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 線繞電阻的材料及性能分析

線繞電阻,也叫繞線電阻,是電源中最常用的電阻產品。
其基本的制作工藝是在氧化鋁陶瓷棒狀基體或其他絕緣基體上繞制電阻絲,電阻絲為鎳鉻或錳銅等合金材料,電阻絲的兩端連接固定腳,電阻絲外圍使用不同的封裝材料封裝。
線繞電阻具有大功率,高溫工作,低噪音等特點。
 
下面我們就各個部分的材料做一分析:
1)絕緣基體: 線繞電阻通常采用氧化鋁陶瓷基體作為絕緣體,小功率的線繞電阻一般采用實心陶瓷棒,大功率的絕緣基體一般采用空心絕緣棒,棒體的質量差異對電阻的散熱性能和電性能會產生非常大的影響。 
              
美國廠家一般使用略顯灰色的陶瓷管,而中國及部分歐洲工廠一般使用白色的陶瓷管,灰色的瓷管質量稍輕,同樣質量等級的產品性能指標基本都一致。
小功率的實心瓷棒抗振動很沖擊能力較強,燒結的過程中質量相對穩定。對于大功率的空心陶瓷管基體在運輸的過程中很容易破碎,在電阻燒結工藝的時候質量差的瓷管很容易產生裂管現象。成品的大功率陶瓷管線繞有些時候在運輸過程中造成的內部裂痕無法肉眼判斷,上機高溫連續工作,很可能出現裂管的現象。所以在陶瓷管的選用過程中一定要使用高品質的瓷管,來確保一致性和其良好的高溫特性及穩定性。
 
2)電阻線材:電阻的線材的不同直接決定了電阻的溫飄,阻值的大小,也影響電阻的短時過載能力和阻值的長期穩定性。鎳鉻合金是最常用的線材,但各個線材供應廠家的質量和工藝千差萬別,合金中微量元素的成份也不盡相同。高質量的線材在高溫燒結的過程中電性能變化很少,質量穩定。同樣大小的基體繞制不同等級的線材所得到的阻值范圍差別很大。這就是為什么同等功率的線繞電阻,國內廠家往往只能做到千歐級別,國外廠家可以做到上百千歐甚至幾十兆歐姆。不同的阻值,不同的功率,需要選擇不同的線號。
 
3)封裝材料:一般有絕緣漆,硅樹脂,被釉,涂料,混合材料,塑封,陶瓷,鋁殼八種。
絕緣漆是最經濟的封裝材料,且工藝簡單,只需要涂在繞好電阻絲的基體上面,經低溫烘干。絕緣性能一般,且對電阻的散熱作用不大,所以涂絕緣漆的線繞電阻一般工作溫度都不高,不適合用在高溫及高可靠性要求的場合。
 
硅樹脂封裝分為普通的硅樹脂和高溫硅樹脂,大部分的精密線繞電阻都采用硅樹脂封裝,因為它和被漆電阻的生產工藝基本相同,沒有高溫的燒結過程,所以不會因為高溫燒結對繞線材料的電性能產生影響。高溫硅樹脂封裝的線繞電阻最高工作溫度一般在175℃,最大可以到275℃
 
被釉的封裝形式需要經過高溫燒結,最高的工作溫度可以達到345℃.在電阻繞制完成后,經過燒結后在表層涂上釉粉,然后在燒結爐里進行燒結成型。由于工藝復雜,燒結溫度高達750-800℃,燒結的過程對繞線的阻值會產生影響,所以被釉電阻的最高精度一般只能做到5%。本類電阻適合應用于連續滿負荷高溫工作的場合。燒制完成后釉的顏色一般有綠色和褐色兩種。國外的一般為褐色,國內的一般為綠色。綠色釉一般含鉛,性能不如褐色釉。
 
絕緣涂料也是一種封裝材料,工藝簡單,封裝完成后電阻的散熱性能良好,但缺點是長時間高溫工作后容易產生掉皮現象,所以不適合應用于高震動的設備中。使用絕緣涂料的一半是功率比較大的線繞電阻。
 
