Pretokovna zaščita PTC termistor

PTC termistor za zaščito pred prevelikim tokom

Pregled izdelka
Pretokovna zaščita PTC termistorji so zaščitne komponente, ki samodejno ščitijo pred nenormalnimi temperaturami in tokovi, in so splošno znani kot “ponastavljive varovalke” oz “10,000-časovne varovalke.” Nadomeščajo tradicionalne varovalke in se pogosto uporabljajo za zaščito pred prevelikim tokom in pregrevanjem v motorjih, transformatorji, stikalni napajalniki, elektronska vezja, in druge aplikacije. Prenapetostna zaščita PTC termistorji zmanjšajo preostali tok tako, da omejijo disipacijo moči v celotnem vezju zaradi nenadne spremembe upora. Medtem ko se tradicionalne varovalke ne morejo samodejno ponastaviti, ko tokokrog pregori, nadtokovna zaščita PTC termistorji se vrnejo v stanje pred zaščito, ko je napaka odpravljena. Če se napaka ponovi, lahko obnovijo svojo funkcijo zaščite pred pretokom in pregrevanjem.

Pri izbiri termistorja PTC za zaščito pred pretokom kot komponente zaščite pred pretokom in pregrevanjem, najprej določite največji normalni delovni tok vezja (tok nedelovanja PTC termistorja) in največjo temperaturo okolice na mestu namestitve PTC termistorja (med normalnim delovanjem). Naprej, upoštevajte zaščitni tok (I.e., izklopni tok termistorja PTC nadtokovne zaščite), največjo delovno napetost, in nazivni upor ničelne moči. Upoštevati je treba tudi dejavnike, kot so dimenzije komponente. Naslednja slika prikazuje razmerje med delovno temperaturo okolja, nesprožilni tok, in sprožilni tok.

PTC termistor za zaščito pred prevelikim tokom

PTC termistor Pretokovni zaščitni disk 0R30 24V 1.8A 120C nadomešča Siemens

1000V PTC termistor MZ8, 100 200R 75 Stopnje, 1KV, Zaščita pred pretokom, Trpežna keramika

Načelo uporabe
Ko vezje deluje normalno, tok, ki teče skozi termistor PTC nadtokovne zaščite, je manjši od nazivnega toka. PTC termistor ohranja nizek upor in ne vpliva na normalno delovanje zaščitenega vezja. Ko pride do okvare tokokroga in tok znatno preseže nazivni tok, PTC termistor se nenadoma segreje, ob predpostavki stanja visokega upora, postavitev vezja v relativno “izklopljeno” državo in jo tako zaščititi pred poškodbami. Ko je napaka odpravljena, PTC termistor se samodejno vrne v stanje nizkega upora, in vezje nadaljuje z normalnim delovanjem.

Slika 2 prikazuje krivuljo volt-amperske karakteristike in krivuljo obremenitve za tokokrog med normalnim delovanjem. Od točke A do točke B, napetost, ki se uporablja za PTC termistor, postopoma narašča, in tudi tok, ki teče skozenj, linearno narašča, kar kaže, da upornost termistorja PTC ostaja v bistvu nespremenjena, ostanejo v stanju nizkega upora. Od točke B do točke E, napetost postopoma narašča, in upor termistorja PTC se hitro poveča zaradi proizvodnje toplote. Hitro se zmanjša tudi tok, ki teče skozenj, kar pomeni, da je PTC termistor prešel v stanje zaščite. Če je krivulja normalne obremenitve pod točko B, termistor PTC ne bo prešel v stanje zaščite.

Na splošno, obstajajo tri vrste zaščite pred prevelikim tokom in temperaturo:

1. Trenutni nadtok (Slika 3): RL1 je krivulja obremenitve med normalnim delovanjem. Ko se upor obremenitve zmanjša, na primer pri kratkem stiku na transformatorski liniji, krivulja obremenitve se spremeni iz RL1 v RL2, presega točko B, in PTC termistor preide v stanje zaščite.

