摘要介绍陶瓷PTC电加热管及其电阻·温度、电压一电流、电流一时间等特性，分别从安全性、可靠性、热量自动调节功能、制热速度、电源稳定性要求、使用寿命等方面分析其与传统不锈钢电加热管的优化情况，同时，通过在恒温恒湿空调机上的对比测试，将PTC电加热管和传统不锈钢电加热管性能进行测试对比，探讨该电加热管在恒温恒湿空调机上的应用优势，为今后PTC电加热管在恒温恒湿空调机上的应用提供参考。

关键词法兰电加热管；电加热管；恒温恒湿空调机；电热管生产厂家

    恒温恒湿空调机组一般用于电子、光学设备、仪器仪表、医疗卫生、生物制药、档案馆、博物馆、图书馆、食品房、精密机械、各类计量、检测及实验室等对空气温、湿度精度要求较高的场合，应用十分广泛。恒湿恒湿空调机空气处理原理示意图如图1,机组运行时，在空调房间温湿度较高的情况下，需要对需处理的空气进行冷却除湿，冷却除湿之后，由于冷却处理后温度较低，需进一步加热，达到所需温度再送风：而在空调房间温湿度偏低的情况下，需要对需处理的空气进行加热，然后再进行加湿，达到所需的温湿度后再送风。

    因此，电加热管是恒温恒湿空调机内部的重要设备之一，需要长时间工作，但传统上一般采用不锈钢电加热管，其结构是在金属管内放入电热丝，并在空隙部分紧密地填充有导热性和绝缘性的氧化镁粉，其优点是不锈钢电加热管是纯电阻性负载，功率容易确定，缺点是只能实现开、关控制，不能根据温度自动调节功率。同时，如送风机出现故障或过滤器出现堵塞情况下，没有风量或风量下降，此时，容易导致不锈钢电加热管加热

器表面出现干烧现象，不但表面烧得发红，表面温度可高达600 ℃、700 ℃，容易使周围可燃物体达到燃烧温度点，安全隐患较人，存在起火的隐患，而且，在高温干烧的情况下，不锈钢电加热管本身容易出现烧毁的质量问题，安全性和可靠性难以得到保证。

1陶瓷PTC电加热管及其特性分析

正温度系数(Positive temperature coefficient简称 PTC）现象是1950年荷兰菲利普公司的海曼 (Haayman)首先发现的，在钛酸钡(BaTi03)中掺入少量的稀上原料，使原来为介电性的材料变成为半导体陶瓷罔。陶瓷c电加热管的外表面是铝管，基于BaTi03陶瓷晶体在高温下相变而制成的一种热敏元件置于铝管中间作为发热体，铝管外表面压绕或胶粘有散热翅片，这种半导体热敏元件的电阻随温度的变化呈正温度系数的关系。

1，1 PTC电加热管电阻一温度特性

电阻温度特性是c的基本特性，如图3，RT特性曲线是在零功率的条件下测试的，山于电阻 R数值较大，有时采用lgR·T曲线。图3中，R25 室温25 ℃时PTC的电阻：Rmtn：不同温度下PTC 的 小电阻；Rm：不同温度下PTC的 人电阻； Rc：居里点温度PTC的电阻，电阻为2 R皿n时的温度，又称转换温度；Rp：平衡点电阻，PTC通常工作在Rp、Rc范围。

在PTC电加热管的两端施加电压，PTC升温进入电阻突变区T矿Tp范围内稳定运行，C温度保持在一定值，这一温度取决于居里温度和电压，而基本与环境温度无关。c作为发热体的作用原理可以按如下的公式：

p为功率境温度，为耗散系数，也即c中功率耗散的变化量与相应的 PTC温度变化量的比值，单位：W/ ℃。

当U、TO、ä一定时，如果PTC的温度T升高，则电阻R增大，使功率p下降，导致温度T 下降。反之，如果温度T降低，电阻R下降，使功率升高，导致温度上升。因此，PTC电加热管的温度一旦达到平衡，就可以稳定在一个定值，达到定温发热的效果。不仅可以自动恒温，还可以节约能源。当环境温度To下降时，PTC电加热管功率上升，表面温度也随之上升，反之，当环境温度TO 上升时，它功率下降，表面温度也随之下降，它的发热量可以随环境温度的变化自动调节。

当c电加热管在送风机出现故障或过滤器出现堵塞情况下，没有风量或风量下降，此时，山于 PTC干烧表面温度升高，造成PTC加热体的电阻增大，降低电流，从而使其的发热功率下降，它对温度的敏感性会自动调节功率而 终将温度降到平衡点。在PTC干烧时表面温度 高不超过260 ℃，不容易达到周围可燃物体的燃烧温度点，安全性和可靠性较高。

1，2 PTC电加热管电压一电流特性

如图4，PTC电加热管的电压．电流特性曲线上有三个区间：包括启动电流区、稳定工作区和破坏电压区。PTC电加热管启动时处于启动电流区，稳定工作时处于稳定工作区，此时，电压×电流· 定值，即功率随电压的的增大变化很小，同时电压· 电流特性曲线随环境温度的上升而下移。

