4.4 正温度系数热敏电阻器
4.4.1 认识正温度系数热敏电阻器
正温度系数热敏电阻器(又称PTC)的阻值随温度升高而增大,可应用到各种电路中[图4-21(a)]。
图4-21 PTC的外形、结构、图形符号及特性曲线
4.4.2 分类及参数
① PTC的分类。PTC的外形、结构、图形符号及特性曲线如图4-21所示。常见的PTC元件有圆柱形、圆片形和方柱形三种不同的外形结构,又有两端和三端之分。三端消磁电阻内部封装有两只热敏电阻器(一只接负载,另一只接地,起分压保护作用,从而降低开路瞬间冲击电流对电路元件产生的不良影响)。
② PTC的主要参数:
a.标称电阻值Rt。标称电阻值也称零功率电阻值,即元件上所标阻值(环境温度在25℃以下的阻值)。
b.电阻温度系数αt。电阻温度系数表示零功率条件下温度每变化1℃所引起电阻值的相对变化量,单位是%/℃。
c.额定功率。热敏电阻器在规定的技术条件下,长期连续负荷所允许的消耗功率称为额定功率。通常所给出的额定功率值是指+25℃时的额定功率。
d.时间常数。时间常数是指热敏电阻器在无功功率状态下,当环境温度突变时电阻体温度由初值变化到最终温度之差的63.2%所需的时间,也称为热惰性。
e.测量功率。测量功率是指在规定的环境温度下,电阻体受测量电源的加热而引起的电阻值变化不超过0.1%时所消耗的功率。其用途在于统一测试标准和作为设计测试仪表的依据。
f.耗散系数。耗散系数是指热敏电阻器温度每增加1℃所耗散的功率。
热敏电阻器常见阻值规格(常温)有12Ω、15Ω、18Ω、22Ω、27Ω、40Ω等。不同电路所选用的电阻也不一样。
4.4.3 正温系数热敏电阻的检测
(1)用指针万用表检测PTC消磁电阻
① 标称值检测。如图4-22所示,用万用表R×1挡在常温下(20℃左右)测得PTC的阻值与标称阻值相差±2Ω以内即为正常。当测得的阻值大于50Ω或小于8Ω时,即可判定其性能不良或已损坏。PTC上的标称阻值与万用表的读数不一定相等,这是由于标称阻值是用专用仪器在25℃的条件下测得的,而万用表测量时有一定的电流通过PTC而产生热量,而且环境温度不可能正好是25℃,所以不可避免地会产生误差。
图4-22 常温下测量
② 好坏判断。若常温下PTC电阻的阻值正常,则应进行加温检测。具体检测方法是:用一热源对消磁电阻加热(例如用电烙铁烘烤或放在不同温度的水中,因水便于调温,也便于测温),用万用表观察其电阻值是否随温度升高而加大。如是,则表明PTC电阻正常,否则说明其性能已变坏不能再使用(图4-23)。
图4-23 加温测试
(2)用数字万用表检测 如图4-24~图4-26所示。
图4-24 选择合适的挡位
图4-25 常温下测量标称阻值
图4-26 加温测阻值
4.4.4 PTC的修理与代换
(1)维修
① 电阻器碎裂。电阻器如碎为例片,可挑选其中较大的一块,测其阻值为20~30Ω即可用。先把这块电阻器塞入铜触片中央,周围空隙处再塞入一些瓷碗碎片,使电阻不易移位即可上机使用。如电阻器碎裂成数块,也可先用502胶水逐块地对缝黏合,再按上述方法进行处理,即可使用。
② 触点烧蚀。片状电阻器的两端面有层很薄的镀银导电层,被烧蚀的电阻器两面(或一面)与铜触片触点处因打火而烧黑时,就会造成电阻器接触不良。但这时整个电阻器并没有碎裂,边缘导电涂层仍然完好。对此故障,可另找一片薄铜片,剪成和电阻器一样大小的圆形片,紧紧贴在电阻器两端面嵌入胶木壳中。装好后测量,得到的阻值如与原来标称值相同,即可上机使用。
(2) 代换 电阻器损坏后,最好用同型号或同阻值的电阻器来更换,如无同型号配件时,也可用阻值相近的其他电阻器来代换。例如15Ω的电阻器损坏后,可以用12Ω或18Ω的电阻器代换,电路仍可正常工作。
三端消磁电阻损坏后,也可用阻值相近的两端消磁电阻来代换。代换时,按PTC阻值选取一只两端消磁电阻器,拆下损坏的三端消磁电阻,可将两端消磁电阻在电路中与负载串联焊接在一起即可。
4.4.5 PTC电阻的应用
如图4-27(a)所示,三端消磁电阻由两只PTC热敏电阻封装组合而成,其中阻值小的RT1与消磁线圈串联后接入220V交流电源起消磁作用。阻值较大的RT2并联在220V交流电源起进一步加热RT1的作用,以达到减少回路中的稳定电流的目的。用三端消磁电阻代换两端消磁电阻,可将阻值较小的RT1代替原消磁电阻接入即可。用两端消磁电阻代换三端消磁电阻时,可将消磁电阻直接入RT1即可。用两端电阻代三端电阻时可直接接在RT1位置,RT2不用。主要用于彩电消磁电路。
图4-27 PTC电阻应用电路
图4-27(b)用于单相电机启动用,接通电源瞬间电流较大,流过电阻,电阻发热,阻值变大,电流减小,当电阻值达到一定值(近似于开路)负载只有微弱电流,维持电阻热量。