家用和專業(yè)級電器所用的電機雖然從總體來說是可靠的，但也容易受到機械性過載、過熱、堵轉(zhuǎn)、零線故障、嚴(yán)重過電壓、濕度和其他損壞性因素的影響。電器設(shè)計人員采用了各種電路保護技術(shù)來增強安全保護能力，避免火災(zāi)危險。同時，也減少了由于電機發(fā)生故障而可能發(fā)生的保修期內(nèi)返修和更換費用。

1、技術(shù)對比

許多電路保護技術(shù)的主要功能就是保護電子電路不發(fā)生由于過大電流或過高溫度所導(dǎo)致的損壞。過去，這種保護采用的是熔斷器或熔線，但在當(dāng)今的電機應(yīng)用中，聚合物正溫度系數(shù)（PPTC）器件、陶瓷正溫度系數(shù)（CPTC）器件等可復(fù)位型器件以及雙金屬斷路器均為更好的解決方案。這些可復(fù)位型器件不需要在發(fā)生故障后進行更換，并可以使電路在斷電后和/或過電流狀況排除后恢復(fù)至正常的工作狀況。這種可復(fù)位功能能夠幫助生產(chǎn)商減低保修、維修和修理費用。

雖然熔斷器可能是電機保護最為簡單和成本最低的解決方案之一，絕大多數(shù)生產(chǎn)商都認為，如果可復(fù)位型保護方式能夠有助防止電機由于電器短路、過載或客戶誤操作所導(dǎo)致的過電流損壞時，其成本是合理的。

PPTC器件用于同時防止因過電流浪涌現(xiàn)象和過熱故障導(dǎo)致的損壞現(xiàn)象，并具有低電阻特性，而且其尺寸與熔斷器解決方案也相容。正如傳統(tǒng)熔斷器一樣，PPTC器件也能夠限制故障狀況下具有危險性的大電流的出現(xiàn)。然而，PPTC器件在故障狀況已經(jīng)排除并且電路電源已經(jīng)斷開后可以自行復(fù)位。這種方式能夠保證設(shè)備仍處于功能完整的狀況下，并且無需進行熔斷器更換或請求維修。

CPTC器件也有助提供可復(fù)位型保護功能，但由于其具有相對較高的工作溫度、高阻值和大尺寸，其應(yīng)用可能要受到限制。CPTC器件的組成結(jié)構(gòu)也屬于易碎型，這就導(dǎo)致其容易受到許多電器應(yīng)用中出現(xiàn)的沖擊、振動或受熱受冷的熱應(yīng)力的影響而損壞。雙金屬片型開關(guān)雖然已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電器內(nèi)電機的保護領(lǐng)域，但不能限制電流，并需要通過額外操作才能打斷開-關(guān)循環(huán)。如果此類器件發(fā)生故障，也有可能出現(xiàn)“故障閉合”的模式。其他缺點包括材料疲勞和易于出現(xiàn)觸點燒毀、火花飛濺或焊死閉合的危險。而可能出現(xiàn)的噪聲或“吱吱聲”以及電磁干擾（EMI）也有可能造成雙金屬片斷路器與先進的電子控制系統(tǒng)不相容。而芯片型解決方案雖然具有很好的效果，但卻要求占用更大的板卡空間和采用多個元器件，包括集成電路、開關(guān)和傳感器，從而導(dǎo)致設(shè)計復(fù)雜化并增加了設(shè)計費用。
 
Raychem電路保護部的PolySwitch LVR/LVRL PPTC產(chǎn)品系列包括了多種額定值為120VAC和240VAC市電的產(chǎn)品，且在20°C下的最高工作電流可達2安。該系列產(chǎn)品通過UL認證，可以并聯(lián)以增加電流容量。這些產(chǎn)品的低成本、可復(fù)位功能和電流限制特性，使之成為一種可靠且經(jīng)濟高效的保護解決方案，對間歇式和連續(xù)式運行的電機都同樣適用。

2、間歇運行電動機保護技巧

例如在攪拌機和食品加工機中使用的間歇式運行電機通常設(shè)計在有限時間內(nèi)運行，并且從總體上來說，運行時間超過最大限值時間通常會導(dǎo)致停轉(zhuǎn)、過熱并最終發(fā)生故障。在開關(guān)按下不放時，由于接觸故障或用戶使用不正確都有可能導(dǎo)致故障狀況的發(fā)生。

為了防止過熱，在這種情況下所使用的電路保護器件必須能夠迅速斷開，但卻不能比預(yù)定速度更快，以避免給用戶造成干擾。開發(fā)一種能夠有效保護電機而不會發(fā)生干擾性斷開的保護方案已經(jīng)成為設(shè)計工作中的一項挑戰(zhàn)。

將一個PolySwitch器件安裝在電機電路時，就能夠針對電機內(nèi)的電流流動狀況以及故障狀態(tài)下可能發(fā)生的所有溫度上升現(xiàn)象做出反應(yīng)。

PolySwitch器件在這種情況下的主要優(yōu)點體現(xiàn)在，它能選擇一種動作電流顯著低于電機正常運行電流的規(guī)格，但其動作時間又可以數(shù)倍于整個系統(tǒng)的工作周期。這意味著，這種器件能夠在若干個系統(tǒng)工作周期后動作，但在電機電流達到PolySwitch器件動作電流若干倍的電動機堵轉(zhuǎn)狀況下的動作速度卻快得多。

3、連續(xù)運行電機保護技術(shù)

那些應(yīng)用于冰箱和空調(diào)設(shè)備的連續(xù)運行電機在設(shè)計上針對尺寸和費用進行過優(yōu)化。由于這類電機通常用來驅(qū)動風(fēng)機，所以會有一些氣流通過電機進行分流，從而讓運行所承受的壓力比其他情況下更高。因此，風(fēng)機電動機的堵轉(zhuǎn)電流通常只是運行電流的2倍，相比起來，其他應(yīng)用下的常見比率為運行電流的3倍或4倍。在這種情況下，要找到和確定一款能夠在風(fēng)機被堵轉(zhuǎn)時的可靠斷路，而且不會在電機第一次接通電源時出現(xiàn)干擾性熔斷的熔斷器產(chǎn)品變得十分復(fù)雜。

正如在間歇運行電動機保護部分所討論的，PolySwitch器件在電機保護方案方面提供了顯著的優(yōu)點。如果電機的易受損性隨著溫度發(fā)生變化，則可以通過改變此類器件的特性，在需要情況下，提供的更慢響應(yīng)。

在風(fēng)機由受到保護的電機驅(qū)動的應(yīng)用中，PolySwitch器件和電機均可通過布置在氣流通過處而獲得好處。在這種方式下，PPTC器件的動作電流值將會增加，因為氣流趨向于不會讓PPTC器件達到自己的動作溫度。但是，如果風(fēng)機因為任何原因而停轉(zhuǎn)，氣流的冷卻效就會中止，導(dǎo)致超負荷電機迅速升溫。這種狀況也造成PolySwitch器件動作并限制通過電機的電流。

與一次性使用的熔斷器不同，PolySwitch器件有助于防止因溫度上升但電流只有輕微增加而導(dǎo)致的損壞現(xiàn)象，只需安裝單一部件，而同時提供了過電流和過熱保護功能。

4、設(shè)計考慮事項

（1）連續(xù)運行電動機
對于預(yù)計只適合運行一次超過100秒的電機來說，應(yīng)當(dāng)根據(jù)電器內(nèi)部給定環(huán)境溫度下的保持電流來進行相應(yīng)的器件或器件組合。

（2）間歇運行電機
對于預(yù)計一次性運行時間短于100秒的電機，應(yīng)當(dāng)根據(jù)LVR/LVRL器件的動作時間與故障電流關(guān)系圖進行選型。

（3）氣流影響/表面安裝
氣流以及在導(dǎo)熱型表面上的安裝均會顯著改變動作電流，例如散熱器或金屬絲卷。這些影響必須在設(shè)計過程中進行計算和調(diào)節(jié)。

故障狀況監(jiān)測：PolySwitch器件的狀況可以通過電壓降來進行監(jiān)測。在此類器件不處于限流狀態(tài)時，比起所保護單元的阻抗來說，器件阻抗非常小，器件兩端的電壓降也非常小。在此類器件進入限流狀態(tài)后，器件幾乎進入開路狀態(tài)，器件兩端的電壓降會增加到近似于供電電壓的程度。

在配備了控制器的高級電器產(chǎn)品中，可以通過在控制模塊處連接1對接線來實現(xiàn)監(jiān)測功能。在較為簡單的電器產(chǎn)品中，電壓降監(jiān)測以及正確的電壓可以用于亮起的發(fā)光二極管向用戶指示故障狀況。

5、總結(jié)

PolySwitch LVR/LVRL器件產(chǎn)品的低電阻、快速動作時間以及可復(fù)位功能的特色，有助電路設(shè)計人員推出安全而可靠的產(chǎn)品，滿足管理機構(gòu)的要求，減少保修期修理費用。PolySwitch器件產(chǎn)品已經(jīng)通過了電器設(shè)計的認證，并廣泛應(yīng)用于電器設(shè)計中，且符合UL 1434標(biāo)準(zhǔn)，更兼容無鉛焊料和大容量裝配工藝。