摘要

家用和专业级电器所用的电机虽然从总体来说是可靠的，但也容易受到机械性过载、过热、堵转、零线故障、严重过电压、湿度和其它损坏性因素的影响。电器设计人员采用了各种电路保护技术来增强安全保护能力，避免火灾危险。同时，也减少了由于电机发生故障而可能发生的保修期内返修和更换费用。

技术对比

许多电路保护技术的主要功能就是保护电子电路不发生由于过大电流或过高温度所导致的损坏。过去，这种保护采用的是熔断器或熔线，但在当今的电机应用中，聚合物正温度系数（PPTC）器件、陶瓷正温度系数（CPTC）器件等可复位型器件以及双金属断路器均为更好的解决方案。这些可复位型器件不需要在发生故障后进行更换，并可以使电路在断电后和/或过电流状况排除后恢复至正常的工作状况。这种可复位功能能够帮助生产商降低保修、维修和修理费用。表1对绝大多数常用器件的复位功能和电路状况进行了对比。

虽然熔断器可能是电机保护最为简单和成本最低的解决方案之一，绝大多数生产商都认为，如果可复位型保护方式能够有助于防止电机由于电器短路、过栽或客户误操作所导致的过电流损坏时，其成本是合理的。

PPTC器件用于同时防止由于过电流浪涌现象和过热故障导致的损坏现象，并具有低电阻特性，而且其尺寸与熔断器解决方案也相容。正如传统熔断器一样，PPTC器件也能够限制故障状况下具有危险性的大电流的出现。然而，PPTC器件在故障状况已经排除并且电路电源已经断开后可以自行复位。这种方式能够保证设备仍处于功能完整的状况下，并且无需进行熔断器更换或请求维修。CPTC器件也有助于提供可复位型保护功能，但由于其具有相对较高的工作温度、高阻值和大尺寸，其应用可能要受到限制。CPTC器件的组成结构也属于易碎型，这就导致其容易受到许多电器应用中出现的冲击、振动或受热受冷的热应力的影响而损坏。双金属片型开关虽然已经广泛应用于电器内电机的保护领域，但它不能限制电流，并需要通过额外操作才能打断它的开-关循环。如果此类器件发生故障，它也有可能出现“故障闭合”的模式。其它缺点包括材料疲劳和易于出现触点烧毁、火花飞溅或焊死闭合的危险。而可能出现的噪声或“咔嗒声”以及电磁干扰（EMI）也有可能造成双金属片断路器与先进的电子控制系统不相容。

而芯片型解决方案虽然具有很好的效果，但却要求占用更大的板卡空间和采用多个元器件，包括集成电路、开关和传感器，从而导致设计复杂化并增加了设计费用。

瑞侃电路保护部的PolySwitch LVR/LVRL PPTC产品系列包括了多种额定值为120 VAC和240 VAC市电的产品，且在20°C下的最高工作电流可达2安。该系列产品通过UL认证，可以并联以增加电流容量。这些产品的低成本、可复位功能和电流限制特性，使之成为一种可靠且经济高效的保护解决方案，对间歇式和连续式运行的电机都同样适用。

表1. 熔断器和可复位电路保护器件的可复位功能和电路状况的对比

1 过热和过电流保护。

2 热熔断器并不针对过电流保护进行设计，并通常需要有很大电流才能分断。

3 定期尝试复位操作，直到故障排除和/或电源断开为止，或在双金属片冷却后复位至低电阻状态。

4 一旦故障排除以及电源断开，即可自动复位至低电阻状态。

间歇运行电机保护技术

间歇运行电动机保护技巧

诸如在搅拌机和食品加工机中使用的间歇式运行电机通常设计在有限时间内运行，并且从总体上来说，运行时间超过最大限值时间通常会导致停转、过热并最终发生故障。在开关按下不放时，由于接触故障或用户使用不正确都有可能导致故障状况的发生。

为了防止过热，在这种情况下所使用的电路保护器件必须能够迅速断开，但却不能比预定速度更快，以避免给用户造成干扰。开发一种能够有效保护电机而不会发生干扰性断开的保护方案已经成为设计工作中的一项挑战。

开关

PolySwitch LVR器件

图1. 电机电路内的典型PolySwitch LVR器件应用

图2所示为如何将一个PolySwitch器件安装在电机电路内，以保护电机不发生过电流/过热损坏。在此类器件被安装在电机内时，就能够针对电机内的电流流动状况以及故障状态下可能发生的所有温度上升现象做出反应。

PolySwitch器件在这种情况下的主要优点体现在，它能选择一种动作电流显著低于电机正常运行电流的规格，但其动作时间又可以数倍于整个系统的工作周期。这意味着，这种器件能够在若干个系统工作周期后动作，但在电机电流达到PolySwitch器件动作电流若干倍的电动机堵转状况下的动作速度却快得多。

连续运行电机保护技术

那些应用于冰箱和空调设备的连续运行电机在设计上针对尺寸和费用进行过优化。由于这类电机通常用来驱动风机，所以会有一些气流通过电机进行分流，从而让运行所承受的压力比其它情况下更高。因此，风机电动机的堵转电流通常只是运行电流的2倍，相比起来，其它应用下的常见比率为运行电流的3倍或4倍。在这种情况下，要找到和确定一款能够在风机被堵转时的可靠断路，而且不会在电机第一次接通电源时出现干扰性熔断的熔断器产品变得十分复杂。

正如在间歇运行电动机保护部分所讨论的，Poly- Switch器件在电机保护方案方面提供了显著的优点。如果电机的易受损性随着温度发生变化，则可以通过改变此类器件的特性，在需要情况下，提供的更慢响应。

在风机由受到保护的电机驱动的应用中，PolySwitch器件和电机均可通过布置在气流通过处而获得好处。在这种方式下，PPTC器件的动作电流值将会增加，因为气流趋向于不会让PPTC器件达到自己的动作温度。但是，如果风机因为任何原因而停转，气流的冷却效就会中止，导致超负荷电机迅速升温。这种状况也造成PolySwitch器件动作并限制通过电机的电流。

与一次性使用的熔断器不同，PolySwitch器件有助于防止由于温度上升但电流只有轻微增大而导致的损坏现象，只需安装单一部件，而同时提供了过电流和过热保护功能。

设计考虑事项

连续运行电动机：对于预计一次性运行超过100秒的电机来说，应当根据电器内部给定环境温度下的保持电流来进行相应的器件或器件组合。LVR/LVR器件的保护电流需根据图2内的表格随环境工作温度降低额定值。

额定电流百分比（%）

LVR (>0.75安)

LVRL

LVR (<0.75安)

温度（℃）

图2. LVR和LVRL器件的典型温度折减额定值曲线

间歇运行电机：对于预计一次性运行时间短于100秒的电机，应当根据图3对器件进行选型。

动作时间（秒）

故障电流（A）

图3. LVR/LVRL器件在25°C下的动作时间与故障电流关系图

气流影响/表面安装：气流以及在导热型表面上的安装均会显著改变动作电流，例如散热器或金属丝卷。这些影响必须在设计过程中进行计算和调节。有关具体应用信息，请联系Tyco Electronics。

故障状况监测：PolySwitch器件的状况可以通过电压降来进行监测。在此类器件不处于限流状态时，比起所保护单元的阻抗来说，器件阻抗非常小，器件两端的电压降也非常小。在此类器件进入限流状态后，器件几乎进入开路状态，器件两端的电压降会增加到近似于供电电压的程度。

在配备了控制器的高级电器产品中，可以通过在控制模块处连接1对接线来实现监测功能。在较为简单的电器产品中，电压降监测以及正确的电压可以用于亮起的发光二极管向用户指示故障状况。

总结

PolySwitch LVR/LVRL器件产品的低电阻、快速动作时间以及可复位功能的特色，有助于电路设计人员推出安全而可靠的产品，满足管理机构的要求，减少保修期修理费用。PolySwitch器件产品已经通过了电器设计的认证，并广泛应用于电器设计中，并符合UL 1434标准，并且兼容无铅焊料和大容量装配工艺。

Raychem、PolySwitch和Tyco均为商标。我们确信包括说明图在内的所有信息均是可靠无误的。但是，用户应当对每一款产品对用户应用类型的适应性进行独立的评估。

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技术参数如有变动，恕不另行通知。此外，泰科电子保留对材料和工艺做出不影响与任何适用技术规格符合性的修改的权利，且无需通知买方。