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PTC陶瓷電加熱器如何使用液體硅膠

作為一種安全可靠的加熱方式,PTC陶瓷電加熱器已經在暖風機、空調、干衣機等家用電器上得到了廣泛的應用。尤其是在空調輔佐加熱范疇的許多應用,給PTC陶瓷加熱器的開展帶來了前所未有的商機,PTC元件制造業、加熱器拼裝業及各資料配套業獲得了巨大的開展。在這種布景下,有必要對PTC陶瓷加熱器的資料、制造工藝、老化及失效形式作具體的研討。

扑克王app下载二维码加熱器功能取決于完善的結構設計、優質的資料及精巧的制造工藝。其中,資料的選取是至關重要的。在所有資猜中,PTC元件和硅膠的品質決定了加熱器的耐壓(擊穿)及老化(功率衰減)功能。


在加熱器的抗老化(功率衰減)效果方面,硅膠及PTC元件背負了非常大的“職責”。可是許多加熱器拼裝企業只從成本的角度挑選相關的資料,這樣勢必會形成產品功能的低質,拖累PTC產業的健康開展,因此,在資料的挑選上,除了PTC元件的資料挑選外,兼具有杰出的耐高溫性和杰出的導熱性的硅橡膠也是PTC加熱器具有高功能和高可靠性的確保條件之一。

在本實驗中,咱們對日本東芝的XE14-A0425和XE13-A8341硅膠及成都拓利化工實業有限公司的NS-083和NH-100G-2硅膠做了具體的比照實驗。成果顯現,成都拓利化工實業有限公司生產的液體硅膠具有更優異的抗老化功能。
加熱器的老化涉及多方面的因素,在本文中,咱們只是評論液體硅膠對PTC加熱器的老化功能的影響。

第一章:實驗進程
一、實驗辦法
1. 老化實驗設備:空調機組40臺、控制器(ON/OFF)、大功率調壓器、高低溫環境實驗箱
2. 實驗辦法:略
3. 測驗設備:PF140A功率計、DM3051萬用表(風機轉速測驗)、風機轉速頻率儀器、HPA-1120(2KVA)變頻穩壓電源(風機電源)、GEW-210(10KVA) 變頻穩壓電源(加熱器電源),數顯溫度表、ZRQF-D30JP風速儀,UT58A萬用表(加熱器電阻測驗)
4、測驗樣品:選用日本東芝的XE14-A0425和XE13-A8341硅膠拼裝的PTC加熱器。選用成都拓利化工實業有限公司的NS-083和NH-100G-2拼裝的PTC加熱器

第二章:實驗測驗數據
一、HALT高低溫循環實驗(-50℃~170℃/Cycle time18min)
咱們將加熱器放置于高低溫實驗箱,從-50℃至170℃,再從170℃冷卻至-50℃,一次循環時刻是18min,通過1867次循環,加熱器電阻隨時刻的改變率如下:
選用XE14-A0425 和XE13-A8341硅膠的加熱器的電阻老化率是13.5%,而選用NH-100G-2硅膠的加熱器的電阻老化率是9%,NH-100G-2的抗高低溫老化功能顯著優于東芝膠。

二、ON/OFF老化實驗
將加熱器裝在空調機組內,設定老化電壓為工作電壓的1.15倍,風速設定為1m/s,進行ON/OFF通電通風老化實驗(通電時刻90S,斷電時刻70S),每隔必定時刻取下加熱器,在25℃的環境溫度下,在標準功率測驗機上測驗功率,通過10萬次的通斷老化后,成果如下:注:A1、A2是選用XE14-A0425和XE13-A8341硅膠的加熱器老化曲線,A3、A4是選用NS-083和NH-100G-2硅膠的加熱器老化曲線。
第三章:實驗成果剖析與評論
在評論加熱器的老化前,有必要闡明一下PTC加熱器的導電機理。在陶瓷電加熱器結構中,PTC和電極片由硅膠粘結,然后用聚酰亞胺薄膜包裹并被鋁管壓緊。
一般以為,因為硅膠是絕緣資料,所以PTC和電極片之間不能實現導電。可是因為電極片外表在微觀下是高低不平的,PTC外表的鋁電極也是呈現顆粒狀的,所以PTC和電極片間的觸摸,并不整個面的觸摸,而是分布在觸摸面上一些點的觸摸。其凹坑處由硅膠填充,起到粘結效果,凸點觸摸起導電效果。電阻則和凸點觸摸的數量有關,還和凸點之間的壓力有關。
在加熱器老化進程中,因為冷熱循環的效果,資料都會發生膨脹和收縮。

資料在熱脹冷縮時,彈性量S與長度L、熱脹系數a和溫差(T1-T0)間存在如下聯系:
S=L×a×(T-T0)
鋁的熱脹系數是2.36×10-5,不銹鋼電極的熱脹系數是1.2×10-5,陶瓷PTC的熱脹系數約是0.7×10-5
在-50℃~170℃冷熱循環下,各資料的彈性量為:
鋁的彈性量S=L×a×(T-T0) =600×2.36×10-5×(170+50)=3.12mm
不銹鋼的彈性量S=L×a×(T-T0) =600×1.2×10-5×(170+50)=1.58mm
PTC陶瓷的彈性量S=L×a×(T-T0) =600×0.7×10-5×(170+50)=0.92mm
能夠看出,因為各金屬和陶瓷的膨脹系數的不匹配,在熱效果下,電極片和PTC之間會發生沖突錯位,長時間沖突會引起PTC和電極片間粘結強度的降低,嚴峻的狀況下還會形成局部脫膠,然后使原本觸摸的凸點變成不再觸摸了,而且凸點之間的壓力也變小了,然后引起加熱器電阻的增大。
這就是加熱器在熱循環效果下電阻改變的一個主要原因,其中加熱器的功能安穩與否與所使用的硅膠的功能有嚴峻聯系。

為了解釋東芝膠和成都拓利化工實業有限公司的硅膠產品具有那些不同的電阻老化率,咱們對不同的液體硅膠的剪切強度也做了相應的高溫老化比照。

從上文能夠發現,在任何老化時刻下,NH-100G-2硅膠比東芝硅膠的剪切強度大,顯著高于東芝膠。因此在高低溫實驗中,NH-100G-2膠的加熱器電阻老化比較小,顯現了優異的抗老化功能。可見,硅膠的剪切強度對加熱器的電阻老化具有非常大的影響。
為了研討硅膠對加熱器功率老化的影響,咱們解剖了加熱器。咱們發現通過數萬次老化實驗的加熱器的PTC電極受到了嚴峻的電蝕。通過tear down實驗,PTC電極被電蝕而引起的功率老化占整個老化份額的11~22%。

該電蝕本質上是由電極片和PTC外表的鋁電極發生的電火花放電引起的。當電極片和PTC鋁電極嚴密觸摸時,兩者之間不會發生放電,當通過無數次的蠕動后,凸點之間發生了空氣間隙,然后引起火花放電,電火花燒毀了硅膠和電極,發生所謂的電蝕,然后引起PTC加熱器的功率老化。顯然,硅膠的粘結強度越大,凸點之間發生的空地可能性越小。因為NH-100G-2硅膠比東芝膠的剪切強度大,所以加熱器的功率老化小,這和實驗成果符合。
第四章:實驗結論,NH-100G-2硅膠比XE14-A0425 和XE13-A8341具有更好的剪切強度,使陶瓷電加熱器功率老化更小,并且具有更好的抗高低溫沖擊功能,顯現出優異的抗老化功能,成功應用于PTC加熱器,在格力、美的空調輔佐加熱器上獲得廣泛應用。