فیوزهای الکتریکی (بخش اول)


مقدمه ای بر فیوزهای الکتریکی :

فيوز الکتریکی وسيله ای است جهت محافظت از مدارهای الكتريكی در مقابل بروز اشكالات ناشي از عبور جريان اضافي در آن، كه به وسيله ذوب شدن و قطع المنت داخلي آن (كه معمولاً از جنس نقره يا مس مي باشد) مدار باز شده و جريان بصورت آني قطع مي گردد.

در يك نوع فيوز ولتاژ پايين ممكن است در آن بيش از يك المنت به صورت موازي در داخل محفظه اي كه از ماسه كوارتز پودر شده و يا پودر چيني پر شده است وجود داشته باشد. بدنة فيوز معمولاً از جنس سراميك و گاهي ممكن است از فايبر گلاس آميخته با رزين ساخته شود.در هر يك از دو انتهاي بدنه ، يك كلاهك برنجي پرس شده وجود دارد كه المنتهاي داخلي به آن متصل به كلاهك هاي آن انجام مي شود. كه متناسب با كاربرد فيوز داراي انواع مختلفي است.

هنگاميكه جريان اضافه برای مدت زمان كافي از مداری عبور كند به شرح زير به تجهيزات آن مدار صدمه مدار مي سازد.

الف- حرارت اضافه يا گرماي زياد به بستگي به مربع مقدار مؤثر جريان عبوري از مدار دارد كه در اثر آن ممكن است به واسطه كار در درجه حرارت بالا، به عايقهاي مدار صدمه جبران ناپذيري وارد شود. اگر جريان به قدر كافي زياد باشد. ممكن است هاديهاي فلزي مدار نيز ذوب شوند.

ب- نيروهاي الكترو مغناطيسي كه متناسب با مربع پيك جريان هستند. تحت شرايط خطاي اتصال كوتاه سنگين، ممكن است شكست مكانيكي تجهيزات اتفاق افتد، بويژه اگر درجه حرارت نيز بالا باشد كه در اين صورت چون مقاومت مكانيكي مواد عمدتاً با افزايش درجه حرارت كاهش مي يابد اثرات مخربتري به وجود مي آيد.

بعضي قطعات مانند نيمه هاديهاي قدرت بالا، به انرژي آزاد شده در قطعه در خلال يك پالس كوتاه مدت حساس هستند. اگر مقاومت اهمي قطعه ثابت انتخاب شود در اين صورت انرژي آزاد شده در يك پالس با مدت T متناسب با t2∫  (روی بازه 0 تا T)خواهد بود. اين انتگرال عموماُ به عنوان « i2  t» پالس شناخته مي شود.

طرحهاي مختلف فيوز براي حفاظت انواع مختلف تجهيزات الكتريكي در مقابل اثرات جريان اضافي و يا انرژي اضافي فوق الذكر وجود دارند كه از آنجائيكه از بحث اين كتاب خارج مي باشد در مورد آنها صحبت نمي گردد. خوانندگان عزيز مي توانند به بروشروهاي تبليغاتي شركت فيوزسازي مراجعه نمايند.

توزیع گرما و حرارت در المنت فیوز :

رفتار و عملكرد اشاره شده فوق الذكر دقيقاً بستگي به توزيع گرما در طول المنت قبل از ذوب شدن دارد.همچنانكه از روي شكل مشخص است درجه حرارت المنت در لحظات اوليه عبور جريان در سرتاسر طول المنت و در تمام آن بطور يكنواخت پخش مي شود زيرا كه زمان كافي جهت افت و اتلاف حرارت در اثر انتقال به كلاهكهاي در سر فيوز وجود ندارد. با پيشرفت زمان منحني توزيع گرما تقريباً به صورت بيضي درآمده و گرمترين نقطه در وسط المنت خواهد بود.

اين بدان معني است كه در اتصال كوتاه های شديد كه دامنه جريان بسيار زياد است، درجه حرارت در زمان ذوب بطور يكنواخت در سرتاسر طول المنت فيوز توزيع مي گردد و در نتيجه المنت سريعاً ذوب شده و قوسهاي متعددي ايجاد مي گردد. بالعكس اگر جريان كم باشد زمان قبل از قوس افزايش يافته و درجه حرارت وسط المنت ايجاد مي گردد. بنابراين توزيع گرما در المنت درست قبل از ذوب آن نه تنها مشخص مي كند كه آيا قوس تكي يا چند تائي است بلكه تأثير عمقي در رفتار و عملكرد فيوز در فاصله زماني قوس دارد.

