Фильтр по тематике

Применение ПТК-терморезисторов

Терморезисторы с положительным температурным коэффициентом (ПТК) находят широкое применение в промышленных системах автоматизации. В статье рассматриваются основные преимущества керамических ПТК-терморезисторов и особенности их применения.

01.02.2019 554 0
Применение ПТК-терморезисторов

В большинстве стран с производственной экономикой набирает популярность концепция «умного производства». Для ускорения процессов автоматизации и повышения эффективности работы предприятий многие европейские страны перенимают опыт Германии по переходу к принципам Индустрии 4.0. Производители видят экономические выгоды в более гибкой организации производства, поэтому потребность в промышленном оборудовании для автоматизации производства значительно возросла. Однако необходимо учитывать тот факт, что вместе с увеличением количества проводных соединений между контроллером и датчиками повышается вероятность их неправильного подключения. Это может привести к чрезмерно высоким пусковым токам и, как следствие, повреждению оборудования.

Задачи защиты электрооборудования от перегрузок, включая электродвигатели, ПЛК-контроллеры, датчики и силовые приводы, обычно возлагаются на терморезистор или компоненты с положительным температурным коэффициентом. Современные ПТК-терморезисторы имеют функцию сброса для восстановления нормальной работы после устранения неисправности и обеспечивают высокую надёжность работы. В будущем надёжность ПТК-терморезисторов станет ещё более важной, поскольку ожидается рост частоты возникновения аномальных скачков по току. В этой статье будут рассмотрены особенности применения керамического терморезистора с ПТК для автоматизации производства.

В таблице приведены некоторые виды используемых устройств защиты и указаны их преимущества и недостатки. ПТК-терморезисторы увеличивают сопротивление экспоненциально по мере нагрева проходящим через них током. ПТК-терморезистор работает аналогично предохранителю – в нормальном режиме работы сопротивление устройства остаётся постоянным. При броске пускового тока, проходящий ток увеличивает температуру устройства, что, в свою очередь, вызывает экспоненциальное увеличение его сопротивления. При увеличении сопротивления сила тока существенно падает, и питающая линия остаётся неповреждённой (см. рис. 1).

На рынке можно найти ПТК-терморезисторы, изготовленные из полимера или керамики. При выборе ПТК-терморезистора следует учитывать ряд факторов, включая изменение характеристик ПТК при пайке оплавлением, надёжность и используемую конструкцию.

Из двух материалов полимер наиболее подвержен изменению ПТК-сопротивления при нагреве. Во время выполнения двух операций пайки оплавлением возможно изменение сопротивления от 100 до 190%. Полимерные резисторы имеют очень большую погрешность величины номинального сопротивления. Керамика, напротив, имеет более стабильные характеристики. Типичное изменение сопротивления во время двух операций пайки оплавлением составляет примерно от –1 до 0,5%, что делает их применение предпочтительным. Кроме того, керамический ПТК-терморезистор надёжнее, чем полимерный аналог. На рисунке 2 показаны результаты испытаний терморезисторов с пульсирующей нагрузкой при комнатной температуре.

Другое существенное различие между двумя типами ПТК-терморезисторов заключается в изменении характеристик резистора из-за продолжительной ненормальной нагрузки. Сопротивление полимерного ПТК-терморезистора может увеличиться более чем на 100%, если условие перегрузки сохраняется в течение более 100 ч. После такого режима работы полимерный ПТК-терморезистор может функционировать неправильно из-за увеличенного значения сопротивления среды. Керамика является более стабильным материалом, и в аналогичных условиях сопротивление практически не изменяется.

На рисунке 3 показаны конструкция керамических и полимерных ПТК-терморезисторов и зависимость сопротивления от температуры. Несмотря на сходные характеристики, принципы работы этих резисторов различаются. Керамический ПТК-терморезистор меняет свои характеристики из-за химического воздействия, вызванного изменениями удельного сопротивления керамической стенки. В состоянии отключения, когда сопротивление увеличивается экспоненциально, вместе с ростом температуры значительно увеличивается сопротивление керамической стенки. По мере уменьшения тока и снижения температуры сопротивление керамического элемента возвращается к нормальному состоянию без явлений гистерезиса.

Исследования поведения полимерного ПТК-терморезистора показали, что изменение удельного сопротивления зависит от механических свойств материала. Терморезистор состоит из полимерной смолы и углеродной цепи. При увеличении температуры ПТК-терморезистор слегка расширяется, что приводит к разъединению углеродных цепей и увеличению общего сопротивления. По мере снижения тока и температуры смола сжимается, и углеродная цепь снова соединяется. Однако не все углеродные цепи восстанавливают соединение, что приводит к появлению некоторого гистерезиса у ПТК-терморезистора. Поэтому характеристики такого терморезистора при долговременной эксплуатации могут быть нестабильными.

На рисунке 4 показано несколько вариантов использования керамических ПТК-терморезисторов в промышленных системах автоматизации, например в ПЛК-контроллерах, сервоприводах и датчиках. Как было показано ранее, керамические ПТК-терморезисторы гораздо надёжнее и обеспечивают более высокие результаты в ходе всего цикла изготовления и развёртывания промышленных систем автоматизации.

В качестве примера рекомендованных керамических ПТК-терморезисторов можно привести серию Murata PRG. Модель PTC PRG21BC3R3MM1RK имеет типичное номинальное сопротивление 3,3 Ом, максимальное напряжение 30 В, ток удержания 180 мА при +25°C и диапазон рабочих температур от –40 до +85°С.

Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!

01.02.2019 554 0
Комментарии
Рекомендуем
Модель потенциального рассеяния в задаче диагностики слоистых диэлектриков

Модель потенциального рассеяния в задаче диагностики слоистых диэлектриков

Для решения ряда практических задач, связанных с идентификацией дефектов и повреждений в материалах, установлением состояния конструкций, выявлением неоднородностей в оптически непроницаемых средах и визуализацией их структуры, необходимо обрабатывать информацию, полученную дистанционно, что предусматривает оценку материальных параметров объектов исследования и установление их пространственного распределения. В отличие от математической теории обратных задач рассеяния, которая направлена главным образом на доказательство теорем о существовании и единственности решения, важное прикладное значение имеет разработка вычислительных процедур, которые позволят найти параметры рассеивателей при реальных условиях проведения измерений. Целью статьи является повышение эффективности средств оценивания параметров неоднородных сред по известному распределению рассеянного электромагнитного поля путём решения обратных задач рассеяния. Рассмотрен метод решения обратной задачи рассеяния по коэффициенту отражения для многослойных структур без потерь, высокая точность которого достигается за счёт конечного количества коэффициентов решений Йоста, что позволило избежать вычислений коэффициентов безграничных тригонометрических последовательностей в элементах матрицы рассеяния. Полученные результаты позволили осуществить оценку количества слоёв диэлектрической структуры, установить диэлектрическую проницаемость и ширину каждого слоя по значениям комплексного коэффициента отражения, который известен по результатам измерений на дискретном множестве частот в ограниченном диапазоне. Это дало возможность анализировать диэлектрические материалы неразрушающим методом и идентифицировать расслоение и отклонения параметров слоёв от технологически заданных значений. Разработан метод определения распределения диэлектрической проницаемости вдоль поперечной координаты в диэлектрических плоскослоистых структурах, и развитые алгоритмы идентификации поверхностей раздела по коэффициенту отражения нормально падающей плоской волны использованы как процедуры обработки сигналов в средствах подповерхностной радиолокации, что позволило избежать ложного обнаружения неоднородностей при анализе структуры сред.
04.07.2025 74 0

ООО «ИнСАТ» ИНН 7734682230 erid = 2SDnjd5pUmj
ООО «ИнСАТ» ИНН 7734682230 erid = 2SDnjbxbMrV
  Подписывайтесь на наш канал в Telegram и читайте новости раньше всех! Подписаться