مجله جم ترونیک
مقاومت آجری چیست و چه کاربردی دارد؟
حتما شما هم در بردهای الکتریکی با قطعاتی مکعبی شکل و معمولا سفید رنگ مواجه شدهاید که شبیه به یک آجر کوچک هستند. این قطعات، همان مقاومتهای آجری هستند. سوال اصلی این است که مقاومت آجری چیست و چرا ظاهری متفاوت با مقاومتهای کربنی معمولی دارد؟ این قطعات در حقیقت نوعی مقاومت سیمی (Wire-wound) هستند که برای تحمل توانهای بالا و دفع حرارت زیاد طراحی شدهاند. در این مطلب، به صورت کامل بررسی میکنیم که این مقاومتها چه ساختاری دارند، نحوه عملکرد آنها چگونه است و کاربرد مقاومت آجری در کجاست.
مقاومت آجری چیست؟
در سادهترین تعریف، مقاومت آجری (Cement Resistor) یک نوع مقاومت پیچهای یا سیمی (Wire-wound Resistor) است. این نامگذاری به دلیل پوشش سرامیکی یا سیمانی آن است که ظاهری شبیه به آجر به آن میدهد. این مقاومتها برای محدود کردن عبور جریان در مدار طراحی شدهاند، اما تفاوت اصلی آنها با مقاومتهای کربنی رایج، در توانایی تحمل توان و حرارت بسیار بالا است.
مقاومتهای کربنی معمولا در توانهای پایین (مثلا یکچهارم وات یا نیم وات) موجود هستند و به تغییرات دما نیز حساسیت نشان میدهند. اما در کاربردهای صنعتی و مدارهایی که نیاز به دفع توان بالایی دارند، این مقاومتها پاسخگو نیستند. اینجا است که مقاومت آجری وارد میدان میشود. این قطعات میتوانند توانهایی از ۵ وات تا حتی ۲۵۰ وات را تحمل کنند. بنابراین، مقاومت آجری چیست؟ یک قطعه مقاومتی پرقدرت که از سیم رسانا به عنوان المان مقاومتی و یک بدنه سرامیکی برای محافظت و دفع حرارت استفاده میکند. این خلاصهترین تعریف از مقاومت آجری چیست بود.
برای خرید انواع مقاومت و اطلاع از قیمت مقاومت کلیک کنید.
ساختار مقاومت آجری
برای فهم بهتر اینکه مقاومت آجری چیست، باید به اجزای داخلی آن نگاه کنیم. ساختار این مقاومتها، هرچند ساده به نظر میرسد، اما برای تحمل توان بالا به دقت طراحی شده است. اما بخش داخلی این مقاومت آجری چیست؟ بخش اصلی، یک المان مقاومتی است. این المان معمولا یک سیم فلزی از آلیاژهایی مانند نیکروم (آلیاژ نیکل-کروم) یا منگنین (آلیاژ مس-نیکل-منگنز) است. بر اساس نحوه نصب یا هسته داخلی، انواع مقاومت آجری وجود دارد، اما اساس کار همه آنها همان سیمپیچ مقاومتی است.
این سیم مقاومتی به صورت مارپیچ دور یک هسته مرکزی غیر رسانا (مانند سرامیک) پیچانده میشود. مقدار مقاومت نهایی به طول سیم، قطر آن و جنس آلیاژ بستگی دارد. چون این پارامترها قابل کنترل دقیق هستند، میتوان مقاومتهای سیمی با دقت بالا تولید کرد.
در نهایت، این مجموعه (هسته و سیم پیچیده شده) درون یک محفظه سرامیکی قرار میگیرد و با مواد نسوز (مانند سیمان مخصوص یا سرامیک) پوشانده میشود. این پوشش سفید یا آجری رنگ، وظیفه محافظت از سیمپیچ در برابر شرایط محیطی و مهمتر از آن، دفع حرارت تولید شده (Heat Dissipation) را بر عهده دارد. پایانههای مقاومت نیز که از آلیاژ قلع ساخته شدهاند، از دو طرف این بدنه سرامیکی خارج میشوند.
