什么是绕线电阻器？绕线电阻器的种类和特性

绕线电阻器用于各种应用，特别是作为需要耗散大量功率的功率电阻器。

顾名思义，绕线电阻器由缠绕在非导电材料前身的电阻线组成。通常电阻线是绝缘的，因此相邻的电线不会短路在一起。

绕线电阻器是电气科学早期制造的最早的电阻器类型之一，然后是无线电阻器。在许多应用中，它们被碳电阻器、金属氧化物和金属膜电阻器叠加。然而，今天，导线电阻器仍被用作许多应用的首选电阻器。

什么是绕线电阻器？

绕线电阻器是最早使用的电阻器形式之一。多年来，绕线电阻器的基本结构变化不大。

电阻器由缠绕在中心磁芯或成型器上的电阻线构成，通常由陶瓷制成。

绕线电阻器的基本构造概念

缠绕后，将端盖压在铁芯上，并将电阻丝焊接到其上以进行适当的接触。最后，组件被封装起来，以保护其免受潮湿和物理损坏。

绕线电阻器的结构意味着它们可以承受高温，因此在许多情况下它们被用作高功率电阻器 - 但请检查额定值以确保它们具有足够的高功率应用。

绕线电阻器的电阻由多种因素决定：

电阻丝长度

电阻丝直径

电阻丝的电阻率

为了给出所涉及的数字，一根 30 米长的小直径铜线可能只有几欧姆的电阻。相比之下，使用一些电阻丝（一种流行的类型是镍铬）可以制成只有 30 厘米长的电阻丝。这使得在电子电路中使用的典型成型机上缠绕变得可行。

如果需要公差严格的导线缠绕电阻器，则选择的电阻线可以具有较低的电阻，使导线更长，并使其长度可以更精确地切割为总长度的比例。如有必要，可以单独调整电阻。

绕线电阻器有多种封装，其中许多特别适合功率电阻器应用 - 有些封装在陶瓷封装中，而另一些则采用金属封装，可以用螺栓固定在金属底盘或其他形式的散热器上。

绕线电阻器特性

尽管线电阻器的使用不如其他类型的电阻器（如SMT电阻器和引线金属膜电阻器）广泛，但它们是某些特定电子领域的重要组成部分，而其他类型完全不适合或性能不佳。

因此，导线电阻器因其特性而被用于许多关键领域：

大功率应用：绕线电阻器可以耗散大量功率。当耗散水平超过一瓦左右时，绕线电阻器就会发挥作用。他们的技术不仅使它们能够承受高功率水平，而且它们可以设计成用螺栓固定在散热器上，以便它们可以安全地散热 - 有些额定功率高达2.5kW。

非常高的公差应用：电线电阻器使用电阻丝这一事实意味着它们可以非常精确地制造 - 有些电阻器的初始公差低至 0.005%。这对于测量仪器等应用非常有用。

需要高温稳定性：导线电阻器不仅可以非常精确地制造，而且还具有非常高的温度稳定性，尤其是与其他类型的电阻器相比。所使用的电阻丝可以制成具有非常低的电阻温度系数，这导致最终电阻具有较低的TCR。材料科学的进步使 TCR 值低至 5 - 10 ppm / °C 的器件成为可能。 这取决于用于电阻丝的金属或合金。

长期稳定性：绕线电阻器的另一个关键特性是其长期稳定性。所有电阻器的值都会随时间变化，但绕线电阻器的变化很小。通常达到 15 到 50ppm/年的数字，因为它们是用稳定的材料制成的。

吸收脉冲的能力：与某些形式的电阻器不同，绕线电阻器能够很好地承受高压脉冲。它们的高热质量和电阻器中导线的弹性意味着它们能够在短时间内吸收远高于其平均额定值的能量水平，而不会受到损坏或电阻变化。

需要定制要求的地方：绕线电阻器的制造方式意味着，制造具有客户根据特定要求精确指定的电阻的定制设备相对容易。

低噪声应用：由于使用电阻丝而不是其他材料，这些电阻器是可用的电流最低的噪声电阻器之一。

绕线电阻器的种类

Wirewould 电阻器可用于各种不同的应用，通常这些应用属于电阻器结构可能会发生变化的一些主要类别。

精密电阻器：精密绕线电阻器用于许多不同的应用。它们可用于测试仪器等项目，甚至可以用作万用表，以及测量桥、校准设备和自动对焦衰减器等。对于这些应用，功耗不是问题，因为对于这些应用，电流和电压水平很小。

电阻器还需要一个低温度系数，电阻必须很低，可能为5 ppm/°C。 长期稳定性也应该很低，可能低于每年 40 ppm。有了这样的数字，可以选择±0.01%的基本电阻容差水平。这样的数字意味着电阻器将长时间保持所需的电阻。

功率电阻器：绕线电阻器的主要主要用途之一是用于电源应用。功率范围可达 1 kW 或 2.5kW。有几种类型，可以按其包装和结构进行分类：

硅树脂封装：这些封装格式往往用于低功率电阻器。它们结构紧凑，仍然可以承受高温：通常高达 ~300°C，但通常明智的做法是不要将它们推向极限。

玻璃珐琅涂层：多年来，这种涂层一直被广泛用于电力绕线电阻器。这些电阻器通常额定工作温度高达 ~400°C，但在大多数电子设备中，这些温度是不可取的！该涂层在较低温度下绝缘良好，但随着温度上升到范围的高端，它的绝缘效果较差。这些电阻的电阻值范围为~1Ω至~10kΩ左右。

铝制表壳：这种类型的结构用于最高功率水平。电阻器具有带有硅树脂涂层的陶瓷芯，然后将其包含在铝型材中，该铝型材经过阳极氧化处理（通常是金色），以确保良好的电绝缘并钝化表面。电阻器的铝制外壳通常带有轻微的鳍片，并且能够用螺栓固定在散热器上。内部结构还设计为尽可能多地将热量传导到铝制外壳。这种类型的电阻器具有广泛的电阻值范围。

绕线电阻线

正如预期的那样，导线中使用的导线将电阻器控制其许多特性。使用不同的材料制成的导线具有不同的电气性能：电阻率、电阻温度系数、长期稳定性、最高工作温度等。

材料的选择很重要，因为正确的电阻线将使电阻器在给定角色下获得最佳性能。

许多导线材料都有熟悉的名字，因为它们多年来一直被用作电阻丝的形式，因此用于绕线电阻器。

使用的电线通常是铜合金、各种不同的铁合金、镍铬合金、银合金和钨。

绕线电阻电感和电容

绕线电阻器非常适合低频和直流操作，但随着工作频率的升高，电感和电容的影响变得更加明显。

电感产生于电阻器实际上是电阻线的线圈，并且正在影响电感器。电容发生在线圈的不同匝数之间，等等。

当工作频率上升到100kHz左右时，这些影响可能会变得很大，并改变电路的运行。

通常，绕线电阻器作为普通线圈缠绕在陶瓷成型器上，这对于大多数类型的操作来说已经绰绰有余了。但是，如果需要低电感和电容，可以使用其他方法来减少电感和电容，但不能消除电感和电容。

可以采用以下方法来降低电感：

双线绕组：可以采用的一种方法是使用双线，即两条单独的线一起运行。然后可以在远端连接这些。这个概念是，通过以这种方式将两根电线连接在一起，电流将沿完全相反的方向运行，并且磁场将抵消。虽然不完美，但它显着降低了电感，但是当两根导线靠近时，不需要的电容会增加。

Ayrton-Perrry绕组：这是一种不寻常的绕组形式。当导线进入电阻线圈时，它一分为二，一半在一个方向上缠绕，另一半在相反的意义上缠绕。通过以这种方式绕组，导线的排列使电流沿相反方向流动，从而降低电感。此外，导线不会像双线绕组那样彼此并排运行，因此几乎没有增加 e 电容。

自感和电容始终是绕线电阻器的一个问题。因此，它们很少用于在高频或无线电频率下使用的应用。只有当它们用于不承载RF的电路部分时，它们才会被使用。专业的上链技术往往只作为最后的手段使用。如果电阻两端存在高频，则最好使用不同的电阻技术。

绕线电阻器被广泛使用。它们特别用作需要耗散更大功率水平的高功率电阻器。它们广泛用于许多电源应用;它们不仅在物理上比许多其他类型的电阻器大，而且具有导线和陶瓷成型器，因此它们比更广泛发现的其他类型的电阻器更适合作为高功率电阻器。

不幸的是，它们的结构意味着它们比通常使用的更小的电阻器贵得多。

绕线电阻器也用于需要非常小的公差和高温稳定性的场合。导线通常比许多其他类型的电阻器具有更好的电阻温度系数，尽管现在许多电阻器都非常好。

审核编辑：黄飞