جريان نامي و حداقل جريان ذوب شدن فيوز

جريان نامي تعيين شده براي يك فيوز فرقي با ميزان جريان تعيين شده بري ساير تجهيزات الكتريكي ندارد. به عبارت ديگر جريان نامي، جرياني است كه توسط كمپاني سازندة فيوز تعيين گرديده كه فيوز مي تواند تحت شرايط كاري خود بطور پيوسته و مداوم و بدون سوختن، آن را از خود عبور دهد. جريان نامي فيوز توسط حداكثر درجه حرارتي كه قطعات فيوز( خصوصاً المن فيوز) مجاز است بطور مداوم و پيوسته در آن كار كند تعيين مي شود. بنابراين بيان مرز يا حد مقدار جريان يك فيوز و پيوسته در آن كار كند تعيين مي شود. بنابراين بيان مرز يا حد مقدار جريان يك فيوز ما را به سوي اينكه فيوز قابليت يا توانائي محافظت از وسيله و ابراز الكتريكي را دارد هدايت نمي كند و جرياني بيش از حداكثر  جريان ( جريان نامي) مورد نياز است تا باعث ذوب شدن المنت يا سوختن آن شود.

حداقل جريان ذوب شدن فيوز (Minimum Fusing Current) – خلاصه mfc- كمترين مقدار جرياني است كه منجر به ذوب شدن المنت فيوز مي شود. اين چنين ذوب شدني تا زمانيكه منجر به قطع  گردد به قطع گردد. بطور تئوري مي تواند در فاصله زماني هاي مختلفي صورت پذيرد، اما در عمل جرياني كه باعث سوختن يا ذوب شدن فيوز در ظرف چند ساعت گردد به عنوان  (mfc) تعريف مي شود

فاكتور ذوب Fusing Factor  به شرح زير تعريف مي گردد:

مقدار جريان نامي (غير ذوب)/حداقل جريان ذوب= فاكتور فيوز

كه معمولاً اين فاكتور مابين 1.25 تا 2 مي باشد و نسبت به طرح و نوع و فيوز متغير است. بنابراين فاكتور ذوب اصولاً به فاصله موجود بين نقطه ذوب فلز المنت فيوز و حداكثر درجه حرارتي كه فلز المنت فيوز بطور پيوسته و مداوم مجاز است كه در آن كار كند، بستگي دارد.

فاكتور ذوب يك مفهوم مفيد و كلي است  و با آزمايش به طريقي كه در استانداردهاي فيوز مشخص شده است به خوبي بدست مي آيد اما كاربرد آن خالي از مشكلات نيست. در عمل حداقل جريان ذوب مي تواند بر حسب محيطي كه فيوز در آن مورد آزمايش واقع مي شود بطور قابل ملاحظه اي تغيير يابد و همچنين مشكلي كه در تعريف مقدار زمان بي نهايت وجود دارد يك اصل واضح و آشكار است كه كاربرد اين فاكتور مفيد را بطور دقيق تحت سئوال مي برد.

استاندارد IEC با مشخص نمودن زمان لازم براي ذوب، دو جريان ذوب و غير ذوب را تعريف مي كند. جريان غير ذوب همان جريان نامي فيوز است در حاليكه جريان ذوب مي بايد توسط كارخانه سازنده مشخص گردد كه معمولاً با داشتن فاكتور ذوب مي تواند محاسبه شود. بنا به تعريف، جريان ذوب جرياني است كه فيوز در يك زمان قراردادي مشخص قطع مي گردد.

زمان برقراري مدت زماني است كه در زمان حرارت درطول فيوز به حالت ماندگار رسيده است و از اين رو براي فيوز هاي بزرگتر با ظرفيت حرارتي بالاتر اين  زمان طولاني تر مي شود. به  فرض اينكه ازشرايط آزمايشي استاندارد  IEC استفاده شود زمان قراردادي براي فيوزهاي ولتاژ پايين به شرح زير تعيين شده اند.

         زمان برقراري بر حسب ساعت (h)

مقدار جريان نامي فيوز بر حسب آمپر(In)

                      1

                      2

                      3

                      4

جریان نامی کمتر از 63 آمپر

جریان نامی بین 63 و 160 آمپر

جریان نامی بین 63 و 400 آمپر

جریان نامی بیشتر از 400 آمپر

 

ارسال نظر برای این مطلب

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.