Termistor: dispositivo, princípio de operação, finalidade, tipos

Ao consertar eletrodomésticos, você deve lidar com uma grande variedade de peças e componentes. Freqüentemente, os iniciantes não sabem o que é um termistor e o que eles são. Esses são componentes semicondutores cuja resistência muda com a temperatura. Devido a essas propriedades, eles encontraram uma ampla gama de aplicações. Começando com termômetros, terminando com limitadores de corrente de inrush. Neste artigo, responderemos a todas as suas perguntas em palavras simples.

Dispositivo e tipos

Um termistor é um dispositivo semicondutor cuja resistência depende de sua temperatura. Dependendo do tipo de elemento, a resistência pode aumentar ou diminuir quando aquecida. Existem dois tipos de termistores:

• NTC (Coeficiente de temperatura negativo) - com um coeficiente de resistência de temperatura negativo (TCR). Eles são freqüentemente chamados de "termistores".
• PTC (coeficiente de temperatura positivo) - com TCS positivo. Eles também são chamados de "Posistores".

Importante! O coeficiente de temperatura da resistência elétrica é a relação entre resistência e temperatura. Descreve em quantos ohms ou porcentagem do valor nominal a resistência do elemento muda quando sua temperatura aumenta em 1 grau Celsius. Por exemplo, comum resistores TCS positivo (quando aquecido, a resistência dos condutores aumenta).

Os termistores são de baixa temperatura (até 170K), média (170-510K) e alta temperatura (900-1300K). O corpo da célula pode ser feito de plástico, vidro, metal ou cerâmica.

A designação gráfica convencional dos termistores no diagrama se assemelha aos resistores comuns, e a única diferença é que eles são riscados com uma faixa e a letra t é indicada ao lado dela.

A propósito, é assim que quaisquer resistores são denotados, cuja resistência muda sob a influência do ambiente, e o tipo de grandezas que influenciam é indicado pela letra, t é a temperatura.

Características principais:

• Resistência nominal a 25 graus Celsius.
• Dissipação máxima de corrente ou potência.
• Faixa de temperatura operacional.
• TCS.

Fato interessante: O termistor foi inventado em 1930 pelo cientista Samuel Ruben.

Vamos dar uma olhada em como cada um deles está organizado e para que serve.

NTC

Informação básica

A resistência dos termistores NTC diminui quando aquecidos, seu TCR é negativo. A resistência versus temperatura é mostrada no gráfico abaixo.

Aqui você pode ter certeza de que a resistência do termistor NTC diminui quando ele aquece.

Esses termistores são feitos de semicondutores. O princípio de operação é que conforme a temperatura aumenta, a concentração de portadores de carga aumenta, os elétrons passam para a banda de condução. Além de semicondutores, são usados ​​óxidos de metais de transição.

Preste atenção a um parâmetro como o coeficiente beta. É levado em consideração ao usar um termistor para medir a temperatura, para calcular a média do gráfico de resistência versus temperatura e para calcular usando microcontroladores. A equação beta para aproximar a curva de resistência do termistor é mostrada abaixo.

Interessante: na maioria dos casos, os termistores são usados ​​em uma faixa de temperatura de 25-200 graus Celsius. Conseqüentemente, eles podem ser usados ​​para medições nessas faixas, enquanto os termopares funcionam a 600 graus Celsius.

Onde é usado

Termistores NTC são frequentemente usados ​​para limitar as correntes de partida de motores elétricos, relés de partida, para proteção contra superaquecimento de baterias de lítio e em fontes de alimentação para reduzir as correntes de carga do filtro de entrada (capacidade).

O diagrama acima mostra um exemplo do uso de um termistor em uma fonte de alimentação. Esta aplicação é chamada de aquecimento direto (quando o elemento aquece sozinho quando a corrente flui por ele). Na placa da fonte de alimentação, o resistor NTC se parece com isso.

Na imagem abaixo, você pode ver a aparência de um termistor NTC. Eles podem diferir em tamanho, forma e, com menos frequência, em cores; os mais comuns são verde, azul e preto.

Limitar a corrente de partida de motores elétricos usando um termistor NTC tornou-se comum em eletrodomésticos devido à sua facilidade de implementação. Sabe-se que ao dar a partida no motor ele pode consumir corrente várias vezes e dezenas de vezes maior do que seu consumo nominal, principalmente se o motor não for ligado em marcha lenta, mas sob carga.

