Prekostrujna zaštita PTC termistor

Prekostrujna zaštita PTC termistor

Pregled proizvoda
Prekostrujna zaštita PTC termistori su zaštitne komponente koje automatski štite od nenormalnih temperatura i struja, i općenito su poznati kao “resetabilni osigurači” ili “10,000-vremenski osigurači.” Oni zamjenjuju tradicionalne osigurače i naširoko se koriste za zaštitu od prekomjerne struje i pregrijavanja u motorima, transformatori, prekidački izvori napajanja, elektronički sklopovi, i druge aplikacije. Zaštita od prekomjerne struje PTC termistori smanjuju zaostalu struju ograničavajući rasipanje snage u cijelom krugu kroz naglu promjenu otpora. Dok se tradicionalni osigurači ne mogu automatski resetirati nakon što krug pregori, prekostrujna zaštita PTC termistori se vraćaju u stanje prije zaštite nakon uklanjanja kvara. Ako se kvar ponovno pojavi, mogu nastaviti sa svojom funkcijom zaštite od prekostrujne struje i pregrijavanja.

Prilikom odabira prekostrujne zaštite PTC termistora kao komponente zaštite od prekostruje i pregrijavanja, najprije odredite najveću normalnu radnu struju kruga (neradna struja PTC termistora) i maksimalnu temperaturu okoline na mjestu ugradnje PTC termistora (tijekom normalnog rada). Sljedeći, uzeti u obzir struju zaštite (Tj., struja okidanja PTC termistora prekostrujne zaštite), maksimalni radni napon, i nazivni otpor nulte snage. Također treba uzeti u obzir čimbenike kao što su dimenzije komponente. Sljedeća slika prikazuje odnos između radne temperature okoline, struja bez okidanja, i struja okidanja.

PTC termistor za prekostrujnu zaštitu

Prekostrujni zaštitni disk PTC termistora 0R30 24V 1.8A 120C zamjenjuje Siemens

1000V PTC termistor MZ8, 100 200R 75 Stupnjevi, 1KV, Prekostrujna zaštita, Izdržljiva keramika

Načelo primjene
Kada krug radi normalno, struja koja teče kroz PTC termistor prekostrujne zaštite manja je od nazivne struje. PTC termistor održava nizak otpor i ne utječe na normalan rad zaštićenog kruga. Kada dođe do kvara strujnog kruga i struja znatno premaši nazivnu struju, PTC termistor se iznenada zagrije, pretpostavljajući stanje visokog otpora, postavljanje sklopa u relativno “isključeno” stanje i tako ga zaštititi od oštećenja. Nakon što je kvar riješen, PTC termistor se automatski vraća u stanje niskog otpora, i krug nastavlja s normalnim radom.

Lik 2 prikazuje krivulju volt-amperske karakteristike i krivulju opterećenja za krug tijekom normalnog rada. Od točke A do točke B, napon primijenjen na PTC termistor postupno raste, a struja koja kroz njega teče također linearno raste, što pokazuje da otpor PTC termistora ostaje u biti nepromijenjen, ostajući u stanju niskog otpora. Od točke B do točke E, napon postupno raste, 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 stanje zaštite. Ako je krivulja normalnog opterećenja ispod točke B, PTC termistor neće ući u stanje zaštite.

Općenito, postoje tri vrste prekostrujne i pretemperaturne zaštite:

1. Trenutna prekostruja (Lik 3): RL1 je krivulja opterećenja tijekom normalnog rada. Kada se otpor opterećenja smanji, kao što je slučaj kod kratkog spoja transformatorske linije, krivulja opterećenja se mijenja od RL1 do RL2, prelazi točku B, a PTC termistor ulazi u stanje zaštite.

2. Prekostrujni napon (Lik 4): Kad napon napajanja poraste, kao na primjer kada strujni vod od 220 V iznenada poraste na 380 V, krivulja opterećenja se mijenja od RL1 do RL2, prelazi točku B, a PTC termistor ulazi u stanje zaštite.

3. Pregrijavanje (Lik 5): Kada temperatura okoline poraste iznad određene granice, krivulja volt-amperske karakteristike PTC termistora mijenja se iz A-B-E u A-B1-F. Kada krivulja opterećenja RL prijeđe točku B1, PTC termistor ulazi u način zaštite.

Dijagram strujnog kruga prekostrujne zaštite

Parametri modela

Općenamjenski PTC termistor za prekostrujnu zaštitu

Dijagram strujnog kruga PTC prekostrujne zaštite

Vodič za odabir PTC termistora za prekostrujnu zaštitu

Parametri modela termistora PTC prekostrujne zaštite

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

2. Nepogonska struja i radna struja
Kako bi se osiguralo pouzdano prebacivanje, radna struja mora biti najmanje dvostruko veća od struje mirovanja.
Budući da temperatura okoline značajno utječe i na neradnu i na radnu struju (pogledajte sliku ispod), moraju se uzeti u obzir najgori mogući scenariji. Neradnu struju treba odabrati pri maksimalnoj dopuštenoj temperaturi okoline, dok radnu struju treba odabrati pri nižoj temperaturi okoline.

3. Najveća dopuštena struja pri maksimalnom radnom naponu
Kada je PTC termistor potreban za obavljanje zaštitne funkcije, provjerite postoji li u krugu uvjete koji bi mogli generirati struje veće od najveće dopuštene vrijednosti. To se općenito odnosi na situacije u kojima postoji opasnost od kratkog spoja. Tehnički list navodi maksimalnu vrijednost struje. Prekoračenje ove vrijednosti može oštetiti ili prerano otkazati PTC termistor.

4. Preklopna temperatura (Curiejeva temperatura)
Nudimo komponente za prekostrujnu zaštitu s Curiejevom temperaturom od 80°C, 100° C, 120° C, i 140°C. Neradna struja ovisi o Curievoj temperaturi i promjeru čipa PTC termistora. Za smanjenje troškova, treba odabrati komponente s visokim Curiejevim temperaturama i malim dimenzijama. Nadalje, treba razmotriti može li visoka površinska temperatura takvog PTC termistora uzrokovati neželjene nuspojave u krugu. Općenito, Curiejeva temperatura trebala bi premašiti maksimalnu radnu temperaturu okoline za 20 do 40°C.

5. Utjecaj na okoliš

Kada je izložen kemikalijama ili kada koristite smjese ili punila, treba biti krajnje oprezan. To može smanjiti učinkovitost PTC termistora zbog redukcije keramike barij titanata. Promjene u toplinskoj vodljivosti 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, a sekundarna struja 1,5A. Tijekom sekundarnog prekostrujnog stanja, primarna struja je približno 350mA, a zaštitu treba aktivirati unutar 10 minuta. Radna temperatura transformatora je od -10°C do 40°C, s porastom temperature od 15°C do 20°C tijekom normalnog rada. PTC termistor je instaliran u blizini transformatora. Odaberite PTC termistor za primarnu zaštitu.

1. Odredite maksimalni radni napon

Radni napon transformatora je 220V. Uzimajući u obzir fluktuacije napajanja, maksimalni radni napon trebao bi biti 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 tijekom normalnog rada. Uzimajući u obzir da temperatura okoline na mjestu ugradnje PTC termistora može doseći i do 60°C, neradna struja na 60°C trebala bi biti 130-140mA.

3. Određivanje radne struje

Uzimajući u obzir da temperatura okoline na mjestu ugradnje PTC termistora može doseći čak -10°C ili 25°C, radna struja bi trebala biti 340-350mA na -10°C ili 25°C, s radnim vremenom od približno 5 minuta.

4. Određivanje nazivnog otpornika nulte snage R25

Kada je PTC termistor spojen u seriju s primarom, generirani pad napona treba svesti na minimum. Vlastita proizvodnja topline PTC termistora također bi trebala biti minimizirana. Općenito, pad napona PTC termistora trebao bi biti manji od 1% ukupnog napajanja. R25 izračunava se na sljedeći način:

220V × 1% ÷ 0,125A = 17,6Ω

5. Određivanje maksimalne struje

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

6. Odredite Curiejevu temperaturu i dimenzije
Uzimajući u obzir da temperatura okoline na mjestu ugradnje PTC termistora može doseći i do 60°C, ovoj vrijednosti dodajte 40°C pri odabiru Curiejeve temperature, što rezultira Curiejevom temperaturom od 100°C. Međutim, s obzirom na cijenu i činjenicu da PTC termistor nije ugrađen unutar namota transformatora, njegova viša površinska temperatura neće štetno utjecati na transformator, pa se može odabrati Curiejeva temperatura od 120°C. To omogućuje smanjenje promjera PTC termistora, smanjenje troškova.

7. Odredite model PTC termistora
Na temelju navedenih zahtjeva, nakon konzultacije sa specifikacijama naše tvrtke, odabrali smo MZ11-10P15RH265. To jest: maksimalni radni napon 265V, nazivni otpor nulte snage 15Ω ± 25%, nepogonska struja 140 mA, radna struja 350 mA, maksimalna struja 1.2A, Curiejeva temperatura 120°C, a najveća veličina ø11,0mm.

Načini kvarova PTC-a
Postoje dva glavna pokazatelja za mjerenje pouzdanosti PTC termistora:

A. Kapacitet podnošenja napona: Prekoračenje navedenog napona može uzrokovati kratki spoj i kvar PTC termistora. Primjena visokog napona eliminira proizvode s niskim kapacitetom podnošenja napona, osiguravajući da su PTC termistori sigurni ispod maksimalnog radnog napona (Vmax).
B. Kapacitet podnošenja struje: Prekoračenje specificirane struje ili broja sklopnih ciklusa može uzrokovati da PTC termistor pokaže nepovratno stanje visokog otpora i otkaže. Cikličko uključivanje-isključivanje ne može u potpunosti eliminirati prijevremene kvarove.

U određenim radnim uvjetima, PTC termistor pokazuje stanje visokog otpora nakon kvara. Dugotrajna primjena napona na PTC termistor (općenito veći od 1000 sati) rezultira minimalnim povećanjem njegove otpornosti na sobnoj temperaturi. Ovo povećanje je izraženije kod PTC grijaćih elemenata s Curiejevom temperaturom većom od 200°C. Osim PTC grijaćih elemenata, primarni uzrok kvara PTC-a je pucanje uslijed naprezanja u središtu keramike tijekom prebacivanja. Tijekom rada PTC termistora, neravnomjerne raspodjele temperature, otpornost, električno polje, i gustoća snage unutar PTC keramike dovode do visokog naprezanja u središtu, što rezultira raslojavanjem i pucanjem.