Coeficient de resistència de temperatura: fórmula i mètode de mesura

En enginyeria elèctrica o electrònica, quan el flux de corrent es subministra a través d’un cable, obté calor a causa del cable resistència . En perfecte estat, la resistència ha de ser '0', però no es produeix. Quan el fil s’escalfa, la resistència del fil canvia segons la temperatura. Tot i que es prefereix que la resistència es mantingui estable i que sigui independent la temperatura . Per tant, el canvi de resistència per a cada canvi de grau dins de la temperatura s’anomena coeficient de resistència de temperatura (TCR). Generalment, es denota amb un símbol alfa (α). El TCR del metall pur és positiu perquè quan augmenta la temperatura augmentarà la resistència. Per tant, és necessari fer resistències molt precises allà on la resistència no modifiqui els aliatges.

Quin és el coeficient de resistència de temperatura (TCR)?

Sabem que hi ha molts materials i que tenen certa resistència. La resistència del material canvia en funció de la variació de temperatura. La principal relació entre la modificació de temperatura i la modificació de la resistència la pot donar el paràmetre anomenat TCR (coeficient de resistència de temperatura). Es significa amb el símbol α (alfa).

Segons el material que es pot obtenir, el TCR es separa en dos tipus, com ara un coeficient de resistència de temperatura positiu (PTCR) i un coeficient de resistència de temperatura negatiu (NTCR).

coeficient de resistència a la temperatura

A PTCR, quan s’incrementa la temperatura, augmentarà la resistència del material. Per exemple, en els conductors quan la temperatura augmenta, la resistència també augmenta. Per als aliatges com el constantan i la manganina, la resistència és força baixa en un interval de temperatura concret. Per a semiconductors com a aïllants (cautxú, fusta), silici i germani i electròlits. la resistència es redueix i la temperatura augmentarà, de manera que tenen un TCR negatiu.

En els conductors metàl·lics, quan la temperatura augmenta, la resistència augmentarà a causa dels següents factors que inclouen els següents.

• Rectament sobre la primera resistència
• Augment de la temperatura.
• Basat en la vida del material.

La fórmula del coeficient de resistència de la temperatura

La resistència del conductor es pot calcular a qualsevol temperatura especificada a partir de les dades de temperatura, és el TCR, la seva resistència a la temperatura típica i el funcionament de la temperatura. En termes generals, el coeficient de temperatura de la fórmula de resistència es pot expressar com

R = R_ref(1 + α (T - Tref))

On

'R' és la resistència a temperatura 'T'

‘R_ref'És la resistència a la temperatura' Tref '

'Α' és el TCR del material

'T' és la temperatura del material en ° Celsius

'Tref' és la temperatura de referència utilitzada per a la qual s'indica el coeficient de temperatura.

El Unitat SI del coeficient de temperatura de resistivitat és per grau centígrad o (/ ° C)

El unitat del coeficient de resistència de temperatura és Celsius

Normalment, el TCR (coeficient de resistència de temperatura) és coherent amb una temperatura de 20 ° C. Per tant, normalment aquesta temperatura es pren com a temperatura ambient normal. Així, el coeficient de temperatura de derivació de resistència normalment inclou això a la descripció:

R = R20 (1 + α20 (T − 20))

On

'R20' és la resistència a 20 ° C

‘Α20’ és el TCR a 20 ° C

El TCR de resistències és positiu, negatiu d'una altra manera constant en un interval fix de temperatura. Seleccionar la resistència correcta podria aturar la necessitat de compensar la temperatura. Es necessita un TCR gran per mesurar la temperatura en algunes aplicacions. Els resistors destinats a aquestes aplicacions es coneixen com termistors , que tenen un PTC (coeficient de resistència de temperatura positiu) o NTC (coeficient de resistència de temperatura negatiu).

Coeficient de resistència de temperatura positiu

Un PTC fa referència a alguns materials que experimenten una vegada que augmenta la seva temperatura i també augmenta la resistència elèctrica. Els materials que tenen un coeficient més elevat mostren un augment ràpid amb la temperatura. Un material PTC està dissenyat per aconseguir la màxima temperatura que s’utilitza per a una tensió i / p determinada, ja que en un punt concret quan augmenta la temperatura augmentarà la resistència elèctrica. El coeficient de temperatura positiu dels materials de resistència és autolimitat de forma natural, no com els materials NTC o el calentament de resistència lineal. Alguns dels materials com el cautxú PTC també tenen un coeficient de temperatura que augmenta exponencialment

Coeficient de resistència de la temperatura negativa

Un NTC fa referència a alguns materials que experimenten una vegada que augmenta la seva temperatura i disminueix la resistència elèctrica. Els materials que tenen un coeficient inferior mostren una ràpida disminució amb la temperatura. Els materials NTC s’utilitzen principalment per fabricar limitadors de corrent, termistors i sensors de temperatura .

Mètode de mesura de TCR

El TCR d’una resistència es pot decidir mitjançant el càlcul dels valors de resistència en un interval adequat de temperatures. El TCR es pot mesurar quan el pendent normal del valor de resistència és superior a aquest interval. Per a les relacions lineals, això és precís ja que el coeficient de temperatura de la resistència és estable a cada temperatura. Però hi ha diversos materials que tenen un coeficient com no lineal. Per exemple, un Nichrome és un aliatge popular utilitzat per a resistències, i la relació principal entre el TCR i la temperatura no és lineal.

