Termistor NTC to rezystor, którego rezystancja zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Właściwość ta pozwala wykorzystywać termistory NTC zarówno do pomiaru i kontroli temperatury, jak i do ograniczania wysokiego prądu pojawiającego się podczas uruchamiania urządzeń. W praktyce pod nazwą NTC występują więc elementy o różnych konstrukcjach i przeznaczeniu, a ich prawidłowy dobór wymaga sprawdzenia nie tylko rezystancji, ale również pozostałych parametrów technicznych.
Co to jest termistor NTC i jak działa?
Skrót NTC pochodzi od angielskiego Negative Temperature Coefficient i oznacza ujemny współczynnik temperaturowy. Wraz ze wzrostem temperatury rezystancja termistora maleje, a podczas ochładzania ponownie rośnie. Jest to podstawowa różnica pomiędzy termistorami NTC a elementami typu PTC, których rezystancja wraz ze wzrostem temperatury zwiększa się.
W temperaturze odniesienia termistor posiada określoną rezystancję nominalną, często podawaną dla 25°C jako R25. Termistory są elementami nieliniowymi, dlatego zmiana ich rezystancji nie jest proporcjonalna do zmiany temperatury. W zastosowaniach pomiarowych wykorzystuje się charakterystyki producenta, współczynnik B lub odpowiednie równania opisujące zależność rezystancji od temperatury.
Ta sama właściwość fizyczna może być wykorzystywana na kilka sposobów. W termistorach pomiarowych układ elektroniczny mierzy zmianę rezystancji i na jej podstawie określa temperaturę. W termistorach służących do ograniczania prądu rozruchowego wykorzystywane jest natomiast samonagrzewanie elementu podczas przepływu prądu. Termistory NTC mogą być także stosowane do kompensacji wpływu temperatury na pracę innych elementów układu.
Charakterystyka termistora NTC
Charakterystyka NTC opisuje zależność rezystancji od temperatury. Przy niskiej temperaturze rezystancja jest większa, natomiast wraz ze wzrostem temperatury szybko maleje. Dwa termistory mające taką samą rezystancję nominalną R25 nie muszą jednak zachowywać się identycznie w całym zakresie temperatur.
Jednym z parametrów opisujących tę zależność jest współczynnik B, określany również jako wartość Beta. Ma on szczególne znaczenie w termistorach przeznaczonych do pomiaru temperatury. Przy dokładnych zastosowaniach należy korzystać z danych konkretnego producenta, ponieważ sama wartość rezystancji podana dla 25°C nie określa pełnej charakterystyki elementu.
Do czego stosuje się termistory NTC?
Jednym z najczęstszych zastosowań dużych dyskowych termistorów NTC jest ograniczanie prądu rozruchowego. Po włączeniu zasilacza, transformatora, silnika lub urządzenia wyposażonego w kondensatory o dużej pojemności może wystąpić krótkotrwały prąd znacznie większy od prądu podczas normalnej pracy. Zimny termistor NTC posiada stosunkowo dużą rezystancję i połączony szeregowo z urządzeniem ogranicza początkowy przepływ prądu. Podczas pracy nagrzewa się, jego rezystancja maleje i powoduje znacznie mniejszy spadek napięcia.
W tym zastosowaniu NTC określa się również jako termistor rozruchowy lub ogranicznik prądu rozruchowego. Nie każdy termistor NTC jest jednak przeznaczony do takiej pracy. Należy stosować modele o odpowiedniej obciążalności prądowej i energetycznej przewidzianej przez producenta.
Drugą dużą grupę stanowią termistory pomiarowe stosowane jako czujniki temperatury w urządzeniach elektronicznych, systemach sterowania, urządzeniach grzewczych, chłodniczych i pomiarowych. W takich układach istotne są między innymi rezystancja R25, tolerancja, współczynnik B oraz zakres temperatury pracy. Prąd pomiarowy powinien być odpowiednio mały, aby samonagrzewanie termistora nie powodowało istotnego błędu pomiaru.
Termistory NTC spotyka się między innymi w zasilaczach impulsowych, transformatorach, sprzęcie AGD, elektronice użytkowej, urządzeniach przemysłowych oraz układach pomiaru i regulacji temperatury. Konkretne zastosowanie zależy od konstrukcji i parametrów danego modelu.
Jak dobrać termistor NTC?
