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In questa guida spieghiamo quali sono le caratteristiche del resistore e vediamo quali risultano essere i prezzi dei vari prodotti.
Come Funziona il Resistore
In un generico materiale di resistività ρ (o conducibilità γ=1/ρ) percorso da corrente il vettore campo elettrico K è proporzionale al vettore densità di corrente J = dI/dS: K = ρ J (legge di Ohm per grandezze specifiche). Ricordando che la d.d.p. tra due sezioni A e B di un generico materiale può valutarsi integrando il campo elettrico lungo un qualsiasi percorso che ha inizio in A e termine in B, nell’ipotesi di distribuzione uniforme della corrente si ottiene
con u versore del vettore J(l). Il parametro R (resistenza) è rappresentato con il simbolo riportato in figura E1-10 e nel caso, molto comune in elettrotecnica, di sezione costante risulta pari a ρl/S. Esso caratterizza l’attitudine di un resistore ad opporsi al passaggio della corrente quando è sottoposto all’azione di una tensione e si misura in ohm [Ω]. Un ohm è la resistenza di un resistore che viene percorso dalla corrente di un ampere quando ai suoi morsetti è applicata la tensione di un volt.
L’inverso della resistenza G=1/R si chiama conduttanza e si misura in siemens [S].
Sperimentalmente la resistenza si ottiene dal rapporto tra il valore di una generica tensione continua applicata ai capi di un materiale ed il valore dell’intensità della corrente che lo percorre: R = V/I .
Se mediante un generatore di tensione si applica una differenza di potenziale v(t) ai morsetti di un generico bipolo (elemento circuitale con due morsetti) resistivo, l’energia elementare che il generatore deve erogare nel tempo dt per muovere una carica elementare dq vale:
dw = v(t) dq = v(t) i(t) dt [J]
e quindi la potenza istantanea (lavoro nell’unità di tempo) erogata dal generatore e assorbita dal resistore è
Caratteristiche Resistori
Vengono qui di seguito richiamati i principali parametri che caratterizzano i resistori.
-Resistenza Nominale e tolleranza
Risulta essere il valore di resistenza attribuito dal costruttore ad un determinato resistore. Esso differisce dal valore reale per un R compreso nella tolleranza di valore stabilito per quel resistore.
-Potenza nominale e rapporto temperatura potenza
Il valore che viene fornito come potenza nominale è quello che per quelle dimensioni e tecnologia costruttiva viene commercialmente accettato come potenza nominale ed è un numero che esprime una potenza in watt che non danneggia il resistore anche in impiego di lunga durata.
II diagramma Potenza-Temperatura presenta il possibile campo di impiego di un resistore, che viene anche definito come area operativa di sicurezza. Qualsiasi punto all’interno del diagramma è applicabile al resistore senza il timore di danneggiarlo.
Tale energia si trasforma in calore per effetto Joule [1 kWh produce 860 kCal]. Questo effetto viene utilizzato negli apparecchi di riscaldamento a resistenza (ferri da stiro, scaldabagni, stufe), nelle lampade ad incandescenza e in alcuni forni industriali.
-Tensione limite
Risulta essere la tensione massima che il costruttore consiglia di non superare, anche come impulso, ai capi di un resistore, indipendentemente dalla legge di Joule, e solo per motivi legati a questioni costruttive.
-Resistenza critica
Risulta essere il valore resistivo più alto che può essere impiegato a piena potenza senza superare la tensione limite.
Resistore nelle Diverse Condizioni d’Impiego
Regime
Il resistore raggiunge a regime una temperatura che è funzione della potenza dissipata e della temperatura ambiente, come indicato dai diagrammi potenza-temperatura di figura 2. In realtà, però, la superficie esterna del resistore presenta una temperatura inferiore a quella dell’elemento resistivo interno il quale, non essendo direttamente a contatto con l’aria o con il dissipatore, raggiunge una
temperatura più elevata.
A questo proposito il costruttore fornisce un grafico, vedi figura sotto, che indica, in funzione della temperatura superficiale, qual’è la maggior temperatura dell’elemento resistivo
Vi è da notare inoltre che il valore indicato dal diagramma rappresenta la massima temperatura che assume il resistore in quanto, in realtà, la temperatura non è omogenea su tutta la superficie. Ad esempio, su di un resistore posto orizzontalmente essa varierà come indicato nella figura sotto.
