فیوز

کاربرد

یک فیوز ، یک مدار الکتریکی یا دستگاه را از جریان بیش از حد ، زمانی که قطعه فلزی در داخل آن برای ایجاد یک مدار باز ذوب می شود ، محافظت می کند . به استثنای فیوز های قابل تنظیم ، یک فيوز باید پس از این که عملکردش تکمیل شد ، دور ریخته شده و جایگزین شود .

هنگامی که جریان بالا فیوز را ذوب می کند ، گفته میشود که فیوز قطع شده یا پریده در مورد یک فیوز با قابلیت تنظیم مجدد تنها کلمه ی پریدن استفاده می شود .

فیوز می تواند با ولتاژ AC یا DC کار کند و می تواند برای تقریبا هر جریانی طراحی شود . در ساختمان های مسکونی و تجاری ، قطع کننده مدار مشترک است ، اما یک فیوز کارتریج بزرگ ممکن است هنوز برای محافظت از کل سیستم در برابر مدار کوتاه یا جریان بیش از حد ناشی از رعد و برق بر روی خطوط توان استفاده شود .

در دستگاه های الکترونیکی ، منبع تغذیه تقریبا همیشه شامل فیوز است .

نماد شماتیک برای فیوز آن هایی که در سمت راست هستند و دومی از راست به طور مکرر استفاده می شود . نماد وسطی توسط ANSI ، IEC و IEEE تأیید شده است ، اما به ندرت دیده می شود . در سمت چپ آن ، نماد فیوز توسط پیمان کاران برق در نقشه های مهندسی قابل درک است . نماد کناری آن در سمت چپ معمول است اما به دلیل استفاده نشدن ، منسوخ شده است .

نماد های شماتیک برای فیوز

عملکرد

المنت در فیوز معمولا یک سیم یا نوار فلزی نازک است که بین دو پایانه نصب شده است . در یک فیوز کارتریج ، المنت در یک شیشه یا سیلندر سرامیکی یا در یک قوطی فلزی کوچک با یک اتصال در هر انتها محصور شده است .  به سبک قدیمی ، فیوز های بزرگ ، با شدت آمپراژ بالا ممکن است در کاغذ یا لوله مقوایی بسته بندی شوند . در کارتریج معمول شیشه ای امکان بازرسی را برای تأیید اینکه فیوز پریده است یا خیر میسر می سازد .

فیوز فقط به جریان پاسخ می دهد نه به ولتاژ . هنگام انتخاب فیوز که در شرایط مصرف جریان پایدار قابل اعتماد باشد ، یک قانون این است که زمانی که همه قطعات کار می کنند حداکثر آمپراژ و ٪ ۵۰ اضافه تر شکل بگیرد . با این حال ، اگر به هم ریختگی هایی در جریان وجود داشته باشد ، مدت زمان آن ها نسبی خواهد بود . اگر ا جریان برحسب آمپر و tطول مدت آن در ثانیه است ، حساسیت یک فيوز به جریان که اغلب به آن به صورتt (2)1 اشاره می شود ، از فرمول زیر بدست میاید :

بعضی از نیمه هادی ها دارای نرخ t (2)1 هستند و باید با یک نرخ فیوز مشابه نیز محافظت شوند . هر فیوز مقداری مقاومت در مقابل جریان دارد . در غیر این صورت ، جریان گرمایی تولید نمی کند که فیوز را بپراند . دیتاشیت های سازنده ، افت ولتاژی را که مقاومت داخلی یک فیوز به احتمال زیاد به مدار وارد می کند ، لیست می کند .

مقادير

نرخ جریان یا جریان نامی یک فیوز معمولا چاپ شده یا عایق بندی شده در پوشش آن و برابر حداکثر جریانی است که در دمای محیط مشخص شده توسط سازنده ( معمولا ۲۵ درجه سانتی گراد ) . باید در برابر آن به طور مداوم مقاومت کند . دمای محیط به محیط اطراف فيوز اشاره دارد نه فضای کلی که در آن واقع شده است . توجه داشته باشید که در یک محفظه حاوی قطعات دیگر ، دما معمولا به میزان قابل توجهی بالاتر از دمای خارج محفظه است .

