من أنواع المقاومة الحرارية؟
- يوجد نوعين من المقاومات الحرارية: الأولى يكون معامل حرارتها سلبي؛ تنقص مقاومتها مع زيادة درجة الحرارة (NTC).
- الثانية تزداد قيمة مقاومتها مع إرتفاع درجة حرارتها (PTC). إذا أرادنا قياس درجة الحرارة مثلا باستعمال مقاومة حرارية ذات معامل حرارة سلبي وفيما يلي الفرق بين انواع المقاومة الحرارية بالتفصيل
1- المقاومة ذات معامل الحرارة السالب Negative Temperature Coefficient Thermistor - NTC
وهذا النوع هو الأكثر إستخداماً، وتقل قيمة المقاومة مع إزدياد درجة الحرارة، والمعادلة التالية توضح العلاقة بين درجة الحرارة وقيمة المقاومة.R = R0 * e ^ [ β ( 1/T – 1/To ) ]
R: قيمة المقاومة النهائية عند درجة الحرارة T.
R0: قيمة المقاومة عند درجة الحرارة المرجعية (To) . ونحصل عليها من صفحة البيانات(data sheet) الخاصة بالمقاومة.
e: تساوى 2.718281828
β : ثابت مادة المقاومة ، وتتراوح ما بين 3000 إلى 5000 , ونحصل عليه من صفحة البيانات (data sheet) الخاصة بالمقاومة.
T: درجة الحرارة المراد حساب قيمة المقاومة عندها.
To: درجة الحرارة المرجعية (غالباً ما تكون درجة حرارة الغرفة وتحسب على أنها 25 درجة مئوية).
ملحوظة:
يجب التعويض عن درجات الحرارة بوحدة الكلفن ، وللتحويل من الدرجة المئوية إلى درجة الكلفن نحسبها من المعادلة التالية
T = 273 + C
مثال
مقاومة حرارية قيمتها عند 25 درجة مئوية هى 100 KΩ ، أوجد قيمتها عند 100 درجة مئوية إذا علمت أن قيمة الثابت β يساوى 4400.
الحل
To = 273 + 25 = 298
T = 273 + 100 = 398
R = 100 000 * e ^ [ 4400 ( (1/398) – (1/298) ) ]
R = 5.136 KΩ
والشكل التالى يوضح صفحة البيانات الخاصة بمقاومة حرارية تنتجها إحدى الشركات، وفيه نرى شكل المقاومة وأبعادها، وأن المقاومة تعمل فى مدى من درجات حرارة يتراوح ما بين -30 إلى +125 درجة مئوية وأقصى قيمة تيار يمكن أن تتحمله المقاومة عند درجة حرارة 25 درجة مئوية.
ويوضح أيضاً عدد من المقاومات وقيمتها عند 25 درجة مئوية، وأيضاً عند 100 درجة مئوية، بالإضافة إلى الثابت β.
والشكل التالى يوضح العلاقة بين قيمة المقاومة الأخيرة الموجودة بالجدول السابق ودرجات الحرارة من 25 درجة مئوية (298 K) إلى 100 درجة مئوية (398 K).
وفيه نرى أن قيمة المقاومة تقل مع إزدياد درجة الحرارة.
ونلاحظ من الشكل السابق أن العلاقة بين درجة الحرارة والمقاومة علاقة غير خطية, وللحصول على علاقة أكثر خطية تؤدى الى تحسين الاستجابة فى بعض التطبيقات (مثل الدوائر التى تتطلب قياس درجة الحرارة) يتم توصيل مقاومة ثابتة القيمة بالتوازى مع المقاومة الحرارية, وتحسب قيمة المقاومة الثابتة من العلاقة التالية
Rp = Rt * [ (β-2T) / (β+2T) ]
حيث:
Rp : قيمة المقاومة المراد حسابها والتى توصل على التوازى.
Rt : قيمة المقاومة الحرارية عند درجة حرارة مرجعية.
T: درجة الحرارة المرجعية بالكلفن
وتختار درجة الحرارة المرجعية بحيث تكون فى منتصف مدى الدرجات الذى ترغب فى جعله أكثر خطية
مثال
مقاومة حرارية ذات ثابت حرارى قدره 4400 قيمتها 100 K أوم عند درجة حرارة 25 درجة مئوية, احسب قيمة المقاومة الثابتة التى توصل معها على التوازى لتصبح أكثر خطية وذلك عند درجات حرارة تتراوح من 47 الى 87 درجة مئوية
والمنحنى التالى يوضح العلاقة بين درجة الحرارة والمقاومة قبل وبعد استخدام المقاومة Rp
عند توصيل الجهد الكهربى على المقاومة الحرارية يجب ألا يكون هذا الجهد كبير وذلك حتى لايمر تيار عالى يؤدى الى رفع درجة حرارة المقاومة فتقل قيمتها نتيجة لحرارتها الذاتية وليس نتيجة لدرجة حرارة الوسط المحيط الذى يجب أن تتأثر به.
كما يجب ملاحظة أقصى قيمة للتيار يمكن أن تتحملها المقاومة الحرارية وذلك كما هو موضح فى صفحة البيانات.
وظيفة الثيرميستور NTC للاجهزة الكهربية؟ عند تشغيل أي جهاز بتوصيله بكهرباء الحائط، يندفع مقدار كبير من التيار الكهربي إلى الجهاز لمدة بسيطة (أجزاء من الثانية) تم يصل بعد ذلك وبسرعة إلى قيمة الثبات أو الاستقرار steady state. هذا الاندفاع للتيار في بداية التشغيل يُطلق عليه بالإنجليزية Inrush current. أي جهاز في العالم يعمل على الكهرباء عند تشغيله يحدث اندفاع للتيار لفترة قصيرة جداً قبل أن يستقر إلى القيمة الثابتة له. قيمة تيار الاندفاع = ضعف تيار الاستقرار على الأقل. إذا كان الجهاز يسحب 3,5 أمبير (مثلاً) في وضع الاستقرار فانه عند بداية تشغيله يسحب حوالي 10 أمبير لمدة قصيرة جدا (أجزاء من الثانية).
تيار الاندفاع هذا يؤذي بعض العناصر الإلكترونية الموجودة داخل الجهاز، خصوصا مع تكرار نشوءه مع كل مرة يتم فيها تشغيل الجهاز.
الآن باستخدام الثيرميستور NTC نستطيع التخلص أو على الأقل تقليل الضرر بنسبة كبيرة لان الثيرميستور NTC يقوم بمنع تيار الاندفاع من المرور أو على الأقل يقوم بخفض قيمته إلى درجة تتحملها العناصر الإلكترونية. من هنا يُطلق في بعض الأحيان على الثيرميستور NTC اسم آخر هو مُحدد تيار الاندفاع Inrush Current Limiter وتُختصر إلى ICL. يعمل مُحدد تيار الاندفاع ICL (أي الثيرميستور NTC) بالطريقة التالية:
في بداية التشغيل يكون الثيرميستور NTC بارداً فتكون مقاومته اكبر ما يمكن بحيث تسمح لقيمة معينة (محدودة) من التيار بالمرور، وبمرور التيار في الثيرميستور NTC ترتفع درجة حرارته بالتدريج فتبدأ مقاومته بالانخفاض تدريجيا مما يسمح لمزيد من التيار بالمرور يتم ذلك في وقت قصير جداً.
2- المقاومة ذات معامل الحرارة الموجب Positive Temperature Coefficient Thermistor - PTC
يستخدم فى حماية دوائر شحن البطاريات والمكثفات لحماية دائرة التوحيد (البريدج) من التيار الزائد الذى يمر عند بداية الشحن حيث ان هذا التيار يمر فى الثيرمستور فيسبب ارتفاع درجة حرارته بالتالى تزيد مقاومته مما يؤدى الى تقنين التيار المسحوب حتى يتم الشحن بمقدار معين فيتم تجاوز الثيرميستور عن طريق ريليه او فايرستور
يستخدم فى حماية الملفات الكهربية فى المحولات ومحركات التيار المستمر والملفات اللولبية (السولنويد) كالفرملة والكامة من التلف عند سحب تيار زائد او حدوث تيار القصر (القفلة)
فى محركات التيار المتردد وعند تشغيل المحرك وسحب التيار المناسب له سيقل انتاج الحرارة من ناحية ومن ناحية اخرى سيتم تبديد الحرارة مع الهواء ولكن يستخدم الثيرمستور فى مراقبة درجة الحرارة داخل جسم محركات التيار المتردد (قد تكون من 100 الى 150 درجه) بهدف حماية ملفات المحرك من وصول درجة الحرارة الى القيمة التى تهدد انهيار العزل كما فى حالات تراكم الحرارة لعدم التبريد الكافى او سحب تيار زائد او حدوق قصر
بالرغم من ان استخدام الانفرتر يقلل من انتاج الحرارة فى المحرك الا انه يتاح توصيل الثيرمستور مع مغيرات التردد (الانفرتر) مباشرة فى منافذ خاصة ليستخدم فى مراقبه درجة الحرارة داخل المحرك ومن خلال ضبط متغيرات البرمجة يمكن التحكم فى تسيير المحرك حتى انتهاء الرحلة او توقيفه لحظيا
هل المقاومة الحرارية تكون حساسة للضوء؟
- المقاومة الحرارية حساسة لدرجة الحرارة وليس الضوء ولكنها تصنع من اشباه موصلات قد تتأثر بالضوء
ما هو الثرموستر؟
- كما ذكرنا فهي مقاومة تتغير قيمتها بتغير درجة الحرارة ، ويستخدم هذا النوع من المقاومات فى دوائر تحكم ودوائر قياس درجة الحرارة وأجهزة الانذار، transient current suppression
"نحن لانمنع ان تنقل عنا، ولكن من فضلك يجب ان تذكرنا (اسم الكاتب ورابط الصفحة ونرجو مشاركة المقال مع الاصدقاء)"
مقالات تهمك
- أفضل خمس مواقع لحل أصعب معادلات رياضية ستساعدك في حلها ...
- دليل المحولات الكهربية | ما هو المحول وتركيبه وانواعه ومجموعات ...
- كل ما تريد معرفته عن محطات المحولات Substation - بريمو هندسة
- صيانة المحطات الشمسية ( صيانة الخلايا والانفرتر واللوحات ...
- شرح ميكانيكا المواد pdf (مزكرة المراجعة-حل الكويز والميدترم ...