4.3. Терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом (термисторы)

4.3.1. Общие сведения

Сопротивление терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом (ОТК), называемого такжетермистором, уменьшается при повышении температуры. Изменение сопротивления может быть вызвано изменением температуры окружающей среды или собственным нагревом / охлаждением резистора при различных электрических нагрузках.

Характеристика термистора экспоненциальная, она зависит от вида примененного материала, конструкции и изменения температуры.

4.3.2. Экспериментальная часть

Задание

Постройте статические характеристики R = f(U)иI = f(U)термистора. Изменение температуры происходит саморазогревом термистора при увеличении приложенного напряжения.

Замечание:Изменение температуры окружающей среды в данном эксперименте не рассматривается, потому что не всегда в стандартных электротехнических лабораториях имеется необходимое тепловое оборудование.

Порядок выполнения эксперимента

Рис. 4.3.1

• Соберите электрическую цепь согласно схеме (рис. 4.3.1) и измерьте ток Iи напряжениеU₂на термисторе при постепенном увеличении напряженииU1 согласно табл. 4.3.1. Измерения должны быть выполнены с интервалами не менее 30 с, чтобы после каждого изменения напряжения достичь установившегося теплового состояния термистора. Измерение токов производите мультиметром, т.к. виртуальные приборы не дают достаточной точности при измерении малых токов (менее 10 мА). Напряжения можно измерять как мультиметром, так и виртуальным прибором. Напряжения больше 15 В можно получить , соединив последовательно два источника постоянного напряжения: 0…15 В и 15 В. Резистор 1 кОм включен для ограничения тока и предотвращения перегрева терморезистора.

Таблица 4.3.1

U1, В	5	10	15	20	25	30
U2, В
I, мА
R, кОм

• Занесите результаты измерений в табл. 4.3.1 и постройте по ним кривые на рис. 4.3.2. Величины сопротивлений, необходимые для построения кривой R = f(U), можно рассчитать с использованием значений токаIи напряженияU₂.

Рис.4.3.2.

4.4. Терморезисторы с положительным температурным коэффициентом

4.4.1. Общие сведения

Сопротивление терморезистора с положительным температурным коэффициентом (ПТК)

увеличивается при повышении температуры. Изменение сопротивления может быть вызвано изменением температуры окружающей среды или собственным нагревом/охлаждением резистора при различных электрических нагрузках.

4.4.2. Экспериментальная часть Задание

Постройте статические характеристики R = f(U)иI = f(U)терморезистора с ПТК. Обеспечьте изменение его сопротивления саморазогревом при приложенном напряжении.

Замечание:Изменение температуры окружающей среды в данном эксперименте не рассматривается, потому что не всегда в стандартных электротехнических лабораториях имеется необходимое тепловое оборудование.

Тот факт, что поведение терморезистора с ПТК зависит не только от температуры, но также и от величины приложенного напряжения (незначительно), не учитывается в данном эксперименте.

Температурные датчики

Рис 3.2. Схема включения термистора 

      

       На резистор R1 подается некоторое напряжение смещения. Величина этого напряжения обычно совпадает с VREF(опорное напряжение) АЦП и в  большинстве случаев составляет 2.5 В. Цепь из резистора и терморезистора  образует делитель напряжения, и изменение сопротивления терморезистора приводит к изменению напряжения в точке соединения. Точность этой  цепи зависит от точности параметров резистора, терморезистора и  напряжения VREF. 

   Поскольку сам терморезистор имеет сопротивление, при прохождении через него тока выделяется тепло. Данный эффект называется  саморазогревом. Разработчик схемы должен выбрать достаточно большой по величине резистор R1 для предотвращения чрезвычайного саморазогрева, иначе система будет измерять температуру при рассеивании мощности на  терморезисторе, вместо температуры объекта, к которому терморезистор  прикреплен. 

    Мощность, которую рассеивает терморезистор, нагреваясь до  определенной температуры, называется константой диссипации (рассеивание мощности), КД (dissipation constant, DC), и обычно измеряется в мВт. 

   КД — это мощность, необходимая для нагрева терморезистора на 1°С выше окружающей температуры. Величина R1, определяющая разрешенный  саморазогрев, зависит от требуемой точности измерения. В системе,  рассчитанной на точность лишь ±5°С, можно допустить больший саморазогрев, чем в системе, где требуется обеспечить ±0.1°С. Формула для вычисления диссипации саморазогрева может быть представлена в следующем виде: 

Р = КД х R,  

 где R — требуемая точность, измеряемая в °С. Например, если константа диссипации терморезистора 2мВт/°С, а температуру необходимо измерить с точностью 0.5°С, то максимально  допустимая диссипация составит:

 

2мВт/°С  x  0.5°С  =  1мВт

 

Поскольку в системе всегда существуют другие погрешности, то,  вероятно, эту величину следовало бы ограничить, например, на половину, то есть до 0.5 мВт. Заметим, что диссипация саморазогрева не должна  превышать данную величину во всем температурном диапазоне. Допустим,  сопротивление терморезистора R(25) составляет 10 кОм, а температуру мы  собираемся измерять в пределах от 0 до 25°С. При 25°С сопротивление  терморезистора 10 кОм. Чтобы ограничить рассеивание мощности на уровне 0.5 мВт, используя VREF = 2.5 В, величина для нагрузочного (pull-up)  резистора (R1 на Рис. 3.2) может быть вычислена следующим образом: 

Диссипация терморезистора = 0.5 мВт при 10 кОм. 

Падение напряжения (Е) при этой диссипации выводится из формулы 

 

 

 

и равно 

 

 

Подставляя численные значения Р и R, К получим: 

 

 

     Ток через терморезистор = 2.23 В/10 кОм = 223 мкА. 

     Падение напряжения на R1 = 2.5 — 2.23 = 0.27 В. 

     Величина R1 (минимум) = 0.27 В/223 мкА = 1210 Ом. 

     Теперь, предположим, нам понадобилось расширить диапазон  измеряемых температур до 0…50°С. Сопротивление терморезистора (см. Табл. 3.1) при 50°С равно 5758 Ом. Аналогичные вычисления для данного случая приведут к величине R1, равной 2725 Ом. Поскольку сопротивление  терморезистора ниже при более высоких температурах, начальная величина 1210 Ом внесла бы слишком большую диссипацию на них. 

 

Масштабирование 

     Иногда необходимо изменить диапазон входного аналогового сигнала для приведения в соответствие с входным диапазоном АЦП, то есть  провести операцию масштабирования. На Рис. 3.3 представлена подобная  ситуация. Сигнал с терморезистора R(th) должен быть подан на аналоговый вход в диапазоне 0..5В 8-битного АЦП (например, АЦП семейства 16С7х фирмы Microchip). Снова рассмотрим терморезистор из предыдущего  примера. Напряжение V1 может быть вычислено по следующей формуле: 

Терморезисторы с отрицательным ТКС / Нелинейные полупроводниковые резисторы / Продукция / АО «НИИ Гириконд»

Раздел: НЕЛИНЕЙНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ РЕЗИСТОРЫ                                         Терморезисторы с отрицательным температурным                                         коэффициентом сопротивления         Терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ОТКС) имеют экспоненциальную температурную зависимость сопротивления, при этом значения номинального сопротивления можно изменять в очень широких пределах (от единиц Ом до единиц МОм).         Области применения: измерение и регулирование температуры (в частности, в качестве высокостабильных датчиков температуры), температурная компенсация элементов электрических цепей в диапазоне — 60 °С … + 180 °С, а также ограничение пусковых токов систем (например, в источниках питания) на рабочий ток 0,2 …15 А.          АО «НИИ «Гириконд» разрабатывает и производит терморезисторы в различном конструктивном исполнении, ведутся разработки терморезисторов в чип исполнении. Основные параметры и характеристики   Rн — номинальное сопротивление — сопротивление терморезисторов при определенной температуре окружающей среды, обычно — это 25°С или 20°С. α — температурный коэффициент сопротивления — характеризует изменение сопротивления терморезистора в % при изменении температуры на 1 градус, обычно указывается для той же температуры, что и номинальное сопротивление. Постоянная В — величина, характеризующая температурную чувствительность терморезисторов в определенном диапазоне температур. Определяется физическими свойствами полупроводникового материала, вычисляют по формуле:                                       , где R1 — сопротивление терморезистора, измеренное при температуре Т1, Ом; R2 — сопротивление терморезистора, измеренное при температуре Т2, Ом. Рмах — максимальная мощность рассеяния — это допустимая мощность при температуре 25°С (или другой указанной в ТУ), при которой в течение заданного времени (минимальной наработки) параметры терморезисторов остаются в пределах норм, установленных в ТУ.   ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ТКС Тип Номинальное сопротивление (Т=25°С)  ТКС  % на 1°С, (Т=25°С)  Постоянная «В», К  Макс. мощность рассеяния, Вт Макси-мальный ток, А (Т=25°С)  Конструкция ТР-1  15 кОм  33 кОм -(4,1±0,2) -(4,2±0,2) 3200…3600 (-60…0)°С 3470…3900 (0…150)°С 0,05 – Бусинковые ТР-2  1,0 кОм …1 МОм -(2,9±0,35) … -(4,8±0,35) 3200…3600 (-60…0)°С 2270…4580 (0…155)°С 0,02 – Бусинковые ТР-4  1,0 кОм -(2,0±0,2) 1600…1960 (0…+200)°С 0,09 – Бусинковые ТР-15  1,0 … 2200 Ом -3,27 … -4,50 3000…4000 (-25…155)°С 0,5…4,0 0,15 … 11 Дисковые выводные ТР-16  1,0 … 330 Ом -3,37 … -4,39 2650…4000 (-60…0)°С 2900…3900 (0…155)°С 0,8…5,4 0,5 … 17 Дисковые выводные НОВАЯ РАЗРАБОТКА МНОГОСЛОЙНЫЕ ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ В ЧИП-ИСПОЛНЕНИИ ТР-19

Терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления



Терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления

24. Терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления

D. Kaltleiter

E. Positive temperature coefficient thermistor

F. Thermistance à coefficient de température positif

Терморезистор, электрическое сопротивление которого на определенном участке диапазона рабочих температур возрастает с увеличением его температуры

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

• Терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления
• Терморезисторный авиационный датчик температуры

Смотреть что такое «Терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления» в других словарях:

• терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления — Терморезистор, электрическое сопротивление которого на определенном участке диапазона рабочих температур возрастает с увеличением его температуры [ГОСТ 21414 75] Тематики резисторы EN positive temperature coefficient thermistor DE Kaltleiter FR… …   Справочник технического переводчика

• Терморезистор — 42. Терморезистор По ГОСТ 21414 75 Источник: ГОСТ 23220 78: Средства контроля работы двигателей летательных аппаратов. Термины и определения …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• терморезистор — (термистор), полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление которого существенно убывает или возрастает с ростом температуры. Используется в измерителях мощности, устройствах для измерения и регулирования температуры и др. Для… …   Энциклопедия техники

• ТЕРМОРЕЗИСТОР — полупроводниковый резистор, электрич. сопротивление к рого изменяется в зависимости от изменения темп ры. Для Т. характерны большой температурный коэф. сопротивления (ТКС) (в десятки раз превышающий ТКС металлов), простота устройства, способность …   Физическая энциклопедия

• Терморезистор — Для улучшения этой статьи желательно?: Викифицировать статью. Проставив сноски, внести более точные указания на источники …   Википедия

• ГОСТ 21414-75: Резисторы. Термины и определения — Терминология ГОСТ 21414 75: Резисторы. Термины и определения оригинал документа: 39a. Электрическое сопротивление резистора Электрическое сопротивление Е. Electrical resistance Параметр, характеризующий способность резистора ограничивать… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Компоненты — 2.7 Компоненты 2.7.1 ИЗОЛИРУЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР Трансформатор, имеющий ЗАЩИТНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ между входной и выходной обмотками. 2.7.2 РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР Трансформатор, у которого входные обмотки отделены от выходных обмоток, по крайней… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• ГОСТ Р МЭК 60065-2002: Аудио-, видео- и аналогичная электронная аппаратура. Требования безопасности — Терминология ГОСТ Р МЭК 60065 2002: Аудио , видео и аналогичная электронная аппаратура. Требования безопасности оригинал документа: 2.6 Защита от поражения электрическим током, изоля ция 2.6.1 КЛАСС I Конструкция аппарата, в которой защита от… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Самовосстанавливающийся предохранитель — Полимерные самовосстанавливающиeся предохранители Самовосстанавливающийся предохранитель полимерное устройство с положительным температурным коэффициентом сопротивления, применяемо …   Википедия

• позистор — Терморезистор с высоким положительным температурным коэффициентом сопротивления. [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные… …   Справочник технического переводчика

Терморезисторы с отрицательным ткс

Терморезисторами с отрицательным ТКС называются полупроводниковые резисторы, сопротив­ление которых падает при повышении температуры, У таких терморезисторов ТКС составляет около 3…6%/К, что примерно в 10 раз больше, чем у пла­тиновых или никелевых датчиков. Терморезисторы состоят из поликристаллической смеси различных спеченных оксидов, например F₂О₃ (шпинель), Zn₂TiO₄, MgCr₂O₄, TiO₂ или NiO и СоО с Li₂O. Процесс спекания осуществляется при 1000…1400°С. За­тем изготовляют контакты путем вжигания серебряной пасты. Для обеспечения высокой стабильности сопротивления, прежде всего при длительных измере­ниях, терморезисторы после спекания подвергают еще искусственному старению. С помощью специальных режимов обработки достигается высокая стабильность сопротивления.

Температурная характеристика терморезистора описывается следующим уравнением: R_Т = R_N ехр[В(1/Т – 1/Т_N)], где R_T и R_N — соответственно сопротивление при тем­пературах Т и T_N (в градусах Кельвина), В — кон­станта материала терморезистора, имеющая размер­ность К.

Тогда ТКС терморезистора оказывается равным α_R = -В/Т².

Температурная характеристика терморезистора при различных значениях В показана на рис. 7.19.

Рис. 7.19. Рабочие характеристики терморезисторов с отрица­тельным ТКС, отличающихся значением В

Рис. 7.20. Различные конструкции терморезисторов с отрица­тельным ТКС. используемых в качестве датчиков температуры: а, б, д — остеклованные; в — миниатюрные; г — дискообразные; е, ж — капсулированные.

В продаже имеются терморезисторы в различных конструктивных исполнениях, в том числе и миниа­тюрные для обеспечения быстрого реагирования на изменение температуры. На рис. 7.20 показаны наи­более распространенные конструкции терморезисто­ров: дискообразные, стержневидные и миниатюрные.

Рис. 7.21. Вольт-амперной характеристика терморезистора с отрица­тельным ТКС

Важным параметром терморезисторов является вольт-амперная характеристика (рис. 7.21). Она опи­сывает связь между током через датчик и падением напряжения на нем. При токе около 1 мА вольт-амперная характеристика этих датчиков прямолинейна так как еще не происходит изменения сопротивления из-за самонагрева. Если же ток через датчик увеличить, то его сопротивление изменится (станет мень­ше) и падение напряжения на нем уменьшится. В ре­зультате при определенном значении тока I характе­ристика имеет максимум, а при дальнейшем возрастании тока отклоняется вниз.

Отмеченные на характеристике точки отражают изменение температуры датчика из-за самонагрева.

Рис. 7.22 Изображение в линейных координатах вольт-амперной характеристики датчика в различных средах.

Нагрев датчика, а вместе с тем и ход характеристики сильно зависят от рабочей среды. На рис 7.22 показана вольт-амперная характеристика типичного терморезистора на воздухе и в воде. Поскольку в воде теплоотвод лучше, чем на воздухе, при размещении датчика в воде его характеристика проходит выше, чем на воздухе. Этот эффект можно использовать, на­пример, для простого измерения уровня жидкости.

Если датчик работает на постоянном токе (около 10 мА), то падение напряжения на нем составляет около 6,8 В. Но в воде из-за более высокого сопро­тивления оно уже оказывается равным примерно 13 В. Следовательно, как только датчик вступает в контакт с наполняющей средой (водой), напряжение скачком возрастает с 6,8 до 13 В. Этот скачок напря­жения можно использовать для регулирования. Та­ким образом, на основе измерения температуры полу­чается датчик уровня.

а) б)

Рис. 7.23. Временная характеристика срабатывания миниатюр­ного (а) и дискообразного (б) терморезисторов с отрицательным ТКС.

Быстрота электронной индикации этого скачка тем­пературы (постоянная времени) зависит от геомет­рии датчика. На рис. 7.23 показана реакция на рез­кое изменение температуры миниатюрного датчика с малой массой и дискообразного терморезистора с от­рицательным ТКС.

Если к терморезистору подключить еще резистор с не зависящим от температуры сопротивлением, то температурную характеристику терморезистора мож­но изменить, как показано на рис. 7.24, а для последовательного (R_S) и параллельного (R_P) добавочных сопротивлений. Сочетание R_P и R_S дает возможность изменять ход характеристики температура сопротивление, как показано на рис. 7.24,б.

а) б)

Рис. 7.24. Линеаризация характеристики терморезистора с отри­цательным ТКС посредством параллельного и последовательного включения дополнительного термонезависимого сопротивления.

Рис. 7.25. Рабочие характеристики терморезистора с отрицательным ТКС и резистора с постоянным сопротивлением R_P, а также характеристика их параллельного соединения.

Путем удачного подбора сопротивления R_P (параллельное сопротивление) характеристику можно до некоторой степени линеаризировать (рис. 7.25), так как S-образная характеристика имеет некоторую точ­ку перегиба (T_W). Наилучшая линеаризация дости­гается, когда эта точка перегиба находится в середине требуемого диапазона измерения температур. Сопротивление R_P линеаризирующего резистора опре­деляется по формуле R_P = Rт_M (В – Т_М)/(В + 2Т_М), где Rт_M — сопротивление терморезистора при температуре Т_М (Т_М – T_W), В — константа материала термо­резистора.

Рис 7.26. Схема линеаризации, использующая термозависимый делитель напряжения для компенсации температурных погрешностей выходного сигнала датчика на терморезисторе с отрицательным ТКС.

Интересное применение такого линеаризованного терморезистора с отрицательным ТКС иллюстри­руется рис. 7.26. Здесь R_T, R₁ и R₂ образуют термозависимый делитель напряжения. Эта схема может быть использована, например, для температурной компенсации других выходных сигналов датчиков, подверженных сильному искажающему влиянию тем­пературы. В точке перегиба S-образной кривой снова справедливо выражение R = Rт_М(В – 2Т)/(В + 2Т), где R = R₁ R₂/(R₁ + R₂).

Отсюда можно получить зависящее от температуры изменение напряжения ∆U/∆Т = [R₂/(R₁ + R₂)] [U₀(-B/T²)] [R_Th/R] [1/(1 + R_T/R)².

Соотношением плеч делителя напряжения R₂/(R₁ + R₂)можно установить, следовательно, любую крутизну характеристики U(T)/U₀, т.е. зависимости изменения напряжении от изменения температуры.

Терморезисторы можно использовать также для задержки времени срабатывания реле (рис. 7.27). При подаче напряжения переключения U_B ток I протекает через реле и резистор R_T. Из-за высокого сопротив­ления терморезистора ток I меньше тока переключе­ния I_S. В результат самонагрева терморезистора егосопротивление снижается, ток возрастает до величины тока переключения I_S и контакт S2 замыкается.

При этом время задержки τ определяется по фор­муле τ ~ 1/U_Bⁿ,и где n принимает значения от 2 до 3.

Рис. 7.27. Задержка включения реле (R_R) с помощью терморезистора с отрицательным ТКС (R_T). R_Last — нагрузочное сопро­тивление.

1.2. Терморезисторы Общие сведения

Большинство рассмотренных выше температурных датчи­ков

обладают большой себестоимостью, существенными разме­рами и при этом необходимо применять специальные (достаточно слож­ные) электронные узлы для обеспечения их работы. Простые электронные конструкции используют в качестве термодат­чиков, в основном, терморезисторы. О них и пойдет речь ниже.

Терморезистор — это устройство, сопротивление которого значительно изменяется с изменением температуры. Это резистивный прибор, обладающий высоким ТКС (температурным ко­эффициентом сопротивления) в широком диапазоне температур. Различают терморезисторы с отрицательным ТКС, сопротивле­ние которых падает с возрастанием температуры, часто называе­мые термисторами, и терморезисторы с положительным ТКС, сопротивление которых увеличивается с возрастанием темпе­ратуры. Такие терморезисторы называются позисторами. Термо­резисторы обоих типов изготавливают из полупроводниковых материалов, диапазон изменения их ТКС — (-6,5…+70)%/С. Терморезисторный эффект заключается в изменении сопротивления полупроводника в большую или меньшую сторону за счет убыва­ния или возрастания его температуры. Однако сам механизм из­менения сопротивления с температурой отличен от подобного явления в металлах (о чем и говорит факт уменьшения сопротив­ления при увеличении температуры), а особенности этого физи­ческого эффекта будут подробнее рассмотрены ниже.

Известно, что в 1833 году Фарадей обнаружил отрицатель­ный ТКС у сульфида серебра, но отсутствие сведений о явлении в контактах металл-полупроводник препятствовало изготовлению приборов с воспроизводимыми характеристиками. В 30-х годах двадцатого века у оксидов Fe₃O₄ и UO₂ ученые-химики обнару­жили высокий отрицательный температурный коэффициент со­противления. В начале 40-х этот ряд пополнился NiO, CoO, соединениями NiO-Со₂O₃-Мn₂О₃ . Интервал удельных сопротивле­ний расширился благодаря добавлению оксида меди Мn₃О₄ в со­единение NiO-Мn₂ О₃ .

Терморезисторы с отрицательным ТКС изготавливаются из оксидов металлов с незаполненными электронными уровнями, и при низких температурах обмен электронами соседних ионов за­трудняется, при этом электропроводность вещества мала. Если температура увеличивается, то электроны приобретают энергию в виде тепла, процесс обмена электронами у ионов становится интенсивнее, поэтому резко увеличивается подвижность носите­лей заряда.

Другие терморезистoры имеют положительный тем­пературный коэффициент сопротивления в некотором интервале температур. Такие терморезисторы на жаргоне радиотехников на­зывают позисторами.

Терморезисторы с положительным ТКС можно разделить на 2 группы:

1. Терморезисторы из полупроводникового материала (обычно Si) в форме небольших пластин с двумя выводами на противоположных сторонах. Их применение основано на том, что легированные кристаллы Si (кремния) как n-, так и р-типа имеют положительный ТКС при температуре от криогенных до 150°С и выше, причем ТКС при комнатной температуре пример­ но равен 0,8% на 1 ^oС.

Терморезисторы с большим ТКС (до 70% на 1^oС), но в более ограниченном диапазоне температур. Материалом в данном случае является поликристаллический полупроводнико­вый титанат бария с большим изменением ТКС при температу­ре 120°С, соответствующей сегнетоэлектрической точке Кюри этого материала. Добавляя другие материалы, например, тита­нат свинца или стронций, такое изменение ТКС можно получить при температурах от -100 до +250°С. Можно также изменить наклон кривой сопротивления так, что большее изменение тем­ператур будет происходить в более узком интервале темпера­тур, например 0…100°С.

Основные параметры терморезисторов

Как и любой технический прибор, терморезисторы имеют ряд параметров и характеристик, знание которых позволяет выяс­нить возможность использования данного терморезистора для решения определенной технической задачи.

1. Габаритные размеры.

2. Величина сопротивления образцов Rt и RT (в Ом) при оп­ределенной температуре окружающей среды t, °C, или Т, К. Для терморезисторов, рассчитанных на рабочие температуры при­мерно от -100 до +125…200°С, температура окружающей среды принимается равной 20 или 25°С и величина R, называется «хо­лодным сопротивлением».

3. Величина ТКС а в процентах на 1°С. Обычно она указы­вается для той же температуры t, что и холодное сопротивление, и в этом случае обозначается через at: a=(dR/R)/dT*100%=-B/T²,

4. Постоянная времени τ (в секундах), характеризующая те­пловую инерционность терморезистора. Она равна времени, в те­чение которого температура терморезистора изменяется на 63% от разности температур образца и окружающей среды. Чаще все­го эту разность берут равной 100°С.

5. Максимально допустимая температура tmax, до которой характеристики терморезистора долгое время остаются ста­бильными.

6. Максимально допустимая мощность рассеивания Рmах в Вт, не вызывающая необратимых изменений характеристик тер­морезистора. Естественно, при нагрузке терморезистора мощно­ стью Рmах его температура не должна превышать tmax.

7. Коэффициент рассеяния Н в Вт на 1°С. Численно равен мощности, рассеиваемой на терморезисторе при разности темпе­ратур образца и окружающей среды в 1°С.

8. Коэффициент температурной чувствительности В, раз­мерность — К:

В =[ (T1*T2)/(T2-T1) *Ln(R1/R2)

9. Коэффициент энергетической чувствительности G в Вт/%R, численно равен мощности, которую нужно рассеять на терморезисторе для уменьшения его сопротивления на 1 %. Коэф­фициенты рассеяния и энергетической чувствительности зависят от параметров полупроводникового материала и от характера теплообмена между образцом и окружающей средой. Величины G, Н и а связаны соотношением: G=H/100a

10. Теплоемкость С в Дж на 1°С, равная количеству тепла (энергии), необходимому для повышения температуры терморе­зистора на 1°С. Можно доказать, что τ, Н и С связаны между со­бой следующим соотношением: τ= С / H

Для позисторов, кроме ряда приведенных выше пара­метров, обычно указывают также еще примерное положение интервала положительного температурного коэффициента со­противления, а также кратность изменения сопротивления в об­ласти положительного ТКС.

Основные характеристики терморезисторов

1. ВАХ — зависимость напряжения на терморезисторе от тока, проходящего через него. Снимается в условиях тепловогоравновесия с окружающей средой. На рис. 1.1 и 1.2 график (А) соответствует терморезистору с отрицательным ТКС, (Б) — с положительным.

Рис.1.1.Вольт-амперная характеристика терморезистора

Рис.1.2.

Температурная характеристика — зависимость R(T), сни­мающаяся в установившемся режиме. Принятые допущения: мас­штаб по оси R взят возрастающим по закону 10^х, по оси Т пропущен участок в интервале (0…223) К (см. рис. 1.2).

