Стандартные ряды номиналов применяемых в электронике

Что это такое

Ряд номиналов – это типовые значения номинальных величин радиоэлектронных компонентов. Кроме величины они определяют и допустимые отклонения для этой группы деталей. Стандартизация величин сопротивлений, емкостей и индуктивности для производимой промышленным образом продукции нужна для соответствия продукции выпускаемой в разных странах.

Ряд номиналов обозначается латинской буквой E и цифрами. Цифры отражают количество номинальных величин сопротивлений резисторов, емкости конденсаторов или индуктивности катушек в нём. Например, в E3 – 3 величины, а E24 – соответственно 24.

Буква E значит, что он соответствует стандартам EIA (Electronic Industries Alliance).

Начало процесса стандартизации было положено еще в 1948 году на Техническом Комитете №12 «Радиосвязь», когда был приведены значения номиналов близкие к E12. И уже в 1950 были разработаны E6, E12, E24. В итоге было принято всего 7 рядов стандартных величин и допусков отклонения (погрешностей) от них. Для чего это нужно?

Допустим в E6 есть цифра «1,0» значит все резисторы должны иметь сопротивление в долях от этого числа (если его разделить) или умноженные на 10n. Например:

1,0*102=100

Это значит, что может быть резистор на 100 Ом. Следующая в наборе цифра – «1,5». То есть элемента на 120 Ом в наборе величин E6 не бывает, может быть уже на 150 Ом. Почему это сделано?

Как мы уже упомянули, к каждому ряду привязаны определенные допуски, у E6 это ±20%, значит, что сопротивление у «100 Омного» резистора в этом случае может быть от 80 до 120 Ом. Чтобы «развести» подальше эти значения друг от друга и был выбран определенный шаг.

Шаг выбирается тоже не произвольно, набор номиналов является таблицей десятичных логарифмов, вычислить значение любого члена ряда можно по формуле:

где n – номер члена, а N – номер ряда (E3, E6 и т.д.).

Давайте разберемся с этим вопросом подробнее.

Ряды номиналов резисторов: E3, E6, E12, E24, E48, E96, E192

Как часто вам приходилось подбирать резистор для замены в какой-либо плате или в для конструирования нового устройства.

Несмотря на большое разнообразие существующих моделей, значение омического сопротивления каждого из них не является случайным и не формируется одной лишь прихотью производителя.

На практике существует конкретный ряд номиналов резисторов, который и определяет возможные варианты для заводских сопротивлений.

Что такое ряд номиналов?

Данное понятие устанавливает определенную закономерность чередования значений для любых радиодеталей, включая и резисторы. Впервые существующий стандарт был утвержден еще в 1948году и получил обозначение латинской буквой E, означающей EIA в расшифровке Electronic Industries Alliance.

Следом за буквой E указывается цифра, обозначающая конкретную линейку значений, она же показывает число доступных в этом ряду номиналов.

С математической точки зрения, номинальные величины представляют собой логарифмическую функцию, поэтому шаг изменения номинальных сопротивлений можно определить по формуле:

где n – это порядковый номер конкретного члена, а N – это номер ряда.

Чтобы подобрать из предложенных линеек данных нужную модель, установленное значение, к примеру, у E12 – это 1… 1,2 … 1,5 … и т.д. и умножается на десятичный множитель – 10, 100, 1000 и т.д.

до достижения желаемой величины. Всего выделяют семь стандартных номиналов, правда, первый из них сегодня уже не выпускают, но встретить в старых устройствах его вы еще можете.

Далее рассмотрим особенности каждого из ряда номиналов деталей.

Реактивное сопротивление конденсатора.

Электрический ток в конденсаторе представляет собой часть или совокупность процессов его заряда и разряда –
накопления и отдачи энергии электрическим полем между его обкладками.

В цепи переменного тока, конденсатор будет заряжаться до определённого максимального значения, пока ток не сменит направление на противоположное.
Следовательно, в моменты амплитудного значения напряжения на конденсаторе, ток в нём будет равен нулю.
Таким образом, напряжение на конденсаторе и ток всегда будут иметь расхождение во времени в четверть периода.

