Principio y función del calentador PTC

Calentador PTC
El calentador PTC, también conocido como elemento calefactor PTC, está compuesto por un elemento calefactor cerámico PTC y un tubo de aluminio. Este tipo de calentador PTC tiene las ventajas de una baja resistencia térmica y una alta eficiencia de transferencia de calor, lo que lo convierte en un calentador eléctrico automático de temperatura constante y ahorro de energía. La característica destacada radica en su rendimiento de seguridad. En cualquier aplicación, no habrá fenómenos de "enrojecimiento" de la superficie como los calentadores de tubo de calefacción eléctrica, que pueden causar riesgos de seguridad como quemaduras e incendios.

Está compuesto por una placa de presión exterior galvanizada, una placa de resorte corrugada de acero inoxidable, una placa de presión interior galvanizada, un disipador de calor de aluminio de una sola capa, un disipador de calor PTC, un disipador de calor de aluminio de doble capa, un terminal de electrodo de cobre niquelado y una vaina de electrodo de plástico de alta temperatura PPS. Debido al uso de aletas de disipación de calor corrugadas en forma de U, este producto ha mejorado su tasa de disipación de calor, combinada con las ventajas adhesivas y mecánicas, y considerando completamente varios fenómenos térmicos y eléctricos de los elementos calefactores PTC durante el funcionamiento. Su fuerte fuerza de unión, excelente conductividad térmica y rendimiento de disipación de calor, alta eficiencia y seguridad y confiabilidad. Este tipo de calentador PTC tiene las ventajas de una baja resistencia térmica y una alta eficiencia de transferencia de calor, lo que lo convierte en un calentador eléctrico automático de temperatura constante y ahorro de energía. Una de sus características destacadas radica en su rendimiento de seguridad, es decir, cuando el ventilador funciona mal y deja de funcionar, la potencia del calentador PTC caerá automáticamente de forma brusca debido a una disipación de calor insuficiente. En este momento, la temperatura de la superficie del calentador se mantiene alrededor de la temperatura de Curie (generalmente alrededor de 250 grados), para no producir el fenómeno de "enrojecimiento" en la superficie de los calentadores de tubos de calentamiento eléctrico.
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Principio del calentador PTC
El termistor PTC con calentamiento a temperatura constante tiene la característica de calentamiento a temperatura constante. Su principio es que después de que el termistor PTC se carga, se calienta por sí solo y hace que el valor de resistencia entre en la zona de salto. La temperatura de la superficie del termistor PTC con calentamiento a temperatura constante permanecerá constante, lo que solo está relacionado con la temperatura de Curie y el voltaje aplicado del termistor PTC, y es básicamente independiente de la temperatura ambiente. El calentador PTC es un dispositivo de calentamiento diseñado utilizando las características de calentamiento a temperatura constante de los termistores PTC. En aplicaciones de calentamiento de potencia pequeña y mediana, los calentadores PTC tienen ventajas que los elementos de calentamiento tradicionales no pueden igualar, como calentamiento a temperatura constante, sin llama abierta, alta tasa de conversión de calor, influencia mínima del voltaje de la fuente de alimentación y larga vida natural. Su aplicación en aparatos de calentamiento eléctrico es cada vez más favorecida por los ingenieros de investigación y desarrollo. Los termistores PTC de calentamiento termostático se pueden fabricar en varias estructuras externas y especificaciones, que comúnmente incluyen formas circulares, rectangulares, alargadas, circulares y porosas de panal. La combinación de los elementos calefactores PTC y componentes metálicos mencionados anteriormente puede formar diversas formas de calentadores PTC de alta potencia.

Los calentadores PTC se dividen según el modo de conducción.
(1) Los calentadores cerámicos PTC se basan principalmente en la conducción de calor. Su característica es transferir el calor emitido por el elemento calefactor PTC al objeto calentado a través de estructuras de transferencia de calor multicapa, como placas de electrodos (conductoras y de transferencia de calor), capas de aislamiento (aislantes y de transferencia de calor), placas de almacenamiento térmico (algunas también tienen adhesivo térmico adherido), etc. instaladas en la superficie del elemento calefactor PTC.

(2) Diversos calentadores de aire caliente cerámicos PTC que utilizan el aire caliente generado para la transferencia de calor por convección. Se caracterizan por su alta potencia de salida y la capacidad de ajustar automáticamente la temperatura de soplado y el calor de salida.

