线绕电阻器选用浅析
【摘 要】本文简要介绍了线绕电阻器的结构和分类,着重对线绕电阻器性能特点的六个方面进行了简要的分析,目的为设计人员选用线绕电阻器提供参考性指导和帮助。
【关键词】线绕电阻器;选用
1 引言
线绕电阻器是电子线路中常用的一种电子元器件,广泛用于铁路电气、矿山机电、航空航天、工业自动化等各领域,在电路中可作“分压,限流”,可作电流传感器,可做负载,可组成滤波电路等等。其用途较广,用量较大。在整机的元器件选型中,线绕电阻器因结构比较简单,易于被忽视,但作为电子线路的组成部分,对整机的安全有效工作和其他电子元器件一样也起着重要的作用,而且其选用也需考虑诸多因素,因此在整机设计时选用适用经济的线绕电阻器同样是非常重要的,对其选用需考虑的因素进行分析是十分必要的。
2 线绕电阻器结构及分类
2.1 线绕电阻器结构
线绕电阻器是用合金电阻丝绕在耐高温的绝缘基体上,表面被覆保护层构成的电阻元件,主要由电阻丝、结构基体、引出线、封装层四部分组成。电阻丝是形成阻值的部分,材料基本为铜镍和镍铬合金。结构基体是线绕电阻器的结构主体,为电阻合金提供骨架,并散热,为电阻器提供机械强度。引出线是线绕电阻器介入电路的连接电极,同时是某些型号线绕电阻器的安装方式。封装层是电阻器的外表面,为电阻体提供绝缘保护和散热,防止氧化和机械损伤。这种结构使线绕电阻器具有过功率性能优良、阻值稳定、可靠性高等优点,但同时也使它存在较大的电感和电容,高频性能差的缺点。
2.2 线绕电阻器分类
线绕电阻器根据分类依据的不同有多种分类方法,根据阻值可否调整分为固定电阻和可调电阻,根据被覆保护层不同分为珐琅电阻、被漆电阻、水泥电阻和金属外壳封装电阻等等。各种线绕电阻器除具有线绕电阻器的共同特性外,它们各自也有着自身的特点,例如:水泥电阻阻燃性优良,金属外壳封装电阻器体积小,负荷功率大,环境温度高等等。
3 线绕电阻器的选用考虑因素分析
3.1 标称阻值
电阻器上所标示的名义阻值称为标称阻值。在电阻器的实际生产中,一般只会生产某些系列阻值的电阻器,以便实现标准化生产。电阻器的阻值系列通常有E12、E24等数系,只要满足设计要求,应该优先考虑E12、E24数系的阻值。
3.2 阻值精度
阻值精度又称为允许误差,因为生产时电阻实际阻值和标称阻值可能会存在一些偏差,所以允许有一定范围内的误差,普通线绕电阻器阻值精度一般为±5%,阻值精度小于±1%的线绕电阻器称为精密线绕电阻器。在选择精度等级时满足整机设计要求即可,不用过高要求电阻精度,避免增加不必要的成本。
3.3 额定功耗
电阻器的额定功耗是指电阻器在规定的气压和温度下,长期工作时所允许消耗的最大功率。这项指标的确定主要基于两个方面(1)电阻器工作状态下的表面温升;(2)电阻器的工作寿命。一般情况下线绕电阻器在不超过40℃的环境温度下可满负荷工作,当要求线绕电阻器在高于40℃的环境温度下工作时,应按各种不同型号线绕电阻器详细规范中负荷曲线的规定降功耗使用。为了使线绕电阻器长期有效地工作,通常要降功耗50%以上。负荷曲线图例见图1。
图1
3.4 电阻器的额定电压和额定电流
3.4.1 额定电压
电阻器的最高工作电压受到两个因素的限制(1)电阻体内的电流密度 (2)绝缘保护层的电击穿的极限。额定电压是为了不使电流密度过大而造成早期老化,同时对于高阻电阻器,由于绝缘能力的限制,保证安全使用的电压最大值,额定电压达到某一个数值后,不允许再增加,这个数值就是最高工作电压,它是由于电阻器尺寸,结构的原因,允许加到电阻器上的最大连续工作电压。
计算公式U额=
式中P额 :额定功率;R:电阻阻值
3.4.2 额定电流
在额定功率和额定电压下,流过电阻器的电流就是电阻器的额定电流。
计算公式I额=
式中P额 :额定功率;R:电阻阻值
3.5 高频性能
线绕电阻器的结构决定了它有较大的电感和电容,在高频条件下,电感和电容的影响应当加以考虑。在适当降低电阻电感量即能满足线路使用要求时,论文发表可选用无感线绕电阻器,该类型电阻在制造中采取了特殊工艺,可在一定程度上降低电感量,但不能完全消除电感。在电阻交流特性对线路的正常工作影响至关重要的电路中不宜使用线绕电阻器。
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