Resistencias

Datos interesantes sobre las resistencias

Guía de resistencias

Resistencias

Resistencias de potencia, resistencias de precisión, divisores de tensión, termistores, resistencias SMD y resistencias shunt

Sólo ofrecemos resistencias de calidad en nuestra cartera, que tienen una excelente estabilidad a largo plazo, tolerancias de resistencia significativamente más estrictas y valores de resistencia más precisos que las resistencias estándar. Nos centramos en las resistencias de precisión.

La resistencia de potencia, la resistencia de precisión, el divisor de tensión o el termistor son a menudo componentes muy individuales y personalizados. Con nuestra "Ingeniería de resistencias" ayudamos a encontrar las tecnologías específicas y la solución óptima del producto; incluso para cantidades relativamente pequeñas.

Somos su socio para productos de calidad garantizada. Con una alta fiabilidad de entrega, nos centramos en las asociaciones a largo plazo y le acompañamos durante todo el ciclo de vida de su aplicación. Nuestra pretensión es proporcionar a cada cliente de forma individual el mejor resultado funcional y económico. Un paquete completo exactamente para sus necesidades. Este es nuestro lema desde hace más de 60 años.


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¿Quién lo descubrió?

Georg Simon Ohm, físico alemán. Fecha: 1789 - 1854

Incluso los primeros experimentadores de los "tiempos primigenios" de la electrotecnia sabían que en sus experimentos siempre intervenía un determinado "factor" que limitaba el "efecto de la electricidad que fluye". Sin embargo, no era posible medir con exactitud ninguna de las magnitudes eléctricas importantes (hoy denominadas "corriente eléctrica", "tensión eléctrica") y comprender esta relación de forma concluyente. Fue Georg Simon Ohm (1789-1854) quien desarrolló una teoría fundamental a partir de sus investigaciones sobre la electricidad, cuyas fórmulas se siguen utilizando ampliamente en la actualidad. n ese momento se sentaron las bases para comprender las relaciones entre estas magnitudes: La resistencia es simplemente la relación entre la tensión y la corriente. Por fin se pudieron calcular los valores de resistencia y se hizo posible la fabricación de componentes con valores de resistencia definidos. Esto ha dado lugar a un número increíblemente grande de diseños de resistencias basados en diversas tecnologías.


¿Qué es una resistencia?

En un sentido fundamental, la resistencia eléctrica es una magnitud que describe la corriente que permite un material conductor de corriente a una tensión determinada. La razón física de este efecto puede explicarse así: Los portadores de carga libres (electrones) se ven impedidos por los impactos en los átomos de acelerarse libremente en el conductor. La palabra resistencia deriva del latín "resistere", que significa resistir, lo que describe bastante bien el efecto físico. El valor de la resistencia se indica en Ohm (Ω), el símbolo del circuito es un "rectángulo vacío" según la norma EN60617 o tiene forma de zigzag según la norma ANSI.

Símbolo de circuito para una resistencia eléctrica: rectángulo según EN 60617 o "zigzag" según ANSI


Una resistencia eléctrica en el sentido de un componente electrónico se utiliza para limitar, medir, dividir las corrientes eléctricas y mucho más. En principio, el material utilizado, así como el grosor y la longitud del elemento de la resistencia, determinan el flujo de corriente para todas las resistencias. Por lo tanto, la resistencia eléctrica más sencilla puede ser un trozo de alambre, aunque su valor de resistencia es insignificante y normalmente se puede despreciar al calcular un circuito. Descrito de forma sencilla, el valor de la resistencia de un conductor eléctrico se determina dividiendo la tensión eléctrica por la corriente:

R = U / I (R...resistencia; U...tensión; I...corriente)

Lo ideal es que el valor de la resistencia sea constante. Así que no cambia su valor en función de la corriente o la tensión aplicada:

R = U / I = const.

Entonces se llama también resistencia "óhmica" y la relación se conoce como ley de Ohm. En la práctica, se suele dar por sentado cuando se calculan los circuitos.

Sin embargo, por desgracia, en la realidad hay influencias que modifican el valor de la resistencia. Pero es principalmente la temperatura la que tiene cierta influencia en el valor incluso en las mejores resistencias, porque los materiales cambian su comportamiento cuando cambia la temperatura. Para ello, véase más abajo la explicación del valor TC. Además, existen efectos de ruido, que también dificultan el tratamiento de los circuitos eléctricos (véase el comportamiento al ruido de las resistencias). Por último, pero no por ello menos importante, se producen influencias de envejecimiento y aquí es donde se separa el trigo de la paja.


Comportamiento al ruido de las resistencias

Ruido térmico en el rango sub-mV con una señal de exactamente 10 V

Existen básicamente dos tipos de fuentes de ruido en el funcionamiento de las resistencias

  • el ruido térmico y el
  • ruido de corriente

Ruido térmico / ruido blanco

El ruido térmico es un efecto físico fundamental que se produce incluso en un componente idealizado y "teórico". También se conoce como "ruido blanco". El efecto se hace más fuerte a medida que aumenta la temperatura, por lo que se recomienda mantener la temperatura lo más baja posible para minimizar este componente de ruido. El ruido tampoco depende de la frecuencia cuando se trabaja con tensión alterna. El ruido blanco se produce independientemente de la tensión aplicada y la tensión de ruido puede calcularse o estimarse como sigue

\(U_R = \sqrt(4 * k_b * (T_c+273,15) *∆f\) kb = 1,38*10-23 (constante de Boltzmann)TC = temperatura en °C R = valor de la resistencia ∆f = ancho de banda en Hz (rango de frecuencia considerado).

Para un valor de R = 1 MΩ, un ancho de banda de ∆f = 20 kHz (rango del oído humano) da lugar a una tensión de ruido de aproximadamente 0,018 mV o 18 µV. Este valor no es grande, pero puede ser un problema en aplicaciones en las que hay que medir señales muy pequeñas. Especialmente en la tecnología de audio, este ruido es el compañero constante de los desarrolladores de dispositivos de alta calidad, porque básicamente todo lo que es conductor de electricidad genera ruido.

Ruido actual

Ruido de corriente de una resistencia de precisión de la serie NC550

A diferencia del ruido blanco, el ruido de corriente sólo se produce cuando se aplica realmente una tensión a una resistencia. La corriente que fluye en el elemento (la corriente deseada) se ve superpuesta por el ruido de corriente. Sin embargo, la causa del efecto reside precisamente en la corriente deseada, por lo que existe una dependencia del valor de la propia corriente deseada. En este caso, el comportamiento del elemento depende en gran medida del material de la resistencia utilizado. La unidad para el ruido de la corriente suele especificarse en µV/V (normalmente como valor máximo). Esto significa que este valor se puede multiplicar simplemente por la tensión, dando como resultado el nivel de ruido (máximo) que se puede esperar. Los valores dependen del propio valor de la resistencia y suelen ser más altos con valores de resistencia más elevados.


Capacidad de carga y pérdida de potencia de las resistencias

Curva de reducción de potencia de una resistencia de precisión de la serie NC550

Las resistencias generan pérdidas de potencia al convertir la energía eléctrica en energía térmica. Este calor debe disiparse para que el componente no se sobrecaliente. Las temperaturas máximas se especifican en las hojas de datos. Para los modelos más sofisticados, se pueden encontrar gráficos que muestran la dependencia de la potencia máxima con respecto a la temperatura, la curva de reducción de potencia. Si se supera la temperatura máxima permitida, el componente sufrirá daños y puede fallar completamente o sus propiedades pueden deteriorarse o cambiar. En el caso de las resistencias que soportan una potencia especialmente elevada, la ficha técnica contiene información sobre cómo debe realizarse la disipación del calor. En algunos casos hay disipadores de calor que requieren no sólo la convección y la radiación, sino también la disipación de calor por contacto con un disipador de mayor tamaño. Dependiendo de la situación de instalación, las especificaciones pueden diferir o se pueden mencionar las recomendaciones de instalación para las diferentes situaciones. La pérdida de potencia de las resistencias, es decir, la potencia que se convierte en calor, se calcula para la corriente continua con

P (potencia) = U (tensión) *I (corriente).

Para la corriente alterna, se utilizan los valores eficaces de corriente y tensión. Se recomienda expresamente no acercarse demasiado a los límites de rendimiento especificados al seleccionar el componente. Una resistencia que funcione al límite se calentará y, por tanto, también calentará el entorno, lo que puede tener efectos secundarios en otros componentes. Estos efectos secundarios pueden llevar a que un circuito diseñado precisamente con componentes de alta calidad pueda perder toda la ventaja de la precisión debido a estos efectos del calor, lo que lleva al proyecto ad absurdum. Además, apenas se tienen reservas en caso de que algo vaya "mal" y la carga sea mayor de lo calculado inicialmente. A veces puede ser útil conectar dos resistencias de potencia en paralelo para evitar el uso de una sola resistencia más potente y normalmente más cara. Si en las hojas de datos se relaciona la temperatura con el aire ambiente, se debe utilizar como referencia la temperatura que realmente fluye alrededor del componente (idealmente el aire de refrigeración) en lugar de la temperatura ambiente alrededor del dispositivo. En este caso, el valor puede ser mucho mayor. Si, a pesar de todo, hay que satisfacer la necesidad de un mayor rendimiento, existen modelos que pueden ayudar: Algunos modelos de resistencias permiten un funcionamiento por impulsos con una carga mucho mayor durante un breve periodo de tiempo. Consulte la guía de resistencias de potencia.


Comportamiento del envejecimiento y la estabilidad

Gráfico de estabilidad de una resistencia de precisión a una potencia de 70 vatios

Básicamente, las resistencias eléctricas cambian su valor de resistencia a lo largo de su vida útil sin influencias externas. En este caso, especialmente al principio de la vida útil, puede haber cambios más fuertes que más tarde en el funcionamiento. Por lo tanto, es obvio envejecer artificialmente la resistencia en un proceso acelerado en caso de requisitos especiales de estabilidad. El término "estabilidad" se utiliza generalmente en este contexto. En el caso de las resistencias de precisión, las hojas de datos suelen contener gráficos que muestran la variación de la resistencia a potencia constante (especificada) en función del valor de la resistencia y del tiempo de funcionamiento.

Las resistencias cambian sus valores cuando cambia la temperatura. Esta dependencia del valor total de la temperatura depende en gran medida del diseño y del material utilizado. Además, el propio funcionamiento de la resistencia genera calor. Por lo tanto, para minimizar este efecto, debe garantizarse una ventilación suficiente. Además, se recomienda no hacer funcionar los componentes cerca de la máxima potencia disipada permitida, porque especialmente en este caso cabe esperar una gran generación de calor por parte del propio componente.

El coeficiente de temperatura (llamado valor TK) se da como una medida del cambio en el valor de la resistencia. El valor se especifica en unidades de ppm / ˚C (ppm = partes por millón, 1 ppm = "1 millonésima" del valor total). Si se especifica un valor TC de ±50 ppm / °C para una resistencia, entonces la resistencia cambia ante un cambio de temperatura de 1°C en un máximo del factor multiplicativo ±0,000050, es decir, en "50 millonésimas" del valor total. Supongamos que un componente tiene un valor de resistencia especificado de 1 MΩ. Entonces, si la temperatura aumenta y disminuye en 1°C, el valor de la resistencia puede cambiar según la especificación hasta 50 Ω, es decir, hasta 50 Ω más pequeño o más grande. En general, se puede utilizar la siguiente fórmula:

RT=Rref*[1+TK*(T-Tref)]
SiendoTref... temperatura de referencia (normalmente 20°C, a veces también 0°C o 25°C)
Rref... resistencia de referencia
TK... coeficiente de temperatura
T... temperatura de funcionamiento
RT... valor de la resistencia en funcionamiento

Esto se aplica al ejemplo del texto anterior:
Tref = 20°C
Rref = 1 MΩ = 1 000 000 Ω
TK = ±50 ppm / °C = ±0,000050 / °C

La fórmula para da los siguientes valores para los cambios de 1°C y 10°C

R(T=20°C) = 1 MΩ * [1 ± 0.000050 * (20 - 20)] = 1 MΩ * [1 ± 0] = 1 MΩ
R(T=21°C) = 1 MΩ * [1 ± 0,000050 * (21 - 20)] = 1 Ω * [1 ± 0,000050] = 1 000 000 Ω ± 50 Ω
R(T=40°C) = 1 Ω * [1 ± 0,000050 * (40 - 20)] = 1 MΩ * [1 ± 0,001000] = 1 000 000 Ω ± 1000 MΩ


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