(3) Calentador de radiación infrarroja. Sus características realmente utilizan el calor emitido rápidamente desde la superficie de los componentes PTC o placas conductoras térmicas para excitar directa o indirectamente el revestimiento de infrarrojo lejano o el material de infrarrojo lejano en contacto con su superficie para emitir radiación infrarroja, formando un calentador de radiación infrarroja de cerámica PTC.

Los calentadores PTC se clasifican según sus características estructurales
(1) Calentador de cerámica PTC práctico y común. Este tipo de aparatos incluyen principalmente repelentes de mosquitos eléctricos, calentadores de manos, secadores, placas de calentamiento eléctricas, planchas eléctricas, soldadores eléctricos, adhesivos eléctricos, rizadores de permanente, etc. Su característica es que tiene bajo consumo, pero alta eficiencia térmica y es muy práctico.

(2) Calentador PTC automático de temperatura constante. Este tipo de equipo incluye principalmente: baño de temperatura constante de dispositivo de cristal pequeño, incubadora de temperatura constante, termo electrónico, incubadora, taza aislada, placa aislada, gabinete aislado, mesa aislada, etc. Sus características incluyen aislamiento automático, estructura simple, buenas características de temperatura constante, alta eficiencia térmica y un amplio rango de temperatura para uso en el medio ambiente.

(3) Calentador de aire caliente PTC. Este tipo de calentador de aire caliente PTC incluye principalmente pequeños calentadores de aire caliente, secadores de pelo, calentadores de ambientes cálidos, secadores, armarios, secadoras, equipos de secado industrial, etc. Sus características son alta potencia de salida de aire caliente, calentamiento rápido, seguridad y la capacidad de ajustar automáticamente la temperatura del viento y el consumo de energía.

El PTC juega un papel en el aire acondicionado
El calentador corrugado PTC para aire acondicionado es un tipo de calentador de temperatura con autocontrol.

1. El termistor PTC con calentamiento a temperatura constante tiene la característica de calentamiento a temperatura constante. Su principio es que después de que el termistor PTC se carga, se calienta por sí solo y hace que el valor de resistencia entre en la zona de salto. La temperatura de la superficie del termistor PTC con calentamiento a temperatura constante permanecerá constante, lo que solo está relacionado con la temperatura de Curie y el voltaje aplicado del termistor PTC, y es básicamente independiente de la temperatura ambiente.

El elemento calefactor PTC es un elemento calefactor diseñado utilizando las características de calentamiento a temperatura constante de los termistores PTC. En aplicaciones de calentamiento de potencia pequeña y media, los elementos calefactores PTC tienen ventajas que los elementos calefactores tradicionales no pueden igualar, como calentamiento a temperatura constante, ausencia de llama abierta, alta tasa de conversión de calor, mínima influencia de la tensión de alimentación y larga vida útil. Su aplicación en aparatos de calentamiento eléctrico es cada vez más favorecida por los ingenieros de investigación y desarrollo.

3. Los termistores PTC de calentamiento termostático se pueden fabricar en diversas estructuras externas y especificaciones, que generalmente incluyen formas porosas circulares, rectangulares, alargadas, circulares y en forma de panal. La combinación de los elementos de calentamiento PTC anteriores con componentes metálicos puede formar varias formas de elementos de calentamiento PTC de alta potencia.

Escenarios de aplicación y precauciones para calentadores PTC
1. Calentamiento sólido a temperatura constante.

1.1 Estructura sólida del calentador.

En el caso de materiales con alta conductividad térmica (como aluminio, cobre, bloques de grafito, etc.) que conducen calor, la distancia S entre el sólido calentado y el calentador PTC debe ser de 30 mm; Cuando se conduce calor en materiales con una conductividad térmica ligeramente superior (como acero, acero inoxidable, titanio, cerámica térmica, etc.), la distancia entre el sólido calentado y el calentador PTC debe ser de 10 mm; Cuando se conduce calor en materiales con mala conductividad térmica (como plástico, caucho no poroso, papel aislante, láminas de mica, etc.), la distancia entre el sólido calentado y el calentador PTC debe ser de 3 mm; No utilice materiales aislantes (como papel de fibra, caucho, tableros de espuma, etc.) para conducir el calor. Si se utiliza un material con buena conductividad térmica y la distancia entre el sólido calentado y el calentador PTC es pequeña, el sólido calentado alcanzará una temperatura relativamente estable.

La relación entre el área de la estructura de disipación de calor y el área de transferencia de calor del cuerpo cerámico PTC no debe ser superior a tres veces. La proporción del área de la estructura de disipación de calor es demasiado grande, lo que puede provocar que la temperatura obtenida por el sólido calentado sea inestable.

1.2 Temperatura de la superficie.

La tolerancia de temperatura del elemento calefactor cerámico PTC a una temperatura ambiente de 25 grados ± 5 grados se muestra en la Tabla 1. Pero si el elemento calefactor cerámico PTC se instala en la estructura de disipación de calor, la precisión de la temperatura se deteriorará y la tolerancia aumentará. Cuando la transferencia de calor interna del calentador es deficiente y el área de la estructura de disipación de calor es relativamente grande en comparación con el área de transferencia de calor del cuerpo cerámico PTC, la precisión de la temperatura disminuirá.

Existen muchos factores que afectan la temperatura de la superficie de los calentadores PTC, por lo que la precisión de la temperatura constante de la superficie no puede ser muy alta. En situaciones en las que se requiere una alta precisión de control de temperatura, se puede utilizar un calentador PTC y un controlador de temperatura externo. Cuando el controlador de temperatura externo falla, la temperatura de la superficie de calentamiento del calentador PTC no excederá la temperatura constante establecida y tiene una función de protección contra sobrecalentamiento.

1.3 Escenarios de aplicación.

Repelente de mosquitos eléctrico, masajeador, calentador, soldador eléctrico, plancha eléctrica, humidificador, rizador, alisador, aplicador de pegamento, aplicador de fragancia eléctrico, pistola de pegamento termofusible, plancha eléctrica, aplicador de cera para derretir, aislamiento de componentes electrónicos, eliminación de humedad de placas de circuitos, etc.

Si se utiliza un calentador PTC como un elemento calefactor de temperatura constante sólida, la temperatura de calentamiento adecuada es de 0-300 grados y la temperatura de calentamiento a temperatura ambiente es de 50-300 grados. La temperatura ambiente adecuada es de -40~250 grados. Los elementos PTC con una temperatura de superficie demasiado alta o demasiado baja son difíciles de fabricar e incluso carecen de características PTC.

Voltaje de trabajo: 3,7 V ~ 420 V, tanto CA como CC. Cuando el voltaje de trabajo es bajo, la resistencia a temperatura ambiente del PTC es muy pequeña y la tasa de cambio de temperatura de la resistencia también es relativamente pequeña, lo que da como resultado una precisión más pobre de la temperatura constante; Además, con bajo voltaje, la potencia de calentamiento es pequeña, la tasa de calentamiento es lenta y ni siquiera puede alcanzar una temperatura más alta.

Desde la perspectiva de la seguridad y la confiabilidad, los calentadores PTC generalmente tienen mayor seguridad que los cables calefactores eléctricos tradicionales, mayor resistencia al voltaje de aislamiento, menor corriente de fuga y más estabilidad. En algunas aplicaciones, los cables calefactores eléctricos tradicionales no pueden pasar la certificación de seguridad, mientras que los calentadores PTC sí pueden pasar la certificación de seguridad. Por lo tanto, el PTC se puede utilizar en situaciones con altos requisitos de seguridad. Pero no todos los fabricantes de PTC cumplirán con los requisitos de seguridad, por lo que es necesario elegir fabricantes de PTC con excelente calidad para el suministro. El PTC se utiliza para calentar sólidos y los principales problemas de seguridad y confiabilidad son: en primer lugar, el cuerpo cerámico del PTC se rompe y se quema, lo que provoca un cortocircuito y quema la capa de aislamiento; el segundo es que la capa de aislamiento se rompe y pierde electricidad, lo que hace que la carcasa se cargue.

Desde una perspectiva de costos, el uso de un calentador PTC para calentar áreas pequeñas a temperatura constante puede eliminar la necesidad de control de temperatura y protección contra sobrecalentamiento. El volumen del PTC puede ser muy pequeño y la instalación es relativamente simple. Calentamiento a temperatura constante con un área de calentamiento grande, utilizando un calentador PTC para una temperatura de calentamiento más uniforme. La vida útil de los calentadores de temperatura constante PTC es varias veces más larga que la de los calentadores de cable eléctricos tradicionales, y el uso de PTC también ahorra vida útil y costos de mantenimiento.

