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ptc电加热器是对卫星、飞船及其它航天器的应用


发布时间:2018-1-17 10:33:02 来源: 浏览次数:

摘要:ptc电加热器是对卫星、飞船及其它航天器上局部电子设备温度进行主动控制的常见手段[1-3],但普通电加热器需要和一定的传感器和控制器相配合才能完成温度控制任务

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 ptc电加热器是对卫星、飞船及其它航天器上局部电子设备温度进行主动控制的常见手段[1-3],但普通电加热器需要和一定的传感器和控制器相配合才能完成温度控制任务,加大了局部温度控制系统的复杂性。PTC 电加热器使用一种具有正温度系数的热敏材料作为发热元件[4],其电阻率在一定的转变温度附近随温度升高而急剧升高,当电压一定时,其发热功率因此向着平抑其温度变化的方向急剧变化,从而利用材料自身的物性变化实现了控制受控对象温度变化幅度的目的,这种温度控制系统结构简单、可靠性高,在航天器热控制领域有着广泛的应用前景。虽然这种 PTC 温控技术在车辆、建筑、电气工程等领域已有一定程度的实际用,但针对其动态特性和温控效果的仿真研究尚有待发展。本文为了研究PTC 电加热器在卫星局部温度控制系统上的应用效果,建立了这种温控系统的动态特性模型,并对对卫星热沉温度变化时PTC 电加热器的温度控制效果进行了仿真分析。为了清晰研究这种局部温度控制系统的工作机理和控制效果,ptc电加热器将其划分为PTC 电加热器和受控对象两个集总参数环节,热沉温度作为系统的一个输入变量考虑。并近似认为PTC 电加热器的导线电阻远小于其热敏发热元件电阻,根据焦耳定律得PTC 电加热器的发热功率为了研究PTC 电加热器的温度控制效果,以一个重0.3kg、额定热源功率为30W 的星载电子设备的温度控制为例进行仿真分析,仿真前50 秒系统处于稳定状态,第50 秒系统热沉温度发生±10℃阶跃扰动,为了说明应用PTC 电加热器的温度控制效果,以下分别使用PTC 电加热器和使用普通开环控制电加热器两种情况进行仿真研究,仿真结果见图2~5,其中中曲线PTC 为使用PTC 电加热器时的受控对象温度变化仿真,曲线NPO 为使用普通开环控制电加热器时的受控对象温度变化仿真,是热沉温度扰动发生后PTC电加热器电阻变化的仿真结果,仿真结果的说明如下。当系统热沉温度发生+10℃阶跃扰动后, 中使用PTC 电加热器时受控对象的温度上升幅度和上升过程持续时间(曲线PTC)分别小于使用普通开环控制电加热器时的温度上升幅度和上升过程持续时间(曲线NOP);同样,当系统热沉温度发生-10℃阶跃扰动后,中使用PTC 电加热器时受控对象的温度下降幅度和下降过程持续时间(曲线PTC)也分别小于使用普通开环控制电加热器时的温度下降幅度和下降过程持续时间(曲线NOP)。上述仿真结果表明:

使用PTC 电加热器进行星载电子设备温度控制可以较使用普通开环控制电加热器起到抑制温度变化幅度、缩短过渡过程持续时间的积极作用,从而大幅改善了温度控制效果。以下仿真结果的合理性分析如下:ptc电加热器当系统热沉温度发生+10℃阶跃扰动后,受控对象与热沉间的温差减小,根据传热学基本原理,其通过热沉的散热量会随之减小,温度因此成上升趋势,同时由于PTC 电加热器的电阻随温度升高而升高导致其向受控对象放热量减小,一定程度上抑制了受控对象的温度上升趋势,而普通开环控制电加热器的电阻不会改变,故其受控对象的温度上升幅度和上升过程持续时间都较大;同理,当系统热沉温度发生-10℃阶跃扰动后,受控对象与热沉间的温差增大,ptc电加热器其通过热沉的散热量加大,温度因此成下降趋势,同时由于PTC 电加热器的电阻随温度降低而降低,其向受控对象放热量随之减小,抑制了受控对象的温度下降趋势,而普通开环控制电加热器的电阻不变,故使用PTC电加热器时的其受控对象的温度下降幅度和下降过程持续时间均较小。上述理论分析表明本文的仿真结果是合理、可靠的。结果表明:PTC 电热器起到了控制受控对象温度变化幅度、缩短过渡过程持续时间的效果。
PTC 电加热器的温度控制会有什么效果在下一篇继续做详细介绍,如需了解更多我们的信息,请持续关注。
ptc电加热器是对卫星、飞船及其它航天器的应用由 PTC加热器、空气能辅助加热器生产销售厂家江苏众众电热科技500万彩票在线预测于2018-1-17 10:33:02整理发布。
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