高分子PTC热敏电阻工作原理

时间:2022-01-12 丨 预览:47 人次

过流保护用高分子PTC热敏电阻

1、PTC效应

一种材料具有PTC效应,即正温度系数效应,只是意味着这种材料的电阻会随着温度的升高而增大。比如大多数金属材料都有PTC效应。在这些材料中,PTC效应表现为电阻随着温度的增加而线性增加,通常称为线性PTC效应。


2、非线性PTC效应

经过相变的材料会表现出电阻沿狭窄温度范围急剧增加几个到十几个数量级的现象,即非线性PTC效应。相当多种类型的导电聚合物都会表现出这种效应,比如高分子PTC热敏电阻。这些导电聚合物对于制造过电流保护装置很有用。


3、用于过流保护的高分子PTC热敏电阻

高分子PTC热敏电阻通常被称为自恢复保险丝(以下简称热敏电阻),由于其独特的正温度系数电阻特性(即PTC特性),很适合用作过流保护装置。热敏电阻的使用方法像普通保险丝一样串联在电路中使用。

电路正常工作时,热敏电阻的温度接近室温、电阻很小,电路中串联不会阻碍电流流动。然而,当电路中由于故障而发生过电流时,热敏电阻的温度将随着发热功率的增加而增加。当温度超过开关温度(Ts)时,电阻会突然增大,回路中的电流会迅速减小到安全值。这是热敏电阻保护交流电路过程中电流的变化。经过热敏电阻的动作,电路中的电流已经大大减少。高分子PTC热敏电阻具有良好的可设计性,其对温度的灵敏度可以通过改变自身的开关温度(Ts)来调节,因此可以同时起到过温保护和过流保护两个作用。例如,KT16-1700DL规格热敏电阻由于工作温度较低,适合用于锂离子电池和镍氢电池的过流保护和过温保护。


环境温度对高分子PTC热敏电阻的影响

高分子PTC热敏电阻为直热式、阶跃型热敏电阻,其电阻变化过程与其自身发热和散热有关,因此其保持电流、动作电流和动作时间受环境温度影响。当环境温度和电流在A区时,当热敏电阻的发热功率大于其散热功率时,热敏电阻就会动作。当环境温度和电流在B区时,加热功率小于散热功率,热敏电阻会长时间不动作;当环境温度和电流在C区时,热敏电阻的散热功率接近发热功率,因此它可能工作,也可能不工作。当环境温度相同时,随着电流的增加,热敏电阻的动作时间急剧缩短;当环境温度较高时,热敏电阻的动作时间较短,保持电流和动作电流较小。


高分子PTC热敏电阻运行后的恢复特性

高分子PTC热敏电阻因其电阻可恢复,可重复多次使用。一般可以在十几秒到几十秒内恢复到初始值的1.6倍左右的水平,此时热敏电阻的保持电流已经恢复到额定值,可以再次使用。通常,面积和厚度越小,热敏电阻恢复得较快;但面积和厚度较大,热敏电阻恢复得较慢。

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