Weerstand en temperatuur

Er zijn veel apparaten waarbij de weerstand bij toenemende temperatuur niet verandert.

Bijvoorbeeld heaters; hier worden verwarmingsdraden gebruikt waarvan de weerstand slechts in geringe mate afhankelijk is van de temperatuur. Zo’n materiaal zou bijvoorbeeld materiaal Constantaan kunnen zijn. Er zijn echter ook producten zoals bijvoorbeeld elektromotoren waarin vaak koperdraad wordt toegepast.  De weerstand van koperdraad is afhankelijk van de temperatuur.
Koperdraad heeft een positieve temperatuurcoëfficiënt, dit betekent dat hoe hoger de temperatuur, hoe hoger de ohmse weerstand.

De temperatuurafhankelijkheid van de koperdraden mag bij een weerstandmeting in geen geval verwaarloosd worden, anders ontstaat er een meetfout.

Om een temperatuuronafhankelijke vergelijkbare meting mogelijk te maken, zijn de ohmse gegevens gerelateerd aan temperatuur. Dit is standaard bepaald op 20°C in veel landen. In zeer warme streken kan het soms ook 25°C zijn.

Als je de temperatuur van de te meten weerstand weet kan de gemeten weerstandwaarde worden omgezet naar de weerstand die bij de referentie (20°C) zou bestaan. Wij hanteren zowel een omgevingstemperatuur compensatie als object temperatuurcompensatie.

Er zijn conversieformules voor de verschillende weerstandstypen. Deze conversies worden opgeslagen in onze testsystemen o.a. de MotorAnalyzer 1 en 2, MTC2, MTC3, GLP2-ce/Basic en de GLP3.

Koperdraad toont een temperatuurgedrag ten opzichte van de weerstand dat in onderstaande grafiek te zien is.

Het verhogen van de temperatuur van 20°C naar 30°C veroorzaakt een verhoging van de weerstand van bijna 5%. Indien in de zomer de temperatuur in een productiehal oploopt naar 35°C, dan heeft dit direct invloed op het eindresultaat.

Bij een testplan met +5% tolerantie op de ohmse waarde zal de tester direct een afkeur (NIO) geven. Het testobject is in dit geval geen afkeur, maar de invloed van de temperatuur is aanwezig indien men weerstandsmetingen zal uitvoeren zonder omgevingstemperatuurcompensatie.

De relatie tussen de warme en koude koperweerstand is afhankelijk van de verschiltemperatuur en is als volgt:

RTemp = R20 * (1 + α20 * ΔTemp)

De afzonderlijke elementen van deze vergelijking betekenen het volgende:

RTemp = waarde van de weerstand bij de temperatuur (Temp)

R20 = waarde van de weerstand bij 20°C
α20 = temperatuurcoëfficiënt van het materiaal van de weerstand
ΔTemp = temperatuurverschil tussen de temperatuur van de stroomweerstand en 20°C

Deze formule kan worden omgezet om zo de referentie R20 te berekenen:

R20 = RTemp / (1 + α20 * ΔTemp).