При ремонте теплоизмерительных и электроизмерительных приборов, а также электронных регуляторов часто приходится наматывать проволочные резисторы. Они должны иметь бифилярную безындукционную обмотку из манганинового провода.
Манганин, в отличие от многих других сплавов, обладает свойством изменять свое электрическое сопротивление с течением времени, причем оно постепенно уменьшается иногда до 1 % от первоначального значения. Такое явление называют естественным старением.
Это свойство у манганина проявляется каждый раз при так называемом наклепе, возникающем в результате процесса изготовления манганиновой проволоки или при ее намотке, а также при вырубке или гибке пластин шунтов, когда повышается твердость манганина и его удельное сопротивление.
В дальнейшем происходит самопроизвольное снятие наклепа и в манганине появляются другие структурные изменения, вызывающие не уменьшение, а увеличение сопротивления. Однако полной компенсации изменений сопротивления не возникает и результирующее сопротивление все же оказывается меньше начального на значение, не превышающее 1%.
Если не подвергнуть намотанную манганиновую проволоку искусственному старению, то это может привести к изменению показаний измерительного прибора, например электронного уравновешенного моста или потенциометра, превышающему предел допускаемой погрешности прибора.
С целью искусственного старения манганиновой проволоки все катушки с вновь намотанной проволокой, а также шунты нагревают и выдерживают при повышенной температуре или подвергают многократным нагревам с последующим охлаждением.
Намотанный во время ремонта проволочный резистор после осуществления процесса старения, т. е. резистор с состаренным манганином, надо брать в руки исключительно за щечки каркаса, но не за обмотку, так как нажим пальцев на проволоку может случайно «снять» старение.
По этой же причине с целью крепления нельзя затягивать состаренную манганиновую проволочную обмотку изоляционной пленкой, т. е. нельзя предпринимать действия, способные привести к нарушению структуры манганина, образовавшейся при искусственном старении.
При намотке резистора применяют однотипный с удаленным (по диаметру и изоляции) провод, в противном случае (при отсутствии однотипного) определяют расчетом диаметр провода и число витков, которое необходимо намотать на каркас.
При расчете ставят два условия:
-
мощность, рассеиваемая на проволочном резисторе с добавочным сопротивлением, не должна превышать 0,05 -0,10 Вт на каждый квадратный сантиметр охлаждающей поверхности, с тем чтобы нагрев резистора протекающим по нему током был в допустимых пределах;
-
падение напряжения на добавочном резисторе не должно быть более 100 В, с тем чтобы исключить возможность пробоя изоляции между витками при бифилярной намотке.
Бифилярная намотка проволоки на каркас
Намотку ведут виток к витку двумя сложенными вместе и сматываемыми одновременно с двух катушек проводами. Концы этих проводов припаивают к контактам корпуса и начинают намотку, ориентируясь на показания счетчика оборотов.
Сопротивление наматываемого провода на 1 - 2% должно превышать номинальное значение, с тем чтобы после проведения искусственного старения манганиновой проволоки, когда ее сопротивление уменьшится, было бы удобно подогнать значение сопротивления резистора к номинальному.
По окончании намотки концы обоих проводов очищают от изоляции и паяют припоем ПСр-45 или ПОС-40 с флюсом ЛТИ-120. Место спая покрывают изоляционным лаком 321-В или 321-Т и изолируют лакотканью, после чего в целях повышения механической и электрической прочности, влагостойкости и нагревостойкости манганиновую обмотку резистора пропитывают водоэмульсионным лаком 321-В или 321-Т.
Водоэмульсионный лак 321-В или 321-Т. Состав: 5,0 кг лакоосновы 321-В, 0,05 кг аммиака 25 %-ного, 0,07 кг смачивателя ОП-10, 8,00 л воды дистиллированной.
Способ приготовления: отвешивают лакооснову и подогревают до З0 - 40°С, после чего добавляют смачиватель ОП-10 и тщательно перемешивают; отмеривают воду, подогревают ее до 40 - 50°С и вводят в нее аммиак; третью часть приготовленной таким образом аммиачной воды добавляют в лакооснову со смачивателем, после чего тщательно перемешивают образовавшуюся смесь до получения сметанообразной массы. Вливают полученную смесь в эмульгатор, в качестве которого применяется сосуд с мешалкой, включают мешалку и перемешивают 5... 10 мин, после чего добавляют в смесь еще одну треть аммиачной воды и перемешивают смесь еще 8...10 мин; вводят в смесь оставшуюся аммиачную воду и охлаждают полученный лак до комнатной температуры, после чего фильтруют через один слой марли или бязи.
Вязкость полученного лака должна составлять 12 - 15 с по вискозиметру-воронке с диаметром сопла 4 мм.
Содержание аммиака должно быть не менее 0,18%. Срок годности лака не более 20 дней. При хранении лак дает осадок. Перед использованием лак перемешивают и фильтруют.
Более стойкий в тропических условиях лак 321-Т имеет такой состав: 5,00 кг лакоосновы 321-Т, 0,20 кг 25%-ного аммиака, 0,06 кг смачивателя ОП-10, 7,00 кг воды дистиллированной.
Применение: помещают катушку с обмоткой в сушильный шкаф и при (120 ± 10) °С прогревают в течение двух часов, после чего вынимают катушку из сушильного шкафа и переносят в шкаф с температурой 60 °С, где выдерживают в течение одного часа; погружают катушку с обмоткой в ванну с пропиточным лаком 321-В или 321-Т и выдерживают в течение 20 - 30 мин до прекращения выделения из обмотки пузырьков воздуха. Удаляют катушку из ванны и в течение 10 - 15 мин дают стечь лаку с обмотки в ванну. Промывают контакты водным раствором смачивателя ОП-10, протирают их марлей, сушат на воздухе 15 мин, покрывают лаком и сушат 60 мин.
С целью старения манганина помещают резистор в сушильный шкаф, где выдерживают при температуре (120 ± 10) °С в течение восьми часов, затем удаляют резистор из шкафа и охлаждают в течение двух часов в комнатных условиях, после чего еще семь раз нагревают и охлаждают резистор.
По окончании этого циклического температурного старения выдерживают резистор при комнатной температуре не менее четырех часов, измеряют его сопротивление и подгоняют его значение к номинальному. После пайки проводов очищают место пайки от флюса с помощью кисточки, смоченной спиртом (не бензином!), покрывают место пайки лаком 321-В или 321-Т и изолируют лакотканью. Обертывают обмотку кембриковым полотном, осторожно проклеивают его клеем БФ-2, на полотно приклеивают ярлык с обозначением сопротивления обмотки, числа витков, диаметра и марки провода.
Для измерительных приборов классов точности 1,5 и 2,5 допускается применять константановую проволоку вместо манганиновой, однако такой замены следует по возможности избегать.