قبل از انتخاب فیوز این مقاله را بخوانید!

 


اهداف آموزشی مقالۀ  انتخاب فیوز:

  • فیوز چیست؟
  • مشخصات فیوز
  • انتخاب نوع فیوز
  • منحنی عملکرد فیوز

 

  • فیوز چیست؟

 قبل از بیان توضیح در مورد عوامل مؤتر در انتخاب فیوز و معرفی انواع فیوز، ابتدا توضیح مختصری در مورد فیوز بخوانید:

فیوز در واقع سیم نازکی است که به صورت سری در مدار قرار می گیرد و با افزایش جریان به بیش از یک مقدار مجاز می سوزد و مدار را قطع می کند. فیوز ذوب شونده معمولی را فیوز فشنگی نیز می نامند. برای تشخیص سالم بودن فیوز، از یک پولک رنگی به رنگ های مختلف استفاده می شود که توسط یک سیم مقاومت دار نگهداشته می شود.

پس از سوختن سیم حرارتی فیوز، سیم مقاومت دار نیز سوخته و پولک فلزی که تحت کشش فنر کوچکی قرار دارد آزاد و به طرف بالا کشیده می شود. جنس سیم ذوب شونده معمولاً از نقره ساخته می شود که درجه حرارت ذوب آن ۹۵۰ درجه سانتیگراد است. برای رفع این عیب سیم حرارتی را از دو تکه که توسط لحیم بهم متصل می شود، می سازند زیرا لحیم در حرارت تقریبی ۲۳۰ درجه سانتی گراد ذوب می شود.

به عبارت دیگر می توان گفت فیوز ﻧﻮﻋﻲ رﻟﻪ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺮاي ﺣﻔﺎﻇﺖ از ﺳﻴﺴﺘﻢ در ﺑﺮاﺑﺮ ﺟﺮﻳﺎن ﻫﺎي ﺧﻄﺎي اﺿﺎﻓﻪ ﺑﺎر و اﺗﺼﺎل ﻛﻮﺗﺎه ﺑﻪ ﻛﺎر ﺑﺮده ﻣﻲﺷﻮد. فیوز به صورت مستقیم و غیرمستقیم در مسیر جریان مصرف کننده قرار می گیرد. در روش مستقیم تمام جریان از داخل فیوز عبور می کند و در روش غیرمستقیم با استفاده از نمونه برداری از جریان مصرف کننده به کمک وسائلی مانند ترانسفورماتور جریان، به وظیفه خود عمل می کند. فیوزهای معمولی نمی توانند عمل حفاظت موضعی را در مدارات الکتریکی به طور کامل و بدون خطا انجام دهند. 

 

انواع فیوز کاربردی
                                         انواع فیوز کاربردی
 
از فیوز برای حفاظت سیم، کابل و دستگاه های اندازه گیری، ترانسفورماتور، ماشینهای الکتریکی و دیگر مصرف کننده ها در مقابل جریان اضافی و اتصال کوتاه استفاده می شود. البته فیوز در جایی به کار می رود که ارزش نصب یک رله و یا یک جریان زیاد را نداشته باشد.
 
 
  • عوامل مؤثر در انتخاب فیوز

  • ولتاژ نامی
  • جریان نامی فیوز
  • جریان اسمی پایه فیوز
  • جریان اتصال کوتاه
  • فرکانس نامی
  • سطح عایقی
  • مشخصه زمان جریان (تند کار، کندکار، …)
  • نوع فیوز (فشنگی، چاقویی)
  • قابلیت یا عدم قابلیت محدود کنندگی جریان اتصال کوتاه
  • ضرایب ارتفاع و حرارت محیط
مفدار جریان و ظرفیت انتقال جریان فیوز : مقدار جریانی است که فیوز بدون اختلال می تواند آن را عبور دهد.
مقدار ولتاز مجاز فیوز : هر فیوز برای یک حداکثر ولتاژ مخصوص طراحی شده است. رنج ولتاژ بر مبنای ولتاژ بالا (HV) یا ولتاژ پایین (LV) می تواند باشد.
 
  • نماد فیوز در نقشه های الکتریکی

 
نماد-فیوز-در-استانداردهای-مختلف
 
  • نحوه عملکرد فیوز

 عنصر اصلی ساخت فیوز، یک نوار فلزی است که در یک محفظۀ غیر رسانا قرار دارد. با عبور جریان بیش از حد مجاز، نوار فلزی ذوب شده و مدار الکتریکی قطع می شود. بنابراین بعضی از انواع فیوزها یکبار مصرف هستند و بعد از هر بار عبور جریان بیش از حد مجاز، باید تعویض شوند. 

در شرایط عادی سیم یا المنت فیوز با مقاومت بسیار کم است و در روند عادی سیستم که به تغذیه متصل است تأثیر ندارد و اختلالی ایجاد نمی کند.

 

عملکرد-فیوز

 

نوع دیگری از فیوزها وجود دارد که از باریکۀ فلزی تشکیل شده است و با عبور جریان بیش از حد مجاز، گرم می شود سپس این باریکه خم شده و مدار را قطع می کند. به همین دلیل یکبار مصرف نیست و قابلیت چندین هزار بار قطع و وصل را دارد. یکی از انواع این کلیدها کلید مینیاتوری است. 

 

  • مشخصات فیوز

شناخت و توجه به مشخصات فیوز و ارتباط آن ها با مدار مورد حفاظت امری ضرورری در انتخاب فیوز است.

کمیّت و مشخصات الکتریکی که توسط کارخانۀ سازنده برای یک فیوز ارائه می شود به شرح ذیل است:

 جریان نامی In: جریانی است که قادر به تحمل آن به صورت دائم است بدون آنکه اثری بر فیوز داشته باشد.

 جریان ذوب و عدم ذوب: جریان ذوب شدن It، مقدار جریان مشخصی است که در زمانی معین، موجب عملکرد فیوز می شود. همچنین جریان عدم ذوب فیوز Int مقدار جریان مشخصی است که در زمانی معین، بدون آن که فیوز ذوب شود از آن عبور کند.

 قدرت قطع نامی: جریانی است که فیوز قادر است آن را تحت ولتاژ و فرکانس اسمی و ضریب قدرت معین قطع کند. قدرت قطع فیوزهای HRC  تا ۱۲۰ کیلو آمپر نیز میرسد. برای فیوز، قدرت وصل تعریف نشده است.

 ولتاژ نامی:  ولتاژی است که فیوز برای آن طراحی شده و قادر به تحمل آن به طور دائم است. به عبارت دیگر، ولتاژ دیده شده از دو سر فیوز، در لحظه قطع جریان باید کوچکتر یا مساوی ولتاژ نامی فیوز باشد. لذا در سیستم های زمین نشده (تک فاز یا سه فاز)  ولتاژ نامی فیوز باید بزرگتر یا مساوی ولتاژ خط (ولتاژ بین دو فاز)  باشد. در سیستم های زمین شده تک فاز ، ولتاژ نامی فیوز بزرگتر یا مساوی ولتاژ فاز و در سیستم های زمین شده سه فاز، ولتاژ نامی فیوز بزرگتر یا مساوی ولتاژ خط در نظر گرفته می شود.

 

  • دیگر مشخصات فنی فیوزها

جریان نامی پایه فیوز (A)

جریان اتصال کوتاه (KA)

فرکانس نامی (Hz)

سطح عایقی (V)

نوع فیوز (کاردی، فشنگی)

مشخصه های زمان جریان (تندکار، کندکار و …)

قابلیت محدودکنندگی جریان اتصال کوتاه (بلی/خیر)

ضرایب کاهش مقادیر نامی جریان ها در ارتفاعات و مکان های گوناگون با توجه به درجه حرارت محیط در انتخاب فیوز لحاظ باید مورد توجه قرار گیرد. (مشخصات زمان – جریان فیوزها ارائه شود).

 

  • پایداری فیوز

فیوز باید به گونه ای طراحی شده باشد که در حالات مختلف و شرایط کار طبیعی و غیرطبیعی، موارد مذکور زیر را برآورده کند:

در شرایط کار طبیعی و تحت وضعیت سرویسی مشخص شده، دمای قسمت های مختلف آن از مقادیر مشخص شده بیشتر نشود و در مشخصه زمان – جریان تعیین شده تغییر قابل توجهی ظاهر نشود.

پایداری حرارتی در طول مدت اتصال کوتاه و نیز در طول مدت برقراری جریان نامی کوتاه مدت تعیین شده برقرار باشد.

پایداری دینامیکی در برابر قوی ترین نیروی تولید شده به وسیلۀ حداکثر مقدار جریان اتصال کوتاه همانند فشار ضربه ای که به وسیلۀ قطع همان جریان تولید می شود.

 

  • منحنی عملکرد فیوز

عملکرد فیوز (سوختن فیوز) در دو مرحله متمایز پیش جرقه و محل جرقه صورت میگیرد. جریان اتصال کوتاه در محل فیوز در حالی که فیوز موجود نباشد یا اینکه دو سر آن با مقاومت بسیار کم اتصالی شده باشد را جریان احتمالی مینامند.

   وقوع اتصال کوتاه در پایین دست فیوز رخ می دهد، سبب طی شدن مراحل زیر می شود:

در مرحله پیش جرقه، المان فیوز به علت عبور جریان بیش از حد مجاز، آن قدر گرم می شود تا به نقطه ذوب شدن برسد. این جریان را جریان عبوری و زمان تداوم آن را زمان پیش از جرقه مینامند. این جریان، حداکثر جریانی است که فیوز، اجازه عبور از آن مدار را می دهد. در مرحله دوم المان شروع به ذوب شدن کرده و پارگی در یک یا چند محل از سیم ظاهر می شود که جرقه در آن محل ها پدید میآید. به علت دمای زیاد جرقه، ذوب شدن در محل پارگی شدت یافته و باعث افزایش طول پارگی خواهد شد.

بدین ترتیب مرتباً بر طول جرقه و به عبارت دیگر بر مقاومت مسیر افزوده شده و از جریان المان کاسته و باعث تضعیف مجدد جرقه (افزایش مقاومت مسیر) می شود تا اینکه جرقه کامل خاموش شده و قطع جریان مدار توسط فیوز صورت میگیرد. زمان ذوب شدن برای یک فیوز، مقدار ثابتی نیست و هر چه مقدار جریان بیشتر باشد، گرم شدن المان سریع تر صورت گرفته و زودتر به نقطه ذوب و سپس به قطع کامل مدار میرسد. به طوری که مشخصۀ زمان-عملکرد جریان فیوز همواره از نوع معکوس است.

