ما هي الثرمستورات ولماذا؟

الجهاز وأنواعه

الثرمستور هو جهاز شبه موصل تعتمد مقاومته على درجة حرارته. اعتمادًا على نوع العنصر ، قد ترتفع المقاومة أو تنخفض عند تسخينها. هناك نوعان من الثرمستورات:

• NTC (معامل درجة الحرارة السلبية) - مع معامل درجة حرارة سالبة للمقاومة (TCS). غالبا ما يطلق عليهم "الثرمستورات".
• PTC (معامل درجة الحرارة الإيجابية) - مع TKS الموجب. كما يطلق عليهم "Posistors".

مهم! معامل درجة الحرارة للمقاومة الكهربائية هو اعتماد المقاومة على درجة الحرارة. يصف مقدار أوم أو النسبة المئوية للقيمة الاسمية التي تغير مقاومة العنصر بزيادة درجة حرارته بمقدار درجة مئوية واحدة. على سبيل المثال ، عادي المقاومات TKS الموجبة (عند تسخينها ، تزداد مقاومة الموصلات).

الثرمستورات ذات درجة حرارة منخفضة (حتى 170 كلفن) ودرجة حرارة متوسطة (170-510 كلفن) ودرجة حرارة عالية (900-1300 كلفن) قد يكون جسم العنصر مصنوعًا من البلاستيك أو الزجاج أو المعدن أو السيراميك.

يشبه التعيين الجرافيكي الشرطي للثرمستورات في الرسم البياني المقاومات العادية ، والفرق الوحيد هو أنه يتم شطبها بواسطة شريط ويشار إلى الحرف t بجواره.

بالمناسبة ، هذا هو اسم أي مقاومات تتغير مقاومتها تحت تأثير البيئة ، ويشار إلى جنس كميات التمثيل بالحرف ، t هي درجة الحرارة.

الخصائص الرئيسية:

• المقاومة الاسمية عند 25 درجة مئوية.
• أقصى تبديد للتيار أو الطاقة.
• نطاق درجات حرارة التشغيل.
• تكس.

حقيقة مثيرة للاهتمام: تم اختراع الثرمستور عام 1930 من قبل العالم صموئيل روبن.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية عملها وما الغرض من كل منها.

NTC

معلومات اساسية

تنخفض مقاومة الثرمستورات NTC عند تسخينها ، وتكون TCS سلبية. يظهر اعتماد درجة الحرارة للمقاومة في الرسم البياني أدناه.

هنا يمكنك التأكد من أنه عند التسخين ، تنخفض مقاومة الثرمستور NTC.

هذه الثرمستورات مصنوعة من أشباه الموصلات. مبدأ التشغيل هو أنه مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد تركيز حاملات الشحنة ، تمر الإلكترونات إلى نطاق التوصيل. بالإضافة إلى أشباه الموصلات ، يتم استخدام أكاسيد الفلز الانتقالية.

انتبه لمعلمة مثل معامل بيتا.يؤخذ في الاعتبار عند استخدام الثرمستور لقياس درجة الحرارة ، لمتوسط ​​الرسم البياني للمقاومة مقابل درجة الحرارة وإجراء الحسابات باستخدام وحدات التحكم الدقيقة. معادلة بيتا لتقريب منحنى تغير المقاومة للثرمستور الذي تراه أدناه.

مثير للإعجاب: في معظم الحالات ، يتم استخدام الثرمستورات في نطاق درجة حرارة 25-200 درجة مئوية. وفقًا لذلك ، يمكن استخدامها للقياسات في هذه النطاقات ، بينما تعمل المزدوجات الحرارية عند 600 درجة مئوية.

أين يستخدم

غالبًا ما تُستخدم ثرمستورات TCS السلبية للحد من تيارات بدء المحركات الكهربائية ، ومرحلات البدء ، لحماية بطاريات الليثيوم من السخونة الزائدة وفي مصادر الطاقة لتقليل تيارات الشحن لمرشح الإدخال (بالسعة).

يوضح الرسم البياني أعلاه مثالًا على استخدام الثرمستور في مصدر الطاقة. يسمى هذا التطبيق بالتسخين المباشر (عندما يسخن العنصر نفسه عندما يتدفق التيار من خلاله). على لوحة مزود الطاقة ، يكون المقاوم NTC على النحو التالي.

في الشكل أدناه ، ترى كيف يبدو الثرمستور NTC. يمكن أن تختلف في الحجم والشكل ، وأقل في اللون ، والأكثر شيوعًا هي الأخضر والأزرق والأسود.

ينتشر الحد من تيار البدء للمحركات الكهربائية بمساعدة الثرمستور NTC على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية بسبب سهولة التنفيذ. من المعروف أنه عند بدء تشغيل المحرك ، يمكن أن يستهلك التيار عدة مرات وعشرات المرات من استهلاكه المقنن ، خاصة إذا تم تشغيل المحرك ليس تحت وضع الخمول ، ولكن تحت الحمل.

مبدأ تشغيل مثل هذا المخطط:

عندما يكون الثرمستور باردًا ، تكون مقاومته عالية ، نقوم بتشغيل المحرك والتيار في الدائرة محدود بالمقاومة النشطة للثرمستور. تدريجيا ، يسخن هذا العنصر وتنخفض مقاومته ، ويدخل المحرك إلى وضع التشغيل. يتم اختيار الثرمستور بحيث تكون المقاومة في الحالة الحارة قريبة من الصفر. في الصورة أدناه ، ترى الثرمستور المحترق على لوح مفرمة اللحم Zelmer ، حيث يتم استخدام هذا الحل.

