CN103994838B - 基于热敏电阻的变压器保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于热敏电阻的变压器保护电路，包括热敏电阻、变压器与报警电路，所述热敏电阻串联于变压器的初级线圈，所述报警电路并联于热敏电阻的两端。当变压器有故障时，流过变压器线圈的电流会增大，发热，此时热敏电阻温度变化，并联于热敏电阻的报警电路中的比较器会做出反应，输出高电平，电路中的蜂鸣器发出声音报警。本发明所述电路反应性好，易于成批制造，电路可靠性高。

Description

基于热敏电阻的变压器保护电路

技术领域

本发明涉及电子元件技术领域，尤其涉及一种基于热敏电阻的变压器保护

电路。

背景技术

变压器被广泛的用于多种电子产品中，其功能主要有：电压变换；阻抗变换；隔离；稳定电压(磁饱和变压器)等。变压器损坏有两种常见的原因：初级过压和次级短路。这两种故障都会使变压器的“铜损”(电流流过线圈时的热消耗)和“铁损”(由“涡流”所产生的损耗)在短时间内剧增，并导致线圈温度升高；如不及时处理，将会使线圈绝缘性降低，甚至使变压器烧毁。如果变压器出现了以上故障而没有及时得到处理，则电路中关联的部分元器件也会相应出现过载或超负荷工作的情况。严重时会因为过热而导致失效，使局部电路损毁。

人们通常在初级线路中串联热熔丝(温度保险丝)或在次级线路中串联电熔丝(电流保险丝)来保护变压器。这一方案的最大缺点在于它使用了一次性的保护元件。如果熔丝熔断，变压器将随之报废，因而大大提高增加了设备的维护成本。具有可恢复性的电路断路器是电路中另外一种过流保护方式，但它的成本太高，因此并不是所有的电路中都适合使用。

热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。

发明内容

为了解决交流电路中变压器的过流保护与过温保护的问题，本发明提供了一种基于热敏电阻的变压器保护电路。

本发明的技术方案如下：

一种基于热敏电阻的变压器保护电路，包括热敏电阻、变压器与报警电路，所述热敏电阻串联于变压器的初级线圈，所述报警电路并联于热敏电阻的两端；

所述报警电路中，集成运算放大器有8个端口，第一电阻两端分别连接集成运算放大器的第3端口与第8端口，第二电阻两端分别连接集成运算放大器的第3端口与第4端口，第三电阻一端连接集成运算放大器的第8端口，另一端与热敏电阻的一端连接，热敏电阻的另一端连接集成运算放大器的第3端口，第四电阻一端连接集成运算放大器的第1端口，另一端连接三极管的基极；三极管的发射极连接集成运算放大器的的第4端口，蜂鸣器的两端分别连接集成运算放大器的第8端口与三极管的集电极，报警器的电源正极连接集成运算放大器的第8端口，负极连接三极管的发射极。

其进一步的技术方案为：热敏电阻为常温阻值在10kΩ～30kΩ的负温度系数热敏电阻。

本发明的有益技术效果是：

本发明将热敏电阻串联到变压器电路中，并且增加报警单元，当电路的电流过大时，可以及时报警，蜂鸣器会发出响声，提醒管理人员处理电路问题。热敏电阻的灵敏高较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10～6℃的温度变化，可以在最短时间内对变压器故障做出相应。热敏电阻体积很小，能够串联于很小的电路空隙内，是其他的保护设施或者温度计无法达到的。而且热敏电阻易加工成复杂的形状，适合实际的应用，可大批量生产，电路的稳定性也很好。

附图说明

图1为本发明的电路图。

图2为热敏电阻与温度关系示意图。

图3为焊接好的变压器。

具体实施方式

当电路正常工作时，热敏电阻温度与室温相近、电阻很小，串联在变压器的初级电路中，不会阻碍电流通过，而当电路因故障而出现过电流时，热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升，报警电路会发出蜂鸣声，提醒工作人员处理。

如图1所示，热敏电阻RT串联于变压器T的初级线圈，报警电路并联于热敏电阻RT的两端；

在报警电路中，集成运算放大器为LM358有8个端口，第3端为同相输入端，第2端为反相输入端，第1端为输出端。

R1两端分别连接LM358的第3端口与第8端口，R2两端分别连接集成运算放大器LM358的第3端口与第4端口，R3一端连接集成运算放大器LM358的第8端口，另一端与热敏电阻RT的一端连接，热敏电阻RT的另一端连接集成运算放大器LM358的第3端口，R4一端连接集成运算放大器LM358的第1端口，另一端连接三极管Q1的基极；三极管Q1的发射极连接集成运算放大器LM358的第4端口，蜂鸣器H的两端分别连接集成运算放大器LM358的第8端口与三极管Q1的集电极，报警器的电源正极连接集成运算放大器LM358的第8端口，负极连接三极管Q1的发射极。

在本实施例中，R1为10kΩ，R2为10kΩ，R3为5kΩ，R4为2kΩ，三极管Q1为9041。热敏电阻RT为常温阻值在10kΩ～30kΩ的负温度系数热敏电阻。

其中的固定电阻R1、R2为运放的反相端提供一个固定不变的参考电位，同相输入端的电位则由RT、R3共同决定，当温度升高的时候，负温度系数的热敏电阻RT的阻值会明显降低，导致运放同相输入的电位在原来的基础上升高。若运算放大器的同相输入端电位正好高于反相输入端的电位，这时输出端为高电平，这个高电平能够使得小功率的NPN三极管9014饱和导通，蜂鸣器H的电路导通，发出蜂鸣，对温度过高现象报警。此时工作人员可以得到警报，处理电路中的问题。

图2为热敏电阻与温度关系示意图，热敏电阻的电阻－温度特性可近似地用下式表示：

R＝R0exp{B(1/T-1/T0)}

其中R为温度T(K)时的电阻值、R0为温度T0(K)时的电阻值、B为与热敏电阻本身有关的参数。实际上，热敏电阻的B值并非是恒定的，其变化大小因材料构成而异，最大甚至可达5K/℃。因此在较大的温度范围内应用式1时，将与实测值之间存在一定误差。变压器温度过高，会超过内线承受温度，一般内线的最大承受温度是在80℃，通常考虑在最大承受温度的上限加15～20℃作为保护。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于热敏电阻的变压器保护电路，包括热敏电阻、变压器与报警电路，其特征在于：所述热敏电阻串联于变压器的初级线圈，所述报警电路并联于热敏电阻的两端；

所述报警电路中，集成运算放大器有8个端口；第一电阻两端分别连接集成运算放大器的第3端口与第8端口，第二电阻两端分别连接集成运算放大器的第3端口与第4端口，第三电阻一端连接集成运算放大器的第8端口，另一端与热敏电阻的一端连接，热敏电阻的另一端连接集成运算放大器的第3端口，第四电阻一端连接集成运算放大器的第1端口，另一端连接三极管的基极；三极管的发射极连接集成运算放大器的第4端口；蜂鸣器的两端分别连接集成运算放大器的第8端口与三极管的集电极；报警器的电源正极连接集成运算放大器的第8端口，负极连接三极管的发射极。

2.如权利要求1所述的基于热敏电阻的变压器保护电路，其特征在于：热敏电阻为常温阻值在10kΩ～30kΩ的负温度系数热敏电阻。