 

 منحنی های فیوز: برای مشخص شدن نحوه عملکرد و کاربرد فیوز از منحنی های زیر استفاده می شود: 

الف- مشخصۀ زمان- جریان

منحنی زمان عملکرد بر حسب جریان احتمالی فیوز را مشخصه زمان- جریان می نامند. پارامتر این مشخصه، جریان اسمی In است. نوسان مشخصه میتوانند در حد۱۰+ درصد قرار گیرد و معمولاً به ازای دمای ۲۵ درجه سانتیگراد ارائه می شود.

 

منحنی-مشخصه-زمان-جریان-فیوز

 

ب- مشخصۀ محدود کنندۀ جریان

اصطلاح محدود کننده به فیوزی اطلاق می شود که جریان اتصالی را در کمتر از  یک چهارم سیکل قطع کرده و در نتیجه مانع از رسیدن جریان به مقدار پیک می شود. میدانیم که جریان اتصالی در نیم سیکل اول به مقدار پیک میرسد و سپس میرا  و رابطه آن با مؤلفۀ متقارن جریان اتصال تعیین می شود.

 

در انتخاب فیوزها توجه به نکات زیر حائز اهمیت است:

 

  • انتخاب فیوز برای حفاظت موتور

 جهت حفاظت موتور آسنکرون روتور قفسی در برابر اتصال کوتاه که به طور مستقیم به شبکه متصل میشود میتوان از فیوز کندکار استفاده نمود. جریان نامی این فیوز متناسب با زمان راه اندازی ۱٫۵ ، ۲ یا ۲٫۵  برابر جریان نامی موتور است. در موتورهای روتور سیم پیچی شده و موتورهای که با اتصال ستاره-مثلث راه اندازی می شوند از فیوز کندکار که جریان نامی آن ۱ تا ۱٫۵  برابر جریان نامی موتور است برای حفاظت در برابر اتصال کوتاه استفاده می شود.

 

  • انتخاب فیوز مناسب برای ساختمان

ترتیب تجهیزات مدار در تابلو برق، ابتدا کلید اصلی جدا کننده قابل قطع و وصل زیر بار، بعد از آن وسیله حفاظتی مانند فیوز و سپس کنتاکتور است. البته گفتنی است که کنتاکتور در مدارهای کنترلی به ویژه موتوری کاربرد دارد. 

در مدار ورودی به جای کلید اصلی جدا کننده زیر بار می توان از کلید خودکاری که نقش مجزا کننده را هم ایفا می کند، استفاده کرد. جریان نامی ایستادگی این کلید در برابر اتصال کوتاه باید از جریان اتصال کوتاه احتمالی در آن محل بیشتر باشد.

وسیله حفاظتی مانند فیوز یا کلید خودکار در هر تابلو باید به صورت مجزا تبیه شود. معیار انتخاب این وسیله حفاظتی یا به عبارتی همان فیوز، در مدار ورودی، جریان مصرفی کل تابلو است.

منظور از جریان مصرفی کل تابلو، مجموع جریان های خروجی با در نظر گرفتن ضرایب هم زمانی است.

در صورت استفاده از کلیدهای مینیاتوری در یک تابلو، نیاز است که از یک سری فیوز یا کلیدهای محدود کننده جریان اتصال کوتاه استفاده شود.

خوب است بدانید به فیوزی که بالادست کلیدهای مینیاتوری در تابلو استفاده می شود، اصطلاحاً فیوز پشتیبان گفته می شود. 

 

نکته: امروزه در اکثر تابلوهای برق صنعتی و ساختمانی از فیوز خودکار (اتوماتیک) که به نام کلید مینیاتوری مرسوم است، استفاده می شود. 

 

  • انواع فیوزها از نظر سرعت عملکرد

فیوزها از نظر سرعت عملکرد به دو دسته کندکار و تندکار تقسیم می شوند:

    •  فیوزهای کندکار

این نوع فیوزها در برابر عبور جریان بیش از حد، واکنش ملایم تری از خود نشان می دهند و برق را دیرتر قطع می کنند. با این همه واکنش این فیوزها در برابر جریان اتصال کوتاه تقریباً لحظه ای است. این فیوزها در جایی به کار می روند که اضافه بار کوتاه مدت، نباید سبب قطع مدار شود. مانند راه افتادن موتورهای الکتریکی.

 به طور کلی فیوز کندکار یا فیوز تأخیری به فیوزی گفته می شود که در هنگام راه اندازی الکتروموتورهای صنعتی، جریان راه اندازی را تحمل کرده و نمی سوزد؛ ولی در زمان اتصال کوتاه، این فیوز می تواند عمل کرده، مدار را قطع و موتور را محافظت کند.

   در این فیوزها که به صورت یک میله با قطر های مختلف است، قسمت های نازک تر در هنگام اتصال کوتاه می سوزند و مدار را قطع می کنند. فیوز معمولی قادر است ۸۰ درصد جریان نامی خود را به صورت نامحدود بکشد. ولی اگر دو برابر جریان نامی از آن عبور کند، سریعاً می سوزد. به همین جهت فیوزها غالباً هنگام راه اندازی موتورها می سوزند. زیرا موتوری که هنگام کارکرد عادی ۶ آمپر مصرف می کند، ممکن است هنگام راه اندازی برای چند ثانیه تا ۳۰ آمپر بکشد.

   از سوی دیگر سیمی که می تواند ۱۵ آمپر را به طور مداوم با ایمنی از خود عبور دهد، اگر ۳۰ آمپر پیوسته از آن بگذرد احتمالاً صدمه خواهد دید و یا حتی ممکن است سبب آتش سوزی شود.

   اما اگر ۳۰ آمپر برای چند ثانیه از آن بگذرد، سیم آسیب نمی بیند و سبب آتش سوزی نخواهد شد. به همین علت نوع دیگری از فیوز ساخته شده است که به فیوزهای تأخیر زمانی معروف است. فیوزهای تأخیر زمانی در مدار اتصال کوتاه و یا مداری با بار اضافی کم و پیوسته، به همان سرعت فیوزهای معمولی می سوزند؛ ولی قادرند بار اضافی زیاد را در کمتر از یک دقیقه تحمل کنند. به همین سبب این نوع فیوز برای موتورها مناسب است.

   امروزه تمامی انواع فیوزهای فشنگی بیشتر در تأسیسات جدید برق رسانی برای حفاظت مدارها استفاده می شوند و برای کنترل مدار اصلی، بعد یا قبل از کنتور برق، کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.

فیوز کندکار جریان های زیاد را دیرتر از فیوز تندکار قطع می کنند.

 

    •  فیوزهای تندکار

 به فیوزی گفته می شود که اگر جریان از حد تعریف شده بیشتر شود، به صورت گرمای RI2 (قانون ژول) ذوب شده و مدار را قطع می کند. از نمونه های فیوز تند سوز می توان به فیوز فشنگی و فیوز شیشه ای اشاره کرد. این فیوزها زمان قطع کمتری نسبت به فیوزهای کندکار داشته و به همین دلیل در مصارف روشنایی استفاده می شوند.

 
 
  • منحنی مشخصه فیوزهای تندکار و کندکار

به طور کلی در منحنی مشخصه هر فیوز تمام نقاط زیر منحنی، ناحیه ای است که فیوز عمل نخواهد کرد. به طور مثال در نقطه A هیچ  یک از دو فیوز ۲۵ آمپر تندکار و کندکار عمل نمی کنند. هم چنین  نقاط بالای منحنی مشخصه هر فیوز ناحیه  ای غیر قابل دسترسی است و فیوز با عملکرد خود اجازه نمی دهد به این نقاط برسیم. به طور مثال در شکل زیر نقطۀ B، نقطه ای است که در صورت استفاده از هر یک از دو فیوز، قبل از رسیدن به این نقطه مدار را قطع می کنند. به طور مثال فیوز ۲۵ آمپر در جریان ۱۰۰۰ آمپر قبل از رسیدن به نقطه B در t=0.10 مدار را قطع می کند.

همان طور که در شکل زیر مشاهده می کنید، منحنی مشخصه فیوز دیر ذوب یا کندکار در بالای منحنی مشخصه فیوز زود ذوب یا تندکار قرار می گیرد.

 
 
منحنی-مشخصه-فیوزهای-تندکار-و-کندکار

 

  • انتخاب فیوز

برای انتخاب فیوز باید به کاربرد آن توجه داشت. برای خطوط ساده فیوزهای ذوب شونده جهت حفاظت کافی است. اما در شبکه های گسترش یافته با مصرف کنندگان صنعتی تنها فیوزهای ذوب شونده کافی نیست. زیرا در صورت سوختن یکی از سه فیوز قبل از دو فیوز دیگر موتور تحت ولتاژ دو فاز باقیمانده و خطر سوختن آن در بین است (دو فاز شدن موتور سه فاز) در این مواقع باید از رلۀ بیمتال و رلۀ مغناطیسی استفاده کرد تا در برابر قطع هر فاز فرمان قطع کامل صادر شود. مقدار فیوز برای کابل یا سیم با توجه به شدت جریان مجاز عبوری از سیم و جریان نامی فیوز انتخاب می شود.

انتخاب فیوز براساس نوع حفاظت از مدار (اضافه بار، اتصال کوتاه) و در نظر گرفتن نوع بار (فیوز سریع یا تندکار، فیوز تأخیری یا کندکار) و با مراجعه به منحنی های مشخصه عملکرد فیوز (منحنی جریان زمان) انجام می گیرد. در صورتی که از چند فیوز پشت سر هم استفاده شود برای تأمین حفاظت موضعی بهتر است فیوز بالادست با ضریب ۱٫۶ برابر فیوز پایین دست انتخاب شود تا از عملکرد نابهنگام فیوز حتی الامکان جلوگیری کند. وسایل حفاظتی مدار با توجه به جریان مجاز تعدیل شده (پس از اعمال ضرائب مختلف به جریان موردنیاز، مثال ضریب همزمانی) انتخاب می شوند.

 

جدول علائم درج شده بر روی فیوزها

                                   

 

  • فیوزهای G جریان های کمتر از جریان ذوب تا جریان نامی قطع را، وصل نگه می دارند.
  • فیوزهای A جریان های بیش از چند برابر جریان نامی معین خود تا محدوده جریان نامی قطع را، وصل نگه می دارند.

 

فیوزها باید به آسانی در داخل تابلو یا کلید فیوز قابل نصب باشند.

 

  • انواع فیوز از نظر ولتاژ

فیوزها با توجه به ولتاژ تغذیه ورودی به دو دسته تقسیم می شوند.

