什么是繞線電阻器？繞線電阻器的種類和特性

繞線電阻器用于各種應用，特別是作為需要耗散大量功率的功率電阻器。

顧名思義，繞線電阻器由纏繞在非導電材料前身的電阻線組成。通常電阻線是絕緣的，因此相鄰的電線不會短路在一起。

繞線電阻器是電氣科學早期制造的最早的電阻器類型之一，然后是無線電阻器。在許多應用中，它們被碳電阻器、金屬氧化物和金屬膜電阻器疊加。然而，今天，導線電阻器仍被用作許多應用的首選電阻器。

什么是繞線電阻器？

繞線電阻器是最早使用的電阻器形式之一。多年來，繞線電阻器的基本結構變化不大。

電阻器由纏繞在中心磁芯或成型器上的電阻線構成，通常由陶瓷制成。

繞線電阻器的基本構造概念

纏繞后，將端蓋壓在鐵芯上，并將電阻絲焊接到其上以進行適當的接觸。最后，組件被封裝起來，以保護其免受潮濕和物理損壞。

繞線電阻器的結構意味著它們可以承受高溫，因此在許多情況下它們被用作高功率電阻器 - 但請檢查額定值以確保它們具有足夠的高功率應用。

繞線電阻器的電阻由多種因素決定：

電阻絲長度

電阻絲直徑

電阻絲的電阻率

為了給出所涉及的數字，一根 30 米長的小直徑銅線可能只有幾歐姆的電阻。相比之下，使用一些電阻絲（一種流行的類型是鎳鉻）可以制成只有 30 厘米長的電阻絲。這使得在電子電路中使用的典型成型機上纏繞變得可行。

如果需要公差嚴格的導線纏繞電阻器，則選擇的電阻線可以具有較低的電阻，使導線更長，并使其長度可以更精確地切割為總長度的比例。如有必要，可以單獨調整電阻。

繞線電阻器有多種封裝，其中許多特別適合功率電阻器應用 - 有些封裝在陶瓷封裝中，而另一些則采用金屬封裝，可以用螺栓固定在金屬底盤或其他形式的散熱器上。

繞線電阻器特性

盡管線電阻器的使用不如其他類型的電阻器（如SMT電阻器和引線金屬膜電阻器）廣泛，但它們是某些特定電子領域的重要組成部分，而其他類型完全不適合或性能不佳。

因此，導線電阻器因其特性而被用于許多關鍵領域：

大功率應用：繞線電阻器可以耗散大量功率。當耗散水平超過一瓦左右時，繞線電阻器就會發揮作用。他們的技術不僅使它們能夠承受高功率水平，而且它們可以設計成用螺栓固定在散熱器上，以便它們可以安全地散熱 - 有些額定功率高達2.5kW。

非常高的公差應用：電線電阻器使用電阻絲這一事實意味著它們可以非常精確地制造 - 有些電阻器的初始公差低至 0.005%。這對于測量儀器等應用非常有用。

需要高溫穩定性：導線電阻器不僅可以非常精確地制造，而且還具有非常高的溫度穩定性，尤其是與其他類型的電阻器相比。所使用的電阻絲可以制成具有非常低的電阻溫度系數，這導致最終電阻具有較低的TCR。材料科學的進步使 TCR 值低至 5 - 10 ppm / °C 的器件成為可能。 這取決于用于電阻絲的金屬或合金。

長期穩定性：繞線電阻器的另一個關鍵特性是其長期穩定性。所有電阻器的值都會隨時間變化，但繞線電阻器的變化很小。通常達到 15 到 50ppm/年的數字，因為它們是用穩定的材料制成的。

吸收脈沖的能力：與某些形式的電阻器不同，繞線電阻器能夠很好地承受高壓脈沖。它們的高熱質量和電阻器中導線的彈性意味著它們能夠在短時間內吸收遠高于其平均額定值的能量水平，而不會受到損壞或電阻變化。

需要定制要求的地方：繞線電阻器的制造方式意味著，制造具有客戶根據特定要求精確指定的電阻的定制設備相對容易。

低噪聲應用：由于使用電阻絲而不是其他材料，這些電阻器是可用的電流最低的噪聲電阻器之一。

繞線電阻器的種類

Wirewould 電阻器可用于各種不同的應用，通常這些應用屬于電阻器結構可能會發生變化的一些主要類別。

精密電阻器：精密繞線電阻器用于許多不同的應用。它們可用于測試儀器等項目，甚至可以用作萬用表，以及測量橋、校準設備和自動對焦衰減器等。對于這些應用，功耗不是問題，因為對于這些應用，電流和電壓水平很小。

