Résistances à fil bobiné

Ce qu'il faut savoir sur les résistances bobinées

Guide des résistances bobinées

Résistances à fil bobiné

Les résistances à fil bobiné présentent d'excellentes caractéristiques pour des puissances nominales élevées, résistent à des charges d'impulsion élevées ainsi qu'à des transitoires et peuvent absorber des quantités considérables d'énergie. Presque toutes les valeurs de résistance, la précision et la fiabilité peuvent être réalisées dans le cadre des possibilités techniques. Grâce aux matériaux utilisés, elles sont très robustes et présentent un bruit de courant très faible.

Grâce à ces caractéristiques, elles répondent aux exigences des résistances de précision et de puissance. Ces dernières sont disponibles avec une capacité de charge allant jusqu'à plusieurs centaines de watts et des températures allant jusqu'à 350°C. Grâce aux caractéristiques de construction, la valeur de la résistance peut être réglée avec précision. Cela offre les meilleures conditions pour des adaptations spécifiques au client, même pour des quantités relativement faibles.

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Qu'est-ce qu'une résistance de fil bobiné ?

Les résistances en fil bobiné font partie des composants électriquement passifs qui limitent le flux de courant dans un circuit électrique. Comme le nom de ces produits l'indique, le fil métallique utilisé comme matériau de résistance revêt une importance particulière. Il est décisif pour la qualité et la fonction et détermine avec les trois facteurs suivants

  • Le matériau du fil
  • longueur du fil
  • la section du fil

la valeur de résistance.

Les propriétés spécifiques du matériau, ainsi que la longueur et la section du fil, définissent dans quelle mesure le flux de courant électrique est influencé. Les matériaux présentant une résistance élevée entraînent une faible valeur de l'intensité du courant. L'intensité du courant elle-même résulte du mouvement des porteurs de charge électrique, c'est-à-dire des électrons dans le conducteur, lorsqu'une tension est appliquée aux extrémités. Le champ électrique créé par la tension sur la longueur du conducteur a pour effet d'accélérer les électrons chargés négativement. La résistance électrique est alors créée par des chocs dans le matériau, qui entraînent une perte d'énergie des électrons dans le conducteur : une partie de l'énergie cinétique se transforme en énergie thermique. Les électrons se déplacent plus lentement, ce qui diminue le courant. Les fils longs génèrent une résistance plus élevée que les fils relativement courts. Toutefois, si la section du conducteur est augmentée, la résistance diminue. Trois prémisses peuvent être formulées à partir de là : La valeur de la résistance électrique d'un élément résistif à fil enroulé est

a) directement proportionnelle à la résistivité du fil métallique b) directement proportionnelle à la longueur du fil métallique. c) inversement proportionnelle à la surface de la section du fil métallique.

En général, une résistance avec une masse plus importante peut absorber et dissiper plus d'énergie par unité de temps et convient donc pour des puissances de fonctionnement plus élevées, ce qui est un point fort décisif des résistances à fil.


Structure, composants et alliages de fils

Une résistance à fil se compose d'un élément de résistance avec un noyau porteur et un fil métallique, des connexions électriques et une gaine.

L'élément résistif se compose d'un fil métallique enroulé autour d'un noyau porteur en matériau non conducteur. La plupart des résistances à fil possèdent un noyau en céramique, mais le plastique ou le verre sont également utilisés. Le matériau du fil est composé de certains alliages comme le nickel-chrome, le cuivre-nickel-manganèse ou le fer-chrome, etc. Les connexions électriques sont généralement en cuivre étamé et conçues pour des applications axiales ou radiales. L'élément résistif est recouvert d'un revêtement en céramique ou en époxy et sert à la protection physique et mécanique, à l'isolation, ainsi qu'à la dissipation de la chaleur. Pour une performance de perte de chaleur maximale et une puissance absorbée élevée, on utilise par exemple des éléments de résistance dans des boîtiers en aluminium avec des lamelles. La surface du boîtier est en outre anodisée pour l'isolation.


