高分子PTC 熱敏電阻在工頻變壓器中的應用概述(圖)

　變壓器被廣泛的用于多種電子產(chǎn)品中，其功能主要有：電壓變換；阻抗變換；隔離；穩定電壓（磁飽和變壓器）等。變壓器損壞有兩種常見(jiàn)的原因：初級過(guò)壓和次級短路。這兩種故障都會(huì )使變壓器的“銅損”（ 電流流過(guò)線(xiàn)圈時(shí)的熱消耗）和“鐵損”（由“渦流”所產(chǎn)生的損耗）在短時(shí)間內劇增，并導致線(xiàn)圈溫度升高；如不及時(shí)處理，將會(huì )使線(xiàn)圈絕緣性降低，甚至使變壓器燒毀。如果變壓器出現了以上故障而沒(méi)有及時(shí)的被切斷，則電路中關(guān)聯(lián)的部分元器件也會(huì )相應出現過(guò)載或超負荷工作的情況。嚴重時(shí)會(huì )因為過(guò)熱而導致失效，使局部電路損毀。

　　人們通常在初級線(xiàn)路中串聯(lián)熱熔絲（溫度保險絲）或在次級線(xiàn)路中串聯(lián)電熔絲（電流保險絲）來(lái)保護變壓器。這一方案的最大缺點(diǎn)在于它使用了一次性的保護元件。如果熔絲熔斷，變壓器將隨之報廢，因而大大提高增加了設備的維護成本。具有可恢復性的電路斷路器是電路中另外一種過(guò)流保護方式，但它的成本太高，因此并不是所有的電路中都適合使用。具有自動(dòng)復位功能的高分子正溫度系數熱敏電阻（以下簡(jiǎn)稱(chēng)PPTC）和陶瓷正溫度系數熱敏電阻（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CPTC）都能同時(shí)滿(mǎn)足：過(guò)流、過(guò)溫保護、可自動(dòng)復位、成本低等要求。但相比較而言:
　　
　　1、PPTC 可將線(xiàn)圈的最高溫度限制在更低水平，并且線(xiàn)路斷開(kāi)后PPTC 的表面溫度更低。
　　2、PPTC 電阻和體積相對更小，并且更不容易因振動(dòng)、撞擊、快速溫度變化等原因而損壞。
　　PPTC 用于工頻變壓器的過(guò)流、過(guò)溫保護的優(yōu)勢也就由此可見(jiàn)了。

　　上?？铺馗叻肿硬牧嫌邢薰綤T250/265- BL 系列PPTC 產(chǎn)品是專(zhuān)門(mén)針對各類(lèi)工頻變壓器的使
用需要進(jìn)行設計，可廣泛用于輸入為工頻電壓的常用變壓器的自保護。工作原理圖1 如下：

　　KT250/265- BL 系列是用經(jīng)過(guò)絕緣材料固體阻燃環(huán)氧樹(shù)脂（符合UL94V-0）封裝的產(chǎn)品，因此電阻在實(shí)際使用時(shí)可以直接與變壓器初級線(xiàn)圈接觸而不會(huì )導致漏電或者短路。

我們通過(guò)舉例來(lái)對PPTC 熱敏電阻的作用進(jìn)行說(shuō)明。例如，被保護的變壓器規格是AC220V/2W，在次極短路的極限條件下，要求用PPTC 進(jìn)行保護。根據對眾多廠(chǎng)家該型號變壓器的研究，我們使用KT250－030BL 這種型號的PPTC 熱敏電阻。該型號PPTC 熱敏電阻工作的環(huán)境溫度為－40～+85℃，開(kāi)關(guān)溫度100℃，最大表面溫度130℃。主要性能參數見(jiàn)表1 和圖2、圖3。

　　測試數據顯示：當變壓器正常工作即輸出功率為額定2W 時(shí)，變壓器的次級電壓在7V 左右，次級由表1 和圖1 可知，與變壓器初級線(xiàn)圈串聯(lián)的PPTC 熱敏電阻KT250－030BL 在常溫下(25 度)工作時(shí)維持電流可以達到0.03A，因此變壓器正常工作時(shí)(PPTC 表面溫度70℃左右) KT250－030BL 可以長(cháng)期保持在低阻狀態(tài)。而當變壓器輸出端電路發(fā)生故障導致次級短路時(shí)，次級電流約為1.05A，對應初級電流約為0.05A， KT250－030BL 熱敏電阻和線(xiàn)圈的溫度開(kāi)始升高，當PPTC 表面溫度達到100℃左右時(shí)阻值迅速發(fā)生階躍性的變化，電阻值會(huì )變得足夠大，將電路中的電流限制在很低的范圍內。此時(shí)電路中的電壓幾乎都加在熱敏電阻的兩端（該系列產(chǎn)品已通過(guò)1000 小時(shí)的通電老化測試（UL 認證測試項目）），變壓器的實(shí)際輸入電壓值很小，實(shí)現了對變壓器的保護。實(shí)際測試表明，在該變壓器次級短路時(shí)， KT250－030BL 熱敏電阻在50 秒左右動(dòng)作（動(dòng)作時(shí)間可以根據實(shí)際使用需要進(jìn)行設計調整，設計時(shí)還會(huì )考慮避免電流的正常波動(dòng)導致誤動(dòng)作），動(dòng)作后PPTC 熱敏電阻的最高表面溫度不超過(guò)130℃（R/T 曲線(xiàn)見(jiàn)圖3）。因此，不會(huì )導致變壓器的損壞。在切斷電路，排除電路故障后，變壓器仍可正常使用(該系列產(chǎn)品已通過(guò)重復動(dòng)作6000 次的耐久測試（UL 認證測試項目）

　　根據客戶(hù)實(shí)際的使用條件、工作環(huán)境和保護要求，在做產(chǎn)品選型時(shí)首先確定主要參數，然后按照圖4 流程來(lái)進(jìn)行。需要特殊說(shuō)明的是由于部分變壓器繞制好后（PTC 熱敏電阻已經(jīng)安裝），還要經(jīng)過(guò)最后一道工序：浸漬絕緣漆。它能增強變壓器的機械強度、提高絕緣性能、延長(cháng)使用壽命。KT250/265-BL 系列熱敏電阻的絕緣層可以抵御絕緣漆對其侵蝕，因此浸漬絕緣漆的過(guò)程對PPTC熱敏電阻的影響較小。