تماس با ما : 09121012481

فیوز چیست؟

15 دقیقه مدت زمان مطالعه مقاله
 فیوز چیست؟

برای حفاظت از تجهیزات الکتریکی از قبیل سیم ها ، کابل ها ، دستگاه های اندازه گیری، ترانسفور ماتورها، ماشین های الکتریکی و دیگر مصرف کننده ها در برابر اتصال کوتاه و جریان اضافی یا اضافه بار ، و همچنین تامین ایمنی در صورت اتصال کوتاه بین فاز و نول از وسیله ای به نام فیوز استفاده می شود .فیوز یک وسیله حفاظتی است که در ابتدای مسیر جریان فازهای مختلف یک مدار الکتریکی ، به صورت سری قرار  می گیرد .


تاریخچه


در زمان‎های بسیار دور، فیوز چیزی به‌ جز یک سیم ساده نبود. اولین فیوز محصور شده (در بسته) در سال 1890 توسط ادیسون ساخته شد. پس‌ از آن فیوز در انواع مختلفی تولید شد.


چرا ما به فیوز احتیاج داریم؟


فیوزها در وسایل منزل برای جلوگیری از اتصال کوتاه و آسیب در اثر اضافه بار یا جریان زیاد استفاده می شوند. در صورت عدم استفاده از فیوز ، خطای الکتریکی در سیم کشی باعث میشود، سیم و وسایل برقی را بسوزند و ممکن است خانه آتش بگیرد. تلویزیون ، رایانه ، رادیو و سایر لوازم خانگی ممکن است در معرض خطر باشد. اما با وجود فیوز، تنها با یک جرقه ناگهانی منبع تغذیه از مدار جدا شده و جلوی هرگونه اتفاق و آتش سوزی را میگیرد. به همین دلیل برای محافظت از لوازم منزل خود در برابر آسیب به فیوز احتیاج داریم.

 

دسته بندی فیوزها از نظر زمان قطع:

 

فیوز تندکار:


فیوز تندکار در کوتاه ترین زمان ،پس از رخداد اتصال کوتاه ارتباط مصرف کننده را از برق قطع می کند . به همین دلیل از این نوع فیوز در مصارف روشنایی استفاده می شود


فیوز کندکار:


این فیوز، نسبت به فیوز تندکار، زمان قطع بیشتری دارد در مدت زمان بیشتری نسبت به فیوز کندکار پس از رخداد اتصال، مصرف کننده را از برق قطع می کند. فیوز کندکار معمولا برای راه اندازی موتورهای الکتریکی به کار می رود، زیرا موتورها در آغاز راه اندازی جریان زیادی از شبکه برق می کشند و پس از آن، شدت جریان به سطح جریان نامی کاهش می یابد.


فیوزها بر حسب مقدار ولتاژ و مکانیزم عمل :


•    فیوز حرارتی ذوب شونده یا فیوز فشنگی
•    فیوز آلفا یا اتوماتیک
•    فیوز مینیاتوری
•    فیوز کاردی یا چاقوئی
•    فیوز شیشه ای
•    فیوز کارتریج

 


فیوز حرارتی ذوب شونده یا فیوز فشنگی :


فیوزهای فشنگی از سه بخش پایه فیوز ، بدنه استوانه ای یا فشنگ و کلاهک شیشه دار تشکیل شده اند.در داخل بدنه استوانه ای یا همان فشنگ نوار فلزی ذوب شونده که از جنس آلیاژ مخصوص و گاهی از جنس نقره است قرار می گیرد.اطراف این نوار را از کوارتز فشرده  پر می کنند که باعث خنک شدن سیم ذوب شونده و جلو گیری از ایجاد جرقه در داخل فیوز می گردد تا هنگام عبور جریان، سیم بیش از اندازه گرم نشود.
* ترمیم فیوز فشنگی پس از ذوب شدن سیم حرارتی آن ، خلاف مقررات ایمنی است.


فیوز آلفا ( اتوماتیک ) :


فیوز اتوماتیک یا آلفا نوعى فیوز خودکار است که عبور جریان بیش از حد مجاز از آن باعث قطع مدار مى شود؛ اما مى توان دوباره شستى آن را به داخل فشرد تا ارتباط برقرار گردد. بعضى از فیوزهاى خودکار دو عمل جریان زیاد و بار زیاد را در مدارها کنترل مى کنند؛ اما پس از قطع شدن، باید پس از مدت کمى دوباره شستى مربوط به آن را فشار داد تا مدار را وصل کند به عبارتی این فیوزها یکبار مصرف نیستند .در فیوزهاى اتوماتیک دو عنصر مغناطیسى و حرارتى وجود دارد. اولى اتصال کوتاه یا جریان زیاد و دومى (بى متال) بار زیاد (افزایش جریان تدریجى) را قطع مى کند.


فیوز مینیاتورى Miniature circuit breaker – MCB 


نوعى فیوز اتوماتیک است که از نظر ساختمان داخلى به فیوز آلفا شباهت دارد و از سه قسمت رله مغناطیسى (رله جریان زیاد زمان سریع برای قطع مدار در شرایط اتصال کوتاه)، رله حرارتى یا رله بى متال (رله جریان زیاد تأخیرى برای قطع مدار در شرایط اضافه بار) و کلید تشکیل شده است. این مجموعه را کلید مینیاتورى نیز مى نامند.


* این فیوزها در استاندارد  VDEقدیم با دو حرف L و G نامگذارى مى شدند که حرف L نشان دهنده ى فیوز تندکار و در مصارف روشنایى به کار می رفت و حرف G کندکار و در راه اندازى موتورها استفاده مى شد. امروزه در استاندارد IEC  نوع تندکار با حرف B و نوع کندکار با حرف C نشان داده مى شود. این فیوزها در انواع تک فاز و سه فاز ساخته مى شوند.
 
* فیوزهای مینیاتوری از رنج ۲ تا ۶۳ آمپر در بازار موجودند.
* فیوزهای مینیاتوری به صورت تکی ، دوتایی و سه تایی در بازار موجودند .
* برای نصب این فیوزها به ریل های مینیاتوری نیاز است .
* جریان نامی این فیوزها به همراه حرف L یا B (تندکار) و یا حرف G یا C ( کندکار) بر روی بدنه آن ها مشخص می شود و نیازی به کدهای رنگی ندارند .


مانند : B10 یا L10 که یک فیوز مینیاتوری تندکار با جریان نامی ۱۰A است و یا  C20یا G20 که یک فیوز مینیاتوری کندکار با جریان نامی ۲۰A می باشد .


فیوزفیوز کاردی یا چاقویی:


فیوز های کاردی یا چاقویی جزء فیوزهای فشار قوی هستند و برای حفاظت ترانسفورماتورهای توزیع و در انواع تابلوهای برق و در شبکه های با توان زیاد استفاده می شود.فیوز های کاردی دارای مزایای زیادی می باشند، این فیوز ها دارای سرعت عملکرد بالایی می باشند،تعویض سریع ،قیمت مناسب این فیوز ها به نسبت کاربردش،کاهش چشمگیر در تلفات سیستم های الکتریکی می باشد که این مزایا باعث شده در سطح وسیعی در صنعت مورد استفاده قرار گیرد.


فیوز فیوز های فشار قوی:


فیوز های فشار قوی در سیستم های جریان برق متناوب و فرکانس 50 و 60 هرتز کار می کنند و ولتاژ آن ها بالای 1000 ولت است.فیوز های فشار قوی به دو دسته تقسیم می شوند:جریان های محدود و جریان های نامحدود.


فیوز شیشه ای :


فیوزهای شیشه ای عموما در مسیر برق ورودی دستگاه ها و برای حفاظت مدارات آن در برابر ایرادات احتمالی استفاده میشوداز فیوز های شیشه ای عموما در ورودی اصلی تغذیه دستگاه های برقی ، الکترونیکی استفاده میشود .فیوزهای شیشه ای ظرفیت قطع پائینی دارند یعنی زمانی که ولتاژ یا جریان زیاد باشد، المان فیوز ذوب می شود. بنابراین برای استفاده در وسایل و تجهیزاتی که مقدار جریان زیاد است مناسب نمی باشند.


