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ptc電加熱器是對衛星、飛船及其它航天器的應用


發布時間:2018-1-17 10:33:02 來源: 瀏覽次數:

摘要:ptc電加熱器是對衛星、飛船及其它航天器上局部電子設備溫度進行主動控製的常見手段[1-3],但普通電加熱器需要和一定的傳感器和控製器相配合才能完成溫度控製任務

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 ptc電加熱器是對衛星、飛船及其它航天器上局部電子設備溫度進行主動控製的常見手段[1-3],但普通電加熱器需要和一定的傳感器和控製器相配合才能完成溫度控製任務,加大了局部溫度控製係統的複雜性。PTC 電加熱器使用一種具有正溫度係數的熱敏材料作為發熱元件[4],其電阻率在一定的轉變溫度附近隨溫度升高而急劇升高,當電壓一定時,其發熱功率因此向著平抑其溫度變化的方向急劇變化,從而利用材料自身的物性變化實現了控製受控對象溫度變化幅度的目的,這種溫度控製係統結構簡單、可靠性高,在航天器熱控製領域有著廣泛的應用前景。雖然這種 PTC 溫控技術在車輛、建築、電氣工程等領域已有一定程度的實際用,但針對其動態特性和溫控效果的仿真研究尚有待發展。本文為了研究PTC 電加熱器在衛星局部溫度控製係統上的應用效果,建立了這種溫控係統的動態特性模型,並對對衛星熱沉溫度變化時PTC 電加熱器的溫度控製效果進行了仿真分析。為了清晰研究這種局部溫度控製係統的工作機理和控製效果,ptc電加熱器將其劃分為PTC 電加熱器和受控對象兩個集總參數環節,熱沉溫度作為係統的一個輸入變量考慮。並近似認為PTC 電加熱器的導線電阻遠小於其熱敏發熱元件電阻,根據焦耳定律得PTC 電加熱器的發熱功率為了研究PTC 電加熱器的溫度控製效果,以一個重0.3kg、額定熱源功率為30W 的星載電子設備的溫度控製為例進行仿真分析,仿真前50 秒係統處於穩定狀態,第50 秒係統熱沉溫度發生±10℃階躍擾動,為了說明應用PTC 電加熱器的溫度控製效果,以下分別使用PTC 電加熱器和使用普通開環控製電加熱器兩種情況進行仿真研究,仿真結果見圖2~5,其中中曲線PTC 為使用PTC 電加熱器時的受控對象溫度變化仿真,曲線NPO 為使用普通開環控製電加熱器時的受控對象溫度變化仿真,是熱沉溫度擾動發生後PTC電加熱器電阻變化的仿真結果,仿真結果的說明如下。當係統熱沉溫度發生+10℃階躍擾動後, 中使用PTC 電加熱器時受控對象的溫度上升幅度和上升過程持續時間(曲線PTC)分別小於使用普通開環控製電加熱器時的溫度上升幅度和上升過程持續時間(曲線NOP);同樣,當係統熱沉溫度發生-10℃階躍擾動後,中使用PTC 電加熱器時受控對象的溫度下降幅度和下降過程持續時間(曲線PTC)也分別小於使用普通開環控製電加熱器時的溫度下降幅度和下降過程持續時間(曲線NOP)。上述仿真結果表明:

使用PTC 電加熱器進行星載電子設備溫度控製可以較使用普通開環控製電加熱器起到抑製溫度變化幅度、縮短過渡過程持續時間的積極作用,從而大幅改善了溫度控製效果。以下仿真結果的合理性分析如下:ptc電加熱器當係統熱沉溫度發生+10℃階躍擾動後,受控對象與熱沉間的溫差減小,根據傳熱學基本原理,其通過熱沉的散熱量會隨之減小,溫度因此成上升趨勢,同時由於PTC 電加熱器的電阻隨溫度升高而升高導致其向受控對象放熱量減小,一定程度上抑製了受控對象的溫度上升趨勢,而普通開環控製電加熱器的電阻不會改變,故其受控對象的溫度上升幅度和上升過程持續時間都較大;同理,當係統熱沉溫度發生-10℃階躍擾動後,受控對象與熱沉間的溫差增大,ptc電加熱器其通過熱沉的散熱量加大,溫度因此成下降趨勢,同時由於PTC 電加熱器的電阻隨溫度降低而降低,其向受控對象放熱量隨之減小,抑製了受控對象的溫度下降趨勢,而普通開環控製電加熱器的電阻不變,故使用PTC電加熱器時的其受控對象的溫度下降幅度和下降過程持續時間均較小。上述理論分析表明本文的仿真結果是合理、可靠的。結果表明:PTC 電熱器起到了控製受控對象溫度變化幅度、縮短過渡過程持續時間的效果。
PTC 電加熱器的溫度控製會有什麽效果在下一篇繼續做詳細介紹,如需了解更多AG亚游集团的信息,請持續關注。
ptc電加熱器是對衛星、飛船及其它航天器的應用由 PTC加熱器空氣能輔助加熱器生產銷售廠家江蘇AG亚游集团電熱科技有限公司於2018-1-17 10:33:02整理發布。
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