به طور ایده آل یک فیوز باید به طور قابل اعتماد و نامحدود در حداکثر نرخ فشار عمل کند ، اما اگر جریان حدود ۲۰ ٪ فراتر از حداکثر افزایش یابد ، فیوز باید بیرد . در واقعیت ، تولید کنندگان توصیه می کنند که بارگیری پیوسته فیوز نباید بیش از ۷۵ نرخ آن در ۲۵ درجه سانتی گراد باشد .

نرخ ولتاژ یا ولتاژ نامی یک فیوز ، حداکثر ولتاژی است که المنت آن می تواند بطور قابل اعتماد ،در یک وضعیت ایمن و قابل پیش بینی در هنگامی که مقدار جریان بیش از حد است ذوب شود .

این گاهی اوقات به عنوان ظرفیت شکستن شناخته می شود . بالاتر از آن نرخ ، قطعات باقیمانده از المنت فیوز ممکن است یک قوس تشکیل دهند که تا حدی هدایت الکتریکی را نگه می دارد .

فیوز همیشه می تواند در ولتاژ پایین تر از نرخ خود استفاده شود . اگر ظرفیت شکستن آن ۲۵۰ ولت باشد ، در صورتی که در ۵ ولت استفاده شود ، می تواند محافظت نسبی را فراهم کند .

چهار فیوز کارتریج شیشه ای دارای نرخ متفاوت بالایی ، یک نوع با پرش آهسته ، دارای نرخ ۱۵A می باشد . المنت آن برای جذب گرما قبل از ذوب شدن طراحی شده است . در زیر آن یک فیوز ۰ ٫ ۵ A با یک المنت مشابه نازک تر قرار گرفته است . دو فیوز کوچک تر هرکدام ۵A رتبه بندی شده اند . مرکز دو فیوز دارای نرخ ولتاژ حداکثر ۲۵۰۷ است ، در حالی که بالایی در ۳۲ ولت و پایینی در ۳۵۰۷ رتبه بندی شده است . به طور واضح ، اندازه فیوز هرگز نباید به عنوان راهنمای نرخ فیوز استفاده شود .

انواع مدل ها

فیوزهای اولیه برق در ساختمان های مسکونی شامل سیم های نیکرو  لخت است که در اطراف یک نگه دارنده چینی پیچیده شده است . در دهه ۱۸۹۰ ، ادیسون فيوزهای دوشاخه را که در آن فیوز در ماژول چینی با ریسمان پیچ احاطه شده و با پایه یک لامپ رشته ای سازگار بود توسعه داد . این طراحی در بعضی از مناطق شهری ایالات متحده برای بیش از ۷۰ سال است که هنوز در ساختمان های قدیمی یافت می شود و همچنان هم تولید می شود .

فيوز های کارتریج کوچک

فیوزهای کارتریج کوچک برای لوازم خانگی و تجهیزات الکترونیک موجود است به استثنای فیوز با قطر 5 . 4 میلی متر ( اروپا ) ، این مقادیر برحسب اینچ اندازه گیری شد ؛ امروزه ، آن ها اغلب تنها با اندازه گیری متریک توصیف می شوند . هر فیوز کارتریج معمولا با ویژگی سرب اندود شدن انتها در دسترس است ، به طوری که می توان آن را به عنوان یک قطعه میان – حفره ای استفاده کرد .

فیوز کارتریج شیشه ای

فیوزها ممکن است سریع ، متوسط ، يا آهسته باشند ، به فیوزهای آهسته ، تأخیری نیز گفته می شود . فیوزهای بسیار سریع ، توسط برخی از تولید کنندگان در دسترس است . عبارت Slo – Blo اغلب استفاده می شود اما در واقع یک علامت تجاری از Littelfuse است . هیچ یک از واژه های توصیف کننده سرعت عمل فيوز با یک زمان یا محدوده زمانی خاص همسان سازی نشده است .

برخی از فیوزهای کارتریج در فرمت سرامیک به عنوان جایگزین برای نوع شیشه ای موجودا اگر جریان خیلی بالا به طور تصادفی ، برقرار شود ( برای مثال ، در یک مولتی متر که برای اندازه گیری آمپر تنظیم شده و به طور تصادفی به یک باتری قدرتمند متصل شود ) ، یک کارتریج سرامیکی ترجیح داده می شود زیرا حاوی فیلتری است که به متوقف کردن تشکیل قوس کمک می کند . همچنین ، اگر فیوز به صورت فیزیکی با استفاده از جریان بسیار بالا تخریب شده باشد ، قطعات سرامیکی ممکن است به قطعات شیشه ای ترجیح داده شوند .

فیوز های اتومات

فیوزهای اتومات از طریق استفاده از آن ها جهت طراحی تیغه برای قرار دادن در سوکت های تخت شناسایی می شوند ، در جایی که فیوز به عنوان نتیجه تغییرات دما یا لرزش بعید به نظر می رسد که سست شود . فیوزها در اندازه های مختلف هستند و به طور یکنواخت برای شناسایی آسان با استفاده از رنگ ها کد گذاری شده اند . نمونه هایی از فیوز های اتومات در شکل زیر نشان داده شده است . 

فیوز اتومات

معمولا فیوز های اتومات با یک دیگر در یک بلوک نصب می شوند ، اما اگر تجهیزات جانبی پس از فروش اضافه شود ، آن را می توان با یک فیوز خطی در یک نگه دارنده محافظت کرد که دو سیم در انتها دارد . نگه دارنده های فیوز خطی مشابه انواع فیوز های دیگر تولید می شوند .

فیوز های نواری

فیوزهای با آمپراژ بسیار بالا برای وسایل نقلیه ممکن است در فرمت فیوز نواری فروخته شود که به عنوان اتصال گداختنی نیز شناخته می شود و بگونه ای طراحی شده است تا بین دو پایانه با پیچ محکم شود . از آنجا که برخی از جامپرها ممکن است بسیار شبیه به نظر برسند ، مهم است که آن ها را جداگانه نگه دارید . فیوز نواری در شکل زیر نشان داده شده است .

فیوز نواری 

فيوز های میان حفره ای

فیوزهای کوچک با سیم های شعاعی که برای جاسازی در حفره در برد مدار چاپی به نظر مناسب می آیند ، در واقع اغلب در اتصال با سوکت های مناسب استفاده می شود ، به طوری که می توانند به راحتی برداشته و جایگزین شود . آن ها در کاتالوگ به عنوان فیوزهای خیلی کوچک شرح داده شده اند و به طور معمول در لپ تاپ و منبع تغذیه یافت می شوند ، همچنین تلویزیون ، شارژر باتری و تهویه هوای مطبوع از دیگر کاربرد های آن ها محسوب میشود .در شکل زیر نشان داده شده است . همه دارای ویژگی پرش آهسته هستند . 

فیوز درون حفره ای

فیوز های قابل تنظیم

به طور مناسب به عنوان یک فیوز با ضریب درجه حرارت مثبت پلیمری شناخته شده است ( اغلب به اختصار PTC یا PPTC ) ، یک فیوز قابل تنظیم ، یک حالت جامد است ، قطعه کپسوله شده ای که مقاومت آن در پاسخ به اضافه بار جریان تا حد زیادی افزایش می یابد ، اما به تدریج وقتی که شار جریان قطع می شود ، به وضعیت اصلی برمی گردد . این را می توان به عنوان یک ترمیستور که یک پاسخ غیر خطی دارد ، در نظر گرفت . در حالی که اندازه های مختلف فیوز کارتریج ممکن است همان نرخ را داشته باشد ، فیوز های قابل تنظیم با رتبه بندی متفاوت ممکن است در اندازه یک سان طبقه بندی شوند .

