Os termistores, ou resistores térmicos, são dispositivos que convertem mudanças de temperatura em variações de resistência, sendo classificados assim, em transdutores resistivos. São resistores baseados em materiais semicondutores que apresentam grande variação de resistência com a temperatura. No caso do termistor PTC, a resistência aumenta com o aumento de temperatura. A explicação deste fenômeno se deve aos átomos que movem-se mais rapidamente dentro da estrutura atômica, dificultando o livre fluxo de elétrons. Essa dificuldade é que causa o aumento da resistência.

A Texas Instruments, fabricante do termistor PTC 8EA, é uma das maiores empresas de fabricação de produtos eletro- eletrônicos do mundo, e no caso do termistor acima citado, já foram fabricados mais de cem milhões de PTC 8EA em todo o mundo, ou seja, este produto que tem função de dar partidas em motores (motor starter), é amplamente disponível comercialmente, por seu largo uso industrial e residencial.

O PTC 8EA é uma alternativa de estado sólido aos relés eletro-mecânicos. Ele utiliza uma pastilha de cerâmica para energizar e desenergizar a bobina auxiliar de partida do motor.

O PTC 8EA é ligado em série com o enrolamento de partida do compressor, com isso, quando circula uma corrente nesse enrolamento, o PTC aquece aumentando sua resistência até o ponto em que impede a passagem da corrente de partida do compressor.

Esse é o motivo pelo qual quando você desliga um compressor que esteja em funcionamento, você não consegue ligá-lo por um certo período de tempo, pois tem que esperar que o PTC esfrie, para que sua resistência baixe e você consiga corrente suficiente para partir o compressor.

Para escolher com maior precisão o modelo de PTC 8EA, serão necessárias algumas informações complementares como:

1. Tipo do Motor: RSIR, CSCR, CSIR, etc. Dados e características do motor indicados pelo fabricante.

2. Resistência nominal do PTC: Máxima resistência aceitável que pode ser colocada em série com a bobina de partida e que não afeta sensivelmente o comportamento do motor.

3. Máxima tensão no PTC: Máxima tensão sobre a bobina de partida e do PTC, incluíndo a influência do capacitor de marcha.

4. Máxima corrente de partida: Máxima corrente na bobina de partida (= PTC) incluindo a influência do capacitor de partida e/ou marcha.

5. Tempo de partida do motor: Tempo em que a bobina de partida permanece ligada para permitir a partida do motor atingindo o mínimo torque desejado.

Com isso, basta selecionar a pastilha de PTC, conforme a tabela 1:

 2.2 Cálculo de tempo teórico de chaveamento

Fórmula para calcular:

Mcp (Ts - Ta)

--------------- = tempo de chaveamento

I ² x R

R = Ro x 0.8

Exemplo: 8EA 40X

Substituindo na fórmula:

tempo estimado = 0.38 s.

Obs.: O tempo teórico calculado deve ser maior ou igual do que o tempo necessário para a partida do motor.

A cerâmica do PTC sempre gera calor durante a operação, e mantém a alta temperatura (150⁰ a 190⁰C) e a alta resistência ohmica enquanto energizada. Assim que a tensão de linha for removida do PTC, este começa a trocar calor com o ambiente e esfriar, mas permanece com alta resistência durante um certo tempo, devido a conservação de calor interno residual. Para nova partida no motor, a resistência do PTC deve diminuir até permitir a passagem de corrente no nível de atuar a bobina de partida.

O tempo requirido para a resistência retornar a um valor duas vezes maior que o valor da resistência inicial do PTC é chamado tempo de resfriamento (cooldown time).

• O tempo de resfriamento notado no laboratório é sempre menor que nas condições de uso. Por exemplo, o 8EA40x possui um tempo de resfriamento de 75 segundos em teste de laboratório, porém montado no compressor, o tempo pode ser de aproximadamente 2 a 5 minutos.

A principal aplicação do 8EA é o controle da temperatura na partida de motores, principalmente em compressores industriais e de refrigeração, mas há outras aplicações como de proteção geral contra surtos de tensão e corrente em circuitos de média potência. Abaixo, o diagrama de montagem do PTC 8EA no compressor:

De uma forma geral, os termistores são amplamente utilizados como sondas de temperatura em aplicações industriais, em aparelhagem médica, em eletrodomésticos, em instrumentação para investigação científica, no setor automobilístico, em telecomunicações e em aplicações militares.

Uma aplicação com este termistor PTC 8EA seria medir determinada temperatura dentro de uma faixa de temperatura pré-determinada. Assim projeta-se um circuito condicionador que fornece o valor da temperatura a um conversor AD, operando numa faixa de 0 a 5 volts. Isso seria possível usando um amplificador operacional, alimentado por uma tensão Vs, determinada por uma ponte de Wheastone, no qual coloca-se o PTC em ponte com outras resistências conhecidas de tal forma a conseguir um valor conhecido de Vs. Assim encontra-se uma melhor relação entre as resistências que condicionam o sinal de saída Vo do amplificador operacional.

O custo médio do PTC 8EA fica na faixa de 6 a 8 dólares, mas dificilmente você o compra isoladamente, geralmente ele vem numa espécie de kit, onde vem incluído o compressor no qual o PTC vai estar atuando como relé, e este já vem instalado junto com o compressor.

• Encapsulamento de pastilha otimizado para dissipação inferior a 1,5 watts em condições normais de operações.
• Disponível em aplicações com ou sem capacitores de partida ou marcha.
• Pastilhas de PTC são 100% testadas eletricamente e são feitos 2 testes com a mesma pastilha.
• Sem partes móveis.
• Sistema de contactação de pastilha patenteado.
• Montagem direta no compressor com terminais de engate rápido para custo mínimo de instalação.
• Tipos de PTC disponíveis para atender a maioria dos tipos de motores.

1. Trabalho sobre termistores PTC, realizado pelo aluno Augusto Baccaro Rodrigues, da disciplina de materiais elétricos, ministrada pelo professor Fernando Piazza, professor do departamento de eletricidade da UFPR.

Maiores informações sobre PTC em :

http://gama.inesc.pt/public/Info/Circuit%20Analysis/cap_03/sensores.htm

2. Catálogo da página do fabricante:

Site dos fornecedores: