Điện trở của bất kỳ dây dẫn nào nói chung phụ thuộc vào nhiệt độ. Điện trở của kim loại tăng khi nhiệt. Theo quan điểm của vật lý, điều này được giải thích là do sự gia tăng biên độ dao động nhiệt của các phần tử của mạng tinh thể và sự gia tăng khả năng cản chuyển động của dòng electron có hướng. Điện trở của chất điện phân và chất bán dẫn giảm khi bị nung nóng - điều này được giải thích bởi các quá trình khác.
Nội dung
Cách hoạt động của nhiệt điện trở
Trong nhiều trường hợp, hiện tượng phụ thuộc nhiệt độ của điện trở là có hại. Vì vậy, điện trở thấp của dây tóc đèn sợi đốt ở trạng thái lạnh gây ra hiện tượng cháy tại thời điểm bật nguồn. Thay đổi giá trị điện trở của các điện trở cố định trong quá trình đốt nóng hoặc làm mát dẫn đến thay đổi các thông số của mạch.
Các nhà phát triển đang phải vật lộn với hiện tượng này, các điện trở được sản xuất với TCR giảm - hệ số nhiệt độ của điện trở. Những mặt hàng như vậy đắt hơn bình thường. Nhưng có những thành phần điện tử như vậy, trong đó sự phụ thuộc của điện trở vào nhiệt độ được phát âm và chuẩn hóa. Những phần tử này được gọi là nhiệt điện trở (điện trở nhiệt) hoặc nhiệt điện trở.
Các loại và thiết bị của nhiệt điện trở
Nhiệt điện trở có thể được chia thành hai nhóm lớn tùy theo phản ứng của chúng với sự thay đổi nhiệt độ:
- nếu điện trở giảm xuống khi bị đốt nóng, các nhiệt điện trở như vậy được gọi là NTC nhiệt điện trở (với hệ số nhiệt độ âm của điện trở);
- nếu điện trở tăng trong quá trình gia nhiệt, thì nhiệt điện trở có TCR dương (đặc tính PTC) - các phần tử như vậy còn được gọi là người đưa ra.
Loại nhiệt điện trở được xác định bởi các đặc tính của vật liệu mà từ đó nhiệt điện trở được tạo ra. Khi bị nung nóng, kim loại tăng điện trở, do đó, trên cơ sở của chúng (chính xác hơn là trên cơ sở các oxit kim loại), các điện trở nhiệt có TCR dương được tạo ra. Chất bán dẫn có mối quan hệ nghịch đảo, vì vậy các phần tử NTC được tạo ra từ chúng. Về mặt lý thuyết, các phần tử phụ thuộc nhiệt có TCR âm có thể được tạo ra trên cơ sở các chất điện phân, nhưng tùy chọn này cực kỳ bất tiện trong thực tế. Thích hợp của anh ấy là nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
Thiết kế của nhiệt điện trở có thể khác nhau. Chúng được sản xuất dưới dạng hình trụ, hạt, vòng đệm, v.v. với hai đầu ra (như điện trở thông thường). Bạn có thể chọn hình thức thuận tiện nhất để lắp đặt tại nơi làm việc.
Các đặc điểm chính
Đặc tính quan trọng nhất của bất kỳ điện trở nhiệt nào là hệ số nhiệt độ của điện trở (TCR).Nó cho thấy điện trở thay đổi bao nhiêu khi được làm nóng hoặc làm lạnh đi 1 độ Kelvin.
Mặc dù sự thay đổi của nhiệt độ, được biểu thị bằng độ Kelvin, bằng với sự thay đổi của độ C, Kelvin vẫn được sử dụng trong các đặc tính của điện trở nhiệt. Điều này là do việc sử dụng rộng rãi phương trình Steinhart-Hart trong tính toán và nó bao gồm nhiệt độ tính bằng K.
TCR là âm tính đối với nhiệt điện trở NTC và dương tính đối với điện trở nhiệt PTC.