عيب هذا التصميم هو أنه عند إعادة التشغيل ، عندما لا يبرد الثرمستور بعد ، لا يحدث الحد الحالي.

لا يوجد استخدام هواة مألوف تمامًا للثرمستور لحماية المصابيح المتوهجة. يوضح الرسم البياني أدناه خيار الحد من الطفرة الحالية عند تشغيل هذه المصابيح.

إذا تم استخدام الثرمستور لقياس درجة الحرارة ، فإن هذا النمط من التشغيل يسمى التسخين غير المباشر ، أي يتم تسخينه بمصدر حرارة خارجي.

مثير للإعجاب: الثرمستورات لا تحتوي على قطبية ، لذلك يمكن استخدامها في دوائر التيار المستمر والتيار المتردد دون خوف من انعكاس القطبية.

العلامات

يمكن وضع علامة على الثرمستورات بطريقة أبجدية وتحتوي على علامات ملونة على شكل دوائر أو حلقات أو خطوط. في الوقت نفسه ، هناك العديد من الطرق لوضع علامات على الحروف - يعتمد ذلك على الشركة المصنعة ونوع العنصر المحدد. أحد الخيارات:

من الناحية العملية ، إذا تم استخدامه للحد من تيار التدفق ، فإن الأكثر شيوعًا هي الثرمستورات على القرص ، والتي يتم تمييزها على النحو التالي:

5D-20

حيث يشير الرقم الأول إلى المقاومة عند 25 درجة مئوية - 5 أوم ، و "20" - القطر ، كلما كان أكبر - كلما زادت القدرة على التبديد. ترى مثالاً على ذلك في الشكل أدناه:

لفك علامة اللون ، يمكنك استخدام الجدول أدناه.

نظرًا لوفرة خيارات وضع العلامات ، يمكنك ارتكاب خطأ في فك التشفير ، وبالتالي ، من أجل دقة فك التشفير ، من الأفضل البحث عن الوثائق الفنية لمكون معين على موقع الشركة المصنعة.

PTC

معلومات اساسية

لدى القاذفات ، كما قيل ، وجود TCS إيجابي ، أي أن مقاومتهم تزداد مع التدفئة. وهي مصنوعة على أساس تيتانات الباريوم (BaTiO₃) يحتوي المرنان على رسم بياني لدرجة الحرارة والمقاومة:

بالإضافة إلى ذلك ، تحتاج إلى الانتباه إلى خصائص الجهد الحالي:

يعتمد وضع التشغيل على اختيار نقطة التشغيل للمقاوم على خاصية I-V ، على سبيل المثال:

• يتم استخدام قسم خطي لقياس درجة الحرارة.
• يتم استخدام القسم النهائي في مرحلات البدء ، تتابع الوقتوقياس قوة الإشعاع الكهرومغناطيسي على الميكروويف وإنذار الحريق وأشياء أخرى.

يصف الفيديو أدناه ماهية الوضعيين:

حيثما ينطبق ذلك

إن نطاق الوضعيات واسع بما يكفي. يتم استخدامها بشكل رئيسي في مخططات الحماية للمعدات والأجهزة من الحرارة الزائدة أو الزائد، أقل في كثير من الأحيان لقياس درجة الحرارة ، وكذلك كعنصر تسخين ذاتي الاستقرار. اذكر بإيجاز أمثلة الاستخدام:

1. حماية السيارات. يتم تركيب الثرمستور PTC في الجزء الأمامي من كل لف محرك (للسرعة الثلاثية أحادية المرحلة 3 ، للسرعتين 6 ، وما إلى ذلك) ، يمنع اللف من الاحتراق في حالة انحشار الدوار أو في حالة تعطل نظام التبريد القسري. كيف تعمل هذه الدائرة؟ يتم استخدام المكثف كجهاز استشعار متصل بجهاز تحكم مع مرحلات تشغيلية ، مبتدئين وموصلات. في حالة الطوارئ ، ترتفع مقاومتها ويتم نقل هذه الإشارة إلى الهيئة الحاكمة ، يتم إيقاف تشغيل المحرك.
2. حماية ملفات المحولات من الحرارة الزائدة و (أو) التحميل الزائد ، ثم يتم تثبيت المقاوم في سلسلة مع اللفة الأولية.
3. نظام لإزالة مغناطيسية kinescopes لتلفزيونات وشاشات CRT. بالمناسبة ، غالبًا ما يفشل هذا الجزء ويجب عليك التعامل مع هذه الحالة أثناء الإصلاح ، في حين أن فشل المصهر هو سمة مميزة.
4. عنصر التسخين في مسدسات الغراء. في السيارات لتسخين المسالك ، على سبيل المثال ، تظهر الصورة أدناه قناة السخان XX من المكربن ​​Pierburg.

الثرمستورات هي مجموعة من الأجهزة التي يمكنها تحويل درجة الحرارة إلى إشارة كهربائية ، والتي تتم قراءتها عن طريق قياس انخفاض الجهد أو التيار في الدائرة حيث يتم تثبيته. أو يمكن أن تكون هي نفسها هيئة تنظيمية ، إذا كانت معاييرها تسمح بذلك. تتيح بساطة هذه الأجهزة وإمكانية الوصول إليها استخدامها على نطاق واسع للتصميم الاحترافي للأجهزة وممارسة راديو الهواة.

أخيرًا ، نوصي بمشاهدة فيديو يتم وصفه بالتفصيل ما هو الثرمستور ، وكيف يعمل وأين يتم استخدامه:

بالتأكيد أنت لا تعرف:

• حساب المقاوم ل LED
• كيف تعتمد مقاومة الموصل على درجة الحرارة
• كيف تصنع جهاز تحكم في درجة الحرارة بنفسك