Термопредохранители

Термопредохранители - это специальные датчики, которые преобразовывают температурные значения в иные физические показатели (к примеру, напряжение или сопротивление).

Термопредохранители делятся на несколько категорий: терморезисторы, термопары, полупроводниковые термочувствительные элементы и тепловые реле.

Задачей терморезисторов является перевод температурных показателей в параметры сопротивления. Каждый проводящий материал имеет свою степень электрического сопротивления, значение которого меняется во время колебания температуры. Физическая величина, характеризующая изменение сопротивления при сдвиге температуры на один градус, носит название температурного коэффициента сопротивления (TKC). Если увеличение значения температуры приводит к повышению сопротивления, то TKC считается положительным, а если к понижению – отрицательным.

Основными параметрами резисторов являются: спектр измеряемых температур, номинальное значение сопротивления, максимальная мощность теплового рассеивания и температурный коэффициент сопротивления.

Терморезисторы с отрицательным TKC называются термисторами. Во время их изготовления зачастую применяют оксиды различных металлов, керамические материалы и алмазные кристаллы. Основной сферой применения термисторов являются бытовые и промышленные устройства с диапазоном рабочих температур от -40°С до +300°С. Также терморезисторы с отрицательной температурной характеристикой применяются для ограничения пускового тока в разнообразных электронных устройствах (к примеру в импульсных блоках питания). В спокойном состоянии температура термистора не превышает комнатную и а его сопротивление имеет значение нескольких Ом, а в момент зарядки пускового конденсатора термистор подавляет резкий скачок силы тока, ограничивая его до уровня, который зависит от номинального сопротивления терморезистора. Проходящий электрический ток нагревает датчик, и его сопротивление становится незначительным, что даёт возможность не ограничивать дальнейшую работу устройства.

Терморезисторы с положительным TKC называются позисторами. Положительными параметрами температурного коэффициента сопротивления обладают все металлы, а также некоторые керамические и полупроводниковые материалы. Данный тип термодатчиков зачастую используются в качестве защиты электрических элементов в электродвигателях, трансформаторах и прочих подобных устройствах, подверженных перегреву. С этой целью выводы позистора монтируются в электрическую схему последовательно с нагрузкой, а его термочувствительная часть плотно фиксируется в зоне с повышенной температурой. Данный тип защиты очень эффективен и не ограничивается количеством срабатываний. Даже в случае скачка напряжения позистор может защитить устройство, сработав в качестве обычного одноразового предохранителя, который размыкает электрическую цепь. Ещё позисторы используются в схемах запуска люминесцентных осветительных приборов для существенного увеличения срока их службы.

Температурные предохранители, конструкция которых базируется на соединении двух различных металлов или полупроводниковых материалов, называются термопарой. Чаще всего во время их изготовления используют платину, алюмель, хромель и медь. Данный тип термодатчиков широко применяется в промышленности, медицине, научной деятельности за счёт возможности функционировать при высоких температурных режимах. Благодаря особенностям функционирования данного типа устройств есть возможность получения обратного эффекта - в случае пропускания электрического тока в месте контакта двух материалов появляется разность температур, что позволяет использовать их в качестве нагревательных или охлаждающих элементов. Такие устройства носят название элементов Пельтье.

Принцип работы полупроводниковых термочувствительных элементов основан на эффекте изменения температуры на границе полупроводникового перехода диодов и транзисторов. Данный тип приборов характеризуется температурным коэффициентом напряжения – изменением напряжения впоследствии изменения температуры. На них основываются специальные микросхемы, обладающие высокой точностью фиксирования температуры.

Тепловые реле (термореле) являются устройствами, выполняющими включение и выключение нагрузки при определённых значениях температуры. Принцип их работы основан на превращении тепловой энергии в механическую, направленную на размыкание и замыкание контактов. Чаще всего термореле применяются в бытовых, промышленных приборах и автотранспорте. Основными преимуществами данных устройств перед другими типами термопредохранителей являются невысокая стоимость и простота в эксплуатации. Существуют термореле с настраиваемым и предустановленным значением температуры срабатывания. Основные характеристики термореле: температура активации, во время которой происходит размыкание или замыкание контактов, возвратная температура, разница между температурой активации и возвратной, номинальные параметры силы тока и напряжения, сопротивление контактных поверхностей, время активации и относительная погрешность.

Простейшим типом термореле являются биметаллические реле. В устройствах такого типа срабатывание происходит впоследствии механической деформации биметаллической пластины по причине различного коэффициента расширения металлов, из которых состоит пластина. Данный вид термореле делится на две подкатегории – термоограничители применяются для защиты, и после их активации необходимо вручную перевести устройства в исходное положение, а терморегуляторы предназначены с целью регуляции режима работы приборов в конкретно заданном диапазоне температур за счёт автоматического управление подачей электропитания.