Los materiales para la carcasa metálica en contacto con el líquido calentado se pueden seleccionar: aleación de aluminio y silicio, aleación de aluminio y zinc, aleación de aluminio y magnesio, cobre, latón, hierro (galvanizado, etc.), acero inoxidable 304, acero inoxidable 316, titanio, aleación de cobre y níquel, etc. La selección del material de la carcasa metálica se determina en función de factores como el propósito, las propiedades del líquido y la corrosividad del líquido para el metal. Utilizado para calentar aceite, se puede utilizar una carcasa de aleación de aluminio de bajo costo; Utilizado para calentar agua de lavado, también se pueden utilizar carcasas de aleación de aluminio, cobre o latón; El calentamiento de agua comestible se puede realizar utilizando acero inoxidable 304 o acero inoxidable 316. Cuando la calidad del agua es relativamente mala, o es agua de mar o se utiliza para calentar soluciones de galvanoplastia, se puede utilizar una carcasa de titanio; Un líquido altamente corrosivo puede estar hecho de aleación de cobre y níquel. Además, se adhiere una capa de fluoroplástico a la superficie de la carcasa metálica, que puede resistir la corrosión de la gran mayoría de líquidos bajo resistencia a la temperatura, pero la potencia de calentamiento disminuirá significativamente.

El calentador de líquido ubicado en la parte inferior (o lateral) del recipiente no entra en contacto directo con el líquido y este no corroe la capa exterior del calentador. Sin embargo, este tipo de calentador tiene un mayor volumen, menor potencia y un costo más alto.

2.2 Potencia calorífica.

La relación entre la potencia de calentamiento y el tiempo de calentamiento de los tubos calefactores PTC es significativamente diferente de la de los tubos calefactores de alambre eléctrico tradicionales. En la etapa de calentamiento inicial, la potencia del tubo calefactor PTC aumenta de pequeña a grande, alcanza su valor máximo (máxima potencia de impacto), disminuye gradualmente y finalmente se estabiliza (potencia estable para agua hirviendo). La potencia estable de combustión en seco es mucho menor que la del agua hirviendo (la potencia de combustión en seco es aproximadamente el 8% del agua hirviendo).

La potencia estable está relacionada con la temperatura del líquido, y cuanto mayor sea la temperatura del líquido, menor será la potencia estable. Según las condiciones de uso reales, se puede especificar una temperatura de líquido estándar. Cuando se calienta el tubo de calentamiento, la temperatura del líquido aumenta de baja a alta. Cuando la temperatura del líquido alcanza la temperatura estándar, la potencia registrada es la potencia estable a la temperatura estándar del líquido.

La potencia estable está relacionada con el tipo de líquido. Cuando el líquido es agua, la potencia es relativamente alta porque el agua tiene una mayor capacidad calorífica específica, mejor fluidez y es propensa a la convección; cuando se calientan otros líquidos, la potencia estable es generalmente menor que la del agua.

Cuanto mayor sea la temperatura de la superficie del tubo de calentamiento PTC durante la combustión en seco, mayor será la potencia estable. Sin embargo, el aumento de la temperatura de la superficie provocará un aumento de la atenuación de la potencia, un aumento de la probabilidad de avería del elemento de calentamiento PTC, una disminución del rendimiento de los adhesivos, cables, capas de aislamiento, etc., y una disminución de la fiabilidad.

Cuando la temperatura de la superficie del tubo de calentamiento PTC durante la combustión en seco es la misma que la temperatura del líquido, la potencia de calentamiento es básicamente 0, lo que significa que ya no se calienta. Por lo tanto, la temperatura de la superficie del tubo de calentamiento PTC durante la combustión en seco siempre es más alta que la temperatura del líquido en más de 20 grados, de lo contrario no se puede calentar. Cuanto menor sea la diferencia entre la temperatura de la superficie y la temperatura del líquido durante la combustión en seco de los tubos de calentamiento PTC, menor será la densidad de potencia de los tubos de calentamiento, mayor será el volumen requerido y mayor será el costo.

Un tubo de calentamiento con una potencia máxima de impacto alta no necesariamente tiene una potencia estable alta. Si la potencia máxima de impacto es demasiado grande, afectará el funcionamiento normal de todo el circuito de suministro de energía y del interruptor; pero si la potencia máxima de impulso es demasiado pequeña, hará que la potencia estable no cumpla con los requisitos.

2.3 Atenuación de potencia.

Debido a las diferencias de calidad entre los fabricantes de PTC, los usuarios consideran que la atenuación de potencia de los PTC es demasiado significativa. El tubo de calentamiento de líquido PTC de Dongguan Tiancheng tiene una atenuación de potencia de aproximadamente el 10 % para un funcionamiento continuo ininterrumpido durante un año, lo que está completamente dentro del rango aceptable para los usuarios. Sin embargo, algunos fabricantes de PTC tienen PTC que tienen una salida de potencia mensual de alrededor del 30 % y una atenuación de potencia continua del 40-50 % durante un año, lo que en realidad es inutilizable. Por lo tanto, al comprar tubos de calentamiento PTC, es necesario realizar una prueba de atenuación de potencia.

La atenuación de potencia está correlacionada positivamente con la temperatura de la superficie de los elementos calefactores cerámicos PTC, y cuanto mayor sea la temperatura de la superficie, mayor será la atenuación de potencia. Es decir, reducir la temperatura de la superficie del elemento calefactor PTC puede reducir la atenuación de potencia, pero aumentará el volumen del tubo calefactor y también aumentará el costo.

Hay dos razones principales para la atenuación de la potencia: en primer lugar, el aumento de la resistencia a la temperatura ambiente de los elementos calefactores cerámicos PTC/la disminución de la corriente de impulso; el segundo es el aflojamiento de la estructura de transferencia de calor, que conduce a una disminución de la transferencia de calor.

2.4 Escenarios de aplicación.

Calentador de agua de almacenamiento de agua, a saber, calentador de agua, hervidor eléctrico, máquina de agua potable caliente, agua caliente para lavar verduras, platos, lavar la cara, bañarse, remojar los pies y pediluvio, calentamiento auxiliar de calentadores de agua solares y con bomba de calor, calentamiento eléctrico de calentadores de agua solares fotovoltaicos, limpieza con agua caliente de campana extractora y agente de limpieza, calentamiento de cama de agua caliente, tanque de galvanoplastia, tanque de aceite de automóvil diésel, filtro, calentamiento de aceite hidráulico, aceite lubricante, aceite comestible, generación de vapor para sauna, belleza, desinfección y humidificación, fumigación de solución medicinal, aislamiento de acuario y pecera, anticongelante de tuberías de agua, grifos, tuberías y tuberías de aceite, catálisis de tres vías, calentamiento de solución de urea, calentamiento de agua de calefacción por suelo radiante, calentamiento de aceite, calentamiento de aceite, calentamiento de aceite, calentamiento de tipo aceite con aletas hidrotermales, etc.

La potencia de calentamiento estable puede variar de 10 W a 10 KW. Sin embargo, para los tubos de calentamiento de alta potencia, se utiliza un mayor número de placas de calentamiento de cerámica PTC, lo que aumenta la posibilidad de que se rompan las placas de calentamiento de cerámica PTC; Además, el área de aislamiento también es relativamente grande, lo que aumenta la posibilidad de que falle el aislamiento. Por lo tanto, es mejor dividirlo en varios tubos de calentamiento, cada uno con una potencia menor, lo que puede reducir las fallas y el desperdicio. El rango de voltaje de trabajo es de 12 V ~ 420 V, se pueden usar tanto CA como CC. Cuando el voltaje de trabajo es bajo y la potencia de calentamiento es alta, tanto la corriente de impulso como la corriente estable serán altas, lo que dificultará que la fuente de alimentación la soporte. Por lo tanto, cuando se necesita alta potencia, es mejor no usar bajo voltaje.

La ventaja de los tubos calefactores eléctricos con alambre calefactor es su menor costo. Problemas existentes: En primer lugar, después de usarlo durante un período de tiempo, la tensión de resistencia del aislamiento, la corriente de fuga y la resistencia del aislamiento exceden el estándar; En segundo lugar, no se permite la quema en seco. Si el dispositivo de protección de temperatura no funciona correctamente, el tubo calefactor eléctrico se quemará debido a la quema en seco, e incluso se quemarán los materiales circundantes, lo que provocará un incendio; En tercer lugar, después de un funcionamiento prolongado, el cable calefactor eléctrico puede oxidarse y quemarse, lo que afecta su vida útil e incluso provoca fugas; En cuarto lugar, cuando la calidad del agua es mala y la concentración de cationes (como calcio y magnesio) es relativamente alta, es probable que aparezcan incrustaciones en la superficie del tubo calefactor eléctrico y la transferencia de calor de la superficie se deteriore, lo que provoca la quema del cable calefactor eléctrico interno.

Los tubos calefactores líquidos PTC pueden superar las deficiencias de los tubos calefactores de cables eléctricos, con una resistencia al voltaje de aislamiento, una corriente de fuga y una resistencia de aislamiento excelentes y estables. Son resistentes a la quema en seco, tienen una larga vida útil y no se queman incluso si hay sarro. Sin embargo, si la calidad de fabricación de PTC es mala, también pueden surgir problemas: en primer lugar, el cuerpo cerámico PTC puede romperse y quemarse, provocando un cortocircuito y quemando la capa de aislamiento; el segundo es que la capa de aislamiento se rompe y pierde electricidad, lo que hace que la carcasa se cargue; el tercero es que la potencia de calentamiento decae con el aumento del tiempo de uso; el cuarto es que la sobrecorriente es demasiado grande, lo que provoca fallas en la línea de suministro de energía y el interruptor. Los usuarios de tubos calefactores PTC deben elegir con cuidado las placas calefactoras PTC para garantizar una calidad confiable.

3. Calefacción del aire.

3.1 Estructura del calentador de aire.

La estructura del calentador de aire se divide en tipos cargados y aislados según si el radiador está cargado o no.

La figura 7 muestra un calentador de aire cargado, con el radiador cargado. La capa de electrodos del elemento de calentamiento cerámico PTC entra en contacto directo con el radiador de aluminio, y el radiador de aluminio sirve como salida de electrodos. Los calentadores de aire eléctricos son fáciles de obtener con mayor potencia y tienen costos más bajos; sin embargo, debido al hecho de que el radiador está cargado, existen posibles riesgos de seguridad.

La figura 8 muestra un calentador de aire aislado. El radiador y el elemento calefactor cerámico PTC están aislados y el radiador no está cargado. Los calentadores de aire aislados son relativamente seguros, pero tienen menor potencia y mayor costo.

Según la estructura del radiador, existen estructuras corrugadas, estructuras enchufables, estructuras de extrusión de aluminio, calefacción por tuberías de aire comprimido, etc. El calentador de aire con estructura corrugada tiene una estructura flexible, y su longitud y ancho son fáciles de ajustar, formando varios tamaños y potencias para satisfacer los requisitos de varios tamaños de ventiladores, tamaños de conductos y potencia de calefacción. El radiador del calentador de estructura corrugada está adherido al elemento calefactor PTC (o tubo calefactor) mediante adhesivo. Después de un uso prolongado a altas temperaturas o una combustión en seco prolongada sin viento, el adhesivo puede desprenderse. La longitud de la estructura de inserción y la estructura de extrusión de aluminio se pueden ajustar adecuadamente, pero el ancho es difícil de ajustar. La impresión que da la estructura enchufable es que es compacta, robusta y tiene una resistencia al viento relativamente baja.

Según si es necesario o no el soplado, se pueden dividir en calentadores de aire de tipo soplado y de tipo convección natural. La potencia del calentador de aire soplado es relativamente alta, pero requiere la adición de un ventilador, y el ventilador producirá ruido. Los calentadores de aire convectivos no requieren ventiladores y son silenciosos, lo que los hace especialmente adecuados para calentar dormitorios y camas, pero con una potencia de calentamiento menor.

3.2 Potencia calorífica.

La variación de la potencia de calentamiento con el tiempo de calentamiento se muestra en la Figura 9. Al comienzo del encendido, la potencia inicial es relativamente pequeña (generalmente de 1/3 a 1/5 de la potencia de impulso máxima), luego la potencia de calentamiento aumenta gradualmente hasta la potencia de impulso máxima, luego la potencia disminuye y finalmente alcanza la potencia estable. En el caso de una disipación rápida del calor, el calentador siempre está en su potencia inicial y no puede alcanzar su potencia máxima, por lo que la potencia de calentamiento estable es muy pequeña.

Potencia máxima de impulso=C * voltaje de funcionamiento/resistencia a temperatura ambiente

El valor máximo de potencia de impacto depende de la resistencia a temperatura ambiente, la temperatura de la superficie, el tamaño del grano dentro del cuerpo cerámico y el voltaje de funcionamiento del elemento calefactor cerámico PTC. El múltiplo C es 1-6, y cuanto mayor sea la temperatura de la superficie del elemento calefactor cerámico PTC, mayor será el C; Cuanto mayor sea la resistencia a temperatura ambiente, mayor será el C. Si hay varios elementos calefactores cerámicos PTC con diferentes resistencias en un calentador, la corriente de impulso máxima del calentador que comienza a encenderse en el estado frío (a temperatura ambiente) será menor; Sin embargo, a partir del estado caliente (a una temperatura aproximadamente 40 grados más baja que la temperatura de la superficie), la corriente de impulso máxima será mayor. Un calentador de aire con una potencia de impacto máxima tendrá una potencia estable ligeramente mayor. Si la potencia de impacto máxima es demasiado grande, afectará el funcionamiento normal de todo el circuito de suministro de energía y el interruptor; Sin embargo, si la potencia de impacto máxima es demasiado pequeña, hará que la potencia de calentamiento no cumpla con los requisitos, e incluso la potencia de calentamiento disminuirá a medida que aumenta la velocidad de soplado.

La potencia de calentamiento estable de los calentadores de aire PTC está relacionada con la velocidad del viento. En términos generales, cuanto mayor sea la velocidad del viento, más rápida será la disipación del calor y mayor será la potencia de calentamiento. La velocidad del viento de un ventilador típico es de 3-5 m/s. La potencia sin soplar es aproximadamente el 10 % de la potencia a una velocidad del viento de 5 m/s. Cuando sea necesario, la potencia de calentamiento se puede ajustar ajustando la velocidad del viento. Si la potencia de impulso del calentador está cerca de la potencia estable a bajas velocidades del viento, aumentar la velocidad del viento no puede aumentar la potencia; una velocidad del viento excesiva puede, de hecho, reducir la potencia.

La disipación de calor de los calentadores de aire PTC sin aislamiento es más rápida que la de los aislados, por lo que la potencia de calentamiento también es relativamente alta. El disipador de calor es relativamente denso y el aumento del área de viento también aumentará la disipación de calor y la potencia de generación de calor.

El aumento del número de placas calefactoras PTC no produce un aumento completamente proporcional de la potencia de calentamiento estable, y la potencia de calentamiento de cada placa calefactora disminuirá.

La relación entre la potencia calorífica del calentador de aire PTC y los factores influyentes es la siguiente:

Potencia de calentamiento estable=coeficiente de disipación de calor * (temperatura de combustión en seco - temperatura del aire de entrada)

La potencia de calentamiento está relacionada con la temperatura del aire de entrada, y cuanto mayor sea la temperatura del aire de entrada, menor será la potencia estable. Cuando la temperatura de la superficie del elemento calefactor cerámico PTC es la misma que la temperatura del aire de entrada durante la cocción en seco sin aire, la potencia de calentamiento es básicamente 0, lo que indica que no hay más calentamiento. Por lo tanto, la temperatura de la superficie del elemento calefactor cerámico PTC durante la cocción en seco sin aire es siempre superior a la temperatura de entrada en más de 20 grados, de lo contrario no se puede calentar. Cuanto menor sea la diferencia entre la temperatura de la superficie y la temperatura del aire de entrada del elemento calefactor cerámico PTC durante la cocción en seco sin aire, menor será la densidad de potencia de calentamiento, mayor será el volumen requerido y mayor será el costo.

Cuando la temperatura de salida de un calentador no puede alcanzar la temperatura alta requerida, para aumentar la temperatura de salida, se debe colocar un segundo calentador de aire PTC a lo largo de la dirección del viento. En este punto, el primer calentador cerca del ventilador tiene una mayor potencia de salida; la temperatura de entrada del segundo calentador alejado del ventilador es mayor, por lo que la potencia será mucho menor y la potencia estable suele ser inferior al 50% de la del primer calentador.

Cuanto mayor sea la temperatura de la superficie del elemento calefactor cerámico PTC durante la cocción en seco sin aire, mayor será la potencia de calentamiento. Sin embargo, el aumento de la temperatura de la superficie del elemento calefactor cerámico PTC da como resultado un aumento de la atenuación de la potencia de calentamiento con el tiempo, un aumento de la probabilidad de avería del elemento calefactor PTC, una disminución de propiedades como el adhesivo, el cable y la capa de aislamiento, el aflojamiento de la carcasa de aluminio y una disminución de la fiabilidad del calentador.