電阻器還需要一個低溫度系數，電阻必須很低，可能為5 ppm/°C。 長期穩定性也應該很低，可能低于每年 40 ppm。有了這樣的數字，可以選擇±0.01%的基本電阻容差水平。這樣的數字意味著電阻器將長時間保持所需的電阻。

功率電阻器：繞線電阻器的主要主要用途之一是用于電源應用。功率范圍可達 1 kW 或 2.5kW。有幾種類型，可以按其包裝和結構進行分類：

硅樹脂封裝：這些封裝格式往往用于低功率電阻器。它們結構緊湊，仍然可以承受高溫：通常高達 ~300°C，但通常明智的做法是不要將它們推向極限。

玻璃琺瑯涂層：多年來，這種涂層一直被廣泛用于電力繞線電阻器。這些電阻器通常額定工作溫度高達 ~400°C，但在大多數電子設備中，這些溫度是不可取的！該涂層在較低溫度下絕緣良好，但隨著溫度上升到范圍的高端，它的絕緣效果較差。這些電阻的電阻值范圍為~1Ω至~10kΩ左右。

鋁制表殼：這種類型的結構用于最高功率水平。電阻器具有帶有硅樹脂涂層的陶瓷芯，然后將其包含在鋁型材中，該鋁型材經過陽極氧化處理（通常是金色），以確保良好的電絕緣并鈍化表面。電阻器的鋁制外殼通常帶有輕微的鰭片，并且能夠用螺栓固定在散熱器上。內部結構還設計為盡可能多地將熱量傳導到鋁制外殼。這種類型的電阻器具有廣泛的電阻值范圍。

繞線電阻線

正如預期的那樣，導線中使用的導線將電阻器控制其許多特性。使用不同的材料制成的導線具有不同的電氣性能：電阻率、電阻溫度系數、長期穩定性、最高工作溫度等。

材料的選擇很重要，因為正確的電阻線將使電阻器在給定角色下獲得最佳性能。

許多導線材料都有熟悉的名字，因為它們多年來一直被用作電阻絲的形式，因此用于繞線電阻器。

使用的電線通常是銅合金、各種不同的鐵合金、鎳鉻合金、銀合金和鎢。

繞線電阻電感和電容

繞線電阻器非常適合低頻和直流操作，但隨著工作頻率的升高，電感和電容的影響變得更加明顯。

電感產生于電阻器實際上是電阻線的線圈，并且正在影響電感器。電容發生在線圈的不同匝數之間，等等。

當工作頻率上升到100kHz左右時，這些影響可能會變得很大，并改變電路的運行。

通常，繞線電阻器作為普通線圈纏繞在陶瓷成型器上，這對于大多數類型的操作來說已經綽綽有余了。但是，如果需要低電感和電容，可以使用其他方法來減少電感和電容，但不能消除電感和電容。

可以采用以下方法來降低電感：

雙線繞組：可以采用的一種方法是使用雙線，即兩條單獨的線一起運行。然后可以在遠端連接這些。這個概念是，通過以這種方式將兩根電線連接在一起，電流將沿完全相反的方向運行，并且磁場將抵消。雖然不完美，但它顯著降低了電感，但是當兩根導線靠近時，不需要的電容會增加。

Ayrton-Perrry繞組：這是一種不尋常的繞組形式。當導線進入電阻線圈時，它一分為二，一半在一個方向上纏繞，另一半在相反的意義上纏繞。通過以這種方式繞組，導線的排列使電流沿相反方向流動，從而降低電感。此外，導線不會像雙線繞組那樣彼此并排運行，因此幾乎沒有增加 e 電容。

自感和電容始終是繞線電阻器的一個問題。因此，它們很少用于在高頻或無線電頻率下使用的應用。只有當它們用于不承載RF的電路部分時，它們才會被使用。專業的上鏈技術往往只作為最后的手段使用。如果電阻兩端存在高頻，則最好使用不同的電阻技術。

繞線電阻器被廣泛使用。它們特別用作需要耗散更大功率水平的高功率電阻器。它們廣泛用于許多電源應用;它們不僅在物理上比許多其他類型的電阻器大，而且具有導線和陶瓷成型器，因此它們比更廣泛發現的其他類型的電阻器更適合作為高功率電阻器。

不幸的是，它們的結構意味著它們比通常使用的更小的電阻器貴得多。

繞線電阻器也用于需要非常小的公差和高溫穩定性的場合。導線通常比許多其他類型的電阻器具有更好的電阻溫度系數，盡管現在許多電阻器都非常好。

審核編輯：黃飛