رتبه داده شده است ، در حالی که در سمت راست ۲ ٫ ۵ آمپر در ۳۰ ولت رتبه بندی شده است . ( توجه داشته باشید که کد چاپ شده بر روی فیوزها همان شماره قطعه تولید کننده نیست . ) فيوز بالایی نرخ آمپر در ۱۳۵ ولت دارد . هنگامی که جریانی بیش از حداکثر جریان قابل قبول از طریق فیوز عبور می کند ، مقاومت داخلی آن به طور ناگهانی از چند اهم تا صد ها هزار اهم افزایش می یابد . این به عنوان فیوز پراندن شناخته شده است . این به ناچار شامل یک تأخیر کوچک می شود ، اما با زمان مورد نیاز برای پاسخ یک فیوز با پرش آهسته قابل مقایسه است .

یک فیوز قابل تنظیم شامل یک پلیمر است که ساختار بلوری آن با ذرات گرافیتی بارگذاری می شود که برق را هدایت می کنند . همان طور که جریان از طریق فیوز جاری است ، باعث ایجاد گرما می شود ، انتقال پلیمر به یک حالت بی شکل ، باعث جدا کردن ذرات گرافیت و قطع مسیر جریان می شود . یک جریان کوچک هنوز از قطعه عبور می کند که برای حفظ حالت بی شکل آن کافی است تا زمانی که توان قطع شود . پس از اینکه فیوز قابل تنظیم سرد شود ، به تدریج دوباره بلوری می شود ، اگر چه مقاومت آن به طور کامل به مقدار اصلی خود برای بیشتر از یک ساعت باز نمی گردد .

حداکثر سطح ایمن جریان برای فیوز قابل تنظیم مجدد به عنوان جریان نگه داری شناخته شده است ، در حالی که جریانی که باعث راه اندازی پاسخ آن می شود جریان پرش نامیده می شود . فيوزهای قابل تنظیم مجدد با نرخ پرش جریان از ۲۰ میلی آمپر تا ۱۰۰ آمپر در دسترس هستند .

در حالی که فیوزهای الکترونیک و تجهیزات معمولی ممکن است دارای نرخ ۶۰۰ ولت باشد ، فيوز های قابل تنظیم مجدد به ندرت بالا تر از نرخ ۱۰۰ ولت هستند .

فیوز های کارتریج معمولی تنها به مقدار جزئی تحت تأثیر درجه حرارت هستند ، اما نرخ جریان یک فیوز قابل تنظیم مجدد می تواند تا ۷۵ ٪ مقدار نرمال آن در ۵۰ درجه سانتی گراد کاهش یابد و ممکن است به ۸۰ درصد مقدار طبیعی خود در ۸۰ درجه کاهش یابد . به عبارت دیگر ، یک فیوز با نرخ ۴۸ در ۲۵ درجه ، می تواند وقتی که دما دو برابر می شود حداکثر تنها ۳۸ را تحمل کند .  فیوز های پرش آهسته معمولی ، به درجه حرارت حساس هستند ، اما این حساسیت نسبت به فیوز های قابل تنظیم مجدد کمتر است .

فیوزهای تنظیم مجدد در منبع توان کامپیوتر ، منابع توان USB و محفظه های بلند گو ، جایی که کویل های بلند گو را از کار زیاد محافظت می کنند ، استفاده می شود . آن ها در شرایطی مناسب هستند که در آن فیوز ممکن است اغلب بپرد یا جایی که از لحاظ فنی پیچیده نیست جایگزین کردن فیوز یا تنظیم مجدد قطع کننده مدار مقدور نیست .

نام های تجاری برای فیوزهای قابل تنظیم مجدد شامل Everfuse ، OptiReset ، PolySwitch Polyfuse و Multifuse است . آن ها در بسته های ( SMT ) و یا به عنوان قطعات میان حفره ای در هستند ، اما در فرمت کارتریج وجود ندارند . 

فیوز های پایه سطحی

از آن جا که جایگزین کردن فیوزهای پایه سطحی ، پس از لحیم کاری بر روی برد ، مشکل یا غیر ممکن است ، اغلب قابلیت تنظیم مجدد دارند . فیوز قابل تنظیم مجدد با پایه سطحی تقریبا ۰ ٫ ۳ اینچ مربع است و در شکل زیر نشان داده شده است . این برای نرخ ۲۳۰ ولت و دارای مقاومت داخلی ۵۰ اهم است . جریان نگه دارنده آن ۰ ٫ ۰۹ آمپر و جریان پرش آن ۰ ٫ ۱۹ آمپر است .

