NTC热敏电阻

线绕电阻器的材料和高频效应

发布时间:2018-10-18    文章来源:敏创原创    点击次数:
什么是绕线电阻?
  一个20欧姆的5欧姆陶瓷线绕电阻器绕线电阻器是限制电流的电无源部件。电阻元件存在于绝缘金属线之外,该金属线缠绕在非导电材料的芯周围。线材具有高电阻率,并且通常由诸如镍 - 铬(镍铬合金)的合金或称为锰铜的铜 - 镍 - 锰合金制成。常见的核心材料包括陶瓷,塑料和玻璃。线绕电阻器是目前仍在制造的最古老的电阻器类型。它们可以非常精确地生产,并且具有用于低电阻值和高额定功率的优异特性。


 
线绕电阻器的定义
  线绕电阻器是一种电阻器,其中具有高电阻率的导线缠绕在绝缘芯上以提供电阻。

线绕电阻器结构的示例


施工
  线绕电阻器结构变化很大。所用材料的制造和选择取决于电阻器在电路中的使用方式。所有这些都是通过在线芯周围缠绕线制成的。电阻值取决于电线的电阻率,横截面和长度。由于可以精确地控制这些参数,因此可以实现高精度。对于高公差要求,测量电阻值以精确确定电线的切割长度。为了产生高电阻,线直径需要非常小并且长度非常长。因此,线绕电阻器主要用于较低的电阻值。对于低额定功率,使用非常细的导线。电线的处理对此至关重要。任何损坏都可能导致切断。缠绕后,电线很好地防止水分进入,以防止电解腐蚀。除精密度外,还有线绕电阻器,额定功率高达50W或更高。这些电阻器具有完全不同的结构。与其他电阻类型相比金属薄膜,线径相对较大,因此更坚固。



电阻线材料
  线绕电阻器主要由合金制成,因为纯金属具有高的电阻温度系数。然而,对于高温,使用纯金属,例如钨。温度系数表示电阻随温度变化而变化的程度。TCR以ppm /˚C为单位测量。如果制造商对50ppm /˚C的电阻器进行评级,则对于温度变化为1̊C的电阻,对于每个1MΩ的电阻器,电阻器的电阻变化不会超过50Ω。用作电阻丝的典型合金是:
 
  • 铜合金
  • 银合金
  • 镍铬合金
  • 铁铬合金
  • 铁铬铝合金
  •  
在下表中给出了最常见合金的性质。


合金集团 材料 成分(%) 电阻率10 ^-6Ωm TCR(10 ^-3Ω/°) 最高工作温度(°C)
康铜 54Cu - 45Ni - 1Mn 0.485 0.2 400
铜镍锌合金 67Cu - 30Ni - 3Mn 0.4 0.11 300
锰铜 86Cu - 2Ni - 12Mn 0.442 0.02 300
NBW 109 82Ag - 10Mn - 8Sn 0.55 0-0.04  
NBW 139 78Ag - 13Mn - 9Sn 0.61 0-0.08 0-150
NBW 173 80Ag - 17Mn - 3Sn 0.58 0-0.105 0-200
镍铬 镍铬合金 20Cr - 77 / 80Ni - 0 / 2Mn 1.105 0.17 1150
铁铬 CrNiFe 1 70Ni - 20Cr - 8Fe - 2Mn 1.11 0.9 1050
铁铬 CrNiFe 2 63Ni - 15Cr - 20Fe - 2Mn 1.12 0.89   1050
铁铬铝 Kanthal A. 72Fe - 20Cr - 5Al - 3Co 1.45 0.06 1300
铁铬铝 Cekas 75Fe - 20Cr - 5Al 1.4 0.04 1300
铁铬铝 Megapyr 65Fe - 30Cr - 5Al 1.4 0.025 1350
纯金属 100 W(烧结) 0.0553 4.5 1500/1700

 
高频效应; 感应和电容
  线绕电阻器自然具有一些电容和电感。因此,它们影响交流电路中的电流。通常不需要这种效果。
由于线绕电阻器的设计原理基本上是电感器,因此这些电阻器具有所有电阻器类型中最差的高频特性。
 
根据电阻器的应用,有几种方法可以应用绕组。由于寄生电容和自感应,对于DC电流,绕组出现的问题比AC电流更少。为了减少这些影响,存在多种绕组类型:
  • 双线缠绕
  • 绕在一个扁平的前身上
  • Ayrton-Perry缠绕
     
这些类型的绕组适用于测量设备和十进制组。这些方法的缺点是制造过程的困难。
  • 双线绕组
  双线绕组是一种绕线,其中导线折叠成双层,并且从这根双线制成一个电容器,如下图所示。这种类型的绕组导致非常低的自感,但是它之间的寄生电容是电线很大。
 