O princípio de operação de tal esquema:

Quando o termistor está frio, sua resistência é alta, ligamos o motor e a corrente no circuito é limitada pela resistência ativa do termistor. Gradualmente, esse elemento aquece e sua resistência diminui, e o motor entra no modo de operação. O termistor é selecionado de forma que no estado quente a resistência seja próxima de zero. Na foto abaixo, você vê um termistor queimado na placa do moedor de carne Zelmer, onde esta solução é usada.

A desvantagem deste projeto é que ao reiniciar, quando o termistor ainda está quente, não ocorre limitação de corrente.

Não é bem comum o uso amador de um termistor para proteger lâmpadas incandescentes. O diagrama abaixo mostra uma variante de limitar o pico de corrente quando essas lâmpadas são ligadas.

Se um termistor é usado para medir a temperatura, este modo de operação é chamado de aquecimento indireto, ou seja, é aquecido por uma fonte externa de calor.

Interessante: termistores não têm polaridade, portanto, podem ser usados ​​em circuitos CC e CA sem medo de reversão de polaridade.

Marcando

Os termistores podem ser identificados por letras e codificados por cores na forma de círculos, anéis ou listras. Ao mesmo tempo, muitos métodos de marcação com letras são diferenciados - depende do fabricante e do tipo de um elemento específico. Uma das opções:

Na prática, se for usado para limitar a corrente de inrush, os termistores de disco são mais frequentemente encontrados, que são rotulados da seguinte forma:

5D-20

Onde o primeiro número denota resistência a 25 graus Celsius - 5 ohms, e "20" é o diâmetro, quanto maior for, mais potência pode dissipar. Você vê um exemplo disso na figura abaixo:

Para decifrar o código de cores, você pode usar a tabela abaixo.

Devido à abundância de opções de etiquetagem, é possível cometer um erro na decodificação, portanto, para a precisão da decodificação, é melhor procurar a documentação técnica de um determinado componente no site do fabricante.

PTC

Informação básica

Posistores, conforme mencionado, possuem TCR positivo, ou seja, sua resistência aumenta quando aquecidos. Eles são feitos à base de titanato de bário (BaTiO₃). O posistor tem um gráfico de temperatura e resistência:

Além disso, você precisa prestar atenção à sua característica de corrente-tensão:

O modo de operação depende da escolha do ponto de operação do posistor na característica I - V, por exemplo:

• A seção linear é usada para medir a temperatura;
• A seção descendente é usada em relés de partida, retransmissão de tempo, medindo o poder do EMP em microondas, alarme de incêndio e outras coisas.

O vídeo abaixo descreve o que são os posistores:

Onde é aplicado

O âmbito de aplicação dos posistores é suficientemente amplo. Eles são usados ​​principalmente em circuitos para proteger equipamentos e dispositivos de superaquecimento ou sobrecarga, com menos frequência para medição de temperatura e também como um elemento de aquecimento de estabilização automática. Vamos listar resumidamente alguns exemplos de uso:

1. Proteção de motores elétricos. Instalado na parte frontal de cada enrolamento do motor elétrico (para uma velocidade trifásica 3, para duas velocidades 6, etc.), O termistor PTC evita a queima do enrolamento no caso de um rotor emperrado ou em caso de falha do circuito forçado resfriamento. Como funciona esse esquema? O posistor é usado como um sensor conectado a um dispositivo de controle com relés executivos, partidas e contatores. Em caso de situação anormal, sua resistência aumenta e este sinal é transmitido ao corpo de controle, o motor é desligado.
2. Para proteger os enrolamentos do transformador de superaquecimento e (ou) sobrecarga, o termistor PTC é instalado em série com o enrolamento primário.
3. Sistema de desmagnetização para TVs e monitores CRT. A propósito, essa parte costuma falhar e você tem que lidar com esse caso durante os reparos, enquanto o fusível falha.
4. Elemento de aquecimento em pistolas de cola. Em carros para aquecimento de via de admissão, por exemplo, a foto abaixo mostra o aquecedor do canal XX do carburador Pierburg.

Termistores são um grupo de dispositivos capazes de converter a temperatura em um sinal elétrico, que é lido medindo-se a queda de tensão ou corrente no circuito onde está instalado. Alternativamente, eles próprios podem ser um órgão regulador, se seus parâmetros o permitirem. A simplicidade e a disponibilidade desses dispositivos permitem que sejam amplamente utilizados tanto para o projeto profissional de dispositivos quanto para a prática de radioamadorismo.

Por fim, recomendamos assistir a um vídeo que explica em detalhes o que é um termistor, como funciona e onde é usado:

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