1.1 تعاریف و توابع اولیه

فیوز یک وسیله ایمنی الکتریکی حیاتی است که برای ایجاد حفاظت در برابر جریان اضافه با قطع کردن مدارهای الکتریکی در هنگام عبور جریان بیش از حد از آنها طراحی شده است. عملکرد فیوز اصلی به مکانیزم ذوب کنترل شده متکی است که در آن یک عنصر فلزی که معمولاً از نقره، مس یا آلیاژ روی ساخته شده است، ذوب می شود و زمانی که در معرض سطوح جریان بیش از ظرفیت نامی خود قرار می گیرد، شکاف قوسی ایجاد می کند. این وقفه کنترل شده از آسیب به تجهیزات الکتریکی، سیم کشی جلوگیری می کند و خطرات آتش سوزی در سیستم های الکتریکی را از بین می برد.

توابع اصلی عبارتند از:

حفاظت در برابر جریان اضافه:از گرم شدن بیش از حد یا آتش گرفتن هادی ها و قطعات جلوگیری می کند.

پشتیبانی مکانیکی:فیوز باید به طور ایمن در داخل نگهدارنده یا سوکت قرار گیرد و در عین حال مقاومت تماس پایینی را حفظ کند.

قابلیت سرویس دهی:متفاوتانواع فیوزبرای تعویض آسان یا تعمیر و نگهداری میدان طراحی شده اند.

انواع کلیدی شاملبلوک های فیوز, گیره های فیوز، ونگهدارنده های کارتریج، هر کدام برای موارد استفاده متمایز بهینه شده اند.

1.2 محل استفاده از نگهدارنده فیوز (تصاویر فوری صنعت)

صنایع مختلف برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان به فیوزها متکی هستند:

لوازم الکترونیکی مصرفی:فیوزهای نصب شده در کارتریج کوچک و PCB-در لپ‌تاپ، تلویزیون و لوازم خانگی.

خودرو:فیوزهای تیغه‌ای و نگهدارنده‌های داخلی از دسته‌های 12V/48V، بسته‌های باتری EV و مبدل‌های DC-DC محافظت می‌کنند.

کنترل صنعتی:فیوزهای استوانه ای و نگهدارنده ریل DIN در مراکز کنترل موتور و تابلو برق.

شبکه های فشار قوی:فیوزهای بدنه پیچ‌دار یا مربعی-برای ترانسفورماتورها و توزیع برق.

 

 

2.1 فیوزهای ولتاژ پایین در مقابل ولتاژ بالا

تمایز اساسی بین انواع فیوزهای ولتاژ پایین و فیوزهای فشار قوی در ساخت، مواد و محیط های کاری مورد نظر آنها نهفته است. فیوزهای ولتاژ پایین معمولاً در سیستم هایی با ولتاژ تا 1000 ولت AC یا 1500 ولت DC کار می کنند که شامل کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی سبک می شود. اینهاانواع فیوزمعمولاً در پانل‌های توزیع، مراکز کنترل موتور و مدارهای حفاظتی تجهیزات که جریان‌ها و ولتاژهای خطای متوسطی انتظار می‌رود، یافت می‌شوند.

فیوزهای ولتاژ بالا، برعکس، برای سیستم های الکتریکی بیش از 1000 ولت AC مهندسی شده اند، که اغلب از 3 کیلو ولت تا 38 کیلو ولت در کاربردهای ولتاژ متوسط ​​و بیش از 38 کیلو ولت در سیستم های انتقال ولتاژ بالا متغیر است. ساخت انواع فیوزهای ولتاژ بالا از رسانه‌های خاموش‌کننده قوس{5} تخصصی، مانند ماسه سیلیس یا گازهای ویژه، برای قطع مؤثر جریان‌های خطای{6} انرژی بالا استفاده می‌کند. این فیوزها دارای محفظه های سرامیکی یا کامپوزیت مقاومی هستند که برای مقاومت در برابر تنش های مکانیکی ایجاد شده در