  • 在扁平成形器上简单缠绕
  另一种减少双线绕组产生的容量的方法是在扁平成形器上进行简单的缠绕。卡越薄,正面和背面的线越接近。它们取消了彼此的磁场,从而降低了电感。
 
  • Ayrton Perry绕组
  带有Ayrton Perry绕组的电阻器用于要求最苛刻的电路。这种类型的绕组类似于扁平成形器上的简单绕组,但在这种情况下,应用两个相对的绕组。具有相反电流方向的导线靠近在一起,因此绕组没有自感应。交叉点具有相同的潜力,对容量产生轻微影响。

线绕电阻器的类型
  绕线电阻器大致可分为两种类型:精度和功率。它们可以进行修改,用于电流和温度传感器和电位计。这些通用电阻器可用于各种应用。

精密线绕
  精密线绕电阻器高精度线绕电阻器通常用于精密AF衰减器,测量桥和校准设备。电阻值公差的典型值为0.1%或更好。电阻温度系数约为5 ppm /°C,远远优于大多数金属薄膜电阻器(约25 ppm /°C)。稳定性相当好,在全额定功率下运行一年后,35ppm的值会发生变化。这些电阻的温升通常低于30°C。因此,它们可以用环氧树脂材料涂覆。实际上,设计者可能会认为电阻器需要在特定电路应用的设计值的±0.05%范围内。为了考虑老化,TCR和其他参数,设计者可能会指定±0.01%的公差。


电源线绕
  电源线绕电阻器线绕电阻器适用于非常高功率的应用。范围从0.5瓦到1000瓦以上。电源线绕电阻器可根据涂层类型分为不同类型。有机硅树脂用于最低耗散水平。它们是紧凑型电阻器,可承受高于环境温度300°C的温度升高。
另一种类型的涂层是玻璃质釉质。这种传统涂层在低温下具有良好的绝缘性能,但在全额定温度下绝缘性能相当低。这个属性使它越来越不常见。最高工作表面温度高达400°C。TCR在75至200 ppm /°C之间变化。典型电阻值范围为1Ω至10kΩ。大多数电源线绕电阻器具有陶瓷芯和陶瓷涂层以保护绕组。陶瓷涂层结合了高绝缘和物理保护以及良好的散热性能。典型额定功率在4到17瓦之间。最高表面温度约为300°C,TCR在250至400 ppm /°C之间变化。电阻值介于10kΩ和22kΩ之间。
对于最高耗散值,电阻器采用带散热片的铝制外壳。这些散热片提供了更大的表面积,可以散热,让电阻器可以处理更多功率而不会受到损坏。这些电阻器具有陶瓷芯和硅树脂涂层,包裹在铝挤压件中。表面经过阳极氧化处理以保持良好的绝缘电阻。这些电阻的典型额定功率为25至50瓦。这假设电阻器将安装在金属表面上,因此热量可以更好地消散。对于高于50Ω的欧姆值,最大表面温度约为300°C,TCR较低,约为25 ppm /°C。通常,对于较低的电阻值,TCR较高。

电位器线绕
  电位计通常是线绕电阻器。电位器是具有三个端子的电阻器。其中一个连接到可变触点,该触点改变了电阻量。由于结构坚固,线绕电阻适合作为电位计。
 
线绕电阻器应用
 
  绕线电阻器通常用于断路器或熔断器。为了制造可熔电阻器,制造商在电阻器的一端安装一个小弹簧。少量焊料将弹簧固定到位。如果通过电阻器的电流和热量变得足够高,则焊料将熔化并且弹簧将弹出并打开电路。由于其高功率能力,线绕电阻器在断路器应用中很常见。它可以用作大型断路器装置中的部件,或者可以用作断路器本身。
 
当销售用于高功率应用的可熔线绕电阻器时,它们通常被标记为断路器。线绕电阻器电位器可以提供高功率和高精度。这些电位计通常用于立体声系统,用于精度和高功率应用,如传感器和电视。线绕电阻器也可用作温度传感器。在这种情况下,使用具有正温度系数的金属。这意味着随着金属温度的升高,电阻上升。可以测量这种变化的电阻并将其转换回温度值。
 
增强线绕电阻器自然的电感效应可以将这些电阻器用作电流传感器。感应电抗取决于器件的电感和流过它的电流。电流检测装置测量电抗并将其转换为电流读数。这些用于可能发生高电流状况的情况,并且希望在使断路器跳闸之前对其进行校正。大型冷却水泵和冷冻机组是此类应用的示例。
 



 




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