ثرمستور الثرمستور PTC

ما هو ثرمستور PTC

الثرمستور PTC، المعروف باسم الثرمستور ذو معامل درجة الحرارة الإيجابي، هو مقاومة نموذجية لأشباه الموصلات ذات حساسية لدرجة الحرارة. عندما تتجاوز درجة الحرارة درجة حرارة كوري الخاصة به، فإن قيمة مقاومة PTC الثرمستور تزداد تدريجيًا مع زيادة درجة الحرارة؛ فكلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت قيمة المقاومة.

خصائص الثرمستور PTC الثرمستور PTC

وظيفة الحماية الذاتية الاسترداد الذاتي: عندما ترتفع درجة الحرارة بسبب التحميل الزائد أو الحجب أو قصر الدائرة الكهربائية للمعدات، ستزداد قيمة مقاومة الثرمستور PTC بشكل حاد، وبالتالي الحد من التيار وحماية المعدات من التلف. عندما يتم إزالة العطل وتنخفض درجة الحرارة، سيعود الثرمستور PTC تلقائيًا إلى حالة المقاومة المنخفضة، دون الحاجة إلى إعادة ضبط المكون يدويًا أو استبداله.
استجابة حساسة لدرجات الحرارة: الثرمستور PTC حساس جدًا للتغيرات في درجة الحرارة، ويمكنه استشعار الارتفاع غير الطبيعي في درجة الحرارة بسرعة، وتفعيل آلية الحماية في الوقت المناسب، مما يقلل من خطر تلف المعدات
هيكل بسيط وسهل التركيب: صغيرة الحجم، سهلة التضمين في المعدات، ولا توجد دائرة تحكم معقدة، يمكن توصيلها مباشرة بدائرة المعدات
موثوقية عالية، وعمر طويل: قادرة على العمل بثبات في البيئات ذات درجات الحرارة العالية، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة الصدمات القوية، وقابلة للتطبيق في مختلف ظروف العمل القاسية.
توفير الطاقة وحماية البيئة: استهلاك منخفض للطاقة في ظروف التشغيل العادية، وعدم وجود زئبق ورصاص ومواد ضارة أخرى، بما يتماشى مع المتطلبات البيئية

رمز الثرمستور الحراري PTC

The symbol of PTC thermistor is a simple graphic symbol, usually expressed as a rectangle with a “+” symbol, and sometimes there will be “PTC” on the “+” symbol. This symbol visualizes the positive temperature coefficient characteristic of PTC thermistor, i.e., the resistance value increases with increasing temperature.

ما فائدة الثرمستور PTC؟

الثرمستور PTC (الثرمستور ذو معامل درجة الحرارة الإيجابية) هو نوع من المقاومات شبه الموصلة ذات الحساسية لدرجة الحرارة، وتشمل استخداماته الرئيسية الحماية من التيار الزائد، والحماية من الحرارة الزائدة، والتسخين بدرجة حرارة ثابتة.
الحماية من التيار الزائد
يلعب الثرمستور PTC دور حماية التيار الزائد في الدائرة. عندما يتجاوز التيار في الدائرة القيمة المحددة، تزداد قيمة مقاومة الثرمستور PTC بشكل كبير، مما يحد من مرور التيار ويحمي المكونات الأخرى في الدائرة من التلف. هذه الخاصية تجعل الثرمستورات PTC تستخدم على نطاق واسع في محولات الطاقة وأجهزة الشحن المختلفة والأدوات والتطبيقات الأخرى التي تتطلب حماية من التيار الزائد.
الحماية الحرارية
تتميز الثرمستورات PTC أيضًا بوظيفة الحماية من الحرارة الزائدة. عندما ترتفع درجة حرارة المعدات أو الدائرة الكهربائية بسبب الحمل الزائد أو قصر الدائرة، ستزداد قيمة مقاومة الثرمستور PTC بسرعة، وبالتالي قطع الدائرة الكهربائية ومنع تلف المعدات أو الحريق، وغيرها من مخاطر السلامة. هذه الخاصية تجعل الثرمستورات PTC تُستخدم على نطاق واسع في حماية المحركات، وأنظمة إدارة البطاريات، وغيرها من المجالات.
درجة الحرارة الثابتة
يمكن أيضًا استخدام الثرمستورات PTC لتوليد الحرارة عند درجة حرارة ثابتة. من خلال التحكم في التيار، يمكن لثرمستورات PTC تقليل التيار تلقائيًا عند الوصول إلى درجة الحرارة المحددة، وبالتالي الحفاظ على درجة حرارة ثابتة. هذه الخاصية تجعلها تُستخدم في البطانيات الكهربائية وأجهزة تدفئة الأطفال وغيرها من الأجهزة الكهربائية التي تحتاج إلى تحكم ثابت في درجة الحرارة.

