Термисторы PTC-типа
Термистор относится к термочувствительным защитным устройства встраиваемой тепловой защите электродвигателя. Располагаются в специально предусмотренных для этой цели гнездах в лобовых частях электродвигателя (защита от заклинивания ротора) или в обмотках электродвигателя (защита от теплового перегруза).Термистор — полупроводниковый резистор, изменяющие свое сопротивление в зависимости от температуры.Термисторы в основном делятся на два класса:PTC-типа — полупроводниковые резисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления;NTC-типа — полупроводниковые резисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.Для защиты электродвигателей используются в основном PTC-термисторы (позисторы Positive Temperature Coefficient), обладающие свойством резко увеличивать свое сопротивление, когда достигнута некоторая характеристическая температура (см рис. 1). Применительно к двигателю это максимально допустимая температура нагрева обмоток статора для данного класса изоляции. Три (для двухобмоточных двигателей — шесть) PTC-термистора соединены последовательно и подключены к входу электронного блока защиты. Блок настроен таким образом, что при превышении суммарного сопротивления цепочки срабатывает контакт выходного реле, управляющий расцепителем автомата или катушкой магнитного пускателя. Термисторная защита предпочтительней в тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точностью температуру двигателя. Это касается прежде всего двигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями включения и отключения (повторно-кратковременным режимом) или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преобразователей частоты). Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении двигателей или выходе из строя системы принудительного охлаждения.
.gif) |  |
| Рис.1 Зависимость сопротивления термистора PTC-типа от температуры | PTC - полупроводниковый резистор |
Недостатком данного вида защиты является то, что с датчиками выпускаются далеко не все типы двигателей. Это особенно касается двигателей отечественного производства. Датчики могут устанавливаться только в условиях стационарных мастерских. Температурная характеристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от температуры окружающей среды и от условий эксплуатации самого двигателя. Они требуют наличия специального электронного блока: термисторного устройства защиты двигателей, теплового или электронного реле перегрузки, в которых находятся блоки настройки и регулировки, а также выходные электромагнитные реле, служащие для отключения катушки пускателя или электромагнитного расцепителя.
Характеристики термистора PTC-типа по DIN44081/44082
.gif)
Внешний вид термисторов
.gif)
| Диаграмма РТС термисторов | Вариант применения РТС термисторов |
.gif) |  |
Пример цветовой кодировки РТС термисторов в зависимости от температуры
.gif)
www.meandr.ru
Термистор (терморезистор) – твердотельный электронный элемент, внешне напоминающий постоянный резистор, но обладающий выраженной температурной характеристикой. Этот вид электронных приборов, как правило, используются для изменения аналогового выходного напряжения с учётом изменения окружающей температуры. Другими словами – электрические свойства термистора и принцип действия напрямую связаны с физическим явлением — температурой.
Содержимое публикации
Термистор — термочувствительный полупроводниковый элемент, изготовленный на основе полупроводниковых оксидов металлов. Обычно имеет форму диска или шара с металлизированными или соединительными выводами.
Такие формы позволяют изменять резистивное значение пропорционально малым изменениям температуры. Для стандартных резисторов изменение сопротивления от нагрева видится нежелательным явлением.
Но этот же эффект видится удачным при построении многих электронных схем, требующих определения температуры.
Таким образом, будучи нелинейным электронным устройством с переменным сопротивлением, терморезистор успешно подходит для работы в качестве терморезистора-датчика. Такого рода датчики широко применяют для контроля температуры жидкостей и газов.
Выступая твердотельным устройством, изготовленным на основе высокочувствительных оксидов металлов, терморезистор работает на молекулярном уровне.
Валентные электроны становятся активными и воспроизводят отрицательный ТКС либо пассивными и тогда воспроизводят положительный ТКС.
В результате электронные приборы – термисторы, демонстрируют очень хорошую воспроизводимую резистивность, сохраняя эксплуатационные характеристики, позволяющие продуктивно работать в диапазоне температур до 200ºC.
Базовым направлением применения, в данном случае, являются резистивные температурные датчики. Однако эти же электронные элементы, принадлежащие семейству резисторов, можно успешно использовать включенными последовательно с другими компонентами или устройствами.
Простые схемы включения терморезисторов, показывающие работу приборов в качестве температурных датчиков — своеобразных преобразователей напряжения за счёт изменения сопротивленияТакая схема включения позволяет контролировать ток, протекающий через компонент. Таким образом, термисторы, по сути, выступают ещё и токоограничителями.
Производятся термисторы разного типа, на основе различных материалов и отличаются по размерам в зависимости от времени отклика и рабочей температуры.
Следует выделить три наиболее распространенных типа терморезисторов:
Работают приборы в зависимости от изменения температуры:
То есть существует два типа приборов:
NTC-термисторы с отрицательным ТКС уменьшают собственное резистивное значение по мере увеличения внешней температуры. Как правило, именно эти приборы чаще выступают датчиками температуры, поскольку идеально подходят практически к любому типу электроники, где требуется контроль температуры.
Относительно большой отрицательный отклик термистора NTC означает, что даже небольшие изменения температуры способны значительно изменить электрическое сопротивление прибора. Этот фактор делает модели NTC идеальными датчиками точного измерения температур.
Схема калибровки (проверки) терморезистора: 1 — источник питания; 2 — направление тока; 3 — испытуемый электронный элемент термистор; 4 — калибровочный микроамперметрТерморезисторы NTC, снижающие сопротивление с повышением температуры, по исполнению доступны с различными базовыми сопротивлениями. Как правило, характеристика привязывается к базовым сопротивлениям при комнатной температуре.
Например: 25ºC берётся за контрольную (базовую) температурную точку. Отсюда выстраиваются значения приборов, допустим, следующих номиналов:
Другой важной характеристикой является значение «В». Величина «В» представляет собой постоянную константу, которая определяется керамическим материалом, из которого изготовлен термистор.
Этой же константой определяется градиент кривой резистивного отношения (R/T) в определенном температурном диапазоне между двумя температурными точками.
Каждый материал термистора имеет различную материальную константу и, следовательно, индивидуальную кривую отношения сопротивления и температуры.
Так, константа «B» определяет одно резистивное значение при базовой T1 (25ºС), и другое значение при Т2 (например, при 100ºC).
Следовательно, значение B определит постоянную константу материала термистора, ограниченную диапазоном T1 и T2:
B * T1 / T2 (B* 25 / 100)
p.s. значения температуры в расчётах берутся в градуировке Кельвина.
Отсюда вытекает, что имея значение «В» (из характеристики производителя) конкретного прибора, электронщику останется только создать таблицу температур и сопротивлений, чтобы построить подходящий график при помощи следующего нормированного уравнения:
B(T1/T2) = (T2 * T1 / T2 – T1) * ln(R1/R2)
где: T1, T2 – температуры в градусах Кельвина; R1, R2 – сопротивления при соответствующих температурах в Омах.
Так, например, термистор NTK, обладающий сопротивлением 10 кОм, имеет значение «В» равным 3455 в рамках температурного диапазона 25 — 100ºC.
Очевидный момент: термисторы экспоненциально меняют сопротивление с изменениями температуры, поэтому характеристическая кривая приборов нелинейная. Чем больше контрольных точек устанавливаются, тем точнее получается кривая.
Поскольку прибор является активным типом датчика, для работы требуется сигнал возбуждения. Любые изменения сопротивления в результате изменения температуры преобразуются в изменение напряжения.
Промышленностью выпускаются термисторы разного исполнения, в том числе высокоточные, надёжно защищённые для применения в системах высокого уровняСамый простой способ добиться подобного эффекта — использовать термистор как часть схемы делителя потенциала, как показано на рисунке ниже. Постоянное напряжение подаётся в цепь резистора и терморезистора.
К примеру, используется схема, где термистор 10 кОм включен последовательно с резистором 10 кОм. В этом случае выходное напряжение при базовой Т = 25ºC составит половину напряжения питания.
Таким образом, схема делителя потенциалов является примером простого преобразователя сопротивления в напряжение. Здесь сопротивление термистора регулируется температурой с последующим формирования величины выходного напряжения, пропорциональной температуре.
Простыми словами: чем теплее корпус термистора, тем ниже напряжение на выходе.
Между тем, если изменить положение последовательного резистора, RS и термистора RTH, в этом случае уровень выходного напряжения изменится на противоположный вектор. То есть теперь чем больше нагреется термистор, тем выше будет уровень выходного напряжения.
Использовать термисторы допускается и как часть базовой конфигурации с использованием мостовой схемы. Связью между резисторами R1 и R2 устанавливается опорное напряжение до требуемого значения. Например, если R1 и R2 имеют одинаковые значения сопротивления, опорное напряжение равно половине напряжения питания (V/2).
Схема усилителя, построенная с использованием этой мостовой схемы с термозондом, может выступать в качестве высокочувствительного дифференциального усилителя или в качестве простой схемы запуска Шмитта с функцией переключения.
Включение терморезистора в мостовую схему: R1, R2, R3 -обычные постоянные резисторы; Rт — термистор; А — измерительный прибор микроамперметрОдним из способов избавления от эффекта «самонагрева» и получения более точного изменения сопротивления от влияния температуры (R/T), видится питание термистора от постоянного источника тока.
Приборы традиционно используются в качестве резистивных чувствительных к температуре преобразователей. Однако сопротивление термистора изменяется не только под влиянием окружающей среды, но также изменения наблюдаются от протекающего через прибор электротока. Эффект того самого «самонагрева».
Разное электрооборудование на индуктивной составляющей:
подвергается чрезмерным пусковым токам при первом включении. Но если в цепь последовательно включить термистор, можно эффективно ограничивать высокий начальный ток. Такое решение способствует увеличению срока службы электрооборудования.
Терморезисторы с низким ТКС (при 25°C) обычно используются для регулирования пускового тока. Так называемые ограничители тока (перенапряжения) меняют сопротивление до очень низкого значения при прохождении тока нагрузки.
В момент первоначального включения оборудования пусковой ток проходит через холодный термистор, резистивное значение которого достаточно велико.
Под воздействием тока нагрузки термистор нагревается, сопротивление медленно уменьшается. Так осуществляется плавная регулировка тока в нагрузке.
Термисторы NTC достаточно эффективно обеспечивают защиту от нежелательно высоких пусковых токов. Преимущественной стороной здесь является то, что этот тип приборов способен эффективно обрабатывать более высокие пусковые токи по сравнению с резисторами стандартного образца.
zetsila.ru
Сложность конструкции термических реле, недостаточно высочайшая надежность систем защиты на их базе, привели к созданию термический защиты, реагирующей конкретно на температуру защищаемого объекта. При всем этом датчики температуры инсталлируются на обмотке мотора.
Термочувствительные защитные устройства: термисторы, позисторы
В качестве датчиков температуры получили применение термисторы и позисторы— полупроводниковые резисторы, изменяющие свое сопротивление от температуры.. Термисторы представляют собойполупроводниковые резисторы с огромным отрицательным ТСК. При увеличении температуры сопротивление термистора миниатюризируется, что употребляется для схемы отключения мотора. Для роста крутизны зависимости сопротивления от температуры, термисторы, наклеенные на три фазы, врубаются параллельно (набросок1).
Набросок 1 – Зависимость сопротивления позисторов и термисторов от температуры:а – последовательное соединение позисторов; б – параллельное соединение термисторов
Позисторы являются нелинейными резисторами с положительным ТСК. При достижении определенной температуры сопротивление позистора скачкообразно возрастает на несколько порядков.
Для усиления этого эффекта позисторы различных фаз соединяются поочередно. Черта позисторов показана на рисунке.
Защита при помощи позистоpoв является более совершенной. Зависимо от класса изоляции обмоток мотора берутся позисторы на температуру срабатывания =105, 115, 130, 145 и 160 . Эта температура именуется классификационной. Позистор резко меняет сопротивление при температура за время менее 12 с. При сопротивление трёх поочередно включенных позисторов должно быть менее 1650 Ом, при температуре их сопротивление должно быть более 4000 Ом.
Гарантийный срок службы позисторов 20000 ч. Конструктивно позистор представляет собой диск поперечником 3.5 мм и шириной 1 мм, покрытый кремне-органической эмалью, создающей нужную гидростойкость и электронную крепкость изоляции.
Разглядим схему позисторной защиты, показанную на рисунке 2.
К контактам 1, 2 схемы (набросок 2, а) подключаются позисторы, установленные на всех трёх фазах мотора (набросок2, б). Транзисторы VТ1, VT2 включены по схеме триггера Шмидта и работают в главном режиме. В цепь коллектора транзистора VT3 оконечного каскада включено выходное реле К, которое повлияет на обмотку пускателя.
При обычной температуре обмотки мотора и связанных с ним позисторов сопротивление последних не достаточно.Сопротивление меж точками 1-2 схемы также не достаточно, транзистор VT1 закрыт (на базе малый отрицательный потенциал), транзистор VТ2 открьгг (большой потенциал). Отрицательный потенциал на коллекторе транзисторе VT3 мал, и он закрыт. При всем этом ток в обмотке реле К недостаточен для его срабатывания.
При нагреве обмотки мотора сопротивление позисторов возрастает, и при определенном значении этого сопротивления отрицательный потенциал точки 3 добивается напряжения срабатывания триггера. Релейный режим триггера обеспечивается эммитерной оборотной связью (сопротивление в цепи эммитера VТ1) и коллекторной оборотной связью меж коллектором VT2 и базой VT1. При срабатывании триггера VТ2 запирается, а VT3 — раскрывается. Срабатывает реле К, замыкая цепи сигнализации и размыкая цепь электромагнита пускателя, после этого обмотка статора отключается от напряжения сети.
Набросок 2 – Аппарат позисторной защиты с ручным возвратом:а – принципная схема; б – схема подключения к движку
После остывания мотора его запуск вероятен после нажатия кнопки «возврат», при котором триггер ворачивается в изначальное положение.
В современных электродвигателях позисторы защиты инсталлируются на лобовой части обмоток мотора. В движках прежних разработок позисторы можно приклеивать к лобовой части обмоток.
Плюсы и недочеты термисторной (позисторной) защиты
Термочувствительная защита электродвигателей предпочтительней в тех случаях,когда по току нереально найти с достаточной точностью температуруэлектродвигателя. Это касается, сначала, электродвигателей сдлительным периодом пуска, частыми операциями включения и отключения(повторно-кратковременный режим работы) либо движков с регулируемым числомоборотов (с помощью преобразователей частоты). Термисторная защита эффективнатакже при сильном загрязнении электродвигателей либо выходе из строя системыпринудительного остывания.
Недочетами термисторной защиты будет то, что с термисторами либопозисторами выпускаются далековато не все типы электродвигателей. Это в особенностикасается электродвигателей российского производства. Термисторы и позисторымогут устанавливаться в электродвигатели исключительно в критериях стационарныхмастерских. Температурная черта термистора довольно инерционна иочень находится в зависимости от температуры среды и от критерий эксплуатации самогоэлектродвигателя.
Термисторная защита просит наличия специального электрического блока:термисторного устройства защиты электродвигателей, термического либо электрическогореле перегрузки, в каких находятся блоки опции и регулировки, такжевыходные электрические реле, служащие для отключения катушки пускателя либоэлектрического расцепителя.
elektrica.info
Они производятся как небольшие таблетки, с витым проводом, покрытым лаком и изолированным от высокого напряжения с помощью гибкой термоусадочной трубки. Таким образом, они могут быть встроены в обмотку электромотора или машины. Температура срабатывания выбирается таким образом, что, когда достигается максимально допустимая рабочая температура двигателя, PTC-термистор работает в области крутого наклона на приведенной кривой зависимости. Из-за подобной конструкции достигается быстрота и точность срабатывания, которая обеспечивается достаточно простым электрическим контуром. Датчик в диапазоне Тnf от -90°С/-130°F до +160°С/+320°F работает в соответствии с DIN 44081 и DIN 44082.
Кривая показывает типичную характеристику сопротивления в зависимости от рабочей температуры
Сопротивление одиночного PTC-термистора как функция температуры PTC с полем допуска
Одиночный датчик (версия - М155) согласно DIN 44081
Тройной датчик (версия - М155), согласно DIN 44081
1) Значения для одиночных датчиков даны в таблице; для тройных датчиков значение увеличивается в 3 раза.2) Измеряется при 
3) Эксплуатация при рабочих температурах свыше 200°C/392°F допустима не более 5 часов
Внешний вид PTC-термисторов
www.fluidbusiness.ru
Термисторы являются разновидностью терморезисторов и относятся к категории приборов на основе полупроводников. Данные устройства получили широкое применение в электротехнике. Они изготавливаются из специальных полупроводниковых материалов с высоким отрицательным температурным коэффициентом. Во многих приборах используется термистор принцип работы которого основан на зависимости электрического сопротивления от температуры. Качество любого прибора, прежде всего, зависит от физических свойств полупроводника, а также от форм и размеров самого терморезистора.
Термистор представляет собой терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Эти устройства изготавливаются в виде полупроводниковых стержней и покрываются защитным слоем эмалевой краски.
Соединение с другими деталями осуществляется с помощью контактных колпачков и выводов, для которых подходит только сухая среда. Для размещения некоторых моделей термисторов используется металлический герметичный корпус. В этом случае они становятся устойчивыми к любым агрессивным воздействиям и могут эксплуатироваться даже при высокой влажности в помещении.
Для того чтобы конструкция устройства была герметичной, применяется стекло и олово. Рабочие качества термисторов улучшаются, когда для оборачивания стержней применяется металлическая фольга. Токоотводы изготавливаются из никелевой проволоки. Номинальные значения сопротивления в различных устройствах находятся в пределах 1-200 кОм, а диапазон температур составляет от -100 до +1290С.
Работа термисторов основана на свойствах отдельных видов проводников, изменять показатели сопротивления под действием различных температур. Основными проводниками, используемыми в этих приборах, является медь и платина в чистом виде. Следует отметить, что значение отрицательного температурного коэффициента термисторов значительно превышает такие же параметры, свойственные обычным металлам.
Терморезисторы применяемые в качестве датчиков, могут работать в двух режимах. В первом случае температурный режим зависит лишь от температуры окружающей среды. Значение тока, проходящего через термистор, очень мало и нагревания устройства практически не происходит. Второй режим предполагает нагревание термистора электрическим током, проходящим внутри него. В данном случае значение температуры будет зависеть от различных изменяющихся условий тепловой отдачи. Это может быть плотность газовой среды, окружающей прибор, интенсивность обдува и другие факторы.
Каждый термистор, принцип работы которого основан на снижении сопротивления при повышении температуры, используется в определенных сферах электротехники. Они применяются для измерения и компенсации температуры, в крупных бытовых электроприборах - холодильниках и морозильных камерах, посудомоечных машинах и другой технике. Эти устройства нашли широкое применение в автомобильной электронике. С их помощью измеряется температура охлаждающей жидкости или масла, а также температурные показатели других элементов автомобиля.
В кондиционере термисторы устанавливаются в тепловом распределителе. Кроме того, они используются в качестве датчика слежения за температурой в комнате. С помощью термисторов осуществляется блокировка дверей нагревательных приборов, они устанавливаются в нагреватели теплых полов и в газовые котлы. Терморезисторы применяются, когда нужно определить уровень нестандартных жидкостей, например, жидкого азота. В целом, они получили самое широкое распространение в промышленной электронике.
electric-220.ru
Терморезисторы ( позисторы ), или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры. В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора.
Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную. 
Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.
Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх – по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.
Датчики РТС.
Цвета проводов датчиков РТС помогают определить температуру срабатывания терморезистора. Датчик РТС на рисунке сверху срабатывает при Т=160 С. Датчики РТС имеют температуру срабатывания Т в диапазоне от 90 С до 180 С с интервалом 5 градусов.
| Номинальная температура срабатывания Т (С) | 145 | 150 | 155 | 160 | 165 | 170 |
| Цвет провода датчика РТС | белый | черный | синий | синий | синий | белый |
| черный | черный | черный | красный | коричневый | зеленый |
Источник:
energo.ucoz.ua
Силовые ограничительные термисторы типа NTC обладают высоким значением сопротивления при обычной температуре комнаты, после разогрева величина сопротивления снижается до нулевого значения.
РТС-термисторы и РРТС-предохранители не могут обеспечить должную защиту электрической сети от начальных пусковых бросков тока, которые появляются при поступлении напряжения на нагрузку, имеющую реактивный характер, которой может служить, примером могут служить, конденсаторные батареи. Это возможно из-за того, что начальное сопротивление этих компонентов электрической сети при комнатной температуре приближено к нулевому показателю и все существенные токовые броски происходят в электрическую цепь.
NTC-термисторы используются для защиты электронных балластных систем, импульсных питающих источников и силовых проводников. Они используются в конструкции реле, обеспечивающих термисторную защиту электродвигателей. Термометрические датчики встраиваются в обмотку и производят замер температурного нагрева. Кроме этого, они контролируют и анализируют многие условия эксплуатации – это:
Реле, оснащенные термисторами, работают в независимом режиме от номинального тока электрического двигателя и класса изоляционных материалов, а также типа пуска.
Подключение РТС-датчиков выполняется последовательно, их количество ограничивается суммой сопротивлений отдельно взятых резисторов на каждую измеряемую цепь. Например: RG = R1 + R2 + RN ≤ 15 Om.
Нормальный режим работы сопротивления термистора ниже порога срабатывания. После повышения температуры и постепенного нагревания всего лишь одного датчика выше заданного предела реле на выходе обесточивается (отпадают контакты).
В том случае, если функция автоматического сброса находится в фазе активации после охлаждения и понижения величины температуры, выходные реле притягиваются (начинают работать). Приборы, обладающие ручным управлением, оборудованные кнопкой управления на лицевой панели устройства или с предусмотренным дистанционным сбросом могут управляться с помощью поступления сигнала на вход управления.
Рис. №1 Реле с термисторной защитой, класса СМ-MSS (3), 2 п. к. с конфигурируемым контролем КЗ.
Рис. №2. Функциональная схема.
Реле, оборудованные термисторами, осуществляют температурный контроль следующих компонентов агрегата – это:
Рис. №3. Характеристика сопротивления для отдельно взятого температурного датчика.
Реле, оснащенные термисторами, гарантия защиты электродвигателя от перегрева и превышения величины температуры в статоре двигателя. Он также служат для защиты подшипникового узла двигателя. Обеспечивают безаварийную работу оборудования, своевременно отключая его во время превышения температурного предела.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
elektronchic.ru