Рис. 1.3. Зависимость сопротивления терморезистора от подво­димой мощности

11. Подогревная характеристика — характеристика, свойст­венная терморезисторам косвенного подогрева — зависимость сопротивления резистора от подводимой мощности. Принятые допущения: масштаб по оси R взят возрастающим по закону 10^x (рис. 1.3).

терморезистор с положительным температурным коэффициентом сопротивления

 

продольная дифференциальная защита
Защита, действие и селективность которой зависят от сравнения величин (или фаз и величин) токов по концам защищаемой линии.
[ http://docs.cntd.ru/document/1200069370]

продольная дифференциальная защита
Защита, срабатывание и селективность которой зависят от сравнения амплитуд или амплитуд и фаз токов на концах защищаемого участка.
[Разработка типовых структурных схем микропроцессорных устройств РЗА на объектах ОАО «ФКС ЕЭС». Пояснительная записка. Новосибирск 2006 г.]

продольная дифференциальная защита линий
—
[Интент]

EN

longitudinal differential protection
line differential protection (US)
protection the operation and selectivity of which depend on the comparison of magnitude or the phase and magnitude of the currents at the ends of the protected section
[ IEV ref 448-14-16]

FR

protection différentielle longitudinale
protection dont le fonctionnement et la sélectivité dépendent de la comparaison des courants en amplitude, ou en phase et en amplitude, entre les extrémités de la section protégée
[ IEV ref 448-14-16]

Продольная дифференциальная защита линий

Защита основана на принципе сравнения значений и фаз токов в начале и конце линии. Для сравнения вторичные обмотки трансформаторов тока с обеих сторон линии соединяются между собой проводами, как показано на рис. 7.17. По этим проводам постоянно циркулируют вторичные токи I 1 и I 2. Для выполнения дифференциальной защиты параллельно трансформаторам тока (дифференциально) включают измерительный орган тока ОТ.
Ток в обмотке этого органа всегда будет равен геометрической сумме токов, приходящих от обоих трансформаторов тока: I Р = I 1 + I 2 Если коэффициенты трансформации трансформаторов тока ТА1 и ТА2 одинаковы, то при нормальной работе, а также внешнем КЗ (точка K1 на рис. 7.17, а) вторичные токи равны по значению I 1 =I2 и направлены в ОТ встречно. Ток в обмотке ОТ I Р = I 1 + I 2 =0, и ОТ не приходит в действие. При КЗ в защищаемой зоне (точка К2 на рис. 7.17, б) вторичные токи в обмотке ОТ совпадут по фазе и, следовательно, будут суммироваться: I Р = I 1 + I 2. Если I Р >I сз, орган тока сработает и через выходной орган ВО подействует на отключение выключателей линии.
Таким образом, дифференциальная продольная защита с постоянно циркулирующими токами в обмотке органа тока реагирует на полный ток КЗ в защищаемой зоне (участок линии, заключенный между трансформаторами тока ТА1 и ТА2), обеспечивая при этом мгновенное отключение поврежденной линии.
Практическое использование схем дифференциальных защит потребовало внесения ряда конструктивных элементов, обусловленных особенностями работы этих защит на линиях энергосистем.
Во-первых, для отключения протяженных линий с двух сторон оказалось необходимым подключение по дифференциальной схеме двух органов тока: одного на подстанции 1, другого на подстанции 2 (рис. 7.18). Подключение двух органов тока привело к неравномерному распределению вторичных токов между ними (токи распределялись обратно пропорционально сопротивлениям цепей), появлению тока небаланса и понижению чувствительности защиты. Заметим также, что этот ток небаланса суммируется в ТО с током небаланса, вызванным несовпадением характеристик намагничивания и некоторой разницей в коэффициентах трансформации трансформаторов тока. Для отстройки от токов небаланса в защите были применены не простые дифференциальные реле, а дифференциальные реле тока с торможением KAW, обладающие большей чувствительностью.
Во-вторых, соединительные провода при их значительной длине обладают сопротивлением, во много раз превышающим допустимое для трансформаторов тока сопротивление нагрузки. Для понижения нагрузки были применены специальные трансформаторы тока с коэффициентом трансформации n, с помощью которых был уменьшен в п раз ток, циркулирующий по проводам, и тем самым снижена в n2 раз нагрузка от соединительных проводов (значение нагрузки пропорционально квадрату тока). В защите эту функцию выполняют промежуточные трансформаторы тока TALT и изолирующие TAL. В схеме защиты изолирующие трансформаторы TAL служат еще и для отделения соединительных проводов от цепей реле и защиты цепей реле от высокого напряжения, наводимого в соединительных проводах во время прохождения по линии тока КЗ.

Рис. 7.17. Принцип выполнения продольной дифференциальной защиты линии и прохождение тока в органе тока при внешнем КЗ (а) и при КЗ в защищаемой зоне (б)

 

Рис. 7.18. Принципиальная схема продольной дифференциальной защиты линии:
ZA — фильтр токов прямой и обратной последовательностей; TALT — промежуточный трансформатор тока; TAL — изолирующий трансформатор; KAW — дифференциальное реле с торможением; Р — рабочая и T — тормозная обмотки реле

Распространенные в электрических сетях продольные дифференциальные защиты типа ДЗЛ построены на изложенных выше принципах и содержат элементы, указанные на рис. 7.18. Высокая стоимость соединительных проводов во вторичных цепях ДЗЛ ограничивает область се применения линиями малой протяженности (10-15 км).
Контроль исправности соединительных проводов. В эксплуатации возможны повреждения соединительных проводов: обрывы, КЗ между ними, замыкания одного провода на землю.
При обрыве соединительного провода (рис. 7.19, а) ток в рабочей Р и тормозной Т обмотках становится одинаковым и защита может неправильно сработать при сквозном КЗ и даже при токе нагрузки (в зависимости от значения Ic з .
Замыкание между соединительными проводами (рис. 7.19, б) шунтирует собой рабочие обмотки реле, и тогда защита может отказать в работе при КЗ в защищаемой зоне.
Для своевременного выявления повреждений исправность соединительных проводов контролируется специальным устройством (рис. 7.20). Контроль основан на том, что на рабочий переменный ток, циркулирующий в соединительных проводах при их исправном состоянии, накладывается выпрямленный постоянный ток, не оказывающий влияния на работу защиты. Две секции вторичной обмотки TAL соединены разделительным конденсатором С1, представляющим собой большое сопротивление для постоянного тока и малое для переменного. Благодаря конденсаторам С1 в обоих комплектах защит создается последовательная цепь циркуляции выпрямленного тока по соединительным проводам и обмоткам минимальных быстродействующих реле тока контроля КА. Выпрямленное напряжение подводится к соединительным проводам только на одной подстанции, где устройство контроля имеет выпрямитель VS, получающий в свою очередь питание от трансформатора напряжения TV рабочей системы шин. Подключение устройства контроля к той или другой системе шин осуществляется вспомогательными контактами шинных разъединителей или. реле-повторителями шинных разъединителей защищаемой линии.
Замыкающие контакты КЛ контролируют цепи выходных органов защиты.
При обрыве соединительных проводов постоянный ток исчезает, и реле контроля КА снимает оперативный ток с защит на обеих подстанциях, и подастся сигнал о повреждении. При замыкании соединительных проводов между собой подается сигнал о выводе защиты из действия, но только с одной стороны — со стороны подстанции, где нет выпрямителя.

Рис. 7.19. Прохождение тока в обмотках реле KAW при обрыве (а) и замыкании между собой соединительных проводов (б):
К1 — точка сквозного КЗ; К2 — точка КЗ в защищаемой зоне
В устройстве контроля имеется приспособление для периодических измерений сопротивления изоляции соединительных проводов относительно земли. Оно подаст сигнал при снижении сопротивления изоляции любого из соединительных проводов ниже 15-20 кОм.
Если соединительные провода исправны, ток контроля, проходящий по ним, не превышает 5-6 мА при напряжении 80 В. Эти значения должны периодически проверяться оперативным персоналом в соответствии с инструкцией по эксплуатации защиты.
Оперативному персоналу следует помнить, что перед допуском к любого рода работам на соединительных проводах необходимо отключать с обеих сторон продольную дифференциальную защиту, устройство контроля соединительных проводов и пуск от защиты устройства резервирования при отказе выключателей УРОВ.
После окончания работ на соединительных проводах следует проверить их исправность. Для этого включается устройство контроля на подстанции, где оно не имеет выпрямителя, при этом должен появиться сигнал неисправности. Затем устройство контроля включают на другой подстанции (на соединительные провода подают выпрямленное напряжение) и проверяют, нет ли сигнала о повреждении. Защиту и цепь пуска УРОВ от защиты вводят в работу при исправных соединительных проводах.

[ http://leg.co.ua/knigi/raznoe/obsluzhivanie-ustroystv-releynoy-zaschity-i-avtomatiki-5.html]

Тематики

Синонимы

EN

DE

• Längsdifferentialschutz, m

FR