Elementos de Aquecimento com Coeficiente de Temperatura Positivo

Como funciona o elemento de aquecimento PTC?

A tecnologia de aquecimento PTC é única na família dos sistemas de aquecimento eléctrico. À medida que a corrente passa através do elemento cerâmico, a resistência à corrente produz calor, tal como nos aquecedores de fio resistivos. 

Os aquecedores com ventilador PTC são utilizados para manter as temperaturas dos alimentos nas linhas de serviço.

A diferença entre o elemento de aquecimento PTC e os elementos de aquecimento resistivos do arame é que não há combustão a ocorrer. O elemento de PTC sem "brilho" não pode causar combustão.

Devido às suas características de PTC, o elemento cerâmico oferece pouca ou nenhuma resistência à corrente quando está frio. Como não há resistência, a corrente que flui através do componente será elevada, criando inicialmente calor com pouco tempo de retardamento associado a outros aquecedores resistivos.

À medida que a temperatura aumenta, as características do aquecedor fazem com que a resistência aumente, abrandando o fluxo de corrente ajudando a não sobreaquecer o dispositivo. A natureza auto-reguladora do elemento de aquecimento impede o sobreaquecimento do dispositivo de aquecimento.  

Os sensores e controlos de temperatura ainda são necessários para controlar a temperatura de saída e desligar o circuito quando o aquecedor é desnecessário.

Tecnicamente, não são necessários controlos externos de temperatura para aquecimento por PTC em algumas aplicações, mas a maioria precisará de um termóstato e de um dispositivo de desligamento. Ver exemplos de controladores de temperatura que podem ser utilizados com elementos de aquecimento de PTC.

Informação mais detalhada sobre como funcionam os aquecedores PTC. Ver o vídeo sobre os aquecedores PTC.

Definir um elemento de aquecimento PTC.

Um elemento de aquecimento PTC ou elemento de aquecimento com coeficiente de temperatura positivo é composto por material cerâmico avançado ou pedras cerâmicas com uma pequena quantidade de titanato de bário. O procedimento de dopagem estabelece a temperatura máxima do componente cerâmico e fornece as características do PTC.  

O aquecedor de cerâmica PTC ou aquecedor auto-regulador é um pequeno elemento cerâmico que produz calor incorporado no material de transferência de calor para conduzir o calor para longe do próprio componente. O material de transferência de calor pode ser alumínio, aço inoxidável, silicone, ou materiais similares que sejam bons condutores de calor.

Porquê utilizar um aquecedor PTC num veículo eléctrico?

Os veículos eléctricos utilizam aquecedores PTC devido à sua segurança e eficiência. Os compradores de veículos eléctricos pensam no enorme conjunto de baterias que executa os cuidados e especificações de potência e autonomia.  

Os compradores esquecem que os EV com grandes baterias de alta voltagem também contêm uma bateria típica de carro de 12 volts para alimentar ecrãs, controlos e sistemas de aquecimento ou arrefecimento. É difícil aproveitar a saída de 700 volts CA utilizada para motores eléctricos que fazem funcionar o carro para sistemas eléctricos de 5 - 12 volts.

Os elementos de aquecimento PTC podem produzir calor eficazmente a 12 volts AC/DC. Um aquecedor de cerâmica de PTC é auto-limitado com base em alterações positivas do coeficiente de resistência à temperatura. A limitação do fluxo de corrente sem um circuito de controlo de temperatura melhora a eficiência de funcionamento da fonte de calor.  

Os aquecedores PTC são uma fonte de calor muito rentável devido ao imenso calor produzido pelo seu tamanho.

Another advantage of the PTC heating element

Uma fonte de calor alternativa para veículos eléctricos é uma bomba de calor. São muito eficientes para aquecimento e arrefecimento. Contudo, abaixo dos 40 graus Fahrenheit tornam-se muito ineficientes. Em casas e carros e o elemento de aquecimento eléctrico é necessário abaixo desta temperatura.

Qual é a gama de temperaturas do elemento de aquecimento PTC?

O intervalo de temperatura de funcionamento do coeficiente de temperatura positiva dos aquecedores PTC é de 40 graus C a 220 graus ou 104 graus F - 428 graus F. Tenha em mente que é a temperatura do elemento de aquecimento cerâmico real.  

As temperaturas reais transferidas para materiais e ar são muito menos responsáveis por perdas na transferência de calor. Um aquecedor utilizado em condutas em sistemas HVAC com ar a fluir através das condutas tem o calor das estruturas das barbatanas sendo rapidamente removido para a corrente de ar.  

Os aquecedores com ventilador PTC mais pequenos controlam o movimento do ar através da superfície para satisfazer os requisitos de aquecimento de armários ou compartimentos.

O que é um coeficiente de temperatura positivo?

Quando o calor aumenta no aquecedor, a resistência também aumenta logaritmicamente. Esta curva de resistência de crescimento rápido reduz a corrente que atravessa o aquecedor e o calor resultante. 

Note no gráfico como a curva indica o aumento da resistência à medida que a temperatura aumenta, o que diminui a corrente automaticamente. O sistema deixará de gerar calor quando atingir a temperatura desejada.

Estas características também tornam os elementos de aquecimento PTC energeticamente eficientes, uma vez que a corrente diminui à medida que o aquecedor se aproxima da temperatura desejada.  

Quais são os diferentes tipos de aquecedores PTC?

Os elementos de aquecimento cerâmicos PTC estão incorporados em materiais de transferência de calor que isolam a tensão e a corrente do contacto externo e transferem eficientemente o calor para outros materiais ou ar. 

Numa Aquecedor de ar PTC, estruturas de alumínio alveolar ou com padrão em v são colocadas entre barras condutoras contendo o elemento de aquecimento. Estas estruturas são colocadas em condutas onde o ar flui para transferir calor para a corrente de ar.  Os sistemas HVAC para casas ou comerciais terão estes aquecedores nas condutas.  

Veículos eléctricos, equipamento de construção, comboios e autocarros utilizam aquecedores de ar para operadores de aquecimento e cabinas de passageiros.

Aquecedores com ventilador PTC são utilizados para fins semelhantes em veículos onde um ventilador separado não é prático ou não está disponível para transferir calor para compartimentos.  Outra utilização é em recintos eléctricos, equipamento médico, e outras aplicações onde pequenos aquecedores podem necessitar de funcionar a tensões mais baixas.  

Estão disponíveis tensões mais elevadas para aquecimento até 800 watts.

Aquecedores de convecção PTC são utilizados em recintos eléctricos e outras aplicações onde pode haver convecção natural do ar que passa através da estrutura das aletas dos elementos de aquecimento.  Estes aquecedores são colocados no fundo de um invólucro eléctrico ventilado ou não ventilado. 

Os aquecedores eficientes aquecem o ar mais frio no fundo do armário, o qual se eleva para proteger os componentes da humidade que se deposita nos componentes eléctricos.

Aquecedores de superfície PTC também têm uma estrutura de barbatanas de alumínio que está ligada directamente à superfície do objecto a aquecer. O calor gerado pelo elemento de aquecimento cerâmico PTC transfere através do material para a superfície a ser aquecida.  

O silicone ou outro material eficiente de transferência de calor é utilizado para a colagem entre as aletas de alumínio e a superfície a ser aquecida.

Aquecedores de imersão PTC ou aquecedores de cartucho ter o aquecedor de cerâmica incorporado em material de transferência de calor dentro de um tubo redondo ou quadrado de aço inoxidável que é inserido na lateral de um recipiente com conteúdo a ser aquecido.  O aquecedor está equipado com uma vedação aparafusada ou aparafusada com fios estendidos para a ligação de um circuito externo.  

Este dispositivo parece semelhante aos elementos de aquecimento resistivos típicos dos aquecedores de água, mas em melhores condições do que este aqui mostrado numa artigo no blogue sobre aquecedores de cartuchos.

Como seleccionar o aquecedor PTC certo para a sua candidatura.

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