Überstromschutz PTC-Thermistor

Überstromschutz PTC-Thermistor

Produktübersicht
Überstromschutz PTC-Thermistoren sind Schutzkomponenten, die automatisch vor anormalen Temperaturen und Strömen schützen, und sind allgemein bekannt als “rückstellbare Sicherungen” oder “10,000-Zeitsicherungen.” Sie ersetzen herkömmliche Sicherungen und werden häufig zum Überstrom- und Überhitzungsschutz in Motoren eingesetzt, Transformer, Schaltnetzteile, elektronische Schaltungen, und andere Anwendungen. Überstromschutz PTC-Thermistoren reduzieren den Reststrom, indem sie die Verlustleistung im gesamten Stromkreis durch eine plötzliche Widerstandsänderung begrenzen. Herkömmliche Sicherungen können jedoch nicht automatisch zurückgesetzt werden, nachdem ein Stromkreis durchgebrannt ist, Überstromschutz: PTC-Thermistoren kehren in den Zustand vor dem Schutz zurück, sobald der Fehler behoben ist. Wenn ein Fehler erneut auftritt, Sie können ihre Überstrom- und Überhitzungsschutzfunktion wieder aufnehmen.

Bei der Auswahl eines Überstromschutz-PTC-Thermistors als Überstrom- und Überhitzungsschutzkomponente, Bestimmen Sie zunächst den maximalen normalen Betriebsstrom des Stromkreises (der Ruhestrom des PTC-Thermistors) und die maximale Umgebungstemperatur am Einbauort des PTC-Thermistors (im Normalbetrieb). Nächste, Berücksichtigen Sie den Schutzstrom (d.h., der Auslösestrom des Überstromschutz-PTC-Thermistors), die maximale Betriebsspannung, und der Nenn-Nullstromwiderstand. Auch Faktoren wie die Abmessungen der Komponente sollten berücksichtigt werden. Die folgende Abbildung zeigt die Beziehung zwischen der Umgebungsbetriebstemperatur, Nichtauslösestrom, und Auslösestrom.

PTC-Thermistor für Überstromschutz

PTC-Thermistor-Überstromschutzscheibe 0R30 24 V 1,8 A 120 C ersetzt Siemens

1000V PTC-Thermistor MZ8, 100 200R 75 Abschlüsse, 1KV, Überstromschutz, Langlebige Keramik

Anwendungsprinzip
Wenn die Schaltung normal funktioniert, Der durch den Überstromschutz-PTC-Thermistor fließende Strom ist geringer als der Nennstrom. Der PTC-Thermistor behält einen niedrigen Widerstand bei und beeinträchtigt den normalen Betrieb des geschützten Stromkreises nicht. Wenn ein Stromkreisfehler auftritt und der Strom den Nennstrom deutlich überschreitet, Der PTC-Thermistor erwärmt sich plötzlich, einen hochohmigen Zustand anzunehmen, Platzieren Sie die Schaltung relativ “aus” Zustand und schützt ihn so vor Schäden. Sobald der Fehler behoben ist, der PTC-Thermistor kehrt automatisch in einen niederohmigen Zustand zurück, und die Schaltung nimmt den Normalbetrieb wieder auf.

Figur 2 zeigt die Volt-Ampere-Kennlinie und die Lastkurve für die Schaltung im Normalbetrieb. Von Punkt A nach Punkt B, Die am PTC-Thermistor anliegende Spannung steigt allmählich an, und der durch ihn fließende Strom steigt ebenfalls linear an, Dies zeigt an, dass der Widerstand des PTC-Thermistors im Wesentlichen unverändert bleibt, in einem niederohmigen Zustand verbleiben. Von Punkt B nach Punkt E, Die Spannung steigt allmählich an, und der Widerstand des PTC-Thermistors steigt aufgrund der Wärmeentwicklung schnell an. Auch der durchfließende Strom nimmt rapide ab, Dies zeigt an, dass der PTC-Thermistor in seinen Schutzzustand übergegangen ist. Wenn die Normallastkurve unter Punkt B liegt, Der PTC-Thermistor wechselt nicht in seinen Schutzzustand.

Allgemein, Es gibt drei Arten von Überstrom- und Übertemperaturschutz:

1. Aktueller Überstrom (Figur 3): RL1 ist die Lastkurve im Normalbetrieb. Wenn der Lastwiderstand abnimmt, beispielsweise wenn eine Transformatorleitung kurzgeschlossen wird, die Lastkurve wechselt von RL1 zu RL2, Punkt B überschreiten, und der PTC-Thermistor geht in seinen Schutzzustand über.

2. Spannungsüberstrom (Figur 4): Wenn die Versorgungsspannung ansteigt, beispielsweise wenn eine 220-V-Stromleitung plötzlich auf 380 V ansteigt, die Lastkurve wechselt von RL1 zu RL2, Punkt B überschreiten, und der PTC-Thermistor geht in seinen Schutzzustand über.

3. Überhitzen (Figur 5): Wenn die Umgebungstemperatur einen bestimmten Grenzwert überschreitet, Die Volt-Ampere-Kennlinie des PTC-Thermistors ändert sich von A-B-E zu A-B1-F. Wenn die Lastkurve RL den Punkt B1 überschreitet, Der PTC-Thermistor wechselt in den Schutzmodus.

Schaltplan für den Überstromschutz

Modellparameter

Allzweck-PTC-Thermistor für den Überstromschutz

Schaltplan für den PTC-Überstromschutz

Auswahlhilfe für PTC-Thermistoren für den Überstromschutz

Modellparameter des PTC-Überstromschutzthermistors

1. Maximale Betriebsspannung
Wenn ein PTC-Thermistor in einem Stromkreis in Reihe geschaltet ist, Im Normalbetrieb verbleibt nur ein kleiner Teil der Spannung an ihm. Wenn der PTC-Thermistor aktiviert wird und einen hochohmigen Zustand annimmt, es muss nahezu der gesamten Versorgungsspannung standhalten. daher, bei der Auswahl eines PTC-Thermistors, Achten Sie auf eine ausreichend hohe maximale Betriebsspannung, Dabei werden auch mögliche Schwankungen der Stromversorgungsspannung berücksichtigt.

2. Ruhestrom und Betriebsstrom
Um ein zuverlässiges Schalten zu gewährleisten, Der Betriebsstrom muss mindestens das Doppelte des Ruhestroms betragen.
Denn die Umgebungstemperatur beeinflusst sowohl den Ruhe- als auch den Betriebsstrom erheblich (siehe Abbildung unten), Worst-Case-Szenarien müssen berücksichtigt werden. Der Ruhestrom sollte bei der maximal zulässigen Umgebungstemperatur gewählt werden, während der Betriebsstrom bei einer niedrigeren Umgebungstemperatur gewählt werden sollte.

3. Maximal zulässiger Strom bei maximaler Betriebsspannung
Wenn ein PTC-Thermistor eine Schutzfunktion erfüllen muss, Überprüfen Sie den Stromkreis auf Bedingungen, die Ströme erzeugen könnten, die den maximal zulässigen Wert überschreiten. Damit sind im Allgemeinen Situationen gemeint, in denen die Gefahr eines Kurzschlusses besteht. Im Datenblatt ist der maximale Stromwert angegeben. Eine Überschreitung dieses Wertes kann zur Beschädigung oder zum vorzeitigen Ausfall des PTC-Thermistors führen.

4. Schalttemperatur (Curie-Temperatur)
Wir bieten Überstromschutzkomponenten mit Curie-Temperaturen von 80°C an, 100°C, 120°C, und 140°C. Der Ruhestrom hängt von der Curie-Temperatur und dem Durchmesser des PTC-Thermistorchips ab. Um Kosten zu senken, Es sollten Komponenten mit hohen Curie-Temperaturen und kleinen Abmessungen ausgewählt werden. Außerdem, Es sollte darüber nachgedacht werden, ob die hohe Oberflächentemperatur eines solchen PTC-Thermistors unerwünschte Nebenwirkungen im Stromkreis verursachen kann. Allgemein, Die Curie-Temperatur sollte die maximale Umgebungsbetriebstemperatur um überschreiten 20 bis 40°C.

5. Umweltauswirkungen

Bei Einwirkung von Chemikalien oder bei der Verwendung von Vergussmassen oder Spachtelmassen, Es ist äußerste Vorsicht geboten. Dies kann die Wirksamkeit des PTC-Thermistors aufgrund der Reduzierung der Bariumtitanat-Keramik verringern. Auch durch den Verguss verursachte Veränderungen der Wärmeleitfähigkeit können zu örtlicher Überhitzung und Beschädigung führen.

Anhang: Beispiel für die Auswahl eines PTC-Thermistors für den Überstromschutz von Leistungstransformatoren

Ein Leistungstransformator hat eine Primärspannung von 220 V, eine Sekundärspannung von 16V, und einem Sekundärstrom von 1,5A. Während eines sekundären Überstromzustands, Der Primärstrom beträgt ca. 350mA, und der Schutz sollte im Inneren aktiviert werden 10 Minuten. Die Betriebstemperatur des Transformators liegt zwischen -10 °C und 40 °C, mit einem Temperaturanstieg von 15 °C bis 20 °C im Normalbetrieb. Der PTC-Thermistor wird in der Nähe des Transformators installiert. Bitte wählen Sie einen PTC-Thermistor für den Primärschutz.

1. Bestimmen Sie die maximale Betriebsspannung

Die Betriebsspannung des Transformators beträgt 220V. Berücksichtigung von Schwankungen in der Stromversorgung, Die maximale Betriebsspannung sollte 220V x betragen (1 + 20%) = 264V.

Die maximale Betriebsspannung des PTC-Thermistors beträgt 265 V.

2. Bestimmen Sie den Ruhestrom

Berechnungen und Messungen zeigen, dass der Primärstrom des Transformators im Normalbetrieb 125 mA beträgt. Bedenken Sie, dass die Umgebungstemperatur am Einbauort des PTC-Thermistors bis zu 60 °C erreichen kann, Der Ruhestrom bei 60°C sollte 130-140mA betragen.

3. Bestimmen des Betriebsstroms

Bedenken Sie, dass die Umgebungstemperatur am Installationsort des PTC-Thermistors bis zu -10 °C oder 25 °C betragen kann, Der Betriebsstrom sollte 340-350 mA bei -10 °C oder 25 °C betragen, mit einer Betriebszeit von ca 5 Minuten.

4. Bestimmen des Nenn-Nullstromwiderstands R25

Wenn ein PTC-Thermistor in Reihe mit der Primärwicklung geschaltet ist, Der erzeugte Spannungsabfall sollte minimiert werden. Auch die Eigenwärmeentwicklung des PTC-Thermistors soll minimiert werden. Allgemein, Der Spannungsabfall eines PTC-Thermistors sollte kleiner sein als 1% der gesamten Stromversorgung. R25 wird wie folgt berechnet:

220V × 1% ÷ 0,125 A = 17,6 Ω

5. Bestimmung des Maximalstroms

Nach tatsächlichen Messungen, wenn die Sekundärseite des Transformators kurzgeschlossen ist, Der Primärstrom kann 500 mA erreichen. Berücksichtigt wird der erhöhte Strom, der durch die Primärspule fließt, wenn ein teilweiser Kurzschluss auftritt, Der maximale Strom des PTC-Thermistors sollte über 1A liegen.

6. Bestimmen Sie die Curie-Temperatur und die Abmessungen
Bedenken Sie, dass die Umgebungstemperatur am Einbauort des PTC-Thermistors bis zu 60 °C erreichen kann, Addieren Sie bei der Auswahl der Curie-Temperatur 40 °C zu diesem Wert, Dies führt zu einer Curie-Temperatur von 100 °C. Jedoch, unter Berücksichtigung der Kosten und der Tatsache, dass der PTC-Thermistor nicht in der Transformatorwicklung installiert ist, Seine höhere Oberflächentemperatur beeinträchtigt den Transformator nicht, so kann eine Curie-Temperatur von 120°C gewählt werden. Dadurch kann der Durchmesser des PTC-Thermistors verringert werden, Kosten senken.

7. Bestimmen Sie das PTC-Thermistormodell
Basierend auf den oben genannten Anforderungen, nach Rücksprache mit dem Lastenheft unseres Unternehmens, Wir haben uns für den MZ11-10P15RH265 entschieden. Das heißt: maximale Betriebsspannung 265V, Nenn-Nullstromwiderstand 15 Ω ± 25%, Ruhestrom 140 mA, Betriebsstrom 350 mA, maximaler Strom 1,2A, Curie-Temperatur 120°C, und maximale Größe ø11,0 mm.

PTC-Fehlermodi
Es gibt zwei Hauptindikatoren zur Messung der Zuverlässigkeit von PTC-Thermistoren:

A. Spannungsfestigkeit: Das Überschreiten der angegebenen Spannung kann zum Kurzschluss und Ausfall eines PTC-Thermistors führen. Durch das Anlegen einer Hochspannung werden Produkte mit geringer Spannungsfestigkeit eliminiert, Sicherstellen, dass PTC-Thermistoren unterhalb der maximalen Betriebsspannung sicher sind (Vmax).
B. Stromfestigkeit: Das Überschreiten der angegebenen Stromstärke oder Anzahl der Schaltzyklen kann dazu führen, dass ein PTC-Thermistor einen irreversiblen hochohmigen Zustand annimmt und ausfällt. Durch zyklische Ein-Aus-Tests können vorzeitige Ausfälle nicht vollständig ausgeschlossen werden.

Unter spezifizierten Betriebsbedingungen, Ein PTC-Thermistor weist nach einem Ausfall einen hochohmigen Zustand auf. Langfristiges Anlegen einer Spannung an einen PTC-Thermistor (im Allgemeinen größer als 1000 Std.) führt zu einer minimalen Erhöhung seines Widerstands bei Raumtemperatur. Dieser Anstieg ist bei PTC-Heizelementen mit einer Curie-Temperatur über 200 °C stärker ausgeprägt. Neben PTC-Heizelementen, Die Hauptursache für PTC-Ausfälle sind Spannungsrisse in der Mitte der Keramik beim Schalten. Beim Betrieb eines PTC-Thermistors, ungleichmäßige Temperaturverteilungen, Widerstand, elektrisches Feld, und Leistungsdichte innerhalb der PTC-Keramik führen zu einer hohen Spannung im Zentrum, was zu Delamination und Rissbildung führt.