  • فیوزهای AC
  • فیوزهای DC

انواع-فیوز-از-نظر-ولتاژ

 

 

  • فیوزهای DC

در سیستم DC با ذوب سیم فلزی به علت حرارت ناشی از اضافه جریان، آرکی ایجاد می شود که از بین بردن آن بسیار سخت است و این به دلیل مقدار ثابت DC است.

بنابراین نیاز است برای کاهش آرک فیوز DC، فیوز DC را کمی بزرگتر از فیوز AC تولید کنند که با افزایش فاصله بین الکترودها به کاهش آرک در فیوز کمک می کند.

 

  • فیوز AC

در سیستم های AC ولتاژ با فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز، تغییر دامنه دارد، به عبارت دیگر از صفر تا ۶۰ در هر ثانیه. بنابراین آسان می توان آرک یا جرقه را از بین برد.

با توجه به توضیحاتی که عنوان شد، نتیجه می گیریم که فیوزهای AC از نظر اندازه، نسبت به فیوزهای DC کوچک تر است.

 

دسته بندی دیگر فیوزها براساس عملکرد یک باره یا چند باره است.

  • فیوزهای کارتریج

این نوع فیوزها به منظور حفاظت از مدارهای الکتریکی که جریان و ولتاژ بالایی احتیاج دارند مانند موتورها، تهویه هوا، یخچال، پمپ و … استفاده می شود. بازه و رنج این فیوزها از ۶۰۰ آمپر و ۶۰۰ VAC است و در تابلوهای برق مسکونی، تجاری و صنعتی کاربرد دارند.

فیوزهای کارتریج در یک پایه محصور شده و به دسته های فیوزهای کارتریج نوع لینک و فیوزهای کاتریج نوع D تقسیم می شوند.

فیوز کارتریج نوع D دارای یک حلقه آداپتور، پایه، کلاهک و کاتریج است. پایه فیوز به کلاهک فیوز متصل می شود و کاتریج داخل کلاهک است. مدار هنگامی تکمیل می شود که سر کارتریج از طریق هادی لینک فیوز اتصال پیدا کند.

 

  • فیوز HRC فیوز با ظرفیت قطع بالا 

در فیوز HRC یا فیوز کارتریج نوع لینک، سیم یا المنت فیوز می تواند جریان اتصال کوتاه را به صورت مطمئن برای مدت زمان معین تحمل کند. در این مدت زمان اگر خطا برطرف شود، فیوز خاموش نمی شود یا به عبارتی نمی پرد، در غیر این صورت ذوب می شود و یا فیوز می پرد و اتصال مدار با منبع خارجی را قطع می کند. بنابراین مدار بی خطر است.

  • ساختار فیوز HRC

ماده متداول که برای ساخت فیوز HRC استفاده می شود، شیشه است. البته همیشه این گونه نیست. سایر ترکیب های شیمیایی نیز براساس فاکتورهای مختلف در ساخت فیوزهای HRC استفاده می شوند.

محفظه بیرونی این فیوزها به منظور جلوگیری از تأثیر جو بر روی مواد فیوز، کاملاً مستحکم ساخته می شوند.

محفظه سرامیکی این فیوزها در هر دو طرف دارای درپوش فلزی است که سیم نقره ای ذوب شونده به آن جوش داده شده (لینک شده) است. محفظه و اطراف المنت فیوز با پودر پر کننده ای فشرده شده است. 

گرمای تولید شده ناشی از اضافه جریان، ذرات نقره ذوب شده را تبخیر می کند. واکنش شیمیایی بین بخار نقره و پودر پر کننده منجر به ماده ای با مقاومت بالا می شود که به خاموش کردن جرقه در فیوز کمک می کند. 

در این نوع فیوز در صورت جریان خطای بالا، زمان قطع کردن کم و در صورتی که جریان خطا زیاد نباشد، زمان قطع افزایش خواهد داشت.

 

 

فیوز-HRC-و-عملکرد-آن

 

  • عملکرد فیوز HRC

با عبور اضافه جریان نامی از فیوز HRC، سیم یا المنت فیوز ذوب و تبخیر می شود و در طی واکنش بخار نقره با پودر پرکننده، ماده ای با مقاومت بالا ایجاد شده که جرقه را حذف می کند.

به منظور تأمین قدرت قطع بالاتر از ظرفیت کلیدهای اتوماتیک (خودکار) قبل از آن از فیوز HRC با شرایط زیر استفاده می کنیم:

  •  بین جریان نامی کلیدهای خودکار و فیوز هماهنگی وجود داشته باشد.
  • موقعیت نصب فیوز در سمت ورودی یا بالادست کلیدها باشد.

در شکل زیر منحنی مشخصه چند فیوز HRC را مشاهده می کنید.

 

منحنی-مشخصه-فیوزهای-HRC

 

  • فیوزهای با ولتاژ بالا (HV)

از این دسته از فیوزها در سیستم های قدرت، جایی که ممکن است بریکر یا مدار شکنی جهت حفاظت موجود نباشد، به منظور حفاظت از ترانسفورماتورهای قدرت (توان) و ترانسفورماتورهای توزیع استفاده می شود.

بازۀ فیوزهای HV از بیش از ۱۵۰۰ ولت تا ۱۳ کیلو ولت است. المنت فیوز ولتاژ بالا به طور کلی از مس، نقره یا قلع ساخته شده است.

 

  • انواع فیوز از نظر ساختار

تقسیم بندی عملکرد فیوزها از دید سازندگان متفاوت است. از کاملترین تقسیم بندی ها میتوان به استاندارد IEC60269 اشاره کرد.

فیوز از نظر ساختار و شکل ظاهری انواع مختلفی دارد. فیوزها را بر حسب مقدار ولتاژ و نوع ساختمان قطع کننده شان به انواع زیر تقسیم بندی می شوند:

 

انواع فیوز
                                                                  انواع فیوز از نظر ساختار
  1. فیوزهای فشنگی
  2. کاردی (تیغه ای)
  3. فیوز حرارتی
  4. فیوز الکترونیکی
  5. فیوز مغناطیسی
  6. فیوز توان بالا فشار ضعیف NH
  7. فیوز فشار قوی HH
  8. اتوماتیک (آلفا)
  9. بوکسی
  10. شیشه ای یا کارتریج

فیوز حرارتی را بر حسب مقدار ولتاژ و نوع ساختمان قطع کننده شان به انواع زیر تقسیم بندی می کنند:

  • فیوزهای حرارتی ذوب شونده
  • فیوزهای حرارتی بی متال

   

  • انواع فیوز کاربردی

  • فیوز فشنگی

برای نصب این فیوزها از یک پایه چینی و یک کلاهک چینی که فیوز داخل آن جای می گیرد و پشت این کلاهک شیشه ای است, استفاده می شود. سیم حرارتی داخلی فیوز به ازاء جریان به خصوصی در زمان معینی ذوب شده و سبب قطع مدار مربوط به آن می شود. فیوز ذوب شونده معمولی را فیوز فشنگی نیز می نامند.

انواع فیوز فشنگی
                                                        انواع فیوز فشنگی

 

سیم حرارتی آن در داخل براده هایی از سرامیک، پودر چینی یا خاک نرم کوارتز همراه با ماسه قرار دارد و جرقه حاصل از قطع شدن سیم حرارتی را سریع خنک کرده و بلافاصله قطع می کند. این مواد هم چنین باعث خنک شدن سیم ذوب شونده داخل فیوز می شود تا هنگام عبور جریان، سیم بیش از اندازه گرم نشود. این قسمت که محفظه ای چینی یا در بعضی موارد شیشه ای است را فشنگ فیوز یا پاترون فیوز می نامند.

 

فیوز حرارتی
                                              فیوز حرارتی
  • فیوز حرارتی

        • فیوز حرارتی با سیم ذوب شونده

در فیوز ذوب شونده، یک سیم حرارتی وجود دارد که در سر راه جریان بسته می شود و در اثر عبور جریان زیاد گرم شده و در درجه حرارت معینی ذوب می شود و مدار را قطع می کند جرقه ای که در زمان قطع ایجاد می شود و باعث سوختن و سیاه شدن کنتاکت و عایق های اطراف می شود، باید برطرف شود.

برای برطرف نمودن اثر جرقه، سیم را در داخل یک فشنگ چینی یا سفالینی قرار می دهند و اطراف سیم را با ذرات کوارتز پر می کنند. جرقه ایجاد شده در اثر قطع توسط براده کوارتز خنک شده و از بین می رود. فیوز مدار را باید طوری انتخاب کرد که قبل از اینکه به مقدار ماکزیمم خود برسد، مدار را قطع کند تا به دستگاه های بعد از فیوز آسیبی نرسد.

برای تشخیص فیوز سوخته از پولک نشانه استفاده می شود. این پولک توسط سیم نازکی محکم شده است. این سیم نازک در هنگام ذوب شدن سیم داخل فیوز نیز پاره شده و پولک توسط نیروی فنر کوچکی که در زیر آن قرار گرفته قدری به طرف خارج پرتاب می شود و نشان می دهد که فیوز سوخته است. ضمناً رنگ پولک فیوز نماینده جریان اسمی فیوز است. در ادامه بیشتر راجع به رنگ پولک فیوزها بحث می کنیم.

فیوزهایی که در راه اندازی الکتروموتور به کار می روند، برای زمان کوتاه (زمان راه اندازی موتور) تحمل جریان بیشتری را دارند (جریان راه اندازی موتور) به همین علت به آنها فیوز تأخیری، موتوری یا کندکار و به فیوزهای معمولی فیوز تندکار می گویند.

برای عملکرد در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه مانند فیوز شیشه ای، فشنگی، چاقویی (این فیوزها یکبار مصرف هستند) مورد استفاده قرار می گیرند.

 

        • فیوز حرارتی یا بی متال

جهت محافظت از سیستم در مقابل اضافه بار با دقت بیشتری نسبت به فیوز حرارتی با سیم ذوب شونده به کار برده می شود و پس از عملکرد، قابل استفاده مجدد است (در صورت رفع عیب). بی متال در مقابل حرارت ناشی از بار اضافی لحظه ای تغییر شکل داده و باعث قطع مدار می شود.

رله های حرارتی جریان راه اندازی الکتروموتورها را تحمل می کنند. این نوع فیوز برای حفاظت از سیستم در برابر اتصال کوتاه مناسب نیست. 

