Spis treści:
Drut oporowy jest ważnym elementem wielu sprzętów, takich jak grzałki czy urządzenia do cięcia styropianu. Sprawdź, czym są i jak działają druty oporowe!
Czym jest drut oporowy?
Drut oporowy to drut wykonany z materiału oporowego, czyli substancji charakteryzującej się wysoką wartością oporności właściwej. W praktyce oznacza to, że taki drut cechuje się bardzo dużą rezystancją w stosunku do swojej średnicy (natomiast proporcjonalną do długości), a także jest odporny na wysoką temperaturę.
Z jakich materiałów wykonuje się druty oporowe?
Druty oporowe powstają z materiałów oporowych. Są to szczególne substancje, które są odporne na działanie wysokich temperatur, a ich wartość rezystancji zmienia się tylko w niewielki sposób wraz ze wzrostem lub spadkiem temperatury. Ponadto materiały oporowe są mało wrażliwe na działanie czynników chemicznych, w tym utlenianie. Zazwyczaj cechują się również dobrą wytrzymałością mechaniczną i stabilnością wymiarów w zmiennych warunkach temperaturowych.
Materiały oporowe nie muszą być wykonane z metalu – mogą być na przykład ceramiczne jak sylit. Natomiast druty oporowe produkuje się najczęściej z materiałów oporowych będących stopami metali.
Kantal
Kantal (także: kanthal) to stop żelaza i chromu, często domieszkowany kobaltem lub glinem. W zależności od dokładnego składu i sposobu obróbki kantal może pracować w temperaturze nawet do 1300-1400°C. Stop ma właściwości magnetyczne.
Chromonikiel
Chromonikiel (także: chromonikielina, nichrom) to stop niklu z chromem w stosunku około 4:1. Wykorzystuje się go do wyrobu odpornych na korozję drutów oporowych, których temperatura pracy ciągłej nie przekracza 1100-1200°C. Chromonikiel nie ma właściwości magnetycznych.
Stopy miedzi
Do produkcji drutów oporowych stosuje się również rozmaite stopy miedzi, w tym miedzionikle (na przykład konstantan, który jest stopem miedzi i niklu w stosunku 3:2), manganin (stop miedzi z manganem i domieszką niklu) czy nikielinę (stop miedzi z niklem i dodatkiem magnezu lub cynku).
Jakie jest zastosowanie drutu oporowego?
Druty oporowe znajdują bardzo szerokie zastosowanie w wielu urządzeniach i przyrządach. Należą do nich między innymi:
- grzałki i spirale grzewcze będące częścią takich urządzeń jak pralki, suszarki, zmywarki, elektroniczne papierosy, zapalniczki elektryczne, podgrzewacze, nagrzewnice, piece i piekarniki, czajniki oraz wszystkie inne sprzęty wyposażone w elementy grzejne zamieniające energię elektryczną na energię cieplną;
- opalarki, pirografy, zgrzewarki i pakowarki;
- lutownice oraz stacje lutownicze;
- urządzenia tnące do cięcia i kształtowania na gorąco, najczęściej przeznaczone do użytku z takimi materiałami jak styropian, styrodur, akryl, plexiglass i inne tworzywa sztuczne;
- przyrządy pomiarowe wykorzystujące termoogniwa (termopary);
- rezystory, szczególnie przeznaczone do użytku w wysokich temperaturach.
Parametry drutu oporowego
Druty oporowe różnią się między sobą wieloma właściwościami. Do najważniejszych z nich należą rezystancja, maksymalna temperatura robocza czy średnica.
Rezystancja
Rezystancja to podstawowa właściwość drutu oporowego, która określana jest w omach na metr bieżący. Przykładowo wartość oporu 28 Ω/mb oznacza, że metr drutu zamontowany w obwodzie jest równoważny opornikowi o rezystancji 28 Ω.
Maksymalna temperatura robocza
Maksymalna temperatura robocza jest zależna przede wszystkim od materiału wykonania drutu i wynosi zwykle do 1400°C w przypadku drutów kantalowych oraz nieco mniej dla drutów wykonanych ze stopów miedzi czy niklu. Warto pamiętać, by nie przekraczać zalecanej temperatury pracy drutu oporowego, ponieważ może to negatywnie wpłynąć na działanie całego układu (a także jego bezpieczeństwo).
Średnica
Średnica drutu oporowego jest zwykle określana w systemie AWG (American Wire Gauge), czyli znormalizowanej mierze przekrojów drutów i przewodów. Ponadto w krajach europejskich podaje się dodatkowo średnicę drutu w milimetrach. Średnica drutu oporowego wpływa na maksymalną wartość prądu, jaka może przez niego płynąć.
Inne parametry
Druty oporowe różnią się między sobą również takimi parametrami jak długość (wpływająca na przykład na cenę w przeliczeniu na metr), wytrzymałość mechaniczna czy odporność na korozję. Wiele z tych cech jest związanych nie tylko z materiałem wykonania drutu, ale również ze sposobem jego wytwarzania, a nawet warunkami przechowywania.
Jak dobrać odpowiedni drut oporowy?
Najłatwiejszym sposobem na dobranie odpowiedniego drutu oporowego do planowanego zastosowania jest skorzystanie z wykresu prądowo-temperaturowego, który zawarty jest w dokumentacji technicznej produktów. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie precyzyjnych wartości temperatury czy rezystancji poprzez regulowanie długości drutu oporowego oraz dostosowanie parametrów przepuszczanej przez niego energii elektrycznej.
