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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。線繞電阻器是當今仍在生產的最古老的電阻器類型。它們可以非常精確地生產，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。
結構
繞線電阻器結構變化很大。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，測量電阻值以準確確定切割電線的長度。為了產生高電阻，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的。對于低額定功率，使用非常細的電線。處理非常細的電線至關重要。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。這些電阻器具有完全不同的結構。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
下表列出了最常見合金的特性。
| 合金 | 材料 | 成分 （％） | 電阻率 (10 -6 Ω/m) | TCR (10 -3 Ω/°C) | 最高溫度(°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） | 0.0553 | 4.5 | 1500/1700 |
對于高精度測量應用，電阻線和連接引線的材料差異可能會產生負面影響。在材料之間的結點處，溫度的變化會導致電阻器兩端產生小的不需要的電壓。這稱為 熱電效應。
高頻效果；感應和電容
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的影響較小。
由于線繞電阻器（基本上是電感器）的設計原理，這些電阻器的高頻特性是所有電阻器類型中最差的。有幾種方法可以應用繞組，具體取決于電阻器的應用。為了減少這些寄生效應，存在幾種專門的繞組類型：
●雙線繞組
●在平卷機上纏繞
●Ayrton-Perry 繞組
減少寄生的繞線技術
這些類型的繞組適用于測量設備和十進制組。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生的電容的另一種方法是扁平線圈上的簡單纏繞?？ㄆ奖?，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，但在這種情況下應用了兩個相反的繞組。電流方向相反的導線靠在一起，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、測量電橋和校準設備。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，遠好于大多數(shù)金屬膜電阻器（約 25 ppm/°C）。穩(wěn)定性也相當不錯，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，設計人員可能會決定電阻器需要在特定電路應用的設計值的 ±0.05% 以內。為了考慮老化、TCR 和其他參數(shù)，設計人員可能會指定 ±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)涂層類型進行分類。
硅樹脂用于最低的功耗水平。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。最高工作表面溫度可達 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。
大多數(shù)功率線繞電阻器具有陶瓷芯和陶瓷涂層以保護繞組。陶瓷涂層結合了高絕緣性和物理保護性以及良好的散熱性。典型的額定功率在 4 到 17 W 之間。最高表面溫度約為 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。
為了獲得最高的功耗值，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。這假設電阻器將安裝在金屬表面上以幫助耗散功率。最高表面溫度約為 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。由于其耐用的結構，線繞電阻器適合用作電位計。
應用
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用中很常見?？捎米鞔笮蛿嗦菲髟O備中的組件，也可用作斷路器本身。
當可熔線繞電阻器用于高功率應用時，它們通常被標記為斷路器。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?？梢詼y量這種變化的電阻并將其轉換回溫度值。
增強線繞電阻器的自然電感效應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。電流傳感設備測量電抗并將其轉換為電流讀數(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行糾正。大型冷卻水泵和冷凍機就是此類應用的例子。
