CN209675930U - 一种用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，所述元件具有引脚、电阻元件和接通器，电阻元件与接通器以并联方式连接，电阻元件包含NTC热敏电阻，NTC热敏电阻的阻值随温度上升而下降，接通器受电阻组合元件的热量控制而接通。本实用新型的浪涌电流保护元件能够实现在电路频繁启动情况下保持高效的浪涌抑制能力。

Description

一种用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件

技术领域

本实用新型属于电子器件领域，具体来说是一种用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件。

背景技术

电路在通电的瞬间往往会产生比较大的浪涌电流，目前主流的保护方式是采用功率型NTC热敏电阻对浪涌电流进行抑制。但是在频繁启动的情况下，由于功率型NTC热敏电阻材料特性的问题，难以在短时间内恢复到初始低温，因而不能很好的发挥浪涌抑制作用。而低温下又由于热敏电阻材料的阻值过大造成电路正常启动困难。

实用新型内容

为解决以上所述的问题，本实用新型开发了一种用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，所述元件在以前的NTC热敏电阻的基础上，并联上接通器，在低温状态下通过电阻形成浪涌抑制并保证电路正常启动，随着温度升高至设定工作温度时接通器开始工作，电流通过接通器，电阻恢复到常温或低温，为下一次浪涌抑制做好准备。

具体来说，本实用新型采用了以下技术方案：

一种用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，所述元件具有引脚、电阻元件和接通器，电阻元件与接通器以并联方式连接，电阻元件包含NTC热敏电阻，NTC热敏电阻的阻值随温度上升而下降，接通器受电阻组合元件的热量控制而接通。

在一个实施例中，接通器与电阻元件之间以可热传导方式连接。在另一种实施方式中，在电阻元件附近设置了温度传感器，接通器受温度传感器控制，当达到设定温度时接通器接通。

在一种实施例中，接通器为记忆金属片式接通器，其中接通器的一端与电阻元件的一个引脚固定连接，当电阻元件通电产生热量到达设定温度时接通器变形，使得接通器的另一端与电阻元件的另一个引脚搭接从而接通电路。

优选地，电阻元件为由NTC热敏电阻与线性固定电阻组合成的电阻组合元件，线性固定电阻与NTC热敏电阻之间以可热传导方式连接。在一个更优选实施例中，NTC热敏电阻与线性固定电阻之间互相直接接触，并且NTC热敏电阻与线性固定电阻之间共用引脚。在另一个更优选实施例中，NTC热敏电阻与线性固定电阻之间不直接接触，而且以导热间隔体相间隔。进一步，间隔体上设置有散热结构。在在一个更优选的实施例中，NTC热敏电阻与线性固定电阻之间以弹簧钢板相间隔。进一步，弹簧钢板上设置有散热结构。

在进一步的优选实施例中，电阻组合元件外包裹以箱体，箱体上具有散热调节装置，在低温时散热调节装置关闭，高温时根据散热需求打开散热调节装置加强散热。

在以上元件的应用中，优选地，所述元件在两侧装备有安装座，电阻具有中心孔，以螺栓将各个电阻串接起来，以螺母加以固定。

本实用新型的浪涌电流保护元件能够实现在电路频繁启动情况下保持高效的浪涌抑制能力，通过将线性固定电阻与热敏电阻相并联，通过固定电阻实现低温下装置的正常启动，通过将固定电阻的热量传导到热敏电阻实现启动后装置的正常工作，巧妙地实现了低温启动性能的提高。采用本实用新型的方案，可以大大提高装置的低温启动能力，同时不影响抑制浪涌能力和装置的正常工作效率，并且大大减小了浪涌抑制元件的结构复杂度，扩大了功率型热敏电阻的应用范围，提高了装置的整体性能，具有很高的实用性。

附图说明

图1是本实用新型的浪涌电流保护元件的结构示意图；

图2至4的记忆合金金属片的几种构形。

在图中：1、双金属片；2、触点；3、NTC热敏电阻；4、线性氧化锌固定电阻；5、引脚；6、间隔体；7、散热片；8、安装座；9、螺杆；10、螺栓。

具体实施方式

为了解决电路频繁启动下的浪涌抑制问题，本实用新型在热敏电阻浪涌抑制器的基础之上，在组合电阻元件的两引脚之间增加一个双金属片结构的接通器，与原组件进行物理联接，原组件工作时的高温，可以比较快的传导到接通器上，接通器与原来的组件在电路上是并联联接，形成一个新的组件。

该新的组件在接通电源时，接通器处于开路状态，电流流过NTC热敏电阻和固定电阻，该组件可有效地抑制浪涌电流，NTC热敏电阻与固定电阻在电流的作用下，自身发热，温度通过热传导的方式，使接通器达到触发条件，接通器导通。