مبدأ تشغيل الثرمستورات الحرارية PTC

يعتمد مبدأ عمل الثرمستور PTC على تأثير معامل درجة الحرارة الموجب (تأثير PTC) للمادة؛ فعندما ترتفع درجة الحرارة، تزداد قيمة مقاومته بشكل كبير.هذه الخاصية تجعل الثرمستورات PTC لها مجموعة واسعة من التطبيقات في دوائر التحكم الآلي، مثل الحماية من الحرارة الزائدة والتحكم في درجة الحرارة.بالإضافة إلى ذلك، تتميز الثرمستورات PTC أيضًا بخصائص الاسترداد الذاتي وتستخدم عادةً في تصنيع أجهزة الحماية من التيار الزائد، مثل الصمامات ذاتية الاسترداد.
في الممارسة العملية، عادة ما تستخدم الثرمستورات PTC في سلسلة في الدوائر لمنع تلف الدائرة الناجم عن التيار الزائد أو ارتفاع درجة الحرارة.يزيد هذا النوع من المكونات في مقاومة ارتفاع درجة الحرارة، وبالتالي يحد من التيار، ويلعب دورًا وقائيًا؛ عندما تنخفض درجة الحرارة، تنخفض قيمة المقاومة، ويمكن للمكونات استعادة حالة العمل تلقائيًا.
تأثير معامل درجة الحرارة الموجب
تأثيرات PTC الخطية وغير الخطية:
معظم المواد المعدنية (مثل النحاس والألومنيوم) لها تأثير PTC خطي، وتزداد المقاومة ببطء مع درجة الحرارة.
يوجد تأثير PTC غير الخطي في مواد البوليمر أو السيراميك: عندما تتجاوز درجة الحرارة درجة حرارة كوري، ترتفع قيمة المقاومة بشكل حاد في نطاق درجة حرارة ضيق، على سبيل المثال، يمكن أن تزيد مقاومة البوليمر PTC (PPTC) بعدة إلى عشرات من أوامر الحجم.
آلية العمل والاختلافات المادية
بوليمر PTC (PPTC):
مصنوعة من مواد تشتت فيها الجسيمات الموصلة في مصفوفة بوليمر. في درجة الحرارة العادية، تشكل الجسيمات الموصلة مسارًا ومقاومة منخفضة؛ عندما يكون التيار كبيرًا جدًا بحيث لا يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة، تتمدد المصفوفة بحيث تنفصل الجسيمات الموصلة، وتزداد المقاومة فجأة، مما يؤدي إلى إعاقة التيار. بعد رفع العطل، تنخفض درجة الحرارة وتنكمش المصفوفة لاستعادة المسار.
السيراميك PTC (CPTC):
المكون الرئيسي هو سيراميك أشباه الموصلات مثل تيتانات الباريوم. في درجات الحرارة المنخفضة، يكون الحاجز الكامن لحدود الحبيبات منخفضًا، ويمكن للإلكترونات المرور بسهولة؛ أما في درجات الحرارة المرتفعة، فيرتفع الحاجز الكامن لحدود الحبيبات مما يعيق حركة الإلكترونات، وترتفع المقاومة بشكل حاد.
توازن الطاقة وخصائص الاسترداد الذاتي للطاقة
في ظروف التشغيل العادية، تتم موازنة الحرارة المتولدة من PTC مع الحرارة المبددة للحفاظ على حالة مقاومة منخفضة.
حماية التيار الزائد: عندما يزداد التيار بشكل غير طبيعي، يؤدي تراكم الحرارة إلى تجاوز درجة الحرارة درجة حرارة كوري، وتزداد المقاومة بشكل مفاجئ للحد من التيار. بعد استكشاف الأعطال وإصلاحها، تنخفض درجة الحرارة، ويعود المقاوم تلقائيًا إلى حالة المقاومة المنخفضة دون استبدال.

