Prinzip der selbsttätigen Sicherung
Die sich selbst erholende Sicherung ist eine elektronische Überstromschutzkomponente, die durch ein spezielles Verfahren unter Verwendung eines hochmolekularen organischen Polymers unter den Bedingungen der Hochdruck-, Hochtemperatur- und Vulkanisationsreaktion nach Zugabe von leitfähigem Partikelmaterial verarbeitet wird. Der herkömmliche Überstromschutz der Sicherung kann nur einmal geschützt werden und muss ersetzt werden, wenn er durchgebrannt ist. Die Self-Recovery-Sicherung verfügt über einen Überstrom-Übertemperaturschutz und stellt automatisch zwei Funktionen wieder her.
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Arbeitsprinzip
Die sich selbst erholende Sicherung besteht aus einem speziell behandelten Polymerharz (Polymer) und leitfähigen Partikeln (Carbon Black), die im Inneren verteilt sind. Im Normalbetrieb bindet das Polymerharz die leitfähigen Partikel fest an die Kristallstruktur und bildet einen kettenartigen leitfähigen Pfad. Die sich selbst erholende Sicherung befindet sich zu diesem Zeitpunkt in einem Zustand mit niedrigem Widerstand (a), und der durch die sich selbst erholende Sicherung auf der Leitung fließende Strom wird erzeugt. Die Wärme ist gering und ändert die Kristallstruktur nicht. Wenn die Leitung kurzgeschlossen oder überlastet ist, schmilzt die Wärme, die durch den großen Strom erzeugt wird, der durch die sich selbst erholende Sicherung fließt, das Polymerharz, das Volumen steigt schnell an und bildet einen hochohmigen Zustand (b), und der Betriebsstrom ist schnell reduziert, wodurch die Schaltung begrenzt und geschützt wird. Wenn der Fehler beseitigt ist, kühlt sich die Selbstwiederherstellungssicherung wieder ab und kristallisiert, das Volumen schrumpft, die leitfähigen Teilchen bilden den leitenden Pfad erneut aus und die Selbstwiederherstellungssicherung kehrt in einen Zustand mit niedrigem Widerstand zurück, wodurch der Schutz von erreicht wird die Schaltung ohne manuellen Austausch.
Wirkprinzip
Das Wirkprinzip der Selbstwiederherstellungssicherung ist ein dynamisches Energiegleichgewicht. Der durch die selbstregenerierende Sicherung fließende Strom erzeugt aufgrund der Beziehung zwischen den aktuellen thermischen Effekten (es gibt einen Widerstandswert der sich selbst erholenden Sicherung) eine bestimmte Wärmemenge, und die erzeugte Wärme wird vollständig oder teilweise an die Umgebung abgegeben . Die Wärme, die nicht abgegeben wird, erhöht die Temperatur des sich selbst erholenden Sicherungselements. Die Temperatur im Normalbetrieb ist niedrig und die erzeugte Wärme und die erzeugte Wärme werden ausgeglichen. Das Selbstwiederherstellungssicherungselement befindet sich in einem Zustand mit niedrigem Widerstand, die Selbstwiederherstellungssicherung funktioniert nicht, der durch das selbstwiederherstellende Sicherungselement fließende Strom steigt an oder die Umgebungstemperatur steigt an, aber wenn die erzeugte Wärme und die abgestrahlte Wärmebilanz sich ausgleichen erreicht sind, ist die Selbstwiederherstellungssicherung immer noch nicht aktiv. Wenn die Strom- oder Umgebungstemperatur ansteigt, erreicht die Sicherung zur Selbstwiederherstellung eine höhere Temperatur. Wenn die Strom- oder Umgebungstemperatur weiter ansteigt, ist die erzeugte Wärme größer als die abgeführte Wärmemenge, wodurch die Temperatur des sich selbst erholenden Sicherungselements schnell ansteigt. In diesem Stadium bewirkt eine kleine Temperaturänderung einen starken Anstieg des Widerstands. Das Wiederherstellungssicherungselement befindet sich in einem Schutzzustand mit hohem Widerstand, die Zunahme der Impedanz begrenzt den Strom, und der Strom fällt in kurzer Zeit stark ab, wodurch die Schaltungsvorrichtung vor Beschädigung geschützt wird, solange die angelegte Spannung genug Wärme erzeugt, um sich zu erholen die vom Sicherungselement abgestrahlte Wärme. Das sich selbst erholende Sicherungselement im wechselnden Zustand kann sich immer im Betriebszustand befinden (hoher Widerstand). Wenn die angelegte Spannung verschwindet, kann die Sicherung zur automatischen Wiederherstellung automatisch wiederhergestellt werden.
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Auswahl
1. Bestimmen Sie die folgenden Parameter der Schaltung:
a Maximale Betriebsumgebungstemperatur b Normaler Betriebsstrom c Maximale Betriebsspannung (Umax) d Maximaler Fehlerstrom (Imax)
2. Wählen Sie selbstsichernde Sicherungskomponenten, die sich an die maximale Umgebungstemperatur und den Standard-Betriebsstrom des Stromkreises anpassen können.
Verwenden Sie die Tabelle Temperaturreduzierung {Umgebungstemperatur (° C) Betriebsstrom (A)} und wählen Sie die Temperatur aus, die der maximalen Umgebungstemperatur des Stromkreises am besten entspricht. Durchsuchen Sie diese Spalte, um den Standard-Betriebsstromwert der Schaltung zu sehen.
3. Vergleichen Sie die maximale elektrische Leistung des ausgewählten Bauteils mit der maximalen Betriebsspannung und dem Fehlerstrom der Schaltung
Überprüfen Sie anhand der Tabelle der elektrischen Kenndaten, ob die in Schritt 2 ausgewählte Komponente die maximale Betriebsspannung und den Fehlerstrom der Schaltung verwendet. Überprüfen Sie die maximale Betriebsspannung und den maximalen Fehlerstrom des Geräts. Stellen Sie sicher, dass Umax und Imax größer oder gleich der maximalen Betriebsspannung und dem maximalen Fehlerstrom des Stromkreises sind.
4 Bestimmen Sie die Aktionszeit
Die Einwirkungszeit ist die Zeit, die diese Komponente benötigt, um in einen hochohmigen Zustand zu wechseln, wenn am gesamten Gerät ein Fehlerstrom vorhanden ist. Um die gewünschte Schutzfunktion bereitzustellen, ist es wichtig, die Arbeitszeit des sich selbst erholenden Sicherungselements zu klären. Wenn sich die ausgewählte Komponente zu schnell bewegt, treten ungewöhnliche oder schädliche Aktionen auf. Wenn sich die Komponente zu langsam bewegt, kann die geschützte Komponente beschädigt werden, bevor die Komponente in einen hochohmigen Zustand wechselt.
Eine typische Betriebszeitkurve von 25 ° C wird verwendet, um zu bestimmen, ob die Betriebszeit des sich selbst erholenden Sicherungselements für die Schaltung zu schnell oder zu langsam ist. Wenn ja, kehren Sie zu Schritt 2 zurück, um die Ersatzkomponente erneut auszuwählen.
5, überprüfen Sie die Umgebungstemperatur
Stellen Sie sicher, dass die minimalen und maximalen Umgebungstemperaturen für die Anwendung innerhalb des Betriebstemperaturbereichs des Sicherungselements für die Selbstwiederherstellung liegen. Die meisten selbstheilenden Sicherungskomponenten arbeiten im Temperaturbereich von -40 ° C bis 85 ° C.
6. Überprüfen Sie die Außenmaße des Sicherungselements
Verwenden Sie eine Formfaktortabelle, um den Formfaktor Ihrer Wahl der selbstregenerierenden Sicherung mit den Platzverhältnissen Ihrer Anwendung zu vergleichen.
technischer Standard
1, bewertet null widerstand
Der PPTC-Thermistor sollte in einem Nullleistungswiderstand untergebracht und in der Umverpackung gekennzeichnet sein. Nach dem Stehspannungs- und Stromfestigkeitstest ist die Widerstandsänderungsrate jeder Gruppe vor dem Selbst sehr schlecht δ | Ri nach -Ri vor / Ri vor - (Rj nach -Rj vor) / Rj vor | ≤100%
2, PTC-Effekt
Es wird gesagt, dass ein Material einen PTC (Positive Temperature Coefficient) -Effekt hat, das heißt einen positiven Temperaturkoeffizienteneffekt, was nur bedeutet, dass der Widerstand des Materials mit einem Temperaturanstieg zunimmt. Zum Beispiel haben die meisten Metallmaterialien einen PTC-Effekt. Unter diesen Materialien erscheint der PTC-Effekt als eine lineare Zunahme des Widerstands mit zunehmender Temperatur, was als linearer PTC-Effekt bekannt ist.
3. Nichtlinearer PTC-Effekt
Das Phasenänderungsmaterial zeigt ein Phänomen, bei dem der Widerstand entlang des engen Temperaturbereichs um einige bis zehn Größenordnungen stark zunimmt, nämlich den nichtlinearen PTC-Effekt. Eine beträchtliche Anzahl von Arten von leitfähigen Polymeren zeigt diesen Effekt, wie beispielsweise polymere PTC-Thermistoren. Diese leitfähigen Polymere sind sehr nützlich für die Herstellung von Überstromschutzvorrichtungen.
4 ist der Anfangswiderstand Rmin
Bei einer Umgebungstemperatur von 25 ° C wurde vor dem Einbau in den Stromkreis der Widerstand des Polymer-Kaltleiters der selbstsichernden Sicherungsserie getestet.
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5, Rmax
Sich selbst zurücksetzende Sicherungskombination aus Polymer-PTC-Thermistor oder Reflow-Löten bei Raumtemperatur
Der maximale Widerstand wurde nach einer Stunde Installation in der Platine gemessen.
6, minimaler Widerstand (Rmin) / maximaler Widerstand (Rmax)
Bei einer spezifizierten Umgebungstemperatur, zum Beispiel: 25 ° C, liegt der Widerstand einer bestimmten Art von sich selbst zurücksetzenden Sicherungsserien von Polymerthermistoren vor dem Einbau in die Schaltung innerhalb eines festgelegten Bereichs, dh auf dem Minimum (Rmin) und dem Maximum ( Rmax)) zwischen. Dieser Wert ist in der Widerstandsleiste in der Spezifikation aufgeführt.
7, halten den Strom Ihold aufrecht
Der Haltestrom ist der maximale Strom, der durchlaufen werden kann, wenn der Polymer-Kaltleiter der selbstsichernden Sicherungsserie nicht funktioniert. Unter begrenzten Umgebungsbedingungen kann die Vorrichtung unendlich lange bleiben, ohne von einem Zustand mit niedrigem Widerstand in einen Zustand mit hohem Widerstand überzugehen.
8, Aktionsstrom Itrip
Der minimale Dauerstrom, der bewirkt, dass die sich selbst zurücksetzende Sicherungsserie von Polymer-Thermistoren für eine begrenzte Zeit unter definierten Umgebungsbedingungen arbeitet.
9, der maximale Strom Imax (Strömungswiderstand)
In dem begrenzten Zustand ist der maximale Betriebsstrom der Sicherheitsaktion des sich selbst zurücksetzenden Polymer-Kaltleiters der Sicherungsserie, dh der Widerstandswert des Thermistors. Oberhalb dieses Wertes kann der Thermistor beschädigt werden und kann nicht wiederhergestellt werden. Dieser Wert ist in der Spalte Resistance to Flow der Spezifikation aufgeführt.
10, Leckstrom Ires
Der sich selbst zurücksetzende Polymer-Kaltleiter der Sicherungsserie sperrt den Strom durch den Thermistor, wenn sich dieser in seinem hochohmigen Zustand befindet.
11, der maximale Arbeitsstrom / Normalbetriebsstrom
Der maximale Strom, der unter normalen Betriebsbedingungen durch die Schaltung fließt. Bei der maximalen Umgebungstemperatur der Schaltung ist der Haltestrom des zum Schutz der Schaltung verwendeten Polymer-Kaltleiters der selbstsichernden Sicherungsserie in der Regel größer als der Betriebsstrom.
12 Aktion
Der sich selbst zurücksetzende Polymer-Kaltleiter der Sicherungsserie wechselt von einem niedrigen Widerstand zu einem hohen Widerstand, wenn ein Überstrom auftritt oder die Umgebungstemperatur ansteigt.
13, Aktionszeit
Die Zeit, die der Überstrom benötigt, bis der Thermistor abgeschlossen ist. Bei jeder selbstsichernden Sicherungsserie von Polymer-PTC-Thermistoren ist die Betriebsdauer umso kürzer, je höher der Strom durch die Schaltung ist oder je höher die Umgebungstemperatur ist.
14, Vmax Maximalspannung (Spannungsfestigkeit)
Unter den begrenzten Bedingungen kann der Polymer-Kaltleiter mit selbstrücksetzender Sicherungsserie der höchsten Spannung sicher standhalten. Das heißt, die Spannungsfestigkeit des Thermistors. Oberhalb dieses Wertes kann der Thermistor beschädigt werden und kann nicht wiederhergestellt werden. Dieser Wert ist normalerweise in der Spalte Drucktoleranz des Datenblattes aufgeführt.
15 die maximale Arbeitsspannung
Im normalen Betriebszustand die maximale Spannung an den Enden des sich selbst zurücksetzenden Polymer-Kaltleiters der Sicherungsserie. In vielen Schaltungen entspricht sie der Spannung der Stromversorgung in der Schaltung.
16. leitfähiges Polymer
Hierbei handelt es sich um ein elektrisch leitfähiges Verbundmaterial, das durch Füllen eines isolierenden Polymermaterials (Polyolefin, Epoxidharz oder dergleichen) mit leitfähigen Partikeln (Ruß, Kohlefaser, Metallpulver, Metalloxid oder dergleichen) erhalten wird.
17 Umgebungstemperatur
Die Temperatur der stillen Luft um den Thermistor oder einer Schaltung mit dem Thermistorelement.
18, Arbeitstemperaturbereich
Der Umgebungstemperaturbereich, in dem der P-Anteil sicher arbeiten kann.
19, die maximale Arbeitsumgebungstemperatur
Die höchste Umgebungstemperatur, bei der erwartet wird, dass die Komponente sicher arbeitet.
20, Leistungsaufnahme
Die von dem sich selbst zurücksetzenden Polymer-Kaltleiter der Sicherungsserie verbrauchte Leistung wird durch Berechnen des Produkts aus dem durch den Thermistor fließenden Leckstrom und der Spannung über dem Thermistor erhalten.
21, hohe temperatur, alterung bei hoher feuchtigkeit
Messen Sie bei Raumtemperatur die Widerstandsänderung des Polymer-Kaltleiters der selbstsichernden Sicherungsserie vor und nach einer relativ hohen Temperatur (z. B. 85 ° C) und hoher Luftfeuchtigkeit (z. B. 85% Feuchtigkeit) (z 150 Stunden).
22 passiver Alterungstest
Messen Sie bei Raumtemperatur die Widerstandsänderung des Polymer-Kaltleiters der selbstsichernden Sicherungsserie vor und nach der hohen Temperatur (z. B. 70 ° C oder 85 ° C) über einen langen Zeitraum (z. B. 1000 Stunden).
23, heißer und kalter bluttest
Die Testergebnisse der Widerstandsänderung des Polymer-Kaltleiters der selbstsichernden Sicherungsserie vor und nach dem Temperaturzyklus bei Raumtemperatur. (Zum Beispiel 10-mal zwischen -55 ° C und +125 ° C).
24, PTC-Stärke β
Der Kaltleiter hat eine ausreichende PTC-Festigkeit und kann keine NTC aufweisen. β = lgR 140 ° C / R Raumtemperatur ≥ 5 R 140 ° C, R Raumtemperatur ist der Nennwiderstandswert bei 140 ° C und Raumtemperatur.
25, Aktionsmerkmale
Der Kaltleiter muss vor und nach den Stehspannungs- und Stromfestigkeitsprüfungen auf Nicht-Betriebscharakteristika getestet werden. R ist das U / I des Thermistors zum Zeitpunkt der Nicht-Betriebscharakteristik, und Rn ist der anfängliche Nullpunkt. Leistungswiderstand des Nennwiderstandes. Wert oder Wert erneut prüfen.
26, Wiederherstellungszeit
Die Erholungszeit nach dem Betrieb des Kaltleiters sollte nicht mehr als 60 s betragen.
27, Fehlermodustest
Bei dem Fehlermodus-Test kann der hochkonzentrierte Kaltleiter getestet werden oder sich in einem fehlerhaften Zustand befinden, und der zulässige Fehlermodus ist offen oder hochohmig, jedoch dürfen während des Tests keine niederohmigen oder offenen Flammen auftreteng den ganzen Test.
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