Auswahl eines PTC-Widerstandes zur Strombegrenzung

Hallo Leute,

Ich hoffe Elektrotechnikfragen sind auch ok, die kommen bei meinen Arduinoprojekten zwangsläufig auch auf.
Ich habe ein Gebläse, welches mit 10V läuft. Jetzt möchte ich das auch ohne Aufsicht laufen lassen, wenn das Gebläse aber mal blockieren sollte wird der Motorstrom zu hoch. (Er gab Rauchzeichen) Um das elegant abzusichern kann man ja prinzipiell PTC-Widerstände verwenden, die ab einer gewissen Temperatur sehr hohe Widerstände haben. Diesen würde ich in Reihe zum Motor schalten.

Das Problem ist jetzt dafür den richtigen PTC Thermistor zu finden. Ich habe mal bei Reichelt geschaut und meist wird für diese PTCs neben einer maximalen Betriebsspannung ein Schaltstrom angegeben. Mein Verstand sagt mir aber, dass es ja auf die Wärmeentwicklung im Bauteil ankommt, und daher viel mehr die Leistung, die übers Bauteil abfällt, das Ding zum heiß werden und "umschalten" bringen würde. Wenn ein PTC also bei 60V Betrieb für 800mA umschaltet, tut er das wohl bei 10V erst bei 6 mal 800mA, oder nicht?
Wie verhalten sich die Dinger nun beziehungsweise wie finde ich den richtigen? Widerstand des Motors bei Blockade und bei normalem Betrieb kann ich ja messen, um dann die "hochkomplexe" Gesamtschaltung zu analysieren.

Hier mal ein Beispiellink:

Die Kennlinien im Datenblatt helfen auch nur bedingt, solange oben gestellte Frage nicht beantwortet ist.

Vielen Dank schonmal und viele Grüße, Max

Mein Verstand sagt mir aber, dass es ja auf die Wärmeentwicklung im Bauteil ankommt

Die Umgebungstemperatur spielt natürlich auch eine Rolle. Es geht hier nicht nur um die Eigenerwärmung durch den Strom

Weißt Du denn, welchen Strom Dein Blasefix im Normalfall und im Kurzschlußfall frißt?

Klaus_ww:
Weißt Du denn, welchen Strom Dein Blasefix im Normalfall und im Kurzschlußfall frißt?

Kann ich doch messen, steht aber auch oben.

Serenifly:
Die Umgebungstemperatur spielt natürlich auch eine Rolle. Es geht hier nicht nur um die Eigenerwärmung durch den Strom

Einen Temperaturbereich, in dem das teil betrieben werden kann, finde ich im Datenblatt. Das war doch aber gar nicht meine Frage. Ich hätte gern meine Frage geklärt und die Problemstellung nicht weiter verkompliziert. Nicht falsch verstehen, ein Erfahrungsbericht ala "mit einem ähnlichen Teil hatte ich das Problem, dass es sich bei üblichen Temperaturschwankungen deutlich unterschiedlich verhalten hat" würde schon helfen, aber eine so allgemeine Aussage hilft nicht.

For the record: Teil wird Indoor betrieben (20 - 30 Grad Celsius). Kein Wind. =D

steht aber auch oben

Ich lese nur was von "wenn" und "tut" und immer mal 800 mA. Sorry, da steht NIX Verwertbares.

Klaus_ww:
Ich lese nur was von "wenn" und "tut" und immer mal 800 mA. Sorry, da steht NIX Verwertbares.

Es steht oben, dass ich den Widerstand des Motors (und damit den Strom, Spannung gegeben) bei beiden Lastfällen messen möchte. Diese Werte seien daher als gegeben anzunehmen. Du brauchst den konkreten Wert nicht um meine Frage zu beantworten, ich möchte ja nicht, dass du für mich rechnest. :wink:

Ah ok, jetzt hab ich's kapiert.

Hallo,

PTC? :o Für solche Fälle wurden Sicherungen erfunden!

Hehe

Da musst Du aber selbst wieder einschaltende Sicherungen nehmen - sonst wird der Strom nicht begrenzt, sondern nur unterbrochen.
… quasi eine Art PWM … bis der Motor denn endlich angelaufen ist …

Ok, da hier weder konkrete Werte vorhanden sind, noch der TO auch nur einen leisen Hauch an Interesse vernehmen lässt, Das für uns etwas einzugrenzen, kommt nur ‘steht oben, ich will eine allgemeine Lösung … Pöbel, mach hin’.

Ok, Pöbel macht hin:
Der PTC erwärmt sich aufgrund der an IHM abfallenden Leistung.
Den Strom kennst nur Du, den Widerstand wohl auch.
Daraus ergibt sich, ganz nebenbei, welche Spannung dort ‘hängen bleibt’.
Nun, große Mathematik: P=UxI (äh, für un-Pöbels: Leistung gleich Spannung mal Strom)
Diese Leistung wirkt auf den PTC, aufgrund seiner Bauform kann Er eine gewisse Leistung an die Umgebung abgeben - der Rest bleibt drin, erhitzt den Kameraden, erhöht den Widerstand, senkt den Strom, die abfallende Spannung ergibt Sich aus diesen beiden Größen, die Leistung aus dem Produkt der zwei Letztgenannten, der PTC gibt immer noch eine gewisse Leistung, aufgrund seiner Bauform, an die Umgebung ab (Die nun auch langsam wärmer werden könnte), …

TV Kaiser würde sagen: Ein Teufelskreis
In der Realität ist Das aber eine prima Regelung.

Nun ist es an Dir, die Bauform und den Widerstand so zu wählen, daß das Gleichgewicht bei Deinem Wunsch-Maximalstrom erreicht wird.

So, Pöbel fertig

MfG

PS: P=U²:R oder P=I²xR ginge auch, sollte Dir U oder I zur Berechnung fehlen

Hallo,

... wenn das Gebläse aber mal blockieren sollte wird der Motorstrom zu hoch. (Er gab Rauchzeichen) Um das elegant abzusichern ...

Dann liegt ein schwerwiegender Fehlerfall vor und dann muss es unverzüglich vom Netz getrennt werden. Überstrom > Sicherung > aus. Da muss ich nicht über Strombegrenzung mittels PTC oder sonstigen Unsinn diskutieren. Ihr redet am Thema Sicherheit völlig vorbei.

postmaster-ino:
Hehe

Der PTC erwärmt sich aufgrund der an IHM abfallenden Leistung.
[...]
Nun ist es an Dir, die Bauform und den Widerstand so zu wählen, daß das Gleichgewicht bei Deinem Wunsch-Maximalstrom erreicht wird.

Danke, Pöbel! Im Endeffekt war ich soweit eigentlich schon mit den Überlegungen. Allerdings reicht das noch nicht so ganz, außer ich bekomme irgendwoher die Parameter und die Zeit um thermodynamische Gleichungen für das Teil aufzustellen.
Dem Datenblatt des oben verlinkten Artikels kann man ja entnehmen, dass der Widerstand erstmal bis zur Temperatur T1 (nenn ich jetzt mal so) ganz grob gesagt konstant niedrig ist. Dann ab der Temperatur T1 wird die Kennlinie R über T so steil, dass der Strom einfach kaum mehr höher werden kann, denn wenn z.B. in meinem Fall durch blockierten Motor (R_Motor ist nun kleiner) der Strom steigen will, reagiert der PTC mit deutlich höherem Widerstand (neues Gleichgewicht stellt sich ein).

Der PTC aus dem Link ist ja auch genau für diese Art Strombegrenzung gedacht, ich denke daher, dass mit dem Schaltstrom (siehe Produktbeschreibung) ein Strom gemeint ist, ab dem der steile Anstieg der Kennlinie (bei Normaltemperatur etc.) beginnt. Mich verwirrt aber, dass da ein Strom genannt ist, denn wie du ja auch sagst, es ist ja die Leistung, die das Ding erhitzt.
Geh ich also von einer Schaltleistung aus? Ist das Schaltstrom mal U_max oder doch mal das V_N aus dem Datenblatt, was auch immer das ist? (Edit: Vermutlich ist V_N, die Nennspannung, die Bezugsgröße, aber wissen wäre gut bevor ich rumrechne und bestelle.)

Ich hoffe meine Problematik wird etwas deutlicher. Wollte noch ein Bild vom Datenblatt anhängen, aber weiß nicht wie. Der link ist ja aber oben. (Produktlink, einmal runterscrollen, auf Datenblatt klicken.)

MfG Max

Ich finde es schon bedenklich mit welcher Beharrlichkeit du den Sicherheitsaspekt ignorierst. Der Aussage in #9 ist nichts hinzu zufügen!

Finnlay:
Ich finde es schon bedenklich mit welcher Beharrlichkeit du den Sicherheitsaspekt ignorierst. Der Aussage in #9 ist nichts hinzu zufügen!

Es geht in dem ganzen Thread um Sicherheit, der PTC Widerstand soll nur diesen einen Zweck erfüllen.
Ich finde schade mit welcher Beharrlichkeit Leute am Thema vorbeischreiben. Ich fragte nicht: "ist das sicher?" oder "Hat die Umgebungstemperatur einen Einfluss?". Vermutlich deshalb, weil ich das für mich selbst beantworten kann.

Dazu ist er aber nicht geeignet.

Der Arduino hat genau so eine selbstrückstellende Sicherung einer der Produktnamen ist zB Polyswitch ist.

Mahimus:
Wenn ein PTC also bei 60V Betrieb für 800mA umschaltet, tut er das wohl bei 10V erst bei 6 mal 800mA, oder nicht?

Die Wärmeentwicklung und damit das Außlösen hängt vom Strom ab, aber auch die Umgebungstemperatur hat Einfluß auf den Auslösestrom. Je wärmer es ist desto weniger Strom braucht es um auzulösen, also die Sicherung spricht bei kleineren Strömen an. Der Ansprechpunkt hängt aber nicht von der Versorgungsspannung des abgesicherten Verbrauchers ab.

Die 60V sind die max Betriebsspannung des PTC.

Ich kann Dir aber nicht helfen welche selbstrücksetzende Sicherung und welcher Wert der richtige für den Lüfter ist. Hast Du ein Datenblatt des Lüfters? Hat der Hersteller etwas bezüglich Absicherung angegeben.

Ich teile aber die Meinung von Doc_Arduino: Wenn der Lüfter nur im absoluten Fehlerfall (er ist blockiert) gestoppt werden soll, ist eine Schmelzsicherung meiner Meinung die beste Wahl, da ein abgekühlter Lüfter auch nicht funktionstüchtig ist. Der Motor blockiert die Sicherung greift ein. Motor hat keinen Saft mehr nichts wird warm. Dann mußt Du sowieso schauen was passiert ist, den Lüfter austauschen weil er kaputt ist oder den Gegenstand im Lüfterrad entfernen damit er wieder drehen kann. Nach Klärung und Problemlösung ist dann die richtige Zeit die Schmelzsicherung auszutauschen.

Grüße Uwe

Mahimus:
Ich finde schade mit welcher Beharrlichkeit Leute am Thema vorbeischreiben. Ich fragte nicht: "ist das sicher?" oder "Hat die Umgebungstemperatur einen Einfluss?". Vermutlich deshalb, weil ich das für mich selbst beantworten kann.

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Beiträge im nachhinein zu editieren und so den Sinn einer Antwort zu entstellen, ist eine der abscheulichsten Dinge in Foren.
Nein, du musst es für dich nicht beantworten, sondern verantworten!

PTC sind durchaus geeignet solche Aufgaben zu erfüllen. Lediglich die Dimensionierung ist tricky.

Den PTC haben einen Kaltwiderstand, der zu einem Spannungsabfall führt und damit zur Eigenerwärmung. Spannung x Strom = Wärmeleistung am PTC.

Aber die genaue Dimensionierung muss man sich anhand der Kennlinien ausrechnen. Dazu gehört zum einen das Wärmediagramm, den Kaltwiderstand, die Strommenge und die aus Strommenge, Kaltwiderstand abfallende Spannung bzw Wärmeleistung.

