Yr egwyddor o wrthsefyll foltedd a dadansoddiad o wresogyddion PTC ceramig mewn aerdymheru modurol

Mae PTC yn fath o seramig thermosensitive lled-ddargludyddion, wedi'i dalfyrru fel cyfernod tymheredd positif thermosensitive ceramig, sy'n perthyn i fath newydd o ddeunydd gyda chymwysiadau hynod eang. Trwy gymhwyso tymheredd ymwrthedd aflinol cerameg PTC, gellir ei ddatblygu a'i gymhwyso mewn amrywiol feysydd. Er enghraifft, mae'r defnydd o wresogyddion rhychiog ceramig PTC mewn cyflyrwyr aer yn dod yn fwy a mwy eang. Un o'i nodweddion amlwg yw ei berfformiad diogelwch. Pan fydd ffan yn camweithio ac yn stopio rhedeg, bydd pŵer y gwresogydd PTC yn gostwng yn sydyn yn awtomatig oherwydd diffyg afradu gwres. Ar yr adeg hon, mae tymheredd wyneb y gwresogydd yn cael ei gynnal tua thymheredd Curie (fel arfer tua 250 gradd), er mwyn peidio â chynhyrchu'r ffenomen o "gochni" ar wyneb gwresogyddion tiwb gwresogi trydan.

Effaith 2PTC

Mae yna wahanol fodelau damcaniaethol i esbonio effaith PTC cerameg lled-ddargludol BaTiO3, ac ymhlith y rhain mae'r model rhwystr arwyneb a gynigiwyd gan Heywang a'r model bariwm gwag a gynigiwyd gan Daniels et al. yn fwy aeddfed ac yn cael eu cydnabod gan y rhan fwyaf o ymchwilwyr.

Gellir priodoli'r rheswm dros yr effaith PTC i bresenoldeb haen rhwystr posibl a achosir gan gyflwr wyneb y derbynnydd ar ffin grawn deunyddiau lled-ddargludyddion polycrystalline BaTiO3. Mae gwrthedd y deunydd yn cynnwys dwy ran: ymwrthedd corff grawn a rhwystr cyflwr wyneb grawn. Wrth i'r tymheredd gynyddu, bydd gwrthedd y deunydd yn newid yn ôl nifer o orchmynion maint.

Mae thermistors PTC ceramig yn cael eu cynhyrchu yn seiliedig ar titanate bariwm a'u dopio â deunyddiau ceramig polycrystalline eraill, gyda gwrthiant is a phriodweddau lled-ddargludol. Trwy ddopio deunydd â falens cemegol uwch yn bwrpasol fel elfen dellt y grisial, mae cyfran o ïonau bariwm neu ïonau titanad yn y dellt yn cael eu disodli gan ïonau falens uwch, gan arwain at nifer penodol o electronau rhydd sy'n cynhyrchu dargludedd. Y rheswm dros effaith thermistor PTC, sef y cynnydd sylweddol mewn gwerth gwrthiant, yw bod y strwythur deunydd yn cynnwys llawer o ficrogrisialau bach, sy'n ffurfio rhwystrau posibl ar y ffin grawn (ffin grawn), gan rwystro electronau rhag croesi'r ffin a mynd i mewn. rhanbarthau cyfagos, gan arwain at wrthwynebiad uchel. Mae'r effaith hon yn cael ei chanslo ar dymheredd isel: mae cryfder polareiddio cyson dielectrig uchel a digymell ar ffiniau grawn yn rhwystro ffurfio rhwystrau posibl ac yn caniatáu i electronau lifo'n rhydd ar dymheredd isel. Ar dymheredd uchel, mae'r effaith hon yn lleihau'n sylweddol y cyson dielectrig a dwyster polareiddio, gan arwain at gynnydd sylweddol mewn rhwystrau a gwrthiant posibl, gan arddangos effaith PTC cryf.

