آدرس: تهران - میدان انقلاب - روبروی سینما بهمن - نبش خیابان منیری جاوید - آموزشگاه فن و کار
انواع فیوز های الکترونیکی : فیوز یکی از رایج ترین اجزای ایمنی در مدار های الکترونیکی محسوب می شود که از روز های اولیه مهندسی برق مورد استفاده قرار می گرفت. فیوز ها برای محافظت دستگاه های لکترونیکی از اضافه بار کاربرد داشته و تقریباً تمام وسایل و تجهیزات الکترونیکی به نحوی از آن استفاده می کنند. در این مقاله ضمن تعریف فیوز الکترونیکی، نماد الکترونیکی، کاربرد و نحوه کارکرد آن را مورد بررسی قرار داده و در نهایت انواع فیوز های الکترونیکی و مزایا و معایب استفاده از آن ها را شرح می دهیم.
فهرست مطالب :
فیوز های الکترونیکی وسایل ایمنی اساسی هستند که به طور گسترده در مدار های الکتریکی برای حفاظت از جریان اضافی مستقر می شوند. اگر جریانی قوی تر از حد انتظار عبور کند، فیوز منفجر می شود و مدار را قطع می کند و آسیب حرارتی را به حداقل می رساند و خطر برق گرفتگی یا آتش سوزی را کاهش می دهد. در واقع فیوز های برای قطع مدار در هنگام بالا رفتن بیش ز حد جریان مورد استفاده قرار می گیرند. نقطه ای که فیوز در آن منفجر می شود، ظرفیت شکست آن نامیده می شود و پس از قطع جریان به فیوز باز تبدیل می شود.
جریان اضافه می تواند به دلیل اتصال کوتاه در مدار، خطا های پیکر بندی، قوس الکتریکی و مسائل مشابه ایجاد شود. گرمای حاصل می تواند برای ذوب عایق کابل کافی باشد. فیوز ها را می توان به عنوان یک عنصر قربانی در مدار در نظر گرفت زیرا به عنوان یک پیوند ضعیف در کل مدار عمل می کنند.
اصل فیوز مبتنی بر اثر گرمایش جریان الکتریکی است. فیوز ساده از یک ماده رسانای کوچک با مقاومت کم تشکیل شده و به صورت سری با مدار قرار می گیرد. این نحوه اتصال اجازه می دهد تا جریان از آن ها عبور کند. هرگاه در مدار اضافه بار وجود داشته باشد، این جریان نا متعادل عنصر فیوز را ذوب کرده و با قطع برق، مدار را باز می کند و بدین ترتیب مدار از آسیب در امان می ماند. سطح مقطع این ماده رسانا به گونه ای طراحی شده است که اجازه می دهد مقدار مشخصی از جریان مجاز در مدار جاری شود.
در انتخاب فیوز های الکترونیکی باید همیشه از یک رویه طراحی پیروی کنیم. ضریب 75٪ توسط تامین کنندگان توصیه می شود، به این معنی که جریان مدار باید تنها 75٪ از جریان فیوز باشد. این اثر دمای محیط را جبران می کند زیرا در دمای بالا نقطه شکست فیوز ها کاهش می یابد.
فیوز در مدار های الکتریکی با نماد زیر شناخته می شود.
فیوز های الکترونیکی یکی از اجزای اصلی در تمام مدار ها و سیستم های برقی هستند. برخی از کاربرد های رایج فیوز ها در زیر ذکر شده است.
فیوز ها اجزای بسیار ساده ای هستند. در داخل هر یک نوار یا سیم فلزی نازک به نام مقاومت وجود دارد که پیوندی را در یک مدار الکتریکی تشکیل می دهد. از تعدادی فلز مختلف برای ساخت مقاومت استفاده می شود. سیم مسی قلع شده یک انتخاب محبوب است. این مس است که در یک لایه نازک قلع برای محافظت در برابر خوردگی پوشش داده شده است.
این مقاومت در پاسخ به گرمای تولید شده توسط جریان اضافی ذوب می شود و مدار را قطع می کند و جریان ولتاژ بالقوه خطرناک را متوقف می کند. فیوزها جرقه، گاز یا تخلیه الکتریکی تولید نمی کنند.
