انواع فیوز کاربردی در صنعت برق

• فیوز چیست؟

فیوز ﻧﻮﻋﻲ رﻟﻪ اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺮاي ﺣﻔﺎﻇﺖ از ﺳﻴﺴﺘﻢ در ﺑﺮاﺑﺮ ﺟﺮﻳﺎن ﻫﺎي ﺧﻄﺎي اﺿﺎﻓﻪ ﺑﺎر و اﺗﺼﺎل ﻛﻮﺗﺎه ﺑﻪ ﻛﺎر ﺑﺮده ﻣﻲﺷﻮد. فیوز به صورت مستقیم و غیر مستقیم در مسیر جریان مصرف کننده قرار می گیرد. در روش مستقیم تمام جریان از داخل فیوز عبور می کند و در روش غیر مستقیم با استفاده از نمونه برداری از جریان مصرف کننده به کمک وسائلی مانند ترانسفورماتور جریان، به وظیفه خود عمل می کند. فیوزهای معمولی نمی توانند عمل حفاظت موضعی را در مدارات الکتریکی به طور کامل و بدون خطا انجام دهند. در ادامه انواع فیوز کاربردی بررسی می شوند.

ولتاژ نامی، جریان نامی فیوز، جریان اسمی پایه فیوز، جریان اتصال کوتاه، فرکانس نامی، سطح عایقی، مشخصه زمان جریان (تند کار، کند کار، …)، نوع فیوز (فشنگی، چاقویی)، قابلیت یا عدم قابلیت محدود کنندگی جریان اتصال کوتاه، ضرایب ارتفاع و حرارت محیط در انتخاب فیوز دخیل هستند.

• ﻓﻴﻮز ﺑﺎﻳﺪ ﺑﻪ آﺳﺎﻧﻲ در داﺧﻞ ﺗﺎﺑﻠﻮ و ﻳﺎ ﻛﻠﻴﺪ ﻓﻴﻮز ﻧﺼﺐ و ﺗﻌﻮﻳﺾ شود.
• دمای فیوز در شرایط کاری پیش بینی شده از مقادیر تعیین شده فراتر نرفته و در مشخصه جریان-زمان، جریان آن تغییر چندانی حاصل نشود.
• فیوز بایستی پایداری دینامیکی و حرارتی لازم در طول مدت اتصال کوتاه و نیز در طول مدت زمان عبور جریان اسمی کوتاه مدت تعیین شده را دارا باشد.
• فیوز NH¹  (به لحاظ ساختمان داخلی) جریان اتصال کوتاه را قبل از رسیدن به ماکزیمم شدت جریان قطع می کند.

 

• انواع فیوز کاربردی

از فیوز برای حفاظت سیم، کابل و دستگاه های اندازه گیری، ترانسفورماتور، ماشینهای الکتریکی و دیگر مصرف کننده ها در مقابل جریان اضافی و اتصال کوتاه استفاده می شود. البته فیوز در جایی به کار می رود که ارزش نصب یک رله و یا یک جریان زیاد را نداشته باشد.فیوزها را بر حسب مقدار ولتاژ و نوع ساختمان قطع کننده شان به انواع زیر تقسیم بندی می شوند:

• فیوز حرارتی
• فیوز الکترونیکی
• فیوز توان بالا فشار ضعیف NH
• فیوز فشار قوی HH

 

• • فیوز حرارتی

    • • فیوز حرارتی با سیم ذوب شونده

در فیوز ذوب شونده، یک سیم حرارتی وجود دارد که در سر راه جریان بسته می شود و در اثر عبور جریان زیاد گرم شده و در درجه حرارت معینی ذوب می شود و مدار را قطع می کند جرقه ای که در زمان قطع ایجاد می شود و باعث سوختن و سیاه شدن کنتاکت و عایقهای اطراف می شود، باید برطرف گردد.

برای برطرف نمودن اثر جرقه، سیم را در داخل یک فشنگ چینی یا سوفالینی قرار می دهند و اطراف سیم را با ذرات کوارتز پر می کنند. جرقه ایجاد شده در اثر قطع توسط براده کوارتز خنک شده و از بین می رود. فیوز مدار را باید طوری انتخاب کرد که قبل از اینکه به مقدار ماکزیمم خود برسد، مدار را قطع کند تا به دستگاه های بعد از فیوز آسیبی نرسد.

