اقرأ في هذا المقال
- ما هي المقاومة السلكية – wire wound resistor؟
- المواد التي تصنع منها المقاومات السلكية
- أنواع المقاومات السلكية
- تطبيقات المقاومات السلكية
ما هي المقاومة السلكية – wire wound resistor؟
المقاومة السلكية: هو مكون كهربائي سلبي يحد من التيار، عنصر المقاومة هنا يتكون من سلك معدني معزول ملفوف حول قلب مادة غير موصلة، تتميز مادة السلك بمقاومة عالية، وعادةً ما تكون مصنوعة من سبيكة مثل النيكل والكروم “نيتشروم” أو سبيكة من النحاس والنيكل والمنجنيز تسمّى “مانجانين” (Manganin). تشمل المواد الأساسية الشائعة السيراميك والبلاستيك والزجاج، المقاومات السلكية هي أقدم أنواع المقاومات التي لا تزال تُصنع حتى اليوم، يمكن إنتاجها بدقة عالية، ولها خصائص ممتازة للحصول على قيم مقاومة منخفضة وتقديرات قدرة عالية.
بنية المقاومة السلكية:
يختلف بناء المقاومة السلكية بشكل كبير، يعتمد تصنيع واختيار المواد المستخدمة على طريقة استخدام المقاومة في الدائرة، جميع هذه المقاومات مصنوعة عن طريق لف سلك حول قلب عازل، تعتمد قيمة المقاومة على مقاومة السلك والمقطع العرضي والطول، نظرًا لأنّه يمكن التحكم في هذه الخصائص بدقة، يمكن تحقيق دقة عالية، بالنسبة لمتطلبات القدرة العالية، يتم قياس قيمة المقاومة لتحديد قطع السلك بدقة.
لإنشاء مقاومة عالية، يجب أن يكون قطر السلك صغيرًا جدًا وطوله طويلًا جدًا، لذلك يتم إنتاج المقاومات السلكية بشكل أساسي لقيم مقاومة أقل، بالنسبة لمعدلات الطاقة المنخفضة، يتم استخدام سلك رفيع جدًا، يعتبر التعامل مع السلك لهذه المسألة أمرًا بالغ الأهمية، أي ضرر قد يقطع الاتصال.
بعد اللف، يتم حماية السلك جيدًا من الوصول إلى الرطوبة لمنع التآكل الإلكتروليتي. بجانب الدقة، توجد أيضًا مقاومات لف الأسلاك ذات معدل طاقة عالي لـ (50W) أو أكثر، هذه المقاومات لها بنية مختلفة تمامًا، بالمقارنة مع أنواع المقاومة الأخرى مثل مقاومات الغشاء المعدني، فإنّ قطر السلك كبير نسبيًا وبالتالي أكثر قوة.
المواد التي تصنع منها المقاومات السلكية:
يتم إنتاج المقاومات السلكية بشكل أساسي من السبائك، نظرًا لأنّ المعادن النقية لها معامل مقاومة بدرجة حرارة عالية، ومع ذلك، بالنسبة لدرجات الحرارة المرتفعة، يتم استخدام المعادن النقية مثل “التنجستن” (Tungsten)، معامل درجة الحرارة هو علامة على مدى تغير المقاومة مع تغير درجة الحرارة.
يتم قياس (TCR) بوحدات جزء في المليون / درجة مئوية (ppm/˚C)، إذا قام المصنع بتقييم المقاومة عند (50) جزء في المليون / درجة مئوية، فلن تتغير المقاومة بأكثر من (50) درجة في المقاومة لكل (1MΩ) من قيمة المقاومات المعطاة، لتغيير درجة الحرارة بمقدار (1) درجة مئوية، السبائك النموذجية التي تستخدم كسلك مقاوم هي:
- سبائك النحاس (Copper alloys).
- سبائك الفضة (Silver alloys).
- سبائك النيكل والكروم (Nickel Chromium alloys).
- سبائك الحديد والكروم (Iron Chromium alloys).
- سبائك الحديد والكروم والألومنيوم (Iron Chromium Aluminum alloys).
أنواع المقاومات السلكية:
يمكن تصنيف المقاومات السلكية تقريبًا إلى نوعين: الدقة (precision) والقدرة (power)، يمكن تعديلها لاستخدامها في أجهزة استشعار التيار ودرجة الحرارة ومقاييس الجهد، يمكن استخدام هذه المقاومات متعددة الاستخدامات في مجموعة واسعة من التطبيقات.
المقاومة السلكية عالية الدقة – Precision wirewound:
تُستخدم المقاومات السلكية عالية الدقة عادةً في مخففات التركيز البؤري التلقائي الدقيقة، وقياس الجسور ومعدات المعايرة، القيم النموذجية لتحمل قيمة المقاومة هي (0.1٪) أو أفضل، يقع معامل درجة الحرارة للمقاومة حول (5) جزء في المليون/ درجة مئوية، وهو أفضل بكثير من معظم مقاومات الأغشية المعدنية “حوالي (25) جزء في المليون / درجة مئوية”، الاستقرار جيد إلى حد ما، مع تغيير قيم مثل (35) جزء في المليون لمدة عام من التشغيل عند تصنيف الطاقة الكاملة.
عادةً ما يكون ارتفاع درجة حرارة هذه المقاومات أقل من (30) درجة مئوية، لذلك يمكن تغطيتها بمواد راتنجات الايبوكسي (epoxy resin)، من الناحية العملية، قد يقرر المصمم أنّ المقاومة يجب أن تكون ضمن (± 0.05٪) من قيمة التصميم لتطبيق دارة معين، لحساب التقادم و (TCR) والمعلمات الأخرى، قد يحدد المصمم بعد ذلك تفاوتًا قدره (± 0.01٪)، هذا يضمن بقاء المقاومة ضمن نطاق المقاومة المطلوب بمرور الوقت وظروف الدائرة المتغيرة.
مقاومة سلك الطاقة – Power wirewound:
توجد المقاومات السلكية لتطبيقات الطاقة العالية جدًا، يتراوح النطاق من (0.5) واط إلى أكثر من (1000) واط، يمكن تقسيم المقاومات السلكية الكهربائية إلى أنواع وفقًا لنوع الطلاء، تستخدم راتنجات السيليكون لأدنى مستويات التبديد، إنّها مقاومات مدمجة يمكنها تحمل ارتفاع درجات الحرارة حتى (300) درجة مئوية فوق درجة الحرارة المحيطة.
نوع آخر من الطلاء هو المينا الزجاجية، يتميز هذا الطلاء التقليدي بخصائص عزل جيدة في درجات الحرارة المنخفضة، ولكن عند درجة الحرارة المقدرة الكاملة يكون العزل أقل بكثير، هذه الخاصية تجعلها أقل شيوعًا، أقصى درجة حرارة لسطح العمل تصل إلى (400) درجة مئوية، يختلف (TCR) من (75) إلى (200) جزء في المليون / درجة مئوية، تتراوح قيم المقاومة النموذجية من (1) إلى (10) كيلو أوم.
شرح مقاومة سلك الطاقة:
تحتوي غالبية المقاومات الملفوفة بأسلاك الطاقة على قلب سيراميك وطلاء خزفي لحماية اللف، يجمع طلاء السيراميك بين العزل العالي والحماية المادية مع تبديد الحرارة الجيد، تتراوح معدلات القدرة النموذجية بين (4) و(17) واط، تبلغ درجة حرارة السطح القصوى حوالي (300) درجة مئوية ويتراوح (TCR) من (250) إلى (400) جزء في المليون / درجة مئوية، تتراوح قيم المقاومة بين (10kΩ) و(22kΩ)، عادةً ما يتم تصنيعها باستخدام خيوط تسمح بالتركيب الرأسي أو الأفقي.
للحصول على أعلى قيم تبديد، تحتوي المقاومة على غلاف من الألومنيوم مع أطراف جانبية توفر هذه الأطراف مساحة سطح أكبر يمكن من خلالها تبديد الحرارة، ممّا يتيح للمقاومة التعامل مع المزيد من الطاقة دون تعرضها للتلف، تحتوي هذه المقاومات على قلب سيراميك وطلاء راتنج السيليكون، وغلاف من الألومنيوم.
السطح مؤكسد للحفاظ على مقاومة عزل جيدة، تتمتع هذه المقاومات بتصنيف طاقة نموذجي يتراوح من (25) إلى (50) واط، يفترض أنّ المقاومة سيتم تركيبها على سطح معدني، بحيث يمكن للحرارة أن تتبدد بشكل أفضل، تبلغ درجة حرارة السطح القصوى حوالي (300) درجة مئوية ويكون (TCR) منخفضًا بحوالي (25) جزء في المليون / درجة مئوية للقيم الأومية فوق (50) درجة مئوية، عادةً ما يكون (TCR) أعلى لقيم المقاومة المنخفضة.
المقاومة السلكية مقياس الجهد الكهربائي – Potentiometer wirewound:
غالبًا ما تكون مقاييس الجهد عبارة عن مقاومات سلكية، مقياس الجهد هو مقاومة لها ثلاثة أطراف، يلامس أحدها قطعة متحركة تختلف في مقدار المقاومة، المقاومات السلكية مناسبة كمقياس جهد، بسبب البناء المتين.
تطبيقات المقاومات السلكية:
غالبًا ما تستخدم المقاومات السلكية في قواطع الدائرة أو كصمامات، لصنع مقاومة قابلة للانصهار، تقوم الشركة المصنعة بإرفاق زنبرك صغير بأحد طرفي المقاومة، كمية صغيرة من اللحام ستثبتها في مكانها، إذا كان التيار والحرارة من خلال المقاومة مرتفعًا بدرجة كافية، فسوف يذوب اللحام وسوف ينبثق الزنبرك ويفتح الدائرة، نظرًا لقدراتها العالية للطاقة، فإنّ المقاومات السلكية شائعة في تطبيقات قواطع الدائرة، يمكن أن تستخدم كمكونات في جهاز قاطع الدائرة الكبيرة، أو قد تكون نفسها بمثابة قواطع دوائر.
عندما يتم بيع المقاومات السلكية القابلة للانصهار للاستخدام في تطبيقات الطاقة العالية، فغالبًا ما يتم تصنيفها على أنّها قواطع دوائر، يمكن تصنيع مقاييس جهد المقاومة السلكية لتوفير طاقة عالية ودقة عالية، غالبًا ما تستخدم مقاييس الجهد هذه في أنظمة الأستريو لدقتها وفي التطبيقات عالية الطاقة مثل محولات الطاقة وأجهزة التلفزيون.
يمكن أيضًا استخدام المقاومات السلكية كمستشعرات لدرجة الحرارة، في هذه الحالة، يتم استخدام المعدن الذي له معامل درجة حرارة موجب، هذا يعني أنّه مع ارتفاع درجة حرارة المعدن، تزداد المقاومة، يمكن قياس هذه المقاومة المتغيرة وتحويلها مرة أخرى إلى قيمة درجة الحرارة.