在另一个实施例中，接通器以间接的方式受电阻元件的热量控制，例如在电阻元件附近安装一个热敏传感器，当到达设定温度时，热敏传感器将信号传递到接通器，接通器接通电路。

由于热敏电阻和固定电阻与接通器相比电阻较大，电流主要会流过接通器。接通器采用多金属合金片，本身的电阻比较小，但是还是有一定的电阻，在大电流通过时，故还是会发热的，该热量可以保证接通器处于高温状态，使接通器始终处于接通状态。NTC热敏电阻和固定电阻因为电阻大，电流被接通器旁路掉了，自身不再发热。温度可以恢复到初始的常温状态，可以很好地解决再次通电时对浪涌电流的抑制状态，特别是短时间内电流的两次或多次关断后再接通的情况。当电流关断时，接通器由于热容非常小，可以在非常短的时间内恢复到开路状态，该新的组件又可以恢复到初始状态，为下一次的浪涌抑制做好准备。

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型的方案进行进一步详细的说明。

参见图1，在电阻组件的两个引脚5之间并联了一个接通器。接通器的双金属片1一端与引脚固定连接，双金属片的另一端则形成触点2。双金属片的材质为记忆合金，平时触点不与电阻元件的另一个引脚接触，只有到达一定的温度，触发了记忆合金金属片的变形，触点与电阻元件的另一个引脚连接，导致接通器的电路接通。

引发双金属片变形的热量来源为电阻元件通电时产生的热量。电阻元件的作用是抑制浪涌电流，常用的材料为NTC热敏电阻，该种电阻常温或低温下电阻较大，可抑制浪涌，通电后则由于自身的发热，在温度升高的情况下则电阻降低。在本实用新型中，NTC热敏电阻3产生的热量可以引发双金属片的变形，形成接通器的接通。接通器接通后，由于接通器的电阻远小于热敏电阻，则热敏电阻上通过的电流减小，电阻发热减少，使得热敏电阻能够逐渐恢复到常温。而此时接通器的温度则由其自身的发热保持。断电后，接通器自身也不再发热，则双金属片恢复到其初始状态。

为了增强本实用新型元件的低温启动性能，在本实用新型的方案中，进一步在NTC热敏电阻上并联了线性固定电阻4。该固定电阻的阻值，需要选择比常温下热敏电阻大，但是要比低温时热敏电阻阻值小的阻值，这样才可以保证电路在常温或者低温状况下都可以正常工作。在常温时，电流是优先流过阻值较小的功率型NTC热敏电阻，从而保证NTC热敏电阻对浪涌的抑制作用。而在低温时，由于功率型NTC热敏电阻受低温的影响，低温时阻值是常温阻值10倍以上，NTC热敏电阻的阻值大于固定电阻的阻值，电流则会优先通过阻值较小的固定电阻，固定电阻的阻值是可以保证电路的正常工作的。固定电阻由于电流的流过会产生大量的热量，会使固定电阻的温度快速上升，而固定电阻与热敏电阻是一个整体，也会使功率型NTC热敏电阻的温度上升，此时功率型NTC热敏电阻的阻值会减小。当其阻值减小到比固定电阻的阻值更低以后，则电流又会从功率型NTC热敏电阻上流过，使功率型NTC热敏电阻的阻值进一步减小。电路的效率得以提高，减小了功耗。

固定电阻的材料有多种选择，在本实用新型中以线性氧化锌电阻为例来进行说明，但是应理解的是，本实用新型并不限于线性氧化锌电阻，其它材质也在本实用新型的保护范围内。并且业内技术人员应当了解的是，所谓的线性电阻并不是完全线性，只是在一定的电压和温度范围内波动很小。线性氧化锌电阻是当前应用比较广泛的的一种材料，但是其他具有类似性质的材料，例如线性石墨电阻或者炭黑复合材料电阻、合金电阻、大功率铝壳电阻等，也应在本实用新型的保护范围之内。

另外应了解，本实用新型在方案中，以并联了固定电阻的NTC热敏电阻为例来说明本实用新型的方案，但是该方案仅仅是其中一个优选方案，根据前面的描述可以知道，在没有以上固定电阻的情况下，本实用新型的方案也是可以实现频繁启动情况下的浪涌电流抑制性能的。因此，本实用新型的保护范围不应受限于附图，而是以权利要求书的范围为准。

需要说明的是，由于NTC热敏电阻与固定电阻的体积较接通器大许多，热容量也要比接通器大两个数量级以上，所以NTC热敏电阻与固定电阻器发热时可以把热量传导给接通器。而接通器处于导通状态时，其温度对NTC热敏电阻器与固定电阻的温度影响非常小。

该接通器的触发条件是高温，温度可以设定为100℃、150℃、200℃、250℃等（可以根据使用需求进行设定）。高温是由于电流通过NTC热敏电阻和固定电阻引起的，因此也可以在相应的电阻参数设定的情况下，把不同的温度对应为不同的电流，比如25A、50A、100A等（可以根据需求进行设定）。

本实用新型的组件由于加装了接通器相对于没有加装接通器的组件可以带来两个优点：

1、本实用新型的组件在接通电源时，NTC热敏电阻和固定电阻只是短时间内流过电流，当接通器达到设置的状态后，电流会主要由接通器通过，热敏电阻和固定电阻由于不再流过电流，热敏电阻会由热态变为常温状态，而常温状态的NTC热敏电阻是初始状态，是可以比较好地对下一次浪涌电流进行抑制的。这样本实用新型的组件解决原来组件在断电后，需要一定的时间来进行恢复的问题（等待热敏电阻冷却的时间），因此本实用新型的组件可以更好适应电源在短时间内断电再通电的运用。

2、本实用新型的组件与原来的组件相比，由于正常工作时是接通器流过电流，接通器的电阻要比热态时NTC热敏电阻与固定电阻的总电阻小许多，这样可以大大降低电流流过该组件时所消耗的功耗，达到降低功耗和提高电路效率的作用。

为便于安装，电阻片产品结构一般采用如下方式：功率型NTC热敏电阻3和线性氧化锌电阻4都采用相同的圆片加中心孔的结构，将两个或三个或更多功率型NTC热敏电阻和线性氧化锌电阻进行并排，两个或三个或更多电阻圆片通过中心孔的一个固定轴进行固定，例如如图所示螺杆9和螺母10的形式，两个电阻的中间采用陶瓷绝缘层再加上跨路引脚，从而达到电阻体并联的目的。

两个电阻中间的陶瓷绝缘层优选应具有导热能力。在优选的情况下，在这一部分应设置有散热结构，该散热结构可以用来调节元件整体的热量，保证元件的正常工作，或者用来根据需要调节元件整体的温度，实现想要的性能。

在一个实施例中，两个电阻之间采用陶瓷绝缘导热间隔体6相间隔，优选在间隔体上设置有散热结构，散热结构可以是陶瓷绝缘散热片7，散热片结构的优点在于可以通风，可以通过通风来调节整体环境热量，实现更有效的环境温度控制。

在另一个实施例中，中间的间隔结构是弹簧钢板，在弹簧钢板两侧设置陶瓷绝缘散热片作为散热结构，弹簧钢板可以利用其弹性保持各组件的连接牢固和固定，同时又具有一定的弹性。因为电阻芯片在工作时会产生一定的振荡，弹性连接有助于保证组件的工作寿命。

应了解，虽然图中给出的实例采用了一个固定电阻与一个热敏电阻的组合或者一个热敏电阻与两个固定电阻的组合，但是根据本实用新型的原理，可以采用具有不同数量的热敏电阻和固定电阻的组合，并且各个电阻的阻值可以进行优化以实现不同的性能。举例来说，组件的组成方式可以如下组成一个只有两个引脚的组件：1）采用一个功率型NTC热敏电阻加一个线性氧化锌陶瓷固定电阻；2）采用一个功率型NTC热敏电阻加两个线性氧化锌陶瓷固定电阻；3）采用两个功率型NTC热敏电阻加一个线性氧化锌陶瓷固定电阻；4）采用更多的功率型NTC热敏电阻加上更多的线性氧化锌陶瓷固定电阻。

图2至4进一步揭示了双金属片的构形。不同的构形具有不同的受热和散热性能，也具有不同的变形敏感度，可以根据实际的需要来进行选择。

上面结合附图和具体实施例对本实用新型的实施方式作了详细的说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，所述元件具有引脚、电阻元件和接通器，电阻元件与接通器以并联方式连接，电阻元件包含NTC热敏电阻，NTC热敏电阻的阻值随温度上升而下降，接通器受电阻组合元件的热量控制而接通。

2.如权利要求1所述的用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，接通器与电阻元件之间以可热传导方式连接。

3.如权利要求1所述的用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，在电阻元件附近设置了温度传感器，接通器受温度传感器控制，当达到设定温度时接通器接通。

4.如权利要求2所述的用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，接通器为记忆金属片式接通器，其中接通器的一端与电阻元件的一个引脚固定连接，当电阻元件通电产生热量到达设定温度时接通器变形，使得接通器的另一端与电阻元件的另一个引脚搭接从而接通电路。

5.如权利要求1所述的用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，电阻元件为由NTC热敏电阻与线性固定电阻组合成的电阻组合元件，线性固定电阻与NTC热敏电阻之间以可热传导方式连接。

6.如权利要求5所述的用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，NTC热敏电阻与线性固定电阻之间互相直接接触，并且NTC热敏电阻与线性固定电阻之间共用引脚。

7.如权利要求5所述的用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，NTC热敏电阻与线性固定电阻之间不直接接触，而且以导热间隔体相间隔。

8.如权利要求7所述的用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，间隔体上设置有散热结构。

9.如权利要求5所述的用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，NTC热敏电阻与线性固定电阻之间以弹簧钢板相间隔。

10.如权利要求9所述的用于频繁启动装置的浪涌电流保护元件，其特征在于，弹簧钢板上设置有散热结构。