混合材料封裝的線繞電阻性能良好,成本介于被漆電阻和硅樹脂電阻之間,封裝的表面凹凸不平,但不影響性能。一般混合材料封裝的線繞電阻功率都下于10W,這種封裝材料在國內比較少見。
 
塑封一般針對貼片的線繞電阻和低阻線繞電阻,是將繞制好的基體封裝在一個成型的塑料外殼內,其最高的工作溫度可以達到175℃,高溫工作不會產生掉皮現象,但散熱性能一般。塑封線繞電阻的功率一般都在10W以下。
 
陶瓷封裝的線繞電阻國內習慣稱為水泥電阻,這類電阻都有一個預先成型的陶瓷外殼,把繞制成型的基體放入外殼,然后經一側灌入絕緣材料。這類電阻散熱性能良好,經濟實惠,但體積大,重量高,不適合用于高可靠性場合。
 
鋁殼封裝的線繞電阻今天已經非常普遍,鋁外殼的散熱能力超強,所以一般都適用于于大功率應用的場合。有些鋁殼散熱電阻同時結合水冷來散熱。
 
有些大功率線繞電阻使用扁平的線材繞制在陶瓷基體上,為了利于散熱沒有經過封裝,這類電阻一般作為剎車電阻和高電流電阻使用,阻值一般較低,功率一般都在500W以上。
 
以上對線繞電阻各個部分的材料做了簡單的分析,完美的線繞電阻需要有高質量的基體,高質量的線材以及高質量的封裝材料為基礎,經過可靠的生產工藝處理。
 
現介紹國外幾種比較流行的線繞電阻技術:
 
1)貼片線繞電阻
目前的主流貼片線繞電阻的廠家有威士,歐美特,泰普勒三家,均為美國品牌。
材料工藝基本相同,屬泰普勒公司的TKW系列最為實惠,貨期最為穩定。
威士公司WSR和歐美特公司RW系列價格較高,貨期較長。
貼片線繞電阻的功率一般在0.25-3W之間,特點是體積小功率大。
 
2)軍用引線線繞電阻
軍用線繞電阻一般采用高溫硅樹脂封裝,功率小于10W,精度可到0.01%,溫飄最好可到10PPM,最高工作溫度175℃
威士達勒的RW系列是最流行的產品,但貨期非常長.
美國RCD公司的100及200系列也是不錯的選擇,但價格和貨期表現都一般
泰普勒公司提供TE和TS兩種不同級別的產品,價格和貨期表現都非常優異。
 
3)超精密高阻值線繞電阻
這類線繞電阻使用特殊的線材,所以最高阻值可以突破30M,是一般線繞電阻無法比擬的。最高精度可以到0.005%,最好的溫飄可以達到1-3 PPM.
一般適用于于高精密要求和高阻值要求的場合。(阻值不是特別高的精密電阻我們推薦使用箔電阻產品)
歐美特公司收購了威士公司的ULTRONIX品牌,這個品牌專注于精密線繞電阻,是目前為止全球最精密最穩定的線繞電阻,但貨期長價格高。
泰普勒公司的TB系列是同類的電阻,貨期比其他品牌的好,價格也較高。
 
4)被釉線繞電阻
威士思芬尼的被釉線繞電阻市場使用非常廣泛,價格適中,貨期長。
歐美特的20系列被釉線繞電阻為同類產品,貨期一般,價格適中,推薦使用。
 
5)大功率鋁殼散熱線繞電阻
大功率線繞電阻目前常用的是鋁殼散熱類型的,主流的生產廠家有英國艾高,威士達勒,在精度,阻值范圍,和穩定性方面表現卓越,貨期較長。
歐美特公司的同類產品穩定性較好。
泰普勒也提供同類的產品,貨期大約為8周,價格適中。
以上四個品牌的產品均可以相互替代。
 
更多的線繞電阻在此不一一論述,如果您有這方面的需求或者技術咨詢,歡迎發送郵件到 sales@cb-comp.com 尋求支持,我們可以提供各種線繞電阻的解決方案和技術咨詢。
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