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什么是大功率电阻器?

发布于:2022-12-16 16:18:16 来自:电气工程/电气工程原创版块 [复制转发]

知识点:电阻器

首先了解一下,什么是大功率电阻器?

大功率电阻主要指各类比常规电阻具有更高功率的电阻。功率的大小是相对于常规来说的,并不是绝对的多少功率以上的电阻。

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我们常见的特种大功率电阻器有高压电阻器、一般陶瓷管线绕电阻器、铝外壳线绕电阻器、平面无感膜式电阻器等。那么,大功率电阻器的如何选型呢?又有哪些分类呢?


电阻器选用准则 :根据所使用材料的不同,电阻器及电位器可分为合金型(绕线、合金箔)、薄膜型 (碳膜、金属膜)、合成型(合成实芯、合成薄膜、玻璃釉)三大类,另外按结构及用途还可作其它的分类。根据使用要求的不同,优选的固定电阻器种类也不相同,当选用固定电阻器时,注意事项如下:
(1)电阻值稳定性
若电路功能对电阻值稳定性有较高的要求,例如精密衰减器、采样分压电路等,则应注意按电阻器的不同负载条件来选用。工作于直流负载时,应绕线电阻器、碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、合成膜电阻器、合成实芯电阻器的顺序优选。
合成膜电阻器和合成实芯电阻器系列很少发生开路、短路失效,但电阻值不够稳定,对有容差设计的不敏感电路,使用此类电阻器可防止电阻器突发性失效所造成的装备失效。 因此,在某些可靠度要求高的电路设计中,常使用这两种型式的电阻器。
金属化膜电阻器系列在直流负载时会出现逆氧化反应,而且这种反应在湿热环境中会更加严重。 当电阻器承受交流负载时,若工作频率较低,可按绕线电阻器、金属氧化膜电阻器、金属膜电阻器、碳膜电阻器、合成膜电阻器及合成实芯电阻器系列选用。
当工作频率在几十千赫以上时,要考虑高频特性。 有些电路设计工程人员不管在什么应用条件,凡是要求稳定性高的电路都选用金属膜电阻器系列。 一般而言,金属膜电阻器系列薄膜电阻器的漂移为碳膜电阻器系列的三倍。
所以,在功率减额应用时,碳膜电阻器系列似乎比金属膜电阻器系列的漂移失效工低。有一种精密合金箔电阻器,兼具金属膜和绕线两种电阻器的优点,电阻值十分稳定,而且有很好的频率特性,当工作频率在5 兆赫以下时,基本是一种纯电阻,因此常被用作标准电阻使用。


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(2)工作频率
电阻器应用于交流负载时,均应考虑频率特性 当频率增高时,由于分布电容、集肤效应,介质损耗电阻体及引线所导致的电感效应等因素的影响,电阻值将显著偏离标称值。 绕线电阻器的工作频率一般不高于50 kHz,无感绕线电阻器的工作频率则可高达1 MHz以上。
(3)负载特性
电阻值对于交、直流负载,均不得大于功率额定值PR  。 当电阻器使用在环境温度Ta 大于容许环境温度TR 时,使用功率P 与标称额定功率的关系为: P = PR(Ta - TR ) (Tmax - TR ) ,亦即PR 应该减额使用。
在脉冲功率下,电阻器峰值功率可能平均功率的几百倍,主要的限制因素有: A.电压过高造成层间击穿; B.脉冲电流过大超过允许的电流密度。 电阻器承受脉冲负载能力的顺序为绕线电阻器、碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、合成实芯电阻器、高压玻璃釉电阻器。
因为,在相同功率瓦数的情况下,碳膜电阻器膜层厚度大于金属膜电阻器的膜层厚度,所以碳膜电阻器承受脉冲电流的能力比金属膜电阻器强。
(4)电阻值非线性
电阻值非线性又称为电压系数 ,其定义是:在规定的电压范围内,电压每改变1V,电阻值的平均相对变化。任何电阻器多少都有一些非线性,即电压系数不为零。
只是有的电阻值非线性可忽略,有的较为严重。 当电压系数不为零时,各种电压的电阻值都不同,这种现象在高电压负载时的影响尤为严重。 所以 高压负载电阻器必须优选线性好的电阻器。
产生非线性的原因,主要是电阻体存在着分散性结构,造成间隙电阻 当电压大于某一特定值后继续升高,间隙电阻逐渐下降。 当电压升高时,电阻器整体发热而产生的电阻值变化与非线性效应不同,前者需要一定的时间才反映出来,后者则是一瞬间的效应。 在电阻器制造过程中,若存在内部缺陷,则非线性增大,所以可利用此一特性进行筛选。 按线性要求优选的顺序为绕线电阻器、金属化膜电阻器、金属氧化膜电阻器、碳膜电阻器、高压玻璃釉电阻器、合成实芯电阻器及合成膜电阻器。
(5)噪声
对于某些高灵敏度的装备,噪声系数是一项重要的指标,特别是装备的前级电路,各零件的噪声系数对系统影响。前级电路中的电阻器,应依噪声电位按绕线电阻器、金属氧化电阻器、碳膜电阻器、高压玻璃釉电阻器、合成膜电阻器及合成实芯电阻器的顺序选用。另外,还应考虑频率范围及其它因素


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那又该如何按材料给大功率电阻器分类呢?
(1)线绕电阻器由电阻线绕成电阻器 用高阻合金线绕在绝缘骨架上制成,外面涂有耐热的釉绝缘层或绝缘漆。绕线电阻具有较低的温度系数,阻值精度高,稳定性好,耐热耐腐蚀,主要做精密大功率电阻使用,缺点是高频性能差,时间常数大。
(2)碳合成电阻器由碳及合成塑胶压制成而成。
(3)碳膜电阻器在瓷管上镀上一层碳而成,将结晶碳沉积在陶瓷棒骨架上制成。碳膜电阻器成本低、性能稳定、阻值范围宽、温度系数和电压系数低,是目前应用最广泛的电阻器。
(4)金属膜电阻器在瓷管上镀上一层金属而成,用真空蒸发的方法将合金材料蒸镀于陶瓷棒骨架表面。
金属膜电阻比碳膜电阻的精度高,稳定性好,噪声,温度系数小。 在仪器仪表及通讯设备中大量采用。
(5)金属氧化膜电阻器在瓷管上镀上一层氧化锡而成,在绝缘棒上沉积一层金属氧化物。由于其本身即是氧化物,所以高温下稳定,耐热冲击,负载能力强。按用途分,有通用、精密、高频、高压、高阻、大功率和电阻网络等。
综上所述,电阻器是电子电路中应用数量最多的元件,通常按功率和阻值形成不同系列,供电路设计者选用。电阻器在电路中主要用来调节和稳定电流与电压,可作为分流器和分压器,也可作电路匹配负载。


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