فیوزها

سه پارامتر ولتاژ نامی ،جریان نامی و قدرت قطع از اهمیت بسیاری برخوردارند.

ولتاژ نامی:

اغلب فیوز های فشار ضعیف بخش توزیع ،دارای ولتاژ نامی V 250 یا V 600 هستند.(سایر ولتاژهای نامی،V 125 ،V 300 یاV 480 می باشد.) ولتاژ نامی فیوز باید بزرگتر یا حداقل برابر ولتاژ مدار باشد. این ولتاژ می تواند از ولتاژ مدار بیشتر باشد ولی هرگز نباید کمتر از آن باشد.برای مثال یک فیوژ V 600 می تواند در یک مدار V 208 به کار گرفته شود .ولتاژ نامی یک فیوز،تابع توانایی آن فیوز در قطع کردن مدار تحت وضعیت یک اضافه جریان می باشد.به ویژه ولتاژ نامی یک ،تعیین کننده توانایی فیوز در خاموش خاموش کردن جرقه داخلی است که پس از ذوب شدن رشته فیوزی به وجدد می آید .اگر یک فیوز در مداری با ولتاژ بالاتر از ولتاژ نامی خود به کار گفته شده است ،در شرایط عبور جریان خطا،خاموش سازی جرقه در آن دچار اشکال می شود و ممکن است فیوز نتواند خطای اظافه جریان را به ولتاژ پایین تر به کار گرفته شود،ملاحظات ویژهای را باید برای کاربرد مد نظر قرار داد.

جریان نامی:

هر فیوز یک جریان نامی مشخص دارد. در انتخاب جریان نامی فیوز ،می بایست به نوع بار و ویژگی های آن توجه شود.در حالت عادی ،جریان نامی فیوز نباید متجاوز از ظرفیت جریانی مدار باشد. برای مثال اگر یک هادی جریان ،دلرای قابلیت گذراندن جریان نامی A 20 باشد، بزرگترین فیوزی که برای حفاظت آن به کاربرد ،یک فیوز A 20 است. با این وجود ،برخی حالت های خاص وجود دارد که در آنها ،جریان نامی فیوز می تواند بزرگتر ظرفیت جریانی مدار باشد.
یک مثال نمونه ، مدار موتور است که در آن برای حفاظت موتور ،جریان نامی فیوز دو جرئی را می توان %۱۷۵ جریان نامی موتور و جریان نامی فیوز غیر تاخیری را می توان تا %۳۰۰ جریان نامی بار کامل کوتور انتخاب نمود.به عنوان یک قاعده کلی،جربان نامی ترکیب فیوز و کلید باید%۱۲۵ جریان نامی بار انتخاب گردد.موارد استثنایی تیز وجود دارد که در آنها ،ترکیب کلید وفیوزففقط مجاز است در %۱۰۰ جریان نامی بار به طور پیوسته کار کند.

قدرت قطع نامی و ظرفیت نامی:

قدرت قطع نامی حداکثر جریانی ایت که تجهیز اضافه جریان می تواند آن را بطور صحیح، تحت شرایط استاندارد آزمایش قطع نماید.عبارت تحت شرایط استاندارد آزمایش نشان می دهد که باید چگونگی آزمایش تجهیز حفاظتی مشخص گردد تا بتوان از کاربرد صصحیح آن اطمینان حاصل نمود. این مسئله در کاربرد کلیدهایی که دارای جریان نامی A 100 یا کمتر هستند بسیار مهم است.

شرایط استاندارد آزمایش فیوزها:

فیوزهای مدار بار ،بدون وجود هیچ گونه هادی اضافه در آزمایش ،مورد آزمایش قرار میگیرد.به عنوان مثال اگر فیوزی دارای قدرت قطع نامی A 300000 باشد، مدار آزمایش آن برای جریان A 300000 در ولتاژ نامی تنظیم می شود. هنگام تنظیم نمودن مدار ؛ در محل نصب فیوز ، شینه ای قرار داده می شود تا جریان اتصال کوتاه مورد نظر اندازه گیری شود.سپس ،شینه را برداشته ،فیوز جای آن قرار می دهند و آژمایش را انجام می دهند. اگر فیوزاین آزمایش را با موقعیت سپری کند،قدرت قطع مربوطه (A 300000 ( روی آن درج می گردد.در روندی که برای تست فیوز تشریح شد، هیچ گونه هادی اضافه دیگری پس از تنظیم کردن مدار، در مدار دیگری قرار نمی گیرد و مهمترین نکته آن است که فیوز ، جریان اتصال کوتاهی حداقل برابر با قدرت قطع نامی یا بیشتر از آن را قطع می کند. به عبارت دیگر به دلیل نحوه آزمایش فیوزها، ظرفیت قطع نامی آنها برابر یا بزرگتر قدرت قطع نامی درج شده روی آنها است.

شرایط استاندارد تست کلیدها:

اصول حاکم بر ظرفیت قطع نامی فیوزها،برای کلیدها صادق نیست و به دلیل روشی که برای آزمایش اتصال کوتاه کلیدها به کار برده می شود ،ظرفیت قطع نامی آنها می تواند از قدرت قطع نامی آنها می تواند از قدرت قطع نامی مربوطه کمتر باشد. هنگام تنظیم کردن مدار برای تست اتصال کوتاه کلید ،کلید در مدار قرار داده می شود .اما میزان قابل توجهی هادی نیز برای اتصال کلید به مدار ،در مدار تنظیم شده آزمایش قرار می گیرد و لذا امپدانس اضافی ناشی از این هادیها منجر به کاهش جریان اتصال کوتاه به مقادیر کمتری گردد.

عبارات و اصطلاحات در خصوص فیوزها مطرح می باشد که در مراجع صنعتی مربوط به فیوزها نیز می توان آنها را مشاهده نمود.

اضافه بار:
یک اضافه جریان یا جریان بیشتر از حالت عادی است که از مسیر عادی جریان ،عبور نماید.

جریان اتصال کوتاه :
یک اضافه جریان یا جریان بیش از جریان حالت عادی است که خارج از مسیر عادی جریان می شود و از مسیر بار عبور نمی کند.

جریان حد آستانه:
حداقل جریانی است که فیوز به ازای آن ،ویژگی محدود کنندگی جریان را از خود بروز می دهد .

جریان نامی :
میزان جریان AC موثر یا جریان DC است که فیوز می تواند به طور پیوسته آن را عبور دهد بدون آنکه صدمه ببیند یا دمای آن از حد معینی که برای آن فیوز مشخص است بالاتر رود.

ولتاژ نامی :
ولتاژ ac موثر یا ولتاژdc که فیوز برای کار کردن در آن ولتاژ طراحی شده است. تمامی فیوزهای فشار ضعیف را می توان در ولتاژهای پایین تر از ولتاژ نامی آنها به کار گرفت،ولی استفاده در ولتاژهای بالاترازولتاژ نامی میتواند خصرناک باشد.در جریان های اتصال کوتاه شدید،افزایش ولتاژ موجب ازدیاد جرقه ،زمان زفع خطا و انرژی عبوری می گردد.

زمان ذوب :
زمان مورد نیاز برای ذوب جزء حساس به جریان به ازای یک اضافه جریان مهین می باشد.در صورتی که فیوز از نوع محدود کننده جریان باشد زمان ذوب می تواند تقریباً برابر نصف کل زمان رفع خطا باشد.

کل زمان رفع خطا:
کل مدت زمان از لحظه شروع یک اضافه جریان مشخص تا لحظه قطع جریان در ولتاژ نامی می باشد.این زمان برابر جمع زمانهای حداقل ذوب با توجه به حداکثر میزان تغییرات آن وزمان قوص زدن است. در زمان های رفع خطاهای بالاتر از نیم سیکل اساساً زمان رفع با حداکثر زمان ذوب فیوز ئر فیوز های فشار ضعیف برابر است.

ابعاد:
در گذشته ابعاد استاندارد فقط در NEC بیان می شد. اما هم اکنون در استاندارد های UL و انجمن استانداردهای کانادایی(CSA )نیز یافت می شوند.

رشته فیوزی:
یک جزء یا اجزاءقابل تعویض که قسمت عمده یا کل قطعه عمده یا کل قطعه هدایت کننده را تشکیل می دهد و پس از هر بار قطع کردن مدتر برای باز گرداندن فیوز به شرایط هملکرد عادی می بایست این قطعه تعویض گردد.

اتصال پل :
قسمت باریک رشته فیوزی که انتظار می رود پیش از سایر قسمتها ذوب شود.یک رشته فیوزی ممکن است دو یا چند اتصال پل سری یا موازی با یکدیگر داشته باشد. اندازه و شکل اتصال پل ،عامل تعیین کننده ای در مشخصه عملکرد فیوز تحت شرایط اضافه بار و جریان خطا است.

حلقه انتها :
ترمینال استوانه ای شکل فیوز که انتهای فیوز را در بر می گیرد.این طراحی فقط در فیوزهای فشار ضعیف تا جریان نامی A 60 به کار گرفته می شود .حلقه انتها می تواند از جنس برنج یا مس باشد و ممکن است توسط مواد گوناگونی پوشانده باشد.

لوله:
محفظه استوانه ای فیوزرا گویند که ممکن است از کاغذ مورق،الیاف مخصوص،پوشش شیشه ای اشباع شده توسط ملامین،بیکلایت،شیشه،پلاستیک یا سایر مواد ساخته شده باشد.

فیوز محدود کننده جریان :
فیوز است که همه جریانهای بالاتر از آستانه عملکرد خود تا حداکثر جریان قدرت قطع نامی را قطع نموده،زمان رفع خطا در ولتاژ نامی را به مدت زمانی برابر یا کمتر از مدت سیکنال متقارن اول،و پیک جریان جریان مجاز عبوری را به مقداری کمتر پیک جریانی که در صورت جایگزینی فیوز با سیمی با امپدانس یکسان ،از مدار عبور می نمود،محدود می نماید.مطابق مقاله ۲۴۰-۶۰b مربوط به NEC (NEPA 70-1999 )،پایه فیوزهای مربوط به فیوزهای محدود کننده جریان نباید فیوزهای غیر محدود کننده جریان را در خود بپذیرند.

فیوز دو جرئی :
یک فیوز کاتریجی با دو یا چند جزءحساس به جریان دارای مشخصه های متفاوت که به صورت سری با یکدیگردریک کاتریچ قرار گرفته اند. طراحی دو جزئی یک تکنیک ساخت است که اغلب برای دستیابی به مشخصه پاسخ تاخیری مورد نظر به کار گرفته می شود.هنگامی که فیوزی دارای بر چسب دو جزئی است ،بدین معنا است که ویژگی های ذکر شده در استاندارد UL را برای مشخصه تاخیری پوشش می دهد .

فیوز های یک بار مصرف :
در یک تعریف محافظه کارانه ، هر فیوز تجدید نا شدنی را فیوز یک بار مصرف گویند. فیوز تجدید ناشدنی ،فیوزی استکه پس از عملکرد ، باید کل فیوز را تعویض نمود.

فیوزهای تجدید شدنی :
فیوزی است که جزء فیوزی آن که اغلب ازجنس فلز روی است ، می تواند پس از قطع کردن فیوز ،تعویض گردد. این فیوزها،به مرور زمان محبوبیت خود را از دست داده اند.زیرا در این فیوزها ،امکان و احتمال جایگزینی رشته فیوزی با رشته ای با جریان نامی بالاتر یا رشته های چند گانه وجود دارد که در این صورت خطرات استفاده از فیوز نا مناسب را به دنبال خواهد داشت.

فیوزهای Plug :
فیوزهایی با ولتاژ نامی V 125 و جریان تا A 30 هستند.موارد استفاده آنها به مدارهای دارای ولتاژ V 125 یا کمتر محدود می شود. با این وجود ،ممکن است این فیوزها در مدارهای دارای نوترال زمین شده که ولتاژ هادیهای آن تا زمین از V 150 بالاتر نباشد تیز به کار گرفته می شود.

انواع کلاس فیوزها:

استاندارد UL و انجمن استاندارد های کانادایی (CSA )

استانداردهای UL 248-1-2000 و CSA C22.2 No. 248.1-2000 مشخصات عمومی فیوزهای فشار ضعیف (V 1000 یا کمتر) را بیان می کنند. شکل(۳۷-۲ ) دسته بندی فیوزهای فشار ضعیف را مطابق این استانداردها نشان می دهد.

فیوز های کلاس H

فیوزهای تجدید ناشدنی کلاس H در استاندارهای UL 248-6-2000 وCSA C22.2 و فیوزهای تجدید شدنی کلاس H استاندارد ،در UL 248-7-2000 وCSA C22.2 No. 248-7-2000 معرفی شدهاند.ایب فیوزها دارای ولتاژ نامی V 250 یا V 600 و جریان نامی A1 تا A 600 یا کمتر و قدرت قطع A 10000 هستند.این فیوزها محدود کننده جریان نیستند .

فیوزهای کلاس R

فیوزهای کلاس R در UL 248-12-2000 وCSA C22.2 No. 248-12-2000 معرفی شدهاند. قدرت قطع جریان AC این فیوزها ،تا A 200000 است. پایه فیوزهای طراحی شده برای فیوزهای کلاس R ،فیوزهای کلاس H یا کلاس K یا هیچ کلاس دیگری را در خود نمی پذیرد.جریان های نامی این فیوزها ،A1/0 تا A 600 در ولتاژ های نامی V 250 یا V 600 می باشد.
فیوزهای کلاس R می توتنند با یا بدون تاخیر زمانی باشند. در صورتی که عنوان تاخیری یا هر عنوان مشابه دیگری روی آنها درج شده باشد،باید به ازای پنچ برابر جریان نامی،زمان عماکردی حدآقل برابر ۱۰ ثانیه داشته باشد. البته برای فیوزهای کلاس R مربوط به انواع V 250 و جریان های A 0 تا A 30 ،حداقل عملکرد به ازای پنچ برابر جریان نامی می تواند به ۸ ثانیه کاهش یابد.

فیوزهای تکمیلی

UL 248-14-2000 و CSA C22.2 No. 14.2000 ، فور های شیشه ای ،مینیاتوری، میکرو و سایر انواع فیوزهای نا شناخته را برای حفاظتهای تکمیلی معرفی می کنند . این استاندارد ها مربوط به فیوزهای انشعاب بار نمی باشد.

فیوزهای کلاس T

استاندادهای UL 248-15-2000 و CSA C22.2 No. 248.15-2000 ، فیوزهای محدود کننده جریان کلاس T را معرفی می کنند. مشخصه این فیوزها ،مشابه فیوزهای کلاس J است.اما به لحاظ فیزیکی،کوچکتر هستند.جربان نامی آنها در هر دو واتاژ AC نامی V 300 و V 600 ،از ابعاد A 1 تا A 1200 تغییر می کنند.همانند فیوزهای محدود کننده جریان،این فیوزها نیز دارای ابعاد خاصی هستند که قابل جایگزینی با فیوزهای دیگر نیستند.فیوزهای کلاس T ،قدرت قطع جریان AC موثر برابر A 200000 را دارا هستند.

فیوزهای DC

مشخصات اختیاری برای فیوزهای dc ،در استاندارهای UL 248-1-2000 و CSA C22.2 No. 248-1-2000 و ,UL 198L-1995 آورده شده اند.ولتاژهای نامی dc غالبتر ،V 60 ،V125 ،V160 ،V250 ،V400،V500،V600 هستند. قدرتهای قطع dc معمولتر نیز A10000،A20000،A50000،A100000،A150000،A200000 هستند. این مشخصات شامل فیوزهای کلاس C،کلاسCC،کلاس G،کلاس J،کلاس K،کلاس L،کلاس R،و کلاس T می شود. UL 198M-1998 ،مشخصات فیوزهای کلاس R،و کلاس K که برای حفاظت کابلهای متحرک مدارهای dc مورد استفاذه در معادن به کار می روند رادر بر دارد.این فیوزها،جریان نامی A600،با ولتاژنامی V300یاV600 دارند. حداکثر قدرت قطع dc این فیوزها،A20000 است.

قدرت های قطع معمول

قدرتهای قطع فیوزهای فشار ضعیف، بر حسب جریان موثر متقارن،مطابق جدول (۸-۲)می باشد.برخی فیوزهای دارای ابعاد ومشخصات مطابق کلاس RK-1،کلاسJ و کلاس L ،تحت عنوان فیوزهای با کاربرد خاص شتاخته می شوند که قدرت قطعA300000دارند.

فیوزهای دو جزئی و تاخیری

بر خلاف فیوزهای تکرستهای ،فیوزهای دو جرئی و تاخیری می توانند جهتتامین حفاظت اتصال کوتاه واضافه بار برای در معرض جربان های ضربهای و اضافه بارهای موقتی موتوری به مار گرفته شوندو نیازی به انتخابجریان نامی بالاتر ،جهت جلوگیریاز عملکرد نا مطلوب ندارد.
استفاده از فیوزهای دو جریی مزایای زیادی به همراه دارد.برخلاف فیوزهای تک رشته ای،جریان نامی فیوزهای دو جزئی تاخیری را می توتن نزدیکتر به جربان انتخاب کرد که نتیجه آن عملکرد بهتر به عنوان حفاظت اتصال کوتاه و حفاظت مطمئن اضافه بار در مدارهایی است که در معرض جریانهای ضربهای و اضافه فازهای موقتی می گیرند.از مزایای کاربرد فیوزکوچکتر(نزدیکتر به جریان بار)می توان موارد زیر را نام برد:

الف)کوچکتر شدن جریان نامی و ابعاد فیزیکی فیوز،پایه فیوز،نگهدارنده

ب)هزینه کمتر به دلیل کاهش نامی تجهیزات و احتمالاً فضای مورد نیاز کمتر در تابلو

پ)حفاظت بهتر در بابر اتصال کوتاه و کاهش انرژی و جریان اتصال کوتاه مجاز عبوری

ت)کاهش خطرات ناشی از قوس الکتریکی

شکل زیر یک فیوز دو جزئی کلاس RK1،A100و V600 را نشان می دهد که مشخصه ای تاخیری،با ویژگی محدود کنندگی جریان و قدرت قطعA300000 دارد.فیوزواقعی,بدنه غیر شفاف داشته ،ماده پر کننده مخصوصی از دانه های کوچک که خاموش کننده جرقه است،فضای داخل آن را پر می کند.

شکل زیر،ساختمان داخلی فیوز دو جزئی کلاس RK1 را نشان می دهد که دو بخش حساس به اضافه بار و حساس به اتصال کوتاه مجزا دارد.

شکل زیر نشان میدهد که تحت شرایط اضافه بار معین،فنر رها شونده،در آلیاژفیوزی شکاف ایجاد نموده،اتصال را باز می کند. این شکل،مدلی از قطعه حساس به اضافه بار را قبل و بعد از عملکرد آن نشان می دهد .این قطعه،در دمای معینی که از عبور اضافه جریان بار حاصلمی شود عمل می کند. در این حالت فنر پیچیده شده تماس با قطعه حساس به اتصال کوتاه را قطع کرده،مدار را باز می نماید.

مزایای فیوزهای دو جرئی و تاخیری

فیوزهای دو جزئی و تاخیری ،نسبت به فیوزهای تک رشته ای و غیر تاخیری،دارای مزایای زیر هستند:

الف)برای حفاظت خطای زمین،اتصال کوتاه و اضافه بار موتور مناسب هستند.

ب)امکان استفاده از کلیدهای کوچکتر و ارزانتر را به وجود می آورند.

پ)در مدارهایی که جریانهای ضربه ای یا اضافه بارهای موقت رخ می دهند،درجه حفاظت بالاتری را فراهم می کنند.

ت)امکان ممانعت ساده و بهبود یافته از خاموشی کل سیستم وجود خواهد داشت.

ث)حفاظت بهتری برای موتور در شرایط حرارت محیط به وجود می آورند.