Защита от свръхток PTC термистор

Защита от свръхток PTC термистор

Общ преглед на продукта
Защита от свръхток PTC термисторите са защитни компоненти, които автоматично предпазват от необичайни температури и токове, и са известни като “възстановяеми предпазители” или “10,000-времеви предпазители.” Те заместват традиционните предпазители и се използват широко за защита от свръхток и прегряване в двигателите, трансформатори, импулсни захранвания, електронни схеми, и други приложения. Защита от свръхток PTC термисторите намаляват остатъчния ток, като ограничават разсейването на мощността в цялата верига чрез внезапна промяна в съпротивлението. Докато традиционните предпазители не могат автоматично да се нулират, след като веригата изгори, защита от свръхток PTC термисторите се връщат в състоянието си преди защитата, след като повредата бъде отстранена. Ако повредата се появи отново, те могат да възобновят функцията си за защита от свръхток и прегряване.

Когато избирате PTC термистор за защита от свръхток като компонент за защита от свръхток и прегряване, първо определете максималния нормален работен ток на веригата (неработния ток на PTC термистора) и максималната околна температура на мястото на инсталиране на PTC термистора (по време на нормална работа). След това, вземете предвид защитния ток (Т.е., тока на изключване на PTC термистора за защита от свръхток), максималното работно напрежение, и номиналното съпротивление при нулева мощност. Трябва също да се вземат предвид фактори като размерите на компонента. Следната фигура показва връзката между работната температура на околната среда, ток без изключване, и ток на изключване.

PTC термистор за защита от свръхток

Диск за защита от свръхток на PTC термистор 0R30 24V 1.8A 120C заменя Siemens

1000V PTC термистор MZ8, 100 200R 75 Степени, 1КВ, Защита от свръхток, Издръжлива керамика

Принцип на приложение
Когато веригата работи нормално, токът, протичащ през PTC термистора за защита от свръхток, е по-малък от номиналния ток. PTC термисторът поддържа ниско съпротивление и не влияе на нормалната работа на защитената верига. Когато възникне повреда във веригата и токът значително надвишава номиналния ток, PTC термисторът внезапно се нагрява, приемайки състояние на високо съпротивление, поставяне на веригата в относително “изключено” състояние и по този начин го предпазва от повреди. След отстраняване на повредата, PTC термисторът автоматично се връща в състояние на ниско съпротивление, и веригата възобновява нормалната си работа.

Фигура 2 показва кривата на волт-амперната характеристика и кривата на натоварване за веригата по време на нормална работа. От точка А до точка Б, напрежението, приложено към PTC термистора, постепенно се увеличава, и токът, протичащ през него, също нараства линейно, което показва, че съпротивлението на PTC термистора остава по същество непроменено, оставайки в състояние с ниско съпротивление. От точка Б до точка Е, напрежението постепенно се увеличава, и съпротивлението на PTC термистора бързо нараства поради генерирането на топлина. Токът, протичащ през него, също бързо намалява, което показва, че PTC термисторът е в състояние на защита. Ако нормалната крива на натоварване е под точка В, PTC термисторът няма да влезе в защитно състояние.

Общо взето, има три вида защита от свръхток и защита от прегряване:

1. Токов свръхток (Фигура 3): RL1 е кривата на натоварване при нормална работа. Когато съпротивлението на натоварване намалява, като например при късо съединение на трансформаторна линия, кривата на натоварване се променя от RL1 на RL2, над точка B, и PTC термисторът влиза в своето защитно състояние.

2. Свръхток на напрежение (Фигура 4): Когато захранващото напрежение се увеличи, като например, когато 220V електропровод внезапно се повиши до 380V, кривата на натоварване се променя от RL1 на RL2, над точка B, и PTC термисторът влиза в своето защитно състояние.

3. Прегряване (Фигура 5): Когато температурата на околната среда се повиши над определена граница, кривата на волт-амперната характеристика на PTC термистора се променя от A-B-E на A-B1-F. Когато кривата на натоварване RL превиши точка B1, PTC термисторът влиза в защитен режим.

Схема на веригата за защита от свръхток

Параметри на модела

PTC термистор с общо предназначение за защита от свръхток

PTC електрическа схема на защита от свръхток

Ръководство за избор на PTC термистори за защита от свръхток

Параметри на модела на PTC термистор за защита от свръхток

1. Максимално работно напрежение
Когато PTC термистор е свързан последователно във верига, само малка част от напрежението остава върху него по време на нормална работа. Когато PTC термисторът се активира и приеме състояние на високо съпротивление, трябва да издържа на почти цялото захранващо напрежение. Следователно, при избора на PTC термистор, уверете се, че има достатъчно високо максимално работно напрежение, като същевременно се вземат предвид потенциалните колебания на захранващото напрежение.

2. Неработещ ток и работен ток
За осигуряване на надеждно превключване, работният ток трябва да бъде поне два пъти по-голям от неработния ток.
Тъй като температурата на околната среда значително влияе както на неработния, така и на работния ток (вижте фигурата по-долу), трябва да се вземат предвид най-лошите сценарии. Неработният ток трябва да бъде избран при максимално допустимата температура на околната среда, докато работният ток трябва да бъде избран при по-ниска околна температура.

3. Максимално допустим ток при максимално работно напрежение
Когато е необходим PTC термистор за изпълнение на защитна функция, проверете веригата за условия, които биха могли да генерират токове, надвишаващи максимално допустимата стойност. Това обикновено се отнася за ситуации, при които има риск от късо съединение. Листът с данни определя максималната стойност на тока. Надвишаването на тази стойност може да повреди или преждевременно да повреди PTC термистора.

4. Температура на превключване (Температура на Кюри)
Предлагаме компоненти за защита от свръхток с температури на Кюри от 80°C, 100°C, 120°C, и 140°С. Неработният ток зависи от температурата на Кюри и диаметъра на чипа на PTC термистора. За намаляване на разходите, трябва да се избират компоненти с високи температури на Кюри и малки размери. Освен това, трябва да се обмисли дали високата повърхностна температура на такъв PTC термистор може да причини нежелани странични ефекти във веригата. Общо взето, температурата на Кюри трябва да надвишава максималната работна температура на околната среда с 20 до 40°C.

5. Въздействие върху околната среда

При излагане на химикали или при използване на смеси или пълнители, трябва да се проявява изключителна предпазливост. Това може да намали ефективността на PTC термистора поради намаляване на керамиката от бариев титанат. Промените в топлопроводимостта, причинени от заливането, също могат да доведат до локално прегряване и повреда.

Приложение: Пример за избор на PTC термистор за защита от свръхток на силов трансформатор

Силовият трансформатор има първично напрежение 220V, вторично напрежение от 16V, и вторичен ток 1,5А. По време на състояние на вторичен свръхток, първичният ток е приблизително 350mA, и защитата трябва да се активира в рамките на 10 минути. Работната температура на трансформатора е от -10°C до 40°C, с повишаване на температурата от 15°C до 20°C по време на нормална работа. PTC термисторът е инсталиран близо до трансформатора. Моля, изберете PTC термистор за първична защита.

1. Определете максималното работно напрежение

Работното напрежение на трансформатора е 220V. Като се вземат предвид колебанията в захранването, максималното работно напрежение трябва да бъде 220V x (1 + 20%) = 264V.

Максималното работно напрежение на PTC термистора е 265V.

2. Определете неработния ток

Изчисленията и измерванията показват, че първичният ток на трансформатора е 125mA при нормална работа. Като се има предвид, че температурата на околната среда на мястото на инсталиране на PTC термистора може да достигне до 60°C, неработният ток при 60°C трябва да бъде 130-140mA.

3. Определяне на работния ток

Като се има предвид, че температурата на околната среда на мястото на инсталиране на PTC термистора може да достигне до -10°C или 25°C, работният ток трябва да бъде 340-350mA при -10°C или 25°C, с време на работа приблизително 5 минути.

4. Определяне на номиналния резистор с нулева мощност R25

Когато PTC термистор е свързан последователно с първичната, генерираният спад на напрежението трябва да бъде сведен до минимум. Собственото генериране на топлина от PTC термистора също трябва да бъде сведено до минимум. Общо взето, спадът на напрежението на PTC термистор трябва да бъде по-малък от 1% от общото захранване. R25 се изчислява, както следва:

220V × 1% ÷ 0,125A = 17,6Ω

5. Определяне на максималния ток

Според действителните измервания, когато вторичната обмотка на трансформатора е късо съединение, първичният ток може да достигне 500mA. Като се има предвид повишеният ток, протичащ през първичната намотка, когато възникне частично късо съединение, максималният ток на PTC термистора трябва да бъде над 1A.

6. Определете температурата на Кюри и размерите
Като се има предвид, че температурата на околната среда на мястото на инсталиране на PTC термистора може да достигне до 60°C, добавете 40°C към тази стойност, когато избирате температурата на Кюри, което води до температура на Кюри от 100°C. Въпреки това, предвид цената и факта, че PTC термисторът не е инсталиран в намотката на трансформатора, по-високата повърхностна температура няма да повлияе неблагоприятно на трансформатора, така че може да се избере температура на Кюри от 120°C. Това позволява диаметърът на PTC термистора да бъде намален, намаляване на разходите.

7. Определете модела на PTC термистора
Въз основа на горните изисквания, след консултация със спецификационния лист на нашата компания, избрахме MZ11-10P15RH265. това е: максимално работно напрежение 265V, номинално съпротивление при нулева мощност 15Ω ± 25%, неработен ток 140 mA, работен ток 350 mA, максимален ток 1.2A, Температура на Кюри 120°C, и максимален размер ø11.0мм.

Режими на повреда на PTC
Има два основни индикатора за измерване на надеждността на PTC термисторите:

А. Капацитет на издържане на напрежение: Превишаването на определеното напрежение може да доведе до късо съединение и повреда на PTC термистора. Прилагането на високо напрежение елиминира продукти с капацитет на издържане на ниско напрежение, гарантиране, че PTC термисторите са безопасни под максималното работно напрежение (Vmax).
Б. Капацитет на издръжливост на ток: Превишаването на посочения ток или брой цикли на превключване може да причини PTC термистор да покаже необратимо състояние с високо съпротивление и да се повреди. Цикличните тестове за включване и изключване не могат напълно да елиминират преждевременните повреди.

При определени експлоатационни условия, PTC термистор показва състояние на високо съпротивление след повреда. Дългосрочно прилагане на напрежение към PTC термистор (обикновено по-голямо от 1000 часове) води до минимално увеличение на неговата устойчивост при стайна температура. Това увеличение е по-изразено при PTC нагревателни елементи с температура на Кюри над 200°C. Освен PTC нагревателни елементи, основната причина за повреда на PTC е напукване под напрежение в центъра на керамиката по време на превключване. По време на работа на PTC термистор, неравномерно разпределение на температурата, съпротивление, електрическо поле, и плътността на мощността в PTC керамиката водят до голямо напрежение в центъра, което води до разслояване и напукване.