TZR1型铁路机车热风机的研制

吴小亮

摘 ；要：机车热风机的加热元件采用电阻管，经常出现短路和接地故障，致使行进中的机车保护跳闸，机车停运。为了解决上述问题，需要自主研发新型热风机，本文就TZR1型铁路机车热风机的研制做一介绍。

关键词：铁路机车 ；热风机 ；PTC

一、TZR1型铁路机车热风机的工作原理

TZR1型铁路机车热风机是一种适用于各种轨道机车、客车的电取暖设备，具有体积小、电热转换率高、升温迅速、温度恒定、热感强、无明火、无光热、风量大、安全可靠等特点。自2002年以来，该产品已应用于南至昆明机务段，东至唐山机务段，西至兰州、安康、勉西及宝鸡机务段等各机务段的铁路机车司机室内，并且持久耐用、干净卫生，符合环保要求。

1.工作原理

TZR1型铁路机车热风机的工作原理是：热风机通电后，风机把空气吹送到PTC发热元件里，使空气从发热原件内、外侧均匀通过，发热元件通电后产生的热量与通过的冷空气进行热交换，使出风口的风温升高，从而实现了加热过程。

2.PTC的选用

PTC是Positive Temperature Coefficient的缩写，意思是正的温度系数， 泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。是一种典型具有温度敏感性的半导体热敏电阻。

电阻-温度特性通常简称阻温特性，指在规定的电压下，PTC热敏电阻零功率电阻与电阻体温度之间的依赖关系，如下图所示。零功率电阻，是指在某一温度下测量PTC热敏电阻值时，加在PTC热敏电阻上的功耗极低，低到因其功耗引起的PTC热敏电阻的阻值变化可以忽略不计。额定零功率电阻指环境温度25℃条件下测得的零功率电阻值 。

图 ；PTC电阻特性示意图

Rmin：最小电阻 Tmin：Rmin时的温度RTC：2倍RminTC：居里温度

表征阻温特性好坏的重要参数是温度系数α，它反映的是阻温特性曲线的陡峭程度。温度系数α越大，PTC热敏电阻对温度变化的反应就越灵敏，PTC效应越显著，相应的PTC热敏电阻的性能也就越好，使用寿命就越长。PTC热敏电阻的温度系数定义为温度变化导致的电阻的相对变化。

α=（lgR2-lgR1）/（T2-T1）

一般情况下，T1取Tc+15℃、T2取Tc+25℃来计算温度系数。

对于它的应用来说，电阻值开始陡峭增高时的温度是最重要的，我们将其定义为居里温度Tc。PTC发热元件具有恒温发热特性，其原理是：PTC元件通电时，因为室温电阻较小，所以起始电流较大，能使PTC发热元件很快发热升温，导致本身电阻值迅速增加进入跃变区。这时通过PTC发热元件的电流非常小，其表面温度将保持恒定。该温度只与PTC发热元件的居里温度和外加电压有关，而与环境温度基本无关。

PTC发热元件是利用PTC热敏电阻恒温发热特性设计的发热器件。其自动恒温，不需要额外的温度控制系统，安全可靠，成本低。在中、小功率加热场合，PTC加热元件具有恒温发热、无明火、热转换率高、受电源电压影响极小、自然寿命长等与传统发热元件无法比拟的优势，得到广泛的应用。

另外，用PTC元件制造的热风机具有极高的安全性。因为当PTC工作温度达到居里点时，其阻值随温度升高而急剧增加，迫使输出功率迅速下降，当发生风机停转、无风干烧等情况时，机内部件最高温度被限制在280℃左右，有效地避免了着火，保证了热风机的安全和可靠运行。

二、TZR1型铁路机车热风机的技术参数

额定功率 7.5/3kW

额定电压 380V

风机电压 220V

最高加热温度 280℃

质量 45kg

外形尺寸（长×宽×高）550mm×400mm×760mm

三、小结

综上所述，TZR1型铁路机车热风机采用PTC加热元件，其具有其他传统发热元件无法比拟的特点，既保证了可靠性和安全性，又节省了成本，在多年的推广使用中，未发生一起事故，得到各大机务段的一致好评，是笔者学院产教结合的优良产品之一。

参考文献：

[1]王永年，朱盈权.BaCO3和TiO2的物化特性对PTC热敏电阻器性能的影响[J].电子元件与材料，1994（6）.

[2]周秀娟，刘心宇.PTC陶瓷材料的发展及应用[J].电工材料，2005（3）.