Types d'enroulement

En raison de leur construction en tant que composants enroulés, les résistances à fil ont une certaine capacité et inductance. De ce fait, elles présentent des caractéristiques de haute fréquence relativement mauvaises par rapport à d'autres types de résistances. Dans les applications à courant continu, les problèmes liés à l'enroulement sont moins nombreux qu'en courant alternatif en raison de la capacité parasite et de l'auto-induction. Pour réduire ces effets en général, il existe différents types d'enroulements :

  • Enroulement bifilaire
  • Enroulement Ayrton-Perry

Selon les exigences de l'application, on utilise le bobinage correspondant.


Production et caractéristiques de qualité des résistances bobinées

Pour que les fils de résistance présentent des propriétés optimales, ils sont déjà pré-vieillis artificiellement avant le bobinage dans des armoires climatiques et au moyen d'un stockage de longue durée. Le bobinage de résistances à fil de précision avec des fils fins et très fins reste un art qui ne peut pas toujours être pris en charge par des bobinoirs automatiques. Les fils sont si fins et les bobines souvent si minuscules que seules les mains les plus habiles peuvent parfois les manipuler sous un microscope. Lors du processus de bobinage, il faut veiller à ce que la tension mécanique du fil soit suffisante pour un bobinage solide, mais que le fil ne se rompe pas et qu'il reste suffisamment d'espace pour l'expansion thermique en cours. Dès le processus de bobinage lui-même, il faut tenir compte du fait que la résistance subit une modification lors du processus de vieillissement qui suit. Cet effet est pris en compte par l'application d'un peu plus ou d'un peu moins de fil de résistance que ce que le processus de calcul a permis de déterminer pour la longueur du fil. Selon l'application, des types de bobinage appropriés sont utilisés pour l'élément résistif afin de réduire l'effet de l'inductance. Ces opérations sont plus complexes et doivent être interrompues plusieurs fois en changeant le sens de l'enroulement. Pour les résistances de mesure, on parle d'enroulement multichambre à faible inductance avec plusieurs inversions d'enroulement. Lors du procédé de vieillissement, on utilise en premier lieu une répétition cyclique de basses et de hautes températures dans une chambre climatique avec une charge spécifiée pour atteindre la stabilité finale exigée. Ce procédé est nécessaire car les fils se tendent en raison du bobinage et se détendent à nouveau sous l'effet du processus de vieillissement thermique. Les résistances de mesure de haute précision sont ensuite encore soumises à une surcharge d'impulsions afin d'obtenir une nouvelle augmentation de la stabilité. Toutes les résistances sont ensuite testées et les valeurs requises sont ajustées.


Applications

Selon l'application, les exigences en matière de résistances à fil bobiné sont assez différentes. Les résistances à fil de précision sont typiquement utilisées dans les amortisseurs AF de précision, les ponts de mesure et les appareils d'étalonnage. Pour surveiller la durée de vie de la batterie dans les applications mobiles de poche, la taille est particulièrement importante, en plus des propriétés électriques des résistances. Les applications médicales requièrent généralement une grande précision, tandis que les applications industrielles sont surtout intéressées par l'aptitude à supporter des intensités de courant élevées. Les résistances bobinées sont surtout utilisées comme protection contre les surtensions. Partout où des courants élevés doivent être absorbés à court terme pour protéger d'autres composants contre les surcharges, que ce soit lors de la mise en marche ou de l'arrêt de gros consommateurs ou même lors d'un coup de foudre. C'est justement pour cette raison qu'ils conviennent aux applications avec des charges d'impulsion élevées. L'utilisation dans les défibrillateurs en est un exemple. Ils délivrent en peu de temps une grande quantité d'énergie que les résistances à fil peuvent absorber sans problème pour cette durée d'impulsion.

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