为什么空间加热器的电阻会随着温度升高而降低?

电器工程 力量 直流 反抗
2022-01-18 10:46:11

我在将空间加热器插入高功率假负载时遇到了一些奇怪的事情:我便宜的空间加热器的额定功率为 1.5 kW 110 VAC,所以我预计会看到小于 8 欧姆,加热时会增加到大约 8 欧姆在风扇打开的稳定状态。

事实上,铜的电阻会随着温度的升高而增加——即使电阻元件不是由铜制成,我认为大多数金属(NTC 除外)在不同程度上会发生同样的情况。

我不熟悉美国的电源,所以我只是假设这里增加的初始电流被处理了——否则可能有一些内置的浪涌控制。

将其撕开后,发现加热元件与预期的一样直接连接到电源,我测量了 50 欧姆的电阻。困惑的是,我在插脚上施加了 30 V DC,电流在几分钟内从 0.6 A 增加到超过 3 A。不出所料,电阻随着加热到大约 10 欧姆而下降。风扇没有打开,它不是万能电机,而是交流电机。

我是不是忘记了一些基本的东西,或者电阻像 NTC 电阻器一样随着温度而降低是不是有点奇怪?如果不是,那是什么材料?

3个回答

碳化硅和类似的红外加热元件是半导体,具有负温度系数。图片来自这里

在此处输入图像描述

PTC 材料容易出现局部过热。电线的一部分变热,因此电阻增加,因此那里损失了更多的功率,因此变得更热,而电线的其余部分变得更冷,并且……电线烧坏了。

对于电阻器,您可以通过使电阻器具有良好的导热性来部分解决此问题,使其均匀加热。对于悬浮在空气或真空中的一根细长的电线,这是不可能的。

所以空间加热器(和灯泡)是用负温度系数材料制成的。就是那样子。

空间加热器中使用的加热元件类型很少,都有其特殊性。

  1. 传统的 Kantal 线,呈螺旋形/蛇形,由云母纸、陶瓷体或石英管支撑。

它在室温和工作温度(600 ... 1000K)之间具有或多或少的恒定电阻

现代碳网加热器在电气性能上相似,但相当昂贵。

  1. 石英管中的传统钨丝。这些本质上是低效率的白炽灯。

寒冷时,它们的抵抗力降低 3-5 倍。它们的电阻或多或少与温度成正比,就像大多数纯金属一样。通电时,电线会迅速升温,因此它们不会因浪涌电流而使断路器跳闸。

  1. “陶瓷”加热器。它们看起来像您评论中的那个,一个陶瓷块(通常不止一个)压在铝散热器/导体之间。

这些比较复杂。

寒冷时,它们的抵抗力提高 3 到 5 倍。

通电时,它们会加热到 400K,并且它们的电阻达到最小值(额定功率)。

当冷却受到限制并且温度升高时,它们的电阻急剧增加。据说这使他们更安全。这也允许通过仅调整风扇速度来进行一些功率调节。

我真的不知道陶瓷加热元件是如何实现这种复杂行为的,但可以想象 NTC 和 PTC 物质的混合物和/或使物质不导电的相变。


从本质上讲,这些陶瓷加热器是最差的选择,因为它们无法产生恒定的电阻卸载负载。

改为使用基于 kanthal 的对流驱动空间加热器。无需控制风扇,您将获得或多或少的稳定阻力。