Thermik Gerätebau: Temperaturüberwachung mit Thermistoren

PTC-Thermistoren sind technische Bauteile, die zur Überwachung und Regelung von Temperaturen in unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt werden. PTC steht für „Positive Temperature Coefficient“ und beschreibt die Eigenschaft der Bauteile, ihren elektrischen Widerstand mit steigenden Temperaturen zu erhöhen. Weltweit werden PTC-Thermistoren der Thermik Gerätebau GmbH zum Überhitzungsschutz oder zur Temperaturregelung eingesetzt. Doch wie genau funktioniert die Temperaturüberwachung mit Thermistoren – und was macht die Thermik Produkte so einzigartig?

Bereits seit 1968 dreht sich bei der Thermik Gerätebau GmbH alles um die Regelung, Steuerung und Überwachung von Temperaturen in elektronischen Geräten. Die Erfolgsgeschichte des international bekannten deutschen Mittelstands-Unternehmens begann mit einer kreativ-genialen Idee des Gründers Peter Hofsaess.

Dieser löste mit dem Temperaturbegrenzer W1000 das bis dahin vakante Problem der Stromeigenerwärmung in Bimetallschaltern – und legte mit dieser ersten patentierten Erfindung den Grundstein für den heutigen weltweiten Erfolg der Thermik. Im Laufe der Jahrzehnte erweiterte das Unternehmen sein Produktportfolio um sogenannte Thermistoren. Die kleinen, für Endanwender unsichtbar in Haushaltsgeräten, Motoren oder Heizgeräten verbauten Komponenten überwachen und regeln Temperaturen in elektrisch betriebenen Geräten.

So funktioniert ein PTC-Thermistor

Thermistor ist ein aus dem englischen Sprachraum abgeleitetes Kofferwort aus „thermal“ und „resistor“ – deutsch „thermischer Widerstand“. Ein Thermistor ist somit ein thermisch empfindliches Bauteil, dessen elektrischer Widerstand sich mit den herrschenden Umgebungstemperaturen ändert. Unterschieden wird zwischen zwei Haupttypen, den NTC- und den PTC-Thermistoren.

NTC-Thermistoren arbeiten mit einem negativen Temperatur-Koeffizienten. Bei diesen Bauteilen nimmt der elektrische Widerstand mit steigenden Temperaturen ab. Im Gegensatz dazu arbeiten PTC-Thermistoren mit einem positiven Temperatur-Koeffizienten: Hier nimmt der elektrische Widerstand bei steigenden Temperaturen zu. PTC-Thermistoren eignen sich daher besonders gut in Anwendungen, bei denen ein Überhitzungsschutz erforderlich ist oder auch als Einschaltstrombegrenzer in elektronischen Schaltkreisen.

PTC-Thermistoren, wie sie von der Thermik Gerätebau GmbH produziert werden, sind in Form kleiner „Zylinder“ erhältlich und bestehen, vereinfacht gesagt, aus einer Schutzummantelung, Elektroden und einer halbleitenden Keramik im inneren. Die Ummantelung dient dazu, den Thermistor vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und chemischen Substanzen sowie vor mechanischer Beanspruchung zu schützen.

Die Elektroden der Thermistoren ermöglichen die elektrische Verbindung in einem Stromkreis, während das „Innenleben“ die eigentliche Funktion der Thermistoren durchführt. In PTC-Thermistoren werden keramische Mischungen aus halbleitenden Materialien in Form gesintert und mit sogenannten Dotierungsmitteln versetzt. Die Kombination dient der Modifizierung der elektrischen Eigenschaften einerseits und dem Erzeugen des PTC-Effektes auf der anderen Seite.

Zur Erklärung des PTC-Effektes muss auf die mikroskopische Ebene gewechselt werden. Legt man das keramische Material eines Thermistors unter ein Mikroskop, zeigt sich eine Zusammensetzung aus unzählig vielen, kleinen Körnchen. An den Grenzflächen dieser Körner entstehen Barrieren für den Elektronenfluss. Bei niedrigen Temperaturen können Elektronen die Barrieren leicht und ungehindert überwinden – der Widerstand ist niedrig. Steigt die Temperatur, „erhöhen“ sich die Barrieren, der Elektronenfluss wird erschwert und somit der Widerstand erhöht.

PTC-Thermistoren lassen sich durch Änderungen an der Zusammensetzung des keramischen Materials, durch die Größe und die Form an spezifische Anwendungen anpassen. Durch das komplexe Zusammenspiel aus Material, physikalischen Strukturen und elektrochemischen Konfigurationen eignen sich PTC-Thermistoren als hoch-präzise und zuverlässige Sensoren für die Überwachung von Temperaturen.

Wofür werden PTC-Thermistoren von Thermik verwendet?

Die hochwertigen PTC-Thermistoren der Thermik Gerätebau GmbH erfüllen zwei Hauptaufgaben in elektronischen Geräten. Zum einen dienen die Thermistoren als Schutzelemente, zum anderen können sie zur Regelung von Temperaturen genutzt werden.

In der Funktion als Schutzelement verhindern PTC-Thermistoren zuverlässig eine Überhitzung. Erreichen Geräte, die Wärme erzeugen – beispielsweise Bügeleisen, Heizgeräte oder Elektromotoren – eine vordefinierte kritische Temperaturzone, reduzieren die Thermistoren durch den sich erhöhenden Widerstand den Stromfluss und begrenzen dadurch die Wärmeerzeugung. Für den Endanwender bedeutet das eine erhöhte Sicherheit – Risiken durch Brände werden minimiert.

In industriellen Umfeldern werden PTC-Thermistoren auch zur Regelung und Kompensation von Temperaturen eingesetzt. Da sich der Widerstand vorhersehbar mit der Temperatur ändert, eignen sich die Komponenten bestens zum Einsatz in Temperaturregelkreisen. Gängige Anwendungsfelder für die Thermistoren der Thermik GmbH sind Geräte, in denen eine konstante Temperatur aufrechterhalten werden muss – beispielsweise in medizinischen Geräten oder Anlagen der Lebensmittelindustrie. Hier werden Thermistoren als Teil von komplexen Feedback-Systemen verbaut, um die Temperaturen kontinuierlich zu überwachen und eigenständig zu regeln.

Ganz nebenbei tragen hochwertige PTC-Thermistoren auch einen Teil zur Energieeffizienz von Geräten bei. Denn durch die Begrenzung des Stromflusses wird „ganz nebenbei“ unnötiger Energieverbrauch vermieden und gleichzeitig die Lebensdauer der Geräte verlängert.

Was macht die Thermistoren von Thermik so besonders?

Die PTC-Thermistoren der Thermik Gerätebau GmbH gelten weltweit als besonders zuverlässig, langlebig und hochwertig. Durch zahlreiche patentierte Eigenentwicklungen zeichnen sich die Thermistoren der Thermik durch eine besonders hohe Temperaturempfindlichkeit aus. Die Komponenten entsprechen den gültigen Kennwerten gemäß DIN VDE 0898-1-401:2016 sowie der IEC60034-11:2004.

Die Bauteile können über Auslösegeräte zum Abschalten von Laststromkreisen oder die elektronische Auswertung unterschiedlichster technischer Anwendungen genutzt werden. Je nach Ausführung sind Ansprechzeiten von fünf bis maximal zehn Sekunden erzielbar – ein Wert, der deutlich unter dem der Wettbewerbs-Produkte liegt.

Wie bei allen Produkten der Thermik spielen auch bei den PTC-Thermistoren eine nachhaltige Funktionalität und eine verlässliche Leistungsfähigkeit über den gesamten Lebenszyklus hinweg ein tragende Rolle. Durch einen deutlich erhöhten Anteil von Edelmetallen in den Thermik-Produkten werden die technischen Eigenschaften erhöht.

Hinzu kommen vollautomatische Prüfverfahren bei jedem einzelnen Auftrag, die die Qualität der Thermik-Thermistoren sicherstellen und Systemfehler ausschließen. Durch spezialisierte Lieferanten mit Alleinstellungsmerkmalen kann die Thermik auf einzigartige Bezugsteile zurückgreifen, die für Wettbewerber schlicht nicht zugängig sind. Oder anders gesagt: Im direkten Vergleich mit den Produkten der Marktbegleiter sind Thermik-Thermistoren immer kleiner, hochwertiger und leistungsfähiger.

Das besondere Qualitätslevel von Thermik zeigt sich in einer echten Besonderheit: Jede einzelne der seltenen Reklamationen weltweit landet direkt auf dem Tisch des Geschäftsführers! Das zeigt einerseits, wie wenig Reklamationen seitens des Marktes stattfinden und belegt zum anderen den hohen Stellenwert, den Service und Qualität in der Thermik-Unternehmensgruppe innehaben.

Die Zukunft ist grün

Im Zuge der Energiewende wurden und werden zahlreiche Technologien benötigt, die durch PTC-Thermistoren von Thermik sicherer und energieeffizienter gestaltet werden. Ventilatoren, Pumpen, Generatoren, E-Motoren, elektrische Heizungen, Platinen und Halbleiter oder ganze elektrische Antriebsstränge: Für die Thermik Gerätebau GmbH brechen wahrlich „grüne Zeiten“ an. Das Unternehmen ist in allen relevanten Bereichen der Green Tec von Beginn an platziert und unterstützt als „Hidden Champion“ den Weg zu einer ökologischeren Zukunft mit hochwertigen Komponenten.

Quelle / Foto: Redaktion