 2— штырь; 3— корпус)
— нежелательно использовать в тракте переходы, так как это увеличивает потери и КСВ;
Рис 17.29. Дроссельное соединение жестких коаксиальных линий.
— размещать соединители в аппаратуре необходимо так, чтобы исключить возможность механических воздействий на кабели в месте их заделки в соединители и обеспечить свободный доступ к ним.
Изгибы коаксиальных и полосковых линий передачи
Простейшие типы изгибов жестких коаксиальных линий показаны на рис. 17.30 [9,11]. Прямоугольный изгиб (рис. 17.30, а) не вносит заметных отражений в диапазоне частот Хо > 5 D Вносимая изгибом неоднородность может быть скомпенсирована изменением конфигурации проводников линии в месте изгиба (рис. 17.30, в, г) или использованием двойного изгиба (рис. 17.30, д).
Примеры изгибов полосковых линий показаны на рис. 17.31 114].
Фланцевые соединения волноводных линий
Соединение волноводных элементов и узлов осуществляется при помощи двух основных типов фланцев: контактных и дроссельных.
Контактные соединения (рис. 17,32) просты по конструкции, широкополосны, электрогерметичны, но требуют высокой точности изготовления и обладают низкой надежностью при многократных переборках тракта. При зазоре между фланцами более 0,2 мм потери в тракте резко возрастают. Для повышения электрогерметичности соединений применяются тонкие контактные прокладки из бериллиевой бронзы БрБ2, БрБ2Т и БрБ2,5 (рис. 17.33, 17.34). В табл. 17.25 приведены характеристики типовых контактных соединений (рис. 17.35—17.39).
Дроссельные фланцевые соединения (рис. 17.40) менее чувствительны к перекосам, зазорам, смещениям и допускают частые переборки волноводного тракта. Однако они более узкополосны (104-20% /ср) и обладают низкой электрогерметичностью (до 60 дБ)
6)
для ZO=1Q Ом 5/D‘0,14
2)
Рис. 17.30. Изгибы жестких коаксиальных линий: а—прямоугольный, б —плавный; в, г—прямоугольные с коррекцией; д— двойной.
Рис. 17.31. Изгибы полосковых линий: а — прямоугольный; б—прямоугольный с коррекцией; в—радиусный.
ИС В '1,08
6)
Рис. 17.32. Контактное фланцевое соединение:
/—фланец; 2 — герметизирующая резиновая прокладка; 3 —установочный болт.
ТАБЛИЦА !7.2б
Характеристики типовых контактных соединений
Сечение волновода ацЬ, мм КСВ. не | более КСВ от монтажных допусков, ие более Потери, дБ, не более Элентро герметичность, ДБ, не менее Максимально допустимое избыточное давление в полости волноводов, Н/см2
11X5,5 1,025 1,015 4-10—2 70
13X6,5 1,020 1,010 3-10—2
16X8 1,015 1,006 2-10“2 2.10~2 30,0
17X8 1,005
19x9,5 1,004 1,5-10—2 80
23X10 1,004 1-10“2
28,5X12,6 1,003 7-Ю-3 25,0
35x15 1,002 5-Ю~3 90 20,0
40x20 1,0015 4-10“3 18,0
48x24 3-10“3 16,0
58x25 2-10“ 3 10,0
72x34 90x45 1,010 1,5 10~ 3 ЫО-3 5,0 3,0
110x55 130x65 1,001 0,8-10“ 3 0,5-10“ 3 100 2,0 1,5
160x80 0,4- 10“3 1,0
180x90 0,35-10“3 0,6
196x98 0,3-10 — 3 0,5
220x110 0,2510“3 0,3
248х 124 0,2-10“ 3 0,2
[11]. В табл. 17.26 приведены размеры дроссельных фланцев для частот 2600—4000 МГц. Для волноводов с размерами сечения более 72x34 мм дроссельные соединения громоздки и обычно не применяются.
Рис. 17.34. Зависимость электрогерметичности соединения от числа лепестков контактной прокладки: 7—16 лепестков; 2 — 5 лепестков; 3 — прокладка 0,2 мм без лепестков; 4 — фланец с контактным пояском.
Рис. 17.33. Контактные промежуточные прокладки:
а — для прямоугольного волновода сечением 72 x34 мм; б—для круглого волновода диаметром 72 мм.
ТАБЛИЦА 17.26
Размеры дроссельных фланцев
Волновод Дроссель Расчетная Ширина по-
1 а длина лосы пропус-
а 1 ь ^ср 1 х У 1 волны. кания при KCBCL05, %
мм мм см
Соёди не н и я пр ямоугольных вол новодов
72,13 34,03 102 6,25 1,25 28,44 10,7 ±15
72,13 34,03 95,25 6,25 0,75 21,62 9 ±15
22,86 10 30,04 1,57 0,77 8,67 3,2 ±6
28,6 12,5 33,83 1,57 0,77 8,67 3,2 —
10,26 4,25 12,52 0,72 0,2 3,42 1,25 ±2
10,26 4,25 14,72 1,57 0,2 3,90 1,25 ±4
С о ед инения круглых волноводов
Диаметр 11,68 17,82 1,25 0,37 I 3,82 1 1.25 | ±4
Диаметр 30,14 37,56 2,32 0,75 7,82 3,30 | ±6
Размеры участков волноводных труб, обработанных под фланцы, приведены в табл. 17.27.
МО
641
й
Рис. 17.35. Конструкция и размеры (мм) типового контактного фланцевого соединения
ахв L В А А, а в D S d п т
Доп, откл. ±0.05 Ном. Доп. откл. Ном. Доп. откл. Ном. Дои. откл.
11X5,5 13X6,5 16X8 19X9,5 29 30 35 39 29 30 35 39 21 22 25 29 22 23 26 30 11 13 16 19 +0,04 5,5 6.5 8 9.5 +0.04 24 26 30 34 +0. 14 4.5±0.24 3,5А3 1,34-0.06 3+0.06
4,5Аз
+0,17 5 ±0.24 1.5+0,06 3.5+0. 06
23Х 10 28,5X12,6 35X15 42 47 54 42 47 54 31 35 41 32 37 42 23 28,5 35 + 0,05 10 12,6 15 +0.05 38 44 51
+0,2
Рис. 17.36. Конструкция и размеры (мм) типового контактного фланцевого соедине-
ния
Ml
Сечение прямоугольного волновода А А | bi L В
Допустимое отклонение ±0,05 Допустимое неиие ±0, ЭТКЛО-15 Номинальное Допустимое отклонение Номинальное Допустимое отклонение
а b
Ном. Доп. откл. Ном. Доп. ОТКЛ.
40 +0.06 20 +0,06 66 25 46 49 —0.17 29 — 0.14 78 58
48 24 74 32 50 57 33 86 62
58 +0.07 25 +0,07 84 40 51 67 —0.2 34 — 0,17 96 63
ч § о о о со
о сч
о «л «о 1Л
СО о
СО
₽5 О
«О о
«о ю
о
о о
«о
9ИИ9НО1ГМ1О сч
aowHioXuo'u' О + о +
’J НЭ ю
аонч1гвнинор! 00 о
вг‘от
9ИНЭН01ГЯХ0 со
ЭОГСИ-ЬЭЛиО)/ 00
9ИНЭНО1ГМ1О сч
aoHHioAuoIf О о 1 1 о 1
ЭОНЧИВПИНОЦ Ю «г ю £
со со
аинэноЕМю
эоиитэЛцо'п' о 1 о
<3 1 1
СЧ о SM
эоиЧ1генинон 00 о сч *
о о <£> <£>
00 О О
51 ‘от —
0ННЭНО1ГИ1О аоиихэЛио*!/
Л НЭ
74 СЧ сч
7> ^4 со
—•
гГоТ о Ю
ЭИНЭНО1ГЯ1О СЧ ю
эонихэКпо'!/ ~~ •-
t»» сч
о ЭИНЭНО1/ о м еч
о £ -я±о зон -hioKuoV о 41 о 41 о -н
J3
ч
О га Ь Kt ~ о ЭОНЧ1ГПН -иион оэ ю НЭ ю Л
О flQ
S О w а Г» ёч
£Ч эинапои* о
в о -М1О эон » о ©
0) ш S £ 0> <3 -иЮКцо’п' о 41 н -н
ЭОИТ1ГВН сч о о о
и -икон о о со
s)
Рис. 17.38. Герметизирующие резиновые прокладки:
о —для прямоугольного волновода сечением 72x 34 мм; б —для круглого волновода диаметром ""
Рис. 17.39. Размеры установочных болтов соединений, мм
72 мм,
контактных фланцевых
D d dt 1 ^0 Н
6.3 М3 КЛ2 3,5 16 8 3 5,5
8. 1 М4 КЛ2 4,5 18 10 3,5 7
9,2 М5 КЛ2 5,5 20 12 4 8
16,2 М8 КЛЗ 9 28 15 7 14
19,6 М10 КЛЗ 12 35 16 9 17
Размеры участков волноводных труб, обработанных под фланцы, мм
Сечения прямоугольного волновода axb А ДА в АВ L AL с
11x5,5 13x6,5 16x8 11,8 14,4 17,6 6,3 7,9 9,6 7,5 0,4
19x9,5 23X10 28,5x12,6 35x15 20,6 24,6 31,6 37,6 —0,05 -0,1 Н,1 11,6 15,2 17,6 —0,05 —0,1 8 + 0,18 0,8 0,1 0,1
48x24 58x25 51,6 61,6 27,6 28,6 9
72x34 90X45 75 93 37 48 24
110x55 130x65 160x80 180x85 196X98 220x110 248x124 114 134 164 185 201 225 253 -о,1 —0,2 59 69 84 90 103 115 129 —0,1 —0,2 26 28 ±0,26 1 0,2 0,3
Рис. 17.40. Основные типы дроссельных фланцевых соединений: а — общий вид; б—с кольцевой канавкой; в—с секторной канавкой; г—с прямой канавкой.
Волноводные изгибы и скрученные секции
Изгибы прямоугольных волноводов выполняются по широкой (Е-изгиб) или узкой (Н-изгиб) стенке и делятся на уголковые (рис. 17.41) и плавные (рис. 17.42). Одинарные уголковые изгибы имеют меньшие габариты, но узкополосны. Более широкополосным является двойной уголковый изгиб. Оптимальные размеры изгибов определяются по графикам рис. 17.43 [11].
Пример конструкции плавно изогнутой секции показан на рис. 17.44. Основные размеры стандартных радиусных изгибов даны в табл. 17.28. В местах изгибов должны отсутствовать гофры, вмятииы, трещины. В многократно изогнутых волноводах малого сечения рекомендуется серебрить присоединительные поверх ности фланцев, а внутренние поверхности покрывать лаками УР-231 или ВЛ-931.
Для поворота плоскости поляризации волныН10в прямоугольном волноводе используются плавные и ступенчатые скрученные секции (рис. 17.45,), а в круглом волноводе — скрученная металлическая пластина (рис. 17.46).
Рис. 17.41. Уголковые изгибы прямоугольных волноводов: а — прямоугольный одинарный Е-уголок; б—прямоугольный одинарный Н-угс лок; в—прямоугольный двойной Н-уголок.
Рис. 17.42. Плавные изгибы прямоугольных волноводов: О-в плоскости вектора Е, б — в плоскости вектора Н,
Рис. 17.43. Оптимальные размеры изгибов прямоугольных волноводов:
а—для Е-уголка; б—для Н-уголка; в)для двойного Н-уголка
L/l
9130
Рис. 17.44. Конструкция плавного изгиба в Н-плоскости для прямоугольного волновода сечением 72 x 34 мм.
ЗПО.ОЬ
7рансформаторы Л/4
Рис. 17.45. Плавная и ступенчатая скрученные секции для волновода сечением 23x10 мм.
Рис. 17.46. Поворот плоскости поляризации в круглом волноводе: / — круглый волновод; 2 — скрученная металлическая пластина.
Стандартные изгибы
Тип волно водного изгиба Внутренние размеры волновода, мм Внутренний радиус R, мм 0е Расчетная длина волны, см Полоса пропускания (%) при КСВ<1,05
Радиусный 72x34 152,4 45 10 >±20
в плоскости 72x34 152,4 90 10 >±20
Е 28,5x12,6 50,8 90 3,3 ±9
23X10 12,5 90 3,3 >±9
23x10 6,3 180 3,3 >±9
23X10 76,3 90 3,3 >±9
Радиусный 72x34 152,4 45 10 ±10
в плоскости 72x34 152,4 90 10 >±20
Н 28,5x12,6 51 90 3,3 >±9
23X10 5 90 3,3 ±4
23X10 30,0 90 3,3 ±9
Переходы между волноводами разных сечений
Переходы между двумя прямоугольными волноводами с разными внутренними сечениями делятся на плавные и ступенчатые.
Плавный линейный переход (рис. 17.47) имеет простую конструкцию, высокую электрическую прочность, но значительную дли-
покрытия, показано условно
Рис. 17.47. Линейный волноводный переход с сечения 72x34 мм на сечение 72x44 мм.
ну. Для получения минимальных отражений длину следует выбирать равной
пА,в'
(17Д4)
где Х'в—длина волны в волноводе с учетом изменения размеров поперечного сечения; п—целое положительное число (п > 5).
При небольшом различии ширины at и а2 соединяемых волноводов (при bi = b2) [8]:
1 2 1
L= — V 4- — Хв 4-—Хв (17.15)
6I3 вср г 6 Ва '
(^1 Дд)
гДе ^вср—длина волны в волноводе шириной аср =----------—
Рис. 17.48. Ступенчатый переход.
А-А
Для четвертьволнового ступенчатого трансформатора (рис. 17.48) характеристическое сопротивление промежуточного
участка
2 = /ZiZj,
(17.16)
где Zf—сопротивление волновода высотой b^, Z2—сопротивление волновода высотой 52.
Отсюда Ь=УЬ1Ь2.
Широкое распространение получили многоступенчатые переходы: чебышевские и с максимально плоской характеристикой [П].
Преобразователи и фильтры типов волн
Для преобразования волны Н1о в прямоугольном волноводе в волну Нп в круглом волноводе используются переходы: плавные, ступенчатые и с частичным диэлектрическим заполнением (рис. 17.49) [8,25]. Длину плавного перехода следует выбирать не менее (2-=-3) Хв, диаметр d — больше диагонали сечения прямоугольного волновода. Ширина полосы частот ступенчатого перехода определяется числом ступеней и их размерами. График для определения Хдр участков промежуточного сечения дан на рис. 17.50.
Для возбуждения волн Е?1 и НВ1 а круглом волноводе используются переходы рис. 17.51 и 17.52 [8,24].
Примеры фильтров нежелательных типов волн показаны на рис. 17.53 [22].
Рис. 17.49. Переходы с прямоугольного волновода на круглый с волной Нп:
а —плавный (конусный); б—ступенчатый; в—с диэлектрической втулкой.
Рис. 17.50. График для расчета Хкр участков ступенчатого перехода.
27<tJ
Рис. 17.51. Переходы от прямоугольного волновода к круглому с волной £01: J
/ —цпямоугольная часть; 2 — круглая часть.
Рис. 17.52. Переход от прямоугольного волновода к круглому с волной Н01.
Рис. 17.53. Фильтры нежелательных видов колебаний:
в—Но, в прямоугольном волноводе; б—Нп в круглом; о — Е01 в круглом, г— Hoi в круглом.
17.4. КОНСТРУКЦИИ НЕКОТОРЫХ УЗЛОВ СВЧ
Коаксиально-волноводные переходы
Выбор типа коаксиально-волноводного перехода (КВП) определяется: заданным уровнем передаваемой мощности, диапазоном частот, конструктивными требованиями.
Конструкции КВП зондового, с поперечным стержнем и пуговичного показаны на рис. 17.54—17.56 [1, 8, 24]. КСВ переходов не превышает 1,1 в полосе частот ±6% /ср. Недостатки зондового КВП — невысокое значение допускаемой мощности Рмакс и трудность выполнения размеров S и с высокой точностью. В переходе с поперечным стержнем обеспечивается достаточная точность и жесткость установки внутреннего проводника, Рмак0 в два раза выше, чем у зондового. Пуговичный КВП допускает работу на высоком уровне мощности (1—2 МВт).
Коаксиально-волноводные переходы с использованием гребневых волноводов имеют наиболее широкую полосу пропускания. Конструкция перехода на основе П-образного волновода с чебышевским переходом представлена на рис. 17.57 [II].
Рис. 17.54. Коаксиально-волноводный переход зондового типа на волноводе сечением 23x10 мм;
1 — штырь; 2—короткозамыкающий поршень; 3— коаксиальная линия.
КБВ
0,9
0.8
22 23 24 25 26 27 Л, см
5)
Рис. 17.55. Коаксиально-волноводный переход с поперечным стержнем на волноводе сечением 180x85 мм:
а — конструктивные размеры; б — зависимость КБВ от длины волны.
Рис, 17.56. Пуговичные коаксиально-волноводные переходы.
Разветвления коаксиальных и волноводных линий
Разветвители предназначены для деления мощности между несколькими каналами. Различают коаксиальные, волноводные и полосковые делители мощности.
Рис. 17.58. Конструкция Т-образного коаксиального тройника.
Простейшим разветвлением коаксиальной линии является Т-образный тройник (рис. 17.58) [21]. Для компенсации отражений введена дополнительная втулка, диаметр которой больше диаметра внутреннего проводника линии.
Рис. 17.59. Волноводные разветвители:
а—У-образный: б—Т-образный в плоскости Е; в— Т-образный в плоскости Н-е—двойной Т-образный мост.
Типы волноводных разветвителей показаны на рис. 17.59, примеры конструкций,—на рис. 17.60 и 17.61 [1,11]. В двойном Т-образ-
Рис. 17.60. Конструкция Т-образного тройника на волноводе сечением 23x10 мм.
Рис. 17.61. Конструкция Т-образного тройника.
М45«Г’
ном мосте (см. рис. 17.59, г), представляющем собой комбинацию Е- и Н-тройников, плечи I и IV развязаны: при введении энергии в плечо I оиа делится между плечами II и III.
Т-образный двойной волноводный мост типа 52И-19 [21 ] работате в диапазоне 8600—9600 МГц, имеет сечение 23Х 10 мм, переходное, затухание 30 дБ и максимально допустимую импульсную мощность до 100 кВт.
Вращающиеся соединения
Вращающиеся соединения служат для передачи высокочастотной энергии между неподвижной частью тракта и подвижной (вращающейся вокруг оси). Основные типы устройств: коаксиальные, волноводно-коаксиальные и волноводные [1,24].
Коаксиальные вращающиеся сочленения делятся на контактные и бесконтактные (с дроссельной связью).
Контактная конструкция (рис. 17.62) обеспечивает работу в широком диапазоне частот, на низком и среднем уровне мощности, при скоростях вращения менее 60 об/мин. Для повышения износо-
557
Рис. 17.62. Контактный коаксиальный вращающийся переход: 1 — гнездо; 2— контакт вращающийся 3 — вилка.
устойчивости трущиеся детали изготавливают из бериллиевой или фосфористой бронзы. Величина переходного сопротивления контакта должна быть не выше 0,03 Ом.
Бесконтактные устройства (рис. 17.63) более износоустойчивы, могут работать при скоростях вращения до 3000 об/мин, однако имеют более узкий рабочий диапазон частот. Основные размеры следующие [24]: зазор Д между проводниками дроссельной линии 0,5— 2 мм; отношение диаметров D/d: для получения максимальной пропускаемой мощности 2,72; для получения минимальных потерь 3,6. Для работы на высоких скоростях вращения в конструкции применены два разнесенных бронзографитовых подшипника.
Для волноводно-коаксиальных вращающихся соединений зависимость параметров от угла поворота меньше, чем для волноводных; отсутствует распространение высших типов волн по коаксиальному участку. В конструкции применены два К.ВП пуговичного типа
2h2
Рис. 17.63. Коаксиальный вращающийся переход с дроссельной связью:
/ — внешний проводник коаксиальной линии; 2— внутренний проводник коаксиальной линии.
Рис. 17.64. Конструкция
волноводного вращающегося перехода.
(рис. 17.56). Дроссельное соединение внутренних проводников выполнено внутри полусферического утолщения. Пропускаемая мощность достигает 1 МВт в диапазоне частот 3300— 3750 МГц [1].
В волноводных вращающихся соединениях используются два перехода от прямоугольного волновода к круглому с волной Ео1 на частотах 9000 МГц и выше. Пример конструкции дан на рис. 17.64.
Согласованные поглощающие нагрузки
Согласованные поглощающие нагрузки обеспечивают минимальный КСВ в заданном диапазоне частот и предназначены для работы на определенном уровне мощности: низком (менее 10 Вт) или высоком (до десятков кВт). Конструктивно представляют собой короткозамкнутую секцию с расположенным в йен поглощающим элементом. Поглощающие материалы — ферроэпоксид, ферросиликон, кремний-графит, керографит и полижелезо [21]. Для повышения влагоустой-чнвости применяется покрытие защитными лаками.
В поверхностных (маломощных) нагрузках (ЭАВ-1 и других) применяются гетинаксовые или слюдяные пластины с плавными скосами, покрытые поглощающим слоем. Примеры поглощающих вставок, используемых в объемных нагрузках, приведены в табл. 17.29 [21, 26]. К ним предъявляются следующие требования: толщина кромки не должна превышать 1 мм при углах скоса меиее 25°, 0,5 мм при углах скоса более 25°, на поверхности скоса недопустимо образование сколов, пузырей, раковин; максимальный зазор между вставкой и металлическими стенками должен быть не более 0,2 мм.
ТАБЛИЦА 17.29
Поглощающие вставки
Вид поглощающего элемента Материал Рабочая температура, ° С Рекомендуемая область применения
Ферро- —60...
эпоксид, +70
Ферро- -60..
силикон, +200
Кремний- —60...
керамит +500
Оконечные нагрузки прямоугольных волноводов для работы на низком и высоком уровнях мощности
Продолжение
Вид поглощающего элемента Материал Рабочая температура, ° С Рекомендуемая область применения
//Поглощ, клинья Кремний-керамит —60... +500 Малогабаритные нагрузки высокого уровня мощности
Ферро-эпоксид, ферросиликон —60... +70 Нагрузки для коаксиальных линий передачи
Ферро-эпоксид, ферросиликон —60... +90 Нагрузки низкого уровня мощности для Н-образных волноводов
Карбидо-цемент —60... +150 Нагрузки высокого уровня мощности для прямоугольных волноводов
В табл. 17.30 приведены характеристики некоторых стандартных нагрузок [21].
Объемные резонаторы
Объемные (полые) резонаторы применяются для создания СВЧ фильтров, резонансных контуров, стабилизаторов частоты, волномеров и делятся на прямоугольные, цилиндрические, коаксиальные, сложной формы.
В табл. 17.31 приведены формулы для расчета характеристик некоторых типов резонаторов [11].
Конструктивно объемный резонатор представляет собой полую металлическую камеру с элементами связи. Стенки следует изготавливать из металлов, имеющих низкий коэффициент линейного расширения (например, инварные и суперинварные сплавы), с последующим серебрением, уплотнением и полировкой покрытия.
О
а X ч
>S 3 X ь X д со О- Ф
х х S 32
Ш PQ ьч СО
СО со И с;
НН «> •& cam д
о о to ю
Характеристики стандартных нагрузок
X
о 31
3 о S
л X ф д о
’S S
X со
X
X
(S
X
CJ , о -у
•£ fetj оо S со cG Т] । 4*23 о<о о*х ^(ПСПСОФ
Расчетные формулы для объемных резонаторов
ТАБЛИЦА 17.31
Тип резонатора Тип нолны Резонансная длина иолны и воздухе Собственная добротность ненарружениого резонатора
Прямоугольный
где L—n. —,
п=1, 2, 3...
Цилиндрический
Коаксиальный, замкнутый
с двух сторон
ТЕМ
Коаксиальный,
2л6о
X
, я (~+-пг)+8п
In — \ г R2 J
г
замкнутый с одной стороны
ТЕМ
х0= 4L -
Примечание. 6 — глубина скин-слоя, см; а—удельная проводимость, См/см.
О' О'
Максимальной добротности соответствует отношение размеров: R/L = 0,5 для цилиндрического резонатора с волной Но11, R/r=* = 3,6 для коаксиального резонатора.
В перестраиваемых по частоте полых резонаторах используется подвижный короткозамыкатель с микрометрическим винтом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Линии передач сантиметровых волн. ч. I, II. Изд-во «Советское радио», 1951.
2. Ч у р а б о Д. Д. Конструирование деталей и узлов радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1963.
3. «Радиоэлектроника за рубежом». 1966, № 30.
4. IRE Transaction on Microwave Theory and Technik, 1959, MTT-7, № 4, p. 402—422.
5. E ф и м о в И. E. Радиочастотные линии передачи. Изд-во «Советское радио», 1964.
6. Ч у р а б о Д. Д. Новые неметаллические материалы для радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1961.
7. «Новые материалы в технике». Под ред. Е. Б. Тростянской, Б. А. Колачева, С. И. Сильвестровича. Изд-во «Химия», 1964.
8. X а р в е й А. Ф. Техника сверхвысоких частот, т. I. II. Изд-во «Советское радио», 1965.
9. Мейнке X. и Гундлах Ф. Радиотехнический справочник, т. I. Госэнергоиздат, 1961.
10. Л э н д и Р., Дэвис Д., Альбрехт А. Справочник радиоинженера. Госэнергоиздат, 1961.
11. Фельдштейн А. Л., Я в и ч Л. Р., Смирнов В. П. Справочник по элементам волноводной техники. Госэнергоиздат, 1963.
12. Родионов В. М. Линии передачи и антенны СВЧ, сборник номограмм. Изд-во «Советское радио», 1965.
13. Г р о д н е в И. И. Кабели связи. Изд-во «Энергия», 1965.
14. Печатные схемы сантиметрового диапазона. Изд-во иностранной литературы, 1956.
15. «Полосковые линии сверхвысоких частот». Изд-во иностранной литературы, 1959.
16. «Радиоэлектроника за рубежом». Техническая информация, вып. 16, 18, 1965.
17. Каценеленбаум Б. 3. Периодические волноводы. «Кабельная промышленность», 1958, № 3.
18. К у х а р к и н Е. С., Сестрорецкий Б. В. Электрическая прочность волноводных устройств. Изд-во «Высшая школа», 1963.
19. III и р м а н Я. Д. Радиоволноводы и объемные резонаторы. Связьиздат, 1959.
20. Д о р о х о в А. П. Расчет и конструирование антенно-фидерных устройств. Изд. Харьковского университета, 1960.
21. Эпштейн А. Г. Измерительная аппаратура сверхвысоких частот. Изд-во «Судостроение», 1965.
22. Д ж. К. С а у с в о р т. Принципы и применение волноводной передачи. Изд-во «Советское радио», 1955.
23. «Радиотехника и электроника», 1962, т. XI, № 2, стр. 345—347
24. В о р о п а е в а В. Г. Расчет и конструирование вращающихся сочленений. Изд. МАИ, 1962.
25. IEEE Transactions on Microwave Theory and Technik, 1965, MTT-13, № 3, p. 379.
26 T и ш e p Ф. Техника измерений на сверхвысоких частотах. ГИФМП, 1963.
27. К о р я к и н а М. И. Новые лакокрасочные покрытия. Изд-во «Химия», 1964.
28 ОрловС. И. Расчет и конструирование коаксиальных резонаторов. Изд-во «Советское радио», 1970.
29 Лысенко И. А. Электрорадиоматериалы. Изд-во «Связь». 1971.
ЗОБелоруссов Н. И. Электрические кабели и провода. Изд-во «Энергия», 1971.
18. КОНСТРУИРОВАНИЕ МИКРОМИНИАТЮРНОЙ РЭА
1В.1. ТЕРМИНОЛОГИЯ МИКРОМИНИАТЮРИЗАЦИИ
Микроэлектроника
Направление электроники, охватывающее комплекс физических, химических, схемотехнических и технологических проблем по микроминиатюризации радиоэлектронной аппаратуры при одновременном повышении ее надежности и экономичности за счет применения уплотненного монтажа субминиатюрных деталей и элементов, использования интегральных и функциональных микросхем.
Уплотненный монтаж
Метод создания радиоэлектронных узлов (модулей) из отдельных (дискретных) радиодеталей, заключающийся в плотной компоновке субминиатюрных деталей обычной или специальной формы с последующей общей герметизацией. С помощью уплотненного монтажа создаются колончатые модули, плоские и этажерочные микромодули.
Колончатые модули—модули, в которых используются субминиатюрные детали преимущественно цилиндрической формы. Детали плотно устанавливаются внутри модуля параллельно друг другу и соединяются с помощью печатного монтажа или сварки. В по следнем случае модули называются сварными.
Плоские микромодули—модули, выполненные из субминиатюрных деталей, установленных параллельно плоскости печатной платы.
Таблеточные микромодули—плоские микромодули, в которых используются детали специальной (преимущественно цилиндрической) формы, устанавливаемые в отверстия печатной платы и соединенные друг с другом с помощью печатного монтажа.
Этажерочные микромодули—модули, выполненные из деталей квадратной формы, собранных в столбик и соединенных друг с другом с помощью пайки или сварки вертикальными соединительными проводниками.
Колончатые модули, плоские, таблеточные и этажерочные микромодули называют микроминиатюрными конструкциями.
Микроминиатюрная аппаратура—аппаратура, выполненная с использованием микроминиатюрных конструкций.
Микросхемы
Радиоэлектронные схемы, выполненные на поверхности или в объеме твердого тела как законченные конструкции.
Интегральные микросхемы
Микросхемы, в которых отдельные конструктивно законченные детали, входящие в данную схему, заменяются группой (суммой, интегралом) элементов, выполненных неотъемлемо друг от друга на поверхности или в объеме материала основания (подложки). Это не только резко увеличивает плотность монтажа, но и позволяет значительно упростить конструкцию микросхем, что в свою очередь создает потенциальную возможность высокой механизации и автоматизации изготовления таких микросхем.
Интегральные микросхемы могут изготавливаться с помощью пленочной или полупроводниковой технологии. Возможны интегральные микросхемы, при изготовлении которых используются как те, так и другие технологические процессы.
Различают следующие типы интегральных микросхем:
Интегральные пленочные микросхемы (или просто пленочные микросхемы) — микросхемы, в которых все входящие в схему элементы выполнены методами пленочной технологии на поверхности общего диэлектрического основания.
Гибридные пленочные микросхемы (или просто гибридные микросхемы)— микросхемы, в которых наряду с пленочными элементами используются отдельные дискретные элементы (бескорпусные транзисторы, диоды, индуктивности, конденсаторы и т. д.).
Пассивные пленочные микросхемы—пленочные микросхемы, не содержащие активных (усиливающих или выпрямляющих) элементов.
Интегральные полупроводниковые микросхемы (или простополупроводниковые микросхемы)—микросхемы, в которых все входящие в схему элементы выполнены методами полупроводниковой технологии в объеме полупроводниковой монокристаллической пластины.
Совмещенные полупроводниковые микросхемы (или просто совмещенные микросхемы) — микросхемы, в которых большая часть входящих в схему элементов выполнена методами полупроводниковой технологии в объеме полупроводниковой пластины, а часть элементов (обычно резисторы, конденсаторы и соединительные проводники) выполнена на поверхности полупроводника методами пленочной технологии.
Монолитные полупроводниковые микросхемы — микросхемы, выполненные в одной пластине полупроводникового материала.
Многокристальные полупроводниковые микросхемы—микросхемы, выполненные в нескольких пластинах полупроводникового материала, соединенных друг с другом электрически и механически в одном общем корпусе.
Керамические твердые микросхемы—микросхемы, у которых в качестве основания используется специальная керамика.
Функциональные микросхемы
Молекулярные микросхемы, осуществляющие преобразование электрических сигналов на основе использования физических явлений в молекулах твердого тела. В структуре функциональных микросхем трудно или невозможно выделить элементы или области, выполняющие отдельные электрические функции и эквивалентные обычным элементам.
Интегральные и функциональные микросхемы называют микроэлектронными конструкциями.
Микроэлектронная аппаратура — аппаратура, выполненная с использованием микроэлектронных конструкций.
18.2. МИКРОМОДУЛИ
Преимущества микромодулей
Большинство типов микромодулей, выпускаемых промышленностью, имеют этажерочную конструкцию, т. е. представляют собой столбик из плоских деталей постоянного поперечного сечения, соединенных по периметру друг с другом электрически и механически с помощью соединительных проводников в единую конструкцию — микромодуль (рис. 18.1).
Рис. 18.1. Этажерочные микромодули:
а —микроэлементы (диод, трансформатор, резистор (пленочный), индуктивность, оксидно-полупроводниковый конденсатор, транзистор, резистор (проволочный), диоды; б —микромодуль после герметизации; в— микромодуль до герметизации (после сборки и пайки).
Наибольшее распространение получили микромодули с квадратным поперечным сечением, обеспечивающие плотность упаковки в 10—20 дет/см3. Однако микромодули могут иметь и другую форму поперечного сечения (прямоугольную, круглую, шестигранную и т. д.).
Микромодули совмещают в себе преимущества использования отдельных радиоэлементов и преимущества монолитных твердотельных конструкций.
К важнейшим преимуществам использования отдельных радиоэлементов можно отнести следующие:
— большой ассортимент деталей микромодулей (микроэлементов), выпускаемых промышленностью как самостоятельные законченные изделия;
— широкую номенклатуру микроэлементов с различными допусками нз параметры, что позволяет создавать микромодули с очень широкими схемными возможностями;
— возможность предварительного макетирования схем при разработке микромодулей;
— возможность относительно легко изменять схемы в процессе производства;
— простоту механизации и автоматизации процессов изготовления микромодулей.
Монолитная «твердотельная» конструкция микромодуля обеспечивает повышенную электрическую и механическую прочность микроэлементов, уменьшает внутренние перегревы, повышает влагостойкость, а также защищает микроэлементы от непосредственного воздействия внешних дестабилизирующих факторов.
Микроэлементы для этажерочных микромодулей
Микроэлементы—миниатюрные радиодетали специальной формы, предназначенные для применения в составе микромодулей данной конструкции. Микроэлементы удовлетворяют единым техническим требованиям, обеспечивающим их конструктивную стыковку и совместную надежную работу в составе микромодулей.
Так как микроэлементы при эксплуатации будут работать в составе герметизированного микромодуля, то от их конструкции не требуется высокая влагостойкость и механическая прочность, необходимые для обычных радиоэлементов. Конструкция микроэлементов должна обеспечивать сохранность их параметров при хранении, проверке и сборке в микромодуль. Однако длительное пребывание микроэлементов даже в условиях нормальной влажности может привести к нежелательному уменьшению сопротивления изоляции или ухудшению других параметров, поэтому хранение микроэлементов вне герметичной тары допускается не более двух месяцев. Этого времени достаточно, чтобы микроэлементы скомплектовать, собрать и загерметизировать в микромодуль. Все электрические и эксплуатационные параметры микроэлементов, приводимые в справочниках или технических условиях, относятся только к микроэлементам, работающим в составе микромодулей данной конструкции, изготавливаемых по типовой технологии. В другой конструкции микромодуля или в микромодуле, изготовленном по другой технологии, параметры микроэлементов могут отличаться от справочных данных. Это является характерной особенностью микроэлементов.
Все микроэлементы для этажерочных микромодулей располагаются на поверхности или в объеме типовых микроплат (рис. 18.2), т. е. имеют в плане совершенно одинаковый вид и габариты.
В одном из углов микроплаты имеется ключ — прямоугольный вырез, служащий для ориентации микроэлементов по отношению друг к другу при их сборке в микромодуль, а также для определения
цоколевки микроэлемента, т. е. номеров пазов, соединенных с радиоэлементом, установленным на плате.
Нумерация пазов микроплат ведется по часовой стрелке, начиная от ключа при таком положении платы, когда ключ находится в левом верхнем углу и большая его сторона расположена горизонтально (такое положение микроплаты называется нормальным).
Пазы микроплат металлизированы, облужены и служат для электрического и механического соединения микроэлементов друг с другом в составе микромодуля.
Рис. 18.2. Типовая микроплата.
Промышленностью выпускаются микроэлементы со следующей цоколевкой;
— резисторы, конденсаторы и индуктивности — 1—4, 1—5 и 1—8;
— диоды — 1—6, 1—4 и 2—5 (положительный вывод диода соединен с пазом, имеющим меньший номер);
— транзисторы—1—5—8 (база — эмиттер — коллектор).
Цоколевка трансформаторов зависит от числа обмоток и типа и приводится в паспорте трансформатора. Цоколевка других типов микроэлементов приводится в паспортах микроэлементов.
Высота микроэлементов может быть различной, она указывается в справочных данных на конкретный вид микроэлемента.
Все выпускаемые отечественной промышленностью микроэлементы допускают нормальную работу в течение 5000 ч (в составе микромодулей) при следующих эксплуатационных условиях:
— рабочий диапазон температур от —60 до +70° С;
— влажность окружающей среды 98% при температуре 4-40° С от 10 до 30 и более суток (в зависимости от типа схемы);
— избыточное атмосферное давление до 3 атм (3,03 • 105 Н/ма);
Ь72
— пониженное атмосферное давление до 1 мм рт. ст. (133 Н/ма);
— вибрационные нагрузки с ускорением до 10 g в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц1;
— ударные нагрузки, многократно воздействующие на микромодули, с ускорением до 35 g\
— одиночные удары с ускорением до 150 g;
— линейные ускорения до 50 g.
Перечень микроэлементов, выпускаемых промышленностью, н их основные параметры приведены в табл. 18.1.
ТАБЛИЦА 18.1
Перечень и основные параметры микроэлементов
Наименование микроэлементов Условное обозначение Основные параметры Максимальная высота, мм
Микроплаты — Габаритные размеры 0,35
Резисторы компо- скпм 9,6±0 1 х9,6±0’1 (без лужения пазов); 9,85максХ9,85макс (с лужеными пазами) Я = Ю-4-3,3 МОм; = 0,5
зиционные пленочные Резисторы компо- (СЗ-4) скнм = 120 В; ТКС=— 16-10-4 4-1-2-10—4 1/°С R = 1004-3,3 МОм; = 1,0
зиционные ниточные Резисторы станат- (C3-13) сснм =304-80 В; ТКС=±1Х Х10-3 1/°С R = 5,6 Ом 4- 5,1 кОм; 1,0
ные ниточные Резисторы посто- (С2-12) С5-6 ТКС= ±1-10“3 1/°С R = 100 0м4-Ю кОм; Up = 3,5
янные проволочные Терморезисторы СТЗ-26 = 120 В; ТКС=(24-2,5) -10“4 1/°С R = 100 4-680 Ом: Р = 104- 1,5
Конденсаторы СТ2-26 СТЗ-24 КМК-1 — 20 мВт R = 1 4- 100 кОм; Р = 10 4- -4-20 мВт R = 680 Ом, 1; 1,5; 2,2; 3,3 кОм, Р = 0,2 мВт; ТКС = (—2,44--5,0)Х Х10~2 1/°С С = 4,74-100 пФ; t/D = 160 В 0,50
керамические КМК-2,3 С = 16 пФ4-0,047 мкФ; (КМК-1)
£7р = 354-100 В 2 2 (КМК-2) 1,8 (кмк-з)
• Некоторые типы микроэлементов допускают большие нагрузки, что оговаривается в справочниках или технических условиях на эти микроэлементы.
Наименование микроэлементов Условное обозначение Основные параметры Максимальная высота, мм
Конденсаторы оксидно-полупроводниковые К53-5А (копм) С = 0,0474-10 мкФ; Up= =64-30 В; /ут<3 мкА, tg 6<0,06 (50 Гц) 3,5
Конденсаторы металлопленочные К74 П-4 (КМПМ) С = 1000 пФ4-0,01 мкФ; ир = 160 В; tg 6 <0,01 С = 34-20 пФ; UD = 80 В; tg < 0,03 2,7
Конденсаторы подстроечные ммкт-3/20 5,0
Катушки индуктивности постоянные ИФМ L = 1 4-2500 мкГ; Q = 204-4-80; ТКИ=(14-7,5) X Х10~3 1/°С 3,0 (14-50 мкГ) 4,5 (4004-630 мкГ) 3,8 (10004- 2500 мкГ)
Катушки индуктивности посто- мки L =14-2500 мкГ; Q=504-90; ТКИ= ±3-10~4 1/°С 11,8
янные
Катушки индук- тивности пере- мкип L = 14-2500 мкГ; Q=504-90; ТКИ = ±3- 10~4 1/°С 13,0
менные
Катушки индуктивности связан- мкис L = 14-2500 мкГ; Q=45-j-80; ТКИ= ±3-10~4 1/°С 11,8
ные
Трансформаторы импульсные фер- ММТИ-24-13 тимп = 9,44-5 мкс; UBX = = 104-18 В; Гп=54-ЮкГц 6,0
ритовые ммти- 204-166
Т рансформаторы импульсные пер-маллоевые тимп = 9,14-10 мкс; (7ВХ = = 104-15 В; Fn=104-4-2000 кГц 6,0
Трансформаторы запоминающие ММТЗ-34-24 /3 = 100 мА; /Сп = 100 мА; ти = 2 мкс; тпер = 0,3— 4-0,4 мкс 3,3
Трансформаторы согласующие ММТС-14-7 (?вх =504-500 Ом; Рвых = = 1004-600 Ом; (7=0,354-4-3,5 В 13,3
Кварцевые резо- КР F = 34-ЮО МГц 3,2
наторы ипр < 1 В при 10, 50, 100 мА /обр < 5 мкА при 30 и 100 В
Диоды кремниевые 2ДМ101 2ДМ502 1 >4
Диоды германиевые ДММ-3 Unry < 1 В при 5 мА; /обр < 100 мкА при 15 В 1,4
Стабилитроны кремниевые 2СМ 180 2СМ213 (/ст = 74-14 В при 5 мА 1,4
Транзисторы р-п-р германиевые ТМ-2-3 (/кэ=Ю4-15 В; /к=50 мА; 4 = 34-20 МГц; ВСт = = 10—250 3,5
Наименование микроэлементов Условное обозначение Основные параметры Максимальная высота, мм
Транзисторы р-п-р германиевые ТМ-4-4 UH = 15 В; /к = 40 мА; IPIго МГц = 2>5-Ь4; Вст = 204-200 3,5
Транзисторы р-п-р германиевые ТМ-5-3 UK = 154-25 В; /к = 70 мА; fa = 14-3 мГц; ДСт = 20—250 3,5
Транзисторы р-п-р германиевые 1ТМ305 U— 15 В; 1ц ~ 40 мА; IPI20 МГц = ВСт = 254-180 3,5
Транзисторы р-п-р германиевые 1ТМЦ5 UK = 504-70 В; /к = ЮО мА; fa = 1 МГц; Вст = 20-1-4-150 3,5
Транзисторы п-р-п германиевые ТМ-3-3 UK — 15 В; /к = 50 мА; /а = 10 МГц; Вст = 184-160 3,5
Транзисторы п-р-п кремниевые ТМ-10 UK = 204-30 В; 1к = 10 мА; IPI20 мгц ~ Вст = 74-120 3,5
Транзисторы п-р-п кремниевые 2ТМ103 (/„ = 804-120 В; /к= 15 мА; fa = 3 МГц; ВСт = 104-150 3,5
Микромодули общего назначения
Микромодули общего назначения — это этажерочные микро-модули, широко применяемые в радиоэлектронной аппаратуре. Микромодули общего назначения удовлетворяют общим техническим условиям на микромодули, имеют одинаковое напряжение питания (6,ЗВ±1О%), высоту 10—25 мм, массу от 5 до 7 г и плотность упаковки от 5 до 20 дет/см3.
Микромодули нормально работают в условиях эксплуатации, указанных в данном параграфе; надежность работы характеризуется средней интенсивностью эксплуатационных отказов порядка 10~в 1/ч.
Выпускаемые промышленностью микромодули общего назначения делятся на системы или ряды1.
1 Подробные электрические характеристики микромодулей общего применения приведены в книге Барканова Н. А., Быстрова О. В., Завалишина П. И. и др. «Конструирование микромодульной аппаратуры». Изд-во «Советское радио», 1968.
Ряд эмиттерных повторителей. Эмиттерные повторители позволяют передавать импульсные и синусоидалные сигналы, а также различные потенциалы. Используются в качестве согласующих каскадов и усилителей тока. Эмиттерные повторители имеют входное сопротивление от 3 до 70 кОм, коэффициент передачи больше 0,8, выходное сопротивление от 150 до 450 Ом, мощность рассеяния от 5 до 50 мВт, позволяют передавать без искажения импульсы длительностью от 0,1 мкс.
