С полупроводниковыми терморезисторами. Цель работы: Исследование динамических характеристик ПТР расчет и настройка реле времени; сравнение расчета с результатами эксперимента

Цель работы: исследование динамических характеристик ПТР расчет и настройка реле времени; сравнение расчета с результатами эксперимента.

Различают два режима работы ПТР – линейный и нелинейный.

Линейный режим работы соответствует начальному (линейному) участку ВАХ, когда ток, протекающий через терморезистор, не вызывает заметного разогрева его рабочего тела и его сопротивление определяется только температурой окружающей среды Т₀. В линейном режиме работы ПТР рассматривается как безинерционное сопротивление.

Нелинейный режим работы терморезистора соответствует превышению температуры Т- рабочего тела ПТР над температурой окружающей среды (Т > Т₀) на некоторую величину, пропорциональную рассеиваемой мощности, т.е. рабочая точка лежит на нелинейном участке ВАХ. При нелинейном режиме работы, в случае изменения одного или нескольких параметров, характеризующих режим работы цепи (U_ц, Т₀, b, r) возникает переходный процесс, который сопровождается перемещением рабочей точки, а следовательно, изменением тока в цепи (рис. 2.1).

Переходный процесс сопровождается разогревом рабочего тела ПТР протекающим по нему током. При этом мощность, выделяемая на ПТР, частично рассеивается в окружающую среду, а частично идет на повышение температуры ПТР, т.е. в любой момент переходного процесса справедливо уравнение:

(2.1)

где - мгновенное значение напряжения ПТР, В;

- мгновенное значение тока через ПТР, А;

Н - теплоемкость, Вт·с/град;

t - время, с;

Т - мгновенное значение температуры ПТР, К;

Т₀ - температура окружащей среды, К;

b - коэффициент рассеяния, Вт/град.

Для расчета переходного процесса, когда известна статическая ВАХ ПТР. удобно использовать выражение:

Рис..2.1. Возникновение переходного процесса в цепи с ПТР при скачкообразном изменении одного из параметров: а – температуры среды; б – линейного сопротивления: в – питающего напряжения.

, (2.2)

где U_kI_k=b(T-T₀) – мощность, рассеиваемая на ПТР в установившемся режиме нагрева.

Располагая графиком зависимости скорости изменения температуры от самой температуры можно построить динамические характеристики

Характер и продолжительность переходного процесса, вызванного скачкообразным изменением параметров цепи, будут меняться в зависимости от значений этих параметров и их комбинаций. Время протекания переходных процессов, возникающих в электрической цепи содержащей ПТР, может быть использовано для получения выдержек времени различной продолжительности.

Простейшая схема реле времени состоит из электромагнитного реле, включенного последовательно с ПТР (рис.2.2). Выдержка осуществляется за счет времени, необходимого для нарастания тока до значения тока срабатывания реле. Началом отсчета является момент подключения цепи с ПТР к источнику напряжения.

Для выполнения лабораторной работы используются: универсальный источник питания; полупроводниковый терморезистор; электромагнитное реле постоянного тока РЭС-10; добавочное сопротивление (магазин сопротивлений); термостат; секундомер; термометр; монтажная плата с проводниками и сигнальной лампой.

Рис..2.2 а – принципиальная электрическая схема реле времени, б – вольт-амперные и динамические характеристики.