چگونه یک فیوز انتخاب کنیم؟


درجه فیوز =   watts/volts x 1.25
مانند فیوزهای کندکار برای بار القایی و فیوزهای تندکار برای بار مقاومت، فیوز را انتخاب کنید.(وات) دستگاه را بنویسید – معمولاً از دفترچه لوازم خانگی، نرخ ولتاژ را بنویسید. برای حفاظت مناسب از ولتاژ ، ولتاژ باید بیشتر از ولتاژ مدار باشد. بعد از محاسبه، از بالاترین درجه فیوز استفاده کنید. به عنوان مثال ، اگر درجه فیوز محاسبه شده 8.659 آمپر باشد ، بنابراین برای این کار از فیوز 9 آمپر استفاده کنید.

 


خصوصیات فیوز


برخی از خصوصیات مهم فیوزها در سیستم الکتریکی و الکترونیکی به شرح زیر است:


جریان موثر:

 

حداکثر میزان جریان پیوسته رسانا فیوز، بدون ذوب آن، به عنوان جریان موثر نامیده میشود. این ظرفیت حمل جریان است ، که با آمپراندازه گیری می شود. این خصوصیات گرمایی است.
همچنین اگر در مورد این مطلب سوالی داشتید در انتهای صفحه در قسمت نظرات بپرسید  Current(Cin)=75%Current (rating)


حد مجاز ولتاژ:

 

در این مشخصه ، ولتاژ متصل به سری با فیوز باعث افزایش رتبه ولتاژ نمی شود. یعنی :


V(fuse) >V(open ckt)


نرخ  I2t :

 

این مقدار انرژی است که توسط المان فیوز حمل میشود هنگامی که یک نقص الکتریکی یا اتصال کوتاه رخ می دهد. این انرژی گرمایی فیوز را (انرژی ناشی از جریان) اندازه گیری می کند.


قطع یا شکست ظرفیت:

 

حداکثر میزان جریان بدون آسیب در فیوز به عنوان شکستن یا قطع شدن فیوز شناخته می شود.
Breaking capacity > maximum rated voltage
Breaking capacity <short ckt current


افت ولتاژ:

 

وقتی جریان بیش از حد باشد ، عنصر فیوز ذوب می شود و مدار را قطع می کند. با توجه به این تغییر مقاومت و افت ولتاژ کمتر خواهد شد.


دما:

در این حالت دمای کار بالاتر خواهد بود ، بنابراین میزان جریان کمتر خواهد بود و فیوز ذوب می شود.این نمودار دما را در مقابل ظرفیت جریان فیوز نشان می دهد. در این فرآیند ، در نقطه ای که سه خط در 25 درجه سانتیگراد هستند ، ظرفیت فیوز 100٪ خواهد بود و پس از مدتی ظرفیت فیوز کاهش می یابد ، تا 82٪ در 65 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. این نتیجه می دهد که با افزایش دما ظرفیت جریان فیوز کاهش می یابد.


تفاوت انواع فیوز


فیوزها ابتدا توسط “توماس الوا ادیسون” اختراع شدند اما امروزه بسیاری از فیوزها در بازار موجود هستند. به طور کلی ، دو نوع فیوز وجود دارد:


فیوزهای DC:

 

فیوزهای DC از نظر اندازه بزرگتر هستند. منبع تغذیه دارای مقدار ثابت بالاتر از صفر ولت است ، بنابراین نادیده گرفتن و خاموش کردن مدار دشوار است و احتمال وجود یک جرقه الکتریکی بین سیم های ذوب شده وجود دارد. برای غلبه بر این ، الکترودهای واقع در فواصل بزرگتر قرار می گیرند و به همین دلیل اندازه فیوزهای DC افزایش می یابد.


فیوزهای AC:

 

فیوزهای AC از نظر اندازه کوچکتر هستند. آنها در هر ثانیه 50-60 بار از حداقل و حداکثر نوسان دارند. بنابراین هیچ فرصتی برای جرقه بین سیمهای ذوب شده وجود ندارد. از این رو می توان آنها را در اندازه های کوچک بسته بندی کرد.

 


فیوزهای فشار ضعیف


فیوز فشارضعیف (Low Voltage Fuse) یا LV انواعی دارد که به شرح زیر هستند:


•    فیوزهای کارتریج یا فشنگی:

 

این نوع فیوزها درون یک محفظه کاملاً بسته قرار دارند و کنتاکت‌های آن‌ها در دو سمت است. این فیوز از فشنگی، پایه فیوز، درپوش و حلقه آداپتور تشکیل شده است. پایه فیوز دارای درپوش است که با کارتریج از طریق حلقه آداپتور وصل شده است. مدار هنگامی کامل می شود که نوک فشنگ با هادی ارتباط برقرار کند.


فیوزهای فشنگی خود به دو دسته تقسیم می‌شوند:



   فیوز فشنگی نوع D:

 

این فیوز از فشنگ، پایه فیوز، درپوش و حلقه آداپتور تشکیل شده است. پایه فیوز دارای درپوش است که با کارتریج از طریق حلقه آداپتور وصل شده است. مدار هنگامی کامل می شود که نوک فشنگ با هادی ارتباط برقرار کند.


   فیوز با ظرفیت قطع‌کنندگی بالا (HRC):

 

جریان گذرنده از المنت این نوع فیوز، کمتر از شرایط عادی است. برای کنترل قوس تولید شده، فیوز از چینی، نقره و سرامیک ساخته می‌شود. در این فوع فیوز، محفظه المنت پر از ماسه سیلیسی است و اگر در مدت مشخصی جریان را عبور دهد دیگر نمی‌پرد. فیوز HRC خود به دو دسته تقسیم می‌شود: فیوز تیغه‌ای که بدنه آن از پلاستیک ساخته شده و به راحتی در مدار بدون بار قابل تعویض است و فیوز پیچی که پایه آن رسانا است و با چرخاندن در نگهدار محکم می‌شود 

 

  فیوزهای قابل بازنشانی (Resettable Fuses):

 

این نوع فیوزها، به عنوان فیوز خودبازنشان شناخته می‌شوند و در آن‌ها یک ترمیستور نوع هدایتی ترموپلاستیک به کار می‌رود که به عنوان ترمیستور پلیمری با ضریب حرارتی مثبت (PPTC) شناخته می‌شود. اگر خطایی رخ دهد، جریان و دما افزایش می‌یابند. افزایش مقاومت به دلیل افزایش دما است. این فیوزها در صنایع نظامی و هوافضا مورد استفاده قرار می‌گیرند که جایگزینی امکان‌پذیر نیست.


فیوزهای فشار قوی


فیوزهای فشار قوی در محدوده ولتاژ کاری ۱٫۵ تا ۱۳۸ کیلوولت موجود هستند. این فیوزها برای محافظت از ترانسفورماتورهای ابزار دقیق و ترانسفورماتورهای کوچک به کار می‌روند. جنس آن‌ها معمولاً نقره، مس و قلع است. وقتی گرما تولید می‌شود، آرک به وجود می‌آید که خود موجب می‌شود اسید بوریک واکنش داده و مقدار زیادی گازها تولید شود. به همین دلیل است که این فیوزها در فضای باز مورد استفاده قرار می‌گیرند.


این فیوزها سه نوع اصلی دارند:


•    فیوزهای HRC نوع فشنگی: این نوع فیوزها مشابه نوع فشارضعیف هستند و تنها در برخی ویژگی‌های طراحی با هم تفاوت‌هایی دارند.
•    فیوزهای HRC نوع مایع: این فیوزها در مدارهایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که جریان آن‌ها تا ۱۰۰ آمپر و ۱۳۲ کیلوولت است. این فیوزها دارای لوله شیشه‌ای مملو از تتراکلرید کربن هستند. یک انتهای لوله بسته شده و انتهای دیگر توسط سیم برنز فسفر ثابت می‌شود. با شروع کار فیوز، مایع موجود در فیوز آرک را خاموش می‌کند. این موضوع باعث افزایش ظرفیت اتصال کوتاه می‌شود.
•    فیوزهای HRC اکسپلوژن: نوع این نوع فیوزها از آنجایی که ارزان هستند، به منظور محافظت از منابع تغذیه و ترانسفورماتورها کاربرد فراوانی دارند. این فیوزها برای ولتاژ ۱۱ کیلوولت طراحی شده‌اند. در این فیوزها، محفظه از اسید بوریک پر شده و اثر فرار گاز توسط قوس داخلی ایجاد می‌شود.

 


مهمترین ویژگی های فیوز 


لازم به ذکر است که قطعه فیوز از بهترین تجهیزات برای جلوگیری از اتصال کوتاه و خرابی و آسیب دیدن لوازم برقی مورد استفاده در منازل، به علت نوسانات الکتریکی و اضافه بار به شمار می رود.عدم استفاده از این قطعه موجب بروز خطای الکتریکی و آسیب دیدن سیم ها و اتصالات و به تبع آن، رخ دادن حادثه هایی مانند آتش سوزی می شود. در مواقع رخ دادن جریان ناگهانی، این قطعه با قطع کردن جریان الکتریکی، از بروز حوادث و خطرات جدی و ناخوشایند جلوگیری به عمل می آورد.


مکانیزم عملکرد این تجهیز حفاظتی بر مبنای اثر گرمایشی ناشی از جریان صورت می گیرد. در این زمینه باید خاطر نشان نمود که Fuse با مدار الکتریکی به صورت سری همواره در اتصال است.بر این اساس، با عبور جریان زیاد از سیم فلزی یا نوار نازک، گرما و حرارت ایجاد می گردد. در نتیجه این فرآیند، سیم داخل قطعه -ذوب شده و موجب باز شدن مدار می شود. با خراب شدن سیم در اثر حرارت بالا، جریان الکتریکی متوقف و قطع می‌گردد. در چنین مواقعی، قطعه حفاظتی یا همان fuse سوخته که باید این قطعه با یک نمونه سالم و جدید تعویض شود.


مشخصات فنی Fuse


قطعه فیوز در سیستم های الکترونیکی و الکتریکی از مشخصات فنی مانند جریان نامی، دما، افت ولتاژ، ظرفیت قطع و ولتاژ نامی برخوردار می باشد. بالا بودن دمای کاری، موجب کمتر شدن جریان نامی و زودتر ذوب شدن این قطعه می شود.


در مواقع عبور جریان بیش از حد از fuse، با ذوب شدن المنت آن، مدار الکتریکی قطع می گردد. بنابراین، ولتاژ در اثر تغییر کردن مقاومت الکتریکی، کمتر می شود. همچنین، نهایت جریانی که قابلیت عبور از قطعه FUSE را بدون قطع کردن آن دارد، در مفهوم ظرفیت قطع می باشد.


علاوه بر این، جریانی که به صورت مداوم و پیاپی، بدون ذوب سیم، قابلیت عبور حداکثر جریان را از خود امکان پذیر می سازد، با عنوان جریان نامی شناخته می شود. اندازه گیری این جریان، بر حسب آمپر صورت می گیرد.


مهم ترین موارد کاربرد فیوز


در حال حاضر، قطعات حفاظتی مانند فیوز در مصارف مختلف و متنوع در طیف وسیع و گسترده ای مورد استفاده واقع می شوند.از مهم ترین موارد کاربرد این تجهیزات می توان به لوازم و وسایل برقی و الکتریکی، اشاره کرد. در این تجهیزات به منظور قطع جریان برق در مواقع وجود نوسان یا اضافه بار و جلوگیری از صدمه دیدن، از قطعه fuse استفاده می شود.


همچنین، دستگاه های الکتریکی و تابلو برق، خودروها و کنسول های بازی، از دیگر موارد کاربرد این قطعه کاربردی و حائز اهمیت به شمار می روند.شایان ذکر است که ردپای این قطعه در کالاهای دیجیتال و گجت های هوشمند نظیر تلفن های همراه و لپ تاپ‌ها، به صورت محسوس به چشم می خورد.


همچنین، از قطعه Fuse در هارد دیسک، تجهیزات الکتریکی پرتابل و دستگاه هایی مانند اسکنر و چاپگر، در مقیاس وسیعی استفاده می شود. علاوه بر این، در ترانسفورماتورهای قدرت، مبدل های قدرت، خازن ها و سیستم های توزیع برق نیز این قطعات کاربرد دارند.


پک های باتری، مانیتورها و نمایشگرهای از نوع LCD، دوربین های دیجیتال، سیستم های تهویه مطبوع و بسیاری دیگر از وسایل و سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی، از دیگر موارد کاربرد و استفاده از قطعه فیوز تلقی می گردد.

 


حرف آخر


همانطور که اشاره شد فیوز یکی از مهم ترین تجهیزات الکتریکی بوده و نقش مهمی در جلوگیری از صدمات لوازم الکترونیکی دارد. در این مطلب به طور مختصر به بررسی این قطعه، انواع آن و کاربردهایش پرداختیم. از فیوز در برق کشی ساختمان، صنعتی و غیره استفاده می شود.