Man braucht also den Strom des Motors ziemlich genau, muss sich beim Nennstrom den Knickpunkt des Kaltleiters aus den verschiedenen Typen die es so gibt ermitteln. Der Nennstrom zum Kaltwiderstand sollte ungefähr am Knickpunkt sein, damit ein Überschreiten des Nennstromes recht schnell zum Widerstandsanstieg führt.

Und man muss die Maximalspannung raustüfteln, auf die muss der Kaltleiter ausgelegt sein von der Isolation. Auch wenn ein blockierender Motor durch seinen DC-Widerstand keinen Kurzschluss macht und daher immer auch ein teil der Spannung an ihm abfällt. Und ebenfalls berücksichtigen muss man das AC ein Mittelwert ist. Ein 230V Netz benötigt einen Kondensator der 340V ausgelegt ist beispielsweise. Er muss mit der Spitzenspannung zurecht kommen, also U * Wurzel(2). U kann im Netz bis zu 240V werden.

Das alles ist berechenbar, aber nicht indem man mal eben 2 Werte in den Taschenrechner tippt. Am besten Excel nehmen und Diagramme verschiedenene Kaltleiter ranziehen und rumprobieren. Gemacht wird das durchaus, daher gibt es auch passende Bauteile für diesen Zweck.

Siehe Link

uwefed:
Der Ansprechpunkt hängt aber nicht von der Versorgungsspannung des abgesicherten Verbrauchers ab.

Ok, es hat Klick gemacht. Die Aussage stimmt genau. Die Versorgungsspannung ist egal, da die Spannung über den PTC ja ohnehin nur eine Funktion vom Strom I und dem Widerstand R des PTC ist, der ebenfalls bei gleichen thermischen Bedingungen nur von I abhängt. Bzw solang das DIng nicht auf nem Trip ist kann man R wohl als konstant ansehen.
Anders ausgedrückt: Es gilt P= I² x R, wie hier schon angemerkt wurde.

Wenn ich nach PTC Sicherungen suche finde ich übrigens Produkte, bei denen irgendwie brauchbarere Werte gegeben werden als bei dem oben geposteten. Und zwar I_trip und I_hold, wobei es wohl so ist, dass der PTC irgendwo dazwischen auf einen "Trip" geht, also heiß wird und damit "schaltet".

Beispiel:
https://www.reichelt.de/index.html?ACTION=446&LA=446&q=ptc%20sicherung;SID=95Wz48dKwQAUAAAC9nojk0fd2ccdded4ef3857debe113097d6c96

Edit: Danke dir, chefin, für die Antwort. Es geht um DC. Wenn man über die Verlustleisutng dimensionieren wollte brächte man aber die Wärmemenge, die der PTC bei der Schalttemperatur an die Umgebung abgibt. Die steht bei den Dingern aber nicht im Datenblatt. Ich denke es reicht daher einen zu nehmen, der wie du sagst bei I > Nennstrom auf den Trip geht. Problem ist, dass I_hold und I_trip für meine Anwendung wohl zu weit auseinanderliegen. Ich werde vielleicht dennoch experimentieren. Man könnte das teil ja auch durch ein Gehäuse beeinflussen, welches die Wärmeabgabe beeinflusst.

Er muss mit der Spitzenspannung zurecht kommen, also U * Wurzel(2). U kann im Netz bis zu 240V werden.

In einem Netz mit 230VAC sind es schon etwas mehr Spitzenspannung.

@Mahimus
Ich finde eine Schmelzsicherung sinnvoller um den Motor des Lüfters abzusichern, da in einem Fehlerfall der Motor ja nicht selbständig wieder anlaufen soll. wenn er kaputt ist ist er kaputt.

Ein PTC der ein automatisches Rücksetzen erlaubt hat keinen Sinn da der Motor nicht von selbst wieder heile wird.

Daraus erübrigt sich die Dimensionierung eines PTC.

Grüße Uwe