实验室工程师知识点分享:PolySwitch元件的保护特性解析,技术人员建议必看!
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- 深圳市罗湖区翠竹街道翠宁社区太宁路145号二单元705
- 更新时间
- 2024-09-07 20:00
polyswitch元件有多种系列产品,其产品特性各不相同。以常用的rxe系列元件为例,其20℃时的电气特性如表1所示。
表1 rxe系列元件20℃时的电气特性
表1中各符号的含义如下:
ih:20℃环境温度下的zui大工作电流
it:20℃环境温度下polyswitch元件启动保护的zui小电流
vmax:polyswitch元件的zui大工作电压
imax:polyswitch元件能承受的zui大电流
pdmax:polyswitch元件动作状态下的zui大消耗功率
rmax:polyswitch元件未动作前的初始zui大阻值
rmin:polyswitch元件未动作前的初始zui小阻值
由表1可知,该系列元件所能承受的zui大电流为40安培,故障时启动保护的zui小电流是zui大工作电流的2倍。
rxe系列polyswitch元件20℃时的动作保护特性曲线见图1。其中横坐标表示故障电流,单位为安培,纵坐标表示动作时间,单位为秒。两个坐标轴均为对数坐标。图中每一条曲线对应一个型号的元件,构成该系列元件的动作保护特性曲线簇。表2为图1中曲线标号与元件型号的对照表。
图1 rxe系列元件20℃时的动作保护特性曲线
在图1所示的对数坐标系中,每一条曲线都可看作由弯曲部分和直线部分连接而成,两部分的临界点位置随元件型号的不同而不同。由于各型号元件曲线的变化趋势基本相同,建立数学模型的方法也相同。
表2 曲线标号与元件型号对照表
数学模型的建立
在图1所示的坐标系中,polyswitch元件动作保护特性曲线由弯曲部分和直线部分连接而成,可分别建立其数学模型。以m=rxe160的曲线为例,建立数学模型的具体步骤如下。
确定临界点位置
对图1中的曲线进行测量,可得到polyswitch元件动作保护特性曲线弯曲部分和直线部分的临界点位置。对m=rxe160的曲线,测得的临界点位置约为i=4.3a。
直线部分
由表1可知,rxe系列polyswitch元件所能承受的zui大电流为40a。该点与临界点之间为曲线的直线部分。
由图1直线部分曲线取若干特殊点,经计算机进行数学处理,得到a,b的具体数值:
a=813,b=22.54,
代入(1)式,可得直线部分的数学公式:
曲线部分
由于polyswitch元件具有ptc效应,其动作保护特性曲线部分的数学模型可参考ptc器件的阻温特性来建立。该类特性的数学模型可采用幂函数或对数函数的形式。设其数学公式具有如下形式;
式中t0,i0,b均为常数。由图1曲线部分曲线取若干特殊点,经计算机进行数学处理,得到t0,i0,b的具体数值:
t0=-38.93,i0=4.42,b=-1.83,
代入(3)式,可得曲线部分的数学公式:
(2)式和(4)式共同组成rxe160元件的动作保护特性数学模型。两条曲线在临界点位置平滑连接。
实验结果
为验证rxe160元件动作保护特性数学模型的正确性,将rxe160元件接入直流电源保护电路中进行实际测试,得到实验数据如表3所示。
表3 实验数据
将实验数据与数学模型曲线绘制在同一坐标系中,如图2所示。图中的曲线为根据(2)式和(4)式绘制的仿真曲线,图中的点为实测数据点。为了方便比较,曲线的横轴、纵轴均采用了对数坐标,所用软件为matlab6.0。比较图1和图2可知,该仿真曲线与polyswitch元件手册中给出的动作保护特性曲线形态一致,且与实测数据点之间基本吻合。其他型号曲线的数学模型可按照上述方法分别建立。
图2 rxe160动作保护特性仿真曲线(20℃)
受元件特性曲线精度的限制,采用查表法选择polyswitch元件使用不便,而且精度不高。本文根据polyswitch元件动作保护特性的特点,建立了polyswitch元件动作保护特性的数学模型,较好地解决了这一问题。实验表明,该仿真曲线与polyswitch元件手册中给出的动作保护特性曲线形态一致,实测数据与根据数学模型绘制的曲线基本吻合。
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