همچنین برای خرید و تهیه ترمیستور ntc کلیک کنید.
نحوه عملکرد مقاومت آجری
عملکرد مقاومت آجری دقیقا مانند سایر مقاومتهای خطی، بر پایه قانون اهم (Ohm’s Law) است. این قانون بیان میکند که جریان عبوری از یک مقاومت، با ولتاژ دو سر آن رابطه مستقیم و با مقدار مقاومت، رابطه معکوس دارد. وظیفه اصلی این قطعه، مقاومت کردن در برابر عبور جریان الکتریکی و تبدیل انرژی الکتریکی اضافی به حرارت است.
اما تفاوت در «چگونه» انجام دادن این کار است. سوال این است که تفاوت عملکردی مقاومت آجری چیست؟ زمانی که جریان بالایی از سیمپیچ داخلی عبور میکند، حرارت زیادی تولید میشود. اگر از یک مقاومت کربنی معمولی استفاده شود، این حرارت به سرعت آن را میسوزاند. اما در مقاومت آجری، بدنه سرامیکی بزرگ و مواد به کار رفته در ساخت آن، مانند یک هیتسینک (Heat Sink) عمل میکنند.
این بدنه سرامیکی، حرارت تولید شده در سیمپیچ داخلی را به خود جذب کرده و به آرامی به محیط اطراف منتقل میکند. این پایداری حرارتی بالا اجازه میدهد که مقاومت بتواند توانهای بسیار بالاتری را نسبت به ابعاد خود تحمل کند. به همین دلیل است که این مقاومتها در توانهای رایجی مانند ۵ وات، ۱۰ وات و ۲۰ وات به وفور یافت میشوند.
جهت مشاهده قیمت و خرید مولتی ترن کلیک کنید.
کاربرد مقاومت آجری
با توجه به توانایی بالای این قطعات در تحمل جریان و حرارت، کاربرد مقاومت آجری معمولا در مدارهایی است که مقاومتهای کربنی در آنجا دوام نمیآورند. این مقاومتها اغلب در بخشهای تغذیه (Power Supply) یا مدارهای صنعتی سنگین استفاده میشوند. بررسی مقاومت آجری چیست و کجا به کار میرود، موضوع این بخش است.
این قطعات به عنوان «مقاومتهای پرقدرت» (Power Resistors) شناخته میشوند. در هر جایی که نیاز به محدود کردن جریان یا اتلاف توان به صورت گرما باشد، این مقاومتها یک انتخاب مناسب هستند. برای مثال، در مدارهای شارژر، منابع تغذیه سوئیچینگ، و یا به عنوان مقاومتهای تخلیه (Bleeder Resistors) برای دشارژ کردن خازنهای پرقدرت پس از خاموشی دستگاه، از آنها استفاده میشود.
برخی از موارد مشخص کاربرد مقاومت آجری عبارتند از:
- کنترل جریان: به عنوان محدود کننده جریان در مدارهای LED پرتوان یا موتورهای الکتریکی.
- تقسیم ولتاژ: در مدارهای تقسیم ولتاژ که نیاز به تحمل جریان بالایی دارند.
- حفاظت مداری: گاهی به عنوان یک فیوز کندسوز (Slow-Blow Fuse) عمل میکنند تا از آسیب به سایر اجزا جلوگیری کنند.
- فیلتر سیگنال: در برخی مدارهای فیلترینگ توان بالا یا سیستمهای صوتی (Audio) برای دفع توان اضافی.
- سنجش جریان (Current Sensing): به دلیل داشتن مقادیر اهمی پایین و دقیق، در برخی مدارها برای اندازهگیری جریان عبوری استفاده میشوند.
مزایا و معایب مقاومت آجری
هیچ قطعهای کامل نیست و این مقاومتها نیز در کنار امتیازات خود، محدودیتهایی دارند. اما مزیت اصلی مقاومت آجری چیست؟ دانستن این موارد به طراح کمک میکند تا انتخاب درستی برای مدار خود داشته باشد.
