功率电阻器规格、原理、种类和应用特性知识汇总

在电子电气领域，功率电阻器有着重要作用，因为普通电阻器直接布置在PCB上以修改电子和电气电路。而功率电阻器在大功率系统中处理大量功率，范围从电流的连续流动到直接的浪涌电流。

什么是功率电阻器？

功率电阻器的定义是旨在抵抗和消耗大量功率的电阻器。这些电阻器的主要设计目的是通过尽可能保持较小的尺寸来消耗巨大的功率。功率电阻符号如下所示。

主要规格参数

功率电阻的规格主要包括电阻材料、安装方式、引线类型。

• 电阻器的安装方式主要有底盘安装、螺栓连接、通孔安装或表面安装。
• 底盘安装的电阻器可以连接到金属表面以散发最大热量。其它常见的安装方式有SMT/表面贴装技术和THT（通孔技术）。
• 引线型电阻器主要包括鸥翼型、轴向、J型引线、螺钉端子、径向引线和接头端子。也可以可提供不带引线的功率电阻器。
• 使用的材料主要包括：陶瓷、碳膜、金属合金、金属氧化物、金属膜、薄膜、厚膜、绕线。

功率电阻器的工作原理

功率电阻器的工作可以通过控制电流和电压的流动来消耗能量来完成。此处的电阻器额定功率主要描述了该电阻器在开始遭受永久性损坏之前可以安全处理的功率。在大多数电子应用中，使用1/8瓦或以下的低功率电阻器。

通过这个电阻器的功率耗散可以借助焦耳第一定律（称为功率电阻器公式，例如功率 = 电压 x 电流或 P=VxI）来计算。这种耗散的功率可以转化为热量，以提高该电阻器的温度。因此，电阻器温度将升高，直到达到其特定点，热量可以在整个空气中消散。

当然，具体的设备可能需要根据所需的瓦数使用此电阻器，以避免过热。通过保持该电阻器的温度，可以处理更高的电流而不会造成任何损坏。

需要注意的是，功率电阻器在其工作功率和温度范围以上工作时，可能会导致严重后果，如电阻值变化、使用寿命缩短、电气火灾或开路。因此，这些故障可以通过根据预期工作条件降低功率电阻器的额定值来避免。

功率电阻器与普通电阻器的区别

功率电阻器与普通电阻器还是有一定的区别，主要表现在以下几个方面：

功率电阻器	普通电阻器
功率电阻器会消耗大量功率。	电阻器不会消耗大量功率。
用于设计这些电阻器的材料是；压制碳、金属、陶瓷或金属箔。	用于设计普通电阻器的材料是；金属、碳或金属氧化物薄膜。
功率电阻器有不同的类型，如螺旋、栅极、线绕、SMD和水电阻。	普通电阻器有不同类型，如固定电阻、可变电阻、绕线电阻、金属膜电阻、金属带电阻、金属氧化物电阻等。
功率电阻器的额定功率为5 W。	普通电阻的额定功率范围为0.25W、0.5W、1W、2W、5W和25W。
以紧凑的物理封装形式提供。	具有有不同类型的封装尺寸和样式，但最常用的是 SMD 或矩形表面贴装。

功率电阻器的主要类型

功率电阻器主要包括以下几种类型：

• 栅极
• 水电阻
• 贴片/SMD
• 线绕

1、栅极电阻器

栅极电阻器是一种通过在两个电极之间收集电阻金属条矩阵而设计的功率电阻器。这些电阻器体积庞大，并且具有 500A的高额定电流。通常这些类型的电阻器用作火车内的负载组、制动电阻器，用于变电站和发电机内的谐波滤波，其电阻值可以从0.04欧姆到几兆欧。该电阻器的典型功耗约为100 kW。

2、水电阻器

水电阻器设计有填充有硫酸铜溶液或盐水的管，连接在两个电极之间。当水是良好的导电体时，可以通过改变水中合适盐类的浓度将其用作电阻材料。

水也是一种良好的热导体，它允许水电阻器通过高功率耗散能力和高导热性。大功率水电阻器使用硫酸铜溶液代替盐溶液。这些类型的电阻器适用于需要500MW以上典型功耗的电气应用。它们不会立即溶解额定功率，但会在指定时间段内溶解大量功率

3、贴片/SMD电阻

贴片电阻或SMD电阻类似于集成电路，用于制造这些电阻器的材料是压制碳、金属和陶瓷或金属箔。SMD电阻器是表面贴装片式电阻器，可提供更小的形式。

这些电阻器包括沉积在陶瓷基板上的金属氧化膜。薄膜的长度和厚度将决定电阻。与电网或水电阻器相比，该电阻器的额定功率耗散非常小，并且可以耗散几瓦的功率。

4、线绕电阻器

这些电阻器是通过将金属线缠绕在固体形式上而设计的，通常由玻璃纤维、塑料或陶瓷制成。在绕组的一端连接金属帽，而在另一端连接金属引线。最终产品通常覆盖有搪瓷或非导电涂料，以提供一定的环境安全性。

功率电阻器的额定功率

电阻器的额定功率可以定义为电阻元件在未指定的时间段内散发的热量而不改变其性能。额定功率是电阻器的规格之一，它定义了电阻器可以抵抗的最大功率

电阻器的额定功率可以根据结构、尺寸和环境温度从<1/10瓦到100瓦进行更改。大多数电阻器在环境温度+70摄氏度时具有最大额定功率。

额定功率可以通过将两点之间的电压差乘以它们之间流动的电流来计算，并以W或瓦特为单位计算。如果电阻器的额定功率在1W以上，一般称为功率电阻器。因此，这些电阻器可以在爆炸之前处理大量功率。例如3W、5W和25W、5W，包括0.1Ω、2Ω、3Ω和22kΩ的电阻值。小功率电阻器经常用于检测电流。

如何计算额定功率？

我们知道电功率可以表示为P=V x I，其中，“V”是电压，“I”是电流。

根据欧姆定律，知道V = I × R 的公式，其中“R”是阻力，所以，P = I^2 × R & P = V^2 / R。

所以，功率电阻器内的功率耗散可以使用以下任一公式计算。

功率P= V × I 或P=I^2 × R或P=V^2 / R。

功率电阻器的主要优势

功率电阻器的优点包括以下几点：

• 阻塞精度高。
• 运行时噪音更小。
• 稳定性和可靠性。
• 低温系数。
• 可以抵抗高温。
• 可以在170摄氏度的环境温度下工作。

功率电阻器的主要缺点

功率电阻器的缺点包括以下几点：

• 尺寸和重量都很大。
• 价格比较贵。
• 由于绕组间的电容和电感，绕线功率电阻器不适用于200 kHz以上。

功率电阻器的主要应用

功率电阻器的应用包括以下几个方面：

• 适用于以电能为介质将大量能量非常安全地转化为热能的场合。
• 具有极强的弹性，主要适用于高温范围。
• 通过高精度和窄公差限制高电压和功率值。
• 通过基于电阻元件的高可靠性表现出出色的脉冲行为和更少的电流噪声。
• 可用作保护装置、可控功率耗散装置等。
• 用于在使用电动机的车辆内通过发动机制动消耗产生的功率。
• 适用于将车辆的动能 (KE) 改变为安全加热的有轨电车和机车。
• 适用于发电和配电、控制系统、电力系统和高压应用。

总结

以上就是关于功率电阻器规格、原理、种类和应用特性相关知识介绍，通过本文介绍希望大家能够对功率电阻器有更好的了解。

目前功率电阻在动态断路器、电源、加热器、放大器和电源转换等不同应用中有着巨大的应用需求，不过这些电阻器的额定功率通常至少为1W或更高。