Numele lucrarii : Rezistoare neliniare

Evidentierea caracteristicilor principale (electrice si termice) ale rezistoarelor neliniare dependente de temperatura si tensiune (termistoare si varistoare).

Pentru determinarea caracteristicilor termice ale termistoarelor se foloseste un montaj care cuprinde o incinta cu ulei in care se gasesc rezistoarele de masura. O rezistenta alimentata de la o sursa de tensiune reglabila permite incalzirea incintei. Un termocuplu permite calcularea temperaturii din incinta:

q _i = q _a + k U

unde

q _i - temperatura incintei ( C);

q _a - temepratura ambianta ( C);

k - constanta termocuplului k = 26 C/mV ;

U - tensiunea generata de termocuplu (mV).

Rezistoarele de masura sunt:

- un termistor NTC;

- doua termistoare PTC;

- doua rezistoare liniare (RCG si RPM).

Prelucrarea datelor:

1.- Cu datele din tabel se reprezinta grafic variatia rezistentei in functie de temperatura.

2.- Pentru termistorul NTC se calculeaza parametrii A si B cu q q _a si q C:

B = ln (R₁ /R₂ )/( 1/T₁ - 1/T₂ )

A = R ₁ exp(-B/T ₁)

R₁ = 33 kW

R₂ = 4 kW

B = - 3216.18 K

A = 0,575 W

3.- Pentru unul din termistoarele PTC se calculeaza constantele A, B si C. Pentru B si C se aleg doua temperaturi pentru care rezistenta este mare, neglijandu-se A. Parametrul A se calculeaza alegand o temperatura pentru care rezistenta este mica, utilizand B si C determinati anterior:

B = ln (R ₃ / R ₂ ) / ( 1/T₂ - 1/T₃ )

C = R₂ exp(-B/T₂ )

A = R₁ - C exp( B/T₁ )

T₁ = 313,5 K R₁ = 14,3 k kW

T₂ = 373,5 K R₂ = 23 k kW

T₃ = 393,5 K R₃ = 29 k kW

B = 1703,42 K

C = 240,46 W

A = -32,056 kW

4.- Se compara variatiile cu temperatura ale rezistoarelor R₁ si R₂ intre ele si cu cele ale termistoarelor:

Variatiile rezistoarelor R₁ si R₂ sunt foarte mici (neglijabile) fata de variatiile termistoarelor. Totusi, variatia rezistorlui RCG este mai mare decat a rezistorului RPM, fapt ce se explica deoarece coeficientul de variatie cu temperatura al rezistoarelor RPM este mai mic decat cel al rezistoarelor RCG.

5.-Pentru cele doua termistoare PTC se indica temperatura de basculare:

PTC1 : q_B C

PTC2 : q_B C

Pentru determinarea caracteristicii U(I) a unui termistor NTC se incalzeste (direct, prin efect Joule) un termistor si se masoara tensiunea la borne pentru valori din ce in ce mai mari ale intensitatii curentului ce trece prin termistor:

Cu ajutorul unui osciloscop se ridica caracteristica unui varistor (vezi grafic hartie milimetrica).

1.- Care este efectul cresterii temperaturii ambiante asupra caracteristicii U(I) a termistorului NTC?

In prima faza U(I) creste dar apoi, odata cu scaderea drastica (exponentiala) a R(T), tensiunea scade. Astfel termistorul poate fi folosit ca protectie la suprasarcina sau supratensiune.

2.- Care este rolul uleiului din incinta de masura?

Incalzeste indirect termistoarele.

3.- Coeficientul de disipatie termica a termistorului se modifica cand termistorul este imersat in ulei fata de cazul in care este in aer?

Da, deoarece uleiul conduce mai bine caldura decat aerul, deci convectia este mai puternica.

4.- Ce efect ar avea ridicarea caracteristicii U(I) folosind termistorul in montajul din figura 9?

Supraincalzirea incintei prin dublu efect Joule (trecerea curentului prin termistor si prin rezistenta de incalzire).

5.- Care este explicatia pentru care caracteristica U(I) a termistorului NTC prezinta o portiune liniara spre valori mici ale curentului si tensiunii?

Deoarece variatia rezistentei cu temperatura este mica la valori mici de tensiune si curent, termistorul se poate aproxima cu un rezistor liniar.

6.- Cum ar arata caracteristica U(I) a unui termistor NTC daca, teoretic, masuratoarea s-ar efectua foarte rapid, intr-un timp t << t

Ar fi liniara.

7.- Deduceti relatia 11 !

8.- Daca schimbati valorile temperaturilor in calculul parametrilor A, B si C ce se observa?

Se observa fluctuatii in jurul valorilor determinate. Facandu-se o medie si o imprastiere se poate da un rezultat probabilistic mult mai precis.

9.-Calculati parametrii k si pentru varistorul echivalent obtinut prin conectarea in serie a doua varistoare identice.

10.- Cum se explica forma caracteristicii R(T) pentru termistorul PTC?

Initial, datorita conductiei (de tip "n" sau "p") se comporta ca un semiconductor sau ca un termistor NTC. Urmeaza o comportare PTC dupa care, la temperaturi suficient de mari o stabilizare si, din nou o comportare NTC.

11.- De ce factori depinde timpul dupa care se atinge regimul termic stationar?

De caracteristice constructive ale termistorului si de constanta termica de timp t

12.- Variatia temperaturii ambiante in timpul masuratorii poate afecta precizia sa?

Dar, dar influenta nu este vizibila decat pentru variatii foarte mari ale temperaturii ambiante.