完成表面温度对比测试后，进一步对PTC在不同风速下进行测试，测试结果如表2。

测试数据及c自身特性进行以下性能分

3·1安全性方面

PTC电加热管，如表1当风速为零出现干烧时，发热体的温度将上升，山于c只有的自限温的作用，温度升高时电阻下降，干烧情况下其电流降到了通风情况下的巧．7‰整个c电加热管的发热功率仅有327w，从测试数据中可以看出，其表面温度升高不多，干烧时 高表面温度仅227 ℃此温度不容易达到周围可燃物体的燃烧温度点，小蓉易产生明火0可以避免火灾问题，安全性能较高。

而不锈钢电加热管，山于内部使用镍铬丝作为发热体，从测试数据中可以看出，在通风情况下，其表面温度仅146 ℃，但当风速为零出现+烧时，表面温度可达到672℃，如果表面有纸屑等易燃杂物或者在电加热旁边装有塑料件、橡胶件、保温材料及电线等，在温度600 ℃ 00℃情况下，非常容易引起火灾，安个性能难以得到保

32可鏹性方面

PTC电加热管，由于其具有的自．限温的作用，干烧时 高表面温度仅227℃，有效的避免PTC电加热管的加热体出现烧毁和损坏的问题，可靠性较高，不容易损坏，使用寿命长。

而不锈钢电加热管，、当风速为零出现干烧时的表面温度达到6720由于镍铬丝作为发热体的表面温度高，容易造成加热丝本身出现烧毁问题，容易损坏可靠性较低，寿命较短，长期使用容易损坏是维护成本较高。

3，3发热量自动调节方面

c电加热管的发热量可以随环境温度的变化自动调节，当环境温度升高时，C的发热功率将降低，反之则升高，这样不仅可以自动调节使出风温度保持稳定，有利于提高恒温恒湿窄调机温湿度控制精度，而且还可以节约能源，、在温度较高的情况下自动下降功耗。

而不锈钢电加热管是固定加热量输出@发热量不会自动调节，不管环境温度高低，输出的热量是固定的，容易出现温度过高或过低的问题，出风温度波动较大，不利于恒温恒湿空调机温湿度控制精度的保证。

3，4发热量可调节性方面

丛表2和图8的测试数据可以看出，C电加孰的加热量与风速有关，当迎面风速提高的时候，其加热功率也会随之上升，c的发热功率可以通过调整耗散系数或风速来调节。对于耗散系数的调节，可以改变产品的外观结构、风速、风量等来调节#但同时，恒温恒湿空调机在热电加热设计时，也需要确定c表面的风速来对c电加热管进行适、《；当的选型，以保证其加热量。

而不锈钢电加热管只能是固定加热量杰没有热量调节空间。

3，5制热速度方面

c电加热管在启动时有比额定功率更高的冲击功率（电流），制热迅速，而且在环境温度中由于 PTC电加热管发热功率会随环境温度的降低而提高。因而在环境温度较低时可以更快的制执而不锈钢电师热管能；是固是后0 启动速度较PTC更加热0

3．6对电源稳定性要求方面

不锈钢电加热管采用镍铬丝作为发热体时，发热功率与电压的平方成正比(P=U2/R),当电源电压变化时对发热功率影响很大，稳定性较差。而 PTC独有的电压·电流特性曲线上的稳定区域中，可以在电源电压波动时，其输出功率基本稳定。

综合以上各分析内容可以知道，PTC电加热管与不锈钢电加热管相比，具有安全和可靠性能更高、热量自动调节功能、制热速度快、电源稳定性要求不高、使用寿命长等优点，而且c电加热管的发热量可以随环境温度的变化自动调节，不仅可以自动恒温，而且还节约了能源，十分适应应用于温湿度控制精度要求很高的恒温恒湿空调机使用。 4 PTC电加热管的缺点及其应对方法

C电加热管与不锈钢电加热管相比虽然具有安全可靠、热量可自动调节、制热速度快、电源稳定性要求不高、使用寿命长等诸多优点，但它在长期使用情况下有一定的输入功率衰减的问题，根据行业标准的要求，PTC电加热在1000h干烧衰减率小于10％，在运行1000h以后，发热器额定输入功率衰减率不应大于10％[4]。

超过1000 h以后，按实验测试的衰减曲线如可以看出，在 初500 h，PTC电加热管输入功率衰减比较快，到1 h后，衰减率约9％。到30開h之后衰减变化比较缓慢，到4 h之后，衰减率变得比较小，逐渐趋于平缓。

按QB/T 2164·95行业标准要求，PTC电加热管的额定功率值允许偏差+5％、10‰为了冲抵日后的衰减问题，其选型设计时应尽量选用上浮5％偏差功率的产品。

5结论

综上所述，从自身特性理论与实际测试结果分析，PTC电加热管性能优于传统不锈钢电加热管，主要表现在其安全性、可靠性、热量自动调节能力、制热速度、电源稳定性要求和使用寿命等方面均优于传统不锈钢电加热管，但是由于c电加热管存在额定输入功率随时间衰减的问题，因此，在设计时应选用输入功率正偏差的产品，以减少长时间使用后电加热功率衰减的影响。

由于电加热管是恒温恒湿空调机机内部的重要设备之一，因此，其使用的可靠性和安全性至关重要，选用c电加热管作为恒温恒湿机的加热器，不但能提升恒温恒湿空调机的安全性和可靠性能，同时，由于PTC电加热管的制热速度快，且具备热量自动调节功能，还可以提升恒温恒湿机的温湿度调节速度和调节精度，是一款理想的电加热管。