Si ricordi, comunque, che l’elemento resistivo all’interno del resistore raggiunge una temperatura più alta della superficie, e se la resistenza è impiegata in maniera corretta (assenza di sovraccarichi, possibilità di dissipare correttamente) non deve superare il massimo valore indicato dal costruttore.
Sovraccarico
Si definisce sovraccarico l’applicazione al resistore di una potenza superiore a quella nominale per un tempo definito.
Esempio tipico è la prova prevista dalla MIL-R-26 che prevede l’applicazione di 10 volte la potenza nominale per 5 secondi. Se come esempio prendiamo un resistore da 250W, dovremmo applicare una potenza di 2500 W per 5 sec. Considerando che il resistore è freddo, nel primo secondo la temperatura dell’elemento resistivo non potrà superare i 250°C in quanto è facilmente calcolabile (postulato di Fourier) che la conducibilità dell’involucro permetterà una dissipazione maggiore della potenza erogata. La temperatura esterna della resistenza raggiunge così i 60-80 °C.
Durante i periodi successivi la temperatura aumenta in maniera analoga, partendo però da livello raggiunto nel periodo precedente. Complessivamente quindi l’esterno della resistenza non supererà i 250°C ma l’elemento resistivo raggiungerà ben 250°C in più e cioè 500°C.
Al termine della prova, l’energia dissipata dalla resistenza sarà di 12.500 Joule. Se il sovraccarico dovesse avvenire su resistori già a regime, bisogna tenere presente che l’elemento resistivo si trova ad una temperatura elevata, e quindi con poco margine per assorbire ulteriore energia.
A seconda della tecnica costruttiva impiegata per il resistore, è possibile che dopo una prova di sovraccarico l’elemento resistivo non subisca necessariamente un danneggiamento catastrofico, per cui il resistore – riportato a temperatura ambiente – appare nuovo come appena costruito.
Precauzioni al montaggio
II resistore dissipa l’energia applicata per convezione, irraggiamento e conduzione (verso i terminali e il circuito stampato oppure verso il dissipatore per i resistori che prevedono questo tipo di montaggio).
Mentre il calore scambiato per convenzione si dirige verso l’alto per effetto camino o può essere convogliato opportunamente mediante ventilazione, quello scambiato per irraggiamento propagandosi in linea retta può danneggiare componenti sensibili al calore.
Per fornire una valutazione del. fenomeno il diagramma riportato qui a lato, dedotto dalla legge di Stefan-Boltzmann, fornisce la percentuale di potenza dissipata per irraggiamento in funzione della temperatura superficiale.
Comportamento in regime alternato
Se il resistore è del tipo a filo avvolto o a strato spiralizzato, esso assume un comportamento induttivo.
Nel caso del resistore a filo avvolto, le capacità parassite esistenti tra spira e spira cominciano in genere a fare risentire il loro effetto solo dopo il Megahertz.
II valore dell’induttanza di un resistore varia in funzione del valore ohmico e delle dimensioni (maggiore è il valore ohmico e la dimensione, maggiore sarà I’induttanza). Per esempio, un resistore da 250W presenta un’induttanza di 10 – 15 µH per valori inferiori a 50 ohm, mentre se si prende il tipo da 150 Kohm l’induttanza raggiunge i 200 mH! Non è quindi possibile a priori fornire un criterio generale per la valutazione dell’induttanza o più in generale della reattanza di un resistore alle varie frequenze.
Resistenze antinduttive
Per ridurre l’effetto dell’induttanza le resistenze denominate antinduttive, sono realizzate con il sistema Ayrton-Perry che consiste nel costruire un resistore con due avvolgimenti contrari, incrociati e messi in
parallelo.
Con tale sistema l’induttanza si compensa e resta al di sotto del µH (microhenry) per le resistenze di grandi dimensioni, o si riduce fino a pochi nH (nanohenry) per le piccole resistenze, ovvero a valori assolutamente trascurabili. Tali resistori, però, presentano dimensioni maggiori di quelli standard e sono di costo più elevato.
Prezzi Resistori
Nella tabella che segue è possibile trovare informazioni sui prezzi dei resistori in vendita online.
Cliccando sui vari prodotti è possibile visualizzare maggiori informazioni, come la descrizione delle caratteristiche e le opinioni e recensioni.