Система импульсно-потенциальных микромодулей (СИПЭ). СИПЭ представляет собой комплект взаимно согласованных логических элементов, позволяющих строить на них логические и арифметические узлы цифровых вычислительных машин, работающих с тактовой частотой до 1 МГц.
Система состоит из инверторов, вентилей, импульсных усилителей, усилителей тока, генераторов и диодных сборок.
Микромодули СИПЭ выполнены таким образом, чтобы при построении логических устройств не требовались дополнительные элементы или схемы связи. Напряжения питания, смещения и сигналы в цепях связи микромодулей стандартизованы поэтому построение логических схем сводится к простому взаимному соединению микромодулей.
Система микромодулей для логических устойств на ферро-диодных схемах Промышленностью выпускается большая номенклатура ферродиодиых схем, с помощью которых можно строить различные функциональные узлы: регистры сдвига, узлы логического сложения, вычитания, умножения и деления.
Отсутствие в ферродиодиых микромодулях транзисторов позволяет получить повышенную надежность работы.
Система микромодулей для импульсных устройств. Для построения импульсных устройств используются видеоусилители, ждущие блокинг-генераторы, ждущие мультивибраторы, триггеры, вентили-формирователи, схемы совпадения и др.
Ждущие блокинг-генераторы позволяют генерировать прямоугольные импульсы длительностью от 0,6 мкс; ждущие мультивибраторы — от 4 мкс.
Триггеры позволяют формировать импульсы на частотах до 200 кГц.
Импульсные микромодули различных типов потреблю! от источников питания мощность от 1 до 50 мВт.
Система микромодулей для приемоусилительных устройств, В систему входят умножители частоты с диапазоном входных частот от 0,5 до 30 МГц, ограничители-усилители с диапазоном рабочих частот более 20 МГц, усилители низкой частоты с коэффициентом усиления по напряжению от 2 до 60 в диапазоне частот от 50 до 20 000 Гц, амплитудные детекторы, элементы АРУ и др.
Микромодули для приемоусилительных устройств имеют вынесенные подстраиваемые контуры, что позволяет использовать их в широком диапазоне частот.
Ряд видеоусилителей для телевизионных устройств. Микромодули предназначены для применения в передающих телевизионных устройствах, рассчитанных иа вещательный и близкие к нему стандарты разложения. Имеют коэффициент усиления по напряжению до 10 при полосе пропускания не менее 8 МГц при искажении плоской части прямоугольных импульсов не более 10%.
Микромодули для телевизионных устройств позволяют созда-676
пать многокаскадные усилители видеочастоты с различными техническими характеристиками, получать требуемые уровни сигналов, изменять их полярность, производить соединение со схемами АРУ и импульсными схемами.
Система микромодулей для цифровых вычислительных машин на динамических триггерах. Микромодули предназначены для использования в логических схемах цифровых вычислительных машин, работающих с тактовой частотой до 1 МГц.
Ряд микромодулей для усилителей записи и считывания. Микромодули предназначены для построения усилителей записи и считывания матричных запоминающих устройств.
Усилители записи имеют амплитуду тока выходных импульсов до 300 мА и могут работать от сигналов, поступающих от микро-модульных триггеров, ферродиодиых и феррогранзисторных схем, на частотах до 100 кГц.
Усилители считывания работают от входных сигналов с амплитудой от 5 до 150 мВ и могут иметь в качестве нагрузки статические триггеры, ферродиодные и ферротранзисторные схемы.
Система микромодулей для преобразующих устройств Микромодули для преобразующих устройств совместно с микромодулями других систем позволяют разрабатывать преобразователи различных типов:
— цифро-аналоговые преобразователи с выходным напряжением ±10 В (на нагрузке 10 кОм) и точностью преобразования до ±1%;
— аналого-цифровые преобразователи напряжения до ±10 В с точностью до ±1%;
— преобразователи аналоговых величин в частотно-импульсную форму с точностью преобразования до ±1%.
Основные правила конструирования микромодулей
Конструирование начинается с раскладки электрической схемы микромодуля Под раскладкой понимается процесс получения монтажной схемы микромодуля (схемы сборки).
Основная трудность при составлении схемы сборки заключается в ограниченной номенклатуре цоколевок микроэлементов, выпускаемых промышленностью, и ограниченном количестве соединительных проводников.
Для некоторых схем эти ограничения вообще не дают возможности получить требуемое принципиальной схемой соединение микроэлементов. В таких случаях допускается применять разрезы отдельных соединительных проводников или включать в состав микромодуля микроплаты с печатными перемычками, соединяющими между собой отдельные проводники. Однако разрезы и микроплаты-перемычки усложняют процесс изготовления микромодулей и ведут к увеличению габаритов, поэтому их применение допускается только как исключение.
На рис. 18.3 показана принципиальная Электрическая схема микромодуля «триггер», а на рис 18.4 — схема сборки этого микромодуля.
Горизонтальные линии на схеме сборки соответствуют соединительным проводникам микромодуля. Они нумеруются снизу вверх
Рис. 18.3. Принципиальная электрическая схема микромодуля «триггер».
в соответствии с номерами соединительных проводников. Микроэлементы и микроплаты с перемычками условно обозначаются сплошными линиями и располагаются в центре вертикальных столбцов схемы сборки. Пазы микроплат, соединяющие выводы радиоэлементов с соединительными проводниками, обозначаются кружками и располагаются на соответствующих соединительных проводниках.
Свободные микроплаты, которые рекомендуется ставить по концам микромодуля для увеличения его жесткости и повышения надежности, обозначаются вертикальными столбцами схемы сборки без сплошных линий. Число вертикальных столбцов схемы сборки равно числу микроэлементов, включая микроплаты с перемычками и свободные концевые микроплаты.
В графе «Схемное обозначение элемента» дается буквенное обозначение микроэлементов в соответствии с принципиальной схемой (Т2, R5, СЗ и г. д.)( в графе «Номер позиции» указывается номер микроэлемента по спецификации на принципиальной схеме. Порядок записи микроэлементов в схеме сборки определяет порядок сборки их в микромодуль. Нижний микроэлемент, микроплата с перемычками или свободная микроплата располагаются крайними справа в схеме сборки, верхний микроэлемент—крайним слева.
В графе «Цоколевка микроэлемента» указываются номера пазов, к которым подсоединен на микроплате радиоэлемент. В графе «положение микроплаты и угол поворота» обозначается угол, на который необходимо повернуть микроэлемент из нормального положения по отношению к первому соединительному проводнику микромодуля.
На схеме сборки указывают также полярность диодов и конденсаторов («+» или «—»), условные обозначения выводов транзисторов и трансформаторов («б», «э», «к», «нр, «Кц» и т. д.).
Разрезы соединительных проводников обозначаются разрывом горизонтальных линий схемы сборки между соответствующими столбцами (микроэлементами).
При размещении микроэлементов в составе микромодуля следует учитывать следующие рекомендации:
— внизу микромодуля (справа на схеме сборки) следует располагать микроэлемент, рассеивающий наибольшую мощность, так как тепло из микромодуля выводится, главным образом, через соединительные проводники на печатный монтаж;
— если в составе микромодуля имеется подстраиваемый микроэлемент (конденсатор или катушка индуктивности), то он должен быть установлен сверху микромодуля (слева на схеме сборки);
— количество разрезов проводников должно быть не более двух на одной грани микромодуля, при общем количестве не более пяти. В местах разрезов расстояние между микроплатами должно быть не менее 0,5 мм. Разрезы могут выполняться в любом интервале между микроэлементами, кроме крайних;
— входные и выходные выводы рекомендуется разносить на противоположные грани микромодуля.
Значительно ускоряет компоновку микроэлементов применение компоновочной модели, показанной на рис. 18.5. На основание модели нанесены 12 радиусов, имитирующих соединительные провод-
Рис. 18,4. Схема сборки микромодуля «триггер».
ники микромодуля. На ось надеваются диски из тонкого органического стекла или целлулоида, имитирующие микроэлементы. Вращая и переворачивая диски, добиваются необходимого расположения микроэлементов по отношению друг к другу и соединительным проводникам.
После окончания раскладки и заполнения схемы сборки вычерчивается общий вид микромодуля до герметизации и после герметизации На чертеже проставляется цепочка размеров, определяющих расстояние между микроэлементами. Последнее должно быть кратным шагу сборки. Шаг сборки в микромодулях равен 0,25 мм (определяется сборочными устройствами) Расстояние между ближайшими частями рядом расположенных микроэлементов должно быть не менее 0,2 мм (для предотвращения коротких замыканий и обеспечения прохождения в зазор между микроэлементами герметизирующего компаунда).
Маркировка микромодуля наносится на грань с выводами 1, 2 и 3 таким образом, чтобы при чтении маркировки эти выводы располагались внизу микромодуля.
Рис, 18.5. Компоновочная модель,
В комплект конструкторской документации на микромодули кроме принципиальной схемы, спецификации, схемы сборки и общего вида входят чертежи на микроплаты с перемычками, сводная спецификация и частные технические условия с формой паспорта.
Основные правила компоновки микромодульных узлов и блоков
Основными особенностями микромодульных радиоэлектронных узлов и блоков являются следующие:
— наименьшей конструктивной единицей является не отдельный радиоэлемент, а микромодуль;
— одинаковая стандартная форма микромодулей позволяет устанавливать их с минимальными промежутками, чем достигается высокая плотность компоновки микромодулей в узлах и блоках;
— поскольку часть электрических соединений осуществляется внутри самого микромодуля, сокращается объем, занимаемый коммутацией, что приводит также к повышению плотности компоновки;
— одинаковая стандартная форма микромодулей дает возможность проводить при конструировании микромодульных узлов и блоков широкую унификацию и стандартизацию конструктивных элементов блоков;
— в связи со значительным повышением плотности упаковки и спецификой конструкции микромодулей необходимо предусматривать эффективный отвод тепла от каждого микромодуля и от мик-ромодульного блока в целом;
— поскольку высота микромодулей в зависимости от количества входящих радиоэлементов колеблется от 10 до 25 мм при компоновке модулей в узлы и блоки в целях уменьшения потерь в плотности следует стремиться к объединению одинаковых по высоте микромодулей в отдельные конструктивные узлы.
Наиболее рациональным методом соединения микромодулей в составе узлов и блоков является использование печатных плат. Обычно применяются платы толщиной от 1 до 2 мм в зависимости от механических нагрузок, заданных в технических требованиях на аппаратуру.
Установка микромодулен на платы толщиной более 2 мм не рекомендуется, так как в этом случае трудно выполнить печатный монтаж с шагом 3 мм, с которым расположены выводы микромодуля.
В качестве материала используется низкочастотный фольгированный диэлектрик НФД-180-1 или НФД-180-2 (ИЖ-44—65 ТУ) и фольгированный стеклотекстолит СФ-1 или СФ-2 (МРТУ 16-509-001—66).
Микромодули устанавливаются на плату с шагом 12,5 мм, кратным шагу координатной сетки печатного монтажа. Между печатной платой и микромодулями предусматривается зазор в 1,5— 2 мм, необходимый для прохождения лака при лакировке печатных плат с целью повышения их влагостойкости. На печатные платы с односторонним печатным монтажом допускается устанавливать микромодули без зазора.
На печатных платах микромодули рекомендуется распаивать на все 12 выводов. Возможность распайки на меньшее число выводов определяется конструктором аппаратуры по результатам испытаний при заданных механических перегрузках.
Верхние выводы микромодулей, установленных на печатную плату, подрезаются до высоты 0,5 мм от торца с последующей защитой изоляционным лаком.
Микромодульную аппаратуру рекомендуется разрабатывать с максимальным использованием микромодулей общего применения, типовых узлов и конструктивных элементов. При конструировании необходимо предусматривать возможность замены узлов и микромодулей в процессе производства и эксплуатации аппаратуры.
Части схемы, требующие экранировки, следует выделять в отдельные блоки с последующей общей экранировкой или выполнять в микромодулях, герметизированных с помощью металлических капсул, которые обеспечивают достаточно качественное экранирование.
Особое значение имеет разнесение входных и выходных цепей в микромодульных узлах. Рационально дублирование на печатных платах основных цепей.
Из-за стандартной конструкции микромодулей и единообразия узлов и субблоков с микромодулями их следует маркировать и снабжать ключевыми устройствами, предотвращающими их неправильную установку.
Кроме маркировки узлов и блоков, применяемой в обычной радиоаппаратуре, необходимо применять маркировку, однозначно определяющую положение микромодулей, устанавливаемых на печатной плате. Для этого принято маркировать отверстия, соответствующие первым выводам микромодулей.
Наибольшую плотность компоновки дает применение сплошной установки микромодулей («поле микромодулей») с шагом 12,5 мм, кратным шагу координатной сетки печатного монтажа (рис. 18.6)
Рис. 18.6. Блок с «полем микромодулей».
и обеспечивающим необходимый минимальный технологический зазор. Однако при этом конструкция блока получается практически неремонтоспособной, так как при замене вышедшего из строя микромодуля установить в образовавшийся промежуток новый микромодуль почти невозможно. Печатные платы для таких блоков сложны в изготовлении из-за очень плотного печатного монтажа и большого количества отверстий (число отверстий в печатной плате примерно в 15 раз больше количества микромодулей, установленных на этой плате.)
Несложный печатный монтаж, хорошую технологичность и высокую ремонтоспособность имеют двухрядные микромодульные линейки (рис. 18.7), устанавливаемые на объединительные печатные платы.
Хорошую плотность компоновки, технологичность и ремонтоспособность имеют конструкции блоков с многорядной компоновкой микромодулей через ряд (рис. 18.8). При стыковке двух плат микромодули, расположенные на одной плате, размещаются между микромодулями, установленными на второй плате.
Для электрического соединения микромодульных узлов с объединительными платами или соединения между собой микромодульных блоков используется объемный монтаж, колодки или 682
Колодка монтажная Никронодули
Рис. 18.7. Двухрядная микромодульная лииейка.
Рис. 18.8. Блок с многорядной компоновкой микромодулей через ряд.
разъемы Наиболее просто выполняется соединение объемным монтажом. Объемный монтаж упрощает ремонт и замену узлов, однако приводит к значительным потерям в объеме (объем, приходящийся на соединительные элементы, включая печатную плату, может достичь 50% объема блока).
Значительно уменьшают потери объема на соединения и повышают надежность соединений специальные переходные колодки (рис. 18.9). Внешние электрические соединения микромодульных блоков осуществляют с помощью разъемов. Если требуется повышенная надежность этих соединений, применяют разъемы с золочеными
Плата с макломодулями
Рис. 18.9. Соединение микромодульной линейки с объединительной платой с помощью специальных переходных колодок.
контактными парами, разъемы повышенной надежности (многоконтактные) или разъемы с последующей пропайкой контактных пар.
Несущие конструкции микромодульных блоков, служащие для размещения, механического крепления, защиты от механических перегрузок и внешних воздействий -лементов, входящих в блоки, изготавливают различными способами.
Применяют конструкции, изготовленные штамповкой, гибкой, сваркой, литьем, прессованием. Наиболее применимы алюминиевые сплавы, прессматернал АГ-4, пеноматериал ПУ-3 (последний для улучшения прочностных характеристик армируется стеклотканью ЭСТБ-40 ВИУ 215-53Л), конструкционные стали Ст. 10, Ст.20, нержавеющая сталь 1Х18Н9Т, титановые сплавы ВТ1, ВТ5 н др. ’
Оценка оптимальности применяемых материалов производится по максимальному отношению модуля упругости Е к удельному весу материала у, так как в равнопрочных конструкциях наименьший вес будет иметь конструкция из материала с большим отношением Ely.
18.3. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПЛЕНОЧНЫЕ МИКРОСХЕМЫ
Общие замечания
Пленочная технология является гибкой и позволяет быстро создавать схемы, аналогичные схемам из обычных дискретных элементов. Пленочные микросхемы наиболее широко применяются при создании аналоговой аппаратуры. Вообще их целесообразно использовать там, где велика номенклатура схем, где требуются конденсаторы с большой емкостью и резисторы с большими номиналами, высокой стабильностью, высокой допустимой мощностью рассеяния.
Рис. 18.10. Гибридная микросхема:
а —подложка; б —пленочный резистор; в— выыод; г —навесной транзистор: б —конденсатор; е — корпус.
Уступая полупроводниковым микросхемам в надежности, пленочные микросхемы позволяют получить плотность упаковки в узлах и блоках, близкую к плотности упаковки, получаемой в настоящее время при использовании полупроводниковых микросхем.
Наиболее широкое применение находят гибридные пленочные микросхемы, в которых наряду с пассивными пленочными элементами используются навесные (дискретные) активные полупроводниковые приборы (как правило, бескорпусные). Гибридные микросхемы состоят из подложки, рабочих элементов, выводов и корпуса (рис. 18.10).
Подложка—диэлектрическое основание, на поверхности которого выполняются или размещаются все рабочие элементы схемы (резисторы, конденсаторы, транзисторы, диоды, соединительные проводники, контактные площадки). Материал подложек—ситалл, стекло, керамика Основные требования к материалам подложек — высокие механические и диэлектрические свойства, хорошее согласование по температурному коэффициенту расширения с материа-
лами рабочих элементов, высокая чистота поверхности (12—1 класс чистоты по ГОСТ 2789—59).
Для изготовления микросхем используют подложки различных размеров. Наиболее распространены прямоугольные подложки размером: 6X15, 8X12, 11X11, 10X16, 12X12, 12X16, 12X20, 16Х X 20, 24x30, 48x60 мм с отклонениями от номинального размера не более 0,3 мм, неперпендикулярностью сторон не более 0,1 мм и не-параллельностью плоскостей не более 0,05 мм. Толщина подложек — 0, 6; 1,0 и 1,6 мм с отклонением не более 0,1 мм.
В табл. 18.2 приведены основные характеристики наиболее часто применяемых подложек.
ТАБЛИЦА 18.2
Основные электрофизические характеристики некоторых материалов подложек
Характеристики Единица измерения Материал
стекло С48-3 ситалл Ст50-1 керамика 22ХС глазурь Г-900-1
Плотность г/см3 2,2 2,5 3,8 2,2
2,7 2,7 — 2,7
Предел прочности при кгс/см2 1200 2500 — —
изгибе 2800 3200
Водопоглощение за 24 % 0 0 0,05 0
часа
Линейный коэффициент 10~71/°С 48 49—50 64 73-78
термического расширения
Теплопроводность ккал 1,7 3,4 20 1,7
смс° С
Диэлектрическая прони- — 7,1 8,3—8,5 10,0 13-16
цаемость при /=10е Гн Тангенс угла диэлект- 0,0012— 0,0012— 0,0006 0,0017—
рических потерь при / = 106 Гц 0,0015 0,0020 — 0,0019
Электрическая прочность кВ/мм 40 40 50 .—
Температура начала де- — 750 1150 1400 420-460
формации без нагрузки
Примечание. Электрическое объемное удельное сопро тивление не менее 1014 Ом-см.
Рабочие элементы схемы (за исключением полупроводниковых приборов) выполняются на поверхности подложки в виде пленок различных материалов (резистивных, проводящих или диэлектрических). В гибридных схемах используются как тонкие, так и толстые пленки. Термин «тонкие пленки» относится к пленкам толщиной до нескольких микрометров. Производство тонких пленок требует больших капитальных затрат,поэтому они используются в сложных аналоговых системах с жесткими допусками на элементы, где требуется крайне высокая стабильность параметров резисторов. 696
Если требуется быстро разработать большое количество разнообразных по типу гибридных схем, более рационально использовать толстопленочные микросхемы.
В отличие от других методов микроэлектроники в производстве гибридных пленочных микросхем наибольшие экономические затраты связаны не с процессом изготовления пленочных элементов, а с процессом сборки и испытания микросхем.
Основными способами получения тонких пленок являются термическое испарение в вакууме, катодное распыление и химическое осаждение. Толстые пленки наносятся на подложку методом шелко-графии. Выбор метода получения пленок зависит от многих факторов: состава наносимого вещества, состояния поверхности и температуры подложки, заданной толщины, режима технологического процесса, методов контроля и т. п.
Материалы для пленочных элементов
Резисторы. Резистивные пленки независимо от материала Удобно характеризовать величиной сопротивления на квадрат поверхности Pq. Эта величина является объективной характеристикой пленок и зависит от удельного сопротивления материала и толщины.
Для изготовления резисторов используют хром, нихром, тантал, сплав МЛТ, металлокерамику, проводящие краски. Эти материалы позволяют получить Р[-] от 20 до 20 000 0м. Параметры некоторых резистивных материалов приведены в табл. 18.3.
ТАБЛИЦА 18.3
Параметры некоторых резистивных материалов
Материал Сопротивление рп, Ом ТКС aR-106. 1/»С Допустимая мощность Рк, Вт/см2 Допуск на номинал, %
Хром 20—800 50 2,0 ±0,1
Нихром 100—300 гк 50 •.. i ^00 1.0 ±0,1
Тантал 50—500 ±200 2,0 ±0,01
Окись олова 500 ±300 2,3—4,0 ±2
Сплав МЛТ-ЗМ .... 300—500 ±200 2,0—3,0 ±0,1
Металлокерамика . . . До 20 000 ±75... ±250 До 3,1 ±1
Проводящая краска на
основе углерода . . . 10 000 500—1000 0,15—0,35 ±10
Наиболее подходящая толщина тонких резистивных пленок от 100 до 2000 А. Задавшись толщиной пленки в этих пределах, подбирают материал, обеспечивающий необходимую величину сопротивления. При этом следует учитывать, что выбирать материалы с высоким сопротивлением на квадрат не всегда выгодно, так как при извлечении из вакуумной камеры в результате окисления на воздухе тонкие пленки иногда изменяют свое сопротивление на 50%. Для тонкопленочных резисторов лучше всего выбирать
материалы, у которых Ра = 100 ... 500 Ом, хотя возможности современной техники позволяют получать резисторы с номиналами от 10 до нескольких тысяч ом на квадрат.
Контактные площадки и проводники. В качестве материалов для проводников используют медь и золотое подслоем хрома, алюминий, никель. Когда диэлектриком служит моноокись кремния, лучше всего применять алюминией, твк как он хорошо согласуется с кремнием.
Для контактных площадок наиболее часто используется золото. Толщина проводящих пленок обычно выбирается в пределах от 0,5 до 5 мкм.
Материалы для диэлектриков конденсаторов. В качестве диэлектриков при изготовлении пленочных конденсаторов применяются моноокись кремния и сульфид цинка. Свойства пленок из моноокиси кремния в сильной степени зависят от скорости испарения и состава остаточных газов в вакуумной камере. Пленки из сульфида цинка менее критичны к условиям напыления.
Максимальная толщина диэлектрических пленок ограничивается результирующим внутренним напряжением и определяется величиной порядка 15 000 А. Минимальная толщина пленки ограничивается пористостью структуры и заданными рабочими напряжениями (около 600 А).
Удельные емкости, получаемые при использовании моноокиси кремния (е = 6), лежат в пределах от 5000 до 10 000 пФ/см2.
При выборе материала диэлектрика следует его структуру по возможности лучше согласовывать со структурой остальных материалов пленочной схемы.
Для получения больших емкостей можно использовать анодированный тантал (е = 25).
Межслойиая изоляция. Для межслойной изоляции применяется моноокись кремния (е — 6, tg6 =0,03, пробивное напряжение не менее 0,8 • 106 В/см, ТКЕ = 5 • 10-4 1/° С в диапазоне температур от —60 до+125° С).
Электроизоляционные и влагозащитные покрытия. Для защиты от влаги подложек с нанесенными элементами можно применять заливочные и покровные органические материалы, обладающие высокими электроизоляционными и влагозащитными свойствами, устойчивостью к воздействию повышенных температур и к циклическому воздействию низких и высоких температур, не влияющие на параметры схем, эластичные и ремонтоспособные.
Могут быть рекомендованы самовулканизирующиеся эластичные компаунды типа КЛ на основе низкомолекулярных кремнийор-ганических каучуков СКТН и СКТИ-1, работающие в диапазоне температур от —60 до 4-300° Сив условиях повышенной влажности, а также компаунды-герметики типа ПЭК на основе эпоксидной смолы, модифицированной карбосиликатным каучуком и полиэфиром. Эти компаунды отличаются прочностью, эластичностью, морозостойкостью и обеспечивают стабильность параметров, стойкость к термоударам и длительному воздействию повышенной влажности.
В качестве покровных материалов для защиты от влаги можно применять лак СБ-lc, лак УР-930, эпоксиднорезольный лак ЭП-096, кремнийорганические лаки К-47 и К-57, эпоксидные эмали ЭП-74Т, ЭП-91, ЭП-92 и т. д. Для стабилизации параметров и защиты поверхностей р-п переходов полупроводниковых приборов применяют компаунды типа МБК, виксинт, К-18 и др.
Все перечисленные материалы обладают высокими электроизоляционными свойствами: pv ° 10’3—Ю180м • см, tg6 < 0,005... 0,01 (при 1 МГц), электрическая прочность 20—90 кВ/мм.
Корпуса интегральных микросхем
Корпуса микросхем служат для защиты рабочих элементов и подложки от механических воздействий и влияния влаги.
По конструктивно-технологическому признаку корпуса классифицируются следующим образом.
— Металлостеклянные—корпус имеет металлическую крышку и стеклянное или металлическое основание с изоляцией выводов стеклом. Крышка соединяется с основанием сваркой.
— Металлокерамические—корпус имеет металлическую крышку и керамическое основание. Крышка соединяется с основанием пайкой или сваркой.
— Металлополимерные — корпус имеет металлическую крышку, в которую помещается подложка с рабочими элементами и выводами. Герметизация осуществляется заливкой влагостойким компаундом.
— Керамические—корпус имеет керамические крышку и основание. Крышка соединяется с основанием пайкой.
— Пластмассовые—корпус имеет пластмассовые крышку и основание. Крышка соединяется с основанием опрессовкой.
Выводы микросхем могут лежать в плоскости основания корпуса (планарные выводы) или быть перпендикулярными ему (штыревые выводы). Штыревые выводы по сечению могут быть круглыми или прямоугольными.
Выводы изготавливаются из ковара — металлического сплава, имеющего температурный коэффициент расширения (ТКР), близкий к ТКР стекла или керамики. Для улучшения смачиваемости выводов припоями и предохранения от окисления поверхность их покрывается тонким слоем золота.
Подложки микросхем крепятся к основанию корпуса пайкой или приклеиваются. Выводы корпуса соединяются с контактными площадками подложки с помощью золотых проволочек толщиной от 20 до 50 мкм, присоединяемых с помощью термокомпрессии, лазерной или электроннолучевой сварки.
Основные правила конструирования гибридных схем
Последовательность разработки гибридных пленочных микросхем:
а) Проведение анализа принципиальной электрической схемы устройства с учетом максимального использования типовых микросхем, выпускаемых промышленностью, возможностей пленочной технологии, параметров и конструкции имеющихся навесных дискретных элементов, а также условий эксплуатации, заданной надежности и стоимости микросхем.
б) Разбивка схемы устройства на функциональные узлы с учетом применения типовых микросхем, рекомендованных размеров подложек и максимальной унификации вновь разрабатываемых микросхем.
в) Разработка конструкции и топологии микросхем.
г) Оформление конструкторской документации на микросхемы, д) Изготовление экспериментальных образцов микросхем.
е) Проведение полного объема испытаний в соответствии с техническим заданием или техническими условиями.
ж) Корректировка технической документации по результатам испытаний экспериментальных образцов.
В комплект конструкторской документации на гибридную схему входят:
а) Принципиальная электрическая схема.
б) Сводная спецификация.
в) Сборочный чертеж микросхемы.
г) Топологические чертежи подложки с пленочными элементами.
д) Чертежи на специальные элементы (при наличии).
е) Технические условия на микросхему.
ж) Паспорт с рекомендациями по применению микросхемы.
Для составления топологии пленочной схемы (габаритов и взаиморасположения отдельных рабочих элементов схемы) нужно рассчитать геометрию каждого элемента.
Пленочные резисторы лучше всего изготовлять прямоугольной формы. Изменяя отношение длины пленки к ширине в пределах от 0,1 до 10 (при постоянной ширине), можно получить резисторы, отличающиеся по величине сопротивления в 100 раз.
Минимальный линейный размер резистора определяется материалом пленки, технологией нанесения или изготовления масок, возможностями контроля процесса производства и заданной величиной допуска на сопротивление резистора.
Максимальная рассеиваемая мощность на резисторе ограничивается допустимой температурой для данного материала пленки и зависит от теплопроводности подложки, от отношения площади, занятой резистором, ко всей площади подложки, а также от выбранного способа охлаждения и температуры окружающей среды.
Минимальная длина а и ширина b резистора подсчитываются по заданной величине сопротивления R, величине удельного сопротивления р^заданной мощности рассеяния Р допустимой мощности рассеяния Рк для данного материала пленки по формулам;
а= b— и Ь Ра
Достигнутый в настоящее время уровень изготовления масок не позволяет получить ширину резистора Ь менее 100 мкм. Поэтому, если по расчету b получается менее 100 мкм, то ширину резистора выбирают равной 100 мкм, а длину а соответственно пересчитывают. При ширине Ь — 100—200 мкм точность изготовления резистора равна 15—20%. Для получения 10%-ной точности ширину необходимо выбирать более 300 мкм.
Чем больше номинальное значение сопротивления, тем легче обеспечить повышение точности изготовления. Для сопротивлений R = 30... 100 Ом точность равна ±20%.
Геометрия конденсаторов. Толщина диэлектрических пленок ограничена сверху и снизу и для большинства материалов лежит в пределах от 0,1 до 2 мкм. Поэтому при постоянной средней толщине диэлектриков емкость конденсаторов будет определяться площадью 490
их обкладок и диэлектрической проницаемостью выбранного материала. Если в качестве диэлектрика используется слой в 1 мкм из моноокиси кремния или сульфида цинка, то удельную емкость можно считать равной 5000—10 000 пФ/см2. Однако нужно учитывать, что по самой природе пленочных схем в них невозможно получить сосредоточенную емкость. Емкости носят распределенный характер, поэтому задача их точного расчета очень сложна и всегда требует экспериментальной проверки.
Ориентировочно величина многослойной емкости может быть определена по формуле
с 0,0885 е (п —1) S d
где С—емкость, пФ; е — диэлектрическая проницаемость диэлектрика; п — число слоев; S — площадь пластин, см2; d — толщина диэлектрика, см.
Толщина диэлектрика d должна быть не менее величины с!мин, мм, определяемой по формуле
U
^мин — 0,5 т 2) ,
С
где и — рабочее напряжение конденсатора; Е — электрическая прочность материала диэлектрика.
Конденсаторы с большим числом слоев обычно стараются не применять, так как это приводит к повышению стоимости и связано с дополнительными трудностями изготовления.
Диэлектрическая проницаемость моноокиси кремния (е = 6) сильно зависит от условий осаждения. Поэтому значение емкости может быть воспроизведено с точностью порядка ± 15%.
Сульфид цинка позволяет получить е == 8 и обеспечивает лучшую воспроизводимость (±5%).
Размещение элементов схемы на подложке. При размещении необходимо выполнять два основных условия: свести к минимуму паразитные связи и равномерно распределить тепловые нагрузки. Задача точного анализа паразитных связей многослойной пленочной схемы очень сложна. Практически для этой цели используется послойная аппроксимация в сочетании с моделированием на обычных компонентах.
Бескорпусные полупроводниковые приборы с проволочными выводами, входящие в гибридную схему, крепятся к подложке с помощью клея. Проволочные выводы приборов соединяются с контактными площадками пленочной схемы с помощью импульсной пайки, лазерной или электроннолучевой сварки, термокомпрессии.
Типовые и широкоприменяемые гибридные пленочные микросхемы
Полная номенклатура, принципиальные схемы, электрические и эксплуатационные параметры типовых и широкоприменяемых гибридных пленочных схем, выпускаемых отечественной электронной промышленностью, приводятся в официальных справочниках по интегральным микросхемам.
Справочники периодически пополняются вновь освоенными промышленностью микросхемами и дают полную информацию о микросхемах.
Здесь приводятся лишь краткие сведения о некоторых типах гибридных пленочных микросхем, чтобы показать на конкретных примерах различные схемы, конструкции и возможности гибридных пленочных микросхем.
СГ
Рис. 18.11. Общий вид микросхемы серии 201.
Рис. 18.12. Принципиальная схема микросхемы 2ЛБ011.
Приводимые ниже микросхемы предназначены для построения логических и арифметических узлов цифровых вычислительных машин и устройств цифровой автоматики. Они могут работать при температуре окружающей среды от—60 до+70° С и относительной влажности воздуха до 98%. Микросхемы выдерживают вибрации в диапазоне частот от 5 до 5000 Гц с ускорением до 40 g, многократные удары с ускорением до 150 g, одиночные удары с ускорением до 1000 g, а также линейные ускорения до 150 g.
Микросхемы механически крепятся в узлах и блоках с помощью только своих выводов, пайка выводов допускается на расстоянии не менее 2 мм от корпуса. Исключение составляют микросхемы в корпусах пенального типа с выводами в одну сторону, которые необ-692
ходимо дополнительно крепить за корпус, например с помощью эпок сидного клея.
Приводимые сведения о микросхемах являются ориентировочными и при практическом использовании микросхем должны уточняться с помощью официальных справочников.
Микросхемы серии 201 выполнены на толстых пленках и образуют систему логических элементов с непосредственными связями (схемы ИЛИ, ИЛИ — НЕ и др ).
Рис. 18.13. Общий вид микросхемы серии 203.
Рис. 18.14. Принципиальная схема микросхемы 2ЛБ031.
Напряжение питания +4 В ± 10%. Мощность, потребляемая от источников питания, 5—30 мВт. Основные электрические параметры при 20° С: ток коллектора закрытого инвертора менее 20 мкА, напряжение на выходе открытого инвертора в режиме насыщения менее 0,3 В, время задержки не более 100 нс, нагрузочная способность—от 4 до 8, помехоустойчивость — около 0,3 В.
Микросхемы выполнены в квадратном металлополимерном корпусе размером 11,6X11,6X4,8 мм (рис. 18.11), вес микросхем не более 1,5 г. Плотность упаковки — около 25 эл/см3.
Принципиальная схема микросхемы типа 2ЛБО11 серии 201 приведена на рис. 18.12.
Микросхемы серии 203 выполнены на тонких пленках и образуют систему Логических элементов с диодно-транзисторной логикой (схемы «плечо триггера», И — ИЛИ—НЕ, И — ИЛИ и др.)
Напряжение питания — 6,3 В ± 5%. Мощность, потребляемая от источника питания, менее 35 мВт. Основные электрические параметры при 20° С: значение выходного уровня логического «нуля» от 1,4 до 2,6 В, значение выходного уровня логической «единицы» от —0,9 до +0,18 В, время задержки менее 420 нс, нагрузочная способность от 6 до 8.
Микросхемы выполнены в круглом металлостеклянном корпусе диаметром 11 мм и высотой 4 мм (рис. 18.13), масса микросхем не более 1,5 г. Плотность упаковки — около 20 эл/см3.
Рис. 18.15. Общий вид микросхемы серии 204.
Рис. 18.16. Принципиальная схема микросхемы 2ТК041.
Принципиальная схема микросхемы типа 2ЛБ031 серии 203 приведена на рис. 18.14.
Микросхемы серии 204 выполнены на тонких пленках и образуют системы логических элементов с резистивно-емкостными связями (схемы «триггер», ИЛИ — НЕ, И — НЕ и др.).
Напряжение питания 4 В ±10%. Мощность, потребляемая от источника питания, 20—70 мВт. Время задержки не более 100 нс нагрузочная способность до 10, помехоустойчивость 0,2 В.
Микросхемы выполнены в прямоугольном металлополимерном корпусе размером 16,7Х 10,7Х3,5 мм (рис. 18.15), масса микросхем не более 1,5 г. Плотность упаковки — около 40 эл/см3.
Принципиальная схема микросхемы типа 2ТК041 серии 204 приведена на рис. 18.16.
Микросхемы серии 207 выполнены на тонких пленках и образуют систему * логических элементов с непосредственными связями (схемы «двойной триггер», «полусумматор», «вентили» и Др.).
Напряжение питания 3 В + (0% (—5%). Мощность, потребляемая от источника питания, менее 50 мВт. Время задержки менее ^00 нс, нагрузочная способность—6, помехоустойчивость —
Рис. 18.17. Общий вид микросхемы серии 207.
Рис. 18.18. Принципиальная схема основного логического элемента микросхем серии 207.
Микросхемы выполнены в прямоугольном металлополимерном корпусе типа «пенал» размером 16х 9Х 1,9мм (рис. 18.17), масса микросхем не более 0,5 г. Плотность упаковки до 100 эл/см3.
Принципиальная схема основного логического элемента микросхем серии 207 приведена на рис. 18.18.
Микросхемы серии 217 выполнены на тонких пленках и образуют системы логических элементов диодно-транзисторной логики (схемы ИЛИ—НЕ, И — ИЛИ — НЕ и др.).
Напряжение питания +6,3 В ± 10%. Мощность, потребляемая от источника питания, 15—45 мВт. Основные электрические параметры при 20° С; время задержки менее 25 нс, нагрузочная способность 8, помехоустойчивость не менее 0,6 В.
Микросхемы выполнены в квадратном металлостеклянном кор пусе размером 11,9X11,9X3,7 мм (см. рис. 18.11), масса микросхем —1,5 г. Плотность упаковки 25—50 эл/см3.
Принципиальная схема микросхемы приведена на рис. 18.19.
типа 2ЛБ173 серии 217
Рис. 18.19. Принципиальная схема микросхемы 2ЛБ173.
Основные правила компоновки гибридных пленочных схем в узлы и блоки
Чтобы полнее использовать выигрыш в плотности упаковки гибридных пленочных микросхем, необходимо применять специальные компоновочные схемы узлов и блоков, обеспечивающие надежное соединение микросхем, хороший теплоотвод, ремонтоспособность узлов.
Для микросхем, имеющих корпус пенального типа с плоскими ленточными выводами (серии 207), можно рекомендовать конструкции узлов в виде «гармоники», «чередующейся последовательности», «вафли», «ширмы» и «пачки».
Компоновка микросхем «гармоникой» выполняется с помощью гибкой платы с печатными проводниками, между перегибами которой укрепляются микросхемы. В конструкции, изображенной на рис. 18.20, микросхема в нечетных рядах расположена выводами вниз, в четных—вверх. При этом не удается обеспечить удовлетворительный теплоотвод, требуется соблюдать определенную последовательность расположения выводов и мириться со значительными паразитными связями. Такие же недостатки присущи «чередующейся последовательности» микросхем, показанной на рис. 18.21. В этом случае основой узла также служит гибкая печатная плата.
Жесткие печатные платы позволяют видоизменить компоновочную схему узла с микросхемами в своеобразную «вафлю» (рис. 18.22). Невозможность плотного сжатия микросхем в таком узле не позволяет облегчить их тепловой режим введением металлических теплоотводящих пластин —радиаторов.
Лучшие результаты можно получить, используя компоновочную схему «ширма». В этом случае к основанию с печатным монтажом и разъемом плотно прижимаются крылья «ширмы» с укрепленными «94
Микросхема
Рис. 18,20. Компоновка микросхем «гармоникой*.
Микросхемы
18.21. Компоновка микросхем «чередующейся последовательностью».
Рис. 18.22. Компоновка микросхем «вафлей».
Рис. 18.23. Компоновка микросхем «ширмой*.
на них микросхемами (рис. 18.23) Для улучшения теплоотвода между крыльями и основанием или снаружи узла располагают плотно прижатые металлические теплоотводы, которые могут выполнять роль «теплового заземления» и экрана между узлами с микросхемами.
Для отвода тепла и механического крепления микросхем в узле применяют каркасы из анодированного алюминия (рис. 18.24), эффективность которых увеличивается, если боковые поверхности выполнить ребристыми.
Микросхема
Рис. 18.24. Компоновка микросхем с помощью каркасов.
Если не предусматривается ремонт узлов и замена в них микросхем, можно производить сборку микросхем пенального типа в пакет с последующей заливкой пластиком с высокой теплопроводностью, Выводы микросхем в этом случае располагаются с одной стороны. После заливки выводы и пластик зашлифовываются, в результате чего торцы выводов, которые должны быть соединены, располагаются заподлицо с поверхностью пластика. Соединение выводов друг с другом осуществляется химическим осаждением слоя меди на зашлифованную поверхность и последующим вытравливанием лишней меди для получения необходимого рисунка печатного монтажа.
Наряду с приведенными выше можно использовать и многоэтажные компоновочные схемы, аналогичные применяемым в микро-модульных узлах («поле», «шахматное расположение», «книга» и др.).
18.4. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ
Принципы создания элементов в полупроводниковых микросхемах
Изменяя определенным образом концентрацию примесей в различных частях монокристаллической пластины, можно получить многослойную структуру, воспроизводящую заданную электрическую функцию. Так как в такой структуре должны проис-698
ходить очень сложные процессы распределения и обмена энергий, то задача непосредственного синтеза таких микросхем представляет значительные трудности.
Для упрощения, там где это возможно, создают эквивалентную электрическую модель микросхемы на обычных компонентах, а затем после соответствующего расчета воспроизводят схему на основе полупроводникового материала. Окончательное создание эквивалентных элементов в твердой микросхеме производится после испытания опытных образцов и корректировки расчетов.
Резисторы. Область между любой парой омических контактов на полупроводниковой пластине можно использовать как резистор. Величина сопротивления такого резистора будет зависеть от длины, поперечного сечения участка и удельного сопротивления материала.
Так как ток в таком объемном полупроводниковом резисторе будет течь по всему объему материала, то сопротивление таких резисторов будет подвержено меньшему влиянию внешних условий, чем сопротивление тонкопленочных резисторов. Температурный коэффициент в зависимости от концентрации примесей может быть различным, однако он, как правило, велик и имеет положительный знак. Сопротивление объемных полупроводниковых резисторов ограничивается только размерами микросхемы и практически может доходить до 40 кОм. Резисторы, выполненные в объеме полупроводниковой пластины, применяются редко.
Резисторы в полупроводниковых микросхемах можно получить и другим способом. Если взять пластину из высокоомного материала, например p-типа, и легировать ее поверхностный слой на глубину порядка 10 мкм примесью n-типа до концентрации 101е — 1020 1/см3, то верхний примесный слой можно использовать как резистор. Для отделения таких резисторов от остальной части схемы в нужных местах делаются узкие щели (канавки) на глубину, несколько большую глубины низкоомного слоя.
Наличие р-п перехода в таких резисторах определяет неравномерное распределение тока в примесной зоне. Большая часть тока течет по поверхности. Сопротивление резистора зависит от геометрии примесной зоны и может составлять 100—200 Ом/□ и более. Температурный коэффициент определяется низкоомной примесной зоной и имеет величину, меньшую, чем у объемных резисторов (порядка 2-Ю-3 1/° С). Разброс сопротивлений по номиналам от микросхемы к микросхеме может быть в пределах ±10%. Для получения больших номиналов можно использовать смещенный в обратном направлении р-п переход.
В совмещенных микросхемах применяют пленочные резисторы, изготовляемые с помощью фотолитографии. В качестве материала пленок используют нихром, который очень стабилен, особенно если герметизация микросхем производится в инертной атмосфере, и имеет хорошую адгезию со слоем двуокиси кремния.
Преимущества тонкопленочных резисторов перед полупроводниковыми заключается в их более низких температурных коэффициентах, более низкой шунтирующей емкости, большей точности, а также в возможности размещения их на меньшей площади и лучшей изоляции.
К недостаткам следует отнести необходимость введения допол нительных технологических операций. Кроме того, пленочные резисторы имеют более низкую допустимую мощность рассеяния.
Конденсаторы. Для создания конденсаторов постоянной емкости небольшой величины используют трехслойную структуру типа p+-i-n+. Два слоя такой структуры очень сильно легируют примесями соответствующих типов. Средний слой — беспримесный материал. Емкость структуры p*-i-n+ определяется толщиной беспримесного слоя и не зависит от величины обратного напряжения.
Конденсатор постоянной емкости несколько большей величины можно получить, используя в качестве диэлектрика окись кремния. Одна обкладка такого конденсатора — сильнолегироваиная монокристаллическая полупроводниковая подложка, другая — тонкая металлическая пленка. За счет того что пленка SiO2 наносится (или образуется) на монокристаллическую подложку, структура ее свободна от дефектов. Поэтому конденсаторы на основе SiO2 могут работать при больших напряжениях. Температурный коэффициент их будет меньше 100-10“6 1/° С.