فیوز ها در تنوع بالایی طراحی و ساخته شده اند که لازم است افراد با مدل های مختلف فیوز الکتریکی آشنا باشند و از آن ها در کاربد های خاص خود استفاده کنند. انواع فیوز الکترونیکی در ادامه معرفی شده است.
یکی از انواع رایج فیوز های مورد استفاده در مدار های الکتریکی، فیوز های الکترونیکی DC هستند. فیوزهای AC و DC را می توان بر اساس اندازه آ نها متمایز کرد. فیوزهای DC قوس هایی تولید می کنند که به سختی نسبت به قوس‌های AC متوقف می شوند، زیرا جریان صفر در مدار جریان ندارد. برای کاهش قوس فیوز DC، الکترود ها در فاصله بیشتری قرار می گیرند که در نتیجه اندازه فیوز نسبت به فیوز AC افزایش می یابد. فیوز های DC در زمینه های متعددی مورد استفاده قرار می گیرند و دارای انواع زیر می باشد:
این نوع فیوز ها دارای عناصر فیوز در یک پاکت شیشه ای با کلاهک های فلزی در انتها هستند. فیوز های کارتریج DC از وسایلی مانند موتور، یخچال و پمپ ها محافظت می کند.
همان طور که از نام فیوز خودرو مشخص است، برای سیستم های خودرویی مورد استفاده قرار می گیرند و تا 32 ولت کار می کنند. فیوز های خودرو از سیم کشی برق در خودروه ا و وسایل نقلیه محافظت می کند.
این فیوز ها قابلیت تنظیم مجدد دارند و جریان زیاد باعث گرما می شود و باعث انبساط پلیمر آلی درون ساختار آن می شود. به دلیل استفاده از پلیمر های آلی در ساخت این نوع فیوز به نام پلی فیوز نیز معروف هستند. پلی فیوزها در منابع تغذیه، کامپیوتر ها، آداپتور های شارژر تلفن همراه و تجهیزات هوا و فضا کاربرد داردند.
اتلاف توان از این فیوز ها به صورت تصاعدی با جریان افزایش می یابد و از نیمه هادی ها برای فیوز های فوق سریع استفاده می شود. فیوز های نیمه هادی از دستگاه های سوئیچینگ نیمه هادی مانند یو پی اس، مبدل ها و درایو های موتور محافظت می کنند.
فیوز محافظ اضافه ولتاژ یکی دیگر از انواع فیوز های DC محسوب می شود که به عنوان یک دستگاه حفاظت از اضافه ولتاژ به همراه فیوز هم از ولتاژ و هم از جریان محافظت می کند. این فیوزها از تجهیزات ارزشمند محافظت می کنند تا از ضرر مالی جلوگیری کنند.
قوس در مدار های AC، در مقایسه با مدار های DC به راحتی خاموش می شود. زیرا فرکانس فیوز های AC در هر یک ثانیه دامنه خود را از 0 درجه به 60 درجه تغییر می دهد. فیوز های AC به طور خاص برای استفاده در مدار های جریان متناوب طراحی شده اند.
این نوع فیوز ها در برابر قوس الکتریکی در هنگام منفجر شدن فیوز نسبت به فیوزهای DC مقاومت بیشتری دارند و با منابع تغذیه استاندارد ولتاژ سازگار تر هستند. فیوز های AC بر اساس دامنه ولتاژ اعمال شده به دو دسته کلی تقسیم می شوند. دو دسته کلی فیوز های الکترونیکی AC شامل موارد زیر است:
همان طور که از نام آن پیدا است، این ها فیوز هایی هستند که در ولتاژ های پایین استفاده می شوند. فیوز های ولتاژ پایین در سیستم های الکتریکی بسیار رایج هستند و در اشکال و طرح های مختلفی وجود دارند. فیوزهای ولتاژ پایین دارای ولتاژ کمتر یا مساوی 1500 ولت هستند. برخی از فیوز های ولتاژ پایین AC در زیر لیست شده اند.
فیوز کارتریج AC از بدنه سرامیکی مقاوم در برابر حرارت تشکیل شده است که توسط یک کلاه فلزی در دو انتها محصور شده است. مواد پر کننده مانند گچ، گچ پاریس، کوارتز یا گرد و غبار مرمر فضای بدنI را احاطه کرده است که به عنوان یک قوس خاموش کننده و خنک کننده عمل می کند.
اغلب، آن ها به طور گسترده در صنایع، مناطق کشاورزی و مقاصد مسکونی مانند پانل های فیوز، تهویه مطبوع، پمپ ها و لوازم خانگی استفاده می شوند. فیوز های کارتریج AC به فیوز های کاملا محصور نیز معروف هستند. آن ها نه تنها از دستگاه محافظت می کنند بلکه از آتش سوزی ناشی از گرم شدن بیش از حد مدار ها نیز جلوگیری می کنند.
این نوع فیوز ها هم در ولتاژ پایین و هم در فشار قوی استفاده می شوند و به دو دسته فیوزهای نوع D و Link دسته بندی می شوند.
در ساخت فیوز های کارتریج AC از نوع D از یک حلقه آداپتور، کارتریج، پایه و کلاهک استفاده شده است. پایه فیوز به درپوش فیوز متصل شده و کارتریج از طریق حلقه آداپتور داخل درپوش فیوز نگه داشته می شود. زمانی که نوک کارتریج با هادی تماس پیدا می کند مدار کامل می شود. فیوز های نوع D از بدنه سرامیکی بطری شکل با درپوش های انتهایی فلزی ساخته شده اند و بسیار قابل اعتماد هستند.
فیوز های کارتریج نوع Link به فیوز های با ظرفیت شکست بالا (HRC) نیز معروف هستند. فیوز HRC ظرفیت شکستگی بالایی دارد. دارای دو انتهای فلزی در دو طرف فیوز بوده و پر کردن فیوز با پودر کوارتز خالص به عنوان یک عامل خاموش کننده قوس عمل می کند. عنصر فیوز برای ساخت خود از نقره یا مس استفاده می کند.
عنصر فیوز جریان اتصال کوتاه را برای مدت زمان طولانی حمل می کند. در این مدت، یک خطای نا مشخص ذوب می شود و مدار را باز می کند. واکنش شیمیایی بین بخار نقره و پودر پر کننده مقاومت بالایی ایجاد می کند که به خاموش کردن قوس کمک می کند.
ظرفیت شکست فیوز با استفاده از دو یا چند سیم نقره به صورت موازی افزایش می یابد. این نوع فیوز بسیار قابل اعتماد است و به دو نوع فیوز تیغه ای و فیوز Bolt down تقسیم می شود.
فیوز تیغه ای با نام فیوز پلاگین نیز شناخته می شود. از این فیوز برای حفاظت از مدار خودرو و مقاومت در برابر دمای بالا استفاده می کنند. در حالی که فیوزهای Bolt down فیوز های ویژه ای هستند که برای وسایل نقلیه دیزلی مناسب هستند.
اگر اتصال کوتاه رخ دهد، جریان بالا برای مدتی از آن عبور می کند. اگر عیب برطرف شود، منفجر نمی شود. اما اگر جریان بالا برای مدت طولانی تری به جریان خود ادامه دهد، با ذوب عنصر خارج می شود.
فیوز قابل سیم کشی مجدد به فیوز کیت کت نیز معروف است. این ساده ترین و ارزان ترین شکل فیوز است. این فیوز برای سیم کشی خانگی و صنایع مقیاس کوچک مناسب است. علاوه بر این، هنگامی که فیوز منفجر می شود، تعویض و استفاده مجدد آسان است. از یک پایه فیوز و یک حامل فیوز تشکیل شده است. در ساخت المنت فیوز در حامل فیوز از مس قلع شده، سرب یا آلومینیوم و چینی برای پایه استفاده می شود.
پایه دارای دو پایانه برای تامین ورودی و خروجی می باشد. هنگامی که یک خطا رخ می دهد، عنصر فیوز منفجر می شود و مدار را قطع می کند. فیوز سوخته را می توان با یک فیوز جدید جایگزین کرد. مزیت اصلی این نوع فیوز این است که قابلیت سیم کشی مجدد دارد اما عیب آن کمتر قابل اعتماد بودن آن است.