Com que el TCR es mesura com a pendent normal, és molt significatiu identificar l'interval de TCR i la temperatura. El TCR es pot calcular utilitzant un mètode estandarditzat com la tècnica MIL-STD-202 per al rang de temperatura de -55 ° C a 25 ° C i de 25 ° C a 125 ° C. Com que el valor màxim calculat s’identifica com a TCR. Aquesta tècnica sovint s’efectua per damunt d’indicar una resistència destinada a aplicacions amb poca exigència.

Coeficient de resistència de temperatura per a alguns materials

A continuació s’enumera el TCR d’alguns materials a 20 ° C de temperatura.

• Per al material de plata (Ag), el TCR és de 0,0038 ° C
• Per al material de coure (Cu), el TCR és de 0,00386 ° C
• Per al material daurat (Au), el TCR és de 0,0034 ° C
• Per al material d'alumini (Al), el TCR és de 0,00429 ° C
• Per al material de tungstè (W), el TCR és de 0,0045 ° C
• Per al material de ferro (Fe), el TCR és de 0,00651 ° C
• Per al material de platí (Pt), el TCR és de 0,003927 ° C
• Per al material Manganina (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%), el TCR és de 0,000002 ° C
• Per al material de mercuri (Hg), el TCR és de 0,0009 ° C
• Per al material Nichrome (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%), el TCR és de 0,0004 ° C
• Per al material Constantan (Cu = 55% + Ni = 45%), el TCR és de 0,00003 ° C
• Per al material de carboni (C), el TCR és de - 0,0005 ° C
• Per al material de germani (Ge), el TCR és de - 0,05 ° C
• Per al material de silici (Si), el TCR és de - 0,07 ° C
• Per al material de llautó (Cu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%), el TCR és de 0,0015 ° C
• Per al material de níquel (Ni), el TCR és de 0,00641 ° C
• Per al material de llauna (Sn), el TCR és de 0,0042 ° C
• Per al material de zinc (Zn), el TCR és de 0,0037 ° C
• Per al material de manganès (Mn), el TCR és de 0,00001 ° C
• Per al material de Tàntal (Ta), el TCR és de 0,0033 ° C

Experiment TCR

El coeficient de temperatura de l'experiment de resistència t s’explica a continuació.

Objectiu

L’objectiu principal d’aquest experiment és descobrir el TCR d’una determinada bobina.

Aparell

L’aparell d’aquest experiment inclou principalment cables de connexió, pont d’acollida Carey, caixa de resistència, acumulador de plom, clau unidireccional, resistència baixa desconeguda, jockey, galvanòmetre, etc.

Descripció

Un pont d’acollida Carey és principalment similar a un pont metre perquè aquest pont es pot dissenyar amb 4 resistències com P, Q, R i X i estan connectades entre si.

Pont de blat

A l’anterior El pont de Whetstone , el galvanòmetre (G), un acumulador de plom (E) i les claus del galvanòmetre i de l'acumulador són K1 i K respectivament.

Si es canvien els valors de resistència, no hi ha corrent de flux a través de la ‘G’ i la resistència desconeguda es pot determinar mitjançant qualsevol de les tres resistències conegudes com P, Q, R i X. La següent relació s’utilitza per determinar la resistència desconeguda.

P / Q = R / X

El pont d’acolliment Carey es pot utilitzar per calcular la disparitat entre dues resistències gairebé iguals i coneixent el valor, es pot calcular l’altre valor. En aquest tipus de pont, les últimes resistències s'eliminen en càlcul. És un avantatge i, per tant, es pot utilitzar fàcilment per calcular una resistència coneguda.

Carey-foster-bridge

Les resistències iguals com P & Q es connecten als espais interns 2 i 3, la resistència típica ‘R’ es pot connectar dins de l'espai 1 i la 'X' (resistència desconeguda) està connectada dins de l'espai4. L’ED és la longitud d’equilibri que es pot calcular des de l’extrem ‘E’. Segons el principi del pont de Whetstone

P / Q = R + a + l1ρ / X + b + (100- l1) ρ

A l'equació anterior, a & b són les modificacions finals a l'extrem E & F i és la resistència per a la longitud de cada unitat del cable de pont. Si aquesta prova és contínua canviant X & R, la longitud d’equilibri ‘l2’ es calcula a partir del final E.

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

A partir de les dues equacions anteriors,

X = R + ρ (11-12)

Sigui l1 i l2 les longituds d’equilibri un cop realitzada la prova anterior mitjançant una resistència típica ‘r’ en lloc de ‘R’ i en lloc de X, una ampla tira de coure de resistència ‘0’.

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

Si les resistències de la bobina són X1 i X2 a temperatures com t1oc i t2oc, llavors el TCR és

Α = X2 - X1 / (X1t2 - X2t1)

I també si les resistències de la bobina són X0 i X100 a temperatures com 0oc i 100oc, el TCR és

Α = X100 - X0 / (X0 x 100)

Per tant, es tracta del coeficient de temperatura de resistència . A partir de la informació anterior, podem concloure que aquest és el càlcul de la modificació en qualsevol substància de resistència elèctrica per a cada nivell de canvi de temperatura. Aquí teniu una pregunta, quina és la unitat del coeficient de resistència de temperatura?