Dobór termistora należy rozpocząć od określenia jego zastosowania. W przypadku elementu pomiarowego należy zwrócić uwagę przede wszystkim na rezystancję R25, tolerancję, współczynnik B, zakres temperatury oraz konstrukcję mechaniczną. Przy termistorze przeznaczonym do ograniczania prądu rozruchowego znaczenie mają między innymi rezystancja w stanie zimnym, maksymalny prąd ciągły, dopuszczalna energia impulsu, temperatura pracy oraz wielkość elementu.
Nie należy dobierać termistora wyłącznie na podstawie wyglądu lub średnicy obudowy. Elementy o podobnych wymiarach mogą mieć zupełnie inne parametry elektryczne. Przy wymianie elementu w istniejącym urządzeniu najlepiej porównać pełne oznaczenie, parametry oraz dokumentację techniczną.
Co oznaczają oznaczenia 5D-11, 10D-15 i 10D-25?
W popularnych dyskowych termistorach ograniczających prąd rozruchowy spotyka się oznaczenia takie jak 5D-11, 10D-15 czy 10D-25. Pierwsza część oznaczenia jest zwykle związana z nominalną rezystancją elementu w temperaturze 25°C, natomiast druga określa wykonanie lub nominalny rozmiar dysku. Dokładny sposób oznaczania należy jednak zawsze zweryfikować w dokumentacji konkretnej serii.
Przykładowo dostępny w TRIM-POT termistor NTC 10D-15 ma rezystancję 10 Ω w temperaturze 25°C, maksymalny prąd ciągły 5 A i średnicę około 16,5 mm. NTC 10D-25 również ma rezystancję 10 Ω, ale większą średnicę około 26 mm i maksymalny prąd ciągły 10 A. Pokazuje to, że sama wartość rezystancji nie wystarcza do prawidłowego doboru elementu.
| Model | Rezystancja | Prąd | Wymiary |
|---|---|---|---|
| NTC 5D-11 | 5 Ω | 4 A | Ø12,5 mm |
| NTC 10D-15 | 10 Ω | 5 A | Ø16,5 mm |
| NTC 10D-25 | 10 Ω | 10 A | Ø26 mm |
| NTC 220D-15 | 220 Ω | 1,5 A | Ø16,5 mm |
Termistor NTC a PTC i dobór zamiennika
W termistorze NTC wzrost temperatury powoduje spadek rezystancji, natomiast w termistorze PTC rezystancja wraz ze wzrostem temperatury rośnie. Z tego powodu elementy te pracują w różny sposób i nie powinny być traktowane jako bezpośrednie zamienniki.
Również zastąpienie jednego termistora NTC innym modelem wymaga porównania parametrów. W przypadku ograniczników prądu rozruchowego należy sprawdzić co najmniej rezystancję początkową, dopuszczalny prąd, parametry energetyczne, temperaturę pracy i wymiary. W zastosowaniach pomiarowych konieczne jest dodatkowo porównanie charakterystyki rezystancja–temperatura i współczynnika B.
W kategorii termistory NTC dostępne są modele zabezpieczające, pomiarowe i kompensacyjne o różnych rezystancjach i wymiarach. Przy wyborze warto korzystać z parametrów podanych na kartach produktów oraz dostępnej dokumentacji technicznej.
Najczęstsze pytania o termistory NTC
Czy rezystancja termistora NTC rośnie czy maleje wraz z temperaturą?
Rezystancja termistora NTC maleje wraz ze wzrostem temperatury. Jest to podstawowa właściwość wynikająca z jego ujemnego współczynnika temperaturowego.
Co oznacza R25 w termistorze NTC?
R25 oznacza rezystancję termistora określoną w temperaturze 25°C. Jest to jeden z podstawowych parametrów wykorzystywanych do identyfikacji i doboru termistora.
Czy termistor NTC 10D-15 i 10D-25 są takie same?
Nie. Mogą mieć tę samą rezystancję nominalną, ale różnią się między innymi wymiarami oraz dopuszczalnym prądem, dlatego nie należy automatycznie traktować ich jako zamienników.
Czy każdy termistor NTC nadaje się do ograniczania prądu rozruchowego?
Nie. Do ograniczania prądu rozruchowego należy stosować termistory przeznaczone przez producenta do tego zastosowania. Małe termistory pomiarowe nie są zamiennikami dla dyskowych ograniczników prądu.
„`