مزایا:
- تحمل توان بالا: مشخصترین مزیت آنها، قابلیت کار در توانهای بسیار بالا (۵ وات به بالا) است.
- پایداری حرارتی: به دلیل ساختار سرامیکی، در برابر تغییرات دمایی پایداری بسیار خوبی دارند و عملکردشان تغییر نمیکند.
- دوام و استحکام فیزیکی: بدنه سرامیکی آنها مقاومت فیزیکی بالایی در برابر ضربه و شرایط سخت محیطی ایجاد میکند.
- دقت بالا: مقاومتهای سیمی را میتوان با تلرانس (خطا) بسیار پایین، مثلا ۵٪ یا حتی کمتر، تولید کرد.
- نویز جریانی پایین: مقاومتهای سیمی در مقایسه با انواع کربنی، نویز الکتریکی کمتری تولید میکنند.
معایب:
- ابعاد بزرگ: این مقاومتها به طور قابل توجهی بزرگتر از مقاومتهای SMD یا کربنی هستند و فضای زیادی روی برد اشغال میکنند.
- گرانتر بودن: فرآیند تولید و مواد اولیه (آلیاژهای خاص و سرامیک) باعث میشود قیمت تمامشده آنها بیشتر باشد.
- محدودیت فرکانسی: این مهمترین عیب آنهاست. مشکل فرکانسی مقاومت آجری چیست؟ به دلیل ساختار سیمپیچی، در فرکانسهای بالا مانند یک سلف (Inductor) عمل میکنند و خاصیت مقاومتی خود را از دست میدهند. بنابراین، مقاومت آجری برای مدارهای فرکانس بالا (RF) اصلا مناسب نیست.
جمع بندی
در این نوشته به این پرسش پرداختیم که مقاومت آجری چیست. دیدیم که این قطعات، نوعی مقاومت سیمی با پوشش سرامیکی هستند که برای تحمل توانهای بالا و دفع حرارت ساخته شدهاند. از ساختار داخلی آنها که شامل سیمپیچ آلیاژی است صحبت کردیم و گفتیم که بر اساس قانون اهم کار میکنند. همچنین کاربرد مقاومت آجری در مدارهای پرقدرت و مزایا و معایب آنها، مانند پایداری حرارتی بالا در مقابل محدودیت فرکانسی را بررسی نمودیم. انتخاب این مقاومتها بستگی مستقیم به نیاز مدار به دفع توان دارد.
از اینکه تا پایان این مطلب همراه جم ترونیک بودید، صمیمانه سپاسگزاریم. «جم ترونیک» به عنوان بزرگ ترین ارائه دهنده انواع ماژولها، سنسورها و قطعات الکترونیک در ایران، همواره در تلاش است تا دانش فنی لازم برای استفاده درست از قطعات را در اختیار شما قرار دهد. جهت خرید قطعات الکترونیکی به سایت جم ترونیک مراجعه کنید.
سوالات متداول
- تفاوت اصلی مقاومت آجری با دیگر مقاومتها چیست؟
تفاوت اصلی در توان قابل تحمل است. مقاومتهای کربنی برای توانهای پایین (کمتر از ۱ وات) هستند، اما مقاومت آجری برای توانهای بالا (۵ وات به بالا) طراحی شده است. همچنین مقاومت آجری پایداری حرارتی بهتری دارد اما در فرکانسهای بالا قابل استفاده نیست.
- مقاومت آجری در چه مدارهایی بیشتر کاربرد دارد؟
این مقاومتها بیشتر در مدارهای تغذیه (Power Supply)، شارژرها، سیستمهای صوتی (به عنوان میراکننده) و مدارهای صنعتی که نیاز به اتلاف توان زیادی دارند، استفاده میشوند.
- عامل اصلی خرابی مقاومت آجری چیست؟
اصلیترین عامل، اعمال توان بیش از حد مجاز است. اگر جریانی بیش از اندازه از مقاومت عبور کند، حرارت تولیدی از توان دفع حرارتی بدنه سرامیکی بیشتر شده و سیمپیچ داخلی ذوب میشود.