Nodweddion tymheredd ymwrthedd (nodweddion RT) PTC ceramig

Mae'r nodwedd tymheredd gwrthiant, y cyfeirir ato'n gyffredin fel nodwedd tymheredd gwrthiant, yn cyfeirio at y berthynas rhwng gwrthiant pŵer sero thermistor PTC a thymheredd y corff gwrthydd ar foltedd penodedig. Oherwydd y newidiadau cyflym a llym mewn tymheredd arwyneb a gwerth gwrthiant thermistors PTC ar ôl pŵer ymlaen, yn gyffredinol mae'n anodd mesur y gromlin nodwedd tymheredd gwrthiant yn y cyflwr pŵer. Mae'r gromlin nodweddiadol tymheredd gwrthiant yn cael ei sicrhau fel arfer trwy osod sglodion PTC ceramig nad ydynt wedi'u cysylltu mewn popty, addasu'r tymheredd i sefydlogi a mesur y gwerth gwrthiant cyfatebol ar dymheredd amrywiol, ac yn olaf tynnu cromlin nodweddiadol tymheredd ymwrthedd.

R c ymwrthedd switsh

R p ymwrthedd gweithio uchaf

R uchafswm ymwrthedd

R mim ymwrthedd lleiaf

T c Tymheredd Curie

T p tymheredd gweithredu uchaf

T uchafswm tymheredd

T min tymheredd isaf

Y paramedr pwysig sy'n nodweddu nodweddion tymheredd gwrthiant yw'r cyfernod tymheredd, sy'n adlewyrchu serthrwydd y gromlin nodwedd tymheredd gwrthiant. Mae cyfernod tymheredd thermistor PTC yn fwy sensitif i newidiadau tymheredd, hynny yw, y mwyaf arwyddocaol yw'r effaith PTC, y gorau yw perfformiad ei thermistor PTC cyfatebol, a'r hiraf yw ei fywyd gwasanaeth. Diffinnir cyfernod tymheredd thermistors PTC fel y newid cymharol mewn ymwrthedd a achosir gan newidiadau tymheredd. =(lgR2-lgR1)/(T2-T1), yn gyffredinol, mae T1 yn cymryd Tc+15 gradd , ac mae T2 yn cymryd Tc+25 gradd i'w gyfrifo y cyfernod tymheredd.

Nodweddion Folt Ampere (Nodweddion VI) PTC Ceramig

Mae'r nodwedd cerrynt foltedd, wedi'i dalfyrru fel y nodwedd ampere folt, yn dangos y gyd-ddibyniaeth rhwng foltedd a cherrynt mewn thermistorau PTC pan fyddant yn destun llwythi trydanol i sicrhau cydbwysedd thermol. Pan fydd y thermistor PTC ceramig yn cael ei bweru ymlaen, mae'r cerrynt yn cynyddu'n gyflym gyda chynnydd mewn foltedd. Pan gyrhaeddir tymheredd Curie, mae'r cerrynt yn cyrraedd ei uchafswm, ac mae'r thermistor PTC yn mynd i mewn i'r rhanbarth PTC. Gellir rhannu nodweddion ampere folt thermistor PTC yn fras yn dri rhanbarth:

Gelwir y rhanbarth rhwng 0-Vk yn rhanbarth llinol, ac mae'r berthynas rhwng foltedd a cherrynt yn y rhanbarth hwn yn y bôn yn cydymffurfio â chyfraith Ohm, heb newidiadau aflinol sylweddol, a elwir hefyd yn rhanbarth anweithredol.

Gelwir yr ardal rhwng Vk a Vmax yn barth neidio. Ar yr adeg hon, oherwydd hunan-gynhesu thermistor PTC, mae'r gwerth gwrthiant yn mynd trwy naid, ac mae'r cerrynt yn gostwng gyda chynnydd y foltedd. Felly, gelwir yr ardal hon hefyd yn barth gweithredu. Mae cynnyrch gweddilliol cerrynt a foltedd yn y maes hwn yn aros yn gyson, gan arddangos nodwedd pŵer cyson. Oherwydd yr ystod foltedd eang yn yr ardal nodwedd pŵer cyson, hyd yn oed os yw'r foltedd yn newid, mae'r thermistor PTC yn dal i gynnal tymheredd penodol.

Gelwir y rhanbarth uwchben VD yn barth dadansoddi. Ar yr adeg hon, mae'r cerrynt yn cynyddu gyda chynnydd mewn foltedd, ac mae gwrthiant thermistor PTC yn gostwng yn esbonyddol. Felly, po uchaf yw'r foltedd a'r cerrynt, yr uchaf yw tymheredd y thermistor PTC, a'r isaf yw'r gwrthiant. Mae hyn yn arwain yn gyflym at ddadansoddiad thermol y thermistor PTC.

Mecanwaith dadansoddiad cydrannau PTC

Rhennir dadansoddiad cydrannau PTC ceramig yn bennaf yn ddadansoddiad ffiniau grawn a dadansoddiad thermol.

5.1 Dadansoddiad ffiniau grawn: Gelwir y dadansoddiad a achosir gan foltedd gormodol a gymhwysir i rai ffiniau grawn oherwydd tyfiant annormal neu ddosbarthiad anwastad grawn yn chwalu ffiniau grawn.

1963 Tynnodd G Goodman sylw at y ffaith nad yw dopio lled-ddargludyddion sengl grisial BaTiO3 yn arddangos yr effaith PTC, tra bod dopio cerameg polycrystalline BaTiO3 yn arddangos yr effaith PTC. Ers hynny, mae PTC wedi'i ddosbarthu'n gyffredin fel ffenomen ffin grawn yn rhyngwladol. Mewn cydrannau PTC, mae grawn yn perthyn i lled-ddargludyddion, ac mae ffiniau grawn yn perthyn i'r haen inswleiddio, sef y rhwystr posibl. Mae'r maes trydan allanol yn cael ei gymhwyso'n bennaf i'r haen ffin grawn. Y lleiaf yw maint y grawn, y mwyaf o ffiniau grawn sydd fesul trwch uned, a'r lleiaf yw'r foltedd effeithiol a ddyrennir i bob ffin grawn, gan arwain at ostyngiad yn yr effaith piezoresistive a chynnydd mewn ymwrthedd foltedd. Os yw maint y grawn yn fwy anwastad, mae'n bosibl cael rhai grawn mwy neu annormal yn y ceramig, sy'n ffurfio sianeli â gwrthedd is ac yn lleihau'r ymwrthedd foltedd. Gall ychwanegu rhai ychwanegion yn gywir a gwella amodau gwresogi'r broses sintro wrth gynhyrchu gwirioneddol atal cynhyrchu grawn annormal yn effeithiol. Mewn cynhyrchiad gwirioneddol, gellir canfod dalennau ceramig PTC â grawn annormal trwy brawf foltedd gwrthsefyll polyn rhyng 600V.

Chwaliad thermol: Mae pwynt gweithio cydrannau PTC yn croesi'r pwynt uchaf o nodweddion tymheredd gwrthiant ac yn mynd i mewn i'r cam NTC, gan achosi cynnydd sydyn yn y tymheredd ac arwain at ddadansoddiad thermol. Mae'r ffactorau sy'n effeithio ar ddadansoddiad thermol yn ymwneud yn bennaf ag effaith foltedd, tymheredd gweithio, awyrgylch amgylcheddol, a dull profi foltedd gwrthsefyll polyn rhyng.

Dangosir cromlin nodweddiadol tymheredd gwrthiant PTC yng nghromlin A yn y ffigur, sy'n dangos, wrth i'r tymheredd gynyddu, bod y gwerth gwrthiant yn cynyddu gam wrth gam. Mae PTC gyda phwynt Curie o 250 gradd yn cyrraedd ei werth uchaf tua 320 gradd (a elwir yn dymheredd pwynt inflection), sef tua rhai cannoedd o kiloohms neu fwy. Os bydd y tymheredd yn codi eto ar ôl cyrraedd y pwynt inflection, mae nodweddion RT y gydran yn arddangos nodweddion NTC, hynny yw, wrth i'r tymheredd gynyddu, mae'r gwrthiant yn lleihau.

Mesurwyd y gromlin uchod gan PTC o dan amodau pŵer sero, hynny yw, mae'r cerrynt prawf yn llai na 2mA (ni fydd y cerrynt hwn yn achosi PTC i gynhesu), sy'n nodwedd RT statig. Mewn gwirionedd, pan fydd PTC yn cael ei lwytho â foltedd, bydd osgled y newid gwrthiant gyda thymheredd (cymhareb codiad i wrthwynebiad) yn gostwng yn sylweddol, a bydd y gromlin nodwedd tymheredd gwrthiant yn tueddu i fod yn wastad, fel y dangosir yng nghromlin B yn y ffigur. Dyna'r effaith foltedd fel y'i gelwir. Po uchaf yw'r foltedd, y mwyaf amlwg yw effaith foltedd PTC. Felly, yn ystod y broses brofi foltedd gwrthsefyll 500V, mae taflenni ceramig PTC â pherfformiad gwael yn dueddol o dorri i lawr, a pho uchaf yw'r foltedd prawf, y mwyaf yw'r tebygolrwydd o chwalu. Yn ôl safonau cyfredol y diwydiant PTC, cynhelir y prawf foltedd gwrthsefyll ar gyfer arolygiadau ffatri cyffredinol ar foltedd o 500V.

Ar ôl cymhwyso foltedd penodol i PTC, mae'r gwres a gynhyrchir ganddo'i hun yn cyrraedd cyflwr ecwilibriwm gyda'r cyfnewid gwres allanol, a gelwir y tymheredd yn y cyflwr ecwilibriwm hwn yn dymheredd gweithio. Mae'r ffactorau sy'n effeithio ar y tymheredd gweithio yn gysylltiedig â'r amodau foltedd a disipiad gwres cymhwysol. Gan gymryd y PTC ceramig gyda phwynt Curie o 250 gradd fel enghraifft pan gaiff ei brofi o dan amodau awyru penodol, pan fydd foltedd 220V yn cael ei gymhwyso, mae tymheredd gweithio'r PTC ceramig yn 258 gradd. Wrth i'r foltedd gynyddu, mae ei dymheredd gweithio hefyd yn cynyddu. Pan gymhwysir foltedd 500V, tymheredd gweithio'r PTC ceramig yw 281 gradd, sy'n agos at y tymheredd trobwynt o 320 gradd. Mae'r PTC ceramig yn dueddol o chwalu. O dan amodau nad ydynt yn awyru, mae amodau afradu gwres y gwresogydd PTC ceramig yn gwaethygu. Ar yr adeg hon, mae prawf foltedd gwrthsefyll uwch yn fwy tebygol o agosáu at y trobwynt, gan achosi cynnydd yng nghyfran y gyfradd fethiant chwalu. Felly, ar gyfer gwresogyddion PTC ceramig gyda foltedd graddedig o 220V a phwynt Curie o 250 gradd, mae'r foltedd graddedig yn cael ei brofi o dan 500V gwrthsefyll foltedd heb awyru, felly mae'r foltedd graddedig yn 500V. Detholiad o ddalennau ceramig PTC gyda phwynt 220V a Curie o 250 gradd, a'r ystod ddethol nodweddiadol ar gyfer gwrthyddion tymheredd ystafell R25

Mae'r amodau afradu gwres yn cynnwys ffactorau megis maint pibellau a stribedi alwminiwm, y gofod rhwng platiau rhychiog, lleoliad gosod y gwresogydd trydan PTC y tu mewn i'r cyflyrydd aer, ac a yw'r dwythell aer yn rhesymol. Po fwyaf yw maint y tiwb alwminiwm a'r stribed alwminiwm, y gorau yw'r amodau afradu gwres. Gall gostyngiad priodol yn y gofod rhwng y platiau rhychog gynyddu arwynebedd y platiau rhychiog, sy'n gwella'r amodau afradu gwres. Mae ongl gosod y gwresogydd trydan PTC y tu mewn i'r cyflyrydd aer yn fwy ffafriol i'r llif aer sy'n mynd trwy'r platiau rhychog, sy'n gwella'r amodau afradu gwres. Po fwyaf ffafriol yw dyluniad dwythell aer y cyflyrydd aer i gylchrediad y llif aer, y gorau yw amodau afradu gwres y PTC.

Yn ogystal, mae dewis pŵer hefyd yn ffactor allweddol sy'n effeithio ar amodau afradu gwres. Er mwyn gwella pŵer gwresogi'r gwresogydd, defnyddir cynnydd yn nifer y cydrannau PTC, gan arwain at bob cydran yn methu â defnyddio ei bŵer gwresogi yn llawn a chynnydd yn y tymheredd gweithio mewnol. Y prif reswm yw, ar ôl pennu maint dyluniad y gwresogydd trydan PTC, bod ei ardal afradu gwres hefyd yn cael ei bennu. Wrth i nifer y cydrannau PTC gynyddu, mae'r ardal afradu gwres cyfartalog fesul uned o gydrannau PTC yn lleihau, gan arwain at gynnydd yn nwysedd thermol dalennau ceramig PTC. Er enghraifft, mae gwresogydd trydan PTC gyda maint XX * 580 yn defnyddio platiau ceramig 32 * 12 * 2.4mm. Gall pŵer 14 plât gyrraedd 900W, ond dim ond 1000W y gall pŵer 20 plât gyrraedd. Mae'r data'n dangos bod pŵer 14 plât yn 64W, tra bod pŵer 20 plât yn 50W. Mae hyn yn dangos bod ardal afradu gwres yr uned yn lleihau gyda'r cynnydd mewn platiau ceramig, gan arwain at ddwysedd gwres uchel ac amgylchedd gwaith llym, a all gynyddu'r tebygolrwydd o chwalu yn hawdd.

Mae strwythur mewnol PTC yn cynnwys ffiniau grawn a grawn. Mae ymwrthedd PTC hefyd yn cynnwys ymwrthedd ffin grawn a grawn. Mae ymwrthedd PTC ar dymheredd ystafell yn cael ei bennu gan y grawn, ac mae'r gwrthiant yn fach iawn. Mae'r ffiniau grawn yn ddargludol. Pan fydd y tymheredd yn uwch na'r tymheredd Curie, mae'r ymwrthedd ffin grawn yn cynyddu'n sydyn, gan gyrraedd hyd at gannoedd o kiloohms neu hyd yn oed megaohms. Mae hyn oherwydd yn ystod proses sintering ac oeri PTC, mae'r ffiniau grawn yn amsugno digon o atomau ocsigen mewn awyrgylch ocsigen, gan gynyddu uchder yr haen rhwystr ar y ffiniau grawn ac yn arwain at nodweddion PTC rhagorol. Yn ystod y defnydd, os yw'r pwysedd rhannol ocsigen yn yr amgylchedd lle mae PTC wedi'i leoli yn isel, bydd y crynodiad uchel o atomau ocsigen ar y ffiniau grawn yn gwasgaru'n raddol ac yn gorlifo i'r crynodiad isel y tu allan, gan achosi i wrthwynebiad ffin grawn PTC ostwng, y cymhareb codi i lusgo i ostwng, a bydd nodweddion PTC yn dirywio'n ddifrifol, gan arwain yn y pen draw at ymwrthedd foltedd gwael a dadansoddiad PTC.

Mae ansawdd y taflenni PTC ceramig yn ffactor allweddol wrth bennu ymwrthedd foltedd a dadansoddiad. Dylid dewis cyflenwyr dibynadwy, a dylid cynnal sgrinio llym sy'n dod i mewn o daflenni PTC ceramig i ddewis taflenni PTC gyda gwrthiant foltedd uchel a chyfernod tymheredd uchel

Er mwyn lleihau'r cyswllt rhwng gwresogyddion PTC a lleihau atmosfferau yn ystod y broses wresogi, mae yna ddull yn y diwydiant i leihau trylediad atomau ocsigen a gwella'r cryfder cywasgol trwy orchuddio ymylon dalennau ceramig PTC â gludiog.

⑶ Dylunio pŵer gwresogi trydan PTC