مقدمه:
فیوز، عنصری ساده اما حیاتی در دنیای برق، نقشی اساسی در حفظ امنیت و سلامت مدارهای الکتریکی ایفا می‌کند. این وسیله ظریف، همچون سپر و قفزی نامرئی، از تجهیزات و سیم‌کشی در برابر خطرات ناشی از جریان‌های غیر‌مجاز محافظت می‌کند.
حفاظت از این جریان ارزشمند و پرقدرت، امری ضرروی است. در این امر، فیوز به‌عنوان سرباز گمنام این عرصه٬ وظیفه‌ای خطیر بر عهده دارد: محافظت از مدارهای الکتریکی در برابر خطرات اضافه‌بار و اتصال‌کوتاه.
فیوز چیست؟
فیوز، وسیله‌ای الکتریکی ساده اما حیاتی است که در مدار های الکتریکی به کار گرفته می‌شود. این تجهیز از یک قطعه فلزی نازک ( معمولا از جنس مس یا آلمینیوم ) تشکیل می‌شود که درون یک محفظه قرار می‌گیرد.
وظیفه‌اصلی آن، قطع جریان‌الکتریکی‌در مواقعی‌است که جریان بیش از حد مجاز از مدار عبور کند.
ساختمان تشکیل دهنده آن:
- قلب تپنده فیوز، قطعه‌فلزی نازکی‌است که از جنس مس یا آلومینیوم در آن قرار می‌گیرد. ظرافت و جنس این قطعه، تعیین کننده‌میزان جریانی‌است که میتواند از آن‌عبور کند.
- قطعه فلزی درون یک محفظه قرار می‌گیرد. این محفظه میتواند از جنس های مختلفی مانند پلاستیک، سرامیک، یا شیشه باشد و وظیفه حافظت از قطعه فلزی و جلوگیری از تماس آن با اشیاء خارجی را بر عهده دارد.
- دو سر ترمینال‌های این تجهیز به دو ترمینال فلزی مجهز است که به سیم‌های مدار متصل می‌شود.
- برخی از فیوزها دارای نشانگری‌هستند که در صورت ذوب‌شدن قطعه‌فلزی فعال می‌شود و اتصال مدار را مشخص می‌کند.
عملکرد فیوز:
عملکرد آن بر پایه یک اصلی ساده است: ذوب شدن قطعه فلزی در اثر گرمای بیش از حد.
- جریان عادی: در حالت عادی، جریان الکتریکی با عبور ازاین تجهیز، گرمای مختصری تولید می‌کند. قطعه‌فلزی آن میتواند این گرما را تحمل کند و به وظیفه خود در هدایت جریان ادامه‌دهد.
- اضافه‌بار: اما اگر جریان بیش از حد مجاز از آن عبور کند، گرمای‌تولیدشده به طور قابل توجهی‌افزایش می‌یابد. این گرما، قطعه‌فلزی‌فیوز را ذوب می‌کند. و در نتیجه، مسیر عبور جریان قطع می‌شود.
- اتصال کوتاه: در اتصال کوتاه، جریان الکتریکی به طور غیر منتظره از مسیر غیر عادی عبور می‌کند. این موجب افزایش ناگهانی جریان و ذوب شدن سریع قطعه فلزی می‌شود.
قدرت قطع فیوز:
قدرت قطع ( BREAKING CAPACITY ) به حداکثر جریانی که فیوز میتواند در زمان وقوع اتصال کوتاه بدون انفجار یا ذوب شدن محفظه آن، قطع کند، اطلاق می‌شود. به عبارت دیگر، نشان می‌دهد که فیوز تا چه حد میتواند مدار را در برابر اثرات مخرب جریان های اتصال کوتاه‌محافظت کند.
انواع قدرت قطع:
- قدرت قطع کم: این فیوزها برای جریان‌های اتصال کوتاه ضعیف ( تا 100 آمپر ) مناسب هستند و معمولا در مصارف خانگی و اداری استفاده می‌شود.
