В 1930 году американским ученым Самуэлем Рубеном были изобретены терморезисторы – элементы с положительным (PTC – Positive temperature coefficient) или отрицательным (NTC – Negative temperature coefficient) температурным коэффициентом. PTC-элементы получили название позисторы.

Позисторы или PTC – элементы

Позисторы или PTC – элементы – это полупроводниковые керамические камни, изготовленные из поликристаллической керамики на основе титаната бария (BaTiO3) и характеризующиеся чувствительностью к температуре. Их электрическое сопротивление нелинейно зависит от температуры нагрева. При подключении в электрическую сеть и подаче напряжения после достижения через короткий период времени температуры максимального сопротивления (температуры Кюри), обусловленной составом керамики, сопротивление элемента многократно увеличивается, ограничивая протекающий ток и дальнейший рост температуры.

Динамическая характеристика сопротивления делает PTC-элементы великолепным выбором для обеспечения контролируемого электрического нагрева. Благодаря качествам саморегулирования, нагревательные элементы, базирующиеся на позисторах, могут обходиться без элементов системы управления и стабилизирующих компонентов, так же, как и без защиты от перегрева.

Простота дизайна и низкое энергопотребление обеспечивают экономичность данных устройств. Изготовление камней из керамики дает возможность выбора любой формы элемента: плоской, объемной; квадратной, круглой, треугольной и т.д. С помощью правильного подбора внутренних характеристик позистора обеспечивается точная стабилизация температуры нагреваемого рабочего тела.

Немаловажное свойство PTC-элементов – их пожаро- и взрывобезопасность, поскольку, как было сказано выше, температура камня не превысит максимальное значение, вне зависимости от силы тока на данном участке сети.

При сохранении физической целостности камней, PTC-элементы не теряют своих свойств на протяжении всего срока службы.

Преимущества позисторов перед другими нагревательными элементами:

Саморегулирование и энергоэффективность.
Отсутствие компонентов, увеличивающих вероятность перебоев в работе, таких как термостаты и др., значительно увеличивают степень надёжности PTC нагревателей.
Возможно изготовление устройства на напряжение от 12 В до 240 В, по запросу клиента – до 800 В.
Опционально – изготовление камней с температурой Кюри от 40°C до 280°C.
Компактный и простой дизайн.
Высокая удельная мощность.
Длительный срок службы – не менее 20000 часов непрерывной работы.
Возможность использования в условиях при повышенных требованиях к пожаро- и взрывозащищённости.
Конфигурирование (сборка) элементов любой формы в соответствии с требованиями заказчика.
Области применения нагревателей PTC:

В автомобильной промышленности: подогрев салона, системы омывания стёкол, топливных фильтров, картера двигателя и др. легковых автомобилей; системы обогрева автомобильных фургонов.
В авиастроении: обогрев кабин летательных аппаратов.
В электротехнике и энергетике: обогрев электротехнических и монтажных шкафов, обогрев клапанов управления, вентилей трубопроводов; защиты термоблоков от обледенения и конденсата.
В электронике: обогрев и защита от влажности электроники банкоматов, паркоматов, терминалов, таксофонов, уличных камер и дисплеев, световых и информационных табло.
В телекоммуникации: элементы нагрева, в том числе нестандартные, для устройств передачи информации.
В вентиляционных установках: тепловые завесы; системы кондиционирования, в том числе на железнодорожном транспорте.
В пищевой промышленности: комплектация испарителей пароконвектоматов, конвекционных печей; нагревательных элементов в термоконтейнерах и мармитах; нагревательных элементов в устройствах подогрева посуды и напитков (в кофемашинах и др.); машин для вакуумной упаковки продуктов.
В косметологии и медицине: нагревательные элементы ингаляторов, стерилизаторов, устройств для завивки / выпрямления волос и т.п.
В бытовой технике, инструментах и приспособлениях: нагревательные элементы в технике различного назначения, от холодильников, посудомоечных и сушильных машин до дорожных утюгов, клеевых пистолетов и т.п. Подогреватели детского питания и стерилизаторы детских бутылочек.

Продолжительность срока службы PTC-регистров
Одно из главных преимуществ PTC-регистров – срок службы. Разбираемся, сколько они способны вам прослужить.

Ребристые нагревательные регистры на основе PTC-технологии разработаны с целью комбинирования разнообразных версий нагрева с разным сочетанием параметров мощности и напряжения, при применении регистров различной ширины, а также различного числа PTC-элементов внутри нагревателя.

Особенности конструкции:
Сочетание функций нагрева и автоматического контроля температуры, что является особенностью PTC-терморезисторов, обуславливает высокий уровень безопасности и долгосрочную стабильную работу нагревателей. HR-регистры прошли сертификацию на соответствие нормам VDE, UL, CEE и CSA.

Основная часть конструкции регистров – PTC-элементы и электроды высокого качества. Плотная фиксация PTC-камней между алюминиевых ребер обеспечивает отличную теплоотдачу, т.к. ребра изготовлены из коррозионно-стойкого алюминиевого сплава с очень высокой термопроводностью.

Особенность конструкции HR-регистра – симметричная теплоотдача с обеих сторон PTC-элемента. Специально спроектированная система тесного контактного примыкания частей регистра предотвращает поломки в сборке нагревателя и гарантирует его долгосрочную надежную работу.

Результаты лабораторных испытаний:
В нашей лаборатории мы провели различные тесты по проверке стабильности работы HR-регистров. Мы проводили испытания при большой температурной нагрузке на нагреватель (т.е. при низкой скорости воздушного потока) и в условиях высокой мощности теплоотдачи (т.е. при высокой скорости воздушного потока).

После 50000 циклов мы обнаружили небольшое увеличение сопротивления в «холодной» зоне. Однако, принимая во внимание экстремальные условия испытаний, этот факт не является следствием обычного процесса ухудшения характеристик нагревателя при старении. Кроме того, значительного изменения мощности в процессе работы не отмечалось.

Без срока годности?

Безусловно, гарантировать долгосрочную работу с постоянными характеристиками можно только при условии правильной эксплуатации регистров, как и любых других устройств на основе PTC-элементов. На данный момент мы знаем, что в эксплуатации есть нагреватели, в которых наши регистры используются в течение 10 лет без рекламаций на ухудшение их свойств.

Нагревательные элементы на основе термисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) помимо функции нагрева обладают также эффектом автоматического ограничения температуры, что является гарантией высочайшей эксплуатационной безопасности. Большая поверхность обогревательных элементов гарантирует гомогенную передачу тепла при невысокой температуре выходного потока воздуха. Система автоматически регулирует мощность нагрева посредством управления потоком воздуха в определенных пределах. Эффект автоматического ограничения температуры, свойственный РТС-термисторам, является гарантией высочайшей эксплуатационной безопасности.