Захист від перевантаження по струму PTC термістор

Термістор PTC із захистом від перевантаження по струму

Огляд продукту
Захист від перевантаження по струму Термістори PTC є захисними компонентами, які автоматично захищають від аномальних температур і струмів, і широко відомі як “перезапобіжники” або “10,000-запобіжники часу.” Вони замінюють традиційні запобіжники і широко використовуються для захисту двигунів від перевантаження по струму та перегріву, трансформатори, імпульсні джерела живлення, електронні схеми, та інші програми. Захист від перевантаження по струму Термістори PTC зменшують залишковий струм, обмежуючи розсіювання потужності у всьому ланцюзі через раптову зміну опору. У той час як традиційні запобіжники не можуть автоматично скинути після перегорання ланцюга, захист від перевантаження по струму Термістори PTC повертаються до стану попереднього захисту після усунення несправності. Якщо несправність повторюється, вони можуть відновити свою функцію захисту від перевантаження по струму та перегріву.

Під час вибору захисту від перевантаження по струму термістор PTC як компонент захисту від перевантаження по струму та перегріву, спочатку визначають максимальний нормальний робочий струм ланцюга (неробочий струм термістора PTC) і максимальну температуру навколишнього середовища в місці встановлення терморезистора (під час нормальної роботи). Далі, враховуйте струм захисту (тобто, струм спрацьовування терморезистора захисту від перевантаження по струму), максимальна робоча напруга, і номінальний опір нульової потужності. Слід також враховувати такі фактори, як розміри компонента. На наступному малюнку показано залежність між робочою температурою навколишнього середовища, струм без відключення, і струм відключення.

PTC термістор для захисту від перевантаження по струму

Диск захисту від перевантаження термістора PTC 0R30 24V 1.8A 120C замінює Siemens

1000V PTC термістор MZ8, 100 200Р 75 Ступені, 1КВ, Захист від надструму, Міцна кераміка

Принцип застосування
Коли схема працює нормально, струм, що протікає через термістор PTC захисту від надструму, менший за номінальний струм. Термістор PTC підтримує низький опір і не впливає на нормальну роботу захищеного контуру. При поломці в ланцюзі і струм значно перевищує номінальний, термістор PTC раптово нагрівається, припускаючи стан високого опору, розміщення схеми у відносному “вимкнено” стан і, таким чином, захищаючи його від пошкоджень. Після усунення несправності, термістор PTC автоматично повертається до стану низького опору, і схема відновить нормальну роботу.

малюнок 2 показує вольт-амперну характеристику та криву навантаження для схеми під час нормальної роботи. З пункту А в пункт Б, напруга, що подається на термістор PTC, поступово зростає, і струм, що протікає через нього, також лінійно зростає, вказуючи на те, що опір термістора PTC залишається практично незмінним, залишаючись у стані низького опору. З пункту Б в пункт Е, напруга поступово зростає, і опір термістора PTC швидко зростає через виділення тепла. Струм, що протікає через нього, також швидко зменшується, вказуючи на те, що термістор PTC перейшов у стан захисту. Якщо крива нормального навантаження знаходиться нижче точки B, термістор PTC не перейде в стан захисту.

Загалом, існує три типи захисту від перевантаження по струму та перегріву:

1. Поточний надструм (малюнок 3): RL1 — крива навантаження під час нормальної роботи. При навантаженні опір зменшується, наприклад, при короткому замиканні трансформаторної лінії, крива навантаження змінюється від RL1 до RL2, перевищення точки В, і термістор PTC переходить у стан захисту.

2. Перевищення струму напруги (малюнок 4): При підвищенні напруги живлення, наприклад, коли напруга в мережі 220 В раптово підвищується до 380 В, крива навантаження змінюється від RL1 до RL2, перевищення точки В, і термістор PTC переходить у стан захисту.

3. Перегріватися (малюнок 5): Коли температура навколишнього середовища перевищує певну межу, вольт-амперна характеристика термістора PTC змінюється з A-B-E на A-B1-F. Коли крива навантаження RL перевищує точку B1, термістор PTC переходить в режим захисту.

Принципова схема захисту від надструму

Параметри моделі

Універсальний PTC термістор для захисту від перевантаження по струму

Принципова схема захисту від надструму PTC

Керівництво з вибору термісторів PTC для захисту від перевантаження по струму

Параметри моделі терморезистора захисту від надструму PTC

1. Максимальна робоча напруга
Коли PTC термістор з'єднаний послідовно в ланцюг, лише невелика частина напруги залишається на ньому під час нормальної роботи. Коли термістор PTC активується та переходить у стан високого опору, він повинен витримувати майже всю напругу джерела живлення. Отже, при виборі PTC термістора, переконайтеся, що він має достатньо високу максимальну робочу напругу, враховуючи потенційні коливання напруги джерела живлення.

2. Неробочий струм і робочий струм
Для забезпечення надійного перемикання, струм спрацьовування повинен принаймні вдвічі перевищувати струм спрацьовування.
Оскільки температура навколишнього середовища істотно впливає як на неробочий, так і на робочий струм (дивіться малюнок нижче), слід враховувати найгірші сценарії. Неробочий струм слід вибирати при максимально допустимій температурі навколишнього середовища, при цьому робочий струм слід вибирати при нижчій температурі навколишнього середовища.

3. Максимально допустимий струм при максимальній робочій напрузі
Коли терморезистор PTC потрібен для виконання захисної функції, перевірте ланцюг на наявність умов, які можуть генерувати струми, що перевищують максимально допустиме значення. Зазвичай це стосується ситуацій, коли існує ризик короткого замикання. У паспорті вказано максимальне значення струму. Перевищення цього значення може призвести до пошкодження або передчасного виходу з ладу термістора PTC.

4. Температура перемикання (Температура Кюрі)
Ми пропонуємо компоненти захисту від надструму з температурою Кюрі 80°C, 100°C, 120°C, і 140°C. Неробочий струм залежить від температури Кюрі та діаметра мікросхеми PTC термістора. Щоб зменшити витрати, слід вибирати компоненти з високими температурами Кюрі та малими розмірами. Крім того, слід розглянути, чи може висока температура поверхні такого PTC термістора викликати небажані побічні ефекти в ланцюзі. Загалом, температура Кюрі повинна перевищувати максимальну робочу температуру навколишнього середовища 20 до 40°C.

5. Вплив на навколишнє середовище

Під час впливу хімічних речовин або використання заливних сумішей або наповнювачів, необхідно проявляти граничну обережність. Це може знизити ефективність термістора PTC через зменшення вмісту кераміки титанату барію. Зміни теплопровідності, спричинені заливкою, також можуть призвести до локального перегріву та пошкодження.

Додаток: Приклад вибору PTC термістора для захисту силового трансформатора від надструму

Силовий трансформатор має первинну напругу 220 В, вторинна напруга 16В, і вторинний струм 1,5А. Під час вторинного перевантаження по струму, первинний струм становить приблизно 350 мА, і захист має бути активовано в межах 10 хвилин. Робоча температура трансформатора від -10°C до 40°C, при підвищенні температури від 15°C до 20°C під час нормальної роботи. Термістор PTC встановлений поблизу трансформатора. Будь ласка, виберіть PTC термістор для основного захисту.

1. Визначте максимальну робочу напругу

Робоча напруга трансформатора 220В. Враховуючи коливання електропостачання, максимальна робоча напруга має становити 220 В x (1 + 20%) = 264 В.

Максимальна робоча напруга PTC термістора становить 265 В.

2. Визначте неробочий струм

Розрахунки та вимірювання показують, що первинний струм трансформатора при нормальній роботі становить 125 мА. Беручи до уваги, що температура навколишнього середовища в місці встановлення термістора PTC може досягати 60°C, неробочий струм при 60°C повинен становити 130-140 мА.

3. Визначення робочого струму

Беручи до уваги, що температура навколишнього середовища в місці встановлення термістора PTC може сягати -10°C або 25°C, робочий струм повинен становити 340-350 мА при -10°C або 25°C, з часом роботи приблизно 5 хвилин.

4. Визначення номінального резистора нульової потужності R25

Коли PTC термістор з'єднаний послідовно з первинною, падіння напруги має бути мінімізоване. Власне виділення тепла термістора PTC також має бути зведено до мінімуму. Загалом, падіння напруги термістора PTC має бути менше ніж 1% загальної потужності. R25 розраховується наступним чином:

220V × 1% ÷ 0,125 A = 17,6 Ом

5. Визначення максимального струму

За фактичними замірами, при короткому замиканні вторинної обмотки трансформатора, первинний струм може досягати 500 мА. Враховуючи збільшення струму, що протікає через первинну котушку, коли відбувається часткове коротке замикання, максимальний струм термістора PTC повинен бути вище 1 А.

6. Визначте температуру Кюрі та розміри
Беручи до уваги, що температура навколишнього середовища в місці встановлення термістора PTC може досягати 60°C, додайте до цього значення 40°C при виборі температури Кюрі, що призводить до температури Кюрі 100°C. Проте, враховуючи вартість і той факт, що PTC термістор не встановлено в обмотці трансформатора, його висока температура поверхні не матиме негативного впливу на трансформатор, тому можна вибрати температуру Кюрі 120°C. Це дозволяє зменшити діаметр термістора PTC, зниження витрат.

7. Визначте модель термістора PTC
Виходячи з вищевказаних вимог, після ознайомлення з технічними характеристиками нашої компанії, ми вибрали MZ11-10P15RH265. Тобто: максимальна робоча напруга 265В, номінальний опір нульової потужності 15Ω ± 25%, неробочий струм 140 Ма, робочий струм 350 Ма, максимальний струм 1,2А, Температура Кюрі 120°С, і максимальний розмір ø11,0 мм.

Режими відмови PTC
Існує два основні показники для вимірювання надійності PTC термісторів:

A. Витримує напругу: Перевищення зазначеної напруги може призвести до короткого замикання та поломки терморезистора. Застосування високої напруги виключає продукти з низькою здатністю витримувати напругу, забезпечення безпеки термісторів PTC нижче максимальної робочої напруги (Vмакс).
Б. Витримує струм: Перевищення зазначеного струму або кількості циклів перемикання може призвести до того, що терморезистор PTC покаже необоротний стан високого опору та виходить з ладу. Циклічне тестування увімкнення-вимкнення не може повністю усунути передчасні відмови.

При заданих умовах експлуатації, PTC термістор демонструє стан високого опору після відмови. Довготривала подача напруги на термістор PTC (загалом більше ніж 1000 години) призводить до мінімального збільшення його опору при кімнатній температурі. Це збільшення більш виражене в PTC нагрівальних елементах з температурою Кюрі, що перевищує 200°C. Крім PTC нагрівальних елементів, основною причиною несправності PTC є розтріскування під напругою в центрі кераміки під час перемикання. Під час роботи термістора PTC, нерівномірний розподіл температури, питомий опір, електричне поле, і щільність потужності в кераміці PTC призводять до високого напруження в центрі, що призводить до розшарування та розтріскування.