Một đặc tính quan trọng khác là điện trở danh định. Đây là giá trị điện trở ở 25 ° C. Biết các thông số này, có thể dễ dàng xác định khả năng áp dụng của điện trở nhiệt cho một mạch cụ thể.
Ngoài ra, đối với việc sử dụng nhiệt điện trở, các đặc điểm như điện áp hoạt động danh định và tối đa là rất quan trọng. Tham số đầu tiên xác định điện áp tại đó phần tử có thể hoạt động trong thời gian dài, và tham số thứ hai - điện áp trên đó hiệu suất của điện trở nhiệt không được đảm bảo.
Đối với posistors, một tham số quan trọng là nhiệt độ tham chiếu - điểm trên đồ thị của sự phụ thuộc của điện trở vào sự phát nóng, tại đó đặc tính thay đổi. Nó xác định vùng làm việc của kháng PTC.
Khi chọn một nhiệt điện trở, bạn cần chú ý đến phạm vi nhiệt độ của nó. Bên ngoài khu vực do nhà sản xuất quy định, đặc tính của nó không được tiêu chuẩn hóa (điều này có thể dẫn đến lỗi trong hoạt động của thiết bị) hoặc nhiệt điện trở thường không hoạt động được ở đó.
Chỉ định đồ họa có điều kiện
Trên sơ đồ, UGO của nhiệt điện trở có thể khác một chút, nhưng dấu hiệu chính của điện trở nhiệt là ký hiệu t cạnh hình chữ nhật tượng trưng cho điện trở.Nếu không có ký hiệu này, không thể xác định điện trở phụ thuộc vào cái gì - ví dụ: các UGO tương tự có varistors (điện trở được xác định bởi điện áp đặt vào) và các yếu tố khác.
Đôi khi, một ký hiệu bổ sung được áp dụng cho UGO, xác định loại nhiệt điện trở:
- NTC đối với các phần tử có TCS âm;
- PTC cho những người đăng tin.
Đặc điểm này đôi khi được biểu thị bằng các mũi tên:
- một chiều cho PTC;
- đa hướng cho NTC.
Ký hiệu chữ cái có thể khác nhau - R, RK, TH, v.v.
Cách kiểm tra nhiệt điện trở hoạt động
Kiểm tra đầu tiên của nhiệt điện trở là đo điện trở danh định bằng đồng hồ vạn năng thông thường. Nếu phép đo được thực hiện ở nhiệt độ phòng không khác nhiều so với +25 ° C, thì điện trở đo được không được khác biệt đáng kể so với chỉ dẫn trên vỏ máy hoặc trong tài liệu.
Nếu nhiệt độ môi trường cao hơn hoặc thấp hơn giá trị quy định thì phải thực hiện một hiệu chỉnh nhỏ.
Bạn có thể thử lấy đặc tính nhiệt độ của nhiệt điện trở - để so sánh với đặc tính nhiệt độ được chỉ định trong tài liệu hoặc để khôi phục nó cho một phần tử không rõ nguồn gốc.
Có ba nhiệt độ có sẵn để tạo ra với đủ độ chính xác mà không cần dụng cụ đo:
- đá tan (có thể uống trong tủ lạnh) - khoảng 0 ° C;
- cơ thể con người - khoảng 36 ° C;
- nước sôi - khoảng 100 ° C.
Từ những điểm này, bạn có thể rút ra sự phụ thuộc gần đúng của điện trở vào nhiệt độ, nhưng đối với các điện trở thì điều này có thể không hoạt động - trên biểu đồ TKS của chúng, có những khu vực mà R không được xác định bởi nhiệt độ (dưới nhiệt độ tham chiếu).Nếu có nhiệt kế, bạn có thể xác định đặc tính ở một số điểm - bằng cách hạ nhiệt điện trở vào nước và đun nóng. Cứ 15 ... 20 độ, cần đo điện trở và vẽ giá trị trên đồ thị. Nếu bạn cần lấy thông số trên 100 độ, thay vì nước, bạn có thể sử dụng dầu (ví dụ: ô tô - động cơ hoặc hộp số).
