เทอร์มิสเตอร์ PTC ป้องกันกระแสเกิน

เทอร์มิสเตอร์ PTC ป้องกันกระแสเกิน

ภาพรวมผลิตภัณฑ์
เทอร์มิสเตอร์ PTC การป้องกันกระแสเกินเป็นส่วนประกอบป้องกันที่จะป้องกันอุณหภูมิและกระแสที่ผิดปกติโดยอัตโนมัติ, และเป็นที่รู้จักโดยทั่วไปว่า “ฟิวส์แบบรีเซ็ตได้” หรือ “10,000-ฟิวส์เวลา” พวกมันมาแทนที่ฟิวส์แบบเดิม และใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการป้องกันกระแสเกินและความร้อนเกินในมอเตอร์, หม้อแปลงไฟฟ้า, การสลับแหล่งจ่ายไฟ, วงจรอิเล็กทรอนิกส์, และแอพพลิเคชั่นอื่น ๆ. เทอร์มิสเตอร์ PTC ที่ป้องกันกระแสเกินจะลดกระแสตกค้างโดยการจำกัดการกระจายพลังงานในวงจรทั้งหมดจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานกะทันหัน. ในขณะที่ฟิวส์แบบเดิมไม่สามารถรีเซ็ตได้โดยอัตโนมัติหลังจากวงจรขาด, เทอร์มิสเตอร์ PTC การป้องกันกระแสเกินจะกลับสู่สถานะป้องกันล่วงหน้าเมื่อข้อผิดพลาดถูกลบออก. หากมีความผิดเกิดขึ้นอีก, พวกเขาสามารถกลับมาทำงานฟังก์ชันป้องกันกระแสเกินและความร้อนเกินได้.

เมื่อเลือกเทอร์มิสเตอร์ PTC ป้องกันกระแสเกินเป็นส่วนประกอบป้องกันกระแสเกินและความร้อนเกิน, ขั้นแรกให้กำหนดกระแสการทำงานปกติสูงสุดของวงจร (กระแสไฟไม่ทำงานของเทอร์มิสเตอร์ PTC) และอุณหภูมิแวดล้อมสูงสุดที่ตำแหน่งการติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ PTC (ระหว่างการทำงานปกติ). ต่อไป, พิจารณากระแสการป้องกัน (เช่น., the tripping current of the overcurrent protection PTC thermistor), the maximum operating voltage, and the rated zero-power resistance. Factors such as the component’s dimensions should also be considered. The following figure shows the relationship between ambient operating temperature, non-tripping current, and tripping current.

เทอร์มิสเตอร์ PTC สำหรับการป้องกันกระแสเกิน

ดิสก์ป้องกันกระแสเกิน PTC Thermistor 0R30 24V 1.8A 120C แทนที่ Siemens

1000V เทอร์มิสเตอร์ PTC MZ8, 100 200R 75 องศา, 1เควี, การป้องกันกระแสเกิน, เซรามิกที่ทนทาน

Application Principle
When the circuit is operating normally, the current flowing through the overcurrent protection PTC thermistor is less than the rated current. The PTC thermistor maintains a low resistance and does not affect the normal operation of the protected circuit. When a circuit fault occurs and the current significantly exceeds the rated current, the PTC thermistor suddenly heats up, assuming a high-resistance state, placing the circuit in a relatively “off” สถานะและปกป้องจากความเสียหาย. เมื่อความผิดได้รับการแก้ไขแล้ว, เทอร์มิสเตอร์ PTC จะกลับสู่สถานะความต้านทานต่ำโดยอัตโนมัติ, และวงจรกลับมาทำงานตามปกติ.

รูป 2 แสดงเส้นโค้งคุณลักษณะโวลต์-แอมแปร์และเส้นโค้งโหลดสำหรับวงจรระหว่างการทำงานปกติ. จากจุด A ไปยังจุด B, แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับเทอร์มิสเตอร์ PTC จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น, และกระแสที่ไหลผ่านก็เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงด้วย, บ่งชี้ว่าความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ PTC ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง, ยังคงอยู่ในสภาวะต้านทานต่ำ. จากจุด B ถึงจุด E, แรงดันไฟฟ้าจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น, และความต้านทานของเทอร์มิสเตอร์ PTC เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากการสร้างความร้อน. กระแสที่ไหลผ่านก็ลดลงอย่างรวดเร็วเช่นกัน, บ่งชี้ว่าเทอร์มิสเตอร์ PTC ได้เข้าสู่สถานะการป้องกันแล้ว. หากเส้นโค้งโหลดปกติต่ำกว่าจุด B, เทอร์มิสเตอร์ PTC จะไม่เข้าสู่สถานะการป้องกัน.