В результате ток в цепи будет ограничен падением напряжения на конденсаторе, что создаёт реактивное сопротивление переменному току,
обратно-пропорциональное скорости изменения тока (частоте) и ёмкости конденсатора.

Если приложить к конденсатору напряжение U, мгновенно начнётся ток от максимального значения, далее
уменьшаясь до нуля. В это время напряжение на его выводах будет расти от нуля до максимума.
Следовательно, напряжение на обкладках конденсатора по фазе отстаёт от тока на угол 90 °. Такой сдвиг фаз называют отрицательным.

Ток в конденсаторе является производной функцией его заряда i = dQ/dt = C(du/dt).
Производной от sin(t) будет cos(t) либо равная ей функция sin(t+π/2).
Тогда для синусоидального напряжения u = U_ampsin(ωt)
запишем выражение мгновенного значения тока следующим образом:

i = U_ampωCsin(ωt+π/2).

Отсюда выразим соотношение среднеквадратичных значений .

Закон Ома подсказывает, что 1/ωC есть не что иное, как реактивное сопротивление для синусоидального тока:

Реактивное сопротивление конденсатора в технической литературе часто называют ёмкостным. Может применяться, например, в организации ёмкостных делителей в цепях переменного тока.

Онлайн-калькулятор расчёта реактивного сопротивления

Необходимо вписать значения и кликнуть мышкой в таблице.
При переключении множителей автоматически происходит пересчёт результата.

Расчитать ёмкость или индуктивность для реактивного сопротивления:

Похожие страницы с расчётами:Расcчитать импеданс.Расcчитать частоту резонанса колебательного контура LC.Расcчитать реактивную мощность и компенсацию.

Что такое конденсатор?

Прибор, который накапливает электроэнергию в виде электрических зарядов, называется конденсатором.

Количество электричества или электрический заряд в физике измеряют в кулонах (Кл). Электрическую ёмкость считают в фарадах (Ф).

Уединенный проводник электроёмкостью в 1 фараду — металлический шар с радиусом, равным 13 радиусам Солнца. Поэтому конденсатор включает в себя минимум 2 проводника, которые разделяет диэлектрик. В простых конструкциях прибора — бумага.

Работа конденсатора в цепи постоянного тока осуществляется при включении и выключении питания.Только в переходные моменты меняется потенциал на обкладках.

Конденсатор в цепи переменного тока перезаряжается с частотой, равной частоте напряжения источника питания. В результате непрерывных зарядов и разрядов ток проходит через элемент. Выше частота — быстрее перезаряжается прибор.

Сопротивление цепи с конденсатором зависит от частоты тока. При нулевой частоте постоянного тока величина сопротивления стремится к бесконечности. С увеличением частоты переменного тока сопротивление уменьшается.

Принцип работы и характеристики конденсаторов

Устройство конденсатора представляет собой две металлические пластинки-обкладки, разделенные тонким слоем диэлектрика. Соотношение размеров и расположения обкладок и характеристика материала диэлектрика определяет показатель емкости.

Разработка конструкции любого типа конденсатора преследует целью получение максимальной емкости в расчете на минимальные размеры для экономии пространства на печатной плате устройства. Одна из наиболее популярных по внешнему виду форм — в виде бочонка, внутри которого скручены металлические обкладки с диэлектриком между ними. Первый конденсатор, изобретенный в городе Лейдене (Нидерланды) в 1745 году, получил название «Лейденской банки».

Принципом работы компонента является способность заряжаться и разряжаться. Зарядка возможна благодаря нахождению обкладок на малом расстоянии друг от друга. Близкорасположенные заряды, разделенные диэлектриком, притягиваются друг к другу и задерживаются на обкладках, а сам конденсатор таким образом хранит энергию. После отключения источника питания компонент готов к отдаче энергии в цепи, разряду.

Параметры и свойства, определяющие рабочие характеристики, качество и долговечность работы:

• электрическая емкость;
• удельная емкость;
• допускаемое отклонение;
• электрическая прочность;
• собственная индуктивность;
• диэлектрическая абсорбция;
• потери;
• стабильность;
• надежность.

Способность накапливать заряд определяет электрическую емкость конденсатора. При расчете емкости нужно знать:

• площадь обкладок;
• расстояние между обкладками;
• диэлектрическую проницаемость материала диэлектрика.

Для повышения емкости нужно увеличить площадь обкладок, уменьшить расстояние между ними и использовать диэлектрик, материал которого обладает высокой диэлектрической проницаемостью.

Для обозначения емкости используется Фарад (Ф) — единица измерения, получившая свое название в честь английского физика Майкла Фарадея. Однако 1 Фарад — слишком большая величина. Например, емкость нашей планеты составляет менее 1 Фарада. В радиоэлектронике используются меньшие значения: микрофарад (мкФ, миллионная доля Фарада) и пикофарад (пФ, миллионная доля микрофарада).

Watch this video on YouTube

Удельная емкость рассчитывается из отношения емкости к массе (объему) диэлектрика. На этот показатель влияют геометрические размеры, и повышение удельной емкости достигается за счет снижения объема диэлектрика, но при этом повышается опасность пробоя.

Допускаемое отклонение паспортной величины емкости от фактической определяет класс точности. Согласно ГОСТу, существует 5 классов точности, определяющих будущее использование. Компоненты высшего класса точности применяются в цепях высокой ответственности.

Электрическая прочность определяет способность удерживать заряд и сохранять рабочие свойства. Заряды, сохраняющиеся на обкладках, стремятся друг к другу, воздействуя на диэлектрик

Электрическая прочность — важное свойство конденсатора, определяющее длительность его использования. В случае неправильной эксплуатации произойдет пробой диэлектрика и выход компонента из строя

Собственная индуктивность учитывается в цепях переменного тока с катушками индуктивности. Для цепей постоянного тока не берется в расчет.

Диэлектрическая абсорбция — появление напряжения на обкладках при быстром разряде. Явление абсорбции учитывается для безопасной эксплуатации высоковольтных электрических устройств, т.к. при коротком замыкании существует опасность для жизни.

Потери обусловлены малым пропусканием тока диэлектриком. При эксплуатации компонентов электронных устройств в разных температурных условиях и разной влажности свое влияние оказывает показатель добротности потерь. На него также влияет рабочая частота. На низких частотах сказываются потери в диэлектрике, на высоких — в металле.

Стабильность — параметр конденсатора, на который также оказывает влияние температура окружающей среды. Ее воздействия делятся на обратимые, характеризуемые температурным коэффициентом, и необратимые, характеризуемые коэффициентом температурной нестабильности.

Надежность работы конденсатора в первую очередь зависит от условий эксплуатации. Анализ поломок говорит о том, что в 80% случаев причиной выхода из строя является пробой.

В зависимости от назначения, типа и области применения различаются и размеры конденсаторов. Самые маленькие и миниатюрные, размерами от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, используются в электронике, а самые крупные — в промышленности.

Соединение конденсаторов в батарею: способы выполнения

Существует 3 способа соединения, каждый из которых преследует свою определённую цель:

1. Параллельное – выполняется в случае необходимости увеличить ёмкость, оставив напряжение на прежнем уровне.
2. Последовательное – обратный эффект. Напряжение увеличивается, ёмкость уменьшается.
3. Смешанное – увеличивается как ёмкость, так и напряжение.

Теперь рассмотрим каждый из способов более подробно.

Параллельное соединение: схемы, правила

На самом деле всё довольно просто. При параллельном соединении расчёт общей ёмкости можно вычислить путём простейшего сложения всех конденсаторов. Итоговая формула будет выглядеть следующим образом: Собщ= С₁ + С₂ + С₃ + … + Сn. При этом напряжение на каждом их элементов будет оставаться неизменным: Vобщ= V₁ = V₂ = V₃ = … = Vn.

Получается, что подобный монтаж подразумевает подключение всех пластин конденсаторов к точкам питания. Такой способ встречается наиболее часто

Но может произойти ситуация, когда важно увеличить напряжение. Разберёмся, каким образом это сделать

Последовательное соединение: способ, используемый реже

При использовании способа последовательного подключения конденсаторов напряжение в цепи возрастает. Оно складывается из напряжения всех элементов и выглядит так: Vобщ= V₁ + V₂ + V₃ +…+ Vn. При этом ёмкость изменяется в обратной пропорции: 1/Собщ= 1/С₁ + 1/С₂ + 1/С₃ + … + 1/Сn. Рассмотрим изменения ёмкости и напряжения при последовательном включении на примере.

Дано: 3 конденсатора с напряжением 150 В и ёмкостью 300 мкф. Подключив их последовательно, получим:

• напряжение: 150 + 150 + 150 = 450 В;
• ёмкость: 1/300 + 1/300 + 1/300 = 1/С = 299 мкф.

Выполняют такое соединение в том случае, если есть опасность пробоя диэлектрика конденсатора при подаче напряжения в цепь. Но ведь существует и ещё один способ монтажа.

Полезно знать! Применяют также последовательное и параллельное соединение резисторов и конденсаторов. Это делается с целью снижения подаваемого на конденсатор напряжения и исключения его пробоя. Однако следует учитывать, что напряжения должно быть достаточно для работы самого прибора.

Смешанное соединение конденсаторов: схема, причины необходимости применения

Такое подключение (его ещё называют последовательно-параллельным) применяют в случае необходимости увеличения, как ёмкости, так и напряжения. Здесь вычисление общих параметров немного сложнее, но не настолько, чтобы нельзя было разобраться начинающему радиолюбителю.

Составим алгоритм вычислений.

• всю схему нужно разбить на отдельные части, высчитать параметры которых просто;
• высчитываем номиналы;
• вычисляем общие показатели, как при последовательном включении.

Номиналы резисторов по ряду Е48, Е96, Е192

Таблицы номиналов

Сразу отметим, что цифры из всех рядов одинаковы и для конденсаторов, и для резисторов, и для дросселей. Но есть некоторые особенности. Сразу оговоримся, что самыми распространёнными являются:

• E3 (в настоящее время почти не используется, но можно встретить старые элементы ему соответствующие);
• E6;
• E12;
• E24;

Как мы уже сказали, от ряда номиналов, к которому относится электронный компонент, зависит и допустимое отклонение от указанного номинала. Таблицу допустимых отклонений вы видите ниже:

Получается, что погрешность элементов, соответствующих величинам из E3, может отличаться в половину в обе стороны, тогда как у распространённого E24 всего лишь на 5 процентов. Рассмотрим типовые величины.

Для резисторов

На рынке можно найти сопротивления из всех существующих рядов, разве что E3 не встречаются в новых компонентах. В таблице ниже приведены значения для групп E3, E6, E12, E24, последние три встречаются чаще всего.

Также приводим величины из рядов номиналов E48, E96, E192.

Новички часто спрашивают: «Как пользоваться этими цифрами?»

Всё достаточно просто. Представим вы рассчитывали резистор для какой-то цепи. В результате получилось, что нужен элемент сопротивлением в 1170 Ом.

Проанализировав, какие можно купить в ближайшем магазине, решили, что нужно выбирать из объема значений E24 и увидели, что там есть числа 1,1 и 1,2. Эти числа нужно умножить или разделить на 10 столько раз, чтобы получилось приближенная к вашим расчетам величина, например:

1,1*10*10*10=1100 Ом

1,2*10*10*10=1200 Ом

Здесь 1200 Ом или 1,2 кОм ближе к 1170 Ом, чем 1,1 кОм. Значит вы уже выбрали подходящую величину из ряда номиналов E24. Таким образом вы можете подобрать соответствие расчетного резистора реальному, который сможете найти в продаже или у себя в закромах.

Для конденсаторов и индуктивности

С ёмкостью постоянных конденсаторов дело обстоит похожим образом. Но чаще всего встречаются в продаже элементы из рядов ЕЗ, Е6, Е12, Е24, реже Е48, Е96 и Е192. Это связано с тем, что конденсаторы с меньшим допуском изготовить сложно.

Способ использования приведённых выше таблиц аналогичен. Для примера ниже мы разместим таблицу с кодовым обозначением и номинальной ёмкостью конденсаторов из E3 и E6 в пико- нано- и микрофарадах.

Катушки индуктивности или, как их еще называют, дроссели выпускаются производителями по тем же правилам – индуктивность чаще всего соответствуют значениям из Е12 или Е24.

Стоит отметить, что в большинстве электронных схем не требуется высокая точность выбора радиоэлектронных компонентов и отклонение в 5 и даже в 10% считается вполне допустимым. Тем более, купив несколько одинаковых деталей, вы можете измерить их реальное сопротивление, индуктивность или ёмкость и отобрать наиболее приближенные к расчетным. Также учитывайте особенности работы устройства, например, как изменяются номиналы элементов при разных температурах. Это и все, что мы хотели рассказать вам о том, какие бывают ряды номиналов радиодеталей.

Материалы по теме:

• Как выпаивать радиодетали из плат
• Калькулятор маркировки SMD-резисторов
• Онлайн расчет энергии в конденсаторе

Опубликовано:
02.03.2019
Обновлено: 02.03.2019

Номинальные ряды с большим числом элементов

Ряд E48 соответствует относительной точности ±2 %, E96 – ±1 %, E192 – ±0,5 %. Хотя элементы этих рядов образуют строгую геометрическую прогрессию со знаменателями 10 1/48 ≈ 1,04914, 10 1/96 ≈ 1,024275, 10 1/192 ≈ 1,01206483 и легко могут быть вычислены на калькуляторе, тем не менее для удобства приведём и эти ряды.

Номинальные ряды E48, E96, E192
E48

E96

E192

E48

E96

E192

E48

E96

E192

E48

E96

E192

E48

E96

E192

E48

E96

E192

1,00

1,00

1,00

1,47

1,47

1,47

2,15

2,15

2,15

3,16

3,16

3,16

4,64

4,64

4,64

6,81

6,81

6,81

1,01

1,49

2,18

3,20

4,70

6,90

1,02

1,02

1,50

1,50

2,21

2,21

3,24

3,24

4,75

4,75

6,98

6,98

1,04

1,52

2,23

3,28

4,81

7,06

1,05

1,05

1,05

1,54

1,54

1,54

2,26

2,26

2,26

3,32

3,32

3,32

4,87

4,87

4,87

7,15

7,15

7,15

1,06

1,56

2,29

3,36

4,93

7,23

1,07

1,07

1,58

1,58

2,32

2,32

3,40

3,40

4,99

4,99

7,32

7,32

1,09

1,60

2,34

3,44

5,05

7,41

1,10

1,10

1,10

1,62

1,62

1,62

2,37

2,37

2,37

3,48

3,48

3,48

5,11

5,11

5,11

7,50

7,50

7,50

1,11

1,64

2,40

3,52

5,17

7,59

1,13

1,13

1,65

1,65

2,43

2,43

3,57

3,57

5,23

5,23

7,68

7,68

1,14

1,67

2,46

3,61

5,30

7,77

1,15

1,15

1,15

1,69

1,69

1,69

2,49

2,49

2,49

3,65

3,65

3,65

5,36

5,36

5,36

7,87

7,87

7,87

1,17

1,72

2,52

3,70

5,42

7,96

1,18

1,18

1,74

1,74

2,55

2,55

3,74

3,74

5,49

5,49

8,06

8,06

1,20

1,76

2,58

3,79

5,56

8,16

1,21

1,21

1,21

1,78

1,78

1,78

2,61

2,61

2,61

3,83

3,83

3,83

5,62

5,62

5,62

8,25

8,25

8,25

1,23

1,80

2,64

3,88

5,69

8,35

1,24

1,24

1,82

1,82

2,67

2,67

3,92

3,92

5,76

5,76

8,45

8,45

1,26

1,84

2,71

3,97

5,83

8,56

1,27

1,27

1,27

1,87

1,87

1,87

2,74

2,74

2,74

4,02

4,02

4,02

5,90

5,90

5,90

8,66

8,66

8,66

1,29

1,89

2,77

4,07

5,97

8,76

1,30

1,30

1,91

1,91

2,80

2,80

4,12

4,12

6,04

6,04

8,87

8,87

1,32

1,93

2,84

4,17

6,12

8,98

1,33

1,33

1,33

1,96

1,96

1,96

2,87

2,87

2,87

4,22

4,22

4,22

6,19

6,19

6,19

9,09

9,09

9,09

1,35

1,98

2,91

4,27

6,26

9,19

1,37

1,37

2,00

2,00

2,94

2,94

4,32

4,32

6,34

6,34

9,31

9,31

1,38

2,03

2,98

4,37

6,42

9,42

1,40

1,40

1,40

2,05

2,05

2,05

3,01

3,01

3,01

4,42

4,42

4,42

6,49

6,49

6,49

9,53

9,53

9,53

1,42

2,08

3,05

4,48

6,57

9,65

1,43

1,43

2,10

2,10

3,09

3,09

4,53

4,53

6,65

6,65

9,76

9,76

1,45

2,13

3,12

4,59

6,73

9,88

В 1952 году IEC (IEC – международная электротехническая комиссия) утвердила стандартные значения для резисторов, называемые номинальный ряд резисторов.

История создание номинального ряда резисторов началась в первые годы прошлого века, в то время когда большинство были углеродно-графитовыми с относительно большими производственными допусками.

Идея создания номинального ряда довольно простая – установить стандартные значения для резисторов на основе допусков, с которыми они могут быть изготовлены.

Ряд Е48

Количество вариантов сопротивления электрическому току еще в два раза превосходит Е24, начиная с него, номиналы разделяются не только десятыми, но уже и сотыми долями. Отличительной особенностью этого и последующих рядов является их высокая точность, а именно, Е48 может отклоняться от заявленных данных всего на 2%.

Для обозначения ряда Е48 из цветных полос наносится красного цвета, в работе бытовых приборов подобное отклонение совершенно незаметно, так как обычные колебания напряжения в электрической цепи оказывают куда более существенное влияние. Поэтому их использование в моделировании имеет узконаправленную специфику и принадлежит к точным элементам.

Маркировка конденсаторов с помощью численно-буквенного кода.

Маркировка конденсаторов может указывать на следующие параметры: Тип конденсатора, его номинальную емкость, допустимое отклонение емкости, Температурный Коэффициент Емкости(ТКЕ), номинальное напряжение работы.

Порядок маркировки может быть разным — первой строкой может стоять номинальное напряжение, ТКЕ или фирменный знак производителя. ТКЕ может отсутствовать вовсе, номинальное напряжение тоже указываются не всегда! Практически всегда имеется маркировка номинальной емкости. Что касается емкости, то имеются различные способы ее знаковой кодировки. 1. Маркировка емкости с помощью трех цифр. При такой маркировке первые две цифры указывают на значение емкости в пикофарадах, а последняя на разрядность, т. е. количество нулей, которых к первым двум цифрам необходимо добавить. Но если последняя цифра — «9» происходит деление на 10.

2. Второй вариант — маркировка производится не в пико, а в микрофарадах, причем вместо десятичной точки ставиться буква µ.

3.Третий вариант.

У советских конденсаторов вместо латинской «р» ставилось «п».

Допустимое отклонение номинальной емкости маркируется буквенно, часто буква следует за кодом определяющим емкость(той же строкой).

Далее, может следовать(а может и отсутствовать!) маркировка Температурного Коэффициента Емкости(ТКЕ). Для конденсаторов с ненормируемым ТКЕ кодировка производится с помощью букв.

Конденсаторы с линейной зависимостью от температуры.

Далее следует напряжение в вольтах, чаще всего — в виде обычного числа. Например, конденсатор на этой картинке промаркирован двумя строчками. Первая(104J) — означает, что его емкость составляет 0,1мкФ(104), допустимое отклонение емкости не превышает ± 5%(J). Вторая(100V) — напряжение в вольтах.

Кроме того, напряжение конденсаторов может быть так же, закодировано с помощью букв(см. таблицу ниже).

Похожие записи:

Как выставить зажигание с помощью стробоскопа? Сигнализация действия защиты и автоматики Подключение потолочного светильника со светодиодами Книги по ардуино Правильная пайка проводов паяльником Птф солярис