文档介绍：20110404137 11光伏双超
高分子热敏电阻在变压器中的应用
摘要:变压器在我们日常生活中有着广泛的应用,电压变换,阻抗变换等。但同时变压器也是一个易发生故障的设备,其原因大多是因过流而产生的。发生故障时通常会导致电路冒烟、着火,甚至损坏电路以及相关接口。我们传统的保护过流电路的方法是在电路中串联一根普通的保险丝,而这种普通保险丝通常是一次性的,熔断之后的更新不仅麻烦,而且还增加了设备的维护成本。下面介绍一种新型的保险丝——高分子自恢复保险丝(PPTC)。它只需安装一次,就可以反复使用,方便且耐用。
关键词:变压器,PPTC,电阻-温度特性
引言
变压器是一种利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置,主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。在电器设备和无线电路中,常用作升降电压,匹配阻抗,安全隔离等。在高温季节,高峰负载期间,变压器也是比较容易损坏的,我们常见的变压损坏的原因有两种:初级过压与程次级短路。这两种故障都会使变压器的“铜损”(电流流过线圈时的热消耗)和“铁损”(由“涡流”所产生的损耗)在短时间内剧增,并导致线圈温度升高,如及时处理,将会使线圈绝缘性降低,甚至使变压器烧毁。如果变压器出现了以上故障而没有及时的被切断,则电路中关联的部分元器件也会相应出现过载或超负荷工作的情况。严重时会因为过热而导致失效,使局部电路损毁。因此,在变压器中一般都要串联一个保险丝,以保护电路。
我们传统的保险丝是由电阻率比较大而熔点较低的银铜合金制成的导线。它的工作原理就是当电路出现过流时,温度升高,当温度超过熔点时,保险丝熔断,从而保护电路。这种传统的保险丝广泛应用于各种各样的电气设备中,但对于变压器这种经常出现故障的设备,若用它来当过流保护元件,虽说也合适,但若需经常更换,显然很麻烦,而且维护起来也要相当高的成本。因此,这种保险丝因其固有的缺点而逐渐被新型的保险丝取代。
高分子自恢复保险丝(PPTC)是一种过流保护电子元件,采用高分子有机聚合物在高压、高温,硫化反应的条件下,搀加导电粒子材料后,经过特殊的工艺加工而成,是一种新型的保险丝。它具有过流过温保护以及自行恢复无需人工安装的优异特点,被广泛应用于电气设备,特别是变压器。用其代替传统的保险丝是个很好的选择。
下图是不同特性的保险丝在不同温度下的折减率:
A:玻璃管保险丝 B:陶瓷管保险丝 C:高分子自恢复保险丝
由曲线可以看出传统保险丝的材料具有较低的融化温度,对环境温度比较灵敏,其折减率也比较大,而高分子自恢复保险丝对温度十分敏感,因此它随温度折减率最大,可知高分子自恢复保险丝既能保证电路的安全运行,又能使其长时间的安全工作。
正文
高分子自恢复保险丝的工作原理
PTC是 Positive Temperature Coefficient的缩写,意思是正的温度系数,泛指正温度系数很大的半导体材料。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻,超过一定的温度(居里温度)时,阻值呈阶跃性的增高(一般有3-7个数量级)。
高分子PTC自恢复保险丝实际是一种直热式、阶跃型热敏电阻,由高分子材料和导电微粒组成,其电阻变化过程与自身的发热和散热情况有关。其原理是这样的:
在正常情况下,导电微粒在高分子集体材料中构成链状导电通道,元件维持在低阻抗状态,当电路发生过电流(