电气工程师入门与进阶教程
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5.1.1 固定电阻器

(1)外形与图形符号

固定电阻器是一种阻值固定不变的电阻器。常见固定电阻器的实物外形如图5-1(a)所示,固定电阻器的图形符号如图5-1(b)所示,在图5-1(b)中,上方为国家标准的电阻器符号,下方为国外常用的电阻器符号(在一些国外技术资料常见)。

图5-1 固定电阻器实物外形与图形符号

(2)功能

固定电阻器的主要功能有降压、限流、分流和分压。固定电阻器功能说明如图5-2所示。

图5-2 固定电阻器的功能说明

① 降压、限流 在图5-2(a)所示电路中,电阻器R1与灯泡串联,如果用导线直接代替R1,加到灯泡两端的电压有6V,流过灯泡的电流很大,灯泡将会很亮,串联电阻R1后,由于R1上有2V电压,灯泡两端的电压就被降低到4V,同时由于R1对电流有阻碍作用,流过灯泡的电流也就减小。电阻器R1在这里就起着降压、限流功能。

② 分流 在图5-2(b)所示电路中,电阻器R2与灯泡并联在一起,流过R1的电流I除了一部分流过灯泡外,还有一路经R2流回到电源,这样流过灯泡的电流减小,灯泡变暗。R2的这种功能称为分流。

③ 分压 在图5-2(c)所示电路中,电阻器R1R2R3串联在一起,从电源正极出发,每经过一个电阻器,电压会降低一次,电压降低多少取决于电阻器阻值的大小,阻值越大,电压降低越多,图中的R1R2R3将6V电压分成5V和2V的电压。

(3)阻值的识读

为了表示阻值的大小,电阻器在出厂时会在表面标注阻值。标注在电阻器上的阻值称为标称阻值。电阻器的实际阻值与标称阻值往往有一定的差距,这个差距称为误差。电阻器标称阻值和误差的标注方法主要有直标法和色环法。

① 直标法 直标法是指用文字符号(数字和字母)在电阻器上直接标注出阻值和误差的方法。直标法的阻值单位有欧(Ω)、千欧(kΩ)和兆欧(MΩ)。

误差大小表示一般有两种方式:一是用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示误差为±5%、±10%、±20%,如果不标注误差,则误差为±20%;二是用字母来表示,各字母对应的误差见表5-1,如J、K分别表示误差为±5%、±10%。

表5-1 各字母对应的误差

直标法常见形式主要有以下几种。

a.用“数值+单位+误差”表示。图5-3(a)中所示的四个电阻器都采用这种方式,它们分别标注12kΩ±10%、12kΩⅡ、12kΩ10%、12kΩK,虽然误差标注形式不同,但都表示电阻器的阻值为12kΩ,误差为±10%。

b.用单位代表小数点表示。图5-3(b)中所示的四个电阻器采用这种表示方式,1k2表示1.2kΩ,3M3表示3.3MΩ,3R3(或3Ω3)表示3.3Ω,R33(或Ω33)表示0.33Ω

c.用“数值+单位”表示。这种标注法没标出误差,表示误差为±20%,图5-3(c)中所示的两个电阻器均采用这种方式,它们分别标注12kΩ、12k,表示的阻值都为12kΩ,误差为±20%。

d.用数字直接表示。一般1kΩ以下的电阻器采用这种形式,图5-3(d)中所示的两个电阻器采用这种表示方式,12表示12Ω,120表示120Ω

图5-3 直标法常见形式

② 色环法 色环法是指在电阻器上标注不同颜色圆环来表示阻值和误差的方法。图5-4中所示的两个电阻器就采用了色环法来标注阻值和误差,其中一只电阻器上有四条色环,称为四环电阻器,另一只电阻器上有五条色环,称为五环电阻器,五环电阻器的阻值精度较四环电阻器更高。

图5-4 色环电阻器

a.色环含义。要正确识读色环电阻器的阻值和误差,须先了解各种色环代表的意义。色环电阻器各色环代表的意义见表5-2。

表5-2 色环电阻器各色环代表的意义

b.四环电阻器的识读。四环电阻器阻值与误差的识读如图5-5所示。四环电阻器的识读具体过程如下。

图5-5 四环电阻器阻值和误差的识读

第一步:判别色环排列顺序。

四环电阻器色环顺序判别规律如下。

·四环电阻器的第四条色环为误差环,一般为金色或银色,因此如果靠近电阻器一个引脚的色环颜色为金、银色,该色环必为第四环,从该环向另一引脚方向排列的三条色环顺序依次为三、二、一。

·对于色环标注标准的电阻器,一般第四环与第三环间隔较远。

第二步:识读色环。

按照第一、二环为有效数环,第三环为倍乘数环,第四环为误差数环,再对照表5-2各色环代表的数字识读出色环电阻器的阻值和误差。

c.五环电阻器的识读。五环电阻器阻值与误差的识读方法与四环电阻器基本相同,不同在于五环电阻器的第一、二、三环为有效数环,第四环为倍乘数环,第五环为误差数环。另外,五环电阻器的误差数环颜色除了有金、银色外,还可能是棕、红、绿、蓝和紫色。五环电阻器的识读如图5-6所示。

图5-6 五环电阻器阻值和误差的识读

(4)额定功率

额定功率是指在一定的条件下电阻器长期使用允许承受的最大功率。电阻器额定功率越大,允许流过的电流越大。

固定电阻器的额定功率要按国家标准进行标注,其标称系列有1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、5W和10W等。小电流电路一般采用功率为1/8~1/2W的电阻器,而大电流电路常采用1W以上的电阻器。

电阻器额定功率的识别方法主要有以下几点。

① 对于标注了功率的电阻器,可根据标注的功率值来识别功率大小。图5-7(a)中所示的电阻器标注的额定功率值为10W,阻值为330Ω,误差为±5%。

图5-7 根据标注和体积识别功率

② 对于没有标注功率的电阻器,可根据长度和直径来判别其功率大小。长度和直径值越大,功率越大,图5-7(b)中体积一大一小两个色环电阻器,体积大的电阻的功率更大。

③ 在电路图中,为了表示电阻器的功率大小,一般会在电阻器符号上标注一些标志。电阻器上标注的标志与对应功率值如图5-8所示,1W以下用线条表示,1W以上的直接用数字表示功率大小(旧标准用罗马数字表示)。

图5-8 电路图中电阻器的功率标注方法

(5)常见故障及检测

固定电阻器常见故障有开路、短路和变值。检测固定电阻器使用万用表的欧姆挡。

在检测时,先识读出电阻器上的标称阻值,然后选用合适的挡位并进行欧姆校零,测量时为了减小测量误差,应尽量让万用表表针指在欧姆刻度线中央,若表针在刻度线上过于偏左或偏右时,应切换更大或更小的挡位重新测量。

固定电阻器的检测如图5-9所示(以测量一只标称阻值为2kΩ的色环电阻器为例),具体步骤如下所述。

图5-9 固定电阻器的检测

第一步:将万用表的挡位开关拨至×100Ω挡。

第二步:进行欧姆校零。将红、黑表笔短路,观察表针是否指在“Ω”刻度线的“0”刻度处,若未指在该处,应调节欧姆校零旋钮,让表针准确指在“0”刻度处。

第三步:将红、黑表笔分别接电阻器的两个引脚,再观察表针指在“Ω”刻度线的位置,图中表针指在刻度“20”,那么被测电阻器的阻值为20×100 = 2000Ω = 2kΩ

若万用表测量出来的阻值与电阻器的标称阻值相同,说明该电阻器正常(若测量出来的阻值与电阻器的标称阻值有些偏差,但在误差允许范围内,电阻器也算正常)。

若测量出来的阻值∞,说明电阻器开路。

若测量出来的阻值为0,说明电阻器短路。

若测量出来的阻值大于或小于电阻器的标称阻值,并超出误差允许范围,说明电阻器变值。