الفرق بين الثرمستور NTC والثرمستور PTC

تتمثل الاختلافات الرئيسية بين ثرمستورات NTC وثرمستورات PTC في خصائص قيمة مقاومتها مع درجة الحرارة وتكوين المادة وسيناريوهات التطبيق وخصائص الأداء الأخرى.
خصائص تغير قيمة المقاومة مع تغير درجة الحرارة
ثرمستور NTC: كلما ارتفعت درجة الحرارة، تنخفض قيمة مقاومته. وهذا يعني أن مقاومة الثرمستورات NTC ترتبط عكسيًا بدرجة الحرارة.
ثرمستور PTC:كلما ارتفعت درجة الحرارة، تزداد قيمة مقاومته.وهذا يعني أن مقاومة الثرمستورات PTC تتناسب طرديًا مع درجة الحرارة.
التركيب المادي
الثرمستورات NTC:وعادة ما تكون مصنوعة من مواد شبه موصلة مثل أكسيد المنجنيز أو أكسيد النيكل أو مركبات أخرى مماثلة.تتمتع هذه المواد بمقاومة عالية في درجات الحرارة المنخفضة، والتي تنخفض تدريجيًا مع زيادة درجة الحرارة.
الثرمستورات PTC: عادة ما تكون مصنوعة من مواد خزفية، مثل تيتانات الباريوم.وتتميز هذه المواد بمقاومة منخفضة في درجات حرارة التشغيل العادية، لكن المقاومة تزداد بشكل كبير عندما تتجاوز درجة الحرارة عتبة معينة.
سيناريوهات التطبيق
الثرمستورات NTC:يشيع استخدامها في قياس درجة الحرارة، وتعويض درجة الحرارة، والحماية من الحرارة الزائدة، ودوائر التحكم في درجة الحرارة. يمكن استخدامها لقمع التيار المتدفق وحماية المعدات الكهربائية مثل أجهزة التلفاز وأجهزة الكمبيوتر وغيرها من التلف في حالات مثل التشغيل وما إلى ذلك. تتميز الثرمستورات NTC بوقت استجابة أسرع وهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب استجابة سريعة للتغيرات في درجات الحرارة.
ثرمستورات PTC:يشيع استخدامها للحماية من التيار الزائد، والصمامات ذاتية الاسترداد، وعناصر التسخين والتحكم في درجة الحرارة.عندما تتجاوز درجة حرارة جهاز كهربائي قيمة محددة، تزداد مقاومة الثرمستور PTC بشكل كبير، وبالتالي تحد من التيار وتحمي الجهاز الكهربائي من التلف.قد تكون خصائص الاستجابة البطيئة لثرمستورات PTC مفيدة في بعض التطبيقات.
خصائص الأداء الأخرى
الثرمستورات NTC: عادةً ما تكون أقل تكلفة، ومناسبة للإنتاج بكميات كبيرة والتطبيقات الحساسة من حيث التكلفة. قد تكون أكثر حساسية للرطوبة والمواد الكيميائية، وتتطلب الحماية في بيئات معينة. قد تظهر انحرافًا طفيفًا في المقاومة في التطبيقات طويلة الأجل.
الثرمستورات PTC: قد تكون أكثر تكلفة، ولكن هذه التكلفة الإضافية جديرة بالاهتمام في التطبيقات التي تتطلب موثوقية وأمانًا عاليًا.وعادةً ما تتمتع بثبات أفضل على المدى الطويل وعمر أطول.تحمل أفضل للعوامل البيئية وقادرة على الحفاظ على أداء مستقر في ظل الظروف القاسية.

ثرمستور الثرمستور PTC التطبيقات

تُستخدم الثرمستورات PTC على نطاق واسع في العديد من المجالات، بما في ذلك الجوانب التالية بشكل أساسي:
مركبات الطاقة الجديدة: تُستخدم ثرمستورات PTC بشكل أساسي لحماية المحرك وأنظمة إدارة البطارية في مركبات الطاقة الجديدة. عندما ترتفع درجة حرارة المحرك فجأة بسبب الحمل الزائد أو ضعف تبديد الحرارة، تزداد قيمة مقاومة الثرمستور PTC بطريقة تدريجية، مما يؤدي إلى قطع الدائرة الكهربائية تلقائيًا ويمنع احتراق المحرك. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه أيضًا في أنظمة إدارة البطاريات لمنع الارتفاع غير الطبيعي في درجة الحرارة الناجم عن قصر الدائرة الكهربائية أو الشحن الزائد للبطاريات، مما يحد من التيار ويؤدي إلى تشغيل آليات الحماية لمنع الهروب الحراري.
المعدات الكهربائية الصغيرة:تُستخدم الثرمستورات PTC أيضًا على نطاق واسع في المعدات الكهربائية الصغيرة، مثل سخانات الهواء ومكاوي اللحام ومجففات الأحذية وما إلى ذلك.نظرًا لصغر حجمها واستهلاكها المنخفض للطاقة، يمكن أن يحقق الثرمستور PTC تأثير التسخين السريع، والاستهلاك المنخفض للطاقة، وشغل مساحة صغيرة في هذه الأنواع من المعدات.
المجال الصناعي:في المجال الصناعي ، يمكن استخدام مستشعرات درجة الحرارة PTC لقياس درجة الحرارة والتحكم فيها ، وكعناصر حماية من الحرارة الزائدة.على سبيل المثال، في السخان، ومكواة اللحام، وخزانة التجفيف، وتكييف الهواء وغيرها من المعدات، يمكن لأجهزة استشعار درجة الحرارة PTC قياس درجة الحرارة والتحكم فيها بدقة، لضمان أن المعدات في نطاق درجة الحرارة المحددة للتشغيل المستقر، مع منع تلف المعدات المحموم.
السيارات:في مجال السيارات، تُستخدم مستشعرات درجة الحرارة PTC لاكتشاف وتنظيم درجات حرارة بعض مكونات السيارات، مثل المحرك ونظام المكابح.ومن خلال مراقبة درجة حرارة هذه المكونات، يمكن اكتشاف مشاكل السخونة الزائدة والتعامل معها على الفور لضمان سلامة وموثوقية السيارة. وبالإضافة إلى ذلك، تُستخدم أيضًا للتحكم في درجة حرارة أنظمة تكييف الهواء في السيارات لتحسين راحة الركوب.
المعدات المدنية:في المعدات المدنية، تُستخدم مستشعرات درجة الحرارة PTC للتحكم في درجة حرارة المياه في غلايات المياه الآنية ومكيفات الهواء ودرجات حرارة التخزين البارد.ويمكنها قياس درجة الحرارة وتنظيمها بدقة لتلبية احتياجات الحياة اليومية للأشخاص&8217;، والحياة اليومية للناس.
الإلكترونيات:في مجال الإلكترونيات، يتم استخدام مستشعرات درجة الحرارة PTC في أجهزة تحديد المواقع الإلكترونية والمفاتيح الحرارية كمكونات حساسة لدرجة الحرارة لتحقيق التحكم الدقيق في درجة الحرارة والحماية.بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام مواد PTC لحماية التيار الزائد، مما يحد من مرور التيار ويحمي سلامة الدوائر والمعدات.