3.3 Atenuación de potencia.

Los principales factores que afectan la atenuación de potencia de los calentadores de aire PTC son: mayor resistencia de los elementos de calentamiento cerámicos PTC, adhesivo suelto y radiadores de aluminio sueltos. Algunos fabricantes de PTC producen PTC con una potencia de salida mensual de más del 30%, por lo que es muy importante elegir PTC de alta calidad. Al comprar calentadores de aire PTC, es necesario probar la atenuación de potencia.

La atenuación de potencia está correlacionada positivamente con la temperatura de la superficie del elemento calefactor cerámico PTC. Cuanto mayor sea la temperatura de la superficie, más aumenta la resistencia del elemento calefactor PTC, más fácil es aflojar el adhesivo, más fácil es aflojar el radiador de aluminio y mayor es la atenuación de potencia. Si se utiliza un elemento calefactor PTC con una temperatura de superficie superior a 250 grados como calentador de aire y se enciende sin viento, el adhesivo disminuirá gradualmente en fuerza y ​​se aflojará después de 200 horas. Es decir, reducir la temperatura de la superficie del elemento calefactor PTC puede reducir la atenuación de potencia, pero el volumen del calentador de aire aumentará y el costo también aumentará.

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3.4 Escenarios de aplicación.

Calentamiento o secado de ropa, zapatos, manos, desecantes, té y productos agrícolas mediante aire caliente, calentamiento o secado de armarios, estanterías, zapateros, habitaciones, baños, fábricas, centros comerciales, almacenes, armarios de control eléctrico, vagones de trenes de alta velocidad, equipos eléctricos y de almacenamiento, hornos tipo túnel, calentamiento por aire comprimido y cargas de descarga de baterías.

La potencia de calentamiento estable puede variar de 100 W a 10 KW. Si la potencia de un solo calentador es menor, puede reducir las fallas y mejorar la tasa de calificación. Si se requiere una potencia mayor, se pueden usar varios calentadores. El voltaje de trabajo es de 12 V ~ 420 V, se pueden usar tanto CA como CC. Cuando el voltaje de trabajo es bajo, tanto la corriente de impulso como la corriente estable serán grandes, por lo que es mejor no usar un voltaje bajo cuando se requiere alta potencia.

Las ventajas del secador de pelo eléctrico de alambre caliente son un menor costo, una temperatura de salida más alta y un volumen más pequeño. Problemas existentes: En primer lugar, después de usarlo durante un período de tiempo, la tensión de resistencia del aislamiento, la corriente de fuga y la resistencia del aislamiento superan el estándar; En segundo lugar, no se puede encender la energía sin viento. Si el ventilador deja de funcionar, el conducto de aire se bloquea y el dispositivo de protección de temperatura funciona mal, el calentador se quemará debido al sobrecalentamiento sin viento e incluso dañará los materiales circundantes, lo que provocará un incendio; En tercer lugar, después de un funcionamiento prolongado, el cable calefactor eléctrico puede oxidarse y quemarse, lo que afecta su vida útil e incluso provoca fugas; En cuarto lugar, cuando las sustancias combustibles se adhieren al calentador, puede provocar combustión.

Los calentadores de aire PTC pueden superar las deficiencias de los calentadores de cable eléctricos, con una excelente y estable resistencia al voltaje de aislamiento, corriente de fuga y resistencia de aislamiento. Se pueden encender sin viento, se protegen automáticamente, no se encenderán ni quemarán y tienen una larga vida útil. Sin embargo, si la calidad de fabricación del calentador PTC es mala, también pueden ocurrir problemas: en primer lugar, el cuerpo cerámico PTC se rompe y se quema, provocando un cortocircuito y quemando la capa de aislamiento; En segundo lugar, la potencia de calentamiento decae con el aumento del tiempo de uso y no puede alcanzar la vida útil esperada. Algunos fabricantes de calentadores PTC utilizan materiales de baja calidad para reducir los costos de producción, y el proceso de fabricación no se puede controlar estrictamente, sin pruebas de vida útil. No todos los fabricantes de PTC pueden garantizar la calidad de sus calentadores PTC. El control de la atenuación de potencia, la precisión de la potencia, la corriente de impulso, la resistencia de voltaje, el rendimiento del aislamiento y la confiabilidad de uso varían entre los fabricantes de PTC. Por lo tanto, los fabricantes de PTC deben seleccionarse cuidadosamente para garantizar una calidad confiable.