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Resistencias de hilo bobinado
Resistencias para potencias elevadas
Guía resistencias bobinadas
Contenido
¿Qué es una resistencia de hilo bobinado?
Las resistencias de hilo bobinado son uno de los componentes eléctricos pasivos que limitan el flujo de corriente a través de un circuito eléctrico. De especial importancia, como se desprende del nombre de estos productos, es el hilo metálico utilizado, que actúa como material de la resistencia. Es decisivo tanto para la calidad como para la función, que determina con tres factores
- Material del hilo
- Longitud del hilo
- Sección transversal del hilo
Estos factores determinan significativamente el valor de la resistencia.
Las propiedades específicas del material, así como la longitud y la sección del hilo, definen en qué medida fluye el flujo de corriente eléctrica. Los materiales con una alta resistencia conducen a un valor bajo de la intensidad de la corriente. La intensidad de la corriente es el resultado del movimiento de los portadores de carga eléctrica, es decir, los electrones del conductor, cuando se aplica una tensión a los extremos. El campo eléctrico creado por la tensión a lo largo del conductor hace que los electrones cargados negativamente se aceleren. La resistencia eléctrica se debe ahora a las colisiones en el material, que provocan una pérdida de energía de los electrones en el conductor: parte de la energía cinética se convierte en energía térmica. Los electrones se mueven más lentamente y esto reduce la corriente. Los hilos largos producen una mayor resistencia que los comparativamente cortos. Sin embargo, si se aumenta la sección del conductor, la resistencia es menor. A partir de esto se pueden formular tres premisas: El valor de la resistencia eléctrica de un elemento resistivo bobinado es
a) directamente proporcional a la resistividad del hilo metálico b) directamente proporcional a la longitud del hilo metálico. c) inversamente proporcional al área de la sección transversal del hilo metálico.
En general, una resistencia con una masa mayor puede absorber y disipar más energía por unidad de tiempo y, por tanto, es adecuada para potencias de funcionamiento más elevadas, lo que constituye un punto fuerte decisivo de las resistencias bobinadas.
Estructura, componentes y aleaciones del hilo
Una resistencia bobinada consta de un elemento resistivo con un núcleo portador e hilo metálico, conexiones eléctricas y una vaina.
El elemento de la resistencia está compuesto por un hilo metálico enrollado alrededor de un núcleo portador de material no conductor. La mayoría de las resistencias de hilo tienen un núcleo de cerámica, pero también se utilizan las de plástico o vidrio. El material del hilo se compone de ciertas aleaciones como níquel-cromo, cobre-níquel-manganeso o hierro-cromo, etc. Las conexiones eléctricas suelen ser de cobre estañado y están diseñadas para aplicaciones axiales o radiales. El elemento de la resistencia está recubierto con una capa de cerámica o epoxi y sirve para la protección físico-mecánica, el aislamiento y la disipación del calor. Para una mayor disipación del calor y un alto consumo de energía, se utilizan, por ejemplo, elementos de resistencia en carcasas de aluminio con láminas. La superficie de la carcasa está anodizada adicionalmente para su aislamiento.
Tipos de bobinado
Las resistencias bobinadas tienen una cierta capacitancia e inductancia debido a su construcción como componentes bobinados. Como resultado, tienen propiedades de alta frecuencia comparativamente pobres en comparación con otros tipos de resistencias. En las aplicaciones con corriente continua, la capacitancia parásita y la autoinductancia causan menos problemas con el devanado que con la corriente alterna. Para reducir estos efectos en general, existen diferentes tipos de bobinas:
- Bobinado bifilar
- Bobinado Ayrton-Perry
En función de los requisitos de la aplicación, se selecciona el bobinado más adecuado.
Características de producción y calidad de las resistencias bobinadas
Para que los hilos de las resistencias tengan unas propiedades óptimas, se preenvejecen artificialmente en armarios climáticos y mediante un almacenamiento a largo plazo antes de su bobinado. El bobinado de resistencias de precisión con hilos finos y delgados sigue siendo un arte que no siempre se puede sacar de las bobinadoras automáticas. Los alambres son tan finos y las bobinas a menudo tan diminutas que en algunos casos sólo pueden ser manipuladas por las manos más expertas bajo un microscopio. Durante el proceso de bobinado, hay que tener cuidado de que la tensión mecánica del alambre sea suficiente para un bobinado firme, pero que el alambre no se rompa y que haya suficiente espacio para la expansión térmica en el inserto. Incluso durante el propio proceso de bobinado, hay que tener en cuenta que la resistencia sufre un cambio en el proceso de envejecimiento posterior. Este efecto se tiene en cuenta aplicando un cable de resistencia ligeramente mayor o menor que la resultante del proceso de cálculo para determinar la longitud del cable. Dependiendo de la aplicación, se utilizan tipos de bobinado adecuados para el elemento de resistencia para reducir el efecto de la inductancia. Estos pasos consumen más tiempo y deben interrumpirse varias veces cambiando la dirección del bobinado. En el caso de las resistencias de medida, se habla de bobinado multicámara de baja inductancia con múltiples inversiones de bobinado. En el proceso de envejecimiento se utiliza principalmente una repetición cíclica de temperaturas bajas y altas en la cámara climática con una carga determinada para lograr la estabilidad final requerida. Este procedimiento es necesario porque los alambres se tensan debido al bobinado y se relajan de nuevo debido al proceso de envejecimiento térmico. A continuación, las resistencias de medición de alta precisión se someten a una sobrecarga de impulsos para conseguir un aumento adicional de la estabilidad. Finalmente, se comprueban todas las resistencias y se ajustan los valores necesarios.
Aplicaciones
Dependiendo de la aplicación, los requisitos de las resistencias bobinadas son muy diferentes. Las resistencias de hilo de precisión se suelen utilizar en amortiguadores de precisión AF, puentes de medición y dispositivos de calibración. Para el control de la duración de la batería en las aplicaciones móviles, además de las propiedades eléctricas de las resistencias, es especialmente importante el tamaño. Las aplicaciones médicas suelen requerir una gran precisión, mientras que las aplicaciones industriales se interesan principalmente por la idoneidad para corrientes elevadas. Las resistencias de cable también se utilizan principalmente como protección contra la sobretensión. Siempre que haya que absorber altas corrientes durante un breve periodo de tiempo para proteger otros componentes de la sobrecarga, ya sea al conectar y desconectar grandes consumidores o incluso en caso de caída de un rayo. Precisamente por eso son adecuados para aplicaciones con altas cargas de impulsos. Un ejemplo es el uso en desfibriladores. Emiten una gran cantidad de energía en poco tiempo, que puede ser absorbida por las resistencias de hilo durante este tiempo de impulso sin ningún problema.
Las resistencias de hilo bobinado tienen unas características excelentes para potencias elevadas, soportan altas cargas de impulsos así como transitorios y pueden absorber cantidades considerables de energía. Dentro de las posibilidades técnicas se puede realizar casi cualquier valor de resistencia, precisión y fiabilidad. Gracias a los materiales utilizados, son muy robustas y tienen un ruido de corriente muy bajo.
Gracias a estas propiedades, cumplen los requisitos de las resistencias de precisión y potencia. Estas últimas están disponibles con una capacidad de carga de hasta varios cientos de vatios y temperaturas de hasta 350°C. Gracias a sus características de diseño, el valor de la resistencia puede ajustarse con exactitud. Esto ofrece las mejores condiciones para realizar adaptaciones a medida incluso con cantidades relativamente pequeñas.
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