 

 

  •  فیوز کاردی

با توجه به تنوع فعالیت های صنعتی این فیوزها دارای تنوع بسیاری است. یک نمونه از این فیوزها معمولاً به شکل مکعب مستطیل با دو قسمت فلزی (مانند کارد) که از دو سر آن خارج شده است. ولتاژ این فیوزها بسته به تجهیزاتی که از آنها حفاظت میکنند  بین ۵۰۰ تا ۱۲۰۰ ولت و با شدت جریان های مختلف است.

فیوز کاردی
        فیوز کاردی

 

 

  • فیوز بوکسی

   این فیوزها دارای فشنگی است که می توانند از نوع تندکار یا کندکار باشد. نوع تندکار اغلب برای مدارهای روشنایی و نوع کندکار اغلب برای الکتروموتورها به کار می رود که در اصطلاح به آن فشنگ موتوری می گویند. داخل فشنگ ها یک سیم حرارتی ذوب شونده هست که اطراف آن با خاک نرم کوارتز و ماسه پر می شود تا حرارت و جرقۀ حاصل از سوختن سیم حرارتی را به خود جذب کند.

فشنگ ها دارای یک پولک رنگی در انتهای خود است که پشت شیشۀ کلاهک فیوز قرار می گیرد. این پولک با یک سیم نازک به سرفشنگ وصل شده که آمپر نامی آن را مشخص می کند، و پس از سوختن فیوز این پولک نیز د داخل آن قرار می گیرد.

 

 

بیشتر بخوانید:

آموزش صفر تا صد کلید اتوماتیک اشنایدر

فایل کامل آموزشی کلید مینیاتوری

اتفاوت فیوز، کلید مینیاتوری و کلید اتوماتیک

 

                        

  • فیوز الکترونیکی

این فیوزها محافظت از مدار را در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه با دقت و سرعت عمل بالایی انجام می دهند. فیوز حرارتی با سیم ذوب شونده یکبار مصرف بوده و پس از عملکرد بایستی تعویض شوند.

در قسمت بالای فشنگی فیوز، پولکی تعبیه گردیده که در صورت عملکرد فیوز از محل خود خارج شده و سوختن فیوز را مشخص می کند.

فیوز الکترونیکی
              فیوز الکترونیکی

 

  • فیوز مغناطیسی

فیوزهای مغناطیسی نیز تایع شدت جریان است. در اثر بروز اضافه جریان، میدان مغناطیسی سیم پیچی فیوز قوی شده و براساس خاصیت جذب یک هسته آهنی مدار را قطع می کند. در این فیوزها زمان قطع خط را می توان به وسیله فنری تنظیم کرد. در بین فیوزهای مغناطیسی، فیوز سریع نیز موجود است که برای قطع مدار در زمان معینی تنظیم نمی شود بلکه فیوز با عبور جریان بیشتر از جریان نامی خط فوراً قطع می شود.

اغلب فیوزهای بی متال و فیوزهای مغناطیسی را با هم به کار می برند تا مدار (به ویژه الکتروموتورها) را از بار اضافی و جریان زیاد حفاظت کند (کلید مینیاتوری-کلید فیوز).

رله های مغناطیسی جریان راه اندازی الکتروموتور را تحمل نمی کنند.

  • فیوز توان بالا

   در شبکه های فشار ضعیف با توان زیاد از فیوزهای NH استفاده می شود. این فیوزها دارای دسته ای است که توسط آن فیوزها را در جای خود جا می اندازند و یا خارج می کنند و به آن فیوزکش می گویند. چنین فیوزهایی در قسمت های شهری و سیم و کابل های شهری در جعبه تقسیم مخصوصی قرار می گیرند (فیوز کاردی).

  • فیوز فشار قوی

فیوزهای HH برای فشار قوی مورد استفاده قرار می گیرند و خیلی بلندتر از فیوزهای معمولی تا ۵۰۰ ولت است و برای حفاظت ترانسفورماتورهای توزیع  و ترانسفورماتورهای اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرند.

فیوز HH فقط در جایی به کار برده می شود که قدرت اتصال کوتاه از MVA ۴۰۰ (مگا ولت آمپر) تجاوز نکند. ساختمان فیوز HH شبیه به فیوز فشار ضعیف است. در داخل یک لوله چینی یا فیبری بزرگ سیم فیوز به صورت مارپیچ (جهت بزرگتر کردن مسیر جرقه) قرار گرفته و در دو انتها به دو کلاهک فلزی محکم شده است.

سیم فیوز به طور آزاد در داخل براده کوارتز قرار دارد یا مدار داخل لوله دندانه دندانه است و سیم از داخل دندانه ها عبور کرده است. فیوزهای فشار قوی دارای یک سیم فرعی اند که با قطع شدن آن دکمه ای به خارج پرتاپ می شود و نشان می دهد که فیوز سوخته است. می توان از حرکت این دکمه برای مدار فرعی (مدار خبر) استفاده کرد که از قطع فیوز در داخل اطاق فرمان اطلاع حاصل کرد.

با قرار دادن چندین فیوز در یک مدار می توان طوری فیوزها را انتخاب کرد که قطع فیوز به طور دلخواه انجام گیرد یعنی فیوز، فقط مداری که اتصال کوتاه شده قطع کند و دیگر مدارها در زیر بار باقی بمانند، در صنعت به فیوز فشار قوی (کات اوت) نیز گفته می شود.

  • انتخاب فیوز کات اوت، فیوز مناسب حفاظت از ترانسفورماتور و بانک خازنی

در سیستم های توزیع برق به منظور حفاظت از فیدرهای برق و حفاظت ترانسفورماتورها، در اتصال به خطوط اولیه توزیع، از فیوز کات اوت (cutout) استفاده می شود.

