vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2025_1_141vrgup-128Research ArticleТРАНСПОРТНАЯ ЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERING ON TRANSPORTПринципы конструирования сильноточных полупроводниковых терморезисторовPrinciples of designing high-current semiconductor thermistorsВороноваН. П.VoronovaN. P.

Воронова Наталья Павловна, кафедра «Теоретические основы электротехники», кандидат технических наук, доцент

Voronova Natalya Pavlovna, Chair “Theoretical Foundations of Electrical Engineering”, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

voronova044@inbox.ruРостовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)Rostov State Transport University (RSTU)20253003202501141150Copyright © Воронова Н.П., 20252025Воронова Н.П.Voronova N.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/128

Рассматривается связь конструктивной особенности сильноточных полупроводниковых терморезисторов (ПТР) с некоторыми характеристиками материала его тела. Целью настоящего исследования является изучение неравномерного поля температур в массе терморезистора, так как при определенных условиях это может влиять на устойчивость его работы. Получены результаты, подтверждающие положение о том, что градиенты температур в полупроводниковой массе терморезистора подчиняются линейному закону как относительно тока, так и относительно расстояния от оси терморезистора. В результате исследований подтверждено теоретическое утверждение о том, что градиенты температур определяются только конструктивными параметрами. Как следствие, терморезисторы коаксиального типа удовлетворяют основным требованиям повышения надежности работы ПТР.

The connection of the design feature of high-current semiconductor thermistors (SCT) with some characteristics of the material of their body is considered. The purpose of this research is to study the non-uniform temperature field in the mass of a thermistor, since under certain conditions this can affect the stability of its operation. The results obtained confirm the position that the temperature gradients in the semiconductor mass of the thermistor obey a linear law both with respect to current and with respect to the distance from the axis of the thermistor. As a result of the research, the theoretical statement that temperature gradients are determined only by design parameters has been confirmed. As a consequence, coaxial type thermistors meet the basic requirements for improving the reliability of the SCT.

терморезистортемпературарезисторзадачаградиент температуртемпературное полекоаксиальный терморезисторнеравномерностьтеплоотдачаось симметрииинтегралthermistortemperatureresistorproblemtemperature gradienttemperature fieldcoaxial thermistornon-uniformityheat transfersymmetry axisintegralReferencesКолпахчьян, П. Г. Особенности создания асинхронного тягового электропривода магистральных электровозов / П. Г. Колпахчьян, А. А. Зарифьян // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2007. – № 2 (11). – С. 160–169. – ISSN 1815-588X.Kolpakhchyan, P. G. Features of the creation of an asynchronous traction electric drive of mainline electric locomotives / P. G. Kolpakhchyan, A. A. Zarifian / Proceedings of Petersburg Transport University. – 2007. – No. 2 (11). – P. 160–169. – ISSN 1815-588X.Математическое моделирование и определение параметров регулирования линейной электрической машины возвратно-поступательного действия / П. Г. Колпахчьян, В. Г. Щербаков, А. Е. Кочин, А. Р. Шайхиев // Электротехника. – 2007. – № 5. – C. 18–24. – ISSN 0013-5860.Mathematical modeling and determination of control parameters of a linear electric reciprocating machine / P. G. Kolpakhchyan, V. G. Shcherbakov, A. E. Kochin, A. R. Shaikhiev // Electrical Engineering. – 2007. – No. 5. – P. 18–24. – ISSN 0013-5860.Ворон, О. А. Совершенствование системы электроснабжения изотермического подвижного состава / О. А. Ворон, М. М. Туляганов, А. Д. Петрушин // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2020. – № 4 (53). – C. 28–32. – ISSN 1818-5509.Voron, O. A. Improving the power supply system of isothermal rolling stock / O. A. Voron, M. M. Tulyaganov, A. D. Petrushin // Trudy Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. – 2020. – No. 4 (53). – P. 28–32. – ISSN 1818-5509.Швалов, Д. В. Существующие и перспективные методы контроля технического состояния стрелочных электродвигателей постоянного тока / Д. В. Швалов, Е. А. Булат // Цифровые инфокоммуникационные технологии : сборник научных трудов. –Ростов-на-Дону : РГУПС, 2021. – С. 184–187. – EDN QOHHON.Shvalov, D. V. Existing and promising methods for monitoring the technical condition of DC pointer electric motors / D. V. Shvalov, E. A. Bulat // Digital Infocommunication Technologies : collection of scientific papers. – Rostov-on-Don : RSTU, 2021. – P. 184–187. – EDN QOHHON.Зарифьян, А. А. Моделирование тягового электропривода локомотива в ПК MATLAB/SIMULINK / А. А. Зарифьян, П. Г. Колпахчьян, В. В. Сироткин // Транспорт : наука, образование, производство : сборник научных трудов Международной научно-практической конференции. Т. 1. – Ростов-наДону : РГУПС, 2017. – С. 131–135. – EDN YSNZFQ.Zarifyan, A. A. Modeling of locomotive traction electric drive in the MATLAB/SIMULINK PC / A. A. Zarifyan, P. G. Kolpakhchyan, V. V. Sirotkin // Transport : Science, Education, Production : collection of scientific papers of the International scientific and practical conference. Vol. 1. – Rostov-on-Don : RSTU, 2017. – P. 131–135. – EDN YSNZFQ.Патент на изобретение RU 2058604 C1. Полупроводниковый терморезистор / К. А. Тузовский, В. М. Андреев, Д. В. Зиновьев, А. А. Гришаев. – № 93031956/07 ; заявл. 16.06.1993 ; опубл. 20.04.1996.Patent for invention RU 2058604 C1. Semiconductor thermistor / K. A. Tuzovsky, V. M. Andreev, D. V. Zinoviev, A. A. Grishaev. – No. 93031956/07 ; declared 16.06.1993 ; publ. 20.04.1996.Моделирование тепловых процессов в терморезисторах с положительным коэффициент том сопротивления / В. Н. Шут, С. Р. Сырцов, Е. Л. Гавриленко, А. В. Гаврилов // Инженерно-физический журнал. – 2005. – Т. 78, № 4. – С. 97–101. – ISSN 0021-0285.Modeling of thermal processes in thermistors with a positive resistance coefficient / V. N. Shut, S. R. Syrtsov, E. L. Gavrilenko, A. V. Gavrilov Gavrilov // Engineering Physics Journal. – 2005. – Vol. 78, No. 4. – P. 97–101. – ISSN 0021-0285.Косьминов, Т. Р. Терморезисторы на основе гидроксиапатита / Т. Р. Косьминов, Е. А. Тарасов, Ю. В. Зайцев / Новая наука: теоретический и практический взгляд. – 2016. – № 2–2 (63). – С. 212–215. – ISSN 2412-9720.Kosminov, T. R. Hydroxyapatite-based thermistors / T. R. Kosminov, E. A. Tarasov, Yu. V. Zaitsev / New Science: Theoretical and Practical View. – 2016. – No. 2–2 (63). – P. 212– 215. – ISSN 2412-9720.Электрические и тепловые процессы в электрических цепях с терморезисторами / А. С. Богатин, В. Н. Богатина, С. А. Ковригина, И. О. Носачев // Проблемы учебного физического эксперимента : сборник научных трудов / Российская академия образования. – Глазов, 2017. – С. 59–60. – EDN ZBDCGR.Electrical and thermal processes in electrical circuits with thermistors / A. S. Bogatin, V. N. Bogatina, S. A. Kovrigina, I. O. Nosachev // Problems of Educational Physical Experiment : collection of scientific papers / Russian Academy of Education. – Glazov, 2017. – P. 59–60. – EDN ZBDCGR.Гаврилов, А. В. Методы повышения устойчивости терморезисторов к электрическим нагрузкам / А. В. Гаврилов // Актуальные проблемы прочности : сборник материалов 50-го Международного научного симпозиума. – Витебск, 2010. – С. 35–38.Gavrilov, A. V. Methods for increasing the resistance of thermistors to electrical loads / A. V. Gavrilov // Current Problems of Strength : collection of materials of the 50th International Scientific Symposium. – Vitebsk, 2010. – P. 35–38.Шут, В. Н. Влияние конфигурации электродов на термоупругие напряжения в ПТКС терморезисторах / В. Н. Шут, А. В. Гаврилов, Д. А. Ильющенко // Актуальные проблемы прочности : материалы 53-й Международной научной конференции : в 2 ч. – Витебск, 2012. – С. 34–37.Shut, V. N. Influence of electrode configuration on thermoelastic stresses in PTCS thermistors / V. N. Shut, A. V. Gavrilov, D. A. Ilyushchenko // Current Problems of Strength : materials of the 53rd International Scientific Conference : in 2 parts. – Vitebsk, 2012. – P. 34–37.Носков, В. Н. Использование термозависимых поликристаллических сопротивлений в пусковых устройствах электрических двигателей подъемно-транспортных машин / В. Н. Носков, Н. П. Воронова // Вестник Брянского государственного технического университета. – 2021. – № 3 (100). – С. 39–45. – DOI 10.30987/1999-8775-2021-3-39-45.Noskov, V. N. Use of temperature-dependent polycrystalline resistances in starting devices of electric motors of hoisting-and-transport machines / V. N. Noskov, N. P. Voronova // Bulletin of Bryansk State Technical University. – 2021. – No. 3 (100). – P. 39–45. – DOI 10.30987/1999-8775-2021-3-39-45.Эффективные устройства защиты от аварийных режимов работы / С. В. Оськин, Г. М. Оськина, А. В. Мирошников, А. С. Макаренко // Чрезвычайные ситуации: промышленная и экологическая безопасность. – 2018. – № 1 (33). – С. 118–126. – ISSN 2305-6843.Effective devices for protection against emergency operating modes / S. V. Oskin, G. M. Oskina, A. V. Miroshnikov, A. S. Makarenko // Emergencies: Industrial and Environmental Safety. – 2018. – No. 1 (33). – P. 118–126. – ISSN 2305-6843.Воронова, Н. П. Влияние геометрических параметров и электрофизических характеристик на работу полупроводниковых терморезисторов коаксиального типа / Н. П. Воронова // Энергетика транспорта. Актуальные проблемы и задачи : сборник научных трудов V Международной научно-практической конференции. – Ростов-на-Дону : РГУПС, 2021. – С. 17–22. – ISBN 978-5-907295-50-6.Voronova, N. P. Influence of geometric parameters and electrophysical characteristics on the operation of coaxial semiconductor thermistors / N. P. Voronova // Transport Power Engineering. Topical problems and tasks : collection of scientific papers of the V International scientific and practical conference. – Rostov-on-Don : RSTU, 2021. – P. 17–22. – ISBN 978-5-907295-50-6.Тутов, Е. А. Особенности проводимости поликристаллического ванадия на переменном токе / Е. А. Тутов, П. И. Крюков, В. П. Зломанов // Конденсированные среды и межфазные границы. – 2014. – Т. 16, № 2. – С. 220–224. – ISSN 1606-867X.Tutov, E. A. Features of the conductivity of polycrystalline vanadium on alternating current / E. A. Tutov, P. I. Kryukov, V. P. Zlomanov // Condensed Matter and Interphases. – 2014. – Vol. 16, No. 2. – P. 220–224. – ISSN 1606-867X.Воронова, Н. П. Поликристаллические термозависимые полупроводниковые сопротивления коаксиального типа и пусковые устройства на их основе / Н. П. Воронова, М. А. Трубицин, Е. Ю. Микаэльян // Инженерный вестник Дона. – 2015. – № 3. – URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4823 (дата обращения: 29.11.2024).Voronova, N. P. Polycrystalline temperaturedependent semiconductor resistances of coaxial type and starting devices based on them / N. P. Voronova, M. A. Trubitsyn, E. Yu. Mikaelyan // Engineering Journal of Don. – 2015. – No. 3. – URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4823 (date of access: 11/29/2024).Воронова, Н. П. Электрофизические и тепловые характеристики полупроводниковых термосопротивлений коаксиального типа / Н. П. Воронова, М. А. Трубицин // Инженерный вестник Дона, 2018. – № 2. – URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4823 (дата обращения: 27.11.2024).Voronova, N. P. Electrophysical and thermal characteristics of coaxial semiconductor thermal resistors / N. P. Voronova, M. A. Trubitsin // Engineering Journal of Don, 2018. – No. 2. – URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2018/4823 (date of access: 11/27/2024).Воронова, Н. П. Оптимизация пусковых процессов с использованием полупроводниковых терморезисторов / Н. П. Воронова, М. А. Трубицин // Инженерный вестник Дона. – 2020. – № 8 (68). – С. 77–84. – URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n8y2020/6585 (дата обращения: 25.11.2024).Voronova, N. P. Optimization of starting processes using semiconductor thermistors / N. P. Voronova, M. A. Trubitsin // Engineering Journal of Don. – 2020. – No. 8 (68). – P. 77–84. – URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n8y2020/6585 (date of access: 11/25/2024).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.