O que é PTC?
Um PTC, ou semicondutor, é um componente elétrico à base de cerâmica com resistência dependente da temperatura que é usado como elemento de aquecimento. O seu coeficiente de temperatura positivo permite que a corrente elétrica flua melhor em baixas temperaturas do que em altas temperaturas. À medida que a temperatura aumenta, a resistência natural do PTC aumenta, enquanto a sua condutividade de corrente e potência de saída diminuem até que um estado de equilíbrio seja alcançado e a corrente mal consiga fluir. Esse é o chamado efeito PTC. Graças à sua característica de autorregulação, os elementos de aquecimento PTC não podem sobreaquecer, o que torna esta tecnologia de aquecimento particularmente segura e fiável.
Curva PTC característica
A curva de resistência típica de um semicondutor em função da temperatura é chamada de curva PTC. A resistência inicial do PTC diminui ligeiramente com o aumento da temperatura até atingir o valor mínimo de resistência Rmin. Agora, o comportamento real do PTC começa à medida que a resistência aumenta de forma não linear até à temperatura nominal Tc. Neste ponto, também conhecido como temperatura de Curie, a resistência do PTC aumenta significativamente. A faixa de operação do PTC se estende da temperatura nominal Tc até a temperatura final máxima Te, onde quase nenhuma corrente flui. A temperatura máxima de um PTC depende da sua composição cerâmica e, portanto, pode ser determinada com antecedência. Outra característica do PTC é a sua corrente de irrupção. Como a resistência do PTC está no seu valor mais baixo em Rmin, uma quantidade particularmente grande de corrente pode fluir ali, fazendo com que ele sofra um aumento da corrente de irrupção por alguns segundos cada vez que é ligado.
680
Tipos de PTC
25
Watt por cm²
1200
Volt
464
Grau Fahrenheit
Características do PTC
Capacidade multivoltagem
Devido ao efeito PTC e à resistência variável resultante, os semicondutores são compatíveis com várias tensões dentro de uma faixa definida. Por exemplo, a maioria dos aquecedores PTC pode ser operada a 115/230 V, bem como a 400 V, sem qualquer alteração significativa na potência.
Adaptação dinâmica de potência
A potência de saída de um elemento de aquecimento PTC depende da extração de calor. Se for extraído muito calor do semicondutor, ele reajusta automaticamente a sua temperatura e aumenta a sua potência. Assim que atinge a sua temperatura máxima, a potência diminui novamente e quase não há fluxo de corrente. Esse ajuste dinâmico de potência torna os elementos de aquecimento PTC especialmente eficientes em termos energéticos.
Efeito autolimitante
Devido ao aumento logarítmico da resistência natural do PTC em relação à temperatura, o PTC limita-se a si próprio. Assim que a temperatura máxima é atingida, o semicondutor torna-se não condutor e estabiliza devido ao efeito físico. Graças a este efeito, os PTCs são particularmente seguros e não requerem qualquer fusível térmico adicional.
Corrente de arranque
Os aquecedores PTC apresentam um aumento na corrente de irrupção durante alguns segundos cada vez que são ligados. Por isso, recomendamos a utilização de um fusível com atraso de tempo para proteger a aplicação.
Carga atual para aplicações de baixa tensão
Para aplicações de baixa tensão, as correntes são muito mais elevadas do que para aplicações domésticas (115/230 V) devido à lei de Ohm. Portanto, é importante garantir uma secção transversal do fio suficientemente grande.
Potência fortemente dependente da temperatura PTC
A potência de um aquecedor PTC depende de dois fatores: a diferença de temperatura dT e a superfície de dissipação de calor A. Essa relação é descrita pela fórmula P = α * A + (dT), onde α representa o coeficiente de transferência de calor. Para um aquecedor de ar, dT seria a diferença de temperatura entre o ar e a superfície do aquecedor.
Temperaturas PTC mais elevadas (dT) permitem potências de saída mais elevadas. Para a maioria das aplicações, no entanto, recomenda-se uma temperatura entre 356 °F e 464 °F.
Aumentar a área de dissipação de calor também pode aumentar o desempenho.
Teste de aplicações do cliente
Ao utilizar elementos de aquecimento PTC, recomendamos sempre a realização de vários testes de aplicação, a fim de confirmar o funcionamento correto e fiável do aquecedor PTC, utilizando medições adequadas.
Aplicações PTC
Soluções de aquecimento para comboios, ferrovias e interruptores
Os aquecedores PTC são perfeitamente adequados para aplicações ferroviárias. Com uma temperatura limitada abaixo de 392 °F, eles são mais fáceis de manusear de acordo com as normas de proteção contra incêndio e também podem compensar as flutuações de tensão sem uma alteração significativa na potência de aquecimento.
Pré-aquecedor para permutadores de calor em sistemas de climatização
Os aquecedores de ar PTC isolados (HRP) foram especialmente desenvolvidos para utilização em sistemas de ventilação. Graças ao seu design modular, podem adaptar-se à secção transversal das condutas de ventilação dos clientes, apresentando também uma baixa queda de pressão graças às suas aletas em forma de delta. A baixa radiação e o baixo excesso de temperatura em caso de falha tornam-nos também elegíveis para utilização em caixas EPP/EPS.
Aquecedor por convecção para
armários de controlo e caixas elétricas
A combinação do efeito PTC e um perfil de alumínio otimizado termicamente resulta no aquecedor por convecção perfeito. Dependendo da temperatura externa, o aquecedor ajusta dinamicamente a sua potência para proteger os componentes em gabinetes elétricos contra geada e umidade. Com a ajuda de simulações térmicas, foi desenvolvido um perfil de alumínio altamente eficiente que alcança alto desempenho, apesar do seu design compacto e fino.