نگه دارنده فیوز تابلویی

 نحوه به کار گیری

هر وسیله ای که ممکن است به پریز . دیواری متصل شود ، باید با فیوز ترکیب بود ، نه تنها برای حفاظت از قطعات بکار رفته در آن بلکه برای حفاظت از کاربران که ممکن است جعبه را باز کنند و یا یک پیچ گوشتی شروع به بررسی کنند .

از آن جایی که افزایش اولیه جریان ، در زمان روشن بودن وسیله ، ممکن است بالا تر از سطح منرخ جاز برای فیوز برسد ، تجهیزاتی که شامل موتورهای قدرتمند ، پمپ ها یا سایر بارهای القایی هستند . باید با فیوز های پرش آهسته محافظت شوند . یک فیوز پرش آهسته ، افزایش ناگهانی برای چند ثانیه را تحمل می کند اما فيوزهای دیگر اینطور نیستند

در مقابل ، فيوزهای عملکرد سریع باید با تجهیزات الکترونیکی ، به ویژه مدارهای مجتمع که به سرعت و به راحتی آسیب می بینند ، استفاده شوند . هر دستگاه مصرف کننده قابل توجه توان باتری ، به دلیل غیر قابل پیش بینی بودن و به طور کلی عملکرد نادرست باتری هنگامی که اتصال کوتاه است باید با فیوز ترکیب شود . اتصالات موازی بین چندین باتری بزرگ باید با فیوز ترکیب شود تا از امکان اینکه یک باتری بسیار شارژ شده قطعه مجاور خود را شارژ کند . اجتناب شود

فیوزهای j size  بزرگ از ۱۲۵ تا ۴۵۰ آمپر دارند که در مجموعه انرژی خورشیدی ، جایی که بانک ها اغلب از باتری های سرب اسید استفاده می کنند . رایج هستند . این فیوزها یک برگ برنجی ضخیم در هر انتها دارند که به منظور اینکه بتوانند در محل پیچ و مهره شوند ، حفر شده است . در عوض ، آن ها در یک نگه دارنده فیوز مناسب به درستی جای گذاری می شوند

برای فیوز کارتریج تا قطر ۱ ٫ ۴ اینچ که سیم اتصالی ندارند ، به طور مناسب ، نگهدارنده های فیوزدر فرمت های مختلفی موجود هستند :

احتمالا نوع تابلویی شایع ترین است که متشکل از یک لوله پلاستیکی با یک تماس فنری در پایین و یک کلاه پلاستیکی با تماس دوم در داخل است . کلاهک یا داخل لوله فیوز پیچ می شود ، یا به فشرده یا چرخانده می شود تا در جایش نگه داشته شود . یک مهره برای حفاظت از فیوز نگه دارنده پس از آن که در حفره پانل وارد شد ، فراهم می شود . فیوز به داخل لوله افتاده و کلاهک روی آن قرار می گیرد .

این نوع نگه دارنده در اندازه طولی کامل و یا کوتاه تر با فرمت شکل کوتاه ، در دسترس است . 

>محفظه فیوز با پایه برد مدار  ، اساسا همانند نسخه پایه تابلویی است ، اما با پین های لحیم شده میان حفره ای متصل شده است .

>بلوک فیوز یک بلوک پلاستیکی کوچک با دو گیره در سطح آن برای قرار دادن یک فیوز کارتریج است . 

>بست های فیوز  را می توان به صورت جداگانه ، خریداری کرد ، با لحیم کاری بین ما برای پایه میان حفر ای .

>نگه دارنده فيوز خطی برای نصب در طول سیم طراحی شده است . این نمونه معمولا از پلاستیک ساخته می شود .

>نگه دارنده فیوز میان محفره ای برای فیوز های خیلی کوچک در دسترس هستند .

منبع: