En ingeniería eléctrica o electrónica, cuando el flujo de corriente se suministra a través de un cable, se calienta debido a la resistencia . En perfectas condiciones, la resistencia debe ser '0', sin embargo, eso no ocurre. Cuando el cable se calienta, la resistencia del cable cambia según la temperatura. Aunque se prefiere que la resistencia se mantenga estable y debe ser independiente para la temperatura . Por lo tanto, el cambio de resistencia por cada cambio de grado dentro de la temperatura se denomina coeficiente de resistencia de temperatura (TCR). Generalmente, se denota con un símbolo alfa (α). El TCR del metal puro es positivo porque cuando aumenta la temperatura, aumentará la resistencia. Por lo tanto, para hacer resistencias de alta precisión donde la resistencia no modifica las aleaciones es necesario.

¿Qué es el coeficiente de resistencia a la temperatura (TCR)?

Sabemos que hay muchos materiales y tienen cierta resistencia. La resistencia del material cambia en función de la variación de temperatura. La relación principal entre la modificación de la temperatura y la modificación de la resistencia puede estar dada por el parámetro denominado TCR (coeficiente de temperatura de resistencia). Se significa con el símbolo α (alfa).

Según el material que se puede obtener, el TCR se divide en dos tipos, como un coeficiente de temperatura positivo de resistencia (PTCR) y un coeficiente de temperatura negativo de resistencia (NTCR).

temperatura-coeficiente-de-resistencia

En PTCR, cuando se aumenta la temperatura, aumentará la resistencia del material. Por ejemplo, en los conductores, cuando la temperatura aumenta, la resistencia también aumenta. Para las aleaciones como el constantan y la manganina, la resistencia es bastante baja en un rango de temperatura particular. Para semiconductores como aislantes (caucho, madera), silicio y germanio y electrolitos. la resistencia se reduce, entonces la temperatura aumentará, por lo que tienen un TCR negativo.

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En los conductores metálicos, cuando la temperatura aumenta, la resistencia aumentará debido a los siguientes factores, que incluyen lo siguiente.

Directamente sobre la resistencia inicial
Subida de temperatura.
Basado en la vida del material.

La fórmula para el coeficiente de resistencia a la temperatura

La resistencia del conductor se puede calcular a cualquier temperatura especificada a partir de los datos de temperatura, es TCR, su resistencia a la temperatura típica y la temperatura de funcionamiento. En término general, el coeficiente de temperatura de la fórmula de resistencia se puede expresar como

R = R_ref(1 + α (T - Tref))

Dónde

'R' es la resistencia a la temperatura 'T'

'R_ref'Es la resistencia a la temperatura' Tref '

'Α' es el TCR del material

'T' es la temperatura del material en ° Celsius

'Tref' es la temperatura de referencia utilizada para la que se indica el coeficiente de temperatura.

los Unidad SI del coeficiente de temperatura de resistividad es por grado celsius o (/ ° C)

los unidad del coeficiente de temperatura de resistencia es ° Celsius

Normalmente, el TCR (coeficiente de temperatura de resistencia) es consistente con una temperatura de 20 ° C. Por lo que normalmente esta temperatura se toma como temperatura ambiente normal. Por lo tanto, la coeficiente de temperatura de derivación de la resistencia normalmente toma esto en la descripción:

R = R20 (1 + α20 (T − 20))

Dónde

'R20' es la resistencia a 20 ° C

'Α20' es el TCR a 20 ° C

El TCR de resistencias es positivo, negativo de lo contrario constante en un rango fijo de temperatura. La selección de la resistencia correcta podría detener la necesidad de compensación de temperatura. Se requiere un TCR grande para medir la temperatura en algunas aplicaciones. Las resistencias destinadas a estas aplicaciones se conocen como termistores , que tienen un PTC (coeficiente de temperatura positivo de resistencia) o NTC (coeficiente de temperatura negativo de resistencia).

Coeficiente de resistencia de temperatura positiva

Un PTC se refiere a algunos materiales que experimentan una vez que su temperatura aumenta, la resistencia eléctrica también aumenta. Los materiales que tienen un coeficiente más alto muestran un rápido aumento con la temperatura. Un material PTC está diseñado para lograr la máxima temperatura utilizada para un voltaje i / p dado porque en un punto particular cuando la temperatura aumenta, la resistencia eléctrica aumentará. El coeficiente de temperatura positivo de los materiales de resistencia es autolimitante, naturalmente, no como los materiales NTC o el calentamiento por resistencia lineal. Algunos de los materiales como el caucho PTC también tienen un coeficiente de temperatura que aumenta exponencialmente

Coeficiente de resistencia de temperatura negativa

Un NTC se refiere a algunos materiales que experimentan una vez que su temperatura aumenta, la resistencia eléctrica disminuirá. Los materiales que tienen un coeficiente más bajo muestran una rápida disminución con la temperatura. Los materiales NTC se utilizan principalmente para fabricar limitadores de corriente, termistores y sensores de temperatura .

Método de medición de TCR

El TCR de una resistencia se puede decidir calculando los valores de resistencia en un rango adecuado de temperaturas. El TCR se puede medir cuando la pendiente normal del valor de resistencia está por encima de este intervalo. Para relaciones lineales, esto es preciso ya que el coeficiente de temperatura de la resistencia es estable a cada temperatura. Pero, hay varios materiales que tienen un coeficiente como no lineal. Por ejemplo, un nicromo es una aleación popular utilizada para resistencias y la relación principal entre el TCR y la temperatura no es lineal.

Como el TCR se mide como una pendiente normal, es muy significativo identificar el intervalo de TCR y la temperatura. El TCR se puede calcular utilizando un método estandarizado como la técnica MIL-STD-202 para el rango de temperatura de -55 ° C a 25 ° C y de 25 ° C a 125 ° C. Porque el valor máximo calculado se identifica como TCR. Esta técnica con frecuencia afecta a la indicación anterior de una resistencia diseñada para aplicaciones de baja exigencia.

Coeficiente de temperatura de resistencia para algunos materiales

El TCR de algunos materiales a una temperatura de 20 ° C se enumera a continuación.

Para el material de plata (Ag), el TCR es 0.0038 ° C
Para el material de cobre (Cu), el TCR es 0.00386 ° C
Para el material de oro (Au), el TCR es 0,0034 ° C
Para el material de aluminio (Al), el TCR es 0.00429 ° C
Para el material de tungsteno (W), el TCR es 0.0045 ° C
Para el material de hierro (Fe), el TCR es 0.00651 ° C
Para material de platino (Pt), el TCR es 0.003927 ° C
Para el material de manganina (Cu = 84% + Mn = 12% + Ni = 4%), el TCR es 0.000002 ° C
Para el material de mercurio (Hg), el TCR es 0,0009 ° C
Para el material de nicromo (Ni = 60% + Cr = 15% + Fe = 25%), el TCR es 0,0004 ° C
Para el material Constantan (Cu = 55% + Ni = 45%), el TCR es 0.00003 ° C
Para el material de carbono (C), el TCR es - 0,0005 ° C
Para el material de germanio (Ge), el TCR es - 0.05 ° C
Para material de silicio (Si), el TCR es - 0.07 ° C
Para material de latón (Cu = 50 - 65% + Zn = 50 - 35%), el TCR es 0.0015 ° C
Para el material de níquel (Ni), el TCR es 0.00641 ° C
Para el material de estaño (Sn), el TCR es 0.0042 ° C
Para el material de zinc (Zn), el TCR es 0.0037 ° C
Para el material de manganeso (Mn), el TCR es 0.00001 ° C
Para el material de tantalio (Ta), el TCR es 0,0033 ° C

Experimento TCR

los coeficiente de temperatura del experimento de resistencia Se explica a continuación.

Objetivo

El principal objetivo de este experimento es descubrir el TCR de una bobina determinada.

Aparato

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El aparato de este experimento incluye principalmente cables de conexión, puente de acogida Carey, caja de resistencia, acumulador de plomo, llave unidireccional, resistencia baja desconocida, jockey, galvanómetro, etc.

Descripción

Un puente de acogida de Carey es principalmente similar a un puente de metro porque este puente se puede diseñar con 4 resistencias como P, Q, R & X y estas están conectadas entre sí.

Puente de Wheatstone

En lo de arriba Puente de Whetstone , el galvanómetro (G), un acumulador de plomo (E) y las llaves del galvanómetro y el acumulador son K1 y K respectivamente.

Si se cambian los valores de resistencia, entonces no hay corriente de flujo a través del 'G' y la resistencia desconocida se puede determinar mediante cualquiera de las tres resistencias conocidas como P, Q, R y X. La siguiente relación se utiliza para determinar la resistencia desconocida.

P / Q = R / X

El puente de acogida de Carey se puede utilizar para calcular la disparidad entre dos resistencias casi iguales y, conociendo un valor, se puede calcular el otro valor. En este tipo de puente, las últimas resistencias se eliminan en el cálculo. Es un beneficio y, por lo tanto, se puede usar fácilmente para calcular una resistencia conocida.

Puente de Carey Foster

Las resistencias iguales como P y Q están conectadas en los espacios internos 2 y 3, la resistencia típica 'R' se puede conectar dentro del espacio 1 y la 'X' (resistencia desconocida) está conectada dentro del espacio 4. El ED es la longitud de equilibrio que se puede calcular a partir del extremo 'E'. Según el principio Whetstone Bridge

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

En la ecuación anterior, a & b son las modificaciones finales en el extremo E y F y es la resistencia para la longitud de cada unidad en el cable puente. Si esta prueba es continua cambiando X & R, la longitud de equilibrio 'l2' se calcula a partir del extremo E.

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

De las dos ecuaciones anteriores,

X = R + ρ (11-12)

Sean l1 y l2 las longitudes de equilibrio una vez que la prueba anterior se realiza a través de una resistencia típica 'r' en lugar de 'R' y en lugar de X, una banda ancha de cobre de resistencia '0'.

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

Si las resistencias de la bobina son X1 y X2 a temperaturas como t1oc y t2oc, entonces el TCR es

Α = X2 - X1 / (X1t2 - X2t1)

Y también si las resistencias de la bobina son X0 y X100 a temperaturas como 0oc y 100oc, entonces el TCR es

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Α = X100 - X0 / (X0 x 100)

Por lo tanto, todo esto se trata del coeficiente de temperatura de resistencia . Finalmente, de la información anterior, podemos concluir que este es el cálculo de modificación en cualquier sustancia de resistencia eléctrica para cada nivel de cambio de temperatura. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la unidad del coeficiente de temperatura de resistencia?