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Drahtwiderstand
Ein Drahtwiderstand ist eine Bauart des elektrischen Bauelements Widerstand.
Allgemeines
Der Drahtwiderstand ist einer der Urformen der elektrischen Widerstände und wird auf Grund seiner Eigenschaften bis heute eingesetzt. Manchmal wird er auch als Wickelwiderstand bezeichnet.
Die Herstellung von Drahtwiderständen ist (gemessen an anderen Bauarten) relativ teuer und sie eignen sich nur begrenzt für Hochfrequenz-Anwendungen.
Im englischen Sprachraum werden diese Widerstände mit dem Zusatz "wirewound" bezeichnet.
Aufbau
Widerstandsmaterial
Typische Legierungen für den verwendeten Draht sind Manganin und Konstantan, aber auch hoch temperaturfeste Eisen-Nickel-Legierungen.
Gehäuse und Kontaktierung
Er besteht aus einem Keramik- oder einem temperaturbeständigen Kunststoffkörper, auf dem ein Draht mit einer geeigneten Metall-Legierung gewickelt ist. Drahtwiderstände gibt es unisoliert, mit einer Isolierschicht (Glasur oder Zementierung) oder in ein Keramik- oder Metallrohr eingelassen. Nur bei kleinen Bauformen werden auch diese Widerstände mit Farbringen kodiert. In den meisten Fällen sind die Kennwerte lesbar aufgedruckt.
Kenngrößen
Widerstandswert
Drahtwiderstände eignen sich besonders für geringe Widerstandswerte zum Teil auch deutlich unter 100 Ohm; sie werden jedoch auch bis zu Widerstandswerten von etwa 15 kOhm gefertigt.
Toleranzen
Gängige Toleranzen sind 1 %, 5 % und für hohe Leistungen auch 10 %. Sie können aber auch mit geringen Toleranzen gefertigt werden, für Präzisionsanwendungen bis hinunter zu 0,05 %.
Stabilität
Drahtwiderstände sind langzeit- und temperaturstabil. Kennzeichnend sind hohe Verlustleistungen (bis ca. 2 kW) und der Betrieb bei hohen Temperaturen bis zu 800 °C. Die Temperaturkoeffizienten reichen von ±10 - ±300ppm (entspricht zwischen 0,1 % und 3 % Widerstandsänderung bei 100 K Temperaturänderung).
Ein einfach gewickelter Drahtwiderstand ist auch immer eine Spule mit vergleichsweise hoher Induktivität. Dadurch hängt seine Impedanz von der Frequenz ab, was normalerweise unerwünscht ist. Durch eine geeignete Wicklung des Drahtes kann diese Induktivität stark verringert werden:[1]
- Bis 100 Ohm: (Ayrton-Perry-Wicklung), bifilare Wicklung
- Ab 100 Ohm: Wicklung nach Chaperon. Eine ganze Wicklungslage hat jeweils den gleichen Wickelsinn, die darüberliegende den entgegengesetzten.
- hochohmig: Wicklung nach Wagner-Wertheimer. Ähnlich wie die nach Chaperon bifilar gewickelten Drähte jedoch in kleinste Gruppen unterteilt.
Rauschen
Bei Drahtwiderständen beschränkt sich das Rauschen im Wesentlichen auf das thermische Rauschen (Johnson-Rauschen), siehe Wärmerauschen. Es ist damit sehr viel geringer als das Rauschen zum Beispiel bei Kohlemassewiderständen.
Linearität
Dieses Bauelement zeigt im Allgemeinen kaum Nichtlinearitäten.
Pulsbelastbarkeit
Die Pulsbelastbarkeit dieser Widerstände ist hoch. Sie verfügen über eine höhere Impulsbelastbarkeit als Schichtwiderstände gleicher thermischer Dauerbelastbarkeit, liegen aber tendenziell unter der von Massewiderständen.
Bauformen
Drahtwiderstände sind auch in normierten Bauformen verfügbar. Sie existieren in den (axialen) Bauformen 0402 und 0207 (siehe auch in Widerstand (Bauelement)). Meistens werden die Abmessungen von jedem Hersteller in Abhängigkeit von der geplanten maximal zulässigen Verlustleistung selbst festgelegt und sind von daher sehr verschieden. Mittlerweile sind unbedrahtete Versionen in SMD-Technik erhältlich.
Einsatzgebiete
- Messtechnik
- Leistungsanwendungen
Stimmen und Meinungen aus der Praxis
Drahtwiderstände sind in der Praxis einigermaßen unkompliziert anzuwenden und von daher wenig auffällig.
Literatur
- Erwin Böhmer, Dietmar Ehrhardt, Wolfgang Oberschelp: Elemente der angewandten Elektronik Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2018, ISBN 978-3-8348-1496-8, S. 8-9
