فیوزهای شیشه‎ای و سرامیکی

فیوز با سوختن خود، دستگاه‎های الکترونیکی را در برابر اضافه‌بار یا اتصال کوتاه محافظت می‎کند. فیوزهای زیادی در اشکال، ابعاد و از جنس مواد مختلف وجود دارند. شیشه و سرامیک، دو ماده‎ی رایج در ساخت فیوزها هستند.

عملکرد فیوزها

وقتی خطایی مانند اضافه‌بار یا اتصال کوتاه در مدار رخ دهد، جریان زیادی در فیوز جاری می‎شود که منجر به سوختن یا ذوب شدن اِلِمان داخل فیوز می‎شود و جریان ورودی مدار قطع می‎گردد. این عمل از وارد شدن آسیب بیشتر به مدار توسط جریان زیاد جلوگیری می‎کند.

تاریخچه

در زمان‎های بسیار دور، فیوز چیزی به‌جز یک سیم ساده نبود. اولین فیوز محصورشده (دربسته) در سال ۱۸۹۰ توسط ادیسون ساخته شد. پس‌ازآن فیوز در انواع مختلفی تولید شد.

انواع

باوجوداینکه هدف استفاده از فیوز چه شیشه‎ای و چه سرامیکی یکسان است، هرکدام داری عملکرد خاصی خود هستند و در برابر اضافه جریان و اضافه‌بار عکس‌العمل جداگانه‎ای را از خود نشان می‎دهند. فیوزهای موجود را در دسته‎های زیر می‎تواند قرارداد:

• فیوزهای با عملکرد بسیار سریع (FF)

• فیوز سریع یا زود-سوز (F)

• فیوز با عملکرد متوسط یا وقفه‎ای (M)

•  فیوز کند-سوز، کند-کار یا تأخیری (T)

•  فیوز بسیار کند یا با تأخیر بسیار زیاد (TT)

هرکدام از فیوزها نسبت به جریان‎های معمولی و جریان‎های هجومی (خروشانی) عکس‎العمل مختلفی را نشان می‎دهند و زمان خاص خود را برای عکس‎العمل می‎طلبند. بنابراین برای مدار خود باید فیوز مناسبی را انتخاب کنید. یک انتخاب ناصحیح می‎تواند به معنای عدم حفاظت یا حساسیت بیش‌ازحد باشد.

اگر فیوز  بسیار کند عمل کند ممکن است در صورت بروز مشکل به قسمت‎های زیادی از مدار آسیب وارد شود یا برعکس ممکن است فیوز به‌قدری سریع بسوزد که بدون دلیل اصلاً مدار روشن نشود برای مثال اگر از یک فیوز FF در مداری استفاده شود که حین روشن شدن جریان هجومی می‎کشد، شاهد چنین اتفاقی خواهیم بود.

به‌طورمعمول، برای یک اضافه‌بار ۵۰۰درصد یک فیوز FF یک‌دهم زمان نرمال فیوز F نیاز دارد تا بسوزد درصورتی‌که فیوز T 200 برابر زمان بیشتری برای سوختن نیاز دارد.

ساختار

بدنه‎ی فیوز از جنس شیشه، پلاستیک، سرامیک یا فایبرگلاس است و ترمینال‎های می‎توانند از جنس مس یا برنج باشند. این ترمینال‎ها به المنت متصل می‎شوند.

المنت می‎تواند تک سیمه یا شامل بیش از یک سیم باشد. بسته به نوع این رشته‎ها فیوز می‎تواند عملکرد مختلفی داشته باشد.

گاهی اوقات ماسه یا پودر کوارتز داخل فیوز ریخته می‎شود تا رفتار فیوز را تغییر دهند. این عمل اصولاً در فیوزهای سرامیکی صورت می‎گیرد.

تفاوت‎ها

در یک فیوز شیشه‎ای المنت قابل‌مشاهده است و این موضوع بازرسی فیوز را ساده‎تر می‎کند درصورتی‌که المنت فیوز سرامیکی قابل‌مشاهده نیست.

یک فیوز شیشه‎ای دارای ظرفیت شکست پایینی است. یعنی تحت ولتاژ یا جریان زیاد المنت فیوز ذوب می‎شود بنابراین برای کاربردهایی که جریان زیادی می‎کشند زیاد مناسب به نظر نمی‎رسند.

از طرف دیگر، فیوزهای سرامیکی دارای ظرفیت شکست یا گسست بالایی هستند و برای مدارهای ولتاژ و جریان بالا مناسب هستند.

برخی از فیوزهای سرامیکی HRC (ظرفیت گسستن بالا=high rupturing capacity) می‎توانند برای یک جریان ۳۰۰،۰۰۰ آمپری وقفه ایجاد کنند و نسوزند درحالی‌که فیوزهای شیشه‎ای دارای ظرفیت بسیار کمتری هستند گاهی در حد ۱۵ آمپر.

فیوزهای شیشه‎ای دارای پایداری حرارتی پایینی هستند و برای محیط‎های گرم مناسب نیستند. از طرف دیگر فیوزهای سرامیکی می‎توانند دماهای بالاتری را تحمل کنند و در محیط‎های گرم‎تری به عملکرد عادی خود ادامه دهند.

فیوزهای سرامیکی برخلاف فیوزها شیشه‎ای اصولاً با ماسه پر می‎شوند تا از تشکیل لایه رسانا جلوگیری شود. وقتی اتصال کوتاه رخ می‎دهد. المنت ذوب و بخار می‎شود.

در صورت شیشه‎ای بودن بدنه‎ی فیوز، این بخار می‎تواند روی بدنه بنشیند و لایه رسانایی را تشکیل دهد، ولی در فیوزهای سرامیکی حاوی ماسه، بخار و گرما توسط ماسه جذب‌شده و از هدایت الکتریسیته جلوگیری به عمل می‎آورد.

ملاحظات

• قبل از نصب فیوز در نظر داشتن چند مورد مهم است:

• حداکثر جریان مداوم، که بیشترین جریانی عبوری از فیوز را تعیین می‎کند.

• ظرفیت شکست یا گسست که بیشترین جریان عبوری از فیوز در بازه زمانی کوتاه بدون آسیب دیدن آن را تعیین می‎کند.

• ولتاژ: فیوز باید تحت ولتاژی کمتر از ولتاژ نامی نصب شود.