高分子PTC 熱敏電阻在工頻變壓器中的應(yīng)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(wěn)定電壓（磁飽和變壓器）等。變壓器損壞有兩種常見的原因：初級過壓和次級短路。這兩種故障都會使變壓器的“銅損”（ 電流流過線圈時的熱消耗）和“鐵損”（由“渦流”所產(chǎn)生的損耗）在短時間內(nèi)劇增，并導(dǎo)致線圈溫度升高；如不及時處理，將會使線圈絕緣性降低，甚至使變壓器燒毀。如果變壓器出現(xiàn)了以上故障而沒有及時的被切斷，則電路中關(guān)聯(lián)的部分元器件也會相應(yīng)出現(xiàn)過載或超負(fù)荷工作的情況。嚴(yán)重時會因為過熱而導(dǎo)致失效，使局部電路損毀。

　　人們通常在初級線路中串聯(lián)熱熔絲（溫度保險絲）或在次級線路中串聯(lián)電熔絲（電流保險絲）來保護變壓器。這一方案的最大缺點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(shè)備的維護成本。具有可恢復(fù)性的電路斷路器是電路中另外一種過流保護方式，但它的成本太高，因此并不是所有的電路中都適合使用。具有自動復(fù)位功能的高分子正溫度系數(shù)熱敏電阻（以下簡稱PPTC）和陶瓷正溫度系數(shù)熱敏電阻（以下簡稱CPTC）都能同時滿足：過流、過溫保護、可自動復(fù)位、成本低等要求。但相比較而言:
　　
　　1、PPTC 可將線圈的最高溫度限制在更低水平，并且線路斷開后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、撞擊、快速溫度變化等原因而損壞。
　　PPTC 用于工頻變壓器的過流、過溫保護的優(yōu)勢也就由此可見了。

　　上?？铺馗叻肿硬牧嫌邢薰綤T250/265- BL 系列PPTC 產(chǎn)品是專門針對各類工頻變壓器的使
用需要進行設(shè)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)過絕緣材料固體阻燃環(huán)氧樹脂（符合UL94V-0）封裝的產(chǎn)品，因此電阻在實際使用時可以直接與變壓器初級線圈接觸而不會導(dǎo)致漏電或者短路。

我們通過舉例來對PPTC 熱敏電阻的作用進行說明。例如，被保護的變壓器規(guī)格是AC220V/2W，在次極短路的極限條件下，要求用PPTC 進行保護。根據(jù)對眾多廠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℃，開關(guān)溫度100℃，最大表面溫度130℃。主要性能參數(shù)見表1 和圖2、圖3。

　　測試數(shù)據(jù)顯示：當(dāng)變壓器正常工作即輸出功率為額定2W 時，變壓器的次級電壓在7V 左右，次級由表1 和圖1 可知，與變壓器初級線圈串聯(lián)的PPTC 熱敏電阻KT250－030BL 在常溫下(25 度)工作時維持電流可以達(dá)到0.03A，因此變壓器正常工作時(PPTC 表面溫度70℃左右) KT250－030BL 可以長期保持在低阻狀態(tài)。而當(dāng)變壓器輸出端電路發(fā)生故障導(dǎo)致次級短路時，次級電流約為1.05A，對應(yīng)初級電流約為0.05A， KT250－030BL 熱敏電阻和線圈的溫度開始升高，當(dāng)PPTC 表面溫度達(dá)到100℃左右時阻值迅速發(fā)生階躍性的變化，電阻值會變得足夠大，將電路中的電流限制在很低的范圍內(nèi)。此時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1000 小時的通電老化測試（UL 認(rèn)證測試項目）），變壓器的實際輸入電壓值很小，實現(xiàn)了對變壓器的保護。實際測試表明，在該變壓器次級短路時， KT250－030BL 熱敏電阻在50 秒左右動作（動作時間可以根據(jù)實際使用需要進行設(shè)計調(diào)整，設(shè)計時還會考慮避免電流的正常波動導(dǎo)致誤動作），動作后PPTC 熱敏電阻的最高表面溫度不超過130℃（R/T 曲線見圖3）。因此，不會導(dǎo)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)品已通過重復(fù)動作6000 次的耐久測試（UL 認(rèn)證測試項目）

　　根據(jù)客戶實際的使用條件、工作環(huán)境和保護要求，在做產(chǎn)品選型時首先確定主要參數(shù)，然后按照圖4 流程來進行。需要特殊說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程對PPTC熱敏電阻的影響較小。