โดยทั่วไป, การป้องกันกระแสเกินและการป้องกันอุณหภูมิเกินมีสามประเภท:

1. กระแสเกินในปัจจุบัน (รูป 3): RL1 คือกราฟโหลดระหว่างการทำงานปกติ. เมื่อความต้านทานโหลดลดลง, เช่นเมื่อสายหม้อแปลงไฟฟ้าลัดวงจร, เส้นโค้งโหลดเปลี่ยนจาก RL1 เป็น RL2, เกินจุด B, และเทอร์มิสเตอร์ PTC จะเข้าสู่สถานะการป้องกัน.

2. แรงดันไฟฟ้ากระแสเกิน (รูป 4): เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟเพิ่มขึ้น, เช่นเมื่อสายไฟ 220V จู่ๆ ก็เพิ่มเป็น 380V, เส้นโค้งโหลดเปลี่ยนจาก RL1 เป็น RL2, เกินจุด B, และเทอร์มิสเตอร์ PTC จะเข้าสู่สถานะการป้องกัน.

3. ร้อนมากเกินไป (รูป 5): เมื่ออุณหภูมิโดยรอบสูงเกินขีดจำกัดที่กำหนด, เส้นโค้งคุณลักษณะโวลต์-แอมแปร์ของเทอร์มิสเตอร์ PTC เปลี่ยนจาก A-B-E เป็น A-B1-F. เมื่อเส้นโค้งโหลด RL เกินจุด B1, เทอร์มิสเตอร์ PTC เข้าสู่โหมดการป้องกัน.

แผนภาพวงจรป้องกันกระแสเกิน

พารามิเตอร์โมเดล

เทอร์มิสเตอร์ PTC เอนกประสงค์สำหรับการป้องกันกระแสเกิน

แผนภาพวงจรป้องกันกระแสเกิน PTC

คู่มือการเลือกเทอร์มิสเตอร์ PTC สำหรับการป้องกันกระแสเกิน

พารามิเตอร์แบบจำลองของเทอร์มิสเตอร์ป้องกันกระแสเกิน PTC

1. แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานสูงสุด
เมื่อเทอร์มิสเตอร์ PTC เชื่อมต่อแบบอนุกรมในวงจร, แรงดันไฟฟ้าที่เหลืออยู่เพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้นในระหว่างการทำงานปกติ. เมื่อเทอร์มิสเตอร์ PTC ทำงานและรับสถานะที่มีความต้านทานสูง, จะต้องทนแรงดันไฟได้เกือบทั้งหมด. ดังนั้น, เมื่อเลือกเทอร์มิสเตอร์ PTC, ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงสุดที่สูงเพียงพอ, ในขณะเดียวกันก็คำนึงถึงความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้นด้วย.

2. กระแสไฟไม่ทำงานและกระแสไฟใช้งาน
เพื่อให้มั่นใจในการสลับที่เชื่อถือได้, กระแสไฟที่ใช้งานจะต้องมีอย่างน้อยสองเท่าของกระแสไฟฟ้าที่ไม่ได้ใช้งาน.
เนื่องจากอุณหภูมิโดยรอบส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญทั้งกระแสไม่ทำงานและกระแสทำงาน (ดูรูปด้านล่าง), จะต้องพิจารณาสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุด. ควรเลือกกระแสไฟที่ไม่ใช้งานที่อุณหภูมิแวดล้อมสูงสุดที่อนุญาต, ในขณะที่ควรเลือกกระแสไฟทำงานที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่า.

3. กระแสไฟสูงสุดที่อนุญาตที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุด
เมื่อจำเป็นต้องใช้เทอร์มิสเตอร์ PTC เพื่อทำหน้าที่ป้องกัน, ตรวจสอบวงจรเพื่อหาสภาวะที่อาจสร้างกระแสเกินค่าสูงสุดที่อนุญาต. โดยทั่วไปหมายถึงสถานการณ์ที่มีความเสี่ยงที่จะเกิดไฟฟ้าลัดวงจร. แผ่นข้อมูลระบุค่าปัจจุบันสูงสุด. การเกินค่านี้อาจทำให้เทอร์มิสเตอร์ PTC เสียหายหรือล้มเหลวก่อนเวลาอันควร.

4. การสลับอุณหภูมิ (อุณหภูมิกูรี)
เรามีส่วนประกอบป้องกันกระแสเกินด้วยอุณหภูมิคูรีที่ 80°C, 100องศาเซลเซียส, 120องศาเซลเซียส, และ 140°C. กระแสไฟไม่ทำงานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของ Curie และเส้นผ่านศูนย์กลางของชิปเทอร์มิสเตอร์ PTC. เพื่อลดต้นทุน, ควรเลือกส่วนประกอบที่มีอุณหภูมิ Curie สูงและมีขนาดเล็ก. นอกจากนี้, ควรพิจารณาว่าอุณหภูมิพื้นผิวที่สูงของเทอร์มิสเตอร์ PTC ดังกล่าวอาจทำให้เกิดผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์ในวงจรหรือไม่. โดยทั่วไป, อุณหภูมิ Curie ควรเกินอุณหภูมิการทำงานโดยรอบสูงสุดโดยประมาณ 20 ถึง 40°C.

5. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

เมื่อสัมผัสกับสารเคมีหรือเมื่อใช้สารเติมแต่งหรือสารตัวเติม, ต้องใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่ง. ซึ่งสามารถลดประสิทธิภาพของเทอร์มิสเตอร์ PTC ได้เนื่องจากเซรามิกแบเรียมไททาเนตลดลง. การเปลี่ยนแปลงการนำความร้อนที่เกิดจากการใส่กระถางยังทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปและความเสียหายเฉพาะจุดได้.

ภาคผนวก: ตัวอย่างการเลือกเทอร์มิสเตอร์ PTC สำหรับการป้องกันกระแสเกินของหม้อแปลงไฟฟ้า

หม้อแปลงไฟฟ้ามีแรงดันไฟฟ้าปฐมภูมิ 220V, แรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิ 16V, และกระแสทุติยภูมิ 1.5A. ในระหว่างสภาวะกระแสไฟเกินทุติยภูมิ, กระแสหลักคือประมาณ 350mA, และควรเปิดใช้งานการป้องกันภายใน 10 นาที. อุณหภูมิในการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าอยู่ระหว่าง -10°C ถึง 40°C, โดยมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น 15°C ถึง 20°C ในระหว่างการทำงานปกติ. มีการติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ PTC ใกล้กับหม้อแปลงไฟฟ้า. โปรดเลือกเทอร์มิสเตอร์ PTC สำหรับการป้องกันหลัก.

1. กำหนดแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงสุด

แรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงไฟฟ้าคือ 220V. พิจารณาความผันผวนของแหล่งจ่ายไฟ, แรงดันไฟฟ้าสูงสุดควรเป็น 220V x (1 + 20%) = 264V.

แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของเทอร์มิสเตอร์ PTC คือ 265V.

2. กำหนดกระแสไฟฟ้าที่ไม่ทำงาน

การคำนวณและการวัดแสดงให้เห็นว่ากระแสหลักของหม้อแปลงคือ 125mA ในระหว่างการทำงานปกติ. เมื่อพิจารณาว่าอุณหภูมิโดยรอบที่ตำแหน่งการติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ PTC สามารถสูงถึง 60°C, กระแสไฟไม่ทำงานที่อุณหภูมิ 60°C ควรเป็น 130-140mA.

3. การกำหนดกระแสไฟในการทำงาน

เมื่อพิจารณาว่าอุณหภูมิโดยรอบที่ตำแหน่งการติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ PTC สามารถเข้าถึงได้ต่ำถึง -10°C หรือ 25°C, กระแสไฟในการทำงานควรอยู่ที่ 340-350mA ที่ -10°C หรือ 25°C, โดยมีระยะเวลาดำเนินการประมาณ 5 นาที.

4. การกำหนดตัวต้านทานแบบ Zero-Power พิกัด R25

เมื่อเทอร์มิสเตอร์ PTC เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับเทอร์มิสเตอร์หลัก, ควรลดแรงดันไฟตกที่เกิดขึ้นให้เหลือน้อยที่สุด. การสร้างความร้อนของเทอร์มิสเตอร์ PTC เองควรลดลงเช่นกัน. โดยทั่วไป, แรงดันไฟฟ้าตกของเทอร์มิสเตอร์ PTC ควรน้อยกว่า 1% ของแหล่งจ่ายไฟทั้งหมด. R25 มีการคำนวณดังนี้:

220วี × 1% ۞ 0.125A = 17.6Ω

5. การกำหนดกระแสสูงสุด

ตามการวัดจริง, เมื่อหม้อแปลงทุติยภูมิลัดวงจร, กระแสหลักสามารถเข้าถึง 500mA. เมื่อพิจารณาถึงกระแสที่เพิ่มขึ้นที่ไหลผ่านขดลวดปฐมภูมิเมื่อเกิดการลัดวงจรบางส่วน, กระแสสูงสุดของเทอร์มิสเตอร์ PTC ควรสูงกว่า 1A.

6. กำหนดอุณหภูมิและขนาดของกูรี
เมื่อพิจารณาว่าอุณหภูมิโดยรอบที่ตำแหน่งการติดตั้งเทอร์มิสเตอร์ PTC สามารถสูงถึง 60°C, เพิ่ม 40°C ในค่านี้เมื่อเลือกอุณหภูมิกูรี, ส่งผลให้อุณหภูมิกูรีอยู่ที่ 100°C. อย่างไรก็ตาม, เมื่อพิจารณาถึงต้นทุนและข้อเท็จจริงที่ว่าเทอร์มิสเตอร์ PTC ไม่ได้ติดตั้งไว้ภายในขดลวดหม้อแปลง, อุณหภูมิพื้นผิวที่สูงขึ้นจะไม่ส่งผลเสียต่อหม้อแปลง, จึงสามารถเลือกอุณหภูมิคูรีได้ที่ 120°C. ซึ่งจะทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางของเทอร์มิสเตอร์ PTC ลดลง, การลดต้นทุน.

7. กำหนดรุ่นเทอร์มิสเตอร์ PTC
ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดข้างต้น, หลังจากศึกษาเอกสารข้อกำหนดของบริษัทเราแล้ว, เราเลือก MZ11-10P15RH265. นั่นคือ: แรงดันไฟฟ้าสูงสุด 265V, พิกัดความต้านทานไฟฟ้าเป็นศูนย์ 15Ω ± 25%, กระแสไฟไม่ทำงาน 140 มิลลิแอมป์, การดำเนินงานปัจจุบัน 350 มิลลิแอมป์, กระแสสูงสุด 1.2A, กูรี อุณหภูมิ 120°C, และขนาดสูงสุด ø11.0mm.

โหมดความล้มเหลว PTC
มีตัวบ่งชี้หลักสองตัวในการวัดความน่าเชื่อถือของเทอร์มิสเตอร์ PTC:

ก. แรงดันไฟฟ้าทนต่อความจุ: แรงดันไฟฟ้าเกินที่กำหนดอาจทำให้เทอร์มิสเตอร์ PTC ลัดวงจรและพังได้. การใช้ไฟฟ้าแรงสูงจะช่วยลดผลิตภัณฑ์ที่มีความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าต่ำ, ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเทอร์มิสเตอร์ PTC มีความปลอดภัยต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุด (Vmax).
บี. ทนกระแสไฟได้: กระแสไฟเกินหรือจำนวนรอบการสวิตช์ที่ระบุอาจทำให้เทอร์มิสเตอร์ PTC แสดงสถานะความต้านทานสูงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้และล้มเหลว. การทดสอบการเปิด-ปิดแบบวนรอบไม่สามารถขจัดความล้มเหลวก่อนกำหนดได้อย่างสมบูรณ์.

ภายใต้สภาวะการทำงานที่กำหนด, เทอร์มิสเตอร์ PTC มีสถานะความต้านทานสูงหลังจากเกิดความล้มเหลว. การใช้แรงดันไฟฟ้าในระยะยาวกับเทอร์มิสเตอร์ PTC (โดยทั่วไปมากกว่า 1000 ชั่วโมง) ส่งผลให้ความต้านทานเพิ่มขึ้นเล็กน้อยที่อุณหภูมิห้อง. การเพิ่มขึ้นนี้จะเด่นชัดมากขึ้นในองค์ประกอบความร้อน PTC ที่มีอุณหภูมิคูรีเกิน 200°C. นอกจากองค์ประกอบความร้อน PTC แล้ว, สาเหตุหลักของความล้มเหลวของ PTC คือการแตกร้าวของความเครียดที่กึ่งกลางของเซรามิกระหว่างการเปลี่ยน. ระหว่างการทำงานของเทอร์มิสเตอร์ PTC, การกระจายอุณหภูมิไม่สม่ำเสมอ, ความต้านทาน, สนามไฟฟ้า, และความหนาแน่นของพลังงานภายในเซรามิก PTC ทำให้เกิดความเครียดสูงที่ศูนย์กลาง, ทำให้เกิดการหลุดร่อนและแตกร้าว.