گروه فنی مهندسی دریا

• 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.

1- فیوزهای AC

2- فیوزهای DC

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 50 یا 60 هرتز، تغییر دامنه دارد، به عبارت دیگر از صفر تا 60 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 600 آمپر و 600 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.

• 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.

• 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 1500 ولت تا 13 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:

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

1– 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.

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.

2- 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. 

3- 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.

4- 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.

5- 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.

6- 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.

7- 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).

8- فیوز فشار قوی

فیوزهای HH برای فشار قوی مورد استفاده قرار می گیرند و خیلی بلندتر از فیوزهای معمولی تا 500 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 400 (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.

9- کلید مینیاتوری

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.

نحوه انتخاب سایز مجاز مناسب برای فیوز

انتخاب فیوز مناسب و سایز مجاز آن برای کاربردهای الکتریکی به فاکتوها و محیط‌های مختلفی بستگی دارد. اما در ادامه یک فرمول ساده آمده است که نحوه انتخاب سایز مناسب فیوز را نشان می‌دهد.

مقدار مجاز فیوز = (توان/ولتاژ)×۱٫۲۵