При пробойном напряжении 50 В можно получить величину емкости до 50 000 пФ/см2. Однако для получения приемлемых габаритов твердых микросхем, если предполагается применять конденсаторы на основе SiO2, желательно ограничить величины емкостей в пределах 500—1000 пФ.
В качестве конденсатора используют также смещенный в обратном направлении р-п переход. Диэлектриком в таком конденсаторе будет служить обедненная носителями область перехода. Для данного материала емкость будет являться функцией ширины обедненной зоны и площади перехода. При использовании кремния можно получить емкость р-п перехода до 100 000 пФ/см2 с пробивным напряжением в несколько десятков вольт. Так как ширина обедненной зоны зависит от приложенного напряжения, то и емкость р-п перехода имеет нелинейную зависимость от напряжения.
Конденсаторы на основе р-п перехода являются поляризованными, поэтому они не пригодны для работы в цепях с переменной оплярностью напряжения. Последний недостаток можно устранить, если использовать два последовательно соединенных р-п перехода. Емкость такой структуры не зависит от полярности рабочего напряжения и менее чувствительна к его амплитуде.
Конденсаторы с диэлектриком из SiO2 и на основе р-п перехода имеют паразитную емкость по отношению к полупроводниковой пластине, которую следует учитывать при расчете топологии микросхем.
Транзисторы. Для создания на полупроводниковой пластине транзисторов применяются планарная и планарно-эпитаксиальная топологии, используемые также для изготовления отдельных современных транзисторов. Различие в характеристиках транзисторов полупроводниковых микросхем и отдельных транзисторов может быть обусловлено свойствами изолирующей области, в которой находится транзистор на пластине твердой схемы.
Диоды. Диоды легко формируются на основе транзисторных структур. В качестве диодов могут быть использованы переходы эмиттер — база и коллектор — база транзисторных структур. В некоторых случаях переход эмиттер — база может работать и как диод Зенера.
Контактные площадки и соединительные проводники. После формирования р-п переходов (рис. 18.25) необходимо в требуемых местах сделать контактные площадки и соединить между собой элементы схемы.
Если р-п переход образован методом диффузии, то для получения хорошего контакта необходимо на поверхность полупроводниковой пластины нанести слой металла. Эго можно сделать, например, с помощью вакуумного напыления. После вплавления металла в полупроводник образуется структура типа р-р+ или п-п+. К металлическим контактам методом термокомпрессии прикрепляются внешние выводы.
Отдельные рабочие элементы соединяются друг с другом или с контактными площадками алюминиевыми проводниками, которые напыляются в вакууме на предварительно окисленную поверхность пластины (рис. 18.26).
Рис. 18.25. Полупроводниковая пластина с сформированными рабочими элементами до нанесения соединительных проводников и контактных площадок (сильно увеличено).
Для герметизации полупроводниковых микросхем используются металлические, керамические или пластмассовые корпуса различной формы.
В качестве унифицированных корпусов для отечественных микросхем приняты:
1. Круглые металлостеклянные корпуса с 8- или 12-штыревыми выводами диаметром 0,45 мм (рис. 18.27).
2. Прямоугольные металлостеклянные (или металлокерамические) корпуса с 14 плоскими планарными, расположенными по двум сторонам выводами. Ширина выводов—0,3—0,5 мм, толщина — 0,1—0,2 мм (рис. 18.28).
3. Прямоугольные пластмассовые корпуса с 14 плоскими штыревыми, расположенными по двум сторонам, выводами. Ширина выводов —0,3—0,5 мм, толщина—0,1—0,02 мм (рис. 18.29).
Для изготовления полупроводниковых микросхем требуется дорогостоящее специализированное технологическое оборудование, поэтому при конструировании РЭА, как правило, используют микросхемы общего назначения, выпускаемые электронной промышленностью.
Конструкция и электрические параметры отечественных полупроводниковых микросхем приведены в соответствующих справочниках и каталогах.
Рис. 18.26. Полупроводниковая пластина с напыленными алюминиевыми соединительными проводниками и контактными площадками (сильно увеличено).
Рис. 18.27. Металлостеклянный цилиндрический корпус:
а — общий вид; б—ножка корпуса со смонтированной полупроводниковой пластиной (увеличено); в—полупроводниковая пластина с рабочими элементами соединительными проводниками н золотыми выводами (увеличено).
Ниже приводится краткое описание конструкции и электрических параметров некоторых типовых и широкоприменяемых микросхем общего применения.
19,5 макс 8
6,5
Рис. 18.29. Пластмассовый прямоугольный корпус.
Типовые и широкоприменяемые полупроводниковые микросхемы
Микросхемы типа Р12-2. Германиевые полупроводниковые микросхемы с непосредственными связями типа Р12-2 являются универсальными логическими переключающими элементами НЕ — ИЛИ на два входа и предназначены для построения логических и арифметических узлов ЦВМ со средним быстродействием.
Рис. 18.30. Эквивалентная электрическая схема микросхемы Р12-2.
Рис. 18.31. Общий вид микросхемы Р12-2.
Рис. 18.32. Модуль из четыре: микросхем Р12-2.
Приближенная эквивалентная электрическая схема изображена на рис. 18.30. Микросхема содержит два дрейфовых транзистора р-п-р типа в качестве переключаемых элементов со входом на базу
и общую нагрузку в виде распределенного сопротивления р-типа. Микросхема Р12-2 выполняется в металлополимерном корпусе диаметром 3 мм и высотой 1,1 мм с мяг-
кими выводами из золотой проволоки диаметром 50 мкм (рис. 18.31). Масса микросхемы не превышает 24 мг.
Микросхемы устойчивы к воздействию влажности до 80% и к циклическим изменениям температуры окружающей среды от —60 до +60° С. Дальнейшее конструктивное оформление и герметизация производятся при сборке четырех микросхем в логические модули. Одна из возможных конструкций таких модулей приведена на рис. 18.32.
Масса модулей такой конструкции около 0,75 г, плотность упаковки 40 эл/см3, они обеспечивают плотность монтажа в блоках аппаратуры G — 8 эквивалентных деталей на 1 см3. Микро-
схемы в составе модуля сохраняют электрические параметры при влажности до 98%, постоянных ускорениях до 150 g и одиночных
ударах с ускорением до 1000 g, вибрационных нагрузах в диапазоне частот от 5 до 5000 Гц с ускорением
до 40 g. Рабочий диапазон температур от -60 до 4-60° С.
Рис. 18.34. Модуль И.
Рис. 18.35. Модуль Д.
Напряжение питания микросхем —1,2 ...4-0,2 В. Мощность, потребляемая от источника питания, менее 5 мВт, выходные напряжения в состоянии «0» не более 0,12 В, в состоянии «1» — более 1,0 В, задержка распространения сигнала менее 400 нс, нагрузочная способность от 3 до 6, помехоустойчивость более 100 мВ.
На рис. 18.33—18.39 приведены логические схемы семи типов модулей, построенных на полупроводниковых микросхемах Р12-2, образующих законченный унифицированный ряд, позволяющий реализовать любые логические функции без применения других радиокомпонентов.
Основной триггерной ячейкой любого дискретного устройства является модуль Т (рис. 18.33). Он используется для построения любых регистров. Модуль И (рис. 18.34) применяется в качестве кла
пана с инверсией для четырех переменных (/, 2, 3 и 4), при управлении по входу 5 и 6 в качестве инвертора четырех переменных при
нулевом сигнале на входе 5. На
fl /4 21 24 51 34 41 44
12 22 32 42
Рис. 18.36. Модуль М.
двух независимых группах твердых схем модуля Д (рис. 18.35) могут быть реализованы основные логические функции двух переменных.
Основное применение модуля М (рис. 18.36) многовходовые сборки И и ИЛИ (в сочетании с модулями И), если с промежуточных ступеней этих сборок сигналы не
?азветвляются. Модуль Д рис. 18.37) используется как коммутатор информации, подаваемой на входы 2 и 4. Раз-
решающим является «О» управляющего сигнала, подаваемого соответственно на входы 1 и 3. При наличии информации в прямом и обратном кодах модуль К может быть использован как схема равнозначности (неравнозначности) двух переменных.
Рис. 18.37. Модуль К.
Модуль П (рис. 18.38) обычно используется в сумматоре по модулю 2. Соединением выхода 22 со входом 44 получают из модуля П триггер с раздельным управлением входами.
Назначение модуля Р (рис. 18.39) увеличение мощности сигналов «/» в цепях, объединяющих до 16 и более входов.
Микросхемы серий 113 и 114. Кремниевые полупроводниковые микросхемы с непосредственными связями серий 113 и 114 предназначены для работы в блоках быстродействующих ЦВМ малой потребляемой мощности. Каждая микросхема содержит не менее че-706
тырех базовых логических элементов ИЛИ—НЕ (рис. 18.40), вы пол ненных в общем корпусе и соединенных по схеме триггера, полусумматора и т. п. (рис. 18.41).
Основные электрические параметры микросхем: время задержки распространения сигнала—400-;-500 нс, рассеиваемая мощность— менее 2 мВт, коэффициент нагрузки—4-4-50, напряжение питания 4 В ± 10%; помехоустойчивость — 0,154-0,7 В.
Микросхемы выпускаются в металлостеклянных круглых (см. рис. 18.27) или металлополимерных прямоугольных корпусах (см. рис. 18,11). Масса микросхем—1,6 г. Рабочий диапазон температур от —60 до +85° С.
Микросхемы серии 121. Кремниевые полупроводниковые микросхемы с диодно-транзисторными связями серии 121 предназначены для работы в блоках быстродействующих ЦВМ.
Основные электрические пара-
метры микросхем: средняя задерж-
ка распространения сигнала — 35 — 50 нс, рассеиваемая мощность—до 20 мВт, коэффициент нагрузки 4—20, напряжение питания 5 В ± 10%, помехоустойчивость не менее 0,9 В.
Рис. 18.40. Принципиальная электрическая схема базового логического элемента микросхем серий 113 и 114 (а) и его разновидности (б).
Микросхемы выпускаются в металлостеклянных круглых или металлостеклянных прямоугольных корпусах. Масса микросхем — около 1 г.
На рис. 18.42 приведена принципиальная схема микросхемы типа 1ЛБ211 серии 121.
Микросхемы серии 104. Кремниевые полупроводниковые микросхемы с диодно-транзисторными связями серии 104 предназначены для работы в логических узлах ЦВМ и узлах автоматики.
Рис. 18.41. Микросхемы серий 113 и 114:
а —микросхема 1ЛБ1 31—четыре двухвходовые схемы ИЛИ-HE с возможностью расширения; б —микросхема 1ЛБ 132—две двухвходовые схемы ИЛИ-НЕ с возможностью расширения; в—микросхема 1ЛБ1 33 — двухвходоваи схема ИЛИ-HE и трехвходовая схема ИЛИ-HE с большой нагрузочной способностью; г — микросхема 1ЛБ1 34 — трехвходовая схема ИЛИ-HE с большой нагрузочной способностью; б—микросхема 1ЛВ 135 — расширитель и двухвходовая схема ИЛИ-HE; а —микросхема 1ЛБ1 3 1 — полусумматор; ж —микросхема
1ТР131—триггер и двухвходовая схема ИЛИ-HE с возможностью расширения.
Основные электрические параметры микросхем: среднее время задержки распространения сигнала—50 нс, рассеиваемая мощность 20 мВт, коэффициент нагрузки—5, напряжение питания 6,3 В ±
Рис. 18.42. Принципиальная электрическая схема микросхемы типа 1ЛБ211 серии 121.
± 10%. Помехоустойчивость 0,5 В. Микросхемы выпускаются в металлокерамических прямоугольных корпусах. Масса микросхем 0,5 г.
Рис. 18.43 Микросхема типа 1ЛБ044
Принципиальная схема основного логического элемента серии 104 —микросхемы типа 1ЛБ044 приведена на рис. 18.43.
Особенности компоновки полупроводниковых микросхем в узлы и блоки
Конструкции узлов и блоков с полупроводниковыми микросхемами должны иметь высокую надежность монтажных соединений, соответствующую надежности полупроводниковых микросхем, г. е. не хуже 1= 10“10 1/ч на одно соединение; быть ремонтопригодными
и технологичными, т. е. обеспечивать простую механизацию и автоматизацию процесса изготовления узлов и блоков; обеспечивать высокую плотность компоновки твердых микросхем; эффективный отвод тепла от твердых микросхем; хорошую защиту сигнальных цепей от помех.
При конструировании РЭА на обычных субминиатюрных радио-деталях плотность упаковки в блоках достигает до 0,1 детали на 1 см3 блока при подавляющем большинстве двухвыводных элементов, г. е. плотность монтажных соединений равна 0,2—0,3 соединения на 1 см3. В блоках с полупроводниковыми микросхемами плотность упаковки может достигать 1 микросхемы на 1 см3 блока при 12—14 выводах от микросхемы, т. е. плотность монтажных соединений увеличивается более чем в 50 раз.
Такого плотного монтажа можно достичь применением многослойных печатных плат.
Наиболее эффективным средством повышения надежности соединений и уменьшения объема, отводимого под соединения, является замена металлизированных и паяных соединений сварными. Применение сварного монтажа вместо пайки позволяет уменьшить объем блоков на 30 — 40%, а вес на 20%.
При применении микросхем в плоских прямоугольных корпусах наиболее оптимальной является конструкция узлов, использующих многослойные печатные платы типа «гребенка» со сварными межслойными переходами.
Плата «гребенка» состоит из набора склеенных однослойных печатных плат, выполненных на тонком фольгированном диэлектрике (например, лавсане) методом фотохимического травления. По периметру однослойных печатных плат, за пределами диэлектрической полоски, равной по ширине микросхеме, расположены проводники. соединяющие между собой микросхемы и отдельные слои. Шаг расположения проводников равен шагу расположения выводов. Конструкция платы позволяет применить контактную сварку как для присоединения микросхем к платам, так и для соединения плат друг с другом с помощью гибких печатных кабелей. Платы «гребенка», собранные в блоки совместно с теплоотводами в виде металлических полосок, позволяют получить высокую плотность упаковки, доходящую до 1—1,5 полупроводниковых микросхем на 1 см3 блока. Применение плат «гребенка» и плоских печатных кабелей обеспечивает достаточную ремонтоспособность блоков с полупроводниковыми микросхемами, так как в них имеется возможность осмотра, проверки и замены любой микросхемы.
Возможно механическое и электрическое соединение микросхем в плоских корпусах с помощью обычных печатных плат с применением пайки, однако в этом случае плотность компоновки твердых микросхем в блоке (рис. 18.44) будет ниже (до 0,5 микросхемы на 1 см3), а надежность соединений значительно меньше.
Этажерочная конструкция узлов из твердых микросхем в плоских корпусах показана на рис. 18.45. Микросхемы соединяются друг с Другом с двух сторон с помощью нескольких печатных плат, надеваемых прорезями на выводы микросхем. Конструкция обеспечивает высокую плотность компоновки, но сложна в изготовлении и практически не ремонтируется.
Полупроводниковые микросхемы в круглых корпусах из-за очень малых расстояний между выводами могут соединяться друг с другом только с помощью многослойных печатных плат. Требования И0
Il
Рис. 18.44. Микроэлектронный блок с печатными платами.
Вывод микросхемы
Рис. 18.45. Этажерочпая конструкция узла с полупроводнике
выми микросхемами.
Рис. 18.46. Шахматно-рядовое расположение микросхем.
к плотности печатного монтажа можно облегчить, используя шахматно-рядовое расположение микросхем с дополнительным разведением выводов на окружность диаметром больше диаметра корпуса (рис. 18.46). Для такой конструкции узлов и блоков характерна невысокая плотность компоновки и низкая надежность соединений.
Высокая плотность компоновки монтажных соединений, а следовательно, и малые расстояния между монтажными проводниками в цепях с малым уровнем сигналов и высокой частотой импульсов, характерных для блоков на полупроводниковых микросхемах, приводят к необходимости обеспечения хорошей экранировки и устранения паразитных связей. Для этого необходимо определять взаимное расположение микросхем в блоке с учетом уменьшения взаимного влияния и сокращения длины монтажных соединений. Полезно также экранировать отдельные участки печатных плат и плоских кабелей, заполняя свободные от проводников участки «земляными» проводниками и экранами. Для уменьшения емкости между печатными проводниками желательно уменьшить их ширину, сохраняя необходимое поперечное сечение за счет применения более толстой фольги.
При определении режима пайки выводов микросхем, чтобы не повредить кристаллы, следует строго руководствоваться указаниями, приводимыми в паспортах на полупроводниковые микросхемы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Б а р к а н о в Н. А., Быстров О. В., Завалишин П. И. и др. Конструирование микромодульиой аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1968.
2. В а р л а м о в Р. Г. Компоновка радио-и электронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1966.
3. «Интегральные схемы. Принципы конструирования и производства». Пер. с англ., под ред. А. А. Колосова. Изд-во «Советское радио», 1968.
4. Мартюшов К. И., Зайцев Ю. В. Резисторы. Изд-во «Энергия», 1966.
5. «Микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры», Пер. с англ., под ред. А. А. Тудоровского. Судпромгиз, 1962.
6. «Микроэлектроника». Пер. с англ., под ред. Н. Богородицкого. Изд-во «Советское радио», 1966.
7. «Микроэлектроника». Сборник статей, под ред. Ф. В. Лукина. Изд-во «Советское радио», 1967—1971.
8. «Миниатюризация и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры». Пер. с англ., под ред. Н. А. Барканова и М. С. Лихачева. Изд-во «Мир», 1965.
9. «Пленочная микроэлектроника». Пер. с англ., под ред. М. И. Елинсона. Изд-во «Мир», 1968.
10. У ш а к о в Н. И. Технология элементов вычислительных устройств. Изд-во «Высшая школа», 1966.
11. Цы м б а л ю к В. С. и др. Миниатюризация приемоусилительной аппаратуры. Изд-во «Связь», 1968.
12. Арен ков А. Б. Печатные и пленочные элементы радиоэлектронной аппаратуры. Л., «Энергия», 1971,
19 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДОПУСКОВ РЭА
19.1. УРАВНЕНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ
Для расчета допусков необходимо:
1) выбрать электрическую схему аппарата и провести ее расчет, определить номинальные значения параметров радиодеталей, выбрать электрический режим работы ламп, полупроводниковых приборов и интегральных микросхем (МС), определить количество блоков и функциональных узлов (ФУ);
2) указать условия эксплуатации и требуемую точность параметров.
По этим данным можно произвести анализ или синтез допусков РЭА н ее узлов: 1) по заданным допускам на параметры элементов определить возможный разброс параметров аппарата; 2) по заданным допускам на параметры аппарата найти допуски на параметры элементов.
Задача сводится к тому, чтобы при выбранных допусках на элементы аппарата погрешности его выходных параметров не превышали заданных значений
Каждый параметр функционального узла представляет собой функцию параметров элементов, входящих в узел
/v = T(?i. Яг..Яп), (19.1)
где N — заданный параметр ФУ; ft, q2....qn— параметры элемен-
тов входящих в ФУ.
Уравнение относительной погрешности для заданного параметра ФУ после преобразования (19.1) имеет вид
ДМ Aft
<192’
/ = 1 v
где п — число параметров элементов, погрешности которых определяют точность искомого параметра ФУ; At — коэффициент влияния погрешности элемента, равный
А _ d(p(<7i, ft, , дп)qi
dqt ф (qi, qz, Яп)
&qi
— — относительная погрешность элемента.
Уравнение (19.2) получено с методической погрешностью, равной второму члену разложения в ряд Тейлора.
Если точность работы ФУ определяется несколькими параметрами, то составляется система уравнений погрешностей, число уравнений в которой равно числу определяющих параметров ФУ (обычно не более двух-трех).
После вывода уравнений погрешностей в общем виде находят численные значения коэффициентов влияния. В зависимости от параметров узла коэффициенты А; могут быть функциями частоты или времени. Для упрощения расчетов обычно пользуются методом точечной оценки, определяя численные значения коэффициентов влияния подстановкой в аналитические выражения номинальных значений параметров элементов и фиксированных значений частоты или времени. Существует также целый ряд экспериментальных методов определения коэффициентов влияния [6, 8, 10, 12]. В тех случаях, когда коэффициенты влияния определяются из аналити -ческих выражений, необходима экспериментальная проверка на сходимость для оценки величины методической погрешности, допускаемой при расчете из-за неточного аналитического описания физического процесса работы ФУ в окрестностях рабочей точки.
По численным значениям А} оценивается влияние погрешностей параметров элементов на погрешности заданных параметров ФУ. Погрешностями, не оказывающими существенного влияния на точность работы ФУ, пренебрегают.
Затем выбираются или уточняются типы элементов ФУ.
19.2. РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ДОПУСКОВ
Расчет температурных допусков сводится к определению температурного коэффициента (ТК) искомого параметра как функции ТК элементов, входящих в ФУ, и определению максимально возможной погрешности (температурного допуска) при заданном в ТУ диапазоне температур.
Сочетание ряда случайных факторов при изготовлении элементов приводит к рассеянию величины их ТК. Па рис. 19.1 приведены гистограммы распределений ТК резисторов, транзисторов и конденсаторов, подтверждающие, что ТК элементов—случайные величины, а их распределение соответствует нормальному закону. Поэтому расчет ТК параметров ФУ можно вести из предположения, что распределение ТК элементов подчинено нормальному закону, расположенному симметрично относительно середины заданного поля допуска. Меньшее рассеяние ТК по сравнению с полем, заданным ТУ, повышает вероятность того, что реальная величина ТК параметра будет находиться в расчетных пределах.
При линейных и циклических изменениях параметров схемных элементов под воздействием температуры относительная погрешность элемента равна
&qi
~ = % (19.3)
41 1
где а? — ТК параметра qt\ &t = t — 20° — разность между ко нечпой температурой и нормальной (20°C).
Уравнение погрешности узла (19.2), вызванной воздействием температуры, имеет вид
ГАУ] "
LT]/ 2 (19-4)
где сумма представляет собой ТК параметра узла. 714
Из уравнения (19.4) получаем формулы теристик ТК:
для численных харак-
а) среднее значение ТК
п
М (аг)= 2 Ai м(а<1 ); (19.5)
Z=1 ’
а) половина поля допуска
(19.6)
где а2 — ТК параметра узла; М (а? ) — среднее значение ТК /-го элемента; 5(%.) — половина поля допуска /-го элемента, равная трем среднеквадратическим погрешностям (о,) ТК.
При значениях 6, = За; в пределах поля допуска содержится 99,73% всех отклонений ТК и 0,27% выходит за них, т. е. гарантируется надежность (вероятность) соответствия поля рассеивания ТК расчетному значению, равная 0,9973.
Если приходится рассчитывать допуски с надежностью, отличающейся от указанной, то в формулу (19.6) вводится коэффициент гарантированной надежности обеспечения допусков у = 6/Зсг:
(19.7)
Количественные значения у для Рг от 0,65 до 0,99999 приведены в табл. 19.1.
ТАБЛИЦА 19.1
Значения у
Рг 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 0,96
V 0,313 0,347 0,383 0,427 0,480 0,550 0,653 0,683
Рг 0,97 0,98 0,99 0,9973 0,999 0,9995 0,9999 0,99999
У 0,723 0,777 0,860 1,0 1,1 1,167 1,3 1,47
Формула (19.7) получена из предположения, что погрешности параметров элементов случайны и взаимонезависимы. Однако погрешности большинства параметров интегральных микросхем, транзисторов, некоторых параметров электронных ламп, параметров схем с регулировочными элементами и т. п. связаны между собой.
Расчетная формула для случая функциональной и нормальной прямолинейной корреляционной связи имеет вид
6(а2) =
-vy/’2ve!(%)+ 2
Г i j. j+1
(19.8)
где Др Aj, — коэффициенты влияния; 6(а(? ), 5(«9.), ^(а«у+1) — половины поля допуска ТК параметров q., q. и
г. — коэффициент корреляции, характеризующей степень связи между погрешностями ТК параметров q. и fy-p.
В формуле (19.8) по I суммируются все независимые корреляционно и функционально зависимые погрешности, а по /, / + 1
МП*1Б МП 101А
(п -50 шт.) (п =50 шт.)
Рис. 19.1. Гистограммы распределений ТК сопротивлений резисторов, коэффициентов усиления транзисторов н емкости ас конденсаторов
суммируются пары погрешностей, связанных корреляционной и функциональной зависимостями, определяемыми коэффициентом корреляции
В зависимости от степени корреляционной связи коэффициенты Q, y+i берутся в пределах от—1 до-f-l. При положительном с увеличением qt растет и д;+1, а при отрицательном — <?7+1 падает с ростом qj. Крайние пределы г7.7+1 соответствуют линейной функциональной зависимости между погрешностями.
Значения /JJ+i определяются для каждого отдельного случая расчетным или статистическим путем 16, 12].
Среди источников возникновения погрешностей температура действует как доминирующий фактор, деформируя закон нормального распределения, смещая и изменяя поле температурных погрешностей (рис. 19.2). Однако при расчете допусков нужно определить
пределы изменения параметров РЭА под воздействием температуры, а не закон распределения плотности вероятности температурных погрешностей. Для такого расчета достаточно знать лишь количественные характеристики нормальных распределений при крайних температурах, так как при максимальном перепаде температур в заданном диапазоне они будут максимальными. Это позволяет для простоты аппроксимировать реальный закон распределения температурных погрешностей выходного параметра узла композицией закона равной вероятности и двух законов нормального распределения с различными среднеквадратическими погрешностями.
Рис. 19.2. Результирующий закон распределения температурных погрешностей выходного параметра ФУ.
Таким образом, расчет предельных значений температурных погрешностей Ду параметра ФУ ведется для крайних (плюсовой и минусовой) температур рабочего диапазона
M2V\ /ЛАЦ
(“Х> ± 8 (“9.9)
Индексы ± в обозначении Ду указывают на знак температуры.
По предельным значениям Ду определяются максимально возможные отклонения и назначается величина температурного допуска
(19.10)
В основе предлагаемого метода расчета температурных допусков лежит предположение о линейном изменении параметров схемных элементов от температуры (рис. 19.3, кривая /), но он может быть распространен и на случаи, когда эти изменения имеют нелинейный характер (рис. 19.3, кривые 2, 3) и указывается лишь максимальная величина относительного изменения параметра при крайних значениях рабочего диапазона температур.
В случае, который соответствует кривой 2 на рис. 19.3, Линейная аппроксимация приводит к завышению величины температурного допуска, что увеличивает надежность обеспечения температурных допусков. Расчет начинают с определения ТК по формуле
Д^дет
(19.11)
где
[Д^] 1 <7г J
— максимальное относительное изменение параметра схем-
ного элемента от температуры, заданное ТУ; Д/„ет — максимальный перепад температур относительно нормальной в заданном для
элемента температурном диапазоне.
Рис 19.3. Температурные изменения параметров.
Далее расчет продолжают в обычном порядке.
В третьем случае (кривая 3 на рис. 19.3) линейная аппроксимация ведет к занижению величины температурных допусков и уменьшению надежности их обеспечения.
Чтобы избежать этого, ТК следует определять по формуле
Г—1
_ L Qi -1макс
" Д'и
(19.12)
где Д/и — максимальный перепад температур относительно нор малыши для ФУ.
При правильном выборе элементов
Д/дет > Д^и-
При расчете ТК для Д1и величина
заданная ТУ на эле-
менты, сохраняется в другом температурном интервале. Это позволяет считать, что требуемая надежность соответствия температурных допусков расчетным значениям обеспечивается.
19.3. РАСЧЕТ ДОПУСКОВ НА СТАРЕНИЕ
При линейной аппроксимации характеристик старения элементов их относительная погрешность равна
где С?. — коэффициент старения (КС) i-ro элемента; Ат — интервал времени.
В качестве интервала времени может быть выбран полный срок службы аппарата, либо время между регламентными работами.
ФУ, вы-
С учетом выражения (19.13) уравнение погрешности званной старением, примет вид
ГДЛП д ” д, =Лт 2 AiCq ‘
L '* Jct i— i 1
Здесь сумма произведений КС элементов узла на их циенты влияния представляет собой КС параметра узла.
(19.14)
коэффи
Коэффициенты старения элементов, а следовательно, и ФУ —
величины случайные (рис. 19.4). Экспериментальные данные позволяют сделать вывод о том, что в качестве закона распределения КС элементов также можно принять нормальный закон.
По аналогии с формулами для ТК имеем формулы численных характеристик КС параметров ФУ:
а) среднее значение
Л1(С2)= f (19.15)
4=1
б) половина поля допуска
6(С2) = у1/ У Ae^(CQt), (19.16)
V 4=1
где М (CQ.)—среднее значение КС i-ro элемента; 6(С9.)— половина поля допуска КС i-ro элемента.
При наличии корреляционно связанных погрешностей a(cz)=
= v /2 (св|)+, у 2гh,+, а, а (С„) л(+, а (с,/+1) _
(19.17)
где гу>7-+1 — коэффициент корреляции между погрешностями КС параметров qj и <^+1.
Далее определяется допуск на старение Аст:
/ ДЛГ\ /ДДГ\
ACT=M -I ±6 - =1Л1(С2)±6(С2)]Дт. (19.18)
\ /ст \ 2V /ст
Если в ТУ даются не КС элементов, а максимальные величины относительных изменений их параметров за срок службы, то прн определении КС следует поступать так же, как и при определении ТК.
Рис. 19.4. Зона рассеяния КС сопротивлений резисторов, гистограммы и кривые нормального распределения (резисторы типа ВС сопротивлением несколько мегом, 1200 шт., температура 1 = 40° С, номинальная нагрузка).
19.4. РАСЧЕТ ДОПУСКОВ НА ВЛАЖНОСТЬ
Уход параметров ФУ под воздействием влаги обусловлен в основном изменением от влажности сопротивлений напроволочных резисторов. Это изменение составляет 15—25% от общей нестабильности параметров ФУ, так как 30— 50% радиоэлементов составляют непроволочные резисторы.
Расчет допусков на влажность сводится к определению коэффициента увлажнения (КУ) параметра узла по КУ непроволочных резисторов, предельные значения которых можно рассматривать как
пределы относительного изменения сопротивлений резисторов под воздействием влаги.
Коэффициенты увлажнения непрсволочных резисторов являются случайными величинами, распределение которых соответствует нормальному закону (рис. 19.5).
Уравнение погрешности, вызванной влагой, имеет вид
по ТУ
•6 КУ’А
Рис. 19.5. Гистограммы и кривые нормального распределения КУ сопротивлений резисторов (сопротивление — единицы мегом, 240 шт., номинальная мощность рассеяния).
tCi
Принимая закон распределения КУ нормальным и симметричным, получаем формулы численных характеристик КУ ФУ:
а) среднее значение
у' AtM(hi); (19.20)
/=1
б) половина поля допуска
8 (М =
-’Г ул,>8-(Л<)+ У 20. ,+ ,М<лМ+, 8 (*/+,),
Г z=I /, Н-1
(19.21) где М(й2) — КУ параметра узла; &(ht) — среднее значение и половина поля допуска КУ i-ro элемента; у — коэффициент гарантированной надежности.
П2
Пределы поля рассеивания КУ параметра ФУ будут допусками на влажность для этого параметра
ЛВл = М i б (Л^). (19.22)
При выбранных типах резисторов допуски на влажность определяются однозначно.
Таким же образом можно производить расчет допусков на выходные параметру ФУ и во всех других случаях, если известны пределы изменения и законы распределения параметров элементов.
19.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ДОПУСКОВ
После расчета допусков, учитывающих воздействие влажности, старения и температуры следует рассчитать, какая часть эксплуатационного допуска осталась на производственный разброс.
Известно, что эксплуатационные допуски, заданные ТУ, характеризуют точность работы устройства в период эксплуатации и ограничивают отклонения параметров узлов, вызванных суммой поддающихся расчету погрешностей (производственных, температурных, старения, влаги) и погрешностей, вызванных изменениями атмосферного давления, солнечной радиацией, пылью и другими факторами, которые рассчитать нельзя. Нестабильность характеристик радиоэлементов, вызванная группой погрешностей, не поддающихся расчету, не превышет 5—10% общей нестабильности. На этом основании по заданному эксплуатационному допуску определяют его расчетную величину
(19-23)
где В = 1,05—1,2 — коэффициент запаса.
Во время эксплуатации радиоизделий под воздействием непрерывно меняющихся комбинаций дестабилизирующих факторов происходит смещение и изменение суммарного поля рассеивания производственных, температурных погрешностей, погрешностей старения и влаги (рис. 19.6).
В этом случае суммарный закон распределения погрешностей выходных параметров радиоизделий случаен и в зависимости от погодных условий может принимать любую форму (кривая а на рис. 19.6). Однако для расчета эксплуатационных допусков важно знать лишь возможные пределы изменения выходных параметров радиоизделий ДЕ. Поэтому результирующее распределение можно аппроксимировать законом, представляющим собой композицию закона равной вероятности и нормального закона (кривая б на рис. 19.6).
Расчет ведется в следующем порядке. Вначале определяют максимальные пределы смещения среднего значения суммарного поля рассеивания путем раздельного суммирования положительных и отрицательных средних значений температурных допусков, допусков на старение и влажность. Суммирование ведется относительно среднего значения производственного допуска, так как относительно его происходит смещение среднего при воздействии любых ком-
бинаций дестабилизирующих факторов. Расчет выполняется по формуле
М
k N /2±
т)
'* /пр
(19.24)
Общее суммирование с компенсацией средних значений здесь недопустимо, так как компенсация характерна лишь для частного
Рис. 19.6. Суммарный закон распределения погрешностей параметров ФУ.
случая совместного действия тех факторов, при которых она оказалась возможной. Иначе это может привести к неверному выводу о величине суммарного поля рессивания.
Далее определяется половина поля рассеивания путем вычитания из половины расчетной величины эксплуатационного допуска модуля наибольшей суммы средних значений
_La
)z~ 2 £₽ac4“
ДУ\ I
N /2|
(19.25)
м
Затем определяется половина производственного допуска на параметр
3
где S 6*1 /=1 \
— квадратичное суммирование половин полей допу-
ДУ
У сков на старение, влажность и температуру.
При крайних температурах рабочего диапазона поля рассеивания температурных погрешностей различны, но эти различив обычно невелики. Поэтому можно определять половину поля производственного допуска при наибольшей величине температурного допуска.
19.6. РАСЧЕТ ДОПУСКОВ
НА ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕМЕНТОВ
Производственный разброс параметров схемных элементов в пределах поля допуска носит случайный характер [6, 9, 12]. Поэтому для расчета допусков нужно знать законы распределения параметров элементов или хотя бы количественные значения коэффициентов at и ki, по которым уже можно рассчитывать допуски с высокой точностью.
Статистический материал, накопленный и опубликованный в последние годы, позволяет считать, что:
1. Распределение параметров ламп подчинено нормальному закону at = 0, /г, = 1 16, 13];
2. Распределения большинства параметров транзисторов не соответствуют нормальному закону, а относительные коэффициенты распределений а, и k, отдельных партий имеют значительный разброс [12].
В табл. 19.2 приведены предельные значения коэффициента а/ некоторых параметров транзисторов (статистическая совокупность 2500 шт.) при включении их по схеме с общей базой (ОБ).
ТАБЛИЦА 19.2
Предельные значения
Параметры Квэффициент у
0,65 0,9 0,95 0,99 0,997
а +о и /обр • • • • ^12 и ^22 .... Ск и /"б Ск . . . +0,854-4—0,85 04—0,85 —0,854-4-+0,31 —0,854- +0,1 +0,854-4—0,85 0-4—0,85 -0,854-4-+0,33 -0,854-4-+0,13 •I- 1 -1- 1 -н- + +++Р 1 1 ° О Со о Оо О ООО - СЛ- сл - - сл СЛ‘1‘ 00'1' СП 8vl‘ +0,854-4—0,85 +0,854-4—0,85 -0,854-4-+0,48 -0,854-4-+0,20 +0,854-4 0,85 +0,854-4—0,85 —0,85-4-4-+0.58 -0,854-4-+0.25
Из таблицы видно, что а, отдельных партий транзисторов имеют значительный разброс. Поэтому при расчете средних значений нужно брать предельные значения at с требуемой надежностью, ориентируясь на худший случай. Расчет средних значений при включении транзистора с общим эмиттером (ОЭ) или общим коллектором (ОК) ведется с учетом следующих равенств [12]:
а (Л22Ок) = а (Л220э) = а (Й22ОВ);
а (Л12Оь) = а 012ОЭ); а(Л12ОК) = 0> (Рг = 0,997)= —0,85; (
ар=а (fti юэ); аа=а(^ноБ)-
По указанной статистической совокупности с надежностью 0,9973 рассчитаны предельные значения относительного коэффициента рассеивания fej некоторых параметров транзисторов, включенных по схеме с общей базой [12] (табл. 19.3).
ТАБЛИЦА 19,3
Предельные значения
Параметры транзистора а ^КО> ^обр ^22 ^12 ск гб ск
2,27 1,74 2,2 2,2 0,91 2,16
Этими значениями fej следует пользоваться при расчете относительной стандартной погрешности ФУ на транзисторах.
При включении транзистора с ОЭ или ОК пересчет fej производится по формулам [12]:
(^22Оэ) = ^ 022ОБ);
k (^12Об) = Л 012ОЭ); Л(^12ОК) = °-
Если в паспортных данных указаны допуски по а, то по табличному ka определяется
где а0 »
Если
(1_ао)2 > (’9.29)
стмакс Ч~ ctmh:i
2 даны допуски по (3, тогда определяются Рмакс Рмин __
«макс—. о I амин— , , д , (19.30)
1 т Рмакс 1 + Рмин
а затем по формуле (19.28) определяется и
А С1! юэ) — k?>>
При расчете относительной стандартной погрешности параметров ФУ с надежностью, отличной от 0,9973, вводят коэффициент гарантированной надежности у.
3. Распределения параметров резисторов и конденсаторов данного типа наиболее высоких классов точности подчинены нормальному закону,
4. Распределения параметров резисторов и конденсаторов низших классов точности обычно отличаются от нормального закона из-за выборки резисторов и конденсаторов повышенных классов точности из общих партий с более широкими допусками.
Поэтому для деталей второго класса точности принимают fej = = 1,33, а для деталей третьего класса точности kt = 2,1 [18].
Уравнение производственной погрешности заданного параметра ФУ
Численные раметров ФУ а) среднее
ха рактеристики
значение
производственной погрешности па-
(19.32)
б) полсвина поля допуска
/А?Н-1
Х'4/-Н feH-i Q
\ ql+\
(19.33)
[bq}\
где А| — —середина поля допуска па q.\ а. — коэффициент отно-\ /
сительной асимметрии: kit kj, — коэффициенты относительного рассеивания распределений параметров q., q^ и q^i’ rj,j+\ — коэффициент корреляции между параметрами q^ и q^^.
Вначале по уравнению (19.31) проводится анализ степени влияния погрешностей схемных элементов на погрешность заданного параметра узла и по допуску на него выбираются допуски на схемные элементы. Затем по формуле (19.32) определяется середина по-?АЛП
ля производственного допуска j заданного параметра узла. Допуски на параметры подавляющей части схемных элементов симметричны, поэтому =0 и flj = 0.
В тех случаях, когда по формуле (19.24) находят-
/ДЛН
ся пределы смещения среднего значения М}%, по формулам _ММ\ МЛН
(19.25) и (19.26) последовательно рассчитываются и Jnp*
После этого по формуле (19.33) определяется половина поля производственного допуска при выбранных допусках на элементы. Расчет ведется методом последовательных приближений. Если по-ловина поля производственного допуска о(-^-) , рассчитанная по формуле (19.33), оказалась больше расчетной , оп-
\ /V /цр расч ределенной по формуле (19.26), следовательно, допуски на элементы выбраны неудачно и расчет повторяется до тех пор, пока
пр расч
ДМ
(19.34)
N /пр
19.7. ПРИМЕР РАСЧЕТА
На элементы усилителя низкой частоты (УНЧ), конструкция и принципиальная схема которого показаны на рис. 19.7, требуется выбрать допуски, при которых с надежностью Рг = 0,99 (у = = 0,86) и коэффициентом запаса | = 1,1 в течение 1000 ч работы с колебаниями температуры окружающей среды от —60 до +60° С и изменением относительной влажности до 98% обеспечивался бы эксплуатационный допуск Дэ на коэффициент усиления по напряжению на средней частоте К, равный ±25%.
УНЧ собран на транзисторе МП16А; в состав схемы входят резисторы МЛТ-0,25 (/?! = 10, /?2 = 1,8 и R3 = 43 кОм, /?4 = — Rb = 130 Ом), конденсатор С] типа МБМ емкостью 0,5 мкФ.
Режим работы усилителя: UBX = 10 мВ, Ек = —10В ± 5%.
Параметры транзистора в рабочей точке: hrl = 1,4 кОм, Р = = 40; нагрузочное сопротивление усилителя /?н = 1 кОм ± 20%, ТК сопротивления в области положительных температур <Хр = = (0,6±0,2)% на 1° С, а в области отрицательных —= (0^3± ±0,15)% на 1° С, коэффициенты старения и увлажнения CR = = ftp =0.
Выражение для коэффициента усиления по напряжению такого усилителя имеет вид:
%_______________3^2 Rs Rh (Rj +_________
Rs (^?2 + Rh) [(^сН~ ^п) ^Ri + RJ
+ РТ?4 Т?5] ± р/?с R2 Rn (R4 ± Rb)
где Rc — емкостное сопротивление конденсатора Сх.
Сопротивление резистора в выражение для К. не входит. Следовательно, влияние его разброса на коэффициент усиления незначительно и допуск на него можно взять ±20%.
а)
26
б)
4*5-20
Рис. 19.7. Усилитель низкой частоты: а — принципиальная схема; б—конструкция
1. По уравнению (19.35) составляем исходное уравнение погрешностей и определяем численные значения коэффициентов влияния путем подстановки в аналитические выражения для них номинальных значений параметров элементов. Влияние нестабильности напряжения питания на коэффициент усиления определяем экспериментально. Коэффициент влияния оказывается равным 0,9. В ре-
зультате проведенных расчетов исходное уравнение погрешностей принимает вид
ДК Др Д/?2 Д^4
4-0,35-7-—0,28—^±0,58±0,2 0,23—4 -
К ' р к2 R-3 Ri
AR* Д/?5 Д/?н ДС, ДЕК
—0,23—- — 0,23—- 4-0,21 —2 4-0,36 —1 + 0,9 —2 . (19.35) ’ /?5 Ra Ci ’ Ек
2. Пользуясь полученным уравнением, произведем расчет температурных допусков. Согласно справочным данным ТК сопротивлений резисторов типа МЛТ в диапазоне температур от -J-20 до —6О°С а^_ = ±12>10~2 % на ГС, а в интервале от 20 до 80° С ар, = ±7-10”2 % на ГС.
Допустимые пределы изменения емкости конденсаторов типа МБМ в диапазоне температур от —60 до 4*70° С составляют ±10%. Отсюда по формуле (19.12) в диапазоне температур от ±20 до ± 60° С получаем
ас = —“== ± 0,25% на 1°С,
а в диапазоне от 4~20 до —60° С
ас = ^~ = ± 0,125% на 1°С.
По справочным данным на транзисторы повышение температуры до ±60° С приводит к увеличению 0 на (50±20)% и — на (80±25)%, следовательно,
(4-50 ±20) %
ар ь = ——4Q ---=(1,25 ± 0,5) % на 1° С.
( — 80 ±20) % %,+ = ------_.п ....- = (2 ± 0,625) % на 1 ° С.
Понижение температуры до —60° С ведет к уменьшению 0 транзисторов на (50±20)%, а Иц на (—60±30)%. Отсюда
(—50 ±20) % _ „ п/
— = (0,625 ± 0,25) % на ГС;
—80
( — 60 ± 30) % „ „ п/
= ~----- ОА — = (0.75 ± 0,375) % на Г С.
— 80
На напряжение источников питания, имеющих самостоятельное конструктивное оформление в виде узлов или блоков, обычно даются эксплуатационные допуски. Поэтому при расчете температурных допусков, допусков на влажность и старение можно принять погрешность Д£к/£к = 0.
Зная ТК параметров схемных элементов, по уравнению (19.36) и формулам (19.5), (19.8) определяем среднее значение и половину 730
поля допуска на ТК коэффициента усиления. При этом необходимо учесть, что коэффициент корреляции между входным сопротивлением и коэффициентом усиления транзистора h = 0,9 [18].
Таким образом, в диапазоне температур от 20 до 60° С
/И (ал.)+ = 0,35Л4(ар)—0,28/W(aftii) ±0,21 ) =
= 0,35.1,25-0,28-2 + 0,21.0,6 = 0,004% на 10С;
(аХ)+ = V / 0>*6* (ар)+0,28*6® (aAJ +0,58*6* (
+ 0,2262 {ал ) + 0,23*6* (+ 0,2326* (afiJ + 0,2126* (а ) +
+0,36*6® (аС1)-2гр йп. 0,356(ар).0,286 (aAii) =
= 0,86 /0,352 -0,5* + 0,28* .0,6252 + (0,582 + 0,22 +
+0,23* 4-0,23*) (7-10“2)2 + 0,21*.0,22 + 0,36*-0,25* — '*
* -2-0,9-0,35-0,5 0,28-0,625 = 0,117% на 1°С.
В интервале температур от +20 до —60°С
/И (ак)_ = 0,35-0,625 — 0,28-0,75 + 0,21 -0,3=
= 0,072% на 1°С;
6 («д)_ = 0,86 /0,352-0,252 0,282.0,3752 + (0,582+ **
+0,2* + 0,232 + 232). (12.10~2)2 + 0,212 0,152+ “* +о,362-0,1252 —2.0,9.0,35.0,25.0,28.0,375 = = 0,0946% на 1°С.
Теперь по формуле (19.9) найдем поле рассеивания температурных погрешностей при крайних температурах рабочего диапазона:
а) при I =60° С
Дг+ = [/И(ал)+ ± 6(ад)+] Д/ = [0,004 ±0,117] (60—20) = = (0,16 ±4,68) %;
б) при t= —60° С
Дг_ =[0,072 ± 0,0946] (—60 — 20) = (—5,76 ± 7,57) %.
3. Произведем расчет допусков на старение. По ТУ для резисторов типа МЛТ за 2000 ч работы возможно изменение сопротивления на ±4%, следовательно, величина коэффициента старения
Сп — ± 2-10~3% на 1 ч.
« 2000
Для конденсаторов МБМ гарантийный срок службы по справочным данным равен 1000 ч, а изменение емкости за это время составляет не более ±10%, следовательно,
±Ю Ч п/
Сг = -----=± 10.10-3 % на 1 ч.
с‘ 1000
Параметры транзисторов при старении изменяются незначительно, поэтому считаем Ср = Ch = 0. Величина RB в основном определяется входным сопротивлением транзистора следующего каскада и, следовательно, Ср = 0. Как уже отмечалось, при рас-н
чете допусков на старение можно считать, что Af^/E^ = 0.
С учетом изложенного, пользуясь уравнением (19.36), по формулам (19.15), (19.17) и (19.18) рассчитаем допуски на старение:
М(Ск) = 0;
6(Ск) = у У(0,582+ 0,2а ±0,23а±0,23а) 6a(CR) + 0,36a62 (CcJ =
= 0,86 V (0,582 4*0,22-j-0,232-f-0,232) (2-10“3)2-|-0,362 (10-10~3)2 =
= 3,32-10~3% на 1ч;
Дст=[Л1(Ск)± б(СЛ)] Дт=± 3,32-10~3.1000= ±3,32%.
4. Расчет допусков па влажность. Как уже отмечалось, под влиянием влаги параметры транзисторов и конденсаторов практически не меняются, поэтому их погрешности можно принять равными нулю. Это относится и к /?н, так как его величина в основном определяется параметрами транзистора. Следовательно, погрешности увлажнения будут определяться изменением сопротивлений резисторов МЛТ. По ТУ на резисторы МЛТ для сопротивлений до 1 МОм коэффициент увлажнения находится в пределах от —3 до + 6%. Полагая распределение КУ нормальным и симметричным, имеем
hR — (1»5 ± 4,5)%.
По уравнению (19.36) и формулам (19.20)—(19.22) рассчитаем допуски на влажность:
М (йл) = (0,58 ± 0,2 — 0,23 — 0,23) • 1,5 = 0,48 %;
ем-за-
6 (/1д) =0,86 ]/ (0,582 ± 0,22 ±0,232 ± 0,23а) 4,5а = 2,69%; Двл = (0,48 ± 2,69)%,
5. Расчет производственных допусков. Для обеспечения заданного эксплуатационного допуска на коэффициент усиления УНЧ можно изменять только допуски на сопротивления резисторов и кость конденсатора, поскольку допуск на напряжение питания дан, а подбор транзисюров обычно не допускается.
Согласно ТУ на транзисторы МП16А коэффицент усиления может находиться в пределах 30—50. Среднее значение Р равно 40, при этом половина поля рассеивания Р составляет 25%, а координаты /Др)
середины поля допуска A^-jj-у == 0.
Коэффициенты относительной асимметрии распределения отклонений в поле допуска (Пр) н относительного рассеивания (/Ср) параметра Р сплавных германиевых транзисторов соответственно равны — 0,85 и 2,02 [ 18]. Поскольку между параметрами р и йи низкочастотных германиевых транзисторов имеет место тесная кор-732
реляционная связь = 0,9), то допуск на параметр Лп и значения коэффициентов ah и kh , можно взять такими же, как и для параметра.
С учетом изложенного по уравнению (19.36) и формуле (19.32) определяем величину систематической составляющей производственных погрешностей коэффициента усиления УНЧ. В данном случае она обусловлена лишь асимметрией распределений Р и йи:
/АК\
М — =0,35 (—0,85) 25—0,28 ( — 0,85) 25= —1,49%.
\ Д /пр
По формуле (19.24) находим пределы смещения систематической составляющей суммарного поля рассеивания коэффициента усиления УНЧ:
,,/Д/П „М/Ц
m7L=m7 + Л1 7 +Л1 V =-1,49+0,16+
\ л /2± \ л 7пр \ г\ ]Т-\- \ л /вл
4- 0,48=—0,85%;
/ДК\ /Д/(\ /ДТП
М — =Л4 — — М — =-1,49-5,76 = —7,25%.
\ К Jz- \ Л /пр \ К /т—
По формуле (19.23) находим расчетную величину эксплуатационного допуска
Дэр = у-=7у= ±22,6%.
По формуле (19.25) определяем величину случайной составляющей суммарного поля рассеивания:
/ДТП 1 *
-- = — Дап —
\ К /Z 2 эр
6
/ длл I
М -77 =22,6—7,25 = 15,35%.
\ Д /2 I макс
По найденной величине случайной составляющей суммарного поля рассеивания с помощью формулы (19.26) определяем допустимую величину случайной составляющей поля рассеивания производственных погрешностей:
+ 62 — = /15,352 —[3,32а + 2,692 + 7,572] = 12,67%.
\ К /Т-]
6. Расчет допусков на параметры схемных элементов. Учитывая допустимую величину случайной составляющей поля рассеивания производственных погрешностей, величины коэффициентов влияния погрешностей элементов (19.36) на погрешность коэффициенте усиления УНЧ, выбираем допуски на сопротивления (/?а ±10%, /?3, Rt и /?5 ±20%) и на емкость конденсатора (Cj ±10%).
При выбранных допусках на элементы по формуле (19.33) производим расчет величины случайной составляющей производственных погрешностей коэффициента усиления УНЧ:
/Д/<\ / / ДВ\ / Д/i.. \
6 — I =у 1/ 0,352 б2 -|-0,28252—- 4-
\ К /пр у \ 3 / \ J
+ 0,582 б2 f— 'j 4-0,22 б2 ( — Wo,232 б2(— ^4-
\ /?2 / \ /?3 / \ Ri /
0,232 б2 ( ~ 'j -4-0,212 б2 ( 4-0,362 б2 ( — 4-
\ R& / \RhJ \ сг Г
1ЬЕЯ\ /АВ \ / Д/г
4- 0,92 б2 —- )—2rK h 0,356 ( — 0,286 — \ Еа ) \ Р J ' \ht]
= 0,86 )<0,352 • 252 4- 0,282 • 252 4- 0,582 • 102 4- (0,22 4- 0,232 4-
4-0,232 4-0,232)202 4-0,212 • 202 4-0,362 • 102 4-0,92 52—
— 2.0,9-0,35.25.0,28.25 =10,82%.
Полученная величина случайной составляющей поля рассеивания производственных погрешностей меньше допустимой. Условие (19.34) выполняется: 10,82%< 12,67%. Следовательно, при выбранных допусках на параметры схемных элементов эксплуатационный допуск на коэффициент усиления УНЧ в заданных условиях будет обеспечен с гарантированной надежностью Pv = 0,99.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бруевич Н. Г. Вопросы надежности и точности электронных устройств в машиностроении и приборостроении. «Известия АН СССР» ОТН, Энергетика и автоматика, 1961, № 1.
2. Бруевич Н. Г., Сергеев В. И. Некоторые общие воп-просы точности и надежности устройств. В сб. «О точности и надежности в автоматизированном машиностроении». Изд-во «Наука», 1964.
3. Буловский П. И., Л у к и ч е в А. Н. Функциональная взаимозаменяемость приборов и задачи ее развития. «Стандарты и качество», 1966, № 6.
4. Быховский М. Л. Основы динамической точности электрических и механических цепей. Изд-во АН СССР, 1958.
5. В а р л а м о в Р. Г. Компоновка радио- и электронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1966.
6. Вол Лер нер Н. Ф Выбор допустимых отклонений параметров радиотехнических устройств узлов аппаратуры. «Радиотехника», 1956, № 11.
7. «Вопросы надежности и точности РЭА». Сборник статей под ред. А. В. Фомина, МАИ, 1970.
8. Гаврилов А. Н. Технология авиационного приборостроения. Оборонгиз, 1962.
9. Гусев В. П., Фомин А. В. и др. Расчет электрических допусков радиоэлектронной аппаратуры. Изд-во «Советское радио», 1963.
10. М е с я ц е в П. П. Введение в теорию проектирования и производства радиоаппаратуры. Изд-во «Высшая школа», 1961.
11. Мараховский А. Е. Экспериментальный метод учета параметров сложных элементов при расчете параметрической серийно-пригодности и надежности. В сб. XVI Украинской НТК. Киев, 1966.
12. М и х а й л о в А. В. Эксплуатационные допуски и надежность в радиоэлектронной аппаратуре. Изд-во «Советское радио», 1970.
13. П а м п у р о В. И. Анализ радиоцепей и их схемной надежности. «Техника». Киев, 1967.
14. П е с т р я к о в В. Б. Конструирование РЭА. Изд-во «Советское радио», 1970.
15. «Решение задач надежности и эксплуатации на универсальных ЭЦВМ». Под ред. Н. А. Шишонка. Изд-во «Советское радио», 1967.
16. «Справочник по надежности». Изд-во «Мир», 1970.
17. Т у р к е л ь т а у б Р. М. Методы исследования точности и надежности схем аппаратуры. Изд-во «Энергия», 1966.
18. ф о м и н А. В. и др. Надежность полупроводниковых радиоустройств летательных аппаратов. Изд-во «Машиностроение», 1968.
19. Ф о м и н А. В. Повышение надежности модульной и микро-модульной радиоаппаратуры путем рационального выбора электрических допусков. Передовой научно-технический и производственный опыт № 35-63-454, ГОСИНТИ, 1963.
20. Ф о м и н А. В. Расчет электрических допусков на параметры радиоизделий, учитывающий влияние температуры, влаги и старения. КДНТП. Киев, 1965.
21. Шор Я. Б. Статистические методы анализа, контроля качества и надежности. Изд-во «Советское радио», 1962.
22. X а н з е н Ф. Основы общей методики конструирования. Изд-во «Машиностроение», 1969.
23. Я к у ш е в А. И. Основы взаимозаменяемости и технические измерения. Изд-во «Машиностроение», 1968.
24 Якушев А. И., Дунин-Барковский И. В. Чекмарев А. А. Взаимозаменяемость и качество машин и приборов Изд-во «Стандарты», 1967.
25 «Машинный расчет интегральных схем». Изд-во «Мир», 1971
20. ЗАЩИТА РЭА ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Интенсивность механических воздействий на РЭА зависит си-объекта, на котором она устанавливается, и характеризуется частотой колебаний возмущающей силы, амплитудой или перемещением и мгновенной скоростью. Основные параметры механических воздействий и их единицы измерения следующие:
40 — амплитуда вибраций, мм;
А, В, С — расстояния вдоль осей х, у, г, см;
f — частота возмущающей силы, Гц;
/о— собственная частота колебательной системы, Гц;
/об — частота имитирующего равномерного вращательного движения, Гц;
/э —собственная частота элемента (детали), Гц;
g — ускорение свободного падения, 981 см/с2;
J — момент инерции, Н • м • с2; кг • м2;
hi — жесткость i-ro амортизатора, Н/см;
Ар — суммарная жесткость амортизаторов, Н/см;
М — момент силы, Мх — момент относительно оси Ох; т — масса блока, кг;
N — число амортизаторов;
луд> лвибр, ллин — механическая перегрузка в единицах ускорения свободного падения g;
Р — амплитуда возбуждающей силы, Н;
Pi — реакция i-ro амортизатора, Н;
Q — вес блока, Н;
— требуемый вес блока, Н;
R — радиус вращения, мм;
Ni — число координат точек крепления, выбранных произвольно;
Ууд — мгновенная скорость в момент удара, см/с; w — ускорение блока (максимальное), см/с2; w — частота вращения 2nf, рад/с;
X — эффективность системы амортизации, %;
zq — амплитуда колебаний блока, мм;
г< — максимальная амплитуда колебаний блока, мм; [zj — допустимая амплитуда колебаний блока, мм;
xi> Уь zi — координаты точек крепления i-ro амортизатора;
а, р, у — углы между направлением действия силы и осями координат Ох, Оу, Ог;
6 — толщина компенсирующих прокладок, мм; ц — коэффициент передачи при малом демпфировании;
ф = f/f3 — отношение частоты возмущающей силы к частоте собственных колебаний системы;
s — перемещение соударяющихся тел, см;
т — время, с,
Величины вибрационных, ударных и линейных перегрузок определяются по формулам:
Лвибр = 4.10-3 АОР-, пуд = 5.10-4
ллин=4 10 3 RPoa. (20.1)
Для уменьшения действия вибрационных и ударных нагрузок РЭА устанавливают на амортизаторах.
Рис. 20.1, Схема амортизации, начало координат находится в центре тяжести О в горизонтальной плоскости:
BxLxH — размеры блока; Q — вес блока, <ря; Фу. Фг —угловые перемещения, Р,, Рг, Ра, Ра— реакции амортизаторов, точки 1. 2, 3, 4 — горизонтальные проекции точек крепления амортизаторов
Для амортизации РЭА применяют резиновые упругие элементы [15], резино-металлические амортизаторы [6], амортизаторы с демпфированием [И], пружиино-поролоновые [26] и цельнометаллические амортизаторы [13], пружинные подвески и упругие прокладки [6]. Амортизированная РЭА в общем случае представляет собой механическую колебательную систему с шестью степенями свободы, в которой могут одновременно возникать шесть форм связных колебаний, состоящих из линейных и вращательных движений вдоль каждой координатной оси (рис. 20.1).
При конструировании необходимо стремиться к тому, чтобы система амортизации РЭА имела минимальное число собственных частот связных форм колебаний и чтобы собственные частоты колебательной системы были в два-три раза ниже наименьшей частоты возмущающей силы.
Помимо определения собственных частот необходимо производить статический расчет системы амортизации, в результате которого
находят нагрузки, действующие на каждый амортизатор и статический прогиб амортизатора.
Различают статически определимые и статически неопределимые системы. Статически определимой называется система амортизации, состоящая из трех амортизаторов, при этом амортизаторы не должны располагаться вдоль прямой линии. Лучшее расположение амортизаторов такое, когда точки их крепления являются вершинами правильного треугольника, а центр окружности совпадает с проекцией центра тяжести блока на горизонтальную плоскость, В статически определимой системе реакции амортизаторов не зависят от их упругих свойств и однозначно определяются из трех уравнений статики. Недостаток такой системы состоит в том, что увеличиваются нагрузки на каждый амортизатор и поэтому ограничивается выбор их типоразмеров.
Если число амортизаторов больше трех, то система нагружения является статически неопределимой. В этих случаях на реакции амортизаторов накладывается А/ —3 дополнительных условий при заданном расположении точек крепления.
20.1. РАСЧЕТ ВИБРОЗАЩИТЫ РЭА
Исходными для расчета являются следующие из перечисленных выше параметров: Q, N, f, f0, W, р., [хЦ. Кроме того, должны быть Заданы координаты центра тяжести (ЦТ) амортизируемого блока.
В результате расчета последовательно определяют величины Zi, Ц, ip, fej, б, а также тип амортизаторов.
Приближенное определение максимальной амплитуды колебания блока
При условии, что k < т(2л/)2 максимальная амплитуда колебаний блока равна
zx=0,25 —. (20.2)
Если гА больше [zj], то следует увеличить зазоры между блоками или массу блока т. Требуемый вес блока равен
<21 = 250 -4-. (20.3)
[?1] Г
Увеличение массы уменьшает амплитуду вибраций амортизированного блока, но не уменьшает возмущающих сил, передающихся на блок, так как при этом необходимо увеличивать жесткость амортизаторов.
Пример 1. Блок весом Q = 20 • 10 Н установлен на четырех амортизаторах; W х. 1000 м/с2; /=10 Гц; [z1] = 2 мм. По формуле (20.2) находим Zj = 2,5 мм, но, так как гг > [гх], условие соблюдения динамического зазора не выполняется. По формуле (20.3) 200
определяем Qj = 250 • 2 [00 = Н, т' е- Вес блока должен быть увеличен на 50 Н, или при той же массе следует увеличить допустимую амплитуду колебаний блока [zj до 3 мм.
Расчет коэффициента передачи, частоты собственных колебаний и жесткости амортизаторов
Коэффициент передачи при малом демпфировании
р=г1/г0 = 1/(ф2 —1); (20.4)
При условии /э > 25 /0 блок рассматривается как твердое тело. Эффективность системы амортизации [4]:
Х = (1—И).ЮО%. (20.5)
Резонансные колебания элементов и блоков не возникают при значениях XS>95%.
Рис. 20.2. Номограмма для определения подвижности (z-Jza = ц) или эффективности (X) амортизирующей системы в зависимости от величины f и f0.
Собственная частота
системы амортизации [3]
(20.6)
При заданных [0 и f можно определить ц и X по графикам рис. 20.2.
Значение частоты собственных колебаний пружинных амортизатор ов
fo^/25O/ZcT Гц,
(20.7)
где гст — статический прогиб амортизаторов, мм
Реакция амортизаторов в однонаправленных схемах (см. рис. 20.1):
N N N
S Pi = Q-, У PiXi = 0-, Р/^=0. (20.8)
i=l /=1 i=i
В случае статически определимой схемы с тремя опорными амортизаторами (рис. 20.3):
D п x2y3—xsy2 пх1у3—х3у1^
Pi— Q ~ ; Р2= -Q ~ ,
„ *1 У2~ X2yi
p3=Q--------д---; Д=х2 уз—х3 у2+
+ х3 У1 —Хг Уз-j-Xi у2 — Х2 yt.
(20.9)
Рис. 20.3. Координаты точек крепления трех амортизаторов в горизонтальной плоскости.
Координаты точек крепления амортизаторов задаются, исходя из условия Д =£ 0.
Значение kp, kt и г/ст:
fen Р-
kp = 40mf2\ = г/от = -£. (20.10)
N kt
Зная величину жесткости fej и реакции амортизаторов значения Zct и f0 определяют по графику, изображенному на рис. 20.4.
Число дополнительных условий в случае статически неопределимой системы нагружения
Nr = N—34-tfp (20.11)
Все реакции амортизаторов должны быть положительными. В качестве дополнительного условия выбирают следующее:
N
Pi Xi у 1 = 0.
(20.12)
Произвольно задают N — 3 реакции. Остальные определяют из выражения (20.8). В случае четырех амортизаторов вместо условия (20.12) можно задавать одну из реакций. При этом выбор аморти заторов и выравнивание блока при монтаже производится так же, как и для статически определимых систем.
Пример 2. В дополнение к условиям примера 1 задано ///о = 4 и N = 3.
Рис. 20.4. Номограмма для расчета жесткости, нагрузки, статического прогиба и резонансной частоты.
По формулам (20,4) — (20.6), находим р = 1/15 и X = 93%; /0 = 2,5 Гц. Собственная частота механических колебаний элементов /э = 75 Гц.
ftp л; 40-20-100 = 80.103 Н/м = 80 кгс/см.
800
При трех амортизаторах ki = —~ ss 270 Н/см, при четырех— О
200Н/СМ.
Расчетные формулы для некоторых схем однонаправленного нагружения, составленные на основе решения системы уравнений (20.8), и дополнительных условий приведены в табл. 20.1.
ТАБЛИЦА 20.1
Схемы однонаправленного нагружения, формулы для определения реакции и условия выравнивания
2, з......N - N >
6/ = 0
2 (at а2)
Q —, 2 (Oj +аг)
= Р±_Р±
fe2
^2. 3 = 0
При условии (20. 12)
ачЬг
B)
^i = Q
("1 +fl2) (^| + ^2)
Я1 b2
Pz = Q
(fli Ц-а2) (^i +^г)
Я] bt
P3 = Q
(а1 + яг) + ^г)
fl]
P*=Q , (fll + fl2) (61 + &2)
Pi-tQ-Po)-^—, al + fl2
Продолжение
6j=0
_ (I] ^2 “"^2 Ь\ p2-(Q-p0> . ; 3 . ,.., (fli 4"аг) (^i 4-^s) ог- . . . «2 «1
P3-(Q-p0} . * , 014-02 х _А_ Pl 3 *1 *
P4 = P0, дополнительное условие. А А А 4
Выбор и расстановка амортизаторов
Число амортизаторов выбирается исходя из конструктивных соображений и характеристик типовых амортизаторов. Типоразмеры амортизаторов выбираются по величине реакции амортизатора Pj и статического прогиба zi от.
Статические деформации выбранных амортизаторов могут быть разными. Для устранения возникающих перекосов при монтаже блока ставят компенсирующие прокладки, толщина которых равна разности статических прогибов выбранных амортизаторов.
Условие расстановки амортизаторов РЭА при действии вертикальных гармонических вибраций состоит в том, чтобы центр жесткости — точка приложения результирующей силы суммы реакций амортизаторов—находился на одной вертикали с центром тяжести аппаратуры.
В случае несимметричного расположения амортизаторов относительно обеих вертикальных координатных плоскостей координаты точек установки амортизаторов х;, yi, должны удовлетворять условиям
N
2 Мг=°;
Z=1 N
2 (20.13)
/=1
Пример 3. Рассчитать и подобрать 4 амортизатора для блока, имеющего вес Q = 200 Н.
Схема нагружения показана в табл. 20.1, в!
at = 20 см;
а2 = Ьг = 10 см;
Ь2 = 6 см.
Дополнительные условия согласно формуле (20.12):
4
2 Pixi =
(=1
По формулам, относящимся к схеме, показанной в табл 20.1, а, находим
Pi = 25; Р2 = 50; Р3 = 83,3 и Р4 = 41,7 Н
Выбираем амортизаторы с фрикционным демпфированием: первый—типа АФД-6; второй и четвертый—АФД-7 и третий амортизатор—АФД-8. Коэффициенты жесткости амортизаторов;
Рис. 20.5. Схема пространственного нагружения.
Статические прогибы каждого из четырех амортизаторов согласно формуле (20.10) будут
г1ст = Pi/^i = 2,5;
г2СТ = Р 2/^2>4 = 3,1;
гЗСТ = Р з/^з = 3,11
г4ст = = 2.6 мм.
Толщина компенсирующих прокладок
Si=0; 6з=^2ст—2iqj=0,6, 63Дзет-~^ict = 6.6
б4 Д4сТ—” ^C'l == 6» 1 мм.
Суммарная жесткость амортизаторов
kp = ki -j-2fe2 4-|-fe3 = 69H/MM = 69000 Н/м.
Собственная частота системы определяется из формулы (20.10):
/0= 1/V= |/~ 69103 = 9,3 Гц.
Г 40m Г 40-20
Коэффициент Передачи р на частоте / = 20 Гц находится по формуле (20.4):
ф = 20/9,3 « 1,9, ц= 1/2,6 ж 0,35.
Эффективность амортизации (20,5) на частоте f = 20 Гц будет
Расчет пространственных схем нагружения при действии произвольно направленных гармонических вибраций
В пространственных схемах нагружения при статическом расчете должны быть определены 3 М составляющих реакций амортизаторов Pix, Piy, piZ) которые должны удовлетворять следующим уравнениям:
N N N
Pix — Qx", Piy = Qy1 Piz—Qz',
f=l 4=1 Z = 1
N N
J* (Pix Уг—Piyxi)=fy (Piyzi PizUi)=fy (20.14)
/=1 Z= 1
N
(P iz xi Pixzi) — ®>
/=1
где yt, zt—координаты точки крепления к блоку /-го амортизатора; Qx, Qy, Qz — проекции веса блока на оси х, у, 2.
Практическое значение имеют только статически неопределимые системы, при решении которых накладываются 3 N — 6 дополнительных условий.
Если система амортизации имеет плоскости симметрии, то дополнительными условиями являются равенства реакций симметрично расположенных амортизаторов.
Действие возмущающей гармонической силы Р = Ро sin 2л//, приложенной к точке с координатами хр, ур гр, приводится к системе сил Рох> Роу, Pqz, приложенной к центру тяжести блока и возмущающих моментов /Иох. Моу, Mqz.
Амплитуды возмущающих сил и моментов будут равны
Рох = Ро cos a; POy = Pocos0; Р0г = Р0со$у;
Мох = Рoz Ур Роу Zpj Моу—Рох гр — Pqzxp‘, Mqz — P оуХр — Pqx ур-
Амплитуды вибраций центра тяжести блока мм:
(20.15)
250Р0х 25ОРоу 25ОРог
г°‘х~огГ- 120,6)
Амплитуды вращательных колебаний блока
. Ajlrtf. /VIл*
Фох = ! Фоу ~ 7 2 Фог = 7 а' РаД- 120.17)
Ах ©О2 /оу^о2 /ог®п2
Подбор амортизаторов производят после определения их жесткости и несущей способности в осевом направлении. Рекомендуется, чтобы для отношения частот выполнялось условие ф 4.
Большие (по горизонтали) расстояния от амортизаторов до их центра жесткости, лежащего на вертикали, проходящей через центр тяжести блока, приводят к высоким частотам собственных вращательных колебаний блока. Чтобы избежать этого, координаты точек установки амортизаторов должны удовлетворять условиям:
N
У kix?
I ______= Ay
ftp т
(20.18)
Расстановка амортизаторов в плане должна быть симметричной хотя бы относительно одной из главных центральных осей инерции амортизируемого блока.
Статические деформации амортизаторов:
Pjx Ply Pit
xl ci — b ’ Hi ст—г ' Zier—, • (20.19)
"lx “iy “it
Выравнивание в положение статического равновесия производится для каждого амортизатора в трех его главных направлениях установкой прокладок и смещением оси амортизатора в плоскости крепления.
Пример 4. Блок имеет схему пространственного нагружения, показанную на рис. 20.5.
Схема симметрична относительно плоскости хОг, т. е.
xj = — х2= —х3=х4;
У1 = У2 = Уз = У4 = А;
Zi = ?2 = — Z-J— —г4 = е>.
(20.20)
Составляющие реакций амортизаторов из условия симметрии принимаем:
Р 1х — Р 2Х — Р ЗХ — Р 4Х — 0’ Piy — P2y'> Р зу=Р ау!
Рц~ Pitt Рзг~Ра»
(20.21)
(20С14)У УСЛ0ВИЙ (20'20) и (20.21) три уравнения из выражения 4 4
S pix = 0-, S (PiXyt-PiyXi)=0-, 1 1
4
(Р ix г i Pizxi)—Q I
удовлетворяются тождественно.
Для определения четырех реакций остаются только три следующие уравнения из (20.14):
4 4 4
= Piz = Qz! 2d (?iy zi—Pizyt) — ®-1 1 1
Зададим дополнительное условие Рц — Рзг- Тогда из уравнения 4
Piz = Qz и условия (20.21) находим 1
Р1г~ Pzz — ^зг = Рtz — Q/4-
4
Из уравнения ^Piy = 0 и условия (20.21) получим
1
Р\у—Ргу~ Рзу~ Pty, 4
а из уравнения ^(Pzy?j—Pizyi) = 0 и условия (20.20) находим 1
Qh Qh
Ргу = Ргу=-—\ PSy = Pty = ^-> (20.22)
т. е. амортизаторы должны работать на сжатие и растяжение. Выбираем амортизаторы типа АП с линейной характеристикой
Рix~ Piz= ^z г1 ст J Piy —kyUi ст-
Подставляя сюда значения реакций (20.22), найдем статический прогиб амортизаторов:
г1СТ — г2СТ — гЗСТ — г4ст —
Q .
4kz ’
Qh Qh
У1ст = У^ст -~4bkv •’ ^зст - f/4CT - 4b^
Для компенсации перекоса необходима установка прокладок под амортизаторы 3 и 4 толщиной
63—64 — Узст У1СТ —
Ph
2bky
20.2. РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ РЭА НА АМОРТИЗАТОРАХ
Полностью симметричная система амортизации (рис. 20.6)
Реакции амортизаторов принимаются параллельными направлениям соответствующих осей координат, проходящих через центр тяжести блока и принимаемых за главные оси инерции (рис. 20.7). Полностью симметричной система амортизации становится тогда, когда
2/1=0; 2В = 0; Sc = 0- (20-23)
Рис. 20.6. Симметричная система амортизации: А = 0; SB —0; SC = 0; 2Л2 = 0; ЪАВ = 0.
В этом случае общее частотное уравнение разделяется на шесть простых уравнений вида
©2-
Nkx п
—Г=о.
т
(20.24)
из которых определяются шесть значений частот собственных колебаний системы, соответствующие шести формам независимых свободных колебаний:
са 0,025fex
/201 ----'-----
т
Г2 _____
I 02 —
0,025/гу т
„ 0,025fe2 м 0,025fe2 SB2
I 03— ’> P 04— ;
m Jy
„ 0,025fez SC2 r, 0,025 (kv 2B2 + fexSC2)
/ 05— . > / 06= ,
JX J Z
(20.25) где /oi» fo2> /оз — собственные частоты вертикальных, продольных и поперечных независимых колебаний; f04, fOb, f06 —собственные частоты независимых угловых колебаний при продольной, боковой качке и рыскании.
Характерной особенностью полностью симметричной системы амортизации является то, что все собственные частоты находятся в узком диапазоне. Поэтому при проектировании системы амортизации РЭА рекомендуется выбирать рассмотренную схему.
Система амортизации симметричная относительно двух вертикальных плоскостей
Обозначения соответствуют первому случаю (рис. 20.6), но раз' мер A =f= 0.
Если значения жесткостей kx, ky, kz для всех амортизаторов неодинаковы, то условие симметрии состоит в следующем:
N N
2 Cf) =0; 2 (ftjXCj) = O;
i=l i=l
W N
2 (Wi)=0; 2 (kiyBi)=o. (20.26)
i=l i = l
В рассматриваемом случае собственные частоты независимых вертикальных колебаний и связных продольных колебаний и продольной качки определяются по формулам
(й2 = 0)12; <о2=Д [(й22 + со32) ± /(о)22—®з2)2 + 4|ларь], (20.27)
а независимых колебаний рыскания, связных поперечных колебаний и боковой качки—по формулам
со2 = со52; ©2 = у [(<V + <п62) ± /(0)?-0)62)24-4ИеИ/ ], (20.28)
kx kv kyZAb + kx^B*
; 0)2 = — ; (о3 = —------------;
т т Jz
где
kz kz 2В24-Л„ SC2
; wR =-----------------;
ftxSC2 + fezSA2 fe„SA
®6=------j----; Pa=——;
Jy m
ky SA kz SA kz SA
ць=—;—; Це= —ц/=——• m Jy
Для выполнения условий симметричности относительно двух вертикальных плоскостей необходимо, чтобы весовая нагрузка элементов распределялась равномерно по горизонтальной плоскости блока.
Пример 5. Требуется рассчитать собственные частоты системы амортизации (см. рис. 20.6) при следующих данных:
tV = 4; Q = 200//; mss20 кг,
200
Jx= 193/Лм-с2; 7^ = 400 Н>м-с2;
Jz — 310 Н-м-с2; kx = ky = 22 Н/см; йг = 200Н/см: 4 = 0; В1 = В4 = 58,4 см; В2=В3 = 58,4 см;
Cj == С2——7 —— 45,7 см; С3^С4 = 45 см.
По формуле (20.23) находим, что
4 4
J 4/ = 0; Вг- = 0, 1=1 i=i
I1 сг = 0,
т. е. система полностью симметрична.
Находим частоты собственных колебаний системы (20.25). Частота в продольном и поперечном направлениях
0,025-4-22.102
Р01 = Рк = ~---------------= И;
fol —foz ~ 3,3 Гц;
Частота
в вертикальном направлении х2 0,025-4-200.102 г /оз~ 20 — 00’ 03—Ю Гн-
продольной качки (2 В2=1,37) о 0,025-200-102-1,37 . /04 =-------------;--------= 170; /04= 13 Гц.
4 боковой качки (2 С2 = 0,82)
2 0,25-200.IO2-0,82
/05 =--------------—=220; /05=15 Гц.
Частота
Частота
1,93
рыскания 2 0,025-22-102-(1,37 + 0,82)
/06= 7^------------=39; /об = 6,2Гц
3,1
20.3. ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ АМОРТИЗАЦИИ НА УДАРНЫЕ НАГРУЗКИ
Исходные параметры для расчета следующие: Q, пул доп, т, ТГ(/), [худдоп], + Действительный ударный импульс представляют эквивалентным. При этом считают, что он действует
в направлении одной из осей координат системы амортизации, ап-ратура перемещается поступательно в направлении удара и деформация амортизаторов происходит в пределах линейного участка их характеристик.
Последовательно определяют параметры хмакс, пудмакс> Нуд-Параметры 1Г0 и тр эквивалентного импульса находят из рис. 20.7.
а) В) 6)
Рис. 20.7. Параметры действительного и эквивалентного ударных импульсов:
У 2_
а —прямоугольного 15,0-т0= ) U7 (/) di; б —синусоидального W'o = ломаке 0
1 4
тв=т; в—косинусоидального ^(, = —1^ , t0=— т.
Максимальная деформация амортизатора в направлении удара при слабом демпфировании и длительном или коротком ударе будет
2Г0
*макс —
Wo ,-----------------/ л \
*макс= —Г V 2 (1—cos ш>т0), т0 < — , (20.29)
<°уч к » )
где co2v4 = — квадрат условной частоты возбуждения;
N
k = S ki — суммарная жесткость амортизаторов; — статическая »=1
жесткость i-го амортизатора в направлении удара.
Максимальная деформация должна быть меньше допустимой
амплитуды, т. е. хмакР [ЯуддопК
Максимальные ускорение и ударная перегрузка амортизированного блока:
U7б— w"1 хмакс,
„ _ w о _,п—3 пр
пуд макс —- ~ 10 w g.
(20.30)
Коэффициент передачи удара без демпфирования:
uvn — =2; то > — >
уд 1Г0 к (О J
Г--------------------- ( Я \
Вуд = у 2 (1 —cos сот0); ( т0 « ~ I .
(20.31)
При длительном импульсе амортизация не защищает РЭА от удара, а, наоборот, усиливает ударные нагрузки на блок максимум в два раза.
При кратковременном импульсе ударные нагрузки, передаваемые на блок, тем меньше, чем меньше длительность импульса т0 по сравнению с периодом свободных колебаний Т = 2л/со блока.
Рис. 20.8. Схема амортизации с упругими кальном направлении.
ограничениями в верти'
Например, при т0 = л/6со из формулы (20.31) следует, что руд=> = 0,52, т. е. амортизация будет в два раза уменьшать ударные ускорения на блоке при заданной длительности импульса т0.
Для уменьшения ударных ускорений с помощью амортизаторов необходимо выполнять условие [6]
т0 < 0,25 Т. (20.32)
Для предохранения аппаратуры от больших перемещений амортизация должна иметь упругие ограничители хода 18]с нелинейной характеристикой (рис. 20.8).
Минимальное перемещение и ускорение блока будут:
_ а®22 — /со2 IF о2 т02—a2(Oi2<»22
*макс-------------------------- >
(О2
и2 Хцакс—(20.33)
(^1
где со2 ---; ®!2 = k-Jm\ со22 = //т; и k2 — суммарные
жесткчлти системы амортизации с ограничителями; а — максимальный прогиб амортизаторов до ограничителей; W — постоянное ускорение.
Пример 6. Рассчитать максимальное перемещение и максимальное ускорение блока, установленного на амортизаторах с упругими ограничителями хода, при ударной нагрузке.
Дано: масса блока т == 20 кг; = 700 Н/см; = 6300 Н/см; а = 0,3 см; Н7 = 20 g; Т] «= 0,01 с.
По формуле (20.33) находим
о2 = 35 000 1/с2; ®!2 = 3500 1 /с2;
•^макс = 0>78 см; 1^б= 18,7g; руд = 0,935»
Без ограничителей получили бы
*1макс = 3,4 см; IFjg— 12g; |Луд=0,6,
Амортизаторы с линейными характеристиками защищают аппаратуру от вибраций и кратковременных (т0 0,008 с) ударных
ускорений, но при этом получаются большие прогибы, т. е. увеличиваются габариты амортизаторов [6], Амортизаторы с нелинейной характеристикой при действии тех же нагрузок имеют меньшие габариты, но эффективность виброизоляции с помощью таких амортизаторов также понижается.
Целесообразно выбирать амортизаторы из условия защиты от наиболее опасных вибрационных или ударных нагрузок.
20.4. РАСЧЕТ СИСТЕМЫ АМОРТИЗАЦИИ НА ДЕЙСТВИЕ ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ
Исходные параметры для расчета следующие: Q,W(f),T,k и Р(х)— характеристика амортизатора. При расчете допускают, что ускорение И7(/) изменяется по прямоугольному закону, длительность ускорения т0, 1Г0 = const (рис. 20.8, а).
Последовательно определяют величины хмакс, Немане. Илин-
Расчет амортизации при линейной характеристике амортизаторов
Максимальная деформация амортизаторов 2«7О . л*о
*макс— о sin т ’ (20.34)
CD1 /
где ^=k/m\ 7’=2л/®1.
Максимальное ускорение
№б макс=2^о s'n у. • (20.35)
Коэффициент передачи ускорения
W б макс л . Лто
Имин— ,v, —2 sin . (zO.36)
W Л I
Т
При т0<—-из (20.36) получим рлин < 1, т. е. амортизация 6
защищает РЭА от линейных ускорений малой длительности. Т
При т0 > —— 1 < рлин < 2 и максимальная деформация согласно 6
формуле (21.34) будет
2 IF о
*макс < со^ •
Например, при fF0=20g и со12 = 4000 1/с2:
2-20 000
Хмякс —— 10 СМ1 макс 4000
(20.37)
б макс—®12*макс— 40 000 см/с2; Цлин — 2.
При длительных постоянных ускорениях амортизация не только не защищает аппаратуру, а даже усиливает действующие ускорения, так как максимальная деформация хмакс достигает неконструктивных размеров. Для уменьшения деформации применяют упругие ограничители с нелинейной характеристикой.
Расчет амортизации при нелинейной характеристике амортизаторов (рис, 20.8)
Максимальная деформация амортизаторов
ао)22— IF — У IF2—2а№в).>2—a2 ti)L2 со,2 хмакс= — --------------------------—~ • (20.38)
Максимальное ускорение определяется по формуле (20.33).
Например, для данных примера 6, не налагая ограничений на длительность т0, по формулам (20.34) и (20.33) находим хмакс = = —0,85 см, IF6 = 39 g, |1ЛИЯ == 1,95.
Амортизаторы с нелинейной характеристикой при действии длительных постоянных ускорений имеют меньшую деформацию (ограничивается ход), но при этом усиливаются ускорения, действующие на аппаратуру, которые резко возрастают в момент удара аппаратуры об ограничители.
20.5. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НЕКОТОРЫХ ТИПОВ АМОРТИЗАТОРОВ
Амортизаторы пластинчатые типа АП и чашечные типа АЧ (рис. 20.9, 20.10 и табл. 20.2, 20,3). Конструкция и размеры амортизаторов нормализованы. Частота их собственных колебаний при номинальной нагрузке составляет 15—20 Гц в вертикальном направлении и 30—35 Гц в горизонтальном направлении. Виброизо-ряция аппаратуры в вертикальном направлении начинается с 25 Гц при амплитудах вибраций не более 1,2 мм. При больших амплитудах вибраций применять эти амортизаторы не рекомендуется. Применение упругих ограничителей значительно ухудшает амортизацию.
Рис. 20.9. Амортизатор плоский типа АП.
Рис. 20.10 Амортизатор чашечный типа АЧ.
Серия 1 Обозначение амортизатора Группа резины Максимальная рабочая нагрузка, Н Статическая жесткость Раз
вдоль вертикальной оси. Н/мм вдоль горизонтальной осн, Н/мм В А н
АП-1-0,45 1 4,5 2,5 10
АП-1-0,90 1 9,0 5,7 15
1 АП-1-1-1,35 I 13,5 8,0 20 32—0,2 25±0,1 10—0,5
АП-1-1,80 I 18,0 11,5 22,8
АП-1-2,25 1 22,5 13,3 25,5
АП-2-0,45 ] 4,5 2,5 14,5
АП-2-0,90 11 9,0 5,7 18,5
АП-2-1,35 1 13,5 8,0 21,4
АП-2-1,80 11 18,0 11,5 25,6
2 АП-2-2,25 1 22,5 13,3 30,6 45—0,3 35±0,10 16—0,5
АП-2-2,70 11 27,0 17,2 34,2
АП-2-3,60 11 36,0 22,8 48,0
АП-2-4,50 11 45,0 28,6 60
АП-2-5,40 11 54,0 34,3 70
АП-3-4,50 11 45,0 28,6 106
АП-3-6,75 11 67,5 42,5 125
3 АП-3-9,00 11 90,0 57 140 57—0,3 45±0,1 25—0,5
АП-3-11,35 11 112,5 70 160
АП-3-15,75 11 157,5 96 214
Пример условного обозначения амортизатора пластинчатого се Амортизатор АП-2-1,80-1!
То же, с латунной арматурой:
амортизаторов АП
меры, мм Мааса 100 шт., «Г
d А D h th. оталь латунь
,2 3,2 254-0,5 2,5±0,2 5,6±0,2 4,0 +0,2 —0,3 0,736 0,762 0,790 0,800 0,810 0,837 0,865 0,875
6,2 4,2 +0,5 38 6,0 ±0,2 9,5 ±0,2 +0,5 4,5 2,350 2,250 2,460 2,660 2,675 2,675 2,720 2,770 2,585 2,490 2,700 2,925 2,915 2,915 2,960 3,000
10,2 5,2 + 1,0 50 10,5 ±0,4 18 ±1 +0,5 4,5 7,560 6,800 7,850 8,330 7,010 8,250 8,300 8,780
рии 2 на нагрузку 18Н из резины группы 11 и стальной арматуры-' ГОСТ 11679 —65.
ГОСТ 11679 —65
Серия Обозначение амортизатора Группа резины Максимальная рабочая нагрузка, Н Статическая жесткость Раз
вдоль вертикальной ku Н/мм вдоль горизонтальной k v, Н/мм В А н
АЧ-1-0,45 1 4,5 2,9
1 АЧ-1-90 АЧ-1 1,35 1 I 9,0 13,5 5,8 8,7 10 42 —0,34 35±0,1 18 +0,4
АЧ-1-1,80 I 18,0 11,9
А 4-1-2,25 I 22,5 13,5
АЧ-2-0,45 I 4,5 2,9
АЧ-2-90 II 9,0 5,8
АЧ-2-1,35 I 13,5 8,7
2 АЧ-2-2,25 АЧ-2-2,70 АЧ-2-3,60 11 II 11 22,5 27,0 36,0 13,5 23,8 28,4 17,7 60 —0,4 50±0,1 29,5 ±0,4
АЧ-2-4,50 II 45,0 2,9
АЧ-2-5,40 II 54,0 3,4
АЧ-3-4,50 II 45,0 29
АЧ-3-675 11 67,5 42 42 76
3 АЧ-3-9,00 АЧ-3-11,35 11 11 90,0 112,5 57 71 71 —0,4 64±0,1 38±0,4
АЧ-3-15,75 11 151,5 93
Пример условного обозначения амортизатора чашечного серии 2
Амортизатор АЧ-2-1,80-П
Примечание. Амортизаторы АП и АЧ серии 1 н АП-
амортизаторов АЧ
меры, мм Вес 100 шт., кг
d D л л, h.
+0,08 4,2 3,2 25 8,0 5,6 ±0,2 4+0,2 —0,3 0,82-4 0,88
+0,10 6,2 4,2 38 13,5 9,5 ±0,4 4f5±o.& 7,84-8,1
Ю12+°-12 5,2 50 13 18 ±1,0 4,5+°-5 164-17,45
на нагрузку 18Н из резины группы Hi
ГОСТ 11679 — 65.
3-4,50 и АЧ-3-4,50 в новых конструкциях не применять.
Удовлетворительная виброизоляция аппаратуры с помощью этих амортизаторов достигается на частотах возбуждения в диапазоне 25—2000 Гц. Амортизаторы обеспечивают защиту РЭА от вибрации в интервале температур от —45 до +80° С. Основные парамет-Ры приведенных резино-металлических амортизаторов соответствуют ОСТ 11679—65.
На металлическую арматуру амортизаторов, изготовляемых по ГОСТ 11679—65, необходимо наносить антикоррозионное покрытие: два слоя грунта АГ-10 с 2% алюминиевой пудры во втором слое и два слоя эмали ХВ-16 с 2% алюминиевой пудры в первом слое. Не допускается попадание покрытий на резиновый массив амортизатора,
А±0,2
- L —
Рис. 20.11. Амортизатор корабельный типа АКСС.
2. Амортизаторы корабельные сварные со страховкой типа АКСС (рис. 20.11, табл. 20.4) могут устанавливаться на горизонтальных, наклонных и вертикальных плоскостях. Аппаратура остается соединенной с основанием и в случае разрушения резинового массива (страховка). Резина может быть маслостойкой и допускать длительную эксплуатацию при температуре от —5 до +70° С.
Собственная частота при номинальной нагрузке 10—15 Гц. Коэффициенты демпфирования 0,2—0,25. Амортизаторы используются для защиты от ударов и виброизоляции.
3. Амортизаторы скобочные типа AM (рис. 20.12, табл. 20.5). Собственная частота амортизаторов AM при номинальной нагрузке 20—30 Гц в вертикальном направлении и 35—45 Гц в горизонтальном. Амортизаторы имеют малую вибропрочность и сильный разброс характеристик. Однако благодаря простоте конструкции, малому весу, значительному прогибу и большим нагрузкам они находят широкое применение.
4. Амортизаторы стерженьковые типа АН (рис. 20.13 и табл. 20.6). Амортизаторы работают на изгиб и на сжатие. Имеют малые размеры и малый вес, просты в изготовлении. Собственная частота нагруженных амортизаторов 11-13 Гц в вертикальном и 760
Технические характеристики и размеры амортизаторов АКСС
'•ХШ { дя вээиэд еч со со со сч ю —< »-* со о tn t>« —« СЧ СЧ Ь- —< ю о* о* о* о* еГ —Г
-е 8 8 8 10 9 11 12
-sT 27 27 27 32 35 42 46
«е Щ 1П <£> СО со GO со
о СО СО СО О Ш СЧ in — —1 — сч см со со
2 3 Г* С** С*- СГ) СГ) — СО «"М
Размер М8 М8 М8 М10 М12 М14 М16
40 40 40 46 50 60 65
"С 54 54 54 68 80 100 112
in 1П О 1П Ш О LO со СО in to t" CO
-J 70 70 70 85 100 120 140
3 а и О и, я и 2 а О 2 110 150 250 320 380 540 830
П о к Л) 120 170 280 360 430 610 920
чп ‘иявЛдлвн ЦОИЧ1ГВНИИОН £0 QHJOdlJ 0,8 0,8 0,9 1,1 1,1 1,4 1,3
Н *еяЕК(1леи кеич1геиниюц 100 150 250 400 600 850 1200
0> 3 X 1» С5 £ со 0 о о in in о о in сч —1 СЧ СО rjQ —I о 6 о 6 о и о о о о и и о о <<<<<<<
Технические характеристики и размеры скобочных амортизаторов АМ
Обозначение Номивальвая нагрузка, И Коэффициенты жесткости, Н/мм Размеры, мм Число отвер-стий Масса 1 шт., кг
ва скобе на угольнике
Рг Рх *2 В 1 А
АМ-18 180 270 36 54 25 6 13 2 4 0,11
АМ-27 270 400 54 80 38 8 22 2 4 0,17
АМ-40 400 600 80 120 56 10 18 3 6 0,25
АМ-60 600 900 120 180 84 12 20 4 8 0,38
АМ-80 800 1200 160 240 ПО 14,5 27 4 8 0,5
АМ-120 1200 1800 240 360 165 14,5 34 5 10 0,72
Рис. 20.12. Амортизатор скобочный типа АМ.
Рис. 20.13. Амортизатор стерженьковый типа АН.
ТАБЛИЦА 20.6
Технические характеристики и размеры стерженьковых амортизаторов АН
Обозначение амортизатора Номинальная нагрузка при растяжении, Н Ксэффи-циент жесткости, Н/мм Прогиб от номинальной нагрузки, мм Размеры, мм Масса 1 ШТ., кг
<1 D И h
*г
АН-6 60 40 9,3 1,6±0,4 М5 20 30 9 0,012
АН 10 100 65 15 (для всех М5 20 30 9 0,012
АН 15 150 95 25 видов) М8 30 30 9 0,038
АН 30 300 185 46 М8 30 30 9 О; 038
АН 50 500 310 80 М10 40 40 12 0,046
6—8 Гц в горизонтальном направлении. Виброзащита начинается с частоты 15 Гц при нормальной температуре и с 40 Гц при температуре 10° С и амплитуде вибрации до 0,5 мм.
5. Амортизаторы опорные типа АО (рис. 20.14 и табл. 20.7) работают на сжатие, имеют малые размеры и малый вес. Собствен-
Рис. 20.14. Опорный амортизатор типа АО.
ТАБЛИЦА 20.7
Технические характеристики и размеры опорных амортизаторов типа АО
Обозначение Номинальная нагрузка, Н Коэффициент сжатия kz Н/мм Размеры, мм Масса 1 шт., КГ
Н h D D, d dt R
АО-Ю 100 65 9 5 14 12 3,5 1 1,5 0,001
АО-ЗО 300 185 13 7,5 28 24 4,8 9 2 0,01
АО-40 400 250 18 11 32 24 6 11 2 0,015
АО-60 600 370 25 12 50 36 7 13 5 0,05
ная частота при номинальной нагрузке 25 —30 Гц. Виброзащита осуществляется начиная с частоты вибрации 25 Гц при амплитуде вибрации до 0,5 мм.
6. Амортизаторы рожковые типа АР (рис. 20.15 и габл. 20.8) обладают достаточной вибропрочностью. Собственная частота на
-8
Рис. 20.15. Рожковый амортизатор типа АР.
груженных амортизаторов 11 —12 Гц в вертикальном и горизонтальном направлениях. Виброзащита осуществляется с 15 Гц в вертикальном и с 20 Гц в горизонтальном направлении при амплитуде вибраций до 1 мм. При температуре —50' С виброизоляция начинается с 30 Гц.
ТАБЛИЦА 20.8
Технические характеристики и размеры рожковых амортизаторов АР
Обозначение амортизатора i Растяжение Сжатие Сдвир Размеры, мы
номинальная нагрузка. Н . у и 2 К *1 номинальная нагрузка, н О ft £ номиналь-ная нагрузка, Н U л 2 о Й 2 1. А Н D d
АР-2 АР-5 АР-8 2 5 8 1 2,5 2 3 7 10 2 3,5 3,3 о 4 6 1,3 1,6 2 32 40 50 24 32 40 32,4 42,4 53 28 38 48 3,6 3,6 4,8
7. Амортизаторы типа «втулка» (рис. 20.16) простые, компактные и надежные, предназначены для защиты отдельных деталей и аппаратуры малого веса.
Рис. 20.16. Амортизатор типа «втулка».
Рис. 20.17. Амортизатор с демпфированием типа АД.
8. Амортизаторы равночастотные демпфированные типа АД (рис. 20.17, табл. 20.9) для нагрузок от 3 до 150 Н. Собственная частота нагруженных амортизаторов 6—8 Гц. Виброзащита при нормальных условиях начинается с частоты возбуждения 12 Гц при амплитуде вибрации до 0,5—1,5 мм в зависимости от номера серии амор
тизатора. Интервал рабочих температур —60-? +70°C. Обладают достаточной вибропрочностью. Предназначены для вертикальных нагрузок. Коэффициент демфирования от 0,06 до 0,5 Зависимость Р(х) имеет нелинейность до 10—20%.
ТАБЛИЦА 20.9
Т ехнические характеристики и размеры амортизаторов АД
Обозначение амортизатора Номинальная нагрузка, Н Номинальный прогиб с точностью ± 1 мм Жесткость, Н/мм Размеры, мм
В А Н h d di
АД-0,6 3,06—6,12 2,5—5,5 1,2 35 26 26 19,2 М3 3,3
АД-1,02 6,12—10,2 3,0—5,0 2 35 26 26 19,2 М3 3,2
АД-1,5 10,2—15,3 5,5—7,5 2 48 36 40 29,2 Мб 5
АД-3,0 15,3—30,6 4,0—7,0 4 48 36 40 29,2 Мб 5
АД-5,0 30,6—51,0 5,0—7,5 7 48 36 40 29,2 Мб 5
АД-7,0 51,0—71,4 5,5—7,5 9 48 36 40 29,2 Мб 5
АД-10 71,4—102 5,5—7,5 12 65 50 42 29,5 Мб 5,5
АД-15 102—153 5,5—8,0 19 65 50 42 29,5 Мб 5,5
9. Амортизаторы с фрикционным демпфированием АФД. опорного типа (рис. 20.18, табл. 20.10) для нагрузок от 3 до 200 Н. Собственная частота нагруженных амортизаторов 15—20 Гц в вертикальном и 25—30 Гц в горизонтальном направлении. Коэффициент динамичности не превышает 3. Виброзащита аппаратуры начинается в диапазоне частот 20—200 Гц для вертикальных и в диапазоне частот 30—200 Гц для горизонтальных вибраций. Обеспечивают защиту от ударных нагрузок до 10g и линейных ускорений до 9g в вертикальном направлении. Интервал рабочих температур — 60— + +150° С.
ТАБЛИЦА 20.10
Технические характеристики и размеры амортизаторов АФД
Коэффициент жесткости, Н/мм
ь Ь
Ку кг
Размеры, мм
АФД-1
АФД-2 АФД-3 АФД-4 АФД-5 АФД-6 АФД-7 АФД-8 АФД-9
2
4
6,2
10
16,2
25
40
75
150
2
3
4
4,8
8, 2
14
29,5
39
65
2,8 4,3
7,2
14,2 19,5
33,4 50
67
38
44
44
52
52
59
59
67
67
11 33 3,5 И 40 3,5 11 40 3,5 14 47,5 4,5 14 47,5 4,5 17 55 5,5 17 55 5,5 17 61,5 5,5 17 61,5 5,5
14
14
14
18
18
20
20
22
22
4 1,5
42,5
42,5
47
47
52
52
56,5
56,5
4x0,7 4X0,7 4X0,7 5X0,8 5x0,8 6X1
6X1 6Х 1,25 6x25
10 60
10 100
10 100
10 160
10 170
12 260
12 280
1 2 375
12 395
При установке блока на амортизаторы допустимое отклонение оси амортизаторов от вертикально действующей вибрационной нагрузки не превышет ±15°.
Допустимый сдвиг стержней относительно корпусов амортизаторов не более ±0,3 мм.
Смещение центра тяжести блока, установленного на амортизаторы, относительно центра жесткости амортизации допускается в следующих пределах:
Г
е---------В
Рис. 20.18. Амортизатор с фрикционным демпфированием типа АФД.
— в горизонтальной плоскости в любом направлении — на величину прогиба амортизаторов при допустимой нагрузке;
— в вертикальном направлении — на величину 0,4 базы (расстояния между амортизаторами в горизонтальной плоскости).
Долговечность амортизаторов 1000 ч в течение 7 лет работы.
10. Амортизаторы пространственного нагружения с фрикционным демпфированием типа АПН и АПНМ для нагрузок от 5 до 150 Н (рис. 20.19, табл. 20.11,20.12). Собственная частота блока на амортизаторах в зависимости от вида нагружения и значения коэффициента динамичности приведена в табл. 20,11,
Амортизаторы обеспечивают защиту аппаратуры от вибрации в диапазоне частот 30—2000 Гц при максимальном ускорении до 50 g и амплитуде смещения не более 1,5 мм; от ударных нагрузок—при ускорении до 12 g и длительности ударного импульса 20—40 мс и от линейных ускорений до 25 g, дей-
ствующих вдоль и перпендикулярно оси амортизаторов.
Интервал рабочих температур—60-г4-150° С. Продолжительность безотказной работы амортизаторов по данным Ульяновского приборостроительного завода составляет:
для АПН — 500 ч на протяжении двух лет;
ТАБЛИЦА 20.11 Параметры амортизаторов АПН
Рис. 20.19. Амортизатор пространственного нагружения типа АПН.
Диапазон собственных частот, Гц
Значение коэффициента динамичности
АПН-1,2, 3,4,5, 6 АПНМ-1 АПНМ-2, Q 4 Ц АПНМ-6
15—25 10—30 13—20 10—30
Ю—15 10—30
0,1
0,1
0,1
0,1
для АПНМ —1500 ч на протяжении трех лет без учета времени хранения. Конструкция и размеры амортизаторов АПНМ мало отличаются от АПН.
ТАБЛИЦА 20.12
Технические характеристики и размеры амортизаторов АПН
Обозначение Нагрузка, Н ^z, Н/мм Размеры, мм Масса 1 шт., г
Н h А 1 в 1 D 1 “ 4, 4. S
АПН-1 5—10 7 39 28,6 38 29 33 М4 16 4,2 14 41
АПН-2 10-25 14 47 35 44 35 40 М5 18 4,2 14 74
АПН-3 20—50 23 46 35 44 35 40 М5 18 4,2 14 79
АПН-4 40—70 33 56 40,2 52 41 47 Мб 22 5,2 17 126
АПН-5 60—100 50 55 40,2 52 41 47 Мб 22 5,2 17 135
АПН-6 90—150 70 60 44,7 59 47 55 М8 22 7 19 225
11 Амортизаторы цельнометаллические однонаправленного действия типа АЦП (рис. 20.20, габл. 20.13). Собственная частота при средних номинальных нагрузках 8—10 Гц. Виброизоляция
Рис. 20.20. Амортизатор цельнометаллический АЦП: /—пружина; 2 —демпфирующая подушка.
обеспечивается в диапазоне частот 15—2000 Гц при ускорениях соответственно 2—50 g. Интервал рабочих температур —504-+250°С. Амортизаторы хорошо противостоят агрессивным средам и радиа-
ТАБЛИЦА 20.13
Обозначение Номинальная нагрузка, Н Размеры, мм
В А h d di
АЦП-30-0,6/10 5—15 45 35 36 33 6М 4,5
АЦП-33-2/10 10—30 45 35 38 35 бМ 4,5
АЦП-35-3/9 25—45 45 35 43 40 6М 4,5
АЦП-38-7/9 40—100 45 35 50 46 8М 5,5
АЦП-43-12/9 90—150 58 46 58 54 8М 6,5
АЦП-48-20/10 130—300 58 46 66 61 ЮМ 6,5
ции, имеют неограниченный срок хранения; удовлетворяют ударной прочности при максимальном ускорении 15 g и длительности импульса до 10 мс.
12. Амортизаторы серии ДК (рис. 20.21, габл. 20.14) обеспе. чивают защиту от вибраций и ударов, действующих под любым уг.
Рис. 20.21. Цельнометаллический амортизатор типа ДК:
1—упругодемпфирующне элементы из металлической резины МР; 2 —связующий трос; &— крепежные болты; 4 — ограничивающие шайбы.
лом к оси. Предназначены в основном для восприятия статической вертикальной нагрузки. Имеют нелинейные характеристики: динамическая жесткость kRx,a/^A зависит от амплитуды колебаний 4, мм, а значения коэффициента а даны в табл. 20.14.
ТАБЛИЦА 20.14
Технические характеристики амортизаторов ДК
Тип амортизатора Предельная осевая статическая иа-грузка» Н а, Н/мм Масса колокольчика, г Размеры, мм
О h н
ДК-1 5 6 0,93 32 18 47
ДК1-2 20 10 1,4 32 18 47
ДК1-3 30 14 1,85 32 18 47
ДКП-1 50 20 2,4 38 21 47
ДК11-2 100 25 3,2 38 21 47
дкп-з 150 30 4 38 21 47
дкпы 200 45 9,55 53 36 88
ДКП1-2 300 50 12,72 53 36 88
дкш-з 400 84 19,1 53 36 88
ДК1У-2 500 75 42 74 52 108
дк^-з 700 160 52,5 74 52- 108
flKV-l 1000 200 265 117 87 177
ДКУ-2 1500 400 343 117 87 177
Коэффициент демпфирования я =» 0,4-г0,5. Собственная частота блока на амортизаторах — 11—12 Гц. Максимальное допу-770
стимое ускорение до 15 g. Виброзащита обеспечивается в дйапазо не 20—4000 Гц. Максимальный коэффициент динамичности — 3,5-г ~-4. Интервал рабочих температур от —50 до 4*250° С.
Рис. 20.22. Конструкция лепесткового амортизатора.
13. Амортизаторы среднечастотные лепесткового типа (рис. 20.22, табл. 20.15) предназначены для виброизоляции аппаратуры в групповом монтаже по граням амортизированного блока.
ТАБЛИЦА 20.15’
Технические характеристики и размеры лепестковых амортизаторов
Собственные частоты нагруженных амортизаторов во всех направлениях 10—12 Гц. Виброизоляцня обеспечивается в диапазоне частот от 15 до 2000 Гц. Демпфирование осуществляется вследствие сухого
трения лепестков пружины о прокладки, прессованные из капронового порошка (ВТУ МХП-88—59).
Максимальное значение для коэффициента динамичности не более 2.
Значения коэффициента динамичности и зависимости от зазора и допустимого ускорения на блоке приведены в табл. 20.16.
ТАБЛИЦА 20.16
Значения коэффициента динамичности амортизаторов лепесткового типа
Величина зазора между блоком и кожухом, мм Диапазон частот действующей вибрации, Гц Коэффициент динамичности Ускорение амортизированного блока, g не более
максимальный минимальный
25 10-2000 1 0,06 1
10—20 15—2000 1 0,06 1
15 20—2000 1 0,13 2
10 25—2000 1 0,2 3
Интервал рабочих температур — 60-? +150° С. Величина ударной прочности амортизаторов в зависимости от ускорения и длительности ударного импульса указана в табл. 20.17. Время безотказной работы при эксплуатации 50 ч.
Срок хранения — 10 лет.
ТАБЛИЦА 20.17
Ударная прочность амортизаторов лепесткового типа
Ускорение удара, g 4 25 50
Длительность ударного импульса, мс 150—100 100—50 50—5
Число ударов в минуту 40—60 10 5
Общее число ударов 10 000
14. Тросовые амортизаторы предназначены для защиты от 300 Гц при ускорении до 6 g,
типа АТ (рис. 20.23, табл. 20.18) вибраций в диапазоне частот 20— амплитуде вибраций до 1 мм и от
ТАБЛИЦА 20.18
размеры тросовых амортизаторов
Технические характеристики и
Тип Номинальная нагрузка, Н Габариты, мм Масса одного амортизатора, кг
АТ-6,5 6,5 52x52x44 0,15
АТ-8 80 52x52x44 0,15
АТ-10 100 60X60X46 0,22
АТ-13 130 60X60X46 О; 23
АТ 17 170 65 x 65 x 48 0,27
удара при ускорении до 15 g и длительности ударного импульса до 1Э мс. Собственная частота при номинальной нагрузке 14—16 Гц Максимальный коэффициент динамичности не превышает 2.
Интервал рабочих температур от —60 до +150° С. Длительность надежной работы не менее 2000 ч.
Рис 20.23. Тросовый амортизатор:
/—литые вильчатые кронштейны; 2 — отрезки троса: а—спиральная коническая пружина; 4— скользящая втулка и обойма конца отрезка троса; 5 — жесткая обойма ковца отрезка троса.
Тросовые амортизаторы обеспечивают защиту от механических перегрузок, действующих во всех направлениях.
15. Амортизаторы рамочные пружинно-поролоновые типа РПП (рис. 20.24) предназначены для защиты от вибраций в диапазоне
Рис. 20.24. Рамочный пружинно-поролоновый амортизатор:
/ —основание иижнее; 2 — основание верхнее; 3 — пенополиуретановая прослойка; 4 — цилиндрические пружины; 5 — отверстие для выхода воздуха;
5 —воздушное пространство; 7—защитный чехол. Н — высота пенополиуретана; L, В —размеры амортизатора в горизонтальной плоскости.
частот 20—2000 Гц при ускорении до 10 g и амплитуде вибраций до 5 мм и защиты от ударов с ускорением до 15 g при длительности ударного импульса до 50 мс. Собственная частота при номинальной нагрузке 8—12 Гц.
Значение коэффициента динамичности: максимальное 2—4 при частоте 8—12 Гц; минимальное менее 0,1 при частоте выше 100 Гц. Интервал рабочих температур от —50 до 4-50° С при использовании морозостойкого пенополиуретана марки ППУ-ЭМ-1 ТУ-В-84—67 Владимирского научно-исследовательского института синтетических смол. Амортизаторы применяются для блоков массой от 2 до 200 кг. Амортизаторы не нормализованы.
Рис. 20.25. Пружинно-поролоновый амортизатор:
1, 2 — нижнее и верхнее основание; ^ — поролоновая прокладка; 4 — цилиндрические пружины; 5 —крепежные фигурные шайбы, //—высота поролоновой прокладки; L, В — размеры амортизатора.
16. Амортизаторы пружинно-поролоиовые типа ППА (рис. 20.25) предназначены для повышения виброустойчивости РЭА и защиты ее от воздействия вибрации и ударов. Порог чувствительности по ускорению 0,3; диапазон изолируемых вибраций 15— 2000 Гц с ускорением до 10 g и амплитудой до 5 мм. Защита от удара обеспечивается при ускорениях до 15 g и длительности ударного импульса до 10 мс.
Собственная частота при номинальной нагрузке 7—9 Гц. Значения коэффициента динамичности: максимальное 6—8, минимальное — менее 0,01 при частоте выше 100 Гц. Интервал рабочих температур от —40 до 4-50° С. Длительность надежной работы до 5000 ч. Номинальные нагрузки от 40 до 400Н. Амортизаторы не нормализованы.
ЛИТЕРАТУРА
1 . Ананьев И. В., Тимофеев П. Г. Колебания упругих систем в авиационных конструкциях и их демпфирование. Изд-во «Машиностроение», 1965.
2 . Бидерман В. Л., Сухова Н. А Определение сдвиговой жесткости сжатых резиновых амортизаторов «Известия вузов». Машиностроение, 1966, № 4.
3 . «Борьба с шумом». Под ред. Е. Я. Юдина. Госстройиздат, 1964.
4 . В а р л а м о в Р. Г. Компоновка радиоэлектронной аппара туры. Изд-во «Советское радио», 1966.
5 . Григорьев Е. Т. Расчет и конструирование резиновых амортизаторов. Машгиз, 1960.
6 . Ильинский В. С. Вопросы изоляции вибрации и ударов. Изд-во «Советское радио», 1960.
7 . И о р и ш Ю. И. Защита самолетного оборудования от вибраций. Оборонгиз, 1949.
8 . И о р и ш Ю. И. Виброметрия. Машгиз. 1963.
9 . Найденко О. К., Петров П. П. Амортизация су довых двигателей и механизмов. Судпромгиз, 1962.
10 Наумкина Н. И., Тартаковский Б. Д., Э ф-русси М. М. Экспериментальное исследование некоторых вибропоглощающих материалов. «Акустический журнал», 1959, г. 5, вып. 2
11 Н е к р и ч X. П. Новый приборный амортизатор типа АФД Ленинградский дом научно-технической пропаганды, 1960.
12 Пономареве. Д и др. Расчеты на прочность в машиностроении Машгиз, 1956.
13 Р и в и н Е. И. Виброизолирующие опоры для установки металлорежущих станков. «Станки и инструмент», 1965, № 8.
14 Сергеев С. И Демпфирование механических колебаний. «Физматгиз», 1959.
15 . С у р о в я к В., Худзиньский С. Применение пластмасс в машиностроении. Изд-во «Машиностроение», 1966.
16 У Кер Вильсон Вибрационная техника. Машгиз, 1963.
17 Кожешник Я. Динамика машин. Машгиз, 1961.
18 , «Цельнометаллические амортизаторы». Техническая информация БНИ ЦАГИ, 1958.
19 Grede С. Е. Vibration and shock isolation. N — Y. 1952.
20 Shock and Vibration Handbook. N — Y, 1961.
21 Щ и ш о н о к Н. А., Репкин В. Ф., Барвин-с к и й Л. Л Основы теории надежности и эксплуатации радио электронной техники Изд-во «Советское радно», 1964.
22 Потемкин Г. А. Вибрационная защита и проблемы стандартизации. Изд-во стандартов, 1969.
23 . И л ь и н с к и й В. С. Защита аппаратов от динамических воздействий. Изд-во «Энергия», 1970.
24 Большаков Б В., Николин Д. П. Авт. свидетельство № 198839. Бюллетень изобретений, 1967, № 4.
25 Кру ковск и й П. С. Особенности упругих и демпфирующих свойств эластичного пенополиуретана. «Вибрационная техника». МДНТП, 1968.
2b Карпушин В. Б. Вибрации и удары в радиоаппаратуре. Изд-во «Советское радио», 1971.
21. ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ
21.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОКРЫТИЙ
Покрытия подразделяются по назначению на три группы: защитные, защитно-декоративные и специальные 16, 10].
Защитные покрытия предназначаются для защиты основного материала деталей от коррозии, старения, высыхания, гниения и других процессов, вызывающих выход аппаратуры из строя.
Защитно-декоративные покрытия используются для защиты от вредного влияния окружающей среды деталей, требующих красивой внешней отделки.
Специальные покрытия придают поверхности деталей особые свойства или защищают основной материал деталей от влияния особых сред.
В зависимости от способа получения покрытия и материала различают металлические, неметаллические покрытия и неметаллические (неорганические) пленки [10].
К металлическим покрытиям относятся следующие покрытия: гальванические [11], нанесенные горячим способом, диффузионные и металлические на диэлектриках.
К неметаллическим покрытиям относятся покрытия эмалями, лаками и грунтовками. К ним же можно отнести и противокоррозионные покрытия пластмассами [6].
К неметаллическим пленкам относятся покрытия, получаемые анодизационным способом (бывшее название — оксидирование электрохимическое) и химическим способом.
Покрытия выбираются в зависимости от функционального на значения деталей, материала, способа изготовления и условий эксплуатации. В табл. 21.1 приведена классификация условий эксплуатации. Специальные условия относятся только к лакокрасочным покрытиям.
На металлические и неметаллические (неорганические) покрытия в соответствии с ГОСТ 14007—68 с 1969 г. введены новые группы по условиям эксплуатации: легкая — Л, средняя—С, жесткая—Ж, очень жесткая — ОЖ. Группировка выполнена с учетом факторов, определяющих коррозионную агрессивность окружающей изделие атмосферы: загрязнение воздуха коррозионно-активными агентами, макроклиматический район, условия размещения изделий. Группы условий эксплуатации для выбираемых покрытий приведены в зависимости от указанных выше факторов в табл. 21.2.
21.2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ И НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ (НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ)
Перечень покрытий и их условные обозначения приведены в табл. 21.3. Данные покрытия применяются как защитные при коррозии, декоративные и специальные. К специальным относятся 776
Классификация условий эксплуатации (в соответствии с ГОСТ 9894—61 и МН 2165—63)
Условия эксплуатации Характери;тика условий эксплуатации Обозначение
Внутри помещений в умеренном климате В закрытых отапливаемых и вентилируемых помещениях, лишенных промышленных, топочных и других отходящих газов, при температуре воздуха 25±10° С и относительной влажности 50—80 % при 25 °C п
В атмосфере умеренного климата Внутри автомашин, танков, самолетов, неотапливаемых помещений; в среде, загрязненной незначительным количеством промышленных газов, при отсутствии атмосферных осадков, морского тумана и прямой солнечной радиации. При температуре от —60 до +60° С и относительной влажности до 98 % при 30 °C н
На открытом воздухе при загрязнении атмосферы промышленными газами, пылью, при наличии атмосферных осадков, морского тумана и прямой солнечной радиации. При температуре от —60 до -J-8O0 С и относительной влажности до 98% при 40°С А
Внутри помещений в тропическом климате Эксплуатация аппаратуры в условиях тропического климата. Требования к изготовляемой аппаратуре согласно ОТУ 50-1—59 т-п
В атмосфере тропического климата т-н T-A
Специальные условия эксплуатации Воздействие химических реактивов в жидком и газообразном состояниях Воздействие кислот Воздействие щелочей X хк хщ
Воздействие пресной воды и ее паров Воздействие морской воды в вм
Воздействие повышенных температур т
Воздействие минеральных масел и бензина м Б
Требование высоких электроизоляционных свойств материалов и покрытий э
Классификация условий эксплуатации для металлических и неметаллических (неорганических) покрытий в соответствии с ГОСТ 14007—68
Характеристика окружающей атмосферы Условия1 размещения изделия Макроклиматический район
умеренный холодный тропический
сухой ! влажный
Группы условий эксплуатации’
Вдали от промышленных объек- А с (А) 1 с (А) 1 С (А) Ж (Т-А)
н 1 С(Н) С(Н) С(Н) Ж (Т Н)
тов (сельская местность, лес, горы) П С(Н) | С(Н) 1 с (Н) Ж (Т-Н)
Пин Л (П) л (П) Л (П) Л (Т-П)
А Ж (А) Ж (А) с (А) ОЖ(Г А)
Вблизи промыш- Н Ж (А) Ж (А) | С (А) ОЖ(Т-А)
ленных объектов п С(Н) С(Н) | С(Н) Ж (Т-Н)
Пин Л (П) Л(П) Л (П) 1 С (Т.П)
А ОЖ(Т-А) Ж (А) ОЖ (Т-А)
Вблизи и на по- Н ОЖ(Т-А) Ж (А) — ОЖ(Т А)
верхности морей П Ж (А) Ж (А) — Ж (Т-Н)
Пин 1 С(Н) С(Н) — С (Т-П)
1 Буквенным обозначениям условий размещения изделия соответствуют: А —иа открытом воздухе; Н—на открытом воздухе под навесом; П—в закрытых помещениях без иск усственио регулируемых климатических условий, Пди—в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.
’ Для выбора металлических покрытии по табл. 21.5 в скобках указаны рекомендуемые обозначения условий эксплуатации по старым стандартам (ГОСТ 9894 — 61 и МН 2165 — 63).
ТАБЛИЦА 21.3
Перечень покрытий и их условные обозначения в соответствии с ГОСТ 9791—68
Наимеиоваиие покрытии
Условное обозначение покрытия
Покрытия гальванические металлические
Цинковое без хроматирования . . . Ц . . .
Цинковое с хроматированием . . , Ц • • хр
Наименование покрытия
Условное обозначение покрытия
Цинковое с хроматированием и лакокрасочным покрытием
Цинковое с фосфатированием и лакокрасочным покрытием
Цинковое черное
Кадмиевое без хроматирования
Кадмиевое с хроматированием
Кадмиевое с фосфатированием и лакокрасочным покрытием
Медное
Никелевое однослойное
Никелевое многослойное
Хромовое однослойное
Хромовое многослойное
Хромовое твердое
Хромовое молочное
Оловянное однослойное
Оловянное многослойное
Соединение медь-цинк (латунь)
Соединение олово-медь (бронза)
Соединение олово-свинец (ПОС-61), однослойное
Соединение олово-свиней (ПОС-61), многослойное
Соединение олово-никель однослойное
Соединение олово-никель многослойное
Серебряное однослойное
Серебряное многослойное
Серебряное многослойное
Золотое
Палладиевое однослойное
Родиевое однослойное
Ц . . .хр.лкп
Ц . . „фос.лкп
Цч . , Кд . .
Кд . . .хр
Кд . . .фос.лкп
М . .
Н , . Н. . .м; Н . ..б;
Н . . .зк
М . . .Н . .; М. . .Н...м; М . . .Н . ,.б; М...Н...зк X . X . . .м; X . . .6; X . . .зк
М . . .Н , . .X .
М . . .Н . . .X . . .м;
М . . .Н . . .X , . .6;
М . . .Н . . .X . . .зк
Хт . .
Хм . .
О . .
М . . .О . .
М —ц . . о—м . .
О-С (61) . .
М . . .О-С (61) . .
о-н . .
м . . .о-н . .
Ср . Ср . . .м; Ср ...б;
Ср . . .зк
М . . .Ср . .;
М . . .Ср . . .м;
М . . .Ср . . .6;
М . . .Ср . . .зк
Н . . .М . . .Ср . .
Зл . .
Пд . .
РД . .
Покрытия анодизационные неметаллические
Окисное
Окисное с промасливанием
Ан. Оке
Ан. Окс.прм
Наименование покрытия. Условное обозначение покрытия
Окисное твердое Окисное твердое с промасливанием Окисное с окраской красным красителем, блестящее Окисное электроизоляционное Окисное хроматированное Окисное хроматированное с лакокрасочным покрытием Ан.Окст Ан.Окст.прм Ан.Оке. красный, б Ан.Оксиз Ан.Окс.хр Ан.Окс.хр.лкп
Покрытия химические неметаллические
Окисное Окисное матовое Окисное блестящее Окисное матовое с промасливанием Окисное хроматированное Фосфатное хроматированное Фосфатное с промасливанием Пассивное Хим. Оке Хим. Окс.м Хим. Оке.б Хим. Окс.м.прм Хим. Окс.хр Хим. фос.хр Хим. фос.прм Хим. Пас
Покрытия металлические, нанесенные горячим способом
Оловянное Сплавом ПОС Гор.О Гор.ПОС
Покрытия металлические диффузионные
Цинковое Цинковое с хроматированием 1 Диф.Ц 1 Диф.Ц.хр
Покрытия металлические на диэлектриках
Медное Серебряное Серебряное вжиганием Хим.М Хим.Ср Вж.Ср
Примечания.
1. На чертежах и в другой технической документации в обозначении покрытий вместо точек указывается толщина покрытия, выбираемая в соответствии с условиями эксплуатации изделий по ГОСТ 9894 — 61 и МН 2165—63 для умеренного климата и по ОТУ 50-1 — 59 для тропического климата.
2. Толщина покрытия входит в обозначение только при элект-оолитическом способе нанесения покрытия.
покрытия, обладающие следующими свойствами: улучшение светопоглощающей способности поверхности, придание повышенной отражательной способности, улучшение электропроводности, увеличение твердости поверхности детали, улучшение пайки, улучшение магнитных свойств, увеличение износостойкости, придание поверхности антифрикционных свойств, защита от потемнения и потускнения, обеспечение сцепления с резиной и пластмассами при гуммировании и др.
ТАБЛИЦА 21.4
Электрохимический ряд напряжений
Металлы Нормальный электродный потенциал Металлы Нормальный электродный потенциал
Магний — 1,55 Свинец —0,13
Алюминий — 1,30 Водород 0,00
Марганец — 1,10 Сурьма 4-0,10
Цинк —0,76 Висмут 4-0,20
Хром —0,56 Мышьяк +0,30
Железо —0,44 Медь 4-0,34
Кадмий —0,40 Родий +0,68
Кобальт —0,26 Серебро 4-0,81
Никель —0,25 Ртуть +0,86
Олово —0,14 Золото Ц-1,50
Металлические гальванические покрытия в зависимости от сравнительной величины электрохимических потенциалов металлов (табл. 21.4) детали и покрытия бывают анодными и катодными [7]. Покрытие называется анодным, если в данной среде электрохимический потенциал металла покрытия меньше электрохимического потенциала металла детали. Анодные покрытия защищают металл как механически, так и электрохимически. Для катодных покрытий электрохимический потенциал металла покрытия выше, чем металла детали, и они защищают поверхность деталей только механически. Для деталей, эксплуатируемых на открытом воздухе, необходимо выбирать анодные покрытия или применять многослойные покрытия. Рекомендуемая толщина покрытия и чистота поверхности покрываемой детали в зависимости от назначения и условий эксплуатации металлических гальванических покрытий приводится в табл. 21.5.
Цинковое покрытие применяют для защиты деталей от коррозии, оно обладает высокими защитными свойствами в атмосферных условиях. Имеет серебристо-белый цвет. Покрытие обладает средней твердостью, выдерживает изгибы и развальцовку, хорошо сохраняется при свинчивании. Оно непригодно для деталей, работающих на трение, плохо выдерживает запрессовку, плохо подвергается пайке и сварке и не применяется для деталей, подвергающихся термообработке. Цинковые покрытия на воздухе покрываются характерным белым налетом окиси цинка, не ухудшающим, однако, свойств покрытия.
00
Назначение и область применения покрытий (2, 9, И)
Вид покрытия Назначение и область применения покрытий Материал деталей Условия эксплуатации Толщина покрытия, мкм Обозначение покрытия Класс чистоты поверхности до покрытия
Цинковое Защита от коррозии; а) корпусов, крышек, кожухов, панелей, кронштейнов, шасси, экранов и др.; б) при условии контакта с алюминиевыми и магниевыми сплавами; в) резьбовых крепежных деталей Сталь п н А 6—9 15—18 24—30 Цб.хр Ц15.хр Ц24.хр 74
Медь и медные сплавы Н А 18—21 21—24 Ц18.хр Ц21.хр
Сталь п п-н 6—9 9—12 Цб.хр Ц9.хр
Получение светопоглащающей поверхности Сталь, медь и медные сплавы п н 6—9 15—18 Цчб Цч15
Кадмиевое Защита от коррозии в морских условиях. а) корпусов, крышек, кожухов, панелей, кронштейнов, шасси, экранов и др.; б) резьбовых крепежных деталей; в) при условии контакта с алюминиевыми и магниевыми сплавами Сталь н Т-П А, Т-Н, Т-А 15—18 21—24 24—30 Кд15.хр Кд21.хр Кд24.хр 74
Сталь, медь и медные сплавы Н.А.Т-П Т-Н. Т-А 6—9 9—12 Кдб.хр Кд9.хр
Медь и медные сплавы Н, А,Т-П, Т-Н, Т-А 12—15 Кд12.хр
Продолжение
Вид покрытия Назиачеиие и область применения покрытий Материал деталей Условия эксплуатации Телщнна покрытия, мкм Обозначение покрытия Класс чистоты поверхности до покрытия
Никелевое Защита от коррозии: а) экранов, сердечников, корпусов, якорей и др.; б) резьбовых крепежных деталей в) с приданием деталям повышенной отражательной способности Сталь п н п, т-п Медь 9 Никель 6 Медь 18 Никель 12 М9.Н6 М18.Н12 76
Никель 3 Медь 3 Никель 15 НЗ.МЗ.Н15 77
Сталь п 3—6 6—9 9—12 НЗ Н6 Н9 v6
Медь и медные сплавы н н, т-п, Т-Н,Т-А 6—9 Н6
9—12 Н9 v7
Сталь п Медь 9 Никель 6 М9.Н6 v6
Медь и медные сплавы п 6—9 Н6 77
Увеличение твердости деталей, работающих на трение, и контактов, к которым предъявляются требования поверхностной твердости Сталь п Н Медь 12, Никель 6 Медь 18, Никель 12 М12.Н6 М18.Н12 v6
Медь и медные сплавы п 9—12 Н12
н, Т-П, Т-Н, Т-А 15—18 Н15 V7
Вид покрытия Назначение и область применения покрытий Материал деталей Условия эксплуатации Толщина покрытия» мкм Обозначение покрытия Класс чистоты поверхности до покрытия
Защита от коррозии: а) с одновременной декоративной отделкой корпусов, ручек, костылей, петель, замков и др.; Сталь п н Медь 12 Никель 6 Хром до 1 Медь 24 Никель 12 Хром до 1 М12.Н6.Х М24.Н12.Х V6
Сталь А, Т-П, Т-Н, Т-А Медь 30 Никель 18 Хром до 1 М30.Н18.Х v 7
Хромовое Медь и медные сплавы п Н А Никель 6 Хром до 1 Никель 12 Хром до 1 Никель 18 Хром до 1 Н6.Х Н12.Х Н18.Х v6
б) с увеличением твердости деталей, работающих на трение и скольжение (оси, втулки, валы, стержни, прессформы) Сталь П Н, Т-Н, Т-П А, Т-А Хром 9—24 24—36 36—48 Хт9 Хт24 ХтЗб. v7
Медь и медные сплавы П Н А 9—12 18—21 24—30 Хмол9 Хмол18 Хмол24 v6
Продолжение
Вид покрытия Назначение и область применения покрытий Материал деталей Условия эксплуатации Толщина покрытия. мкм Обозначение покрытия Класс чистоты поверхности до покрытия
Соединение олово-свинец Улучшение пайки контактов, колпачков, крышек, мембран, прокладок, пружин, лепестков, монтажных проводов и др. Сталь Н, А Т-П, Т-А Медь b ПОС-40 3 Медь 12 ПОС-40 3 Медь 21 ПОС-61 3 М6.0-С(40)9.опл М12.0-С(40)15.опл М21.0-С(61)24.опл 94
Медь и медные сплавы П Н.А.Т-П, Т-Н, Т-А 3—6 12—15 О-С(40)3.опл О-С(61)12
Соединения медь-цинк, медь-оло-80 Обеспечение сцепления с резиной при сплошном гуммировании Сталь, медь и медные сплавы П, Н, А, Т-П, Т-Н, Т-А 3—6 М-Цз V6
В качестве защитно-декоративного Сталь П 15—18 М-015 v6
Продолжение Класс чистоты поверхности до покрытия с© о L Д L д с» 6 д
Обозначение покрытия МСр.18 Ср.9 МСр.12 Ср.6 Ср.9 НМСр.42 ОО Ю СТ)-4 Ч Ч с* ООСООП
Толщина покрытия» мкм Медь 6 Серебро 12 9—12 Медь 3 Серебро 9 6—9 9—12 Никель 15 Медь 15 Серебро 12 5—6 9—12 18—21
Условия эксплуатации С П, Н, А, Т-П Т-Н, Т-А С П, Н, А, Т-П, Т-Н, Т-А
Материал деталей Сталь Медь и медные сплавы Бронза Медь и медные сплавы Алюминий и алюминиевые сплавы Медь и медные сплавы
Назначение и область применения покрытий Улучшение электропроводности специальных токопроводящих деталей с одновременной защитой от коррозии Улучшение электропроводности контактов, пружин, пластин, лепестков, резонаторов, деталей волноводных трактов и др. Улучшение электропроводности резьбовых крепежных деталей Улучшение пайки и электропроводности Уменьшение переходных сопротивлений контактов, пружин, лепестков и др.
Вид покрытия Серебряное Золотое
786
Более надежно цинковое покрытие с хроматированием. Цвет такого покрытия—радужный с зеленоватым, желтым или золотистым оттенком. Этот вид цинкового покрытия—«радужное»—применяют для надежной защиты от коррозии деталей, не требующих специальной декоративной отделки, находящихся во время эксплуатации во влажной атмосфере, и для деталей, подвергающихся окраске.
Цинковое покрытие при температуре выше 250° С становится хрупким. Его не следует применять для стальных деталей толщиной менее 0,5 мм, так как они становятся хрупкими.
Цинковое покрытие способно растворяться в кислых и щелочных средах. Поверхность оцинкованных деталей может быть матовой или блестящей.
Кадмиевое покрытие применяют для защиты деталей, эксплуатируемых в среде, насыщенной морскими испарениями, и в морской воде. Покрытие имеет серебристо-белый цвет, оно мягкое, обладает высокой эластичностью, хорошо подвергается пайке и допускает сварку. Хорошо сохраняется в резьбовых соединениях.
Для увеличения коррозионной стойкости кадмиевого покрытия детали хромируют. Поверхность деталей с кадмиевым покрытием может быть матовой или блестящей.
Кадмиевое покрытие применяют для деталей из стали, меди и ее сплавов, требующих плотной сборки, хорошей притираемости с одновременной защитой от коррозии. Кадмиевое покрытие нельзя применять для деталей находящихся в среде, содержащей сернистые соединения, а также в присутствии проолифенных или пропитанных высыхающими маслами деталей в закрытых приборах, особенно герметичных.
Никелевое покрытие применяют для защитной, защитно-декоративной и специальной отделки стальных, медных и алюминиевых деталей, контактных пружин и токопроводящих деталей из меди и медных сплавов.
Никелевые покрытия имеют серебристо-белый цвет с желтоватым оттенком. В атмосфере, загрязненной газами, покрытия со временем тускнеют. Никелевое покрытие плотное, выдерживает изгибы и запрессовку, однако, возможны случаи отслаивания при расклепке и развальцовке. Покрытие легко полируется. По твердости никелевые покрытия уступают хромовым и приближаются к закаленным сталям. Для увеличения защитных свойств применяют многослойные покрытия медь-никель. Коррозионная стойкость одно- и многослойного покрытия определяется его толщиной и пористостью.
Покрытие противостоит действию слабых кислот и щелочей.
Различают никелевое покрытие матовое, блестящее и черное. Никелевое черное покрытие получается при нанесении на травленую поверхность деталей из стали и медных сплавов слоя черного никеля.
Хромовое покрытие применяют для защитно-декоративной отделки деталей и повышения их износостойкости. Такое покрытие имеет прочное сцепление с основным металлом, отличается высокой твердостью и термостойкостью, хорошо полируется. Покрытие не тускнеет при нагревании до 500° С. Цвет — серебристо-белый с синеватым оттенком. На воздухе хром покрывается тонкой невидимой пленкой, которая защищает его от потускнения. Под действием сосредоточенных ударных нагрузок хромовые покрытия разрушаются.
Из-за пористости электролитического хрома для улучшения
787
защитных свойств применяют трехслойное покрытие медь-никель-хром. Хромовое однослойное и износостойкое покрытие применяют для повышения химической и механической стойкости деталей.
Хромовое многослойное блестящее покрытие применяют для деталей, требующих специальной декоративной обработки, и для одновременной защиты от коррозии. Форма деталей должна быть доступна для шлифования и нанесения покрытия требуемой толщины. Пружины и детали с твердостью Rc = 60 хромировать нельзя.
Покрытие сплавами ПОС (соединение олово-свинец) обладает хорошим сцеплением с основным металлом, эластичностью и химической стойкостью в обычной и морской атмосферах. Покрытие матовое, имеет светло-серый цвет, мелкокристаллическую структуру, хорошо подвергается пайке, выдерживает изгибы, вытяжку, развальцовку, штамповку. Сохраняется на резьбе при свинчивании деталей. Сплавами ПОС осуществляют сплошное покрытие деталей, подвергающихся пайке, одновременно защищая их от коррозии, покрывают отдельные участки поверхностей, подвергающихся пайке и имеющих гальванопокрытие цинком, никелем или медью. Сплавами ПОС защищают поверхности при азотировании.
Покрытие белой бронзой (соединением медь-олово) применяют как защитно-декоративное и вместо серебрения для деталей элементов высокочастотной аппаратуры (волноводного тракта). Покрытие по внешнему виду похоже на серебряное, не тускнеет под действием сернистых соединений. Покрытие из белой бронзы отличается большим сопротивлением коррозии, по твердости уступает хрому, но лучше никеля. При толщине слоя покрытия в 10 мкм отсутствуют поры. Покрытие подвергается пайке.
Серебряное покрытие применяется для токонесущих контактирующих деталей, работающих при трении, для деталей, работающих под токами высокой частоты, для монтажных проводов и шин, требующих пайки.
Серебряные покрытия имеют белый цвет. Обладают высоким коэффициентом отражения (95%), значение которого со временем уменьшается. Потускнение происходит интенсивно при соприкосновении с эбонитом и резиной (присутствие серы). Покрытие можно легко паять с применением бескислотного флюса, оно обладает хорошим сцеплением с основным металлом, хорошо полируется. Для декоративной отделки применяют оксидирование серебряного покрытия в черный цвет.
Золотое покрытие имеет желтый цвет, чрезвычайно мягкое и легко подвергается износу и истиранию. С кислотными, щелочными и сернистыми соединениями не взаимодействует.
Окисное анодизационное покрытие применяют для защиты от коррозии, декоративной отделки, повышения твердости и придания электроизоляционных свойств алюминиевым сплавам. Окисные пленки обладают большой твердостью, жаростойкостью и электроизоляционными свойствами. Пленка прочно сцепляется с основным металлом детали, она может служить хорошим грунтом для лакокрасочных покрытий.
Покрытие устойчиво при эксплуатации внутри помещений в умеренном или тропическом климате. При эксплуатации в атмосфере в умеренном или тропическом климате применяют окисное хроматированное покрытие с лакокрасочным покрытием.
Для декоративных целей применяют окисное покрытие с окраской в растворе анилинового красителя. Для твердого и электро
изоляционного покрытий толщина пленки выбирается от 15 до 60 мкм.
Окисное химическое покрытие стали применяют для защиты деталей от коррозии и их декоративной отделки только в условиях умеренного климата внутри помещений. Цвет пленки — черный с синеватым или коричневым оттенком. Для нержавеющих и высоколегированных сталей деталей, имеющих паяные швы, окисные покрытия не применяются.
Окисное химическое покрытие медных сплавов применяют для декоративной отделки деталей, не подвергающихся пайке и не имеющих паяных швов. Цвет окисной пленки — от темно-фиолетового до сиреневого в зависимости от времени выдержки в растворе. Для увеличения защитных свойств покрытие промасливают.
Фосфатное покрытие применяют для защиты деталей от коррозии, получения электроизоляционного слоя на трансформаторных, роторных и статорных пластинах. Фосфатное хроматированное покрытие применяют для защиты от коррозии деталей, работающих внутри помещений, а также как грунтовку под лакокрасочные покрытие для эксплуатации в атмосфере тропического климата.
При сопряжении деталей не допускается образование гальванических пар, вызывающих коррозию металла, особенно, если сопряженные детали будут работать при повышенной влажности воздуха. В табл. 21.6 приведены недопустимые гальванические пары. Допустимые гальванические пары приведены в табл. 21.7.
ТАБЛИЦА 21.6
Недопустимые гальванические пары [7]
Металлы и сплавы основные Металлы и сплавы дополнительные, образую* щие гальванические пары с основными
Алюминий и сплавы на его основе Медь и ее сплавы, серебро, золото, платина, палладий, родий, олово, никель, хром
Магниево-алюминиевые сплавы Сталь легированная и нелегированная, хром, никель, медь, свинец, олово, золото, оловянно-свинцовый сплав, серебро, платина, родий
Цинк и его сплавы Медь и ее сплавы, серебро, золото, платина, палладий, родий
Сталь нелегированная, олово, свинец, оловян-но-свинцовые сплавы, Медь, серебро, золото, платина, палладий, родий
кадмий Никель, хром Золото, серебро, платина, палладий, родий
Примечание. Соприкасающиеся детали, изготовленные из металлов, образующих недопустимые гальванические пары, следует изолировать друг от друга прокладками, эмалями, лаками.
Допустимые гальванические пары [7]
Металлы и сплавы основные Металлы и сплавы дополнительные, образующие гальванические пары с основными
Алюминий и все сплавы на его основе Магний и его сплавы, цинк и его сплавы, кадмий, сталь нелегированная
Магний и его сплавы Алюминий, цинк и их сплавы, кадмий
Цинк и его сплавы Алюминий и его сплавы, никель, хром, легированная и нелегированная сталь, магниево-алюминиевые сплавы, олово, свинец, оловянно-свинцовые сплавы, кадмий
Медь и ее сплавы, серебро, золото, платина В любых сочетаниях между собой, а также с хромом, никелем
Хром, никель, легированная и нелегированная сталь, олово, свинец, ОЛ0ВЯННО-СВИНЦО-вые сплавы, цинк, кадмий В любых сочетаниях между собой
Если детали по условиям сопряжения не должны иметь покры тия, необходимо изготовлять эти детали из металлов и сплавов, применяемых без покрытий (табл. 21.8).
На детали, предназначенные для точечной сварки и клепки, покрытия должны наноситься до проведения этих операций. Не рекомендуется наносить покрытия гальваническим, химическим и анодизационным способами на детали, изготовленные методом литья под давлением и по выплавляемым моделям. Для этих деталей необходимо применять следующие покрытия:
а) для деталей из стали — цинковое диффузионное и лакокрасочное;
б) для деталей из медных сплавов — цинковое диффузионное и лакокрасочное;
в) для деталей из алюминиевых сплавов—лакокрасочное.
Обозначения металлических и неметаллических (неорганических) покрытий в соответствии с ГОСТ 9791—68 должны содержать следующие данные:
а) способ нанесения покрытия (электролитический — не обозначается, химический — Хим, анодизационный — Ан, горячий — Гор, диффузионный—Диф, металлизационный — Мет, контактный — Конт, вжигание — Вж, катодное распыление — Кр);
б) вид покрытия (сокращенным обозначением материала или материалов покрытия по примеру табл. 21.3);
в) технологический признак покрытия (черное — ч, твердое—т, молочное—мол, пористое—пор, фосфатное—фос, электроизоляционное— из);
Металлы и сплавы, применяемые без покрытия (в соответствии с МН 2165-63)
Наименование или марка ГОСТ или ГУ Условия эксплуатации Чистота поверхности не ниже класса
1Х18Н9Т 2X18Н9 ГОСТ 5632—61 Н, А, Т-П, Т-Н, Т-А П, Т-Н v8 v9
2X13 3X13 4X13
ЭИ-4 74 — П, Н v8
Медь Ml, М3 ГОСТ 859—66 П v6
Бронза Бр.Б2 Бр. КМцЗ-1 ГОСТ 493—54 П, Н, А, Т-П, Т-Н, Т-А v7
Бр. ОФ6.5-0,15 ГОС1 5017—49
Бр.АЖМц 10-3-1,5 ГОСТ 493—54
Бр.А7 П, Н, Т-П v6
Бр.АЖ9-4 П, Н v7
Латунь Л-62 ГОСТ 1019—47 П, Н, Т-П v7
ЛЖМц 59-1-1 П, Н, А, Т-П
ЛС 59-1 ЛС 59-1Л П, Н, Т-П
Титан ВТ1-0 Сплавы титана ВТЗ-1 ВТ5-1 АМТУ 451-67 АМТУ 536-67 АМТУ 475—67 П, Н, А, Т-П, Т-Н, Т-А В состоянии поставки
П римечание. Нержавеющие стали, кроме 1Х18Н9Т и 2Х18Н9, и все медные сплавы при эксплуатации в условиях Н, А, Г необходимо пассивировать. Токопроводящие детали из этих металлов и сплавов следует защищать токопроводящими покрытиями.
г) толщина покрытия, мкм‘,
д) степень блеска (матовое—м, блестящее — б, зеркальное — —зк);
е) вид дополнительной обработки (фосфатирование — фос, хроматирование — хр, оксидирование — оке, оплавление — опл, пропитка— прп, наполнение маслом — прм, наполнение раствором красителя— красный, черный и т. д., покрытие лакокрасочное — лкп).
Толщина покрытия входит в обозначение только при электролитическом способе нанесения покрытия.
Все элементы условного обозначения отделяются друг от друга точками, за исключением материала, толщины и технологического признака покрытия, которые точкой друг от друга не отделяются. Для многослойных покрытий указываются материалы и толщины слоев покрытия в порядке их нанесения.
21.3. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ
Лакокрасочные покрытия классифицируются на защитные, защитно-декоративные и специальные. Условия эксплуатации, для лакокрасочных покрытий приведены в табл. 21.1. Свойства, назначения и условные обозначения лакокрасочных покрытий в зависимости от условий эксплуатации приведены в табл. 21.9.
Условные обозначения лакокрасочных покрытий (принятые согласно ГОСТ 9894—61) состоят из трех групп знаков, разделяемых между собой точками (табл. 21.9).
1 -я группа—материал, марка и цвет покрытия при следующих сокращениях наименований материалов: эмаль—Эм., краска — Кр., грунтовка — Гр. (в соответствии с ГОСТ 9825—61).
2- я группа — внешний вид поверхности, обозначаемый следующими классами:
I — защитно-декоративные покрытия с ровной, гладкой поверхностью без видимых дефектов;
II — защитно-декоративные покрытия с ровной, гладкой или с рисунком поверхностью при наличии отдельных малозаметных соринок, рисок и штрихов;
I II — защитные покрытия с гладкой, однотонной или с характерным рисунком поверхностью, на которой не допускаются видимые дефекты, за исключением соринок, следов зачистки, рисок и неровностей, вызванных состоянием окрашиваемой поверхности;
IV — защитные покрытия с однотонной или с характерным рисунком поверхностью, на которой не допускаются дефекты, нарушающие защитные свойства покрытий.
3-я группа — условия эксплуатации, в которых применяется данное покрытие (по табл. 21.1).
Выбор лакокрасочного покрытия определяется условиями эксплуатации, материалом покрываемого изделия, качеством и цветом его поверхности, требуемой прочностью и твердостью покрытия, допустимой температурой сушки изделия. Режимы сушки лакокрасочных покрытий приведены в табл. 21.10 [9, 11].
Для работы изделий в тяжелых условиях эксплуатации (Н, А, Т-Н, Т-А по табл. 21.1) применяют многослойные лакокрасочные покрытия. Первый слой, грунтовка, должен обеспечить хорошее сцепление с последующими слоями краски или эмали. Поэтому к грунтам предъявляются требования хорошей адгезии, малой водопроницаемости и антикоррозийности. Кроме того, поверхность 792
ТАБЛИЦА 21.9
Перечень лакокрасочных покрытий, их свойства и назначение
Условия эксплуатации Условное обозначение (шифр) ГОСТ, ТУ Свойства и назначение
Покрытия перхлорвиниловые
Эм. ПХВ-512, защитный II.Т-А ТУ МХП 3560—52
Эм. ХВ-124, серый. II. Т-А Эм. ХВ-125, серебристый. II. Т-А ГОСТ 10144—62 То же
Эм. ХВ-16, черный матовый. 11. Т-А ТУ-35 ХП 316—61
Эм. ХВ-124, красный. 11.Т-Н ГОСТ 10144—62
Покрытия полуматовые, средней твердости, механически прочные, пленки не горючие. Удовлетворительная адгезия к металлам и дереву. Покрытия, за исключением Эм. ХВ-125 и Эм. ХВ-16, стойкие в атмосфере, загрязненной газами химических и других производств, стойкие к периодическому воздействию бензина. Выдерживают температуру от —60 до 4-90° С.
Предназначаются для покрытия загрунтованных металлических и деревянных поверхностей
Покрытия меламиноалкидные
Тропиче СкИЙ климат Эм. МЛ-12-21, зеленый. I.T-A Эм. МЛ-12-77, серый. I.T-A
Эм. МЛ-12-00, черный. 1.Т-А
Эм. МЛ-12-01, белый. I.T-A Эм. МЛ-12-90, красный. I.T-A ГОСТ 9754—61
Эм. МЛ-12-32. синий. I.T-A
Эм. МЛ-12-42, желтый. I.T-A
Покрытия глянцевые, механически прочные, твердые, эластичные, с хорошей адгезией к металлам, обладают высокой декоративностью, хорошо полируются. Покрытия устойчивы к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды при нормальной температуре, выдерживают температуры от —60 до -|-100о С. Предназначаются для окраски предварительно загрунтованных металлических поверхностей и как подслой под молотковые эмали для тропических условий эксплуатации
Покрытия молотковыми эмалями
Эм. МЛ-25, ее- ВТУ-МГ ребристый. УХП-
II.Т-А 414-59
Эм. МЛ-25, серый. II.ТА
Покрытия с характерным рисунком, твердые, механически прочные, с хорошей адгезией к металлам. Выдерживают температуру от —60 до
Условия эксплуатации Условное обозначение (шифр) ГОСТ, ТУ Свойства и назначение
Эм. МЛ-25, голубой. II.Т-А Эм. МЛ-25, салатный. II.Т-А ВТУ-МГ УХП-414-59 4-70° С. Предназначаются для окраски наружных металлических поверхностей различных приборов по грунту и по подслою меламиноалкидных эмалей МЛ-12 (для тропического климата) и по подслою глиф-талевых эмалей (для умеренного климата)
Тропический климат Покр Эм. ЭП-51, белый. II,Т-Н Эм. ЭП-51, красный. 11. Т-Н Эм. ЭП-51, серый. II.Т-Н Эм. ЭП-51, зеленый.II.Т-Н Эм. ЭП-51, синий. II.Т-Н Эм. ЭП-51, защитный. II. Т-Н ытия алк! ГОСТ 9640- 61 4дн? нитроэпоксидные Покрытия полуглянцевые, средней твердости, механически прочные, эластичные, с хорошей адгезией к металлам, стойкие к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды при нормальной температуре. Выдерживают температуру от —60 до 4-80° С. Предназначаются для окраски загрунтованных металлических и деревянных поверхностей, а для эксплуатации внутри помещений — без грунта. Покрытия предназначаются также для защиты: 1) головок крепежа; 2) сварных узлов после механической обработки; 3) трансформаторов и дросселей
Покрытия бутилметакрилагные
Лак 9-32, бесцветный. II.Т-Н Лак 9-32ф, бесцветный.II.Т-Н ТУ МХП 261—60 ТУ МХП КУ-473— 56 Покрытия глянцевые, средней твердости, механически прочные, с хорошей адгезией к алюминию и его сплавам, меди и ее сплавам, кадмиро-ванным поверхностям. Выдерживают температуру от —60 до 4*60° С. Предназначаются для покрытия цветных металлов без грунта и защиты поверхностей из плакированных сплавов Д-16 и В-95
Условия эксплуатации Условное обозначение (шифр) ГОСТ, ГУ Свойства и назначение
Гр. фл-оз-к, коричневый. IV.Т-А ГОСТ 9109-59 Предназначается для предохранения винтовых соединений от самоотвинчивания
Эм. ПФ-115, тем но-зеленый. II. Т-Н Эм. ПФ-115, черный. II.Т-Н Эм. ПФ-28 черный. II.Т-Н Покрыт ГОСТ 6465—63 ТУ МГ-УХП 214—58 ия пентафталевые Покрытия глянцевые, средней твердости, механически прочные, атмосферостойкие, устойчивые к колебаниям температуры от —60 до +150° С. Предназначаются для окраски предварительно загрунтованных металлических и деревянных поверхностей и для эксплуатации внутри помещения без грунта
Тропический климат По Эм. Э-5, зеленый. II.Т-Н Эм. Э-11, черный. II.А крытия эп ту ян 351—63 ТУ ян 295—61 оксид ные Покрытия глянцевое (Э-5) и полуглянцевое (Э-11), механически прочные, твердые, с хорошей адгезией к оксидированным магниевым сплавам, оцинкованной, кадмированной и фосфатированной стали. Выдерживают температуры от —60 до +200° С.
Пок Лак МЧ-52, бесцветный. I.T-A зытия моч ТУ УХП 444—60 евиноформальдегидные Покрытие глянцевое, механически прочное, хорошо полируется. Предназначается для отделки деревянных изделий (футляров телевизоров, радиоприемников и др.) для тропических условий эксплуатации
Умеренный климат Покры Эм. ПХВ-69А, защитный. II.А Эм. ХВ-16, красный. II.А тия nepxj ВТУ КУ-518—58 ТУ 35-ХП-316—61 торвиниловые Покрытия полуматовые, средней твердости, механически прочные, пленки негорючие. Удовлетворительная адгезия к металлам и
Условия эксплуатации Условное обозначение (шифр) ГОСТ, ту Свойства и назначение
Эм. ХВ-16, _ алюминиевый. II.А Эм. ХВЭ-28, бежевый. 11. А Эм. ХВЭ-32. красный. II.А ТУ 35-ХП-316—61 ВТУ УХП-68-58 дереву. Покрытия стойкие к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды при нормальной температуре. Выдерживают температуру от —60 до 4-90 °C. Предназначаются для покрытия загрунтованных металлических и деревянных поверхностей, для покрытий пенопласта
Покрыти я глифталевые
Умеренный климат Гр. Гф-020, красно-коричневый. 1У.А ГОСТ 4056—63 Покрытие предназначается для предохранения винтовых соединений от самоотвинчива-ния
Покрытия масляные
Кр. АКС-3, серебристый. II.А ТУ МХП 1668—47 Покрытие средней твердости, механически прочное. Выдерживает температуру от —60 до -j-80° С. Неустойчиво к морской воде. Предназначается для защиты от коррозии и как декоративное
Покрытиг пентафталевые
Эм. ПФ-223, белый. II.Н Эм. ПФ-223, желтый. П.Н Эм. ПФ-223, голубой. П.Н Эм. ПФ-223, стальной. П.Н Эм. ПФ-223, красный. 11.1- Лак 170, бесцветный. П.А ТУ КУ 545—61 ТУ МХП 1308—45 Покрытия глянцевые, средней твердости, механически прочные, эластичные, с хорошей адгезией к металлу и дереву. Стойки к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды при нормальной температуре. Выдерживают температуру от —60 до 4-150° С. Предназначаются для покрытия загрунтованных металлических и деревянных поверхностей. Покрытие эмалью ПФ-223 белого цвета применяется для окраски шкал из органического стекла
Условия эксплуатации Условное обозначение (шифр) ГОСТ, ГУ Свойства и назначение
Лак 170 применяется также для получения глянцевой поверхности при покрытии пен-тафталевыми эмалями и для их разбавления при нанесении последнего слоя
Покрытия нитроглифталевые
Умеренный климат Эм. НКО-3, кремовый. II.А Эм. НКО-Ю, защитный. II.А Эм. НКО-15, голубой. II.А Эм. НКО-21, красный. II.А Эм. НКО-24, серый. 11.А ГОСТ 6631—53 Покрытия полуглянцевые, ниже средней твердости, механически прочные, эластичные. Стойки к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды при нормальной температуре. Выдерживают температуру от —60 до +60° С. Предназначаются для окраски загрунтованных металлических и деревянных поверхностей или (в случае неответственных работ) непосредственно по черным металлам
Покрытия полиэфирными лаками
Лак ПЭ-220, бесцветный. I.H Лак ПЭ-214, бесцветный. I.H ВТУ ГИПИ 4 № 432—62 ВТУ ГИПИ 4 № 228—60 Покрытия глянцевые, твердые, механически прочные, хорошо полируются с увеличением глянца. Предназначаются для отделки деревянных футляров телевизоров, радиоприемников и других деревянных изделий
Покрытия нитроцеллюлозные
Эм. НЦ-11-32, синий. I.A Эм. ИЦ-11-77, серый. I.A Эм. 508, защитно-зеленый. II.А Эм. 660, черный. 11.А ГОСТ 9198—59 ГОСТ 7930—56 ГОСТ 5753—51 Покрытия глянцевые (эмаль 508 — полуглянцевая), механически прочные, обладают высокой декоративностью, хорошо полируются, стойки к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды при нормальной температуре. Выдерживают температуру от —60 до 4-60° С. Предназначаются для окраски
Условия эксплуатации Условное обозначение (шифр) [ОСТ, ГУ Свойства и назначение
Умеренный климат загрунтованных металлических и деревянных поверхностей и для окраски силикатного стекла
Эм. НЦ-25, белый. 1.П Эм. НЦ-25, кремовый. 1.П Эм. НЦ-25, бежевый. 1.П Эм. НЦ-25 зеленый. 1.П Эм. НЦ-25, голубой. 1.П Эм. НЦ-25, синий. 1.П ГОСТ 5406—60 Покрытия полуглянцевые, средней твердости, механически прочные, способны полироваться с увеличением глянца, устойчивы к периодическому воздействию минерального масла и бензина при нормальной температуре. Выдерживают температуру от —60 до +60° С. Покрытия нестойкие к повышенной влажности. Предназначаются для окраски загрунтованных металлических и деревянных поверхностей, в качестве фоновых грунтов при имитации дерева и металла под ценные породы, для покрытия полистирола и для окраски органического и силикатного стекла
Воздействие пресной и морской воды Покрытия Эм. ХС-78т, темно- коричневый. III.BM Эм. ХС-78с, красно-коричневый. III.BM сополимер ВТУ КУ 509-57 но-винихлоридные Покрытия твердые, механически прочные, с хорошей адгезией к металлам. Предназначаются в качестве антикоррозионных покрытий поверхности стали и дюралюминия, эксплуатируемых в пресной и морской воде, а также в условиях повышенной влажности (наносятся по грунту ВЛ-02). Выдерживают температуру от —60 до +60° С.
Покрытия перхлорвиниловые
Эм. ХСЭ-1, белый. Лак ХСЛ. III.X Эм. ХСЭ-6, желтый. Лак ХСЛ. III.X ГОСТ 7313—55 Покрытия полуматовые, механически прочные. Свойства покрытий такие же, как у перхлорвиниловых покрытий для тропического климата (Эм. ПХВ-512, защитный. II.Т-А и др.). Кроме этого, покрытия
Условия эксплуатации Условное обозиа чени« (шифр) гост, П Свойства я назначение
Эм ХСЭ-14, зеленый. Лак ХСЛ. Ш.Х Эм. ХСЭ-23, серый. Лак ХСЛ. Ш.Х ГОС! 7313—5Е стойки к длительному воздействию слабых растворов минеральных кислот и щелочей при нормальной температуре. Покрытия высокой стойкости к морской атмосфере, к недли тельному воздействию пресной и морской воды. Предназначаются для защиты в комплексном многослойном покрытии наружных поверхностей оборудования от воздействия агрессивных газов (SO2, СО2, С12), кислот (серной, фосфор ной, соляной) и слабых растворов солей и щелочей при температурах от —40 до 4-60°С. Покрытия ХСЭ не рекомендуются для эксплуатации в атмосферных условиях тропического климата
Воздействия химических реактивов в жидком и газообразном состоя НИЯХ Эм. ХСЭ-25, черный. Лак ХСЛ. Ш.Х Эм. ХСЭ-26, <расно-корич-чевый. Лак ХСЛ Ш.Х ТУ МХП 2289—50 ГОСТ 7313—55
Эм. ОЭП-4171-1, зеленый. П1.ХЩ Эм. ОЭП-4173-1, кремовый. III.Хщ Лак Э-4100, бесцветный. IV.ХЩ Покрыт? ТУ ян 21—57 ТУ ян 22—57 ТУ ян 35—58 [я эпоксидные Покрытия стойки к 40%-ному раствору щелочи при температуре + 100° С в течение 8 ч, стойки к периодическому воздействию минерального масла, бензина и воды при нормальной температуре. Предназначаются для покрытия металлических поверхностей, подвергающихся действию горячих растворов щелочей (100—130° С), для защиты мест паек в тропическом исполнении и для покрытия гетинакса и текстолита
Воздействие минеральных масел и бензина Покрытия фен Эм. Б-241/16, красно-коричневый. IV. М или Б ольные ТУ ян 165—60 Покрытия полуглянцевые, механически прочные, с хорошей адгезией к металлам. Стойки к длительному воздействию бензина и нефти при нормальной температуре, минерального масла—не выше -|-150о С,
Условия эксплуатации Условное обозначение (шифр) ГОСТ, ГУ Свойства и назначение
Воздействие минеральных масел и бензина Пор Эм. ВЛ-515, красно-коричневый. IV.М или Б Пок Лак ВЛ-725, серебристый. III.М или Б ;рытия по ВТУ КУ 138—59 рытия noj ТУ 35 ХП 481—62 ливинилбутиральные стойки к воздействию горячей воды швинилбутиральные Характеристика покрытия аналогична ВЛ-515 Выдерживает температуру до 200° С. Предназначается для покрытия магниевых, алюминиевых и стальных поверхностей, работающих а среде бензина, керосина и смазочных масел
Воздействие повышенных температур Покрыт Эм. 9, серебристый. III.Т Эм. К-2, зеленый. III.Т Эм. К-2, желтый. III.Т Эм. К-2, черный. III.Т Эм. КО-81, красный. III.Т Пок Эм. ГФ-820, серебристый. III.T ия кремн ТУ МХП 2273—53 ТУ35-ХП 350—61 ВТУ УХП 27—58 рытия ГЛ1 ТУ 35-ХП 626—63 айорганнческие Выдерживает воздействие температуры от —60 до +400°С и кратковременное до 500° С Покрытия глянцевые, твердые, механически прочные, с хорошей адгезией к металлам. Выдерживают температуру от —60° С и до 4-230° С для покрытия Эм. КО-81 и для покрытий Эм. К-2 — кратковременное воздействие температуры до 300° С. Предназначаются для покрытий металлических поверхностей для эксплуатации внутри помещений ч фталевые Покрытия серебристые, механически прочные, с хорошей адгезией к металлам. Неустойчивы к воздействию кислот и щелочей. Выдерживают температуру от —60 до +300° С. Для термостойких покрытий
Покрытия пен вые тафтале-
Эм. АЛ-70, серебристый . III.Т ТУ КУ 312—53 наносятся без грунта
Условия эксплуатации Условное обозначение (шифр) ГОСТ ТУ Свойства и назначение
Покрытия полиуретановые
Лак УР-231, СТУ Покрытие твердое, механи-
светло-корич- 14/07 чески прочное, выдерживает
невый. II.Э 116—65 температуру от —60 до 4-120°С и кратковременно до +150° С.
Предназначается для электроизоляционной защиты и защи-
ты от проникновения влаги черных и цветных металлов
Покрытия кремнийорганические
Лак К-57, бес- МРТУ Электроизоляционное и тер-
цветный. III.Э 6-02- мостойкое (до 200° С) покры-
318—64 тие. Предназначается для вла-гозащиты радиоэлементов
Эм. КО-86, зе- ВТУ Покрытия устойчивы к дли-
леный. 111.Э 136-60 тельному воздействию повы-
Требова- Эм. ТК-3, ТУ МХП шенной влажности и выдержи-
ние элек-троизо- красный. III.Э 3682—53 вают температуру до 150° С. Применяются для покрытия
ляции резисторов типа МТ и МЛТ
Покрытия фенольные
Лак СБ-1с, бесцветный. ТУ МХП Покрытие выдерживает тем-
2785—54 пературу от —60 до 4-100° С.
III.Э Предназначается для монтажных схем и блоков аппаратуры специального назначения с целью электроизоляционной защиты и защиты от проникновения влаги, а также в качестве влагозащитного покрытия по гетинаксу, стеклотекстоли-
Лак бакелито- ту и другим диэлектрикам
вый А, красно- ГОСТ Покрытия глянцевые, высо-
коричневый. 901—56 кой твердости, устойчивы к
1П.Э кислотам, нефтепродуктам.
Лак бакелито- Имеют пониженную стойкость
вый Б, красно- к ударам. Выдерживает темпе-
коричневый. ратуру от —60 до 4-150° С.
III.Э Предназначаются для влаго-
Лак бакелито- защитного покрытия гетинак-
вый ЭФ, красно- са, стеклотекстолита, сохра-
коричневый няющего электроизоляционные
Ш.Э свойства диэлектриков.
Примечания: 1. Условные обозначения лакокрасочных покрытий соответствуют ГОСТ 9894—61.
2. Допускается применять лакокрасочные покрытия для целей, не указанных в графе «Свойства и назначение», в условиях эксплуатации для данного покрытия.
ТАБЛИЦА 81.10
Режимы сушки лакокрасочных покрытий (9, 11)
Наименование покрытия При минимальной тем пературе При максимальной температуре
температура. °C время, ч температура, °C время, ч
Покрытия перхлорвиниловые .... 20 2 60 1
Покрытия меламиноалкидные .... — — 140 0,5
Покрытия молотковыми эмалями . . — — 120 1,75
Покрытия алкидно-нитроэпоксидные Покрытия бутилметакрилатные: 20 3 80 1,5
лак 20 26 100 4
грунтовка 20 12 100 0,6
Покрытия пентафталевые 20 До 72 80 150 3 2
Покрытия эпоксидные Покрытия мочевиноформ альдегидные 20 5 150 1
(лак) 20 4 — —
Покрытия глифталевые 20 48 170 2
Покрытия масляные 20 10 70 1
Покрытия нитроглифталевые .... 20 3 — —
Покрытия полиэфирными лаками . . 20 24 60 3
Покрытия нитроцеллюлозные .... Покрытия сополимерно-винилхлорид- 20 2 — —
ные 20 3 60 2
Покрытия поливинилбутиральные . . 20 24 120 1
Покрытия фенольные — — 150 2
Покрытия кремнийорганические . . — е 150 2
Покрытия полиуретановые — — 60 3
Примечание. Режимы сушки приведены для справой прн выборе покрытия. Сушку производить по стандартам и техническим условиям на материалы и технологические процессы покрытий.
детали необходимо предварительно подготовить [9]. Для увеличения адгезии деталей из латуни, алюминия и алюминиевых сплавов применяют окисные покрытия. Стальные детали рекомендуется покрывать цинком с хроматированием или фосфатированием, кадмием с фосфатированием или окисным химическим покрытием, которые существенно повышают их антикоррозионную стойкость.
Для улучшения внешнего вида покрытия, заполнения всех неровностей и углублений применяют шпаклевку. Она должна плотно приставать к грунту, легко шлифоваться, быть достаточно эластичной и не давать трещин. Для гладко обработанных деталей необходимость в шпаклевке отпадает.
Последующие слои краски или эмали, наносимые на загрунтованную или зашпаклеванную поверхность, придают покрытию устойчивость и улучшают внешний вид изделия.
Для получения глянца на окрашенной поверхности, применяют лакировку. Дополнительной полировкой придают лакированной поверхности зеркальный блеск.
Перед нанесением лакокрасочных покрытий металлические изделия обычно обрабатывают по 4—6 классам чистоты поверхности. Чистота поверхности лицевых сторон деталей под покрытия гладкими эмалями должна быть не ниже V7, под покрытие молотковыми эмалями — V6 [8].
Толщина слоя грунта 15—20 мкм.
Толщина каждого слоя шпаклевки не должна превышать 0,5 мм для масляных, лаковых, перхлорнивиловых шпаклевок; 0,1 мм для нитрошпаклевок и 1,0 мм для эпоксидных шпаклевок. Общая толщина шпаклевки не должна превышать 1,5 мм, а для изделий, работающих в тропическом климате, — 0,5 мм [8, 9].
Толщина каждого слоя при окраске гладкими глянцевыми эмалями обычно составляет 25—30 мкм, при окраске молотковыми эмалями — 25-35 мкм.
21.4. НАНЕСЕНИЕ ОБОЗНАЧЕНИЙ ПОКРЫТИЙ НА ЧЕРТЕЖАХ
Покрытия на чертежах должны быть обозначены в соответствии с ГОСТ 9791—68 для металлических и неметаллических (неорганических) покрытий (см. табл. 21.3) и ГОСТ 9894—61 для лакокрасочных покрытий (см. табл. 21.9). Правила нанесения обозначений покрытий на чертежах устанавливаются ЕСКД ГОСТ 2.310—68.
Рис. 21.1 Примеры обозначений покрытий на чертежах.
Обозначение покрытия с добавлением перед ним слова «Покрытие», а также необходимые данные для его выполнения записываются в технических требованиях чертежа. Если все поверхности изделия должны быть подвергнуты однородному покрытию, то запись делают по типу: «Покрытие Хим. Оке. м. прм» или «Покрытие Эм. МЛ-12-01, белый. II.Т-Н».
В том случае, если однородному покрытию подвергается только одна или несколько поверхностей изделия, расположенных в разных плоскостях, то эти поверхности обозначаются буквами по примеру
рис. 21.1, айв технических требованиях делают запись: «Покрытие поверхностей А Эм. МЛ-25, серый. II.Т-А». Если эти поверхности можно определить однозначно, то их не обозначают буквами, а запись делают по типу: «Покрытие наружных поверхностей Цб.хр».
При нескольких разных покрытиях поверхностей изделия их обозначают разными буквами (рис. 21.1, б). Причем, если необходимо обозначить покрытие поверхности сложной конфигурации, то вдоль контура профиля на расстоянии 0,8... 1 мм следует наносить утолщенную штрих-пуиктирную линию, обозначаемую одной буквой, и в технических требованиях чертежа записать: «Покрытие поверхностей А Кд15.хр, поверхности Б Эм. МЛ-25, серый.II.Т-А, поверхность, обозначенная V8 — без покрытия».
Если требуется нанести покрытие на часть поверхности, то ее обводят утолщенной штрих-пунктирной линией, обозначают буквой и проставляют размеры (рис 21.1, в). Запись делают по типу: «Покрытие поверхности А Хт9».
Отдельные участки поверхности, подлежащие покрытию, выделяют, как показано на рис. 21.1, г, и делают соответствующую запись в технических требованиях чертежа.
ЛИТЕРАТУРА
1. К а р я к и н а М. И. Новые лакокрасочные покрытия. Гос. Комитет Совета Министров РСФСР по координации научно-исследовательских работ, 1964.
2. Л а в о р к о П. К. Покрытия металлов (справочное пособие конструктора). Машгиз, 1959.
3. «Лакокрасочные покрытия для защиты изделий, эксплуатируемых в странах с тропическим климатом». Госхимиздат, 1960.
4. Л и п и н А. И. Оксидные и фосфатные покрытия металлов.
Гос. Комитет Совета Министров РСФСР по координации научно-исследовательских работ, 1964.
5 «Типовые технологические процессы нанесения гальванических, химических и анодизационных покрытий». НИИ информации по машиностроению, 1965.
6 Самсонов В. Г., X а р а х а ш В. Г. и др. Противокоррозионные пластмассовые покрытия. Изд-во «Техника», 1965.
7. Сачков Д. Д., Э й д л и н Е. К. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1957.
8. «Справочник конструктора оптико-механических приборов». Под ред. М. Я. Кругера. Машгиз, 1963.
9 «Типовые технологические процессы окраски приборов». Альбом. ЦИНТИ ЭПП, 1961.
10 Т хоржевс к и й В. П., Перевезен ц е в И. Г. Конструирование приборов для стран с тропическим климатом. Изд-во «Машиностроение», 1964.
11 Ч у р а б о Д. Д. Конструирование деталей и узлов радиоаппаратуры. Госэнергоиздат, 1963.
12. Защита радиоэлектронной аппаратуры от влияния климатических условий. Пер. с нем. под ред. Г. Юбиша. Изд-во «Энергия», 1970.
13 Яковлева Т. Ф., Рыстенко А. Т. Краткий справочник по гальваническим покрытиям. Машгиз, 1963.
14. Любимов Б. В. Защитные покрытия изделий. Справочник конструктора. Изд-во «Машиностроение», 1969.
22. ЗАЩИТА РЭА ОТ ТЕПЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Под тепловым режимом радиоэлемента, узла, аппарата понимается их температурное состояние, т. е. пространственно-временное распределение температуры в элементе, узле, аппарате [8]. Значительное отклонение температуры аппарата от нормальной, особенно в положительную область, вызывает резкое снижение надежности работы аппарата [16].
Чтобы обеспечить стабильность работы РЭА, применяют радиоэлементы, устойчиво работающие в широком диапазоне изменения температуры, снижают их коэффициенты нагрузки, используют различные схемные решения (например, температурную компенсацию). Широкое распространение получили методы регулирования теплообмена внутри аппарата и аппарата с окружающей средой. Эти методы обычно используются на стадии разработки конструкции РЭА по заданной принципиальной электрической схеме и сводятся к поддержанию допустимого теплового режима элементов и аппарата при изменении их электрического режима и внешних условий. Регулирование теплообмена достигается путем рациональной компоновки элементов в аппарате, аппарата в целом, использования теплоотводящих устройств для отдельных элементов или группы элементов, специальных систем охлаждения. Рассмотрением затронутых вопросов, а также вопросов измерения теплового режима и тепловых испытаний аппаратуры занимается раздел теории и практики конструирования РЭА, называемый «Защита РЭА от тепловых воздействий». Основой раздела является теория теплообмена [8, 11]. Значительный вклад в разработку последней внесен отечественной школой, возглавляемой Г. Н Дульневым [7—9].
22.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛООБМЕНЕ В РЭА <
Тепловой режим РЭА определяется многими факторами. Существенное влияние на него оказывают: выделение тепла самой РЭА, т. е. электрический режим работы РЭА, условия эксплуатации, а также конструкция и габариты аппарата, свойства среды внутри аппарата, особенности системы охлаждения, свойства материалов, из которых изготовлен аппарат. Перечисленные факторы учитывают при расчете теплового режима аппарата. Полученное в результате расчета распределение температур сравнивают с допустимым и делают выводы о рациональности выбранной конструкции с точки зрения теплового режима при эксплуатации в заданных условиях. Тепловой расчет всегда носит поверочный характер.
1 Далее в основном используются терминология, обозна [ения, методы и результаты решений, приведенные в работе [8]. Размерность ° С используется как для абсолютного значения температуры, так и для разности температур.
Тепловые характеристики и тепловая модель РЭА
Расчет теплового режима аппарата при неизменности его параметров во времени обычно производится с помощью тепловых характеристик.. Тепловая характеристика может относиться к аппарату, кожуху, радиоэлементу, детали и т. д. В дальнейшем аппарат и его составляющие будем называть телом и обозначать индексами i ,j. Тепловая характеристика тела представляет собой зависимость температуры тела tj (области, точки внутри тела, поверхности тела) от рассеиваемой телом и окружающими телами мощности при постоянной температуре окружающей среды с учетом структуры и физических свойств тела, его расположения в пространстве, условий теплообмена и т, д. Учет перечисленных условий осуществляется выбором величины теплового сопротивения R или теплового коэффициента F. В общем случае обе величины могут зависеть от температуры. Физический смысл R и F и способы определения рассматриваются в конце параграфа.
Температуру точки (области) внутри /-го тела tj обычно выражают через температуру поверхности тела tjs. При этом необходимо знать величину рассеиваемой в точке (области) тела мощности Pj, Вт, и тепловое сопротивление Rj, °С/Вт. Тогда тепловую характеристику точки (области) тела / можно записать в виде
4 tjs — RjPj- (22.1)
Температуру поверхности тела tjs можно определить, зная температуру окружающей среды. Разность температур и рассеиваемая поверхностью тела мощность связаны между собой либо через тепловое сопротивление RjSC, либо через тепловой коэффициент Fjsc- В последнем случае тепловая характеристика поверхности тела / будет иметь вид
4s — 4'с — Fjs }с Р/ или
4s 4 — Fjsc Pj, (22.2)
где tjc — температура окружающей тело среды; tc — температура окружающей аппарат среды.
Температуру поверхности тела/'у/, до которой она нагревается под действием внешнего источника гепла (т го тела с рассеиваемой мощностью Pi), обычно выражают через температуру tc. Тепловая характеристика поверхности тела / при действии тела i будет иметь вид
4s — 4^=PijsPt, (22.3)
где Fijs — тепловой коэффициент; Pt — мощность, рассеиваемая телом I.
Температуру тела, до которой оно нагревается под влиянием тепла других тел при выключенном собственном источнике тепла, иногда называют температурным фоном.
Сложив вычисленные по уравнениям (22.1)—(22.3) температуры tj, tjs, tjs' при соответствующих значениях мощностей Pj и Pi, получим согласно принципу наложения (суперпозиции) темпера
турных полей температуру точки (области) тела // при совместном действии собственного и окружающих источников гепла1. Если в формуле (22.2) использовать температуру среды, окружающей аппарат 1С, то получим
п
<-^ = (^ + f/sc)P; ± 2 FtjSPi, (22.4)
/=1
где п — число тел I.
Знаки ± перед суммой свидетельствуют о том, что тела могут быть как источниками, так и стоками тепла. Так как коэффициенты R, F могут зависеть от температуры, то значение tf находят путем последовательных приближений. При выбранной температуре tc задаются значениями tj, tjS, ijS', tj", по изложенным ниже правилам вычисляют коэффициенты/? и F, из уравнений (22.1)—(22.3) определяют мощности Pj, Pi, задаются новыми значениями tj и повторяют расчет.
Складывая полученные характеристики, получают полную тепловую характеристику точки (области) тела /.
Применяя указанный метод последовательно к различным точкам аппарата, можно получить распределение температур в аппарате, т. е. рассчитать его тепловой режим. В случае системы многих тел расчет становится весьма громоздким, так как приходится определять большое число тепловых характеристик, кроме того, возникают трудности при вычислениях тепловых сопротивлений и коэффициентов, которые требуют учета условий теплообмена на границах тел. Большое число разнообразных по конфигурации, материалам и сложным образом расположенных в пространстве тел соз дает обилие поверхностей раздела с разными условиями теплообмена. Без существенных упрощений геометрии системы (аппарата) расчет по указанному методу может быть выполнен лишь с помощью ЭВМ.
У прощение сложной геометрической системы многих тел с источниками энергии, т. е. сведение ее к системе небольшого числа тел простой формы (параллелепипед, цилиндр, шар) выполняется на основе принципа местного влияния (свойства стабильности теплового потока). Принцип заключается в том, что любое местное возмущение температурного поля является ограниченным в пространстве и не распространяется на отдаленные участки поля. Это дает возможность рассматривать группу произвольно расположенных в пространстве тел, как одно эквивалентное однородное тело с равномерно распределенными источниками тепла общей мощностью, равной сумме мощностей составляющих тел.
Переход к простой геометрической структуре позволяет разработать тепловую модель РЭА, расчет которой не представит больших затруднений. Замена некоторого числа тел эквивалентным телом осредняет их температурное поле и дает возможность определять температуру в некоторых областях и точках системы. Но на практике часто требуется знать либо средние температуры, либо температуры в характерных точках системы.
Наибольшее распространение получила тепловая модель РЭА с нагретой зоной. Под нагретой зоной понимается часть объема
1 Сложение уравнений (22 2) и (22 3) производится с учетом одной н той же температуры tc
внутри аппарата, где сосредоточены радиоэлементы, узлы, шасси (платы) В первом приближении за нагретую эоиу можно при нимать параллелепипед площадь основания которого совпадает с площадью платы (шасси), а высота равна средней высоте смонтированных на плате (шасси) деталей. Нагретая зона представляет собой эквивалентное тело, о котором говорилось выше. Модель может состоять из нескольких нагретых зон. Второй составной частью рассматриваемой модели является кожух Под кожухом обычно понимается корпус аппарата, передняя панель и прикрепленные к ним части аппарата, не входящие в нагретые зоны. Например, монтажные жгуты, удерживающие скобы, и т, д Ограничивающие нагретые зоны и кожух поверхности принимаются изотермическими. Тепловая модель нагретой зоны для одноблочного аппарата пока зана на рис. 22.1.
После определения размеров нагретой зоны (зон) и кожуха рас чет температурного поля аппарата проводят в несколько этапов. Для расчета тепловых характеристик на каждом этапе приходится использовать последовательные приближения вследствие зависимости величины тепловых сопротивлений и коэффициентов от тем пературы.
На первом этапе в случае одной нагретой зоны находят тепловые характеристики кожуха и нагретой зоны, используя уравнения типа (22.2):
^с=^кс^а- (22.5)
^нз — а> (22.6)
где/к — средняя температура поверхности кожуха, °C; /нз — средняя температура нагретой зоны, °C; RKC — тепловое сопротивление участка кожух — среда, °С/Вт; /?зк — тепловое сопротивление участка зона — кожух, °С/Вт; Ра — рассеиваемая аппаратом мощность, Вт.
В случае нескольких нагретых зон вместо (22.6) для получения тепловой характеристики / й нагретой зоны используется комбинация уравнений типа (22.2), (22.3):
fen —1
Она — В/зк Р1 i 2 BijaPi- (22.7)
fel
где tj нз — температура /-Й нагретой зоны, ЭС; R/3K — тепловое сопротивление участка /-я нагретая зона — кожух, °С/Вт; /?г-у-3 — тепловое сопротивление участка /-я зона — i-я зона, °С/Вт, Pj, Pt — мощности, рассеиваемые зонами / и I, Вт; 2 Р, — Ра — Ру-; п — число нагретых зои.
В первом приближении температуру внутри нагретой зоны при нимают равной температуре на поверхности зоны.
По известным значениям /к и (Н:) можно ориентировочно выбрать габариты аппарата, систему охлаждения, вид внутренних и внешних покрытий кожуха, наметить целесообразное с точки зрения тепло вого режима расположение крупных узлов внутри аппарата.
На втором этапе находят температуры поверхностей узлов (элементов), расположенных внутри нагретой зоны, используя уравнения типа (22.2). При вычислении тепловых коэффициентов за температуру окружающей среды принимают в первом прибли-808
Рис. 22.1. Изображения одноблочной герметической РЭА:
а —схематическое (кожух в форме параллелепипеда): б — схематическое (кожух цилиндрической формы), в—условное (горизонтальное шасси); г—условное (вертикальное шасси); /, 3 — свободные объемы; 2 —нагретая зона.
жении температуру нагретой зоны Результаты расчета позволяют сделать вывод о рациональности расположения узлов (элементов) внутри нагретой зоны, способе их крепления к несущим узлам, необходимости тепловых экранов, местного охлаждения и г. д.
На третьем этапе с помощью уравнений типа (22.1) определяют температуры характерных областей (точек) внутри узлов (деталей), например коллекторных переходов, проводящих слоев, и т. д. Сопоставляя полученные значения температур с заданными, можно определить надежность работы узла (элемента).
Расчет теплового режима аппарата иа основе модели с нагретой зоной может быть использован для аппаратов как с естественной, так и с вынужденной конвекцией. При расчете аппарата с вынужденной конвекцией сначала определяется расход охлаждающей среды. Наилучшие результаты модель с нагретой зоной дает при расчете аппаратов с естественной конвекцией.
Для ряда конструкций РЭА оказалось возможным разработать графики и номограммы, позволяющие быстро оценить температуры и /пз в некоторых интервалах изменения параметров аппаратов. Наибольшей простотой обладает коэффициентный метод, когда значения (к и /[1а получают перемножением коэффициентов, приведенных на графиках (§ 22.2.).
Для аппаратов с интенсивной естественной конвекцией (перфорированных) и с вынужденной конвекцией возможен другой подход. Сначала определяют распределение скоростей и температур среды внутри аппарата, а затем по уравнениям типа (22.1) и (22.2) находят температуру области внутри узла (элемента).
Тепловые сопротивления и тепловые коэффициенты
Между протеканием тепла через твердое тело и электрического тока через проводник существует аналогия. Ее называют электро-тепловой. Аналогом температуры является электрический потенциал, теплового потока (рассеиваемой мощности) — электрический ток. Тогда уравнение тепловой характеристики будет соответствовать математическому выражению закона Ома, а коэффициенты /?, F — электрическому сопротивлению. Пользуясь электротепловой аналогией, можно составлять эквивалентные тепловые схемы, а для расчета сложных тепловых сопротивлений применять законы Кирхгофа.
Тепловые сопротивления принято делить на внутренние, внешние, контактные и смешанные (сложные). Под внутренним сопротивлением RB понимают тепловое сопротивление, которое преодолевает тепловой поток, проходя путь от внутреннего теплового источника к поверхности тела. Под внешним тепловым сопротивлением тела /?н подразумевают тепловое сопротивление, которое преодолевает тепловой поток, проходящий через поверхность тела в окружающую среду. Величина внешнего теплового сопротивления зависит от многих факторов и прежде всего от условий теплообмена и температуры. Контактное тепловое сопротивление RK возникает в месте механического соединения двух поверхностей. Смешанные сопротивления /?см представляют собой комбинацию из названных выше сопротивлений RB, Ra, RK.
Полная аналогия между тепловыми и электрическими сопротив-лениями в цепях с распределенными параметрами возможна лишь при неизменном потоке энергии в цепи (прн отсутствии источников и стоков внутри потока). Коэффициенты F в (22.2) и (22.3) учитывают влияние источников и стоков, т. е. они не являются полными аналогами электрических сопротивлений, хотя формально имеют смысл сопротивлений. В отличие от тепловых сопротивлений их называют тепловыми коэффициентами. Тепловые коэффициенты используются для расчета температурных полей в тонких пластинах, дисках, стержнях, с поверхности которых тепло рассеивается в окружающую среду. В этом случае тепловой поток меняется от сечения к сечению и нельзя использовать законы Кирхгофа для вычисления сложных тепловых коэффициентов. Уравнения, таблицы и номограммы, по которым можно определить коэффициенты F для пластин, дисков и стержней, приведены в литературе [7, 8).
Величины, обратные тепловым сопротивлениям, по аналогии с соответствующими электрическими величинами называются тепловыми проводимостями. Тепловая проводимость является сложной! функцией ряда параметров и прежде всего зависит от способа передачи тепла.
Тепло передается тремя способами: теплопроводностью, конвекцией, излучением. В твердых телах имеет место теплопроводность. На границе твердого гела со средой передача тепла осуществляется конвекцией и теплопроводностью, их рассматривают совместно, а весь процесс называют теплоотдачей. Если поверхность твердого тела соприкасается с газовой средой, то наряду с теплоотдачей имеет место тепловое излучение. Величина теплового потока пропорциональна разности температур (температурному напору):
P = (22.8)
где Р — тепловой поток, рассеиваемая телом (средой) мощность, Вт; О = BS — тепловая проводимость, Вт/°С; S — теплоотдающая (тепловоспринимающая) поверхность тела, м2; Б = о/5 — удельная тепловая проводимость для данного способа переноса тепла, характеризующая интенсивность переноса, Вт/м2 °C); — темпе-
ратура нагретого тела (среды), °C; t2 — температура холодной среды (тела), °C.
Тепловой поток всегда направлен от горячей области к холодной. В теории теплообмена принято оперировать с величинами удельных тепловых проводимостей.
Для процессов теплопроводности удельная тепловая проводимость зависит от структуры и физических свойств тела и практически постоянна в узком интервале изменения температуры, присущем РЭА.
Способность вещества проводить тепло характеризуется величиной коэффициента теплопроводности X, Вт/(м • °C).
Значения коэффициента А. для многих веществ можно найти в литературе [5, 13, 22], формулы для определения Б и R, F для разных тел — в (7т 8, 13], решения инженерных задач теплопроводности при ведены в ]13, 14, 18, 25]. Вычислить коэффициенты R, F для ряда случаев можно по формулам табл. 22.4.
Для процессов теплоотдачи удельная тепловая проводимость называется коэффициентом теплоотдачи Б = ак; величины /) и 4 в формуле (22.8) могут быть либо температурой стенки fCT, и тем
пературой среды /с, либо наоборот, в зависимости от того, что горячее. Величина коэффициента теплоотдачи сложным образом зависит от многих факторов. В общем случае
ак= Ф1 (/ст< Р Р- v’ с’ 3) (22.9)
где Руд — удельный тепловой поток, т. е. тепловой поток, приходящийся на единицу теплоотдающей (тепловосприннмающей) поверхности, Вт/м2; w — скорость потока омывающей стенки среды, м/с; Ф — параметр, отражающий форму и положение тела; I — определяющий размер тела, м; р — плотность среды, кг/ж3; v — коэффициент кинематической вязкости, м2/с; с — удельная теплоемкость среды, Дж/кг • °C; X — коэффициент теплопроводности среды, Вт/м-°C); 3 — коэффициент объемного расширения среды, 1/°С, для газов Р ~ 1/(/с + 273).
Значения р, v, с, X, Р при разных температурах и давлениях можно найти в [5, 13, 22].
Характер связи между величинами в формуле (22.9) меняется в зависимости от вида движения среды (естественная, вынужденная конвекция) и режима движения среды (ламинарный, переходный, турбулентный). Каждый вид движения может иметь три режима.
Вследствие большой сложности процессы теплоотдачи плохо поддаются аналитическому изучению Наибольшее распространение получили экспериментальные методы определения ак Для обобщения опытных данных, сокращения числа необходимых опытов и упрощения математического представления полученных результатов обработка производится на основе теории подобия и анализа размерностей [И].
В теории подобия доказывается, что связь между величинами для подобных явлений может быть выражена уравнением, куда входят только специально подобранные безразмерные комплексы (критерии подобия) из характерных для данных явлений величин Критерии подобия обычно представляют собой отношение физических величин, характеризующих два каких-либо важных для данных явлений эффекта. Если тот или иной эффект не существен для рассматриваемых явлений, то соответствующий критерий выпадает из математической связи. Критерии для описания теплоотдачи включают в себя группы величин, представленных в (22.9), и составляются на основе общего математического описания явления с учетом условий на границах тела и начальных условий. Физическое подобие явлений устанавливается на основе их одинаковой физической природы, численного равенства одноименных критериев подобия и равенства отношений одноименных величин, входящих в условия на границах и в начальные условия. Критерии безразмерны Математическая связь между критериями называется критериальным уравнением. С целью упрощения вида решений задач теплопроводности также используются критериальные уравнения. Список основных критериев, входящих в уравнения теплоотдачи и теплопроводности, представлен в табл. 22.1.
Все критерии в табл. 22.1, кроме первого, являются определяющими (независимыми переменными), так как в них входят задаваемые величины. Первый критерий — определяемый. Критерий Био (Bi) используется для описания процессов теплопроводности.
ТАБЛИЦА
Основные критерии, входящие в уравнения теплоотдачи и теплопроводности
Критерий Физическое содержание критерия Входящие в критерий величины
а ОТ Nu = -у критерий Нуссельта Безразмерный коэффициент теплоотдачи, характери зует связь между интен-сивностью теплоотдачи и теплопроводности в пристеночном слое среды ак — коэффициент теплоотдачи, / — определяющий размер, X— коэффициент теплопроводности среды
wl Re = V критерий Рейнольдса Мера отношения сил инерции в потоке к силам мо пекулярного трения: ха рактеризует гидродинами ческий режим потока среды w— скорость потока среды, / — определяющий размер тела, v— коэффициент кинематической вязкости
CVQ РГ =~ критерий Прандтля Мера подобия температурных и скоростных полей в потоке среды характе ризует соотношение меж ду полями физических свойств среды с — удельная теплоемкость, V—коэффициент кинематической вязкости, р—плотность, X— коэффициент теплопроводности
Pe=RePr wl Ре = а критерий Пекле Мера отношения конвективного и молекулярного переносов тепла в потоке среды w—скорость потока, 1—определяющий раз-X. мер, а= — —коэффи-Ср циент температуропроводности
Критерий Физическое содержание критерия Входящие в критерий величины
£₽/ЗД< Gr — V2 критерий Г расгофа Мера отношения подъемной и вязкостной сил в потоке; характеризует взаимодействие молекулярного трения и подъемной силы, обусловленной различием плотностей в отдельных областях неизотермического потока среды g— ускорение силы тяжести, р—коэффициент объемного расширения, 1—определяющий размер, v— коэффициент кинематической вязкости, А/—разность между температурами горячей и холодной областей
а т Fo = — Гг критерий Фурье Мера скорости изменения температурного поля во времени; характеризует связь между скоростью изменения температурного поля в теле за счет изменения физических свойств и размеров тела а — коэффициент температуропроводности, г—время, 1 — определяющий размер
ак/ Bi = ir критерий Био Мера отношения теплового сопротивления твердого тела и сопротивления теп лоотдачи на границе те ла в окружающую среду, характеризует связь между полем температур в твердом теле и условиями теплоотдачи на его поверхности ак — коэффициент теплоотдачи на границе твердого тела, 1 — определяющий размер, А — коэффициент теплопроводности твердого тела
Связь между критериями для многих случаев теплоотдачи при средних по поверхности температурах стенки и среды выражается степенным уравнением
Nu = c Rez Рг"1 Gr” е. (22.10)
Здесь с, I, т, п — числовые безразмерные величины, соотвествую-щие определенному виду и режиму движения среды и охватывающие некоторый диапазон изменения определяющих критериев: е — числовая величина, учитывающая влияние дополнительных факторов: направление теплового потока &q = (Ргс/Ргст)°-25, протяженность канала (поверхности) — по таблицам; кривизну канала = 1+ l,8(dg/R), совместное влияние дополнительных факторов е = e,q&iER.
Значения с, I, т, п для часто встречающихся в РЭА случаев даны в табл, 22.2. Уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи в других случаях можно найти в литературе [7, 8, 11,13].
При пользовании уравнением (22.10) особое внимание следует обратить на то, при каких определяющем размере / и определяющей температуре t получено критериальное уравнение.
Определяющим размером называется характерный для данного случая теплоотдачи размер твердого тела; определяющей температурой — температура t, по которой выбирают входящие в критерий теплофизические свойства (р, V, с, %, Р). Обычно параметры I и t вводят в обозначение критерия в виде индексов. Например, обозначение Re^.d говорит о том, что при вычислении критерия за определяющий размер следует принимать диаметр, а за определяющую температуру — среднюю температуру потока жидкости.
После выбора необходимого критериального уравнения для удобства пользования его представляют в развернутом размерном виде. Например, при естественной конвекции в неограниченном объеме при GrPr> 2 • 107 [уравнение (22.10в), табл. 22.2] критериальное уравнение имеет вид:
Num = 0,135Pr°'33Gr^33.
В размерном виде и
ак= [o,135g0, 33 к ( £Р₽Л°’ 331 =
L \ Av / ]т
где Вт — коэффициент, который учитывает только теплофизические свойства среды и постоянные величины и зависит от температуры tm и давления среды. Линейный размер сократился
В работе [8] имеются графики, таблицы и номограммы, позволяющие определить коэффициенты типа Вт либо сразу ак.
Передача тепла через тонкие заполненные средой плоские прослойки между твердыми стенками описывается уравнением вида
Значение с, I, т, П, е в уравнении (22 10) для часто
Обозначе ние зави СИМОСТЙ С / т п е
(22.10а) 1,18 0 0,125 0,125 1
(22.106) 0,54 0 0,25 0,25 1
(22.10в) 0,135 0 0,33 0,33 1
(22. Юг) 0,15 0,33 0,43 0,1 е = е9 ег / рГс \ 0,25 е<?\ по табл 8.1 1111
(22.10д) 7,2 0 0 0 1
(22.10е) 7,2 0,045 0,045 0 / 26 \0,045 J
(22. Юж) 5,72 0,12 0,12 0 / 26 \0,12 )
(22. Юз) 3,16 0,25 0,25 0 / 26 \0.25 ( L )
(22. Юн) 1,89 0,33 0,33 0 / 26 \0.33 < L )
ТА В Л HUA 22.2
встречающихся в РЭА случаев теплоотдачи [8, 11]
Диапазон изменения определяющих критериев Определяющий размер l, определяющая температура t Режим движения среды Вид движения среды
1 • 10-3 < GrPr < 5-102 5- 102<GrPr<2- IO7 1 • 10l3>GrPr>2- IO7 Для вертикальных плит, цилиндров /==Л (высота), для горизонтальных цилиндров l~ d (диаметр), для горизонтальных плит 1 = L] (меньшая сторона) /=/т=0,5х X (^ст + ^с) Ламинарный Переходный Турбулентный Естественная конвек-ци я около отдельно стоящих элементов (в неограниченном объеме)
Gr Pr>8-105 Re < 2200 1 == dfj , t = t с d3 = 4///7 f площадь попе- речного сечения, П— периметр поперечного сечевия канала Ламинарный Вынужденное движение среды в канале
Gr Pr < 8- 105, Re <2200, 26 Re Pr — < 5 GrPr <8- 105, Re <2200, 26 ™ 5<RePr — <20 GrPr <8-105, Re < 2200, 26 20<Re Pr — <10° Gr Pr <8-105. Re <2200, 26 100<Re Pr —<500 Gr Pr<8-105, Re <2200, 26 500<RePr — / = / = 26 Ламинарный для щели длиной L и шириной 6 Вынужденное движение среды в канале
Обозначе иие завися мости С / т п е
6-Ю5
(22.10к) 0,0225 0,8 0,4 0 В —• 1 1 о Re1-8
(22.10 л) 0,021 0,8 0,43 0 8 = 8g 8/ / Pre \0,25 е<?— 1 Рг ) \гГст / El по табл. 8.2 [11]
(22. Юм) 0,023 0,8 0,4 0 е = е/ по табл. 8.2 |11]
(22. Юн) 0,018 0,8 0 0
(22, Юо) 0,66 0,5 0,43 0 / Ргс \о-25 е = 8„ = \ Ррст /
(22. Юп) 0,57 0,5 0 0 1
(22. Юр) 0,037 0,8 0,43 0 / РГС \0,25 е = &а = \ РгСТ /
(22.10с) 0,32 0,8 0 0 1
(22.10т) 0,5 0,5 0,38 0 е = Eq -е^ / Pre V25 '’_(ргст/
(22. Юу) 0,25 0,6 0,38 0 е^ = 1 —0,54 cos2 ф ф = 30—90° (угол обтекания)
(22. Юф) 0,8 0,5 0 0 1
Диапазон изменения определяющих критериев Определяющий размер 1, определяющая температура / Режим движения среды Вид движения среды
4 -103 < Re< 104 0,6<Рг<140 — /с > Переходный
104< Re<5-106, Турбулентный
0,6<Рг<2500
104<Re<2-106, 0,6<Рг< 100 !04<Re< 5 • 106, Рг ^0,7 (воздух) Турбулентный
Re < 4.104, 0,5<Рг< 100 Re<4- I04, Рг « 0,7 (воздух) Re>4 104, 0,5 < Рг < 100 Re > 4 104, Рг 0,7 (воздух) 1 - /с, 1 = 7- (длина поверхности вдоль потока) Ламинарный Турбулентный Вынужденное движение вдоль плоской поверхности
Re = 5— 1 -103 Re= 1 103—2-105 10< Re < 1 -105, Рг xs 0,7 (воздух) / = l = d t—tc i~L (длина вертикальной стенки по потоку), / = nd/2 (d — диаметр цилиндра, шара), l = a-\-b (а, b — стороны сечения бруска) Поперечное обтекание единичного цилиндра Обтекание шара, плоской верти кальной стенки, цилиндра, бруска прямоугольного сечения Вынужденное движение около поверхностей различной формы
(22.8). При этом St; —площадь и температура теплоотдающей поверхности; S2; t2 — площадь и температура поверхности, воспринимающей тепло: 6 = a/S
S = (St -|-S2)/2;
cr = fe = /V [6,25— 5,25(1 + 6//) -1'67 ] Ау^ —t2)/8
при
2,5-105 < Gr Рг < 108 и 0,2 < 8/1 < 0,8; I = Vlxl2.
N = 1,3 для поверхности, отдающей тепло и обращенной вверх; N =• 1 для нагревающей поверхности, расположенной вертикально; А — комплекс теплофизических свойств среды, зависящий от параметра tm = 0,5(Zt 4- /2), для воздуха дан в [8]; 6 — толщина прослойки, Z2—длина и ширина поверхности S.
Влияние изменения давления от 1,30 - 102 до 10 • Ю5 Н/м2 (до 10 кгс/см2) на величину ак в случае естественной конвекции газообразной среды, в неограниченном объеме при условии 500 < < GrPr 2 • 107, и при передаче тепла через газовые прослойки оценивается по уравнениям
/ Н X о,5 / н \0'5
ак/у = ако I или k^ — kn I ——
\ о / \“п/
(22.11)
где aKW, — коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи в прослойке при давлении Н; аК1), k0 — коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи в прослойке при нормальных условиях (На — = 760 мм рт. ст., 1й = 273° С).
Для процессов передачи тепла излучением удельная тепловая проводимость носит название коэффициента лучистого теплообмена Б = ал Любое нагретое тело в той или иной степени излучает и поглощает тепловую энергию. Величина излучаемой энергии прежде всего определяется температурой тела, так как согласно закону Стефана — Больцмана
^уд л — С
Г \4
100/ '
(22.12)
где Т’удл — удельный лучистый тепловой поток, Вт/м2; С — коэффициент излучения тела, Вт/(м2 • К4); Т — температура по верхности гела, К.
Для абсолютно черного гела С ~ Со = 5,67 Вт/(м2 • К'*), для реальных серых тел С = еС0- Величина е называется степенью черноты и характеризует излучательную способность поверхности серого тела по отношению к абсолютно черному гелу при гой же температуре (0 < 8 < 1). Согласно закону Кирхгофа, чем больше тело излучает тепла, тем больше оно может его поглотить, поэтому при равновесном излучении степень черноты характеризует и погло щательные свойства тел. Значения 8 для некоторых материалов приведены в табл. 22.3.
ТАБЛИЦА 22.3
Степень черноты некоторых материалов
Материал Температура, °C 8
Алюминий полированный .... Алюминий с шероховатой поверх- 50—500 0,04—0,06
ностью 20—50 0,06—0,07
Алюминий сильно окисленный . 50—500 0,2—0,3
Дюралюминий Д16 20—50 0,37—0,4
Силуминовое литье 50—150 0,2—0,3
Лак черный матовый 40—100 0,96—0,98
Лак белый 40—100 0,8—0,95
Масляные краски разных цветов 100 0,92—0,96
Если нагретое тело окружено другими телами, то оно не только излучает, но и поглощает тепло, причем происходит многократное переизлучение энергии. Для системы двух тел, горячего /' и холодного i, результирующий тепловой поток (в ваттах) равен
Г/ Т, V / Tj VI „
Ря = МгсоЦ1оо) -(100) <22-13>
где S/ — площадь излучающей поверхности тела /, м2, епц, уц— приведенная степень черноты и коэффициент облученности системы тел / и i; значение еп^ зависит от степени черноты поверхностей тел / и i геометрии системы; величина <Pji показывает, какая часть лучистого потока тела / падает на поверхность тела i и определяется геометрией системы. Если тело j выпуклое и окружено поверхностью тела i, то = 1. При га ej > 0,75 snyf ~ Уравнения и графики для определения en/i и для многих случаев можно найти в литературе [8, 13].
Приводя уравнение (22.13) к форме (22.9), получим выражение для коэффициента лучистого теплообмена:
®л/»= еп/г ф/i f (tjr (22.14)
где
Г /04-273 \< /04-273 VI
/(О. «=[5,67(7^) - (-*±5-) Вт/(„«.»С).
Функция f(tj, it) табулирована и номографирована [8].
Если тепло передается несколькими способами одновременно (сложный теплообмен), то общая тепловая проводимость получается суммированием проводимостей для каждого способа. Пусть тепло Передается от стенки к газу, тогда имеют место теплоотдача и излучение
о=°к + °л = (ак + ал)>
где S — поверхность теплообмена.
ТАБЛИЦА 22.4
Тепловые сопротивления и тепловые коэффициенты для часто встречающихся в РЭА случаев
Конфигурация тела Формула Входящие величины
Плоская тонкая протяженная однородная стенка R =-^ Rb KS X—коэффициент теплопроводности; 6— толщина стенки, S = L1L2; Li и Lz—длина и ширина стенки
Цилиндрическая однородная протяженная стенка „ 1 d2 R*~2nKL 1П Di L—высота стенки; D2 и Di — наружный и внутренний диаметры стенки
Оболочка в форме полого куба со стенками одинаковой толщины, наружная и внутренняя поверхности изотермические Кв 6Ш 6-—толщина оболочки, L—наружная сторона, 1 — внутренняя сторона;
Стенка, составленная из последовательных плотно прилегающих плоских тонких протяженных однородных слоев с разной теплопроводностью II и ос 6г—толщина i-ro слоя; —коэффициент теплопроводности i-го слоя; S = L1L2; Li и L2—длина и ширина стенки, п — число слоев
Стенка, составленная из вставленных друг в друга плотно прилегающих тонких длинных цилиндров с разной теплопроводностью д 1 1 . РН-1 П Di L—высота составного цилиндра;^—коэф фициент теплопроводности i-ro цилиндра; —наружный диаметр i-ro ци- линдра; Di — внутренний диаметр /-го цилиндра
Плоская стенка, составленная из положенных друг на друга плоских слоев, тепловой поток направлен от торца стенки вдоль поверхности слоев, слои теплом не обмениваются 00 «о II а 0? 6—толщина составной стенки; — коэффициент теплопроводности i-го слоя; S/—площадь поверхности торца /-го слоя
Поверхность изотермической стенки, теплообмен со средой Rh— с aS a—суммарный коэффициент теплообмена; S—площадь поверхности стенки
Плоская однородная стена, разделяющая две среды; тепло передается от одной среды к другой (теплопередача) i_/j_ 6 1 \ А См— с “Ь л + 1 S \ ах Л а2 / —суммарный коэффициент теплообмена от горячей среды к стенке; а2—суммарный коэффициент теплообмена от стенки к холодной среде; S — площадь поверхности стенки
Тонкий однородный стержень постоянного поперечного сечения с теплообменом на наружной поверхности, в один из торцов входит тепловой поток _ b ch [b (х—/)] F (х) = — аП sh (Ы) п Ла/7 = V v F (х)—тепловой коэффициент для стержня длиной х; а—суммарный коэффициент теплообмена; 1 — полная длина стержня; П—периметр поперечного сечения стержня; f—площадь поперечного сечения стержня; X — коэффициент теплопроводности стержня
Продолжение
S
s d о s
о
3 X я
X R 0) а
0) X в к
й 2 3 О Ж ь s о ас
щ Л о
S < о чЛ5
X Ж
а
о a s
s Ф К Я ? а
Примечание. Линейные размеры определяются в метрах; А,—Вт/(м«°С); а—Вт/(м2.°С); °C/Вт
Для конкретного составного тела или конкретной системы тел связь между тепловыми сопротивлениями и коэффициентами определяется путем рассмотрения эквивалентной тепловой схемы. Далее составляется уравнение теплового баланса с учетом всех способов передачи тепла, т. е. используются уравнения типа (22.8). В случае необходимости тепловые проводимости выражают через удельные тепловые проводимости. Полученная система уравнений решается относительно R и F. Часто некоторыми способами переноса тепла можно пренебречь и тогда система упрощается. Известны выражения R и F для ряда конкретных тепловых схем [7—9].
В § 22.3 дай пример использования такого подхода для определения теплового сопротивления между р-п переходом установленного на радиаторе полупроводникового прибора и окружающей средой. Формулы для определения тепловых сопротивлений и коэффициентов для часто встречающихся в РЭА случаев приведены в табл. 22.4.
22.2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ГЕРМЕТИЧНОГО И ПЕРФОРИРОВАННОГО ОДНОБЛОЧНОГО И ПРИНУДИТЕЛЬНО ВЕНТИЛИРУЕМОГО МНОГОБЛОЧНОГО АППАРАТОВ КОЭФФИЦИЕНТНЫМ МЕТОДОМ
Метод коэффициентов является приближенным. В основу положена тепловая модель РЭА с нагретой зоной. Для каждого типа аппарата заданы базовые значения основных параметров. Отклонение параметров рассчитываемого аппарата от базовых учитывается поправочными коэффициентами. Для каждого типа аппаратов существует свой диапазон изменения исходных параметров.
Одноблочный аппарат в герметичном кожухе
При герметичном исполнении РЭА [8] охлаждение происходит путем отвода тепла от кожуха аппарата с помощью естественной конвекции и теплового излучения. Зависимости температуры элементов РЭА от рассеиваемой ими мощности определяют в два этапа.
На первом этапе рассчитывают тепловые характеристики кожуха и нагретой зоны аппарата, т. е. функциональные зависимости вида (22.5), (22,6).
За размеры нагретой зоны (см. рис. 22.1) принимают размеры шасси /j и /2 и высоту зоны п
, '=1
где Vj — объем /-го элемента в нагретой зоне; п — число элементов в нагретой зоне.
На втором этапе расчета получают зависимости между температурой ijS поверхности /-го элемента и мощностью рассеивания Р}-. т. е. уравнения вида (22.2).
I. Перегрев кожуха Д/к — tK — tc ПРИ заданном значении tc однозначно определяется мощностью Ра и тепловой проводимостью кожуха оК0Ж, т. е. является функцией следующих параметров:
Мк—f (Руд к>^к> е> Н),
где Н — давление, мм рт. ст; РуДК = Ра/$к — удельный тепловой поток с поверхности кожуха, Вт/м2; SK = 2L1Li 2h (L1+L2) — поверхность кожуха, м2 (см. рис. 22.1).
Связь между перегревом и определяющими его параметрами представляют в следующей форме:
Откуда
KtK=MpKsKtKBKH.
/к = Д/к4*/с.
(22.15)
Значения базового перегрева &tp, а также Ks, Kt, Кв, Кн, зави-сящих соответственно от удельной мощности, поверхности, температуры, степени черноты кожуха и давления Я приведены на рис. 22.2. Графики коэффициентов Кх(х = SK, te, е, Н) для кожуха получены в следующем диапазоне исходных параметров: РудК = (504-600) Вт/м2; 5К = (0,15—2,2)м2; /с = (04-60)° С; 8=0,6-М,0; Я= 300-? 4- 1520 мм рт. ст.
Аналогичные графики для давления Н = 54-300 мм рт. ст. приведены в работе [8].
2. Разность температур Д/зк — /3 — /к между нагретой зоной и кожухом является функцией теплового потока Ра, размеров кожуха Llt L2, h, его температуры /к, размеров воздушных зазоров fit и /t3 с одной и другой стороны нагретой зоны (см. рис. 22.1), приведенной степени черноты 8и и давления Н.
Если ввести относительные величины, то Д/Зк будет представлять функцию следующих параметров:
Д/3К = /1 (РУД 3> Л -Кз> ^1/^1, tк» еп>
где Рудз = Ра/5з — удельный тепловой поток с поверхности зоны, Вт/м2; S3 = 2A2(/j + /2) + 21^2 — поверхность зоны, м2; / = = — определяющий размер шасси, м; Кз — коэффициент за-
полнения аппарата, т. е. отношение реального объема нагретой зоны к полному объему аппарата; еп ~ 8К83 — приведенная степень черноты; 8К — степень черноты внутренней боковой поверхности кожуха в районе нагретой зоны; 83 —степень черноты поверхностей деталей, обращенных к боковой поверхности кожуха.
Разность температур Д/зк рассчитывается по формуле
А^зк —А^з Ki Kh ККа Kh Кн КЁп KtK- (22.16)
Откуда
^нз = ^зк + + А/к.
Для определения входящих в формулу (22.16) параметров на рис. 22.3 построена серия графиков. Индексы «г» и «в» на графиках означают соответственно горизонтальное и вертикальное расположение шасси.
Рис. 22.2. Расчетные графики для температуры кожуха одноблочного герметичного аппарата при давлении II = ЗОО-j-1520 мм рт. ст.
Рис. 22.3 Расчетные графики для перепада температур между нагретой зоной и кожухом одноблочного герметичного аппарата при давлении И = 3004-1520 мм рт. ст.
Графики функции Д/зк и коэффициентов Kx(x = l,h, hr еп, Н) для нагретой зоны справедливы при следующих значениях исходных параметров;
Руд 3 = 50-г600 Вт/м2; / = 0,104-0,5 м; /1 = 0,24-0,6 м;
К3 = 0,14-0.6; /ц// = 0,24-0,6; /7 = 3004-1520 мм рт. ст.,
8п = 0,44-1; /к= 104-100° С.
Аналогичные графики для давлений Н — 54-300 мм рт. ст. можно найти в работе [8].
Погрешность расчета теплового режима аппарата по описанному коэффициентному методу составляет 25% по отношению к эксперименту.
Одноблочный аппарат в перфорированном кожухе [8]
Для снижения температуры РЭА широко применяют метод перфорирования кожуха и шасси. Основные допущения, применяемые при расчете:
а) площади отверстий в нижней части аппарата Slf в верхней его части S2, в шасси 5Ш равны между собой, т. е. Si = S2 = 5Ш;
б) поверхности нагретой зоны, расположенные в нижнем и верхнем отсеках аппарата, равны между собой, т. е. S31 — S32 = 0,5 S3;
в) шасси расположено в средней части аппарата на высоте 0,5 h.
При этих допущениях максимальная расчетная ошибка не превышает ±5%.
1. Перегрев нагретой зоны А/3 — /3 — /с является функцией восьми параметров
А/3 = / (Р, h, s, SK, S3, S3JI, e, /с), где
S=l/------------з----------
1/St2+ 1/5ш2+ 1/S22
Вместо рассеиваемой мощности Р вводится удельная мощность нагретой зоны Руд = Р/S3, за основной определяющий размер выбирается величина I ~ гДе 4 и /2 — размеры шасси. Вместо параметров has используют отношения h/l и s/P. Коэффициент заполнения К3 аппарата совместно с параметрами I и h однозначно определяет величину поверхности излучения нагретой зоны. Наконец, реальная поверхность S3 нагретой зоны выражается через отношение 53/5ЗЛ. Здесь h — высота аппарата, м; S3 — площадь всех входящих в нагретую зону поверхностей, омываемых воздухом, м2; 5ЗЛ = 2/(/ 4* 2K3/i) условная излучающая поверхность нагретой зоны, м2; е = ек83.
Для расчета температуры нагретой зоны получена зависимость
А/3— f (Руд, /, /i//, Кз, S3/S3n, 8, /р),
которая по аналогии с герметичным аппаратом представляется в виде произведения соответствующих коэффициентов:
(22.17)
Для определения входящих в формулу (22,17) значений &tp и коэффициентов Кх на рис. 22.4 приведены графики, которые справедливы при следующих значениях исходных параметров:
РуД = 0—600 Вт/м2; / = 0,14-1 м; Л// = 0,5 4-2;
s//2 = 0,05 4- 0,7; К3 = 0,14-0,7; S3/S3a = I 4-3;
8 = 0,6 4-1; /с = 0 4- 60°С.
Погрешность расчета перегрева нагретой зоны перфорированного аппарата по коэффициеному методу составляет 25% по отношению к эксперименту.
2. Перегрев кожуха Д/к = — А; может быть оценен по
формуле
А/к=0,ЗА/3. (22.18)
Пример [9]. Рассчитать температуру нагретой зоны перфорированного аппарата при температуре окружающей среды /с = 25° С. Кожух имеет вид параллелепипеда высотой h = 0,320 ми основанием X L2 = 0,545X0,294 м2.
Шасси в аппарате расположено горизонтально. Все наружные и внутренние поверхности аппарата имеют степень черноты е = =0,8. Коэффициент заполнения аппарата К3 = 0,2. Расстояние от шасси до середины отверстий в верхней и нижней частях аппарата fti => h3 = 0,16 м. Площадь отверстий Sj = 0,046 м2, S2 = 0,068 ма и Sm = 0,040 м2. Реальная площадь нагретой зоны всего аппарата S3 = 0,633 м2.
Мощность источников энергии Р = 95 Вт.
Расчет 1. Проделаем вспомогательные вычисления
У 1/0,04б24-1/0,0682 4-1/0,0402 эквивалентный размер основания аппарата
/=/77^2 =/0,545 • 0,294 = 0,400 м;
площадь излучающей поверхности нагретой зоны
5зл = 2/(/ + 2К3/!) = 2.0,4 (0,4 + 2.0,2-0,32) = 0,422 м2;
отношения: Л// = 0,32/0,4=0,8; s//2 = 0,048/0,42 = 0,3; S4/S4TI = = 0,633/0,422 = 1,5. 3
Удельная мощность нагретой зоны при
РуД = 95/0,633 =150 Вт/м2.
2. Рассчитываем температуру нагретой зоны при PVTT = = 150 Вт/м2; /с = 25°С; К3 = 0,2; / = 0,4; 8 = 0,8; S3/S3n=l,5; /i/Z = 0,8; s//2 = 0,3.
22.4. Расчетные графики для температуры нагретой зоны одно блочного перфорированного аппарата.
По графикам рис. 22.4 определяем значения &tp и коэффициентов Ях: Мр = 23,6°; /Q = 0,99; Як=1,01; /<+ — 0,99; Кг— = 1,04; Ks = 0,89; /<+=0,98; Я5=0,81.
По формуле (22.17) находим Ai3 = 23,6-0,99-1,01-0,99 X X 1,04 • 0,89 • 0,98 • 0,81 = 17,2°, по формуле (22.18) — Д/к = = 0,3 - 17,2=5,2°. Тогда ta = 25+17,2=42,2° С; tK = 25+5,2 = =30,2° С.
Многоблочный вентилируемый аппарат
При расчете используются уравнения теплопередачи
P = kS и теплового баланса
P = cG (f—ic).
Температура элементов в аппарате определяется прежде всего рассеиваемой ими мощностью, скоростью и температурой охлаждающего воздуха. Скорость и температура воздуха в различных участках многоблочного аппарата определяется расходом воздуха G, рассеиваемой мощностью Р и аэродинамическим сопротивлением ап парата ДЯ.
1. Аэродинамическое сопротивление ДЯ складывается из аэро динамических сопротивлений нагретых зон блоков, экранирующих устройств, противопылевых фильтров, входа и выхода воздушного потока и т. д.
Аэродинамические характеристики ДЯ$ = [(G) нагретых зон блоков кассетного исполнения с коэффициентами заполнения К3 — = 0,11—0,4 можно рассчитать по предложенной Г. А. Д м и т р и-е в ы м формуле
^=1’65 ' +91-2Р^ ^^. (22.19)
где ДЯдл i — аэродинамическое сопротивление, кгс/м2; h3 ,- — высота нагретой зоны i-ro блока, м; wOi = GlpLxL2 скорость воздуха в i-м блоке без нагретой зоны (пустой блок), м/с; G — расход воздуха, кг/с; р — плотность воздуха, кг/м3; v — коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с; и Л2 — размеры проходного сечения кожуха, м.
Формула справедлива при изменении скорости воздуха от 0,2 до 5 м/с, прн расположении кассетных плат вдоль потока и хаотичном распределении деталей на платах. Размер деталей меняется от 5 до 40 мм.
Аэродинамические характеристики местных сопротивлений (экранов, фильтров и т. д.) определяются по формуле
G2
А//мг = ^ -----Г" (22.20)
2 g Р
где ДЯМ i — аэродинамическое сопротивление, кгс/м2; — коэффициент местного сопротивления; Ц — площадь проходного сечения, м2.
Значения £/ находят по справочнику [10] для каждого вида препятствий.
Суммарная аэродинамическая характеристика аппарата или его части, включающая характеристики нагретых зон и местных препятствий, строится по правилам параллельного и последовательного сложения сопротивлений для разветвленной цепи [10, 20]. При последовательном соединении справедливы соотношения
п
G = const; ДЯ = J ДЯ/, (22.21) 1= 1
где п — число последовательн ых сопротивлений; ДЯ/ — сопротивление i-ro участка.
При параллельном соединении
п
Atf = const, G= J Git (22.22) j= 1
где n — число параллельных соединений; Gi — расход воздуха через i-й участок.
Общее аэродинамическое сопротивление аппарата равно перепаду давления, создаваемому вентилято-
Рис. 22.5. Схема определения расхода воздуха в вентилируемом аппарате.
ром, п т
ДЯВ = 4* ДЯбду-
,=1
(22.23)
Рабочая точка, т. е. точка пересечения аэродинамических характеристик аппарата и вентилятора ДЯВ = /,(О) определяет расход воздуха в аппарате (рис. 22.5)
2. Перегрев нагретой зоны i-ro блока является функцией девяти параметров [9]:
Д^зг=^зг = ^Bxi>
G, F}, h, SkhI» Sani, Sai, tc),
где Д(Вх i — перегрев воздуха, поступающего в i-й блок; F, — площадь поперечного сечения i-ro блока, свободная для прохода воздуха, м2; SKH t — площадь наружной поверхности кожуха, относящаяся к i-му блоку, м2; 5ЗЛ / — площадь излучающей поверхности нагретой зоны i-ro блока, м2; S8 t — площадь теплоотдающей поверхности нагретой зоны i-ro блока, м2; Ц — средний определяющий размер i-ro блока, м.
Средний определяющий размер вычисляют по формуле
т У ‘:S,
/ = 1
т
У S,
/ = 1
где lj и Sj — длина траектории воздушного потока вдоль поверхности и площадь теплоотдающей поверхности /-го радиоэлемента
Площади $зл i излучающих поверхностей нагретых зон равны площадям натянутых иа нагретую зону поверхностей. Площадь S3j равна сумме площадей теплоотдающих поверхностей радиоэлементов и шасси, не занятых ими.
Температура /вх ь входящего в i-йблок воздуха, равна температуре воздуха, выходящего из предыдущего (i — 1) блока, и определяется из условия, что вся мощность P/_j источников тепла (i — 1)-й нагретой зоны идет на повышение теплосодержания воздуха, омывающего эту нагретую зону:
pi-l
(i— 1) (i—1)4* (22.24)
Рис. 22.6. Расчетные графики для определения температуры нагретых зон в многоблочном принудительно вентилируемом аппарате.
Расчет перегрева нагретой зоны i-ro блока проводится по формуле
Д(зг = Д(р. К №iKGKF.KhKs ,KS Ks.Kt. (22.25) г вхг u г jkhi зл< зг с
Для определения входящих в формулу (22.25) параметров на рис. 22.6 приведены две серии графиков. Графики рис. 22.6, а используются для вычисления нелинейных коэффициентов К.х в следующем интервале изменения параметров:
Pi = 0 4- 400 вт; G = 0,004 0,021 кг/с; Ft = 0,005 4- 0,02 м2;
Д/Вх/ = 0-г 50°; 5кщ = 0,05-г 0,25 м2; 5зл; = 0,07 0,21 м2;
5щ = 0,1 т 0,4 ма; /j = 0,020,07 м2; /с = 0-^70°С.
