يعد فهم العوامل المؤثرة في مقاومية المواد أمراً بالغ الأهمية في تطبيقات مثل محولات الطاقة ولفات المحركات، حيث يعد التحكم الدقيق في المقاومة ضرورياً للكفاءة والأداء. يتعمق هذا المقال في كيفية تأثير درجة الحرارة وتكوين المادة والظروف البيئية مثل الرطوبة على المقاومية. بالنسبة لمحولات الطاقة ولفات المحركات، تؤثر مقاومية مادة اللف بشكل كبير على أداء الجهاز وكفاءته. وتلعب عوامل مثل نوع المعدن المستخدم (عادةً النحاس أو الألومنيوم)، وتقلبات درجة الحرارة، ومستويات الرطوبة دوراً حاسماً في تحديد المقاومية الكلية، وبالتالي الأداء الكهربائي لهذه الأجهزة.
المقاومية هي كمية فيزيائية تستخدم لتمثيل خصائص المقاومة للمواد المختلفة. تساوي المقاومة لموصل مصنوع من مادة معينة طوله 1 متر ومساحة مقطعه العرضي 1 متر مربع، عددياً، مقاومية تلك المادة. عند درجة حرارة معينة، تكون مقاومة المادة:
ρ = R A / L
حيث ρ هي المقاومية، و L هو طول المادة، و A هي مساحة المقطع العرضي للمادة. يمكن ملاحظة أن مقاومة المادة تتناسب طردياً مع طولها، أي عند ثبات المادة ومساحة المقطع العرضي، كلما زاد الطول زادت مقاومة المادة؛ وتتناسب عكسياً مع مساحة مقطعها العرضي، أي عند ثبات المادة والطول، كلما كبرت مساحة المقطع العرضي قلت المقاومة.
تقل مقاومة المواد العامة مع زيادة درجة الحرارة والرطوبة. في المقابل، تكون مقاومة السطح حساسة للرطوبة البيئية، بينما تكون مقاومة الحجم أكثر حساسية لدرجة الحرارة. مع زيادة الرطوبة، تزداد تسريبات السطح، ويزداد تيار التوصيل في الجسم. وعند زيادة درجة الحرارة، تزداد سرعة حركة حاملات الشحنة، ويزداد تيار الامتصاص وتيار التوصيل للعازل تبعاً لذلك. وفقاً للتقارير، فإن مقاومة العازل العام عند 70 درجة مئوية تعادل فقط 10% من مقاومته عند 20 درجة مئوية. لذلك، لقياس مقاومة مادة ما، من الضروري تحديد أن العينة في حالة توازن مع درجة الحرارة والرطوبة المحيطة.
عند قياس مقاومة اللف، من الضروري استخدام أجهزة ذات وظائف تحويل درجة الحرارة. يمكن لهذه الأجهزة تحويل قيم المقاومة إلى درجات حرارة قياسية (20°م، 75°م، 120°م)، مما يضمن قراءات أكثر دقة.
قيم المقاومة العازلة (المعدل) عادة لا تبقى ثابتة على مدى واسع من الجهد، مما لا ينطبق عليه قانون أوم. في درجة حرارة الغرفة، وفي نطاق الجهد المنخفض، يزداد التيار التشغيلي خطياً مع الجهد المطبق، وتظل قيمة المقاومة دون تغيير. بعد تجاوز جهد معين، تزداد حركة الأيونات، ويزداد التيار التشغيلي أسرع من جهد الاختبار، وتنخفض مقاومة المادة بسرعة. لذلك، كلما زاد جهد الاختبار المطبق، انخفضت مقاومة المادة، مما قد يؤدي إلى اختلافات كبيرة في اختبار مقاومة المواد بجهود مختلفة.
تستخدم المواد العازلة جهداً عالياً مستمراً، والتيار المار عبر العينة ضئيل جداً، مما يجعله عرضة للتأثر بالتدخلات الخارجية، مما يؤدي إلى خطأ اختبار كبير. عموماً، يكون الجهد الحراري وجهد التلامس صغيرين ويمكن إهمالهما؛ ينشأ الجهد الكهربائي التحليلي بشكل رئيسي من عينات رطبة بسبب تلامس معادن مختلفة، وهو حوالي 20 مللي فولت فقط، ويتطلب الاختبار الكهروستاتيكي بالفعل رطوبة منخفضة نسبياً. عند الاختبار في بيئة جافة، يمكن التخلص من الجهد الكهربائي التحليلي. لذلك، يكون التداخل الخارجي بشكل أساسي من اقتران التيار الطفيلي أو الجهد الناتج عن الحث الكهروستاتيكي.
مقاومية الموصلات المعدنية الشائعة ρ(Ω·م):
(1) الفضة 1.65 × 10-8
(2) النحاس 1.75 × 10-8
(3) الذهب 2.40×10-8
(4) الألومنيوم 2.83 × 10-8
(5) التنجستن 5.48 × 10-8
(6) الحديد 9.78 × 10-8
(7) البلاتين 2.22 × 10-7
(8) البرونز المنغنيزي 4.4 × 10-7
(9) الزئبق 9.6 × 10-7
(10) الكونستانتان 5.0 × 10-7
(11) سبيكة النيكل-كروم 1.0 × 10-6
(12) سبيكة الحديد-كروم-ألومنيوم 1.4 × 10-6
(13) سبيكة ألومنيوم-نيكل-حديد 1.6 × 10-6
يمكن ملاحظة أن مقاومية المعادن النقية في الموصلات صغيرة، بينما مقاومية السبائك كبيرة. مقاومية الفضة هي الأصغر، لكن سعر الفضة مرتفع. عادةً نادراً ما تستخدم الفضة كأسلاك، وتستخدم فقط للاحتياجات الخاصة. تصنع الأسلاك عادةً من النحاس أو الألومنيوم ذي المقاومية الأقل. الألومنيوم أرخص من النحاس، لذا يستخدم الألومنيوم في الكثير من الأسلاك. تصنع أسلاك المقاومة للأفران الكهربائية والمقاومات عادةً من سبائك ذات مقاومية أعلى.
تتغير مقاومة المواد المختلفة مع درجة الحرارة، حيث تزداد مقاومة المعادن بارتفاع الحرارة، وبالتالي تزداد مقاومة الموصلات المعدنية أيضًا مع ارتفاع درجة الحرارة. يمكن استخدام هذه الخاصية للمقاومة في صنع مقاييس حرارة مقاومة؛ فإذا عُرفت كيفية تغير مقاومة الموصل مع درجة الحرارة، يمكن قياس مقاومة الموصل، ومن ثم معرفة درجة حرارته.
لذلك، عند قياس مقاومة اللف، يجب الحرص على اختيار جهاز مزود بوظيفة تحويل المواد. على سبيل المثال، يمكن للجهاز اختيار عنصر الاختبار النحاس/الألمنيوم بالتزامن مع اختيار درجة الحرارة، مما يجعل قيمة المقاومة المقاسة أكثر دقة.
مقالات ذات صلة:
المجموعة الأكثر اكتمالاً لمجموعات متجهات المحولات مع مخططات توصيل اللف
ما أهمية مقاومة اللف DC للمحولات؟
أفضل 6 أجهزة لاختبار مقاومة لف المحولات عالميًا (بما في ذلك الأسعار)
كيف يجب أن يختلف اختبار مقاومة اللف بين محولات التيار والجهد؟
ما الفرق بين مقاومة التيار المستمر ومقاومة العزل وكيفية اختبارهما؟
8 نصائح لتحسين دقة قياس مقاومة التيار المستمر
لماذا تكون مقاومة اللف المقاسة دائمًا غير دقيقة؟ ربما أغفلت هذه النقاط الست الأساسية
شركة كينغران لأجهزة المحولات المحدودة
المزيد من أجهزة اختبار المحولات من كينغران
