Temperaturni koeficient upora: formula in merilna metoda

Temperaturni koeficient upora: formula in merilna metoda

V elektrotehniki ali elektroniki, ko pretok toka skozi žico dobi toploto zaradi žice odpornost . V popolnem stanju mora biti upor '0', vendar do tega ne pride. Ko se žica segreje, se upornost žice spreminja glede na temperaturo. Čeprav je zaželeno, da mora odpornost ostati stabilna in mora biti neodvisna temperatura . Torej, sprememba upora za vsako spremembo stopnje znotraj temperature se imenuje temperaturni koeficient upora (TCR). Na splošno je označen s simbolom alfa (α). TCR čiste kovine je pozitiven, ker ko se temperatura poveča, se odpornost poveča. Zato je treba izvesti zelo natančne upore, kjer odpornost ne spremeni zlitin.



Kolikšen je temperaturni koeficient upora (TCR)?

Vemo, da je materialov veliko in so nekoliko odporni. Odpornost materiala se spreminja glede na temperaturno nihanje. Glavno razmerje med spremembo temperature in spremembo odpornosti lahko poda parameter, imenovan TCR (temperaturni koeficient upora). Označena je s simbolom α (alfa).


Na podlagi materiala, ki ga je mogoče dobiti, je TCR ločen na dve vrsti, kot sta pozitivni temperaturni koeficient upora (PTCR) in negativni temperaturni koeficient upora (NTCR).





temperaturni koeficient odpornosti

temperaturni koeficient odpornosti

V PTCR, ko se temperatura poveča, se bo odpornost materiala povečala. Na primer, v vodnikih, ko se temperatura poveča, se poveča tudi upor. Za zlitine, kot sta konstantan in manganin, je odpornost v določenem temperaturnem območju precej nizka. Za polprevodniki kot so izolatorji (guma, les), silicij, germanij in elektroliti. upor se zmanjša, nato pa se temperatura poveča, zato imajo negativni TCR.



Ko se temperatura poveča, se v kovinskih vodnikih odpornost poveča zaradi naslednjih dejavnikov, ki vključujejo naslednje.

  • Neposredno na zgodnji odpor
  • Povišanje temperature.
  • Glede na življenjsko dobo materiala.

Formula za temperaturni koeficient upora

Odpornost vodnika lahko izračunamo pri kateri koli določeni temperaturi iz temperaturnih podatkov, to je TCR, njegova upornost pri tipični temperaturi in delovanje temperature. Na splošno temperaturni koeficient formule upora lahko izrazimo kot


R = Rref(1 + α (T - Tref))

Kje

„R“ je upor pri temperaturi „T“

„Rref'Je odpornost pri temperaturi' Tref '

„Α“ je TCR materiala

„T“ je temperatura materiala v ° Celzija

„Tref“ je referenčna temperatura, za katero je naveden koeficient temperature.

The SI enota temperaturnega koeficienta upora je na stopinjo Celzija ali (/ ° C)

The enota temperaturnega koeficienta upora je ° Celzija

Običajno je TCR (temperaturni koeficient upora) skladen s temperaturo 20 ° C. Torej se običajno ta temperatura šteje za normalno sobno temperaturo. Tako je temperaturni koeficient izpeljave upora to običajno vključi v opis:

R = R20 (1 + α20 (T − 20))

Kje

„R20“ je odpornost pri 20 ° C

„Α20“ je TCR pri 20 ° C

TCR za upori je pozitiven, negativen, sicer konstanten v določenem temperaturnem območju. Če izberete pravi upor, lahko ustavite potrebo po temperaturni kompenzaciji. Za merjenje temperature je v nekaterih aplikacijah potreben velik TCR. Upori, namenjeni za te namene, so znani kot termistorji , ki imajo PTC (pozitivni temperaturni koeficient upora) ali NTC (negativni temperaturni koeficient upora).

Pozitivni temperaturni koeficient upora

PTC se nanaša na nekatere materiale, pri katerih se po dvigu temperature poveča tudi električni upor. Materiali, ki imajo višji koeficient, nato hitro naraščajo s temperaturo. PTC material je zasnovan tako, da doseže najvišjo temperaturo, uporabljeno za določeno i / p napetost, ker se bo v določeni točki, ko se temperatura poveča, povečala električna upornost. Pozitivni temperaturni koeficient uporovnih materialov je samoumeven, seveda ne kot materiali NTC ali linearno uporno ogrevanje. Nekateri materiali, kot je PTC guma, imajo tudi eksponentno naraščajoči temperaturni koeficient

Negativni temperaturni koeficient upora

NTC se nanaša na nekatere materiale, ki imajo, ko se temperatura zviša, se električni upor zmanjša. Materiali, ki imajo nižji koeficient, nato hitro naraščajo s temperaturo. NTC materiali se v glavnem uporabljajo za izdelavo omejevalnikov toka, termistorjev in temperaturni senzorji .

Merilna metoda TCR

TCR upora se lahko določi z izračunom vrednosti upora v ustreznem temperaturnem območju. TCR je mogoče izmeriti, ko je normalni naklon vrednosti upora nad tem intervalom. Za linearne relacije je to natančno, saj je temperaturni koeficient upora pri vsaki temperaturi stabilen. Obstaja pa več materialov s koeficientom, kot je nelinearen. Nichrome je na primer priljubljena zlitina, ki se uporablja za upore in glavno razmerje med TCR in temperaturo ni linearno.

Ker se TCR meri kot običajni naklon, je zelo pomembno določiti interval TCR in temperature. TCR lahko izračunamo s standardizirano metodo, kot je tehnika MIL-STD-202, za območje temperature od -55 ° C do 25 ° C in 25 ° C do 125 ° C. Ker je največja izračunana vrednost označena kot TCR. Ta tehnika pogosto učinkuje zgoraj in kaže na upor, namenjen za nizko zahtevne aplikacije.

Temperaturni koeficient odpornosti za nekatere materiale

TCR nekaterih materialov pri temperaturi 20 ° C je naveden spodaj.

  • Za material srebra (Ag) je TCR 0,0038 ° C
  • Za bakreni (Cu) material je TCR 0,00386 ° C
  • Za material zlata (Au) je TCR 0,0034 ° C
  • Za material iz aluminija (Al) je TCR 0,00429 ° C
  • Za volframove (W) materiale je TCR 0,0045 ° C
  • Za material železa (Fe) je TCR 0,00651 ° C
  • Za material iz platine (Pt) je TCR 0,003927 ° C
  • Za material Manganin (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%) je TCR 0,000002 ° C.
  • Za material živega srebra (Hg) je TCR 0,0009 ° C
  • Za material iz nikroma (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%) je TCR 0,0004 ° C.
  • Za material Constantan (Cu = 55% + Ni = 45%) je TCR 0,00003 ° C
  • Za ogljikov (C) material je TCR - 0,0005 ° C
  • Za material germanij (Ge) je TCR - 0,05 ° C
  • Za silicijev (Si) material je TCR - 0,07 ° C
  • Za medeninast material (Cu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%) je TCR 0,0015 ° C.
  • Za material niklja (Ni) je TCR 0,00641 ° C
  • Za kositer (Sn) material je TCR 0,0042 ° C
  • Za material cinka (Zn) je TCR 0,0037 ° C
  • Za material mangana (Mn) je TCR 0,00001 ° C
  • Za material tantala (Ta) je TCR 0,0033 ° C

TCR eksperiment

The temperaturni koeficient poskusnega upora t je razloženo spodaj.

Cilj

Glavni cilj tega eksperimenta je odkriti TCR dane tuljave.

Aparati

Naprave tega eksperimenta vključujejo predvsem povezovalne žice, Carey foster bridge, odporno omarico, svinčeni akumulator, enosmerni ključ, neznan nizko upor, jockey, galvanometer itd.

Opis

Rejniški most Carey je v glavnem podoben mostu, ker je ta most lahko zasnovan s štirimi upori, kot so P, Q, R & X in so med seboj povezani.

pšenični most

Wheatstone-bridge

V zgornjem Whetstonov most , galvanometer (G), svinčeni akumulator (E) in tipki galvanometra in akumulatorja so K1 in K.

Če se vrednosti upornosti spremenijo, skozi „G“ ni toka in neznani upor lahko določimo s katerim koli od treh znanih uporov, kot so P, Q, R & X. Za določitev neznanega upora se uporabi naslednje razmerje.

P / Q = R / X

Reševalni most Carey lahko uporabimo za izračun razlike med dvema skoraj enakima uporoma in če poznamo eno vrednost, lahko izračunamo drugo vrednost. Pri tovrstnem mostu se pri uporabi odstranijo zadnji upori. To je prednost, zato jo lahko enostavno uporabite za izračun znanega upora.

carey-foster-bridge

Carey-foster-bridge

Enaki upori, kot sta P & Q, so povezani v notranjih režah 2 in 3, tipični upor 'R' je mogoče povezati znotraj reže1, 'X' (neznan upor) pa znotraj reže4. ED je izravnalna dolžina, ki jo lahko izračunamo s konca „E“. Po načelu Whetstone Bridge

P / Q = R + a + l1ρ / X + b + (100-111) ρ

V zgornji enačbi so a & b končne spremembe na koncu E & F in upor za dolžino vsake enote v mostni žici. Če je to preskušanje neprekinjeno s spreminjanjem X & R, se izravnalna dolžina 'l2' izračuna od konca E.

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

Iz zgornjih dveh enačb,

X = R + ρ (11 -12)

Naj bodo l1 in l2 izravnalne dolžine, ko je zgornje preskušanje opravljeno s tipičnim uporom „r“ namesto „R“ in namesto X, širokim bakrenim trakom „0“ odpornosti.

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

Če so upori tuljave X1 in X2 pri temperaturah, kot so t1oc & t2oc, potem je TCR

Α = X2 - X1 / (X1t2 - X2t1)

In tudi, če so upori tuljave X0 in X100 pri temperaturah, kot so 0oc in 100oc, je TCR

Α = X100 - X0 / (X0 x 100)

Tu gre torej za temperaturni koeficient odpornost . Na koncu iz zgornjih informacij lahko zaključimo, da gre za izračun spremembe katere koli snovi v električni upornosti za vsako stopnjo spremembe temperature. Tukaj je vprašanje za vas, kolikšna je enota temperaturnega koeficienta upora?