برای تشخیص فیوز سوخته از پولک نشانه استفاده می شود. این پولک توسط سیم نازکی محکم شده است. این سیم نازک در هنگام ذوب شدن سیم داخل فیوز نیز پاره شده و پولک توسط نیروی فنر کوچکی که در زیر آن قرار گرفته قدری به طرف خارج پرتاب می شود و نشان می دهد که فیوز سوخته است. ضمناً رنگ پولک فیوز نماینده جریان اسمی فیوز است. در ادامه بیشتر راجع به رنگ پولک فیوز ها بحث می کنیم.

فیوزهایی که در راه اندازی الکتروموتور به کار می روند، برای زمان کوتاه (زمان راه اندازی موتور) تحمل جریان بیشتری را دارند (جریان راه اندازی موتور) به همین علت به آنها فیوز تأخیری، موتوری یا کند کار می گویند. به فیوزهای معمولی فیوز تند کار می گویند.

برای عملکرد در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه مانند فیوز شیشه ای، فشنگی، چاقویی (این فیوزها یکبار مصرف هستند) مورد استفاده قرار می گیرند.

• • • • 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 شوند 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.

                              فیوز حرارتی

• • 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.

 

• • فیوز مغناطیسی

فیوزهای مغناطیسی نیز تایع شدت جریان هستند. در اثر بروز اضافه جریان، میدان مغناطیسی سیم پیچی فیوز قوی شده و بر اساس 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 گردد.

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 نماید (کلید مینیاتوری- کلید محافظ فیوزهای خودکار- کلید فیوز).

رله های مغناطیسی جریان راه اندازی الکتروموتور را تحمل نمی کنند.

• • فیوز توان بالا

   در شبکه های فشار ضعیف با توان زیاد از فیوزهای NH استفاده می شود. این فیوزها دارای دسته ای می باشند 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).

• • فیوز فشار قوی

فیوزهای HH برای فشار قوی مورد استفاده قرار می گیرند و خیلی بلندتر از فیوزهای معمولی تا ۵۰۰ 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 ۴۰۰ (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.

• • فیوز اتوماتیک یا آلفا

نوع دیگر فیوز، فیوز اتوماتیک یا خودکار است که عبور جریان بیش از حد مجاز از آن باعث قطع مدار می شود و می توان دوباره شستی آنرا بداخل فشرد تا ارتباط برقرار شود. بعضی از فیوزهای خودکار دو عمل جریان زیاد و بار زیاد را در مدارها کنترل می کنند.

• رنگ پولک در فیوز

رنگ پولک ها نمایانگر آمپراژ اسمی فیوز است. فیوزهای اتوماتیک (فیوز آلفا، کلید فیوز و موارد شبیه) با استفاده از بی متال برای حفاظت در برابر اضافه بار همراه با قطع کننده مغناطیسی (بوبین قطع اتصال کوتاه) جهت حفاظت اتصال کوتاه، برای حفاظت از شبکه های خانگی و عمومی مورد استفاده قرار می گیرند.

این فیوزها پس از عملکرد و قطع سیستم آماده وصل مجدد می باشند. کلید فیوزهای مینیاتوری برای قطع و وصل بار به عنوان یک کلید نمی توانند مورد استفاده قرار گیرند.

در صورت استفاده از چند فیوز برای حفاظت یک مسیر، فیوزها باید طوری انتخاب شوند که منحنی جریان-ولتاژ آنها با هم تداخل نداشته باشند. رنگ پولک و ته فیوز بر اساس جریان اسمی بر حسب (آمپر) فیوز به شرح زیر است:

نمایش رنگ پولک ها بر روی فیوزهای ذوب شونده

پودر داخل فیوزهای حرارتی با سیم ذوب شونده معمولاً اکسید سیلسیوم Sio₂ (کوارتز پودر شده) با درجه خلوص بالا می باشد.

قابل توجه هست فیوز کریرهای اشنایدر در دو مدل تک پل و سه پل موجود است.