Предупреждение и устранение неисправностей СЦБ - Отказы резисторов и способы их предупреждения

Эксплуатационная надежность резисторов по сравнению с электровакуумными и полупроводниковыми приборами, реле и другими элементами высока. Однако в связи с большим удельным весом резисторов по сравнению с другими электрорадиоэлементами процент отказов аппаратуры вследствие выхода из строя резисторов довольно высок — примерно 15%.
Отказы резисторов происходят из-за наличия дефектов в самих резисторах, ошибок в проектировании и эксплуатации аппаратуры.  Причинами отказов резисторов, не зависящими от их качества, могут быть: использование их в завышенных по сравнению с допустимыми по технической документации электрических и тепловых режимах, расположение резисторов вблизи сильно нагревающихся элементов и приборов (мощные электровакуумные приборы, мощные резисторы и др.), электрические и тепловые перегрузки резисторов при выходе из строя смежных комплектующих элементов (пробой в конденсаторах, замыкание электродов в электровакуумных приборах и др.) и кратковременные перегрузки при нестационарных переходных процессах, замыкание резисторов на корпус при вибрационных и ударных нагрузках, неудобный монтаж, недостаточно квалифицированное обслуживание аппаратуры и т. п.
Отказы резисторов в аппаратуре можно классифицировать по характеру (виду) и причине неисправностей, которые связаны с конструкциями и технологическими особенностями производства резисторов, видами и уровнями воздействия эксплуатационных факторов.
Ориентировочное распределение между различными видами отказов по данным эксплуатации приведено в табл. 7.
Следует учесть, что удельный вес различных отказов резисторов может изменяться в зависимости от конструктивных особенностей аппаратуры и условий ее эксплуатации.
Таблица 7

Резистор является несъемным элементом, и его параметры в процессе эксплуатации не проверяют. Поэтому отказы резисторов обнаруживаются лишь в том случае, когда электрическая схема, в которой они находятся, перестает выполнять свои функции. В зависимости от степени потери работоспособности отказы резисторов можно разделить на полные и условные. На долю полных отказов (обрыв, механические повреждения, нарушение контакта) приходится 85—90 % всех отказов резисторов. Кроме того, иногда наблюдаются короткое замыкание (например, между выводами непроволочных постоянных резисторов по частично или полностью обгоревшему эмалевому покрытию) и пробой изоляции (между витками проволочных резисторов).
Примерно 10 % отказов составляет уход сопротивления за пределы установленных допусков. Этот отказ является следствием различных процессов старения в токопроводящих элементах, изоляционных материалах (основания, каркасы, защитные покрытия) и контактных узлах, т. е. процессов, вызывающих необратимые изменения сопротивления.
Незначительный процент условных отказов резисторов в сфере эксплуатации аппаратуры связан с большим допуском на изменение параметров изделий, принятыми разработчиками аппаратуры при расчете схем.
Для тонкослойных резисторов (ВС, МЛТ, МТ и др.) при их эксплуатации в среде с повышенной влажностью характерным является электромеханическое разрушение проводящего слоя, связанное с процессами, которые сопровождают электролиз влаги, проникшей к резистивному слою через дефекты защитного покрытия.
Электролитические процессы в керамических основаниях тонкослойных резисторов, содержащих окислы щелочных металлов, вызывают механическое разрушение проводящего слоя вследствие переноса продуктов электролиза, снижения прочности подложки и окисления проводящего слоя выделяющимся при электролизе атомарным кислородом. Эти резисторы отечественная промышленность выпускает на бесщелочной керамике.
Наиболее интенсивно происходит старение в местах локальных дефектов проводящего элемента (риски, царапины на керамическом основании и проводящем слое, сколы керамики, рваные края нарезки, трещины, раковины и инородные включения в проводные намотки, следы коррозии и протяжки и т. п.). В зависимости от размеров дефектов, их числа и расположения могут иметь место достаточно высокие тепловые перегрузки токопроводящего элемента и, как следствие, выгорание околодефектного участка. Одной из основных причин обрыва высокоомных проводов проволочных резисторов является их коррозионное разрушение при эксплуатации резисторов во влажной среде. Дефекты изоляционного покрытия проводов прецизионных проволочных резисторов с многослойной намоткой могут приводить к коротким замыканиям витков. Это вызывает уменьшение сопротивления резисторов.
Специфическими неисправностями проволочных переменных резисторов следует считать износ проводов (перетирание провода намотки подвижным контактом, обусловленное его низкой стойкостью к истиранию и завышенным контактным нажатием).
К обрыву проводящего элемента также приводят электрические перегрузки резисторов при нарушении режимов их использования.
Нарушение контакта между скользящим контактом и резистивным элементом, являющееся характерным отказом переменных резисторов, происходит в результате поломки контактной системы (например, гетинаксового щеткодержателя резисторов СП), износа и обгорания контактов при продолжительных регулировках и перегрузках резисторов, наличия на поверхности токосъемных элементов контактных нар непроводящих пленок и частиц (окисная пленка, конденсированные или замерзшие частицы влаги, продукты истирания, инородные изоляционные частицы и т. д.), ослабления контактной пружины. К этому отказу могут также приводить дефекты сборки переменных резисторов, в частности выход скользящего контакта за пределы контактной дорожки, выпадание контактной щетки и др.
Механические повреждения резисторов связаны с низкой механической прочностью выводов (наличие дефектов на проволочных выводах) и мест сочленения вывода с контактной арматурой, некачественной сборкой резисторов (заклинивание оси), механическими перенапряжениями в резисторе, возникающими при нарушении режимов эксплуатации и неправильном обслуживании аппаратуры (электрические перегрузки, регулировка при стопорении оси и др.).
Из-за отказов резисторов в аппаратуре могут иметь место разрыв электрической цепи схемы, отклонение параметров электрической схемы от допустимых, невозможность регулирования напряжения и силы тока.