فیوز ضربه گیر یک از انواع پر کاربرد فیوز ولتاژ پایین AC می باشد که دارای نشانگر مکانیکی یا پین ضربه گیر است که هنگام کار فیوز از درپوش فیوز بیرون زده است. این امر شناسایی بصری فیوز سوخته را فراهم می کند و به عنوان یک ماشه برای دستگاه های خارجی عمل می کند. می توان از آن برای حفاظت از اتصال کوتاه موتور های ولتاژ متوسط استفاده کرد.
فیوز تخلیه یا Drop out یک فیوز از نوع خروجی برای محافظت از ترانسفورماتور ها است. هنگامی که عنصر فیوز ذوب می شود، به دلیل گرانش سقوط می کند و از این رو ایزوله اضافی ایجاد می کند.
فیوز سوئیچ برای مدار های ولتاژ ضعیف و متوسط استفاده می شود. آن ها می توانند با خیال راحت بسته به جریان های درجه بندی 3 برابر جریان، بار را تحمل کنند.
ترانسفورماتور ها و سیستم های قدرت از فیوز های ولتاژ بالا استفاده می کنند. عنصر فیوز از موادی مانند مس، نقره یا قلع استفاده می کند. ولتاژ درجه بندی برای فیوز های فشار قوی بالای 1500 ولت و حداکثر 138000 ولت است. آن ها به سه نوع زیر دسته بندی می شوند.
همان طور که در بالا تر اشاره شد، یکی از انواع فیوز ولتاژ پایین، فیوز نوع کارتریج می باشد. فیوز نوع کارتریج HRC مشابه فیوز ولتاژ پایین با برخی ویژگی های اضافی است. یکی از المنت های فیوز دارای مقاومت کم و دیگری مقاومت بالایی دارد.
بنابراین، یک سیم با مقاومت کم جریان معمولی را حمل می کند که از آن خارج می شود و جریان اتصال کوتاه را در شرایط خطا کاهش می دهد. دو عنصر فیوز در آن استفاده شده است که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند. این عناصر به دلیل خاصیت مقاومت بالا از فلز تنگستن ساخته شده اند. فیوز هایHV نوع کارتریج ولتاز قوی با توان 33 کیلو ولت با ظرفیت شکست 8700 آمپر موجود است.
فیوز نوع مایع HRC برای جریان های بالا از یک لوله شیشه ای پر شده با تتراکلرید کربن تشکیل شده است که در دو انتها با درپوش های برنجی مهر و موم شده است. سیم فیوز در یک انتها آب بندی می شود و توسط فنر مارپیچی فسفر قوی در انتهای دیگر لوله شیشه ای ثابت می شود.
مایع به عنوان یک وسیله خاموش کننده قوس عمل می کند. وقتی جریان از حداکثر حد مجاز فراتر رود، فیوز منفجر می شود. فیوز HRC نوع مایع از ترانسفورماتور و قطع کننده مدار محافظت می کند. آن ها جریان تا 100 آمپر را در سیستم های تا 132 کیلو ولت تحمل می کنند.
این نوع فیوز یک فیوز فرار است که در آن اثر دفع گاز های تولید شده توسط قوس داخلی منجر به قطع جریان می شود. محفظه پیوند فیوز حاوی اسید بوریک است. بنابراین، قوس داخلی به محافظت از فیدر ها و ترانسفورماتور ها کمک می کند.
این فیوز ها برای تحمل ولتاژ تا 11 کیلو ولت طراحی شده است و حداکثر تا MVA 250 است. المنت فیوز در داخل سیلندر قرار می گیرد و قسمت های بالایی به تجهیزات متصل می شوند. این فیوزها دارای استوانه ای هستند که با کاغذ باند رزین مصنوعی طراحی شده است.
مزایای استفاد از فیوز عبارتند از:
با وجود این که فیوز ها دارای نقاط قوت زیادی هستند اما از چند لحاظ دچار عیب و مشکل هستندد. معایب فیوز عبارتند از:
