תרמיסטור: מכשיר, עקרון הפעולה, מטרה, סוגים

בעת תיקון מכשירי חשמל ביתיים, אתה צריך להתמודד עם מגוון רחב של חלקים ורכיבים. לעתים קרובות, מתחילים אינם יודעים מהו תרמיסטור ומהו. אלו הם רכיבים מוליכים למחצה שהתנגדותם משתנה עם הטמפרטורה. בשל תכונות אלה, הם מצאו מגוון רחב של יישומים. החל ממדחום, וכלה במגבילי זרם כניסה. במאמר זה, אנו נענה על כל השאלות שלך במילים פשוטות.

מכשיר וסוגים

תרמיסטור הוא מכשיר מוליכים למחצה שהתנגדותו תלויה בטמפרטורה שלו. בהתאם לסוג האלמנט, ההתנגדות עשויה לעלות או לרדת בעת חימום. ישנם שני סוגים של תרמיסטורים:

• NTC (מקדם טמפרטורה שלילי) - עם מקדם טמפרטורה שלילי של התנגדות (TCR). הם נקראים לעתים קרובות "תרמיסטורים".
• PTC (מקדם טמפרטורה חיובי) - עם TCS חיובי. הם נקראים גם "פוזיסטורים".

חָשׁוּב! מקדם הטמפרטורה של ההתנגדות החשמלית הוא הקשר בין התנגדות לטמפרטורה. מתאר בכמה אוהם או אחוז מהערך הנומינלי ההתנגדות של היסוד משתנה כאשר הטמפרטורה שלו עולה במעלה אחת צלזיוס. למשל, רגיל נגדים TCS חיובי (כאשר מחומם, ההתנגדות של המוליכים עולה).

תרמיסטורים הם בטמפרטורה נמוכה (עד 170K), טמפרטורה בינונית (170-510K) וטמפרטורה גבוהה (900-1300K). גוף התא יכול להיות עשוי מפלסטיק, זכוכית, מתכת או קרמיקה.

הייעוד הגרפי המקובל של תרמיסטורים בתרשים דומה לנגדים רגילים, וההבדל היחיד הוא שהם מחוצים בפס ולידו מצוינת האות t.

אגב, כך מסומנים נגדים כלשהם, שהתנגדותם משתנה בהשפעת הסביבה, וסוג הכמויות המשפיעות מצוין באות, t היא הטמפרטורה.

תכונות עיקריות:

• התנגדות מדורגת ב-25 מעלות צלזיוס.
• זרם או פיזור כוח מקסימלי.
• טווח טמפרטורות הפעלה.
• TCS.

עובדה מעניינת: התרמיסטור הומצא בשנת 1930 על ידי המדען סמואל רובן.

בואו נסתכל מקרוב על איך כל אחד מהם מסודר ולמה הוא מיועד.

NTC

מידע בסיסי

ההתנגדות של תרמיסטורי NTC יורדת בעת חימום, ה-TCR שלהם שלילי. התנגדות מול טמפרטורה מוצגת בגרף למטה.

כאן תוכלו לוודא שההתנגדות של התרמיסטור NTC יורדת כאשר הוא מתחמם.

תרמיסטורים אלה עשויים ממוליכים למחצה. עקרון הפעולה הוא שככל שהטמפרטורה עולה, ריכוז נושאי המטען עולה, האלקטרונים עוברים לפס ההולכה. בנוסף למוליכים למחצה, נעשה שימוש בתחמוצות מתכת מעבר.

שימו לב לפרמטר כמו מקדם בטא. זה נלקח בחשבון בעת ​​שימוש בטרמיסטור למדידת טמפרטורה, עבור ממוצע גרף ההתנגדות מול הטמפרטורה ולחישוב באמצעות מיקרו-בקרים. משוואת הבטא לקירוב עקומת ההתנגדות לתרמיסטור מוצגת להלן.

מעניין: ברוב המקרים נעשה שימוש בתרמיסטורים בטווח טמפרטורות של 25-200 מעלות צלזיוס. בהתאם, ניתן להשתמש בהם למדידות בטווחים אלו, בעוד שצמדים תרמיים עובדים ב-600 מעלות צלזיוס.

היכן משמש

תרמיסטורים NTC משמשים לעתים קרובות כדי להגביל את זרמי ההתחלה של מנועים חשמליים, ממסרים התחלה, עבור הגנה מפני התחממות יתר של סוללות ליתיום ובספקי כוח כדי להפחית את זרמי הטעינה של מסנן הקלט (קיבולי).

התרשים לעיל מציג דוגמה לשימוש בתרמיסטור בספק כוח. יישום זה נקרא חימום ישיר (כאשר האלמנט מתחמם מעצמו כאשר זרם זורם דרכו). בלוח אספקת החשמל, הנגד של NTC נראה כך.

בתמונה למטה, אתה יכול לראות איך נראה תרמיסטור NTC. זה יכול להיות שונה בגודל, צורה, ולעתים רחוקות יותר בצבע, הנפוצים ביותר הם ירוק, כחול ושחור.

הגבלת זרם ההתנעה של מנועים חשמליים באמצעות תרמיסטור NTC הפכה לנפוצה במכשירי חשמל ביתיים בשל קלות היישום שלו. ידוע כי בעת התנעת המנוע הוא יכול לצרוך זרם גבוה פי כמה ועשרות מונים מהצריכה הנומינלית שלו, במיוחד אם המנוע מופעל ללא סרק, אלא בעומס.

עקרון הפעולה של תכנית כזו:

כאשר התרמיסטור קר, ההתנגדות שלו גבוהה, אנו מפעילים את המנוע והזרם במעגל מוגבל על ידי ההתנגדות הפעילה של התרמיסטור. בהדרגה, אלמנט זה מתחמם וההתנגדות שלו יורדת, והמנוע נכנס למצב הפעלה. התרמיסטור נבחר בצורה כזו שבמצב חם ההתנגדות קרובה לאפס. בתמונה למטה, אתה רואה תרמיסטור שרוף על הלוח של מטחנת בשר זלמר, שם משתמשים בפתרון זה.

החיסרון של עיצוב זה הוא שבעת הפעלה מחדש, כאשר התרמיסטור עדיין חם, לא מתרחשת הגבלת זרם.

אין ממש שימוש חובבני רגיל בתרמיסטור כדי להגן על מנורות ליבון. התרשים שלהלן מציג גרסה של הגבלת הנחשול הנוכחי כאשר נורות כאלה מופעלות.

אם משתמשים בתרמיסטור למדידת טמפרטורה, מצב פעולה זה נקרא חימום עקיף, כלומר. הוא מחומם על ידי מקור חום חיצוני.

מעניין: לתרמיסטורים אין קוטביות, כך שניתן להשתמש בהם גם במעגלי DC וגם במעגלי AC ללא חשש מהיפוך קוטביות.

צִיוּן

ניתן לתייג תרמיסטורים הן באותיות והן בקוד צבע בצורת עיגולים, טבעות או פסים. יחד עם זאת, שיטות רבות של סימון אותיות נבדלות - זה תלוי ביצרן ובסוג של אלמנט מסוים. אחת האפשרויות:

בפועל, אם משתמשים בו כדי להגביל את זרם הכניסה, לרוב מוצאים תרמיסטורי דיסק, המסומנים כדלקמן:

5D-20

כאשר המספר הראשון מציין התנגדות ב-25 מעלות צלזיוס - 5 אוהם, ו-"20" הוא הקוטר, ככל שהוא גדול יותר, כך הוא יכול לפזר יותר כוח. אתה רואה דוגמה לכך באיור שלהלן:

כדי לפענח את קידוד הצבע, אתה יכול להשתמש בטבלה למטה.

בשל שפע אפשרויות התיוג, אתה יכול לטעות בפענוח, לכן, לדיוק הפענוח, עדיף לחפש תיעוד טכני עבור רכיב ספציפי באתר היצרן.

PTC

מידע בסיסי

לפוזיסטורים, כאמור, יש TCR חיובי, כלומר ההתנגדות שלהם עולה בחימום. הם עשויים על בסיס בריום טיטנאט (BaTiO₃). לפוזיסטור יש גרף כזה של טמפרטורה והתנגדות:

בנוסף, עליך לשים לב למאפיין המתח הנוכחי שלו:

מצב ההפעלה תלוי בבחירת נקודת ההפעלה של הפוסיסטור במאפיין I - V, למשל:

• החתך הליניארי משמש למדידת טמפרטורה;
• הקטע היורד משמש בהתחלת ממסרים, ממסר זמן, מדידת הספק של EMP במיקרוגל, אזעקת אש ודברים אחרים.

הסרטון שלהלן מתאר מה הם פוסטרים:

היכן מיושם

היקף היישום של פוסיסטורים רחב מספיק. הם משמשים בעיקר במעגלים כדי להגן על ציוד והתקנים מפני התחממות יתר או להעמיס יותר מדי, לעתים רחוקות יותר למדידת טמפרטורה, וגם כגוף חימום מייצב אוטומטי. בואו נפרט בקצרה דוגמאות לשימוש:

1. הגנה על מנועים חשמליים. מותקן בחלק הקדמי של כל פיתול מנוע חשמלי (עבור תלת-פאזי חד-פעמי 3, עבור שני מהירויות 6 וכו'), תרמיסטור ה-PTC מונע שריפה של הפיתול במקרה של רוטור תקוע או במקרה של כשל של המאולץ הִתקָרְרוּת. איך התכנית הזו עובדת? הפוזיסטור משמש כחיישן המחובר למכשיר בקרה עם ממסרי מנהלים, סטרטרים ומגעים. במקרה של מצב חריג, ההתנגדות שלו עולה ואות זה מועבר לגוף הבקרה, המנוע כבוי.
2. כדי להגן על פיתולי השנאי מפני התחממות יתר ו(או) עומס יתר, התרמיסטור PTC מותקן בסדרה עם הפיתול הראשי.
3. מערכת דה-מגנטיזציה לטלוויזיות ומסכים CRT. אגב, חלק זה לעתים קרובות נכשל ואתה צריך להתמודד עם המקרה הזה במהלך תיקונים, בעוד הפתיל נכשל.
4. גוף חימום ברובי דבק. במכוניות לחימום מערכת היניקה, למשל, התמונה למטה מציגה את המחמם עבור ערוץ XX של קרבורטור Pierburg.

תרמיסטורים הם קבוצה של מכשירים המסוגלים להמיר טמפרטורה לאות חשמלי, הנקרא על ידי מדידת מפל המתח או הזרם במעגל שבו הוא מותקן. לחילופין, הם עצמם יכולים להיות גוף רגולטורי, אם הפרמטרים שלו מאפשרים זאת. הפשטות והזמינות של מכשירים אלו מאפשרת שימוש נרחב הן לעיצוב מקצועי של מכשירים והן לתרגול רדיו חובבני.

לבסוף, אנו ממליצים לצפות בסרטון המסביר בפירוט מהו תרמיסטור, כיצד הוא פועל והיכן הוא משמש:

אתה כנראה לא יודע:

• חישוב נגדים מקוון עבור LED
• איך ההתנגדות של מוליך תלויה בטמפרטורה?
• איך להכין תרמוסטט במו ידיך