現(xiàn)在廣受歡迎的PPTC高分子正溫度系數(shù)可復(fù)位電路保護(hù)器件推出了額定線電壓系列，為家用電機(jī)和專業(yè)電機(jī)保險(xiǎn)絲和雙金屬保護(hù)裝置提供了簡(jiǎn)單而具有成本效益的另一選擇。

　　盡管家用電機(jī)和專業(yè)電機(jī)通常情況下是可靠的，但仍會(huì)受機(jī)械過(guò)載、過(guò)熱、止動(dòng)、偏差過(guò)大、嚴(yán)重過(guò)電壓、潮濕及其他破壞性因素的影響。電器設(shè)計(jì)者借助多種電路保護(hù)技巧確保安全性，防止發(fā)生火災(zāi)，同時(shí)減少因電機(jī)故障而生成的質(zhì)保期返修及更換成本。

　　最新一代的PPTC器件包括線電壓額定為 120 VAC 和 240 VAC 的組件，可并聯(lián)安裝以增大電流容量。低成本、可復(fù)位功能性及掉電保護(hù)屬性使 PPTC 器件成為用于變壓器及間歇和持續(xù)運(yùn)行電器電機(jī)的可靠、節(jié)約成本的電路保護(hù)解決方案。

　　保護(hù)電路使之免受因過(guò)電流或過(guò)熱而引起的損壞，這是許多電路保護(hù)技術(shù)的主要功能。以前此項(xiàng)保護(hù)是通過(guò)一次性保險(xiǎn)絲或熔線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在如今的電機(jī)應(yīng)用中，可復(fù)位器件如 PPTC 器件、陶瓷正溫度系數(shù)(CPTC)器件、雙金屬斷路器和自動(dòng)調(diào)溫器則成為受人追捧的解決方案。這些器件幫助保護(hù)電機(jī)或變壓器，使其免受因短路、電路過(guò)載或客戶誤用引起的過(guò)電流損壞。

　　PPTC 器件有助于防止因過(guò)電流浪涌和過(guò)熱故障引起的損壞，可提供低阻抗，可與保險(xiǎn)絲解決方案相兼容。與傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲作用原理相似。在故障條件下 PPTC 器件限制極高電流流量。然而在電路電源被切斷后 PPTC 器件自動(dòng)復(fù)位。故障條件被排除后，這使受保護(hù)的設(shè)備可正常運(yùn)行，從而無(wú)需更換保險(xiǎn)絲。

　　技術(shù)對(duì)比-CPTC 器件

　　陶瓷 PTC(CPTC)器件幫助提供可復(fù)位保護(hù)，然而其相對(duì)高的運(yùn)行溫度、高阻抗和大尺寸使其應(yīng)用受限。CPTC 器件的構(gòu)成比較脆弱，易于因撞擊、震動(dòng)及加熱/制冷的熱應(yīng)力受損。這在許多電器應(yīng)用中都較為常見(jiàn)。

　　圖1和2 顯示了由泰科電子的瑞侃電路保護(hù)部執(zhí)行的CPTC 器件和 PPTC 器件測(cè)試比較結(jié)果。當(dāng)主要保護(hù)元件使用了相同的變壓器時(shí)，將 PolySwitchPPTC 器件與 CPTC 器件作比較。使 PPTC 和 CPTC 器件具有相同的保持電流。在測(cè)試中，當(dāng)測(cè)量電流、線圈溫度和動(dòng)作時(shí)間時(shí)通過(guò)次級(jí)短路制造故障。如圖1所示， PPTC 器件反應(yīng)速度更快，溫度更低。

　　CPTC 器件表面溫度大約是75℃ 到 185℃，與其相比， PPTC 器件在動(dòng)作狀態(tài)下表面溫度略低，大約為 100℃ 到 120℃。PPTC 器件的電路阻抗較低，電容較小，頻率依賴性較小。

　　熱量圖對(duì)圖2中 CPTC 和 PPTC 器件的表面溫度差異進(jìn)行了說(shuō)明。在 220VAC  動(dòng)作的對(duì)比中，CPTC 器件表面最高溫度達(dá)到 184.5℃，而 PPTC 器件表面最高溫度為 118.9℃。

　　技術(shù)對(duì)比-雙金屬斷路器

　　雖然雙金屬斷路器被廣泛用于保護(hù)電器電機(jī)，但它卻不能進(jìn)行掉電保護(hù)，需要額外的動(dòng)作來(lái)中斷其通電與斷電循環(huán)。雙金屬條是由兩種不同金屬混合制成。當(dāng)雙金屬電流超出額定值，過(guò)電流所產(chǎn)生的熱量會(huì)使雙金屬過(guò)電流所產(chǎn)生的熱量會(huì)使雙金屬條彎曲，從而斷開(kāi)一組觸點(diǎn)以終止電流通過(guò)。電流不流經(jīng)器件，雙金屬條恢復(fù)正常形狀，閉合觸點(diǎn)，這樣電流恢復(fù)。在出現(xiàn)止動(dòng)時(shí)，雙金屬斷路器繼續(xù)循環(huán)，直到電源被切斷。

　　該器件循環(huán)性能有若干不足。其中包括材料疲勞，觸點(diǎn)易于燒壞，起火花或焊死。如果器件“失效閉合”，就會(huì)引起電機(jī)及后續(xù)電子器件因過(guò)電流受損。潛在的噪音和電磁干擾(EMI)也會(huì)使雙金屬斷路器不能與先進(jìn)的電子控制系統(tǒng)相兼容。

　　最近泰科電子進(jìn)行測(cè)試，將一個(gè)普遍使用的雙金屬熱保護(hù)器和 PolySwitch LVR PPTC  器件分別安裝在一個(gè)制冰機(jī)電機(jī)上，比較兩者的熱特性和電氣特性。保護(hù)器件被耦合到電機(jī)繞組，在測(cè)試過(guò)程中電機(jī)軸被鎖定。在測(cè)試過(guò)程中記錄繞組/線圈的電壓、電流和溫度以及PPTC器件和雙金屬保護(hù)器的溫度。

　　圖 3 和圖 4 說(shuō)明了兩項(xiàng)測(cè)試的結(jié)果。在使用雙金屬斷路器的測(cè)試中，在 60分鐘時(shí)電機(jī)繞組溫度達(dá)到將近 129℃。這明顯高于使用 PPTC 保護(hù)器件進(jìn)行的測(cè)試，在同一時(shí)間段內(nèi)使用后者時(shí)，電機(jī)繞組溫度為 44℃。 

　　間歇運(yùn)行電機(jī)保護(hù)技巧

　　間歇運(yùn)行電機(jī)(如用于攪拌機(jī)和食品加工機(jī)的電機(jī))通常只運(yùn)行一段時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，這些產(chǎn)品的運(yùn)行時(shí)間若超出了設(shè)定的最大限制，就會(huì)引起止動(dòng)、過(guò)熱及完全故障。在通電時(shí)出現(xiàn)故障有兩個(gè)原因，一是由于觸點(diǎn)故障，另一個(gè)是客戶誤操作。

　　要防止過(guò)熱，所使用的電路保護(hù)器件必須快速“動(dòng)作”，但不能快于設(shè)計(jì)速度，從而避免為用戶帶來(lái)麻煩。設(shè)計(jì)一套保護(hù)方案，使其既能有效保護(hù)電機(jī)，又不會(huì)誤動(dòng)作，這對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

　　誤動(dòng)作通常是由與電動(dòng)設(shè)備某些電氣組件相關(guān)的浪涌電流引起的。PPTC 器件的主要優(yōu)點(diǎn)就是可為其指定一個(gè)大大低于電機(jī)正常運(yùn)行電流的動(dòng)作電流，而不是指定一個(gè)長(zhǎng)于系統(tǒng)完整運(yùn)行周期幾倍的動(dòng)作時(shí)間，從而避免了誤動(dòng)作。

　　圖5 顯示是如何將 PPTC 器件安裝于電機(jī)電路中以防止過(guò)電流或過(guò)熱事件而引發(fā)的損壞。當(dāng)將器件密封于電機(jī)殼內(nèi)，其會(huì)對(duì)電機(jī)內(nèi)電流作出反應(yīng)，并在故障條件下反映升溫情況。  

　　持續(xù)運(yùn)行電機(jī)保護(hù)技巧

　　持續(xù)運(yùn)行的電機(jī)(如用于冰箱和空調(diào)中的電機(jī))設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)化尺寸和成本。由于通常情況下，電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，一些氣流就會(huì)穿過(guò)電機(jī)，使運(yùn)行壓力更大。結(jié)果，風(fēng)機(jī)電機(jī)的止動(dòng)電流通常只有運(yùn)行電流的兩倍，而在其他應(yīng)用中，止動(dòng)電流通常是運(yùn)行電流的三到四倍。這就更加難于選擇合適的保險(xiǎn)絲，使保險(xiǎn)絲在風(fēng)機(jī)受阻時(shí)可靠斷開(kāi)；而不會(huì)在第一次開(kāi)啟電機(jī)時(shí)因浪涌電流熔斷。

　　如間歇運(yùn)行電機(jī)的討論中所述， PPTC 器件在電機(jī)保護(hù)方案中頗具優(yōu)勢(shì)。由于電機(jī)易于隨溫度變化，因此通過(guò)改變其特性，在適當(dāng)時(shí)可降低其反應(yīng)速度。在風(fēng)機(jī)被驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用中， PPTC 器件和電機(jī)放置于氣流中都大有裨益。由于氣流會(huì)防止PPTC 器件達(dá)到動(dòng)作溫度，因此這種方法會(huì)大大增加其動(dòng)作電流。然而如果由于某種原因風(fēng)機(jī)止動(dòng)，其流動(dòng)制冷效果就會(huì)消失，使電機(jī)電流過(guò)大，快速升溫。這會(huì)引發(fā) PPTC 器件動(dòng)作，進(jìn)而限制流經(jīng)電機(jī)的電流。與一次性保險(xiǎn)絲不同，PPTC 器件通過(guò)略微增加電流消耗來(lái)阻止可能引起升溫的故障損壞。
 
　　結(jié)語(yǔ)

　　新一代的 PPTC 器件適合廣泛用于電器設(shè)計(jì)，其符合 UL 1434 標(biāo)準(zhǔn)，與無(wú)鉛焊料和大體積組件工藝相兼容。其低阻抗、快速動(dòng)作時(shí)間、低高度和可復(fù)位功能性的特性幫助電路設(shè)計(jì)者提供安全可靠的產(chǎn)品，符合管理機(jī)構(gòu)要求，降低了質(zhì)保期維修成本。