2. Prenapetostni tok (Slika 4): Ko se napajalna napetost poveča, na primer, ko električni vod 220 V nenadoma naraste na 380 V, krivulja obremenitve se spremeni iz RL1 v RL2, presega točko B, in PTC termistor preide v stanje zaščite.

3. Pregretje (Slika 5): Ko se temperatura okolice dvigne nad določeno mejo, volt-amperska karakteristična krivulja termistorja PTC se spremeni iz A-B-E v A-B1-F. Ko krivulja obremenitve RL preseže točko B1, PTC termistor vstopi v zaščitni način.

Shema vezja za zaščito pred prevelikim tokom

Parametri modela

Termistor PTC za splošno uporabo za zaščito pred prevelikim tokom

Shema vezja PTC nadtokovne zaščite

Priročnik za izbiro termistorjev PTC za zaščito pred prevelikim tokom

Parametri modela PTC nadtokovne zaščite termistorja

1. Največja delovna napetost
Ko je PTC termistor zaporedno povezan v tokokrog, le majhen del napetosti ostane na njem med normalnim delovanjem. Ko se PTC termistor aktivira in prevzame stanje visokega upora, prenesti mora skoraj celotno napajalno napetost. Zato, pri izbiri PTC termistorja, zagotovite, da ima dovolj visoko največjo delovno napetost, pri tem pa upoštevajte tudi morebitna nihanja napajalne napetosti.

2. Neobratovalni tok in obratovalni tok
Za zagotovitev zanesljivega preklapljanja, obratovalni tok mora biti vsaj dvakrat večji od neobratovalnega toka.
Ker temperatura okolja pomembno vpliva tako na nedelujoče kot na obratovalne tokove (glejte spodnjo sliko), upoštevati je treba najslabše možne scenarije. Neobratovalni tok je treba izbrati pri najvišji dovoljeni temperaturi okolja, medtem ko je treba delovni tok izbrati pri nižji temperaturi okolja.

3. Največji dovoljeni tok pri največji delovni napetosti
Ko je PTC termistor potreben za izvajanje zaščitne funkcije, preverite vezje glede pogojev, ki bi lahko povzročili tokove, ki presegajo največjo dovoljeno vrednost. To se običajno nanaša na situacije, kjer obstaja nevarnost kratkega stika. Podatkovni list določa največjo vrednost toka. Preseganje te vrednosti lahko poškoduje ali predčasno odpove termistor PTC.

4. Preklopna temperatura (Curiejeva temperatura)
Ponujamo komponente za zaščito pred pretokom s Curiejevimi temperaturami 80°C, 100°C, 120°C, in 140°C. Neobratovalni tok je odvisen od Curiejeve temperature in premera čipa PTC termistorja. Za zmanjšanje stroškov, izbrati je treba komponente z visokimi Curiejevimi temperaturami in majhnimi dimenzijami. Nadalje, razmisliti je treba o tem, ali lahko visoka površinska temperatura takega PTC termistorja povzroči neželene stranske učinke v vezju. Na splošno, Curiejeva temperatura mora presegati najvišjo delovno temperaturo okolja za 20 do 40°C.

5. Vpliv na okolje

Pri izpostavljenosti kemikalijam ali pri uporabi polnil ali polnil, potrebna je skrajna previdnost. To lahko zmanjša učinkovitost termistorja PTC zaradi zmanjšanja količine barijevega titanata keramike. Spremembe v toplotni prevodnosti, ki jih povzroča lončenje, lahko povzročijo tudi lokalno pregrevanje in poškodbe.

Dodatek: Primer izbire PTC termistorja za nadtokovno zaščito močnostnega transformatorja

Močnostni transformator ima primarno napetost 220 V, sekundarna napetost 16V, in sekundarni tok 1,5 A. Med sekundarnim prekomernim tokom, primarni tok je približno 350 mA, in zaščita mora biti aktivirana znotraj 10 minut. Delovna temperatura transformatorja je od -10°C do 40°C, z dvigom temperature od 15 °C do 20 °C med normalnim delovanjem. PTC termistor je nameščen blizu transformatorja. Za primarno zaščito izberite PTC termistor.

1. Določite največjo delovno napetost

Delovna napetost transformatorja je 220V. Ob upoštevanju nihanj v napajanju, največja delovna napetost mora biti 220 V x (1 + 20%) = 264 V.

Največja delovna napetost PTC termistorja je 265 V.

2. Določite neobratovalni tok

Izračuni in meritve kažejo, da je primarni tok transformatorja med normalnim delovanjem 125mA. Glede na to, da lahko temperatura okolja na mestu namestitve PTC termistorja doseže do 60 °C, nedelovalni tok pri 60°C naj bo 130-140mA.

3. Določanje delovnega toka

Glede na to, da lahko temperatura okolja na mestu namestitve PTC termistorja doseže celo -10 °C ali 25 °C, delovni tok mora biti 340-350 mA pri -10 °C ali 25 °C, z obratovalnim časom cca 5 minut.

4. Določanje nazivnega upora ničelne moči R25

Ko je PTC termistor zaporedno povezan s primarnim, ustvarjeni padec napetosti je treba čim bolj zmanjšati. Prav tako je treba zmanjšati proizvodnjo toplote PTC termistorja. Na splošno, padec napetosti PTC termistorja mora biti manjši od 1% celotnega napajanja. R25 se izračuna na naslednji način:

220V × 1% ÷ 0,125A = 17,6Ω

5. Določanje največjega toka

Po dejanskih meritvah, ko je sekundar transformatorja v kratkem stiku, primarni tok lahko doseže 500 mA. Ob upoštevanju povečanega toka, ki teče skozi primarno tuljavo, ko pride do delnega kratkega stika, največji tok PTC termistorja mora biti nad 1A.

6. Določite Curiejevo temperaturo in dimenzije
Glede na to, da lahko temperatura okolja na mestu namestitve PTC termistorja doseže do 60 °C, pri izbiri Curiejeve temperature tej vrednosti dodajte 40°C, kar ima za posledico Curiejevo temperaturo 100°C. Vendar, ob upoštevanju stroškov in dejstva, da PTC termistor ni nameščen znotraj navitja transformatorja, njegova višja površinska temperatura ne bo negativno vplivala na transformator, tako da lahko izberete Curiejevo temperaturo 120 °C. To omogoča zmanjšanje premera termistorja PTC, zmanjšanje stroškov.

7. Določite model termistorja PTC
Na podlagi zgornjih zahtev, po posvetovanju s tehničnim listom našega podjetja, izbrali smo MZ11-10P15RH265. To je: največja delovna napetost 265V, nazivni upor ničelne moči 15Ω ± 25%, neobratovalni tok 140 mA, delovni tok 350 mA, največji tok 1,2A, Curiejeva temperatura 120°C, in največja velikost ø11,0 mm.

Načini napak PTC
Obstajata dva glavna indikatorja za merjenje zanesljivosti PTC termistorjev:

A. Napetostna vzdržljivost: Preseganje navedene napetosti lahko povzroči kratek stik in okvaro PTC termistorja. Uporaba visoke napetosti odstrani izdelke z nizko napetostjo, zagotavljanje, da so termistorji PTC varni pod največjo delovno napetostjo (Vmax).
B. Zmogljivost toka: Preseganje določenega toka ali števila preklopnih ciklov lahko povzroči, da termistor PTC pokaže nepopravljivo stanje visoke upornosti in odpove. Ciklično vklopno-izklopno testiranje ne more popolnoma odpraviti prezgodnjih okvar.

Pod določenimi pogoji delovanja, termistor PTC po okvari pokaže stanje visoke upornosti. Dolgotrajna uporaba napetosti na termistor PTC (na splošno večji od 1000 ure) povzroči minimalno povečanje njegove odpornosti pri sobni temperaturi. To povečanje je izrazitejše pri grelnih elementih PTC s Curiejevo temperaturo, ki presega 200 °C. Poleg PTC grelnih elementov, glavni vzrok za okvaro PTC je napetostno razpokanje v središču keramike med preklopom. Med delovanjem PTC termistorja, neenakomerne porazdelitve temperature, upornost, električno polje, in gostota moči znotraj keramike PTC povzročita visoko napetost v središču, kar povzroči razslojevanje in razpoke.