 فیوزهای کات اوت اغلب به منظور حفاظت ترانسفورماتورها، بانک های خازنی و فیدرهای توزیع  به کار گرفته می شوند.

 

به طور معمول جریان نامی فیوزهای کات اوت را بالاتر از جریان نامی ترانسفورماتور در نظر می گیرند تا در برابر اضافه بارهای کم، فیوز نسوزد و از قطع های مکرر جلوگیری شود.

 

 

حفاظت-فیدرهای-توزیع-ترانسفورماتور-و-بانک-خازنی-با-فیوز-کات-اوت-cut-out
                                                 فیوز کات اوت- Cut out

           

  • فیوز اتوماتیک یا آلفا

نوع دیگر فیوز، فیوز اتوماتیک یا خودکار است که عبور جریان بیش از حد مجاز از آن باعث قطع مدار می شود و می توان دوباره شستی آن را بداخل فشرد تا ارتباط برقرار شود. بعضی از فیوزهای خودکار دو عمل جریان زیاد و بار زیاد را در مدارها کنترل می کنند.

 

  • ﻓﻴﻮز ﺑﺎﻳﺪ ﺑﻪ آﺳﺎﻧﻲ در داﺧﻞ ﺗﺎﺑﻠﻮ و ﻳﺎ ﻛﻠﻴﺪ ﻓﻴﻮز ﻧﺼﺐ و ﺗﻌﻮﻳﺾ شود.
  • دمای فیوز در شرایط کاری پیش بینی شده از مقادیر تعیین شده فراتر نرفته و در مشخصه جریان-زمان، جریان آن تغییر چندانی حاصل نشود.
  • فیوز بایستی پایداری دینامیکی و حرارتی لازم در طول مدت اتصال کوتاه و نیز در طول مدت زمان عبور جریان اسمی کوتاه مدت تعیین شده را دارا باشد.
  • فیوز NH  (به لحاظ ساختمان داخلی) جریان اتصال کوتاه را قبل از رسیدن به ماکزیمم شدت جریان قطع می کند.

 

کلید مینیاتوری نوعی فیوز است با این تفاوت که قطع و وصل مدار توسط رله بی متال و رله مغناطیسی صورت می گیرد. در نتیجه این فیوز یک بار مصرف نیست و می تواند از مدار در مقابل جریان اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت کند. کلید مینیاتوری نوعی کلید اتوماتیک است.

 

  • کلید فیوز

قطع ولتاژ هر فاز میتواند توسط قطع کردن هر فیوز انجام شود. این عملکرد، مشکل اساسی دارد. اول اینکه در سیستمهای سه فاز نمیتوان همزمان هر سه فاز را قطع کرد. دوم آنکه قطع فازها مشکل است. برای رفع این مشکلات می توان از کلید-فیوز استفاده کرد. بنابراین با استفاده از این وسیله علاوه بر حفاظت می توان ولتاژ سیستم را نیز به راحتی قطع یا وصل کرد.

کلید فیوز
                           کلید فیوز

 

  • رنگ پولک در فیوز

رنگ پولک ها نمایانگر آمپراژ اسمی فیوز است. فیوزهای اتوماتیک (فیوز آلفا، کلید فیوز و موارد شبیه) با استفاده از بی متال برای حفاظت در برابر اضافه بار همراه با قطع کننده مغناطیسی (بوبین قطع اتصال کوتاه) جهت حفاظت اتصال کوتاه، برای حفاظت از شبکه های خانگی و عمومی مورد استفاده قرار می گیرند.

این فیوزها پس از عملکرد و قطع سیستم آماده وصل مجدد است. کلید فیوزهای مینیاتوری برای قطع و وصل بار به عنوان یک کلید نمی توانند مورد استفاده قرار گیرند.

در صورت استفاده از چند فیوز برای حفاظت یک مسیر، فیوزها باید طوری انتخاب شوند که منحنی جریان-ولتاژ آنها با هم تداخل نداشته باشند. رنگ پولک و ته فیوز براساس جریان اسمی بر حسب (آمپر) فیوز به شرح زیر است:

نمایش رنگ پولک ها بر روی فیوزهای ذوب شونده

رنگ پولک

جریان اسمی

رنگ پولک

جریان اسمی

رنگ پولک

جریان اسمی

رنگ پولک

جریان اسمی

صورتی

۲

سرخ

۱۰

زرد

۲۵

مسی

۶۳

قهوه ای

۴

خاکستری

۱۶

سیاه

۳۵

نقره

۸۰

سبز

۶

آبی

۲۰

سفید

۵۰

سرخ تیره

۱۰۰

 

پودر داخل فیوزهای حرارتی با سیم ذوب شونده معمولاً اکسید سیلسیوم Sio2 (کوارتز پودر شده) با درجه خلوص بالا است.

قابل توجه هست فیوز کریرهای اشنایدر در دو مدل تک پل و سه پل موجود است.

 

بیشتر بخوانید:

 
 
 

در صورتی که سوالی در خصوص مطالب بیان شده دارید می توانید در قسمت نظرات از ما بپرسید یا با ارائه پیشنهادات خود، ما را در بالا بردن کیفیت مقالات یاری کنید.

مقالات مرتبط

نظرات