額定線(xiàn)電壓 PPTC 器件幫助

　　現在廣受歡迎的PPTC高分子正溫度系數可復位電路保護器件推出了額定線(xiàn)電壓系列，為家用電機和專(zhuān)業(yè)電機保險絲和雙金屬保護裝置提供了簡(jiǎn)單而具有成本效益的另一選擇。

　　盡管家用電機和專(zhuān)業(yè)電機通常情況下是可靠的，但仍會(huì )受機械過(guò)載、過(guò)熱、止動(dòng)、偏差過(guò)大、嚴重過(guò)電壓、潮濕及其他破壞性因素的影響。電器設計者借助多種電路保護技巧確保安全性，防止發(fā)生火災，同時(shí)減少因電機故障而生成的質(zhì)保期返修及更換成本。

　　最新一代的PPTC器件包括線(xiàn)電壓額定為 120 VAC 和 240 VAC 的組件，可并聯(lián)安裝以增大電流容量。低成本、可復位功能性及掉電保護屬性使 PPTC 器件成為用于變壓器及間歇和持續運行電器電機的可靠、節約成本的電路保護解決方案。

　　保護電路使之免受因過(guò)電流或過(guò)熱而引起的損壞，這是許多電路保護技術(shù)的主要功能。以前此項保護是通過(guò)一次性保險絲或熔線(xiàn)來(lái)實(shí)現的。在如今的電機應用中，可復位器件如 PPTC 器件、陶瓷正溫度系數(CPTC)器件、雙金屬斷路器和自動(dòng)調溫器則成為受人追捧的解決方案。這些器件幫助保護電機或變壓器，使其免受因短路、電路過(guò)載或客戶(hù)誤用引起的過(guò)電流損壞。

　　PPTC 器件有助于防止因過(guò)電流浪涌和過(guò)熱故障引起的損壞，可提供低阻抗，可與保險絲解決方案相兼容。與傳統的保險絲作用原理相似。在故障條件下 PPTC 器件限制極高電流流量。然而在電路電源被切斷后 PPTC 器件自動(dòng)復位。故障條件被排除后，這使受保護的設備可正常運行，從而無(wú)需更換保險絲。

　　技術(shù)對比-CPTC 器件

　　陶瓷 PTC(CPTC)器件幫助提供可復位保護，然而其相對高的運行溫度、高阻抗和大尺寸使其應用受限。CPTC 器件的構成比較脆弱，易于因撞擊、震動(dòng)及加熱/制冷的熱應力受損。這在許多電器應用中都較為常見(jiàn)。

　　圖1和2 顯示了由泰科電子的瑞侃電路保護部執行的CPTC 器件和 PPTC 器件測試比較結果。當主要保護元件使用了相同的變壓器時(shí)，將 PolySwitchPPTC 器件與 CPTC 器件作比較。使 PPTC 和 CPTC 器件具有相同的保持電流。在測試中，當測量電流、線(xiàn)圈溫度和動(dòng)作時(shí)間時(shí)通過(guò)次級短路制造故障。如圖1所示， PPTC 器件反應速度更快，溫度更低。

　　CPTC 器件表面溫度大約是75℃ 到 185℃，與其相比， PPTC 器件在動(dòng)作狀態(tài)下表面溫度略低，大約為 100℃ 到 120℃。PPTC 器件的電路阻抗較低，電容較小，頻率依賴(lài)性較小。

　　熱量圖對圖2中 CPTC 和 PPTC 器件的表面溫度差異進(jìn)行了說(shuō)明。在 220VAC  動(dòng)作的對比中，CPTC 器件表面最高溫度達到 184.5℃，而 PPTC 器件表面最高溫度為 118.9℃。

　　技術(shù)對比-雙金屬斷路器

　　雖然雙金屬斷路器被廣泛用于保護電器電機，但它卻不能進(jìn)行掉電保護，需要額外的動(dòng)作來(lái)中斷其通電與斷電循環(huán)。雙金屬條是由兩種不同金屬混合制成。當雙金屬電流超出額定值，過(guò)電流所產(chǎn)生的熱量會(huì )使雙金屬過(guò)電流所產(chǎn)生的熱量會(huì )使雙金屬條彎曲，從而斷開(kāi)一組觸點(diǎn)以終止電流通過(guò)。電流不流經(jīng)器件，雙金屬條恢復正常形狀，閉合觸點(diǎn)，這樣電流恢復。在出現止動(dòng)時(shí)，雙金屬斷路器繼續循環(huán)，直到電源被切斷。

　　該器件循環(huán)性能有若干不足。其中包括材料疲勞，觸點(diǎn)易于燒壞，起火花或焊死。如果器件“失效閉合”，就會(huì )引起電機及后續電子器件因過(guò)電流受損。潛在的噪音和電磁干擾(EMI)也會(huì )使雙金屬斷路器不能與先進(jìn)的電子控制系統相兼容。

　　最近泰科電子進(jìn)行測試，將一個(gè)普遍使用的雙金屬熱保護器和 PolySwitch LVR PPTC  器件分別安裝在一個(gè)制冰機電機上，比較兩者的熱特性和電氣特性。保護器件被耦合到電機繞組，在測試過(guò)程中電機軸被鎖定。在測試過(guò)程中記錄繞組/線(xiàn)圈的電壓、電流和溫度以及PPTC器件和雙金屬保護器的溫度。

　　圖 3 和圖 4 說(shuō)明了兩項測試的結果。在使用雙金屬斷路器的測試中，在 60分鐘時(shí)電機繞組溫度達到將近 129℃。這明顯高于使用 PPTC 保護器件進(jìn)行的測試，在同一時(shí)間段內使用后者時(shí)，電機繞組溫度為 44℃。 

　　間歇運行電機保護技巧

　　間歇運行電機(如用于攪拌機和食品加工機的電機)通常只運行一段時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，這些產(chǎn)品的運行時(shí)間若超出了設定的最大限制，就會(huì )引起止動(dòng)、過(guò)熱及完全故障。在通電時(shí)出現故障有兩個(gè)原因，一是由于觸點(diǎn)故障，另一個(gè)是客戶(hù)誤操作。

　　要防止過(guò)熱，所使用的電路保護器件必須快速“動(dòng)作”，但不能快于設計速度，從而避免為用戶(hù)帶來(lái)麻煩。設計一套保護方案，使其既能有效保護電機，又不會(huì )誤動(dòng)作，這對設計者來(lái)說(shuō)是一項挑戰。

　　誤動(dòng)作通常是由與電動(dòng)設備某些電氣組件相關(guān)的浪涌電流引起的。PPTC 器件的主要優(yōu)點(diǎn)就是可為其指定一個(gè)大大低于電機正常運行電流的動(dòng)作電流，而不是指定一個(gè)長(cháng)于系統完整運行周期幾倍的動(dòng)作時(shí)間，從而避免了誤動(dòng)作。

　　圖5 顯示是如何將 PPTC 器件安裝于電機電路中以防止過(guò)電流或過(guò)熱事件而引發(fā)的損壞。當將器件密封于電機殼內，其會(huì )對電機內電流作出反應，并在故障條件下反映升溫情況。  

　　持續運行電機保護技巧

　　持續運行的電機(如用于冰箱和空調中的電機)設計時(shí)優(yōu)化尺寸和成本。由于通常情況下，電機驅動(dòng)風(fēng)機，一些氣流就會(huì )穿過(guò)電機，使運行壓力更大。結果，風(fēng)機電機的止動(dòng)電流通常只有運行電流的兩倍，而在其他應用中，止動(dòng)電流通常是運行電流的三到四倍。這就更加難于選擇合適的保險絲，使保險絲在風(fēng)機受阻時(shí)可靠斷開(kāi)；而不會(huì )在第一次開(kāi)啟電機時(shí)因浪涌電流熔斷。

　　如間歇運行電機的討論中所述， PPTC 器件在電機保護方案中頗具優(yōu)勢。由于電機易于隨溫度變化，因此通過(guò)改變其特性，在適當時(shí)可降低其反應速度。在風(fēng)機被驅動(dòng)的應用中， PPTC 器件和電機放置于氣流中都大有裨益。由于氣流會(huì )防止PPTC 器件達到動(dòng)作溫度，因此這種方法會(huì )大大增加其動(dòng)作電流。然而如果由于某種原因風(fēng)機止動(dòng)，其流動(dòng)制冷效果就會(huì )消失，使電機電流過(guò)大，快速升溫。這會(huì )引發(fā) PPTC 器件動(dòng)作，進(jìn)而限制流經(jīng)電機的電流。與一次性保險絲不同，PPTC 器件通過(guò)略微增加電流消耗來(lái)阻止可能引起升溫的故障損壞。
 
　　結語(yǔ)

　　新一代的 PPTC 器件適合廣泛用于電器設計，其符合 UL 1434 標準，與無(wú)鉛焊料和大體積組件工藝相兼容。其低阻抗、快速動(dòng)作時(shí)間、低高度和可復位功能性的特性幫助電路設計者提供安全可靠的產(chǎn)品，符合管理機構要求，降低了質(zhì)保期維修成本。