Werkspanning van weerstanden

Kwestie van kennis, ervaring en goed ontwerpen.

Kijk eens bij Vishay.

Hoewel bij buizen hoge spanningen voorkomen, staat er over de weerstanden bijna nooit hoge spanning. Dat is meestal beperkt tot < 100 volt. Maar er zijn indien nodig zat 500v weerstanden te vinden...

Definieer 'veilig'... Wat nu levensgevaarlijk is, was 20 jaar terug veilig. En waarschijnlijk over 20 jaar ondenkbaar dat het nog voorkomt.

Dat gezegd hebbende: wat maakt het uit op welke spanning de weerstand absoluut zit? Zolang de spanning erover maar niet te groot wordt. En de spanning tov. de componenten ernaast. Als je die weerstand nou gewoon als geleider beschouwt en dan over je PCB nadenkt, ben je er denk ik wel. Ofwel: het is niet slim om een track onder een (THT) weerstand door te leggen als het spanningsverschil groter is dan wat de fabrikant opgeeft.

@Arco :
Ik bedoel dus de spanning òp de weerstand, ten opzichte van de omgeving, met name ground planes en naburige componenten en bedieningsorganen.

Ik heb hier een print liggen (niet zelf gemaakt) waar bijvoorbeeld de weerstanden in een spanningsdeler vrijwel tegen elkaar liggen (820k en 7k5), terwijl er 250 V over die spanningsdeler staat. Dat klopt m.i. dus niet. Die 820k krijgt sowieso te veel voor z'n kiezen. Bovendien liggen de harten van de soldeereilandjes op 0,1" van elkaar, wat me in dit geval ook niet erg gunstig lijkt.

Toch maar even het schema:

Het gaat om R7/R8, R11 en R10

Hier de locatie van R7/R8 op de print

@rbeckers:
Ontwerp is van iemand, waarvan je zou verwachten dat het OK is

@EricP:
'Onveilig' kan ook brandgevaar inhouden...
Denk maar aan overslag tussen twee weerstandem, die tegen elkaar liggen, terwijl U_max hoger is dan de toegestane

Dat heeft meer te maken met het ontwerp van het apparaat. Als je 2 weerstanden met 500v potentiaalverschil tegen elkaar zet, of eilandjes te dicht bij elkaar, dan is dat gewoon een slecht ontwerp. Als voldoende spacing wordt aangehouden is er meestal weing kans op problemen.
Maar Farnell bijv. heeft genoeg 500v types beschikbaar voor probleemgevallen...

Hoe ook rekening met het spannings cooficient van weerstanden. Lullig aLs je een spanningdeler denkt te hebben van 10 MOhm en het ding is nog maar 3 Ohm bij 500V. En in sommige gevallen bv andere eigenschappen. Bij hoogohmige weerstanden ( meer dan een paar M gaan vingerafdrukken, vet en stof een rol spelen) kool composiet kan bv hoge impulsen aan ( als enige voordeel) maar heeft een met frequentie toenemende capaciteit ( en dus minder impedantie)
Sommige smds kunnen maar 10-50 V aan.
Er zijn nog steeds gewoon HV weerstanden te koop maar het is idd ook een stuk ontwerp. Ze tegen elkaar leggen is niet zo handig. ( ik zou ook naar die solderingen kijken die ik op die foto zie, dat is niet mooi uitgevloeid , ziet er koud uit, en bij deze spanning mogelijk ook vragen om problemen.)
Als je voldoende afstand houd is meerdere in serie vaak een goed idee. De spanning over de weerstanden is lager, dus ook tov de omgeving. Eventuele VC speelt minder en ook parallel capaciteit vermindert, je zet de " condensators" in serie.

Vraag met nu trouwens af of VC en parallel capaciteit niet verbonden of mogelijk het zelfde zijn.

[Bericht gewijzigd door fred101 op dinsdag 14 februari 2012 00:38:02 (18%)]

Fred, die solderingen lijken minder fraai dan ze zijn. Het is een scan, geen foto en reflecties laten de solderingen brak lijken vooral die twee in de rechter bovenhoek. Bovendien is de foto kleurgeshift: Alle groen is in werkelijkheid steenrood (ik stuur je wel een fotootje).

Het gaat er eigenlijk om of ik die ontwerper van het printje er op moet aanspreken of niet.
Er zit een aantal weerstanden nog niet op z'n paats, omdat ik ze wil vervangen door weerstanden met een U_max >600V en ik ze bovendien omschakelbaar wil maken. Dan kan ik diverse dekatrons testen. Die 550V is ook allen maar nodig voor de ELESTA EZ10B. Die heeft een hogere supply spanning nodig en neemt meer stroom.

