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閱讀：51發(fā)布時間：2025-1-24
繞線電阻
什么是線繞電阻器？
圖
一個 20W 的 5 歐姆陶瓷線繞電阻器繞線電阻器是一種限制電流的無源電子元件。電阻元件是纏繞在非導(dǎo)電材料芯上的絕緣金屬線。線材具有較高的電阻率，通常由鎳鉻（Nichrome）或稱為Manganin的銅鎳錳合金等合金制成。常見的磁芯材料包括陶瓷、塑料和玻璃。線繞電阻器是當(dāng)今仍在生產(chǎn)的最古老的電阻器類型。它們可以非常精確地生產(chǎn)，并且在低電阻值和高額定功率方面具有出色的特性。
線繞電阻器的定義
繞線電阻器是一種電阻器，其中具有高電阻率的電線纏繞在絕緣芯上以提供電阻。
結(jié)構(gòu)
繞線電阻器結(jié)構(gòu)變化很大。制造方法和材料的選擇取決于電阻器在電路中的使用方式。所有這些都是通過將電線纏繞在磁芯上而制成的。電阻值取決于導(dǎo)線的電阻率、橫截面和長度。由于可以精確控制這些參數(shù)，因此可以實現(xiàn)高精度電阻。對于高容差要求，測量電阻值以準(zhǔn)確確定切割電線的長度。為了產(chǎn)生高電阻，線徑需要非常小，長度需要非常長。因此，線繞電阻器主要是為較低的電阻值而生產(chǎn)的。對于低額定功率，使用非常細(xì)的電線。處理非常細(xì)的電線至關(guān)重要。任何損壞都可能切斷電線。纏繞后，
還有一些線繞電阻器具有 50 W 或更高的高額定功率。這些電阻器具有不同的結(jié)構(gòu)。與其他類型的電阻器（例如 金屬膜）相比，線徑相對較大，因此更加堅固。
電阻絲材料
線繞電阻器主要由合金制成，因為純金屬具有較高的電阻溫度系數(shù) (TCR)。但是，對于高溫，通常使用鎢等純金屬。溫度系數(shù)是衡量電阻隨溫度變化的程度的量度。TCR 以 ppm/°C 為單位測量。如果制造商對電阻器的額定值為 50 ppm/?C，則對于 1 ?C 的溫度變化，對于給定值的每 1 MΩ 電阻器，電阻器的電阻變化不會超過 50 Ω。用作電阻絲的典型合金有：
●銅合金
●銀合金
●鎳鉻合金
●鐵鉻合金
●鐵鉻鋁合金
下表列出了見合金的特性。
| 合金 | 材料 | 成分 （％） | 電阻率 (10 -6 Ω/m) | TCR (10 -3 Ω/°C) | 溫度(°C) |
|---|---|---|---|---|---|
| 銅 | 康斯坦坦 | 54Cu - 45Ni - 1Mn | 0.485 | 0.2 | 400 |
| 鎳金 | 67Cu - 30Ni - 3Mn | 0.40 | 0.11 | 300 | |
| 錳銅 | 86Cu - 2Ni - 12Mn | 0.442 | 0.02 | 300 | |
| 銀 | N.B.W. 109 | 82Ag - 10Mn - 8Sn | 0.55 | 0.0 - 0.04 | |
| N.B.W. 139 | 78Ag - 13Mn - 9Sn | 0.61 | 0.0 - 0.08 | 0 - 150 | |
| N.B.W. 173 | 80Ag - 17Mn - 3Sn | 0.58 | 0.0 - 0.105 | 0 - 200 | |
| 鎳鉻 | 鎳鉻合金 | 77/80Ni - 20Cr - 0/2Mn | 1.105 | 0.17 | 1100/1150 |
| 鐵鉻 | 鉻鎳鐵 1 | 70Ni - 20Cr - 8Fe - 2Mn | 1.11 | 0.9 | 1050/1100 |
| 鉻鎳鐵 2 | 63Ni - 15Cr - 20Fe - 2Mn | 1.12 | 0.89 | 1050/1100 | |
| 鐵鉻鋁 | 鉻鋁鈷耐熱鋼 A | 72Fe - 20Cr - 5Al - 3Co | 1.45 | 0.06 | 1300 |
| 賽卡司 | 75Fe - 20Cr - 5Al | 1.4 | 0.04 | 1300 | |
| 梅格派爾鐵鉻鋁電阻絲合金 | 65Fe - 30Cr - 5 鋁 | 1.4 | 0.025 | 1350 | |
| 純金屬 | 鎢 | 100W（燒結(jié)） | 0.0553 | 4.5 | 1500/1700 |
對于高精度測量應(yīng)用，電阻線和連接引線的材料差異可能會產(chǎn)生負(fù)面影響。在材料之間的結(jié)點處，溫度的變化會導(dǎo)致電阻器兩端產(chǎn)生小的不需要的電壓。這稱為 熱電效應(yīng)。
高頻效果；感應(yīng)和電容
線繞電阻器自然會有一些寄生 電容和電感。因此，它們會影響交流電路中的電流。這些寄生效應(yīng)的這些影響通常是不希望的。與交流電流相比，直流電流受寄生電容和自感應(yīng)的影響較小。
由于線繞電阻器（基本上是電感器）的設(shè)計原理，這些電阻器的高頻特性是所有電阻器類型中最差的。有幾種方法可以應(yīng)用繞組，具體取決于電阻器的應(yīng)用。為了減少這些寄生效應(yīng)，存在幾種專門的繞組類型：
●雙線繞組
●在平卷機(jī)上纏繞
●Ayrton-Perry 繞組
減少寄生的繞線技術(shù)
這些類型的繞組適用于測量設(shè)備和十進(jìn)制組。這些方法的缺點是制造過程困難。
雙線繞組雙線繞組是一種將導(dǎo)線折疊成雙倍的繞組。然后將該雙線纏繞在基板材料上以形成電阻器。這種繞組的自感很低，但導(dǎo)線之間的寄生電容很大。
扁平線圈上的簡單繞組降低雙線繞組產(chǎn)生的電容的另一種方法是扁平線圈上的簡單纏繞。卡片越薄，正反兩面的線越靠近。它們相互抵消了磁場，從而降低了電感。
Ayrton-Perry 繞組電阻器帶有 Ayrton-Perry 繞組，用于要求最嚴(yán)苛的電路。這種類型的繞組類似于扁平線圈架上的簡單繞組，但在這種情況下應(yīng)用了兩個相反的繞組。電流方向相反的導(dǎo)線靠在一起，使繞組沒有自感。兩個繞組的交叉點處于相同的電位以最小化電容。
線繞電阻器的類型
線繞電阻器大致可分為兩類：精密型和功率型。它們可以進(jìn)行修改以用于電流傳感器、溫度傳感器和電位計。這些多功能電阻器可用于廣泛的應(yīng)用。
精密線繞
精密線繞電阻高精度線繞電阻器通常用于精密音頻 (AF) 衰減器、測量電橋和校準(zhǔn)設(shè)備。電阻值公差的典型值為 0.1% 或更好。電阻的溫度系數(shù)通常約為 5 ppm/°C，遠(yuǎn)好于大多數(shù)金屬膜電阻器（約 25 ppm/°C）。穩(wěn)定性也相當(dāng)不錯，在滿功率額定值下運行一年，數(shù)值變化為 35 ppm。這些電阻的溫升通常低于 30 °C。因此它們可以用環(huán)氧樹脂材料涂覆。在實踐中，設(shè)計人員可能會決定電阻器需要在特定電路應(yīng)用的設(shè)計值的 ±0.05% 以內(nèi)。為了考慮老化、TCR 和其他參數(shù)，設(shè)計人員可能會 ±0.01% 的容差。
電源線繞
功率線繞電阻器線繞電阻器適用于非常大的功率應(yīng)用。范圍從0.5W到1000W以上不等。功率線繞電阻器可根據(jù)涂層類型進(jìn)行分類。
硅樹脂用于的功耗水平。這些是緊湊型電阻器，可承受比環(huán)境溫度高 300 °C 的溫度升高。
另一種類型的涂層是搪瓷。這種傳統(tǒng)涂層在低溫下具有良好的絕緣性能，但在全額定溫度下運行時絕緣能力降低。此屬性使其不太常用。工作表面溫度可達(dá) 400 °C。TCR 在 75 至 200 ppm/°C 之間變化，典型電阻值在 1 Ω 至 10 kΩ 范圍內(nèi)。
大多數(shù)功率線繞電阻器具有陶瓷芯和陶瓷涂層以保護(hù)繞組。陶瓷涂層結(jié)合了高絕緣性和物理保護(hù)性以及良好的散熱性。典型的額定功率在 4 到 17 W 之間。表面溫度約為 300 °C，TCR 在 250 到 400 ppm/°C 之間變化。電阻值介于 10 kΩ 和 22 kΩ 之間。通常它們是用允許垂直或水平安裝的引線制造的。
為了獲得的功耗值，線繞電阻器具有帶翅片的鋁制外殼。這些翅片提供了更大的散熱表面積，讓電阻器處理更多功率而不會受到損壞。這些電阻器具有陶瓷芯和硅樹脂涂層，封裝在鋁擠壓件中。表面經(jīng)過陽極氧化處理，以保持良好的絕緣電阻。這些功率繞線電阻器的典型額定功率為 25 至 50 W。這假設(shè)電阻器將安裝在金屬表面上以幫助耗散功率。表面溫度約為 300 °C，電阻值高于 50 Ω 時，TCR 較低，約為 25 ppm/°C。通常，電阻值越低，TCR 越高。
電位器線繞
電位器通常是線繞電阻器。電位器是具有三個端子的電阻器。其中之一連接到可改變電阻大小的可移動觸點。由于其耐用的結(jié)構(gòu)，線繞電阻器適合用作電位計。
應(yīng)用
線繞電阻器通常用于斷路器或用作保險絲。為了制作可熔電阻器，制造商在電阻器的一端連接了一個小彈簧。少量焊料將把這個彈簧固定到位。如果通過電阻器的電流和熱量足夠高，焊料會熔化，彈簧會彈出并打開電路。由于其高功率能力，線繞電阻器在斷路器應(yīng)用中很常見。可用作大型斷路器設(shè)備中的組件，也可用作斷路器本身。
當(dāng)可熔線繞電阻器用于高功率應(yīng)用時，它們通常被標(biāo)記為斷路器。可以制作線繞電阻電位器以提供高功率和高精度。這些電位計通常用于立體聲系統(tǒng)，因為它們的精度和高功率應(yīng)用（如換能器和電視）中。線繞電阻器也可用作溫度傳感器。在這種情況下，使用具有正溫度系數(shù)的金屬。這意味著隨著金屬溫度升高，電阻升高。可以測量這種變化的電阻并將其轉(zhuǎn)換回溫度值。
增強(qiáng)線繞電阻器的自然電感效應(yīng)可以讓這些電阻器用作電流傳感器。感抗由器件的電感和流過它的電流決定。電流傳感設(shè)備測量電抗并將其轉(zhuǎn)換為電流讀數(shù)。這些用于可能發(fā)生高電流條件的情況，并且需要在斷路器跳閘之前對其進(jìn)行糾正。大型冷卻水泵和冷凍機(jī)就是此類應(yīng)用的例子。
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