Формулы для определения линейных коэффициентов Кх имеют вид:
Лвхг = 0>994 + 0,0141 Д/Вхг-; Ks =1,09 —0,65кяЬ
Ktc= 1,0167—0,667- 10“4c; 1,0892—0,615S3JlJ.
Вторая серия графиков (рис. 22.6, б) справедлива для другого диапазона изменения параметров, а именно:
Рг = 0 4- 500 Вт; G = 0,01 -г 0,14 кг/с; Fj = 0,01 4- 0,09 м2,
Д(ВХг=—10 + 16°; S3JI; = 0,l 4- 0,5 м2; S3j = 0,3 + 1,3 м2;
Л = 0,02 4- 0,14 м; /с = 20±70°С.
Формулы для определения коэффициентов Квхг-, Kt , Ко „ с зл4
Де имеют вид:
KHZ
/<вхг= 1,002 + 0,0378Д/вхг; К,с= 1,0245—1,065-10"3/с;
Ke = 1,1043 — 0,4283злг-; Ко =1. злг ° кн г
Средняя погрешность расчета перегревов нагретых зон многоблочного радиоэлектронного аппарата с принудительной вентиляцией не превышает ±35%.
22.3. РАДИАТОРЫ ДЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
Несмотря на сравнительно небольшую рассеиваемую мощность, которая присуща подавляющему числу современных полупроводниковых приборов, из-за малых габаритов последних удельная рассеиваемая мощность может быть достаточно велика. Если не принять специальных мер по отводу тепла от прибора, то перегрев р-п перехода приводит либо к отказу прибора, либо к резкому снижению его долговечности. Наиболее распространенным типом индивидуального теплоотводящего устройства для полупроводниковых приборов (диодов и транзисторов) является радиатор, представляющий собой металлическую теплопроводную пластину с гладкой или развитой поверхностью (рис. 22.7).
Металлическая пластина толщиной 2—5 мм является наиболее простой формой радиатора. Такой радиатор применим для приборов с небольшой мощностью рассеивания, так как с ростом мощности рассеивания резко возрастают размеры пластины. Штырьевые радиаторы при сравнении с ребристыми по мощности рассеивания, отнесенной к единице веса радиатора на 1 градус перегрева (Р/ОД/), дают выигрыш в 20—60%.
На рис. 22.8 представлены графики, иллюстрирующие эффективность различных типов радиаторов.
Рис. 22.7. Примеры конструкций теплоотводящих радиаторов:
а—пластина; б—радиатор с продольным расположением ребер; в — радиатор с зигзагообразным расположением ребер; г—радиатор с «крылышками»; д— «звездочка»; е — ребристый; яг —двусторонний штырьевой.
Рис. 22.8. Влияние конструкции радиатора на температуру коллекторного перехода транзистора:
1 — без теплоотвода, естественная конвекция; 2—радиатор в виде
пластины размером 60x60 мм1 2, естественная конвекция; 3—штырь-еиой двусторонний радиатор размером 60X60x34 мм3, естест-
венная конвекция; 4— штырьевой радиатор размером 60х60х X 34 мм3, скорость воздуха 2 м/с.
Эквивалентная тепловая схема
На основе электротепловой аналогии составлена эквивалентная тепловая схема полупроводникового прибора, установленного на радиаторе (рис. 22.9, а). Схема включает в себя следующие тепловые сопротивления: RaK — переход — корпус; RK0 — корпус — окружающая среда; RK — корпус прибора — радиатор; R$ — радиатор — окружающая среда.
Рис. 22.9. Эквивалентная тепловая схема с учетом сопротивления RKC участка корпус — окружающая среда (а) и упрощенная эквивалентная схема (б)
При отсутствии радиатора тепловое сопротивление Rac между переходом и окружающей средой равно:
Rue — Ruh "Ь Rkc
При наличии радиатора суммарное тепловое сопротивление между корпусом прибора и окружающей средой равно:
о _ ^11С
кс S /?кс “Г Rh + Rp
Обычно (RK + Rp) < RKc [1] и теплом, рассеиваемым корпусом прибора, можно пренебречь, тогда:
RKC 2 ~ RK RD.
Эквивалентная схема в этом случае упрощается (рис. 22,9, б) и суммарное тепловое сопротивление между переходом и окружаю щей средой равно
Rue ~ Ruh Rk Rp (22 26)
Расчет температуры коллекторного переходе
Уравнение для определения температуры перехода составляется на основе эквивалентной схемы (рис. 22,9, б)
^пер = /с —f- Д/р макс 4" Д^к 4" Д^ПК»
где /0— температура окружающей среды, °C; Д/р макс — максимальный перегрев радиатора относительно окружающей среды, ° С; Д/к — перегрев контактной поверхности прибора относительно контактной поверхности радиатора, ° С; Д/Пк — перегрев коллекторного перехода относительно корпуса прибора, 0 С.
Величина максимального перегрева радиатора определяется из выражения
_ _ Д/р
Д/р макс— /р макс —‘с — “ТГ" >
Лт
где /рмакс—максимальная температура радиатора в месте крепления полупроводникового прибора, 0 С; Д/р — перегрев радиатора относительно окружающей среды, °C; — коэффициент, учиты-
вающий неравномерность температурного поля радиатора.
В табл. 22.5 даны значения коэффициента при разной протяженности ребристого радиатора L.
ТАБЛИЦА 22.5
Значения коэффициентов неравномерности температурного поля ребристых радиаторов различной протяженности
Кт 1 0,98 0,96 0,92 0,86 0,77
L, мм 0 40 80 120 160 180
В работах [1,23] для пластин и штырьевых радиаторов размером до 120Х 120 мм2 приводится величина Кт, равная 0,96 для естественной конвекции и 0,93 для вынужденной конвекции при скорости воздуха до 4 м/с.
Величина перегрева радиатора
Д/р = Рр Rp, где Рр — мощность, рассеиваемая радиатором, Вт; Рр — тепловое сопротивление радиатора, равное перегреву радиатора иа 1 Вт мощности, °С/Вт.
Если на радиаторе установлен один прибор, то Рр — PapaQ, где Рприб — мощность, рассеиваемая прибором, Вт.
Если на радиаторе установлено п приборов, то
п
?f>= У, Рцриб i-
1= 1
Величина перегрева контактной поверхности равна
Л/к= R« ^*приб> где /?к — тепловое сопротивление контакта.
Разность температур Д/к возникает вследствие неидеального теплового контакта корпуса полупроводникового прибора и радиатора.
В табл. 22.6 приведены значения RK при использовании изоляционных прокладок.
ТАБЛИЦА 22.6
Значения контактных сопротивлений при установке изоляционных прокладок [2]
Тип изоляционной прокладки Л1Г° С/Вт
Анодировка с пропиткой бакелитовым лаком с маслом Аиодировка с пропиткой бакелитовым лаком . . Лавсан. С двух сторон фольга . . . Слюда толщиной 0,06 мм Слюда толщиной 0,14 мм 0,31 1,0 0,6 1,6 2,0
Для уменьшения величины Д/к следует снижать сопротивление RK, величина которого определяется тепловым сопротивлением изолирующих пластин, чистотой обработки контактирующих поверхностей, усилием затяжки винтов и площадью контактных поверхностей.
Оценить величину RK можно по формуле
RK~2,2/FK,
где Гк — площадь контактной поверхности, см2.
Величина перегрева коллекторного перехода определяется по формуле
^UK — RnK Рнриб,
где /?пк — тепловое сопротивление переход—корпус прибора (задается в технических условиях на прибор).
Значения /?пк для некоторых транзисторов даны в табл. 22.7.
Если на радиаторе установлен один прибор, то
/ Ro X
^пер= + ^приб I , (22.27)
\ Ат /
если несколько приборов, то
Ro P's.
^neni — ^с + —is “Ь^прпбг (*к + *пк)ь (22,28)
Ат
где Рцриб I и (/?к + ^пк)г—для Z-го прибора.
ТАБЛИЦ А 22.7
Тепловые параметры некоторых транзисторов [2]
Тип прибора пер- С с'Вт
П201—203 85 3,5
П601—602 85 2,0
П606 85 15
ГТ701 А 85 1,2
П302, 303, 304 150 10
П701 150 10
КТ801 А 150 20
Расчет радиаторов
Существует несколько методов расчета радиаторов [1, 7, 23[. Все они сводятся к вычислению теплового сопротивления /?р участка радиатор—окружающая среда для задаваемой или выбираемой из готового набора геометрии радиатора. Критерием правильности выбора радиатора является обеспечение заданного значения /пер.
Для расчета радиатора должны быть даны: температура окружающей аппарат среды tG и давление рс, рассеиваемая прибором мощность РПриб и тепловое сопротивление переход — корпус /?пк> допустимые температуры перехода /Пер или корпуса tK, тепловое сопротивление между контактирующими поверхностями и скорость потока охлаждающей среды W.
Средняя температура поверхности радиатора равна
Кт 17пер — Рприб (Кпк4~Кк)]- (22.29)
Средний перегрев поверхности радиатора:
Д/р = /р — tc—для радиатора, имеющего вид пластины;
. . , ^вх~Мвых
Д(р = Гр—------——-—для штырьевого радиатора.
Здесь /вх—температура воздуха перед радиатором, /вых— за радиатором .
В случае естественной конвекции /Вых=^р— 3; при вынужденной конвекции (№<4 м/с) /Вых=^р—6 [23].
Расчет радиатора-пластины. Для предварительной оценки величины теплообменной поверхности 5ПЛ радиатора-пластины может быть использован график, изображенный на рис. 22.10 [1]. График построен для условий естественной конвекции при нормальном давлении, пластина толщиной 2—3 мм.
Площадь радиаторной пластины равна
. 5Пл , /р=vсм •
Площадь, занимаемую полупроводниковым прибором, не вычитают из общей поверхности теплообмена.
Пример. Дано РПриб == 3Вт, Ыр = 30° Определить меры радиатора-пластины.
1. С учетом излучения (ал 0)
Из графика рис. 22.10 находим Snj] = 70 см2, /р = 35 Размеры радиатора (с запасом) 60X 60 мм2.
2. Без учета излучения (ал = 0).
Из того же графика определяем SnJ1 = 140 см2, /р= = 70 см2. Размеры радиатора 84X84 мм2.
Если требуется более точный расчет, величину поверхности Sjm определяют по формуле 5ПЛ = Рцриб/(аА/р), где а — суммарный коэффициент теплообмена, рассчитываемый по формулам, приведенным в § 22.1.
Расчет ребристого радиатора. Для вновь создаваемых радиаторов задаются геометрические размеры и рассчитывается тепловая характеристика; для готового набора радиаторов производится сопоставление известной характеристики с требуемой и подбирается необходимый радиатор.
Тепло от радиатора передается в окружающую среду конвекцией и излучением:
7*2 = + Р п,
где Рц ~ ^квн+ Рк нар — мощность, рассеиваемая конвекцией с внутренних и наружных поверхностей радиатора; Рл — мощность, рассеиваемая излучением.
При естественной конвекции (каналы радиатора расположены вертикально) с внутренней поверхности снимается мощность [24J:
SBH О?
Рк вв = 4ХВ ~ ~ А/р,
где 1В — коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м • град), при средней температуре воздуха в канале tc (равной в первом приближении tc)‘,
раз
см2.
Рис.
22.10. График для ориентировочного ности теплообмена (сплошные кривые — с учетом излучения, ел = 0,9; пунктирные— без учета излучения).
определения поверх-пластины
(22.30)
7 t j. .
Д/р — ^с*
8 , л2 \
е.-1+-^-«р о);
8ВН—внутренняя поверхность ребер радиатора, м2; t — расстояние между ребрами, м.
Значения о находят совместным решением уравнений:
1 32 / л2 \
0i = b—-- 4------ехр —-----о I,
1 Зо 4ло \ 4 /
16(/с + 273) v2BC L о0! Ф о20! ’
где g — ускорение свободного падения, м/с2; vBC — коэффициент кинематической вязкости воздуха при /с, м2/с; L — ширина ребра радиатора, м (см. рис. 22.7, е).
Решение системы уравнений лучше проводить графически.
Зависимости справедливы при ——————-—— < 22.
</с 4- 273) v2BC L
При вынужденной конвекции с внутренней поверхности ребер SBH снимается мощность
Рк вн =ак ВН ^ВН Gp--/с)» (22.31)
Nu- Хв
где аКвн =----~----— коэффициент теплоотдачи в межреберном
д/в
пространстве, Вт/(м2-град); /с = /с-|- “~—средняя температура воздуха в канале, °C (определяющая температура для расчета Nu- ).
Величина Nu- рассчитывается по одной нз формул (22.10д) ‘с
—(22.10и) (см. табл. 22.2) при соответствующем значении 2/
Re Рг — . Величину Д/в находят из уравнения теплового баланса:
г Д*в
cpW[At%= сск вн ^вн (/р—1с 2
где с — удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг • град); р — плотность воздуха, кг/м3; f — площадь поперечного сечения канала, ма; W —скорость воздуха в канале, м/с.
В первом приближении значения сир берутся при температуре /с.
Теплоотдача с наружных поверхностей радиатора определяется по формуле
нар= ак нар ^нар (^р— /с)» (22.32)
где 5нар — площадь поверхностей радиатора, обращенных в окружающую среду, м2;ак щР = NuAg// — коэффициент теплоотдачи 842
с наружных поверхностей, Вт/(м2 • град); Xj, — коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м-град); I — определяющий размер для соответствующей части наружной поверхности, м.
При естественной конвекции Nu определяется по формулам (22.10, а)—(22.10, в) табл. 22.2. при соответствующих значениях GrPr и определяющих I и I. При вынужденной конвекции Nu определяется по формулам (22.10, о) и (22.10, с) табл. 22.2 при соответствующих Re и определяющих I и t.
Отвод тепла за счет излучения вычисляется по формуле
Рл = ал Зд (^р — Aj)> (22.33)
где ал — коэффициент теплоотдачи излучением, Вт/(м2 • град) [определяется по формуле (22.14)]; $л — поверхность параллелепипеда с размерами, равными габаритным размерам радиатора, м2.
По полученным результатам строят графики:
Рк вн= f (Д^р)> Рк пар = / (Д^р), Рд — f (А^р)
и суммарную тепловую характеристику радиатора (рис. 22.11) Рр =
По тепловой характеристике радиатора при заданной мощности рассеивания РПриб определяют перегрев радиатора Д/р и по формулам (22.27) или (22.28)—температуру перехода прибора /Пер-
Необходимо, чтобы ^цер расч < ^пер доп-
Пример. Рассчитать температуру перехода транзистора, установленного на ребристом радиаторе (см. рис. 22.7, е). Рассеиваемая мощность 6 Вт, Лпн = 1 °С/Вт, Рк — 0,5 °С/Вт. Размеры радиатора: L = 55 мм, В ~ 49 мм, Н = 25 мм, d = 3 мм, б = 1 мм, ( = 3 мм, число ребер п = 12. Условия охлаждения: tc = 50° С,
скорость воздуха в радиаторе 1 м/с. Транзистор установлен со стороны радиатора, не имеющей ребер.
Расчет:
I. Определяем величину геплоотдающих поверхностей (поверхностью торцов пренебрегаем):
Fhh = [2 (77—d> -М] (« —1) L = [2(25-3)+3]X
X 10-® 11 -50-10-3 = 25,8-10-3 м2,
FHap = LB + 2// L + 6/,л = 50 • 10-8 • 49 • 10-3 +
+ 2-25-10“3-50-10-3+ 1 • 10-3-50-IO-3-12 = 5,55-10“3 м2;
Fn = 2LB-\-2LH + 2В// = 2 50-10-3-49-10-® +
+ 2-50-10-3-25-IO"3+ 2-49-10“3-25 10"3 = 9,85-IO'3 M2
2. Количество гепла, отданного внутренней поверхностью,
Р
Рнн — р РВн
6-25,8-10-3 ---------— 5 Вт
31,2-Ю-з
Перегрев воздуха в каналах радиатора при Рнн = 5 Вт: р
А/в =—— =6,4° С.
cW[p
Определяющая температура для расчета критерия Nu: AL
/с = /с+ -^- = 50+3,2 = 53,2° С.
3. Рассчитываем коэффициенты ак вн, ак нар, ал по формулам (22.10, д), (22.10, п) (табл. 22.2), (22.14) и Рк вн, Рк нар и Рл для ряда значений А(р. Результаты расчета сведены в табл. 22.8 На графике (рис. 22.11) построены зависимости Рк вн = /(А/р), Рк нар 4“ Р л — = /(А(р) и суммарная тепловая характеристика радиатора.
Рр = Рц вп + Рк нар + Рд = f (А^р)-
ТАБЛИЦА 22.8
Результаты расчета ребристого радиатора
Поверхность 'н > °C А/ °C Re X, Вт/(м-град) F, м’ а, Вт/ /(м«-•град) Nu aF, Вт/ /град р, Вт
Внутренняя Наружная Лучистая 53,2 50 50 3,8 7 7 328 2780 2,82- IO"2 2,82-10~2 2,6-IO"2 5,55-IO"3 9,85-Ю-з 41,5 19,5 6,3 8,86 34,8 1,08 0,109 0,062 4,1 0.76 0,435
4. По тепловой характеристике радиатора для заданной мощности Р™ = 6Вт определяем расчетный перегрев радиатора Д(р =»
5. Рассчитываем температуру коллекторного перехода:
/пер— /с + "тЛ" + Ртр U?k + ^пк) — 50-|-д т
4,8
+-5^-+6 (°.54-ПО) = 64 °C.
Коэффициент Кт выбирается по табл. 22.5.
Расчет штырьевого радиатора при вынужденной конвекции. Теплоотдача стержня переменного сечения определяется по формуле [1]:
Р1ПТ=1,14Д/р th (bh) /ак Пк[, (22.34)
где Д/р—средний перегрев радиатора, °C; Ршт — мощность, рассеиваема? штырем, Вт; b = 1/ ; daKH — эквивалентный диаметр
' Д“экн
0-ъ
а) У
Рис. 22.12. Штырь штырьевого радиатора (а) и расположение штырей на пластине (б).
среднего по высоте сечения штыря (для квадрата с/экв равен стороне квадрата, для круга—диаметру); h — высота штыря, м (рис. 22.12, а); П — периметр поперечного сечения штыря, м; f— площадь поперечного сечения (среднего по высоте) штыря, ма; А. — коэффициент теплопроводности материала радиатора, Вт/(м • град); ак — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 • град).
Расчет ак производится по формуле
КУ0-58 ак — (1т) ,о,42 ’
аусл
где и) — скорость воздуха на входе в радиатор, м/с; dycJ1 = П/л — определяющий размер, м.
Коэффициент берется для температуры 1т = 0,5(/нх 4* 4" /вых)- Значения и thx даны в табл. 22.9 и 22.10.
ТАБЛИЦА 22.9
Значения комплекса теплофизических свойств воздуха В3 (tm) при разных температурах
im, °C —50 —20 — 10 0 10 20 30 40 50 60
В3 (im) 3,18 3,02 2,97 2,91 2,90 2,88 2,86 2,83 2,82 2,8
ТАБЛИЦА 22.10
Значения гиперболического таигенса
X 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
th х 0,000 0,100 0,197 0,291 0,380 0,462 0,537 0,604 0,664 0,716 0,762
Общее число штырей радиатора
п,= Р р/Р шт> где Рп — мощность, рассеиваемая радиатором, Вт.
Площадь радиаторной плиты
^рп — f з п + /пр, где F3 — площадь плиты, на которой расположены штыри, м2 (заштрихованные площадки на рис. 22.12, б); /пр — площадь посадочного места полупроводникового прибора, м2.
Пример [1]. Рассчитать штырьевой радиатор для транзистора типа П210А; рассеиваемая мощность 25 Вт. Геометрические размеры штыря (рис. 22.12): h — 15 мм, X а, = 3X3 мм2, а2 X а2 = IX X 1 мм2; шаг штырей 5 мм. Материал радиатора сплав Д16 [X => = 174 Вт/(м • град)].
Условия работы: /с = 25° С, р — 760 мм рт. ст., W = 3 м/с.
Тепловые параметры транзистора: /пер — + 85° С, /?Пк = 1 и Як = 0,4°С/Вт.
Ра с ч е т:
1. Средняя температура поверхности радиатора:
/р = Ят l^nep — Рприб (Рпк 4*Рк)]= 0,93 (85 25• 1,4) = 46,5° С.
2. Средний перегрев радиатора
-4- /вых 25-4-40,5
Д/р = /р—-вх^ вых = 46,5——~~—= 13,7° С,
18ых= /р—6 = 40,5° С.
3. Коэффициент теплоотдачи
^0,58 ак=2,86- J— 2 =66,2 Вт/(м2 • град).
(Коэффициент B2(tm) определяется по табл. 22.9.)
4. Теплоотдача единичного штыря:
Ршт= 1,14.13,7.0,394 х
X V 66,2-2 10~3-4 • 174 - (2 -10-3)2 = 0,127 Вт.
Общее число штырей
« = 25/0,127 = 201.
Площадь пластины, на которой расположены штыри (без площади /пр):
Fs « = 0,25.201 =50,7 см2.
Размеры одностороннего радиатора 71X71 мм2. Если радиатор двусторонний,
Fnp = 50,7+ 19,5 = 70,2 см2,
где /Пр = 19,5 см2.
Размеры двустороннего радиатора 56X60 мм2.
Некоторые рекомендации по конструированию радиаторов. Для радиаторов применяют материалы, обладающие хорошей теплопроводностью и малым удельным весом. Целесообразно использовать алюминий и его сплавы (АД, АМц, Д16, АЛ-2 и др.). Для снижения веса применяют магниевые сплавы МА-1, МА-8 [1]. Ребристые и штырьевые радиаторы изготавливают литьем или фрезерованием из сплошной заготовки. Чтобы увеличить теплоотдачу излучением поверхность радиатора окрашивают темной матовой краской или подвергают травлению и оксидированию с добавкой черного красителя. Для снижения теплового сопротивления контакта RK рекомендуется обрабатывать поверхность радиатора, контактирующую с полупроводниковым прибором, с чистотой ие ниже v 6; на контактную поверхность следует наносить вязкие вещества с хорошей теплопроводностью. Например, полиметилсилоксановые жидкости с вязкостью от 200 до 1000 сСт (ПМС-200, 300, 500, 1000) снижают величину /?к до 50%.
Не рекомендуется устанавливать изоляционные прокладки между корпусом полупроводникового прибора и радиатором. Целесообразно, когда это возможно, электрически изолировать радиатор от шасси РЭА, а полупроводниковый прибор крепить на радиаторе без изоляции. Если радиатор служит для охлаждения одного полупроводникового прибора, его следует располагать в центре радиатора. При размещении нескольких приборов на радиаторе их устанавливают так, чтобы тепловая мощность была равномерно распределена по поверхности радиатора.
При охлаждении радиатора за счет естественной конвекции воздушные каналы следует располагать вертикально. При обдуве каналы располагают по направлению движения воздуха.
22.4. СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ РЭА
Параметры РЭА (допустимая температура ^доп, рассеиваемая мощность Ра) и окружающей среды (температура tc, давление рс), режим эксплуатации РЭА и объекта, особенности конструкции аппаратуры определяют требования к системе охлаждения и ее выбор
Если допустимая температура РЭА /доп выше температуры окружающей среды (с, то система охлаждения может осуществлять отвод тепла от охлаждаемой РЭА непосредственно в окружающую среду. В системах охлаждения, используемых при /доп <( /с, отвод тепла в окружающую среду происходит с затратой внешней энергии или с уносом массы при фазовых превращениях хладоагентов.
Системы, обеспечивающие охлаждение всего радиотехнического комплекса, называют общими (централизованными), в отличие от
локальных, используемых для охлаждения отдельных геплонагру-женных блоков.
Системы охлаждения с непосредственным отводом тепла в окружающую среду
В этих системах воздух либо непосредственно обдувает РЭА (рис. 22.13, а), либо направляется в специальные теплообменные аппараты (радиаторы), к которым тепло от РЭА подводится промежуточным теплоносителем (рис. 22.13, б, в). В соответствии с этим различают системы прямого и косвенного охлаждения.
Промежуточный контур (рис. 22.13, б, в) соединяет охлаждаемый объект с теплообменником [17], осуществляющим отвод тепла. В качестве теплоносителей промежуточного контура могут быть использованы газ и жидкости.
В большинстве случаев газообразным теплоносите-
Рис. 22.13. Схемы воздушных систем охлаждения РЭА:
а—прямого охлаждения; б—с промежу точным воздушным контуром; в —с промежуточным жидкостным контуром;
1—блоки РЭА; 2— вентилятор; 3—воздуховоздушный радиатор; 4 — жидкостно-воздушный радиатор; 5 — циркуляционный насос.
лем в системах охлаждения РЭА является воздух. Воздушный промежуточный контур применяют потому, что окружающий воздух часто содержит пыль, вредные примеси, бывает влажным. Для обеспечения цир-
куляции воздуха в промежуточном контуре применяются осевые или центробежные вентиляторы. Методика аэродинамического расчета и выбора вентиляторов изложена в [10, 20, 26].
К жидким теплоносителям для систем охлаждения РЭА предъявляются весьма разнообразные требования. Они должны иметь требуемые теплофизические свойства во всем интервале изменения окружающих температур, относительно небольшую вязкость, быть химически нейтральными, безопасными.
В ряде случаев необходимо иметь высокие диэлектрические свойства, высокую оптическую прозрачность.
В современной РЭА наибольшее распространение в качестве жидких теплоносителей нашли: вода, этиловый спирт, антифризы, кремнийоргаиические и фторорганические жидкости. Теплофизические параметры теплоносителей приведены в работах [5, 22].
В качестве циркуляционных насосов в системах охлаждения РЭА наибольшее распространение получили центробежные и шестеренчатые насосы Методы расчета жидкостных систем охлаждения и выбора насосов изложены в [4, 10, 13, 26].
Системы охлаждения с затратой внешней энергии или уносом массы
Предварительное охлаждение воздуха. При наличии воздуха высокого давления применяется предварительное понижение температуры дросселированием [6], охлаждение воздуха в турбохолодильниках [6] и в вихревых трубах [6,15].
Рис. 22.14. Схемы воздушных систем охлаждения РЭА
а — схема прямого охлаждения с турбохолодильником; б — схема с турбохолодильником и промежуточным жидкостным контуром; в —схема прямого охлаждения с вихревой трубой;
/—турбохолодильник; 2 — РЭА; 3 — жидкостно-воздушный радиатор; 4 — циркуляционный насос; 5—гладкая цилиндрическая труба; 6 — тангенциальное сопло; 7—улитка; 8—диафрагма с осевым отверстием; 9—дроссель.
На рис. 22.14, а, б, в изображены схемы охлаждения РЭА с применением турбохолодильника и вихревой трубы, а на рис. 22.15 показаны зависимости, качественно характеризующие эффективность различных способов охлаждения [6]. Как видно из графика, охлаждение воздуха в вихревой трубе по энергетическим показателям значительно уступает охлаждению в турбохолодильнике. Существенными же преимуществами вихревой трубы являются про-
стота, надежность, небольшие размеры и масса [3, 15].
Фазовые превращения хладоагента и унос массы. На рис. 22.16 показана схема системы охлаждения с радиатором, имеющим впрыск холодильного агента в продувочный воздух Теплообменник проду-
г
Рис. 22.15. Сравнение эффективности охлаждения воздуха в турбохолодильнике (/), вихревой трубе (2) и дросселе (3). По оси ординат отложено снижение температуры, по оси абсцисс — давление на входе.
Рис. 22.16. Схема воздушной системы охлаждения РЭА с уносом массы (впрыск холодильного агента в продувочный воздух)
/ — РЭА; 2 —циркуляционный насос; 3 — жидкостно-воздушный радиатор; 4 — форсунка; 5—бак с хладоагентом; 6— дренажный штуцер; 7—баллон со сжатым воздухом; 8 — редуктор; 9— электромагнитный клапан; 10-дренажно-заправочный штуцер.
вается воздухом (tc > /доп), в который через форсунки впрыскивается низкокипящий хладоагент. Хладоагент кипит и понижает температуру воздуха на входе в радиатор. Необходимое давление хладоагента обеспечивается баллоном со сжатым воздухом. Давление впрыска поддерживается постоянным с помощью редуктора.
На рис. 22.17 изображена схема испарительной системы охлаж дения. Система содержит промежуточный контуре циркуляционным насосом и бак-испаритель с запасом холодильного агента. Дренаж паров холодильного агента через клапан осуществляется в окружающую среду. Эффективность испарительных схем, их начальный вес и занимаемый объем прежде всего зависят от рода выбранного холодильного агента и времени работы РЭА.
Парокомпрессионные и термоэлектрические холодильные агрегаты. Эти агрегаты осуществляют перенос тепла в окружающую более горячую среду за счет затраты внешней энергии.
На рис. 22.18 представлена схема системы охлаждения с парокомпрессионным агрегатом. Она включает контур теплоносителя, испаритель, компрессор с приводом, конденсатор и терморегулирующий вентиль.
Принципы действия и схемы парокомпрессионных и термоэлектрических агрегатов освещены в [12, 19, 21].
Рис. 22.18. Схема системы охлаждения РЭА с парокомпрессионным агрегатом:
1—промежуточный контур с РЭА; 2—испаритель; 3—компрессор с приводом; 4— воздушный конденсатор; 5— терморегулирующий вентиль.
Рис 22.17. Испарительная система охлаждения:
/—РЭА; 2 — циркуляционный насос; 3 — дренажный клапан; 4 — бак-испа-рнтель; 5 — дренажно-заправочный штуцер.
Термоэлектрические системы по весовым и энергетическим показателям могут конкурировать с парокомпрессионными при холо-допроизводительностях до 400—500 Вт.
Термоэлектрические охлаждающие приборы находят наибольшее применение для решения вопросов локального охлаждения РЭА с малым тепловыделением [3, 12].
ЛИТЕРАТУРА
1 Агапова М. Г., Гальперин Е. И. Основы тепловых расчетов полупроводниковых приборов с радиаторами. В сб. «Полупроводниковые приборы и их применение», вып. 14. Изд-во «Советское радио», 1965.
2. А г е е в А. П. Радиаторы для полупроводниковых диодов и транзисторов, «Радио», 1968, № 6.
3. А н т о н о в Е. И. и др. Устройства для охлаждения приемников излучения. Изд-во «Машиностроение», 1969.
4. Аринушкин Л. С, и др. Авиационные центробежные насосные агрегаты. Изд-во «Машиностроение», 1967.
5. Варгафтик Н. Б. Справочник по геплофизическим свойствам газов и жидкостей. Физматгиз, 1963.
6. Воронин Г. И., Верба М. И. Кондиционирование воздуха на летательных аппаратах. Изд-во «Машиностроение», 1965.
7. Д у л ь н е в Г. Н. Теплообмен в радиоэлектронных устройствах, Госэнергоиздат, 1963.
8. Дульнев Г. Н., Семяшкин Э. М. Теплообмен в радиоэлектронных аппаратах. Изд-во «Энергия», 1968.
9. Дульнев Г. Н., Тарновский Н. Н., Т р у д-к о в а Э. Ф. Коэффициентный метод расчета теплового режима принудительно вентилируемых радиоэлектронных стоек. «Известия вузов СССР», Приборостроение, 1969, т. XII, вып. 12.
10. И д е л ь ч и к И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, Госэнергоиздат, 1960.
11. Исаченко В. П., Осипов В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. Изд-во «Энергия», 1969.
12. К о л е н к о Е. А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. Изд-во «Наука», 1967.
13. Кутателадзе С. С., Боришанский В. М Справочник по теплопередаче. Госэнергоиздат, 1959.
14. Лыков А. В. Теория теплопроводности. Изд-во «Высшая школа», 1967.
15. Мер кул ов А. П. Вихревой эффект и его применение в технике. Изд-во «Машиностроение», 1969.
16. Новиков В. С. Техническая эксплуатация и надежность авиационного радиооборудования. Изд-во «Транспорт», 1970.
17. Петровский Ю. В., Фастовский В. Г. Современные эффективные теплообменники. Госэнергоиздат, 1962.
18. П е х о в и ч А. И., Жидких В. М. Расчеты теплового режима твердых тел. Изд-во «Энергия», 1968.
19. Розенфельд Л. М., Ткачев А. Г. Холодильные машины и аппараты. Госторгиздат. 1955.
20. Р ы с н н С. А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов, Справочник. Машгиз, 1961.
21. С о к о л о в Е. Я., Б р о д я н с к и й В. М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения. Изд-во «Энергия», 1967.
22. Теплофизические свойства веществ. Справочник под ред. Варгафтик Н. Б. Госэнергоиздат, 1956.
23. «Транзисторы», Сб. статей. Изд-во «Советское радио», 1968.
24. Фукс Л. Г. Свободная конвекция в нагретой вертикальной щели, «Известия вузов СССР», «Энергетика», 1961, № 3.
25 Шнейдер П. Инженерные проблемы теплопроводности. Изд-во иностранной литературы, 1960.
26. Э к к Б. Проектирование и эксплуатация центробежных и осевых вентиляторов. Гостехиздат, 1959.
27. К р а у с А. Д. Охлаждение электронной аппаратуры. Л., «Энергия», 1971.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие . . , » , ............................................ 3
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
1. Основные стадии конструирования РЭА , . . , ......... 5
1.1. Общие замечания 5
1.2 Подготовительная стадия.................................. 7
1.3. Эскизное проектирование................................ 12
1.4. Техническое проектирование ............................ 24
Литература................................................. 26
2. Первичные источники питания . , , ...................... . , . 27
2.1. Общая характеристика . ................................ . 27
2.2. Гальванические элементы и батареи...................... 31
2.3. Аккумуляторные элементы и батареи...................... 43
2.4. Фотоэлектрические источники тока....................... 48
2.5. Термоэлектрические генераторы . , ............ 48
Литература , . ............................................ 49
3. Методы компоновки РЭА ................... 50
3.1. Общие замечания . . . ................................. 50
3.2. Аналитическая компоновка............................... 50
3.3. Модельная компоновка.................................. 52
3.4. Графическая компоновка ................................ 57
Литература , . . ........................................... 57
4. Паразитные связи и наводки................................. 58
4.1. Общие сведения......................................... 58
4.2. Экранирование проводов................................. 58
4.3. Экранирование высокочастотных катушек.................. 61
4.4. Экранирование низкочастотных катушек и трансформаторов ... 63
Литература . . ............................................. 66
6. Условия работы РЭА ............... ......................... 67
5.1. Климат и климатические зоны............................ 67
5.2. Воздействие влаги...................................... 70
5.3. Воздействие температуры................................ 71
5.4. Механические воздействия............................... 71
5.5. Воздействие полей СВЧ.................................. 74
5.6. Ионизирующая радиация и ее воздействие на вещество..... 83
5.7. Влияние облучения иа конструкционные материалы......... 84
5 8. Влияние ионизирующего облучения на резисторы.......... 85
5.9. Влияние ионизирующего облучения на конденсаторы........ 87
5.10. Влияние радиации на полупроводниковые диоды . ........ 88
5.11. Воздействие радиации на транзисторы................... 89
Литература................................................ 92
6 влияние человека — оператора на конструкцию РЭЛ ........ 94
6.1. Общие сведения............................................. 94
6.2. Рекомендации по конструированию индикаторных устройств ... 99
6.3. Рекомендации по конструированию регулирующих устройств ... 105
6.4. Форма и цвет РЭА.............................................1%
Литература.......................................................108
7. Конструкционные материалы......................................109
7.1 . Металлы и сплавы......................................... 109
7.2. Требования к конструкции деталей, изготовляемых штамповкой . 119
7.3. Требования к конструкции деталей, изготовляемых резанием . . 122
7.4. Требования к конструкции деталей, изготовляемых литьем ... 127
7.5. Пластмассы..................................................127
7.6 Керамика...................................................137
7 7. Резины.....................................................138
Литература......................................................143
8. Некоторые сведения о единой системе конструкторской документации . 145
8 1. Виды изделий и конструкторской документации..................145
8 2. Стадии разработки............................................151
8.3. Текстовые документы................,.......................... 154
8.4. Групповые конструкторские документы...........................160
8.5. Технические условия ... 161
8.6. Патентный формуляр ..........................................161
8.7. Обозначение...................................................161
8.8. Общие требования к выполнению чертежей..............161
8.9. Спецификация..................................................163
8.10, Выполнение чертежей..........................................163
8.11. Правила нанесения размеров...................................168
8.12, Указание предельных отклонений осей, формы и расположения поверхности ................................................. 170
8.13. Обозначение на чертежах покрытий, термической и других видов обработки......................................................173
8.14. Изображение резьбы, сварных и неразъемных соединений ... 174
8.15. Изображение на чертежах крепежных деталей............. , . 177
8.16. Нанесение надписей...................................... 178
8.17. Правила выполнения чертежей различных изделий................178
8.18. Учет и обращение документации.............................. 185
8.19. Эксплуатационная документация................................188
8.20. Ремонтные документы...................................., 191
8.21. Схемы. Виды и типы....................................., 192
8.22. Правила выполнения электрических схем........................194
Перечень стандартов ЕСКД на 1/VI 1971 г................., ... . 200
ЧАСТЬ ВТОРАЯ
9. Полупроводниковые приборы и приемно-усилительные лампы ..... 204
9.1. Система обозначения и порядок записи полупроводниковых приборов в конструкторской документации........................... 204
9.2. Проектирование РЭА с применением полупроводниковых приборов 206
9.3. Крепление и монтаж полупроводниковых приборов.................208
9.4. Устойчивость полупроводниковых приборов к внешним воздействиям ........................................................ 208
9.5. Выбор типа полупроводникового прибора.........................209
9.6. Система обозначения и порядок записи приемно усилительных ламп в конструкторской документации............................220
9.7. Классификация и основные области применения приемно усилительных ламп...................................................221
9.8. Технологический разброс параметров ламп и их применение в процессе эксплуатации ...........................................223
9.9. Влияние электрического режима на срок службы приемно усилительных ламп...................................................223
9.10. Влияние условий эксплуатации на срок службы приемно-усилительных ламп . . ...................................... 229
Литература .......... . . . .......................................243
10. Конденсаторы и резисторы ................ , . 244
10.1. Основные параметры и области применения конденсаторов ... 244
10.2. Конденсаторы электролитические...............................246
10.3. Конденсаторы пленочные и металлопленочные . . ...............263
10.4. Конденсаторы слюдяные...................................... 270
10.5. Конденсаторы керамические....................................274
10.6. Конденсаторы бумажные и металлобумажные.....................309
10.7. Конденсаторы подстроечные....................................333
10.8. Основные параметры и области применения резисторов .... 337
10.9. Резисторы постоянные углеродистые и бороуглеродистые . . . 339
10.10. Резисторы постоянные металлопленочные и металлоокисные . . 344
10.11. Резисторы постоянные композиционные...................... 347
10.12. Резисторы постоянные проволочные ..........................351
10.13. Резисторы переменные непроволочные . . .........357
10.14. Резисторы переменные проволочные . . ... ..................368
Литература................................................ . 372
//. Контурные и дроссельные катушки индуктивности ........ 373
11.1. Классификация катушек индуктивности по конструктивным признакам ........................................................373
11.2. Катушки индуктивности без сердечников........................374
11.3. Катушки с магнитными сердечниками............................376
11.4. Катушки с сердечниками из немагнитных металлов...............382
11.5. Конструктивный расчет связанных катушек......................384
11.6. Воздействие экрана иа параметры катушки......................385
11.7, Подстройка катушек индуктивности.............................387
11.8. Дроссели высокой частоты.....................................388
Литература....................................................... 389
/2 Трансформаторы и дроссели .......
12.1 . Общие вопросы конструирования трансформаторов и дросселей 390
12.2 . Силовые трансформаторы , ...................................399
12.3 . Согласующие трансформаторы ..............................407
12.4 . Импульсные трансформаторы.............................. 413
12.5 . Неуправляемые дроссели................................. 418
12.6 . Дроссели фильтров выпрямителей..............,............421
12.7 . Расчетные графики и таблицы............................ 424
Литература ................................................... 461
13 . Электромонтажные соединения . ..............I . 463
13.1, Монтажные провода и кабели . . . .......... • • 463
13.2. Экранирующие чулки и шланги . , ...............478
13.3. Изоляционные материалы . . ............. 480
13.4. Общие сведения о проектировании монтажных схем ...... 483
13.5. Выбор и монтаж проводов........................483
13.6. Монтаж экранированных проводов и кабелей..... 486
13.7, Укладка и вязка жгутов..................... 487
13.8. Монтаж многоконтактиых элементов ............ 490
13.9. Монтаж навесных элементов ...................г 49Г
Литература ........................................ 492
14 Печатный монтаж ....... .......................................493
14.1. Общие замечания . . ..................................493
14.2. Изоляционные и проводниковые материалы для печатных плат 494
14,3. Требования к геометрии плат и проводников 499
14.4. Расположение деталей на печатных платах...................502
14.5. Специальные типы печатных узлов...........................503
14.6, Маркировка и упрощенное оформление чертежей печатных плат 504
Литература.................................................... 506
75. Установочные изделия............................................507
15.1. Панели ламповые ...........................................507
15.2. Патроны и фонари сигнальных устройств, световые транспаранты 507
15.3. Предохранители и держатели............................... 513
15.4. Ручки управления...........................................515
15.5. Лепестки и кабельные наконечники, соединительные платы, расшивочные панели и монтажные стойки.......................... . 522
15.6. Резонаторы пьезоэлектрические..............................522
Литература .................................................... 534
76 Коммутационные изделия . ............ 535
16,1, Разъемы................................................... 535
16.2. гнезда и штепсели . . .................................. • • 551
16.3. Переключатели . . ..................................... 556
16.4. Микропереключатели, тумблеры и кнопки......................560
16.5. Рекомендации по применению разъемов, переключателей и микропереключателей ................................................562
16.6. Электромагнитные реле.................. . . ...............568
Литература , .........................587
Г Конструкции элементов сверхвысоких частот .......... > 588
17.1. Основные параметры элементов СВЧ....................... 588
17.2. Линии передачи СВЧ.......................................589
17.3. Простейшие элементы СВЧ тракта ........................ 632
17.4. Конструкции некоторых узлов СВЧ..........................654
Литература ................................................. 666
78 Конструирование микроминиатюрной РЭА , . ..................., 668
18.1 . Терминология микроминиатюризации . . .......... 668
18.2 . Микромодули . .,........................................670
18.3 . Интегральные пленочные схемы............................685
18.4 . Интегральные полупроводниковые микросхемы...............698
Литература s . , ...........................................712
19. Расчет электрических допусков РЭА . , ...........................713
19.1. Уравнения погрешностей......................................713
19.2. Расчет температурных допусков............................. 714
19^3. Расчет допусков на старение.................................720
19.4. Расчет допусков на влажность........................... ... 721
19.5. Определение производственных допусков.......................723
19 6. Расчет допусков на параметры элементов.....................725
19.7. Пример расчета . , . .......................................728
Литература ...................................................... 734
20, Защита РЭА от механических воздействий , . t . . , । . , t • 736
20.1. Расчет виброзащиты РЭА.............<......................738
20.2. Расчет собственных частот РЭА на амортизаторах............748
20.3. Приближенный расчет системы амортизации на ударные нагрузки 750
20.4. Расчет системы амортизации на действие линейных ускорений 753
20.5. Основные параметры некоторых типов амортизаторов ... 754
Литература......................«...............................774
21. Защитные покрытия..............................................776
21.1. Классификация покрытий . > . ..............................776
21.2. Металлические и неметаллические (неорганические) покрытия 776
21.3. Лакокрасочные покрытия......................,..............792
21.4. Нанесение обозначений покрытий на чертежах ................803
Литература..................................................... 804
22. Защита РЭА от тепловых воздействий............................ 805
22.1. Общие сведения о теплообмене в РЭА . . ....................805
22.2. Расчет теплового режима герметичного и перфорированного одноблочного и принудительно вентилируемого многоблочного аппаратов коэффициентным методом.....................................825
22.3. Радиаторы для полупроводниковых приборов...................835
22.4. Системы охлаждения РЭА.....................................848
Литература 851