Hình bên cho thấy sự phụ thuộc điển hình của điện trở vào nhiệt độ - một đường liền cho PTC, một đường đứt cho NTC.
Nơi áp dụng
Công dụng rõ ràng nhất của nhiệt điện trở là cảm biến nhiệt độ. Cả nhiệt điện trở NTC và PTC đều phù hợp cho mục đích này. Chỉ cần chọn một phần tử theo vùng làm việc và có tính đến đặc tính của nhiệt điện trở trong thiết bị đo.
Bạn có thể tạo một rơ le nhiệt - khi điện trở (chính xác hơn là điện áp giảm trên nó) được so sánh với một giá trị nhất định và khi vượt quá ngưỡng, đầu ra sẽ chuyển. Một thiết bị như vậy có thể được sử dụng như một thiết bị kiểm soát nhiệt hoặc một đầu báo cháy. Việc tạo ra các đồng hồ đo nhiệt độ dựa trên hiện tượng đốt nóng gián tiếp - khi nhiệt điện trở được đốt nóng từ nguồn bên ngoài.
Cũng trong lĩnh vực sử dụng điện trở nhiệt, người ta sử dụng phương pháp đốt nóng trực tiếp - nhiệt điện trở được đốt nóng bởi dòng điện đi qua nó. Điện trở NTC có thể được sử dụng theo cách này để hạn chế dòng điện - ví dụ, khi sạc các tụ điện lớn khi bật, cũng như để hạn chế dòng khởi động của động cơ điện, v.v. Ở trạng thái lạnh, các phần tử phụ thuộc nhiệt có điện trở lớn.Khi tụ điện được tích điện một phần (hoặc động cơ đạt tốc độ định mức), nhiệt điện trở sẽ có thời gian nóng lên cùng với dòng điện chạy qua, điện trở của nó sẽ giảm xuống và không còn ảnh hưởng đến hoạt động của mạch.
Theo cách tương tự, bạn có thể kéo dài tuổi thọ của bóng đèn sợi đốt bằng cách mắc nối tiếp một điện trở nhiệt với nó. Nó sẽ hạn chế dòng điện vào thời điểm khó nhất - khi bật điện áp (chính lúc này hầu hết các đèn đều hỏng). Sau khi hâm nóng hết sẽ ảnh hưởng đến đèn.
Ngược lại, nhiệt điện trở có đặc tính dương dùng để bảo vệ động cơ điện trong quá trình hoạt động. Nếu dòng điện trong mạch cuộn dây tăng lên do động cơ bị chết máy hoặc tải trục quá mức, điện trở PTC sẽ nóng lên và hạn chế dòng điện này.
Nhiệt điện trở NTC cũng có thể được sử dụng như bộ bù nhiệt cho các thành phần khác. Vì vậy, nếu một nhiệt điện trở NTC được lắp song song với điện trở đặt chế độ bóng bán dẫn và có TKS dương, thì sự thay đổi nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến từng phần tử theo cách ngược lại. Kết quả là, ảnh hưởng của nhiệt độ được bù đắp và điểm hoạt động của bóng bán dẫn không thay đổi.
Có các thiết bị kết hợp được gọi là nhiệt điện trở với hệ thống sưởi gián tiếp. Phần tử phụ thuộc vào nhiệt độ và bộ gia nhiệt được đặt trong một vỏ của phần tử như vậy. Có sự tiếp xúc nhiệt giữa chúng, nhưng chúng bị cô lập về mặt điện. Bằng cách thay đổi dòng điện qua lò sưởi, điện trở có thể được kiểm soát.
Nhiệt điện trở với các đặc tính khác nhau được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật. Ngoài các ứng dụng tiêu chuẩn, phạm vi công việc của chúng có thể được mở rộng.Mọi thứ chỉ bị giới hạn bởi trí tưởng tượng và trình độ của nhà phát triển.
Các bài tương tự:
