Prekostrujna zaštita PTC termistor

Zaštita od prekomjerne struje PTC termistor

Pregled proizvoda
Zaštita od prekomjerne struje PTC termistori su zaštitne komponente koje automatski štite od nenormalnih temperatura i struja, i opšte su poznate kao “resetabilni osigurači” ili “10,000-vremenske osigurače.” Oni zamjenjuju tradicionalne osigurače i naširoko se koriste za zaštitu od prekomjerne struje i pregrijavanja u motorima, transformatori, prekidački izvori napajanja, elektronska kola, i druge aplikacije. Zaštita od prekomjerne struje PTC termistori smanjuju zaostalu struju ograničavanjem rasipanja snage u cijelom krugu kroz naglu promjenu otpora. Dok se tradicionalni osigurači ne mogu automatski resetirati nakon što strujni krug pregori, prekostrujna zaštita PTC termistori se vraćaju u stanje pred-zaštite kada se kvar otkloni. Ako se kvar ponovi, mogu nastaviti svoju funkciju zaštite od prekomjerne struje i pregrijavanja.

Prilikom odabira prekostrujne zaštite PTC termistora kao komponente zaštite od prekomjerne struje i pregrijavanja, prvo odredite maksimalnu normalnu radnu struju kola (neradna struja PTC termistora) i maksimalnu temperaturu okoline na lokaciji ugradnje PTC termistora (tokom normalnog rada). Sledeći, uzeti u obzir struju zaštite (tj., struja okidanja PTC termistora prekostrujne zaštite), maksimalni radni napon, i nazivni otpor nulte snage. Faktore kao što su dimenzije komponente također treba uzeti u obzir. Sljedeća slika prikazuje odnos između radne temperature okoline, struja bez okidanja, i struja okidanja.

PTC termistor za prekostrujnu zaštitu

PTC termistor disk za zaštitu od prekomjerne struje 0R30 24V 1.8A 120C zamjenjuje Siemens

1000V PTC termistor MZ8, 100 200R 75 Stepeni, 1KV, Overcurrent Protection, Durable Ceramic

Princip primjene
Kada strujni krug radi normalno, struja koja teče kroz PTC termistor prekostrujne zaštite je manja od nazivne struje. PTC termistor održava nizak otpor i ne utiče na normalan rad zaštićenog kola. Kada dođe do kvara u strujnom krugu i struja znatno premašuje nazivnu struju, PTC termistor se iznenada zagreva, pretpostavljajući stanje visokog otpora, postavljanje kola u relativno “off” stanju i na taj način ga štiti od oštećenja. Nakon što je kvar otklonjen, PTC termistor se automatski vraća u stanje niskog otpora, i krug nastavlja sa normalnim radom.

Slika 2 pokazuje volt-amper karakterističnu krivulju i krivulju opterećenja za krug tijekom normalnog rada. Od tačke A do tačke B, napon primijenjen na PTC termistor se postepeno povećava, a struja koja teče kroz njega takođe raste linearno, što ukazuje da otpor PTC termistora ostaje suštinski nepromijenjen, ostaju u stanju niskog otpora. Od tačke B do tačke E, napon se postepeno povećava, a otpor PTC termistora brzo raste zbog stvaranja topline. Struja koja teče kroz njega također se brzo smanjuje, što pokazuje da je PTC termistor ušao u zaštitno stanje. Ako je normalna krivulja opterećenja ispod tačke B, PTC termistor neće ući u zaštitno stanje.

Generalno, postoje tri vrste zaštite od prekomjerne struje i previsoke temperature:

1. Current overcurrent (Slika 3): RL1 je kriva opterećenja tokom normalnog rada. Kada se otpor opterećenja smanji, kao što je kada transformatorska linija dođe do kratkog spoja, krivulja opterećenja se mijenja od RL1 do RL2, prelazi tačku B, i PTC termistor ulazi u zaštitno stanje.

2. Prekomjerna struja napona (Slika 4): Kada se napon napajanja poveća, kao što je kada strujni vod od 220 V iznenada poraste na 380 V, krivulja opterećenja se mijenja od RL1 do RL2, prelazi tačku B, i PTC termistor ulazi u zaštitno stanje.

3. Pregrijati (Slika 5): Kada temperatura okoline poraste iznad određene granice, Volt-amper karakteristična kriva PTC termistora mijenja se iz A-B-E u A-B1-F. Kada krivulja opterećenja RL prelazi tačku B1, PTC termistor ulazi u zaštitni mod.

Dijagram strujne zaštite

Parametri modela

PTC termistor opšte namjene za zaštitu od prekomjerne struje

Šema strujne zaštite PTC

Vodič za odabir PTC termistora za zaštitu od prekomjerne struje

Parametri modela PTC prekostrujnog zaštitnog termistora

1. Maksimalni radni napon
Kada je PTC termistor spojen serijski u krug, samo mali dio napona ostaje na njemu tokom normalnog rada. Kada se PTC termistor aktivira i preuzme stanje visokog otpora, mora izdržati gotovo cijeli napon napajanja. Stoga, kada birate PTC termistor, osigurajte da ima dovoljno visok maksimalni radni napon, uzimajući u obzir i potencijalne fluktuacije napona napajanja.

2. Neradna struja i radna struja
Da bi se osiguralo pouzdano prebacivanje, radna struja mora biti najmanje dvostruko veća od neradne struje.
Zato što temperatura okoline značajno utiče i na neradnu i na radnu struju (pogledajte sliku ispod), moraju se razmotriti najgori scenariji. Neradnu struju treba odabrati na maksimalno dozvoljenoj temperaturi okoline, dok radnu struju treba odabrati na nižoj temperaturi okoline.

3. Maksimalna dozvoljena struja pri maksimalnom radnom naponu
Kada je PTC termistor potreban za obavljanje zaštitne funkcije, provjerite krug za uvjete koji bi mogli generirati struje koje prelaze maksimalnu dozvoljenu vrijednost. Ovo se općenito odnosi na situacije u kojima postoji rizik od kratkog spoja. Tehnički list navodi maksimalnu trenutnu vrijednost. Prekoračenje ove vrijednosti može oštetiti ili prijevremeno otkazati PTC termistor.

4. Temperatura prebacivanja (Curie temperatura)
Nudimo komponente za zaštitu od prekomjerne struje sa Curie temperaturama od 80°C, 100°C, 120°C, i 140°C. Neradna struja zavisi od Curie temperature i prečnika PTC termistora. Za smanjenje troškova, treba odabrati komponente sa visokim Curie temperaturama i malim dimenzijama. Nadalje, treba razmotriti može li visoka površinska temperatura takvog PTC termistora uzrokovati neželjene nuspojave u krugu. Generalno, Curie temperatura bi trebala premašiti maksimalnu radnu temperaturu okoline za 20 do 40°C.

5. Uticaj na životnu sredinu

Kada su izloženi hemikalijama ili kada se koriste smjese za zalivanje ili punila, mora biti krajnji oprez. Ovo može smanjiti efikasnost PTC termistora zbog smanjenja keramičke količine barijum titanata. Promjene u toplinskoj provodljivosti uzrokovane zalivanjem također mogu dovesti do lokalnog pregrijavanja i oštećenja.

Dodatak: Primjer odabira PTC termistora za prekostrujnu zaštitu energetskog transformatora

Energetski transformator ima primarni napon od 220V, sekundarni napon od 16V, i sekundarna struja od 1,5A. Tokom sekundarnog prekostrujnog stanja, primarna struja je približno 350mA, i zaštita treba biti aktivirana unutar 10 minuta. Radna temperatura transformatora se kreće od -10°C do 40°C, sa porastom temperature od 15°C do 20°C tokom normalnog rada. PTC termistor je instaliran blizu transformatora. Molimo odaberite PTC termistor za primarnu zaštitu.

1. Odredite maksimalni radni napon

Radni napon transformatora je 220V. Uzimajući u obzir fluktuacije napajanja, maksimalni radni napon treba da bude 220V x (1 + 20%) = 264V.

Maksimalni radni napon PTC termistora je 265V.

2. Odredite neradnu struju

Proračuni i mjerenja pokazuju da je primarna struja transformatora 125mA pri normalnom radu. S obzirom da temperatura okoline na mjestu ugradnje PTC termistora može doseći i do 60°C, neradna struja na 60°C treba da bude 130-140mA.

3. Određivanje radne struje

S obzirom na to da temperatura okoline na mjestu ugradnje PTC termistora može doseći čak -10°C ili 25°C, radna struja treba da bude 340-350mA na -10°C ili 25°C, sa radnim vremenom od približno 5 minuta.

4. Određivanje nazivnog otpornika nulte snage R25

Kada je PTC termistor spojen serijski sa primarnim, generirani pad napona treba minimizirati. Sopstveno stvaranje topline PTC termistora također treba svesti na minimum. Generalno, pad napona PTC termistora bi trebao biti manji od 1% ukupnog napajanja. R25 se izračunava na sljedeći način:

220V × 1% ÷ 0,125A = 17,6Ω

5. Određivanje maksimalne struje

Prema stvarnim mjerenjima, kada je sekundar transformatora kratko spojen, primarna struja može doseći 500mA. Uzimajući u obzir povećanu struju koja teče kroz primarni namotaj kada dođe do djelomičnog kratkog spoja, maksimalna struja PTC termistora bi trebala biti iznad 1A.

6. Odredite Curie temperaturu i dimenzije
S obzirom da temperatura okoline na mjestu ugradnje PTC termistora može doseći i do 60°C, dodajte 40°C ovoj vrijednosti kada birate Curie temperaturu, što rezultira Curie temperaturom od 100°C. Međutim, uzimajući u obzir cijenu i činjenicu da PTC termistor nije ugrađen u namotaj transformatora, njegova viša površinska temperatura neće negativno utjecati na transformator, tako da se može odabrati Curie temperatura od 120°C. Ovo omogućava smanjenje prečnika PTC termistora, smanjenje troškova.

7. Odredite model PTC termistora
Na osnovu gore navedenih zahtjeva, nakon konsultacije sa specifikacijama naše kompanije, odabrali smo MZ11-10P15RH265. To je: maksimalni radni napon 265V, nazivni otpor nulte snage 15Ω ± 25%, neradna struja 140 mA, radna struja 350 mA, maksimalna struja 1.2A, Curie temperatura 120°C, i maksimalna veličina ø11.0mm.

PTC režimi kvara
Postoje dva glavna indikatora za mjerenje pouzdanosti PTC termistora:

A. Kapacitet otpornosti na napon: Prekoračenje specificiranog napona može uzrokovati kratki spoj i kvar PTC termistora. Primjena visokog napona eliminira proizvode sa niskim naponskim kapacitetom, osiguravajući da su PTC termistori sigurni ispod maksimalnog radnog napona (Vmax).
B. Trenutni otporni kapacitet: Prekoračenje specificirane struje ili broja ciklusa prebacivanja može uzrokovati da PTC termistor pokaže nepovratno stanje visokog otpora i nestane. Ciklično testiranje uključivanja i isključivanja ne može u potpunosti eliminirati preuranjene kvarove.

Pod određenim radnim uslovima, PTC termistor pokazuje stanje visokog otpora nakon kvara. Dugotrajna primjena napona na PTC termistor (generalno veće od 1000 sati) rezultira minimalnim povećanjem njegove otpornosti na sobnoj temperaturi. Ovo povećanje je izraženije kod PTC grijaćih elemenata s Curie temperaturom većom od 200°C. Osim PTC grijaćih elemenata, primarni uzrok kvara PTC-a je pucanje pod naponom u centru keramike tokom prebacivanja. Tokom rada PTC termistora, neujednačene raspodele temperature, otpornost, električno polje, i gustina snage unutar PTC keramike dovode do visokog naprezanja u centru, što rezultira delaminacijom i pucanjem.