- قدرت قطع متوسط: از این تجهیز برای جریان‌های اتصال کوتاه متوسط ( تا 1000 آمپر ) مناسب هستند و در تابلوهای برق صنعتی و اداری استفاده می‌شود.
- قدرت قطع بالا: این فیوزها برای جریان های اتصال کوتاه بالا ( تا 3000 آمپر ) مناسب هستند و در نیروگاه‌ها، پست های برق و سایر تأسیسات بزرگ الکتریکی استفاده می‌شود.
طبقه بندی فیوزهای کاردی بر اساس عملکرد و کارکرد :
- حروف G : حفاظت در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه
- حروف A : حفاظت فقط در برابر اتصال کوتاه
- ولتاژ نامی : حداکثر ولتاژ قابل تحمل فیوز
- جریان نامی : حداکثر جریان قابل تحمل فیوز
- قدرت قطع : حداکثر جریان قابل تحمل فیوز در برابر اتصال کوتاه
انواع فیوز بر اساس سرعت عملکرد:
فیوز ها از نظر زمان قطع به دو دسته تندکار و کندکار تقسیم بندی می‌شوند:
1 ـ فیوز تندکار ( F ):
این تجهیز در سریع‌ترین زمان ممکن ( کمتر از 0.1 ثانیه ) در برابر اضافه بار یا اتصال کوتاه عمل می‌کنند. فیوزهای تندکار، در مدارهای الکترونیک حساس مانند مدارهای دیجیتال، مدارهای کنترلی و مدارهای روشنایی استفاده می‌شود. با حروف اختصاری F نمایش می‌دهند.
2 ـفیوز کندکار ( G ):
این نوع تجهیز با کمی تأخیر ( بیشتر از 0.1 ثانیه ) در برابر اضافه بار یا اتصال کوتاه عمل می‌کنند. از فیوزهای کندکار در مدارهایی استفاده می‌شود که دارای جریان راه اندازی بالا هستند مانند موتورهای الکتریکی، ترانسفورماتورها و کوره های برقی. با حروف اختصاری G نمایش می‌دهند.
نحوه محاسبه رنج فیوز:
به حداکثر جریانی که از این تجهیز میتواند عبور کند بدون اینکه قطع شود، اشاره دارد. نحوه محاسبه رنج مناسب برای حفاظت از مدار در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه بسیار مهم است.
نکته:
- ابتدا جریان کل مدار را محاسبه میکنیم.
- جریان کل مدار با مجموع تمام دستگاه‌های متصل به مدار است.
- برای محاسبه جریان هر دستگاه، به دفترچه راهنمای آن مراجعه میکنیم.
- ضریب اطمینان را در نظر می‌گیریم. (این ضریب برای جبران احتمالی افزایش جریان در شرایط خاص مانند راه‌اندازی موتور یا افزایش محیط در نظر گرفته می‌شود. )
- ضریب اطمینان عددی بین 1.1 تا 1.5 می‌باشد.
فرمول محاسبه: رنج فیوز = جریان کل * ضریب اطمینان.
فرض کنید میخواهیم رنج فیوز مناسب برای یک مدار را که شامل موارد زیر هست را محاسبه کنیم:
- یک لامپ 100 وات
- یک فن 50 وات
- یک موتور 200 وات
1 ـ محاسبه جریان کل مدار:
- جریان لامپ= 100 وات \ 220 ولت = 0.45 آمپر
- جریان فن= 50 وات \ 220 ولت = 0.23 آمپر
- جریان موتور= 200 وات \ 220 ولت = 0.91 آمپر
- جریان کل = 0.45 آمپر + 0.23 آمپر + 0.91آمپر =1.6 آمپر
2 ـ در نظر گرفتن ضریب اطمینان:
برای این مثال ضریب اطمینان را 1.2 در نظر می‌گیریم.
3 ـ محاسبه کل:
رنج فیوز= 1.6 آمپر * 1.2 = 1.92 آمپر
که ما در این مثال از یک فیوز 2 آمپر یا بیشتر استفاده میکنیم .
برای دانستن و اطلاعات بیشار در رابطه با انواع فیوزها و کاربرد آنها مقاله FUSE را مطالعه کنید .
