PolySwitch元件動(dòng)作保護(hù)特性分析
PolySwitch自恢復(fù)保險(xiǎn)絲是美國(guó)瑞侃(Raychem)公司生產(chǎn)的一種新型元件,由聚合物摻加導(dǎo)體而制成。聚合物基導(dǎo)電復(fù)合材料中往往具有正溫度系數(shù)(PTC)效應(yīng),即材料的電阻隨溫度上升而增大,并且在聚合物的熔點(diǎn)附近急劇增大,具有熱敏開關(guān)特性。
PolySwitch元件在過電流情況下溫度急劇上升,電阻迅速增大,將回路電流降到足夠小,電路如同開路,從而使電路受到保護(hù)。當(dāng)過電流消失時(shí),PolySwitch元件的溫度降低,電阻恢復(fù)常態(tài),以允許電路正常工作。由于PolySwitch元件具有自動(dòng)恢復(fù)的特性,通常情況下無需更換,與傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲相比具有很多優(yōu)點(diǎn),因此在民用和工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
PolySwitch元件是非線性元件,且對(duì)環(huán)境溫度敏感,不同的應(yīng)用范圍要選用不同的元件。選用PolySwitch元件的通常方法是采用查表法,其手續(xù)繁雜,精度不高。本文分析了PolySwitch元件手冊(cè)中給出的動(dòng)作保護(hù)特性曲線,根據(jù)其特點(diǎn)建立了PolySwitch元件動(dòng)作保護(hù)特性的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及曲線比較,證明根據(jù)該數(shù)學(xué)模型繪制的仿真曲線與PolySwitch元件手冊(cè)中給出的動(dòng)作保護(hù)特性曲線形態(tài)一致,且與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合。
PolySwitch元件的動(dòng)作保護(hù)特性
PolySwitch元件有多種系列產(chǎn)品,其產(chǎn)品特性各不相同。以常用的RXE系列元件為例,其20℃時(shí)的電氣特性如表1所示。
表1 RXE系列元件20℃時(shí)的電氣特性
表1中各符號(hào)的含義如下:
IH:20℃環(huán)境溫度下的最大工作電流
IT:20℃環(huán)境溫度下PolySwitch元件啟動(dòng)保護(hù)的最小電流
Vmax:PolySwitch元件的最大工作電壓
Imax:PolySwitch元件能承受的最大電流
Pdmax:PolySwitch元件動(dòng)作狀態(tài)下的最大消耗功率
Rmax:PolySwitch元件未動(dòng)作前的初始最大阻值
Rmin:PolySwitch元件未動(dòng)作前的初始最小阻值
由表1可知,該系列元件所能承受的最大電流為40安培,故障時(shí)啟動(dòng)保護(hù)的最小電流是最大工作電流的2倍。
RXE系列PolySwitch元件20℃時(shí)的動(dòng)作保護(hù)特性曲線見圖1。其中橫坐標(biāo)表示故障電流,單位為安培,縱坐標(biāo)表示動(dòng)作時(shí)間,單位為秒。兩個(gè)坐標(biāo)軸均為對(duì)數(shù)坐標(biāo)。圖中每一條曲線對(duì)應(yīng)一個(gè)型號(hào)的元件,構(gòu)成該系列元件的動(dòng)作保護(hù)特性曲線簇。表2為圖1中曲線標(biāo)號(hào)與元件型號(hào)的對(duì)照表。
圖1 RXE系列元件20℃時(shí)的動(dòng)作保護(hù)特性曲線
在圖1所示的對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中,每一條曲線都可看作由彎曲部分和直線部分連接而成,兩部分的臨界點(diǎn)位置隨元件型號(hào)的不同而不同。由于各型號(hào)元件曲線的變化趨勢(shì)基本相同,建立數(shù)學(xué)模型的方法也相同。
表2 曲線標(biāo)號(hào)與元件型號(hào)對(duì)照表
評(píng)論