امروز میخواهیم در این مقاله از سایت دسـ تو دسـ شما را با فیوز الکتریکی آشنا کنیم

فیوز الکتریکی :

در شرایط کار عادی شبکه الکتریکی، جریان عبوری از طریق شبکه در حد مجاز است. اگر خطایی در شبکه اعم از خطای اتصال کوتاه فاز به فاز یا خطای فاز به زمین رخ دهد، جریان شبکه از حدود مجاز فراتر می‌‌رود. این جریان زیاد می‌تواند اثر حرارتی بسیار بالایی داشته باشد که خود باعث ایجاد صدمات دائمی در قطعات مهم  تجهیزات متصل به شبکه می‌شود. بنابراین این جریان خطا که مقدار بالایی است باید در سریعترین زمان ممکن قطع گردد. این عمل همان چیزی است که یک فیوز انجام می‌دهد. فیوز بخشی از مدار است که از یک هادی تشکیل شده که به راحتی ذوب می‌شود و هنگامی که جریان بیش از مقدار از پیش تعیین شده‌ای باشد اتصال را قطع می‌کند. فیوز در واقع ضعیف‌ترین بخش یک مدار الکتریکی است که وقتی جریان مدار از مقدار مشخصی که از قبل تعیین شده بیشتر باشد، قطع می‌کند.

 سیم فیوز:
وظیفه سیم فیوز حمل جریان نرمال بدون ایجاد گرمای بیش از حد است و در صورتیکه جریانی بیشتر از جریان نرمال از سیم فیوز عبور کند، بسرعت گرم شده و ذوب می‌گردد.

مواد مورد استفاده برای سیم فیوز:
مواد مورد استفاده برای سیم فیوز عمدتا شامل قلع، سرب، روی، نقره، آنتیموان، مس، آلومینیوم و غیره است.

 مقادیر مجاز سیم فیوز:
نقطه ذوب و مقاومت ویژه فلزات مختلفی که در سیم فیوز مورد استفاده قرار می‌گیرند به صورت زیر است:

 فلز نقطه ذوب مقاومت ویژه:
آلومینیوم 240oF 2.86 μ Ω – cm
مس 2000oF 1.72 μ Ω – cm
سرب 624oF 21.0 μ Ω – cm
نقره 1830oF 1.64 μ Ω – cm
قلع 463oF 11.3 μ Ω – cm
روی 787oF 6.1 μ Ω – cm

برخی مفاهیم مهم در مورد فیوز

مینیمم جریان ذوب :
کمترین مقدار جریانی است که فیوز به ازای آن ذوب می‌شود.

جریان نامی فیوز :
ماکسیمم مقدار جریانی است که فیوز ذوب نمی‌شود.

ضریب ذوب‌شوندگی:
برابر است با نسبت مینیمم جریان ذوب‌شوندگی به جریان نامی فیوز. بنابراین ضریب ذوب‌شوندگی = مینیمم جریان ذوب‌شوندگی به جریان نامی فیوز.

مقدار ضریب ذوب شوندگی همواره بزرگتر از یک است.

جریان احتمالی فیوز:
قبل از ذوب، عنصر فیوز باید جریان اتصال کوتاه را از خود عبور دهد. جریان احتمالی به صورت مقدار جریانی تعریف می‌شود که بلافاصله پس از وقوع اتصال کوتاه در شبکه از طریق فیوز شارش می‌یابد.

زمان ذوب یا زمان قبل از جرقه‌ زنی فیوز:
مدت زمانی است که طول می‌کشد تا سیم فیوز از طریق ذوب شدن مدار را قطع کند و از لحظه‌ای که اضافه‌جریان از طریق فیوز شروع به شارش می‌کند تا لحظه‌ای که سیم فیوز ذوب می‌شود ادامه دارد.

زمان جرقه زنی فیوز:
پس از قطع سیم فیوز، یک جرقه بین هر دو نوک سیم ذوب شده وجود خواهد داشت که در جریان صفر خاموش می‌شوند. مدت زمانی که از لحظه شروع جرقه‌زنی تا لحظه خاوش شدن آن طول می‌کشد، زمان جرقه‌زنی فیوز نامیده می‌شود.

زمان کار فیوز:
هرگاه جریانی بیش از جریان مجاز از طریق سیم فیوز عبور کند، مدت زمانی لازم است تا سیم ذوب و قطع شود و پس از آن جرقه‌زنی بین نوک‌های ذوب شده سیم فیوز آغاز شده که در نهایت خاموش می‌شوند. زمان کار فیوز، فاصله زمانی بین لحظه‌ای است که اضافه جریان از فیوز شروع به عبور می‌کند تا لحظه‌ای که جرقه فیوز خاموش می‌شود. یعنی:

زمان کار فیوز = زمان ذوب شدن + زمان جرقه زنی

ظرفیت حمل جریان سیم فیوز:
ظرفیت حمل جریان یک سیم فیوز به عوامل مختلفی از قبیل اینکه، از چه ماده‌ای برای ساخت آن استفاده می‌شود، ابعاد آن، یعنی قطر، طول، اندازه و شکل ترمینال‌های مورد استفاده برای اتصال و اطراف آن  بستگی دارد.

قانون فیوز:
قانون فیوز ظرفیت حمل جریان سیم فیوز را تعیین می‌کند که می‌توان به شرح زیر بیان نمود: حالت پایدار یعنی وقتی فیوز جریان عادی را از خود عبور می‌دهد بدون آنکه افزایش دما آن را به حد ذوب برساند. بدان معنا که در این شرایط پایدار، گرمای حاصل از عبور جریان از سیم فیوز برابر است با گرمای حاصل از اتلاف آن.

گرمای تولیدشده = I2R.

که در آن R مقاومت سیم فیوز است.

که در آن ρ مقاومت ویژه، l طول و a مساحت سطح مقطع سیم فیوز است.

که در آن d قطر سیم فیوز است.

که در آن K1 یک عدد ثابت است.

گرمای هدررفت ∝ سطحی سیم فیوز متناسب است با ∝ πd.l.

بنابراین گرمای تلف شده برابر است با:

که در آن K₂ یک عدد ثابت است.

حال با برابر قراردادن روابط (i) و (ii) داریم:

که در آن

عدد ثابت دیگری است.

که به قانون فیوز معروف است.

فیوز تعویض‌پذیر یا Kit Kat

نکته: مینیمم طول سیم فیوز مورد استفاده باید 2.5 تا 3.5 اینچ باشد.

مقادیر موجود در جدول فوق فقط زمانی صحیح است که سیم فیوز به بدنه فیوز تماس پیدا نکند زیرا وقتی سیم فیوز با ماده سرامیکی یا مواد دیگر در تماس باشد، مقدار جریان ذوب کنندگی با افزایش سرعت اتلاف گرما از سیم فیوز حامل جریان افزایش می‌یابد. از این رو باید در هنگام تعویض سیم فیوز، احتیاط لازم را انجام داد تا از تماس با دستگیره فیوز جلوگیری شود.

فیوز HRC یا فیوز با ظرفیت قطع‌کنندگی بالا: