Sähkö- tai elektroniikkatekniikassa, kun virran syöttö langan läpi, se saa lämpöä langan johtuen vastus . Täydellisessä kunnossa vastuksen on oltava 0, mutta sitä ei tapahdu. Kun lanka lämpenee, langan vastus muuttuu lämpötilan mukaan. Vaikka on suositeltavaa, että resistenssin on pysyttävä vakaana ja sen on oltava riippumaton lämpötila . Joten resistanssin muutosta jokaisessa lämpötilan muutoksessa kutsutaan resistanssin lämpötilakertoimeksi (TCR). Yleensä se on merkitty symbolilla alfa (a). Puhtaan metallin TCR on positiivinen, koska lämpötilan noustessa vastus kasvaa. Siksi on välttämätöntä tehdä erittäin tarkkoja resistansseja missä tahansa vastus ei muuta seoksia.

Mikä on resistanssin lämpötilakerroin (TCR)?

Tiedämme, että materiaaleja on paljon ja niillä on jonkin verran vastustuskykyä. Materiaalin kestävyys muuttuu lämpötilan vaihtelun perusteella. Tärkein suhde lämpötilan modifikaation ja resistanssin modifikaation välillä voidaan antaa parametrilla nimeltä TCR (resistanssin lämpötilakerroin). Se on merkitty symbolilla α (alfa).

Saadun materiaalin perusteella TCR on jaettu kahteen tyyppiin, kuten positiivinen kestävyyskerroin (PTCR) ja negatiivinen resistanssilämpötilakerroin (NTCR).

lämpötilakestokerroin

PTCR: ssä, kun lämpötilaa nostetaan, materiaalin vastus kasvaa. Esimerkiksi johtimissa lämpötilan noustessa vastus myös kasvaa. Seoksille, kuten konstantaani ja manganiini, vastus on melko alhainen tietyllä lämpötila-alueella. Sillä puolijohteet kuten eristimet (kumi, puu), pii ja germaanium ja elektrolyytit. vastus pienenee, lämpötilaa nostetaan, joten niillä on negatiivinen TCR.

“kuinka luodaan vaihtovirta ”

Metallijohtimissa, kun lämpötila nousee, vastus kasvaa seuraavien tekijöiden vuoksi, jotka sisältävät seuraavat.

Suoraan varhaisessa vastarinnassa
Lämpötilan nousu.
Perustuu materiaalin käyttöikään.

Lämpötilakestokertoimen kaava

Johtimen vastus voidaan laskea missä tahansa määritetyssä lämpötilassa lämpötilatiedoista, se on TCR, sen vastus tyypillisessä lämpötilassa ja lämpötilan toiminta. Yleisesti ottaen resistanssikaavan lämpötilakerroin voidaan ilmaista

R = R_viite(1 + α (T - Tref))

Missä

’R’ on vastus T-lämpötilassa

”R_viite’On vastus‘ Tref ’-lämpötilassa

’Α’ on materiaalin TCR

’T’ on materiaalin lämpötila celsiusasteina

’Tref’ on käytetty vertailulämpötila, jolle ilmoitetaan lämpötilakerroin.

Lämmönkestävyyskertoimen SI-yksikkö on celsiusastetta kohden tai (/ ° C)

lämpötilan vastuskertoimen yksikkö on ° C

Normaalisti TCR (resistanssin lämpötilakerroin) on yhdenmukainen 20 ° C lämpötilan kanssa. Joten normaalisti tämä lämpötila otetaan normaaliksi huonelämpötilaksi. Siten lämpötilan kestävyyskerroin yleensä ottaa tämän kuvaukseen:

R = R20 (1 + α20 (T − 20))

Missä

’R20’ on vastus 20 ° C: ssa

’Α20’ on TCR lämpötilassa 20 ° C

TCR vastukset on positiivinen, negatiivinen muuten vakio kiinteällä lämpötila-alueella. Oikean vastuksen valitseminen voi estää lämpötilakompensoinnin. Lämpötilan mittaamiseen tarvitaan joissakin sovelluksissa suuri TCR. Näihin sovelluksiin tarkoitetut vastukset tunnetaan nimellä termistorit , joilla on PTC (positiivinen resistanssin lämpötilakerroin) tai NTC (negatiivinen resistanssin lämpötilakerroin).

Positiivinen vastuskerroin lämpötilalle

PTC viittaa joihinkin materiaaleihin, joiden lämpötila nousee, minkä jälkeen myös sähköinen vastus kasvoi. Materiaalit, joilla on korkeampi kerroin, nousevat sitten nopeasti lämpötilan mukana. PTC-materiaali on suunniteltu saavuttamaan korkein lämpötila, jota käytetään tietyllä i / p-jännitteellä, koska tietyssä pisteessä, kun lämpötila nousee, sähköinen vastus kasvaa. Vastusmateriaalien positiivinen lämpötilakerroin on itsestään rajoittuva, ei kuten NTC-materiaalit tai lineaarinen vastuslämmitys. Joillakin materiaaleilla, kuten PTC-kumilla, on myös eksponentiaalisesti nouseva lämpötilakerroin

Negatiivinen lämpötilan kestokerroin

NTC viittaa joihinkin materiaaleihin, joiden lämpötila nousee, kun sähkövastus pienenee. Materiaalit, joilla on pienempi kerroin, he osoittavat nopeaa lämpötilan laskua. NTC-materiaaleja käytetään pääasiassa virranrajoittimien, termistoreiden ja lämpötila-anturit .

TCR: n mittausmenetelmä

Vastuksen TCR voidaan päättää laskemalla vastusarvot sopivalla lämpötila-alueella. TCR voidaan mitata, kun resistanssiarvon normaali kaltevuus on tämän välin yläpuolella. Lineaarisille suhteille tämä on tarkka, koska resistanssin lämpötilakerroin on vakaa kussakin lämpötilassa. Mutta on olemassa useita materiaaleja, joilla on kerroin, kuten epälineaarinen. Esimerkiksi nikromi on suosittu seos, jota käytetään vastuksiin, eikä TCR: n ja lämpötilan pääsuhde ole lineaarinen.

Koska TCR mitataan normaalin kaltevuuden tavoin, on erittäin merkittävää tunnistaa TCR: n aikaväli ja lämpötila. TCR voidaan laskea käyttämällä standardoitua menetelmää, kuten MIL-STD-202-tekniikkaa, lämpötila-alueelle -55 ° C - 25 ° C ja 25 ° C - 125 ° C. Koska suurin laskettu arvo tunnistetaan TCR: ksi. Tämä tekniikka vaikuttaa usein edellä osoittamaan vastuksen, joka on tarkoitettu mataliin vaatimuksiin.

Lämpötilakestokerroin joillekin materiaaleille

Joidenkin materiaalien TCR lämpötilassa 20 ° C on lueteltu alla.

Hopea (Ag) -materiaalin TCR on 0,0038 ° C
Kupari (Cu) -materiaalille TCR on 0,00386 ° C
Kulta (Au) -materiaalille TCR on 0,0034 ° C
Alumiini (Al) -materiaalille TCR on 0,00429 ° C
Volframi (W) -materiaalille TCR on 0,0045 ° C
Rauta (Fe) -materiaalille TCR on 0,00651 ° C
Platinum (Pt) -materiaalille TCR on 0,003927 ° C
Manganiinimateriaalin (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%) materiaalin TCR on 0,000002 ° C
Elohopea (Hg) -materiaalille TCR on 0,0009 ° C
Nichrome (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%) -materiaalin TCR on 0,0004 ° C
Konstantaanimateriaalille (Cu = 55% + Ni = 45%) TCR on 0,00003 ° C
Hiili (C) -materiaalille TCR on - 0,0005 ° C
Germanium (Ge) -materiaalille TCR on - 0,05 ° C
Piin (Si) materiaalille TCR on - 0,07 ° C
Messinkimateriaalille (Cu = 50-65% + Zn = 50-35%) TCR on 0,0015 ° C
Nikkeli (Ni) -materiaalin TCR on 0,00641 ° C
Tina (Sn) -materiaalille TCR on 0,0042 ° C
Sinkki (Zn) -materiaalille TCR on 0,0037 ° C
Mangaanimateriaalin (Mn) TCR on 0,00001 ° C
Tantaali (Ta) -materiaalille TCR on 0,0033 ° C

TCR-koe

vastuskokeen lämpötilakerroin t selitetään alla.

Tavoite

Tämän kokeen päätavoitteena on löytää tietyn kelan TCR.

Laitteet

Tämän kokeen laitteisto sisältää lähinnä liitosjohtoja, Careyn kannatussillan, vastuslaatikon, lyijyakun, yksisuuntaisen avaimen, tuntemattoman matalavastuksen, jocken, galvanometrin jne.

Kuvaus

Careyn sijaissilta on pääosin samanlainen kuin metrisilta, koska tämä silta voidaan suunnitella neljällä vastuksella, kuten P, Q, R & X, ja nämä ovat yhteydessä toisiinsa.

Wheatstone-silta

“sähkötekniikan hankkeet opiskelijoille ”

Yllä Whetstonen silta , galvanometri (G), lyijyakku (E) ja galvaanimittarin ja akun avaimet ovat vastaavasti K1 ja K.

Jos vastusarvoja muutetaan, virtausvirtaa G: n läpi ei ole ja tuntematon vastus voidaan määrittää millä tahansa kolmesta tunnetusta resistanssista, kuten P, Q, R & X. Seuraavaa suhdetta käytetään tuntemattoman vastuksen määrittämiseen.

P / Q = R / X

Careyn sijaissillalla voidaan laskea kahden melkein samanlaisen vastuksen välinen ero ja tietäen yksi arvo, toinen arvo voidaan laskea. Tällaisessa sillassa viimeiset vastukset poistetaan laskennassa. Se on etu, joten sitä voidaan helposti käyttää tunnetun resistanssin laskemiseen.

Carey-kasvatus-silta

Yhtäläiset resistanssit, kuten P & Q, on kytketty sisäisiin rakoihin 2 ja 3, tyypillinen vastus 'R' voidaan liittää aukon 1 sisään ja 'X' (tuntematon vastus) on kytketty rakoon4. ED on tasapainotuspituus, joka voidaan laskea E-päästä. Whetstone Bridge -periaatteen mukaisesti

P / Q = R + a + l1ρ / X + b + (100-1 l) ρ

Edellä olevassa yhtälössä a & b ovat loppumuutoksia E & F-päässä ja on vastus jokaisen yksikön pituudelta siltalangassa. Jos tätä testausta jatketaan muuttamalla X & R: tä, tasapainotuspituus ’l2’ lasketaan loppupäästä E.

P / Q = X + a + 12 ρ / R + b + (100-12) ρ

Edellä olevasta kahdesta yhtälöstä

X = R + ρ (11-12)

Olkoon l1 ja l2 tasapainotuspituudet, kun yllä oleva testaus tehdään tyypillisen resistanssin 'r' sijasta 'R' ja X: n sijaan leveä kuparinauha '0' -resistanssilla.

0 = r + ρ (11 ’-12’) tai ρ = r / 11 ’-12’

Jos kelan vastukset ovat X1 ja X2 lämpötiloissa, kuten t1oc ja t2oc, TCR on

Α = X2 - X1 / (X1t2 - X2t1)

Ja myös jos kelan vastukset ovat X0 ja X100 lämpötiloissa, kuten 0oc ja 100oc, TCR on

“summien totuustaulukon tuote ”

Α = X100 - X0 / (X0 x 100)

Näin ollen kyse on lämpötilakertoimesta vastus . Edellä olevista tiedoista voidaan lopuksi päätellä, että tämä on modifikaation laskeminen missä tahansa sähkövastuksen aineessa jokaiselle lämpötilan muutoksen tasolle. Tässä on kysymys sinulle, mikä on vastuskerroinyksikön yksikkö?