De maximaal toelaatbare spanning over een weerstand wordt door 2 zaken bepaald: de maximaal toegelaten vermogensontwikkeling en de maximaal toegelaten spanning om interne overslag te vermijden.
De spanning die het laagst scoort wordt het.

Je kan bvb een weerstand hebben die een maximale werkspanning van 500V bezit, maar die al op 200V op volle vermogensdissipatie draait.
Andersom: een hoogohmige weerstand heeft een maximale werkspanning van 500V maar voor de max dissipatiegrens bereikt wordt mag het wel tot 1000V gaan.

In het eerste geval moet je je aan de 200V grens houden, in het tweede geval aan de 500V grens. Dus steeds de kleinste waarde.

Wat de print betreft, wees er maar zeker van dat, indien er hoge spanningspotentialen op punten komen te staan die op zeer kleine "SMD afstand" liggen, het een ontwerpmankement is. Daar moeten ze altijd rekening mee houden. Voor een paar honderd volt moet de kruipweg weliswaar al klein zijn voor overslag, maar vergeet niet dat printen ook wel eens stof verzamelen, vuil, vochtig en vettig worden en dat er dan wat misgaat. En een doorslag kan verderop eel wat verwoesten. Komt er bvb. ook een coating op de print?

Als het wat hoogohmiger mag en vooral thru hole, zoek eens op "metal glazed resistors", die hebben werkspanningen van 2.5kV of bvb 3.5kV. Ze hebben een verschillende opbouw en ander materiaal wat de doorslagspanning veel hoger maakt.

- - big bang - -

[Bericht gewijzigd door big bang op dinsdag 14 februari 2012 01:37:58 (11%)]

@bb:
Dat lijkt me in dit geval wat overdreven Met meer dan 600V ben ik al tevreden. Ja, die R10 (100k) komt op de volle 550V minus 130V van de dekatron te staan, met een stroom van 1,5 mA. Daar kan ik echt niet met een 1/4-watter toe, maar hij moet die 410Volt wel kunnen overlven èn een werkspanning van >600V hebben. R11 krijgt de volle 275V, als Q2 openstaat.

Voor R10 zou ik een gewone 1W ofzo nemen. Trek er nog wat krimpkous overheen voor de zekerheid en hou ze hoog genoeg boven de pcb. Kijk een wat er in de gemiddelde buizen eindtrappen wordt gebruikt. Dat draait op 800-1200?
Die andere moet voor het gemiddelde through hole type geen probleem zijn. Smd zou ik niet gebruiken, of je moet er een hele rits in serie zetten.

Edit: zender eindtrappen, geen audio, daar weet ik niks van.

Volgens mij zijn er twee dingen. Wat de "umax" van een weerstand is, dat is de maximale spanning over de weerstand. Pootje 1 t.o.v. pootje 2.

Daarnaast is een veilig ontwerp van een printplaat er een waarbij een bepaalde veilige veldsterkte (volt per meter) niet wordt overschreden. Dus bij 100V altijd minimaal x mm afstand, en bij 200V spanningsverschil minimaal 2 x mm afstand. (ik geloof dat je x ongeveer 1 mag nemen. minimaal 2mm afstand bij 200V).

@fred101:
Zit wat in. is misschien makkelijker dan lopen zoeken naar afwijkende weerstanden.
Die buizen eindtrappen (in zenders, neem ik aan de zwaarste audio eindtrap gaat niet verder dan 500 V en dat loopt dan via de UT) is het toch voornamelijk de buis, die de spanning opvangt.

Ik kwam het al meer tegen dat er wat noncahlant met moderne weerstanden wordt omgegaan, maar nu loop ik er zelf tegenaan bij het bestukken van een print.

Ik kan me nog wel van vroeger herinneren dat er erg argwanend werd gekeken hoe er in de commerciële radioindustrie met het wattage van weerstanden werd omgegaan. Mijn eletronicaboer verkocht Beischlag weerstanden. Die hoorden tot de beste op de martkt. Ze waren ook twee keer zo groot als weerstanden van Philips. Wat bleek Beischlag gaf het wattage op bij 40°C en Philips bij 90°C (houd me niet aan de exacte temperaturen). Dat is voor een commerciële producent natuurlijk interessant, want dan zit de slijtmijt er gelijk in, maar een producent van professionele apparatuur heeft daar toch andere gedachten over, evenals een serieuze amateur.

@rew:
Volkomen mee eens !
Daarom ben ik deze discussie ook gestart om het nog eens onder de aandacht te brengen en ook om mijn gedachtengag even te checken.
Altijd met laagspanning werken maakt wat dat betreft noncahalant, merk ik.
Weerstanden in serie zetten -en niet alleen omdaat je alleen maar een E12 reeks kon kopen- was vroeger heel gewoon. Ondanks de zwevende en wijde bouw uit die tijd.

Het helpt ook om de datasheet van een weerstand te bekijken.
Waarom wel de datasheet van een transistor bekijken en niet die van een weerstand?
Ook het RF gedrag is belangrijk, het vermogen, temperatuur coefficient etc..

Helaas kijken ze bij de gemiddelde tot zelfs bovengemiddelde elektroboer al vreemd als je een weerstand uit de E96 reeks wilt hebben. Laat staan, als je over temperatuurcoëfficiënt, zelfinductie, U_max of rf eigenschappen gaat praten.

Tsja, ze hebben die specs niet omdat ze het zelf ook uit China halen.
Zag dezelfde dc/dc omzetters ergens liggen die laatst in een aantal topic's voorbij kwamen. Prijs 7 euro/stuk waar je ze op ebay voor 1/3 hebt incl verzenden...

Een kleine blik bij Farnell:

MRS25 350V
HVR25 1150V
PR02 500V
PR03 750V

En zoals anderen hier ook al opmerken. Selectie van je componenten, isolatieafstanden tussen je componenten en traces hoort allemaal bij een goed ontwerp.

Weerstanden in serie zetten -en niet alleen omdaat je alleen maar een R12 reeks kon kopen- was vroeger heel gewoon.

E12-reeks weerstanden in serie zetten om een waarde te maken die niet in de E-12 reeks zit, heeft geen zin.
Er zitten nu juist maar 12 waarden in een decade omdat ze tòch 10% tolerantie hebben.
Een 10 ohm weerstand mag dus alle waarden aannemen tussen de 9 en 11 ohm; een 12 ohm weerstand mag je aantreffen ergens tussen de 10,8 en 13,2 en zo voorts.

Stel dus dat ik een 11 ohm weerstand zou willen maken, en ik doe dat door een E12 10 ohm exemplaar met een E12 1 ohm in serie te zetten.
Ik heb dan een weerstand die nominaal 11 ohm is, maar die het volste recht heeft ergens tussen de 9+0,9=9,9 ohm en de 11+1,1 = 12,1 ohm te zwabberen.
De vraag wordt dan dus: hoe dicht bij die 11 ohm hadden we eigenlijk moeten zitten? En had het niet net zo goed 10 of 12 ohm kunnen zijn?
Als het antwoord op dat laatste 'nee' is, dan mogen we geen E12, ofwel 10%, weerstanden nemen, maar moeten we kiezen voor een kleinere tolerantie.
Samenstellen uit E12 waarden is dus òf overbodig, òf heeft teveel tolerantie (nl. 10%).

--
Ik heb ik de gewone schema's uit mijn tijd eigenlijk nooit serieschakelingen van weerstanden gezien (in sommige, minder gewone, wel, zoals in Geigertellers en zo). De voedingsspanning voor een buizenradio of versterker kon van alles zijn tot 400V aan toe, maar de weerstanden weerstonden (!) dat gewoon in hun eentje. Ze waren dan ook groter dan tegenwoordig, zelfs voor dezelfde toegelaten belasting (een 1W exemplaar was toen dus forser dan nu, bedoel ik).
Ik heb me over de werkspanning van die dingen ook nooit zorgen gemaakt. Dat kwam pas toen ik, weer in NL, Elektuur ging lezen en kleine weerstandjes kopen.

@jeronimo:
Ik ga die PR02 eens nader bekijken. Alleen jammer dat Farnell natuurlijk alleen grotere hoeveelheden levert.
Misschien nog iets in Rosmalen te vinden...

@FET:
Precies, alleen zeiden de radioboeren dat er nooit bij...

[Bericht gewijzigd door Tidak Ada op woensdag 15 februari 2012 09:06:21 (11%)]

Op 14 februari 2012 23:15:22 schreef Frederick E. Terman:
Stel dus dat ik een 11 ohm weerstand zou willen maken, en ik doe dat door een E12 10 ohm exemplaar met een E12 1 ohm in serie te zetten.
Ik heb dan een weerstand die nominaal 11 ohm is, maar die het volste recht heeft ergens tussen de 9+0,9=9,9 ohm en de 11+1,1 = 12,1 ohm te zwabberen.
De vraag wordt dan dus: hoe dicht bij die 11 ohm hadden we eigenlijk moeten zitten?

Stel dat ik in mijn schema minimaal 9.8 ohm en maximaal 12.2 moet hebben, moet ik dan een 10 ohm of een 12 ohm weerstand kopen volgens jou?

Ze waren toen soms wel wat groter, dat kun je wel stellen : http://www.pa4tim.nl/wp-content/uploads/2010/11/DSC_3249.jpg , hierin zitten er in serie. Maar dat ding wordt vanuit 1200V gevoed.

En, heel flauw, zaten er vroeger geen spanningsdelers in radio's

Soms zaten er toch serie weerstanden. Tussen de B+ elcos zat vaak de eerste en dan de tweede in serie was de andode weerstand.

Je ziet om een bepaalde waarde te krijgen meestal parallel weerstanden. Dat is in meetapparatuur heel gewoon. Serieweerstnden zie je daar ook genoeg ivm spanning, bv bij scopen in de hoogspanning.

Ook frequentie speelt een rol. Tegenwoordig meer dan vroeger met al die steeds snellere switchers en inverters van backlights ect. De formule(s) om de ( complexe) impedantie van een weerstand excact te berekenen voor een bepaalde situatie ( als je de paraciteiten kent natuurlijk) is een stuk complexer dan ik dacht. Frequentie, spanning, meerdere capaciteiten, meerdere zelfinducties, reele weerstand, tempco.
Maar dat geldt voor meer dingen, probeer eens de feedback en gain van een opamp als gewone versterker te berekenen. En dan niet algemeen maar echt , dus loop transmissie, fase marge en stabiliteit ( routh, bibo), gain marge, demping ratio. Daar kom ik in ieder geval niet uit. Poles, laplace variabelen en transformaties , invloed van reactieve en capacitieve loads, zero pole- tabellen, bode plots enz. Pfff, heb het eerste hoofdstuk al iets van 10 keer gelezen en snap het idee gelukkig nu wel min of meer maar ik kan de wiskunde absoluut niet toepassen.

Op 15 februari 2012 09:41:13 schreef fred101:
Ze waren toen soms wel wat groter, dat kun je wel stellen : http://www.pa4tim.nl/wp-content/uploads/2010/11/DSC_3249.jpg , hierin zitten er in serie. Maar dat ding wordt vanuit 1200V gevoed.

Die lijken sprekend op de snubberweerstanden van Vishay (GWK).

Dai's even schrikken !!

Ik zit net even in de datsheet van Vishay metaalfilm weerstanden te kijken en zie dat de maximale continuespanning van een weerstand t.o.v. de omgeving slechts 75V is !! Weliswaar voor korte duur (< 1 min.) veel hoger, toch iets om over na te denken....

Datasheet : http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/400000-424999/419508-d…
(hopelijk doet deze Conrad link het)

Anders via deze directe productlink http://www.business.conrad.nl/goto.php?artikel=419419

Die 75V geldt waarschijnlijk voor een geleidend deel dat direct tegen de laklaag aanligt.
Voor normale elektronicatoepassingen is dat ruim voldoende.
Voor netspanningen en hoger hou je intuïtief toch wat ruimte. Ik zou tenminste nooit twee weerstanden tegen elkaar aan leggen als ik weet dat daar 230V tussen kan staan.

Dat is de isolering van de laklaag. Dus ivm aanraken of als ze tegen een geleidend oppervlak aankomen. Tenzij je graag in een circuit onder spanning met je vingers loopt te voelen lijkt me dat voldoende. Alleen niet direct op spoortjes leggen maar dat doe je toch niet bij die spanningen. Ik niet tenminste.

Nog iets om mee rekening te houden als er ook nog sprake is van warmte ontwikkeling. Dan moet je weerstanden niet verticaal monteren. De warmteverdeling is dan niet ideaal en als je al op de grens zit is dat misschien net de druppel. ( bij precisie weerstanden ( de gewone klassieke vorm, niet de draadgewonden plaatjes, die worden juist wel verticaal gezet) doe je het ook niet omdat zo het tempco een grotere rol gaat spelen)