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PTC加热器结构原理及功能说明
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PTC加热器结构原理及功能说明

  • 分类:推荐文章
  • 作者:金诺达
  • 来源:金诺达工程
  • 发布时间:2018-10-29 00:00
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PTC加热器结构原理及功能说明

  PTC加热器又叫PTC发热体,采用PTC陶瓷发热元件与铝管组成。该类型PTC加热器有热阻小、换热效率高的优点,是一种自动恒温、省电的电加热器。突出特点在于安全性能上,任何应用情况下均不会产生如电热管类加热器的表面“发红”现象,从而引起烫伤,火灾等安全隐患。

  它由镀锌外压板、不锈钢波纹状弹簧片、镀锌内压板、单层铝散热件、ptc发热片、双层铝散热件、镀镍铜电极端子和pps高温塑胶电极护套所组成。该产品由于采用u型波纹状散热片,提高了其散热率,且综合了胶粘和机械式的优点,并充分考虑到ptc发热件在工作时的各种热、电现象,其结合力强,导热、散热性能优良,效率高,安全可靠。该类型PTC加热器有热阻小、换热效率高的优点,是一种自动恒温、省电的电加热器。它的一大突出特点在于安全性能上,即遇风机故障停转时,PTC加热器因得不到充分散热,其功率会自动急剧下降,此时加热器的表面温度维持在居里温度左右(一般在250℃上下),从而不致产生如电热管类加热器的表面“发红”现象。

ptc加热器结构原理

  恒温加热PTC热敏电阻具有恒温发热特性,其原理是PTC热敏电阻加电后自热升温使阻值进入跃变区,恒温加热PTC热敏电阻表面温度将保持恒定值,该温度只与PTC热敏电阻的居里温度和外加电压有关,而与环境温度基本无关。 PTC加热器就是利用恒温加热PTC热敏电阻恒温发热特性设计的加热器件。在中小功率加热场合, PTC加热器具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响极小、自然寿命长等传统发热元件无法比拟的优势, 在电热器具中的应用越来越受到研发工程师的青睐。 恒温加热PTC热敏电阻可制作成多种外形结构和不同规格,常见的有圆片形、长方形、长条形 、圆环以及蜂窝多孔状等。把上述PTC发热元件和金属构件进行组合可以形成各种形式的大功率PTC加热器。

PTC加热器按传导方式分

(1)以热传导为主的PTC陶瓷加热器。其特点是通过PTC发热元件表面安装的电极板(导电兼  传热)绝缘层(隔电兼传热)导热蓄热板(有的还附加有导热胶)等多层传热结构,把PTC元件发出的热量传到被加热的物体上。

(2)以所形成的热风进行对流式传热的各种PTC陶瓷热风器。其特点是输出功率大,并能自动调节吹出风温和输出热量。

(3)红外线辐射加热器。其特点实际利用PTC元件或导热板表面迅速发出的热量直接或间接地激发接触其表面的远红外涂料或远红外材料使之辐射出红外线,便构成了PTC陶瓷红外辐射加热器。

PTC加热器按结构特点分

(1)普通实用型PTC陶瓷加热器。这类器具主要有: 电热蚊药驱蚊器、暖手器、干燥器、电热板、电烫斗、电烙铁、电热粘合器、卷发烫发器等。其特点是功率不大,但热效率高很实用。

(2)自动恒温型PTC加热器。这类器具主要有:小型晶体器件恒温槽、恒温培养箱、电子保温瓶、 保温箱、保温杯、保温盘、保温柜、保温桌等。其特点是自动保温、结构简单、 恒温特性好、热效率高、使用环境温度范围宽。

(3)热风PTC加热器。这类热风PTC加热器主要有:小型温风取暖器、电吹风、暖房机、烘干机、干衣柜、干衣机、工业烘干设备等。 其特点是输出热风功率大、速热、安全、能自动调节风温和功耗。

PTC在空调作用

空调PTC波纹发热器是一种自控制温度加热器。

  1.恒温加热PTC热敏电阻具有恒温发热特性,其原理是PTC热敏电阻加电后自热升温使阻值进入跃变区,恒温加热PTC热敏电阻表面温度将保持恒定值,该温度只与PTC热敏电阻的居里温度和外加电压有关,而与环境温度基本无关。

  2.PTC加热元件就是利用恒温加热PTC热敏电阻恒温发热特性设计的加热元件件。在中小功率加热场合, PTC加热元件具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响极小、自然寿命长等传统发热元件无法比拟的优势, 在电热器具中的应用越来越受到研发工程师的青睐。

  3.恒温加热PTC热敏电阻可制作成多种外形结构和不同规格,常见的有圆片形、长方形、长条形 、圆环以及蜂窝多孔状等。把上述PTC发热元件和金属构件进行组合可以形成各种形式的大功率PTC加热元件。

PTC加热器的应用场合及注意事项

1. 固体恒温加热。

1.1 固体加热器结构。

PTC加热器原理及功能

  在有导热系数较大的材料(如:铝、铜、石墨块等)传导热量的情况下,被加热的固体与PTC加热器的距离S应在30mm内;在导热系数稍大的材料(如:钢铁、不锈钢、钛、导热陶瓷等)传导热量的情况下,被加热的固体与PTC加热器的距离应在10mm内;在导热系数较差的材料(如:塑料、无气孔橡胶、绝缘纸、云母片等)传导热量的情况下,被加热的固体与PTC加热器的距离应在3mm内;不可使用绝热材料(如纤维纸、橡塑、发泡板等)来传导热量。用导热系数较好的材料,被加热的固体与PTC加热器的距离较小,则被加热固体将会获得比较稳定的温度。

  散热结构的面积与PTC陶瓷体的传热面积比,最好不要超过3倍。散热结构的面积所占比例过大,会使被加热固体获得的温度不稳定。

1.2 表面温度。

  在25℃±5℃的环境温度下,PTC陶瓷加热片的温度公差见表1。但是如果PTC陶瓷加热片安装在散热结构中,温度精度变差,公差要增加。在加热器内部传热较差、以及散热结构的面积与PTC陶瓷体的传热面积比较大的情况下,温度精度都会下降。

表1。

PTC加热器原理及功能

PTC加热器原理及功能

  图2是PTC发热/散热平衡关系图。PTC加热器的电阻值,随自身温度的上升而急剧增加。所以当自身温度上升时,发热功率也会急剧下降;当发热功率与散热功率达到平衡时,温度不再上升,功率也不再变化。但是,当散热条件(如环境温度、吹风、浸水等)发生改变时,PTC的功率和温度重新调整,达到新的平衡。

影响PTC表面温度的因素,见表2。

表2。

PTC加热器原理及功能

  影响PTC加热器的表面温度因素很多,所以表面恒温温度的精度不可能很高。在需要控温精度很高的场合,可以采用PTC加热器,外加温度控制器的方法。当外加温度控制器出现故障时,PTC加热器的加热表面温度不会超过设定的恒温温度,具有超温保护功能。

1.3 升温速度。

PTC加热器的升温速度的影响因素见表3。

表3。

PTC加热器原理及功能

1.4 应用场合。

  电热驱蚊器、按摩器、保暖器、电烙铁、电熨斗、加湿机、卷发器、直发器、过胶机、电热加香器、热熔胶枪、电熨斗、熔蜡器、电子元件保温、电路板驱潮等。

  用PTC加热器作为固体恒温加热,适应的加热温度为0~300℃,在常温下的加热温度为50~300℃。适应的环境温度为-40~250℃。表面温度太高或太低的PTC比较难制造,甚至没有PTC特性。

  工作电压3.7V~420V,交直流均可。工作电压较低时,PTC的常温电阻很小,电阻-温度变化率也比较小,恒温温度精度要差些;另外在低电压下,加热功率较小,升温速度较慢,甚至不能上升到较高的温度。

  从安全性、可靠性考虑,PTC加热器普遍要比传统的电热丝安全性高,耐绝缘电压高,漏电流比较小而且比较稳定。有的应用场合使用传统电热丝不能通过安全认证,而用PTC加热器可以通过安全认证,所以PTC可以用在安全性要求比较高的场合。但是并不是所有厂家的PTC,所有的PTC,安全性都会达到要求,所以要选择质量优良的PTC生产厂供货。PTC用于固体加热,主要的安全、可靠性问题:一是,PTC陶瓷体击穿烧毁,导致短路,烧毁绝缘层;二是,绝缘层击穿漏电,使外壳带电。

  从成本上考虑,小面积的恒温加热,用PTC加热器可以省掉温度控制和超温保护部分,PTC的体积可以做到很小,安装也相对简单。大加热面积的恒温加热,使用PTC加热器加热温度更均匀性。PTC恒温加热器寿命比传统电热丝加热器寿命长几倍,使用PTC也节省寿命成本、维修成本。

2. 液体(包括水、柴油、液压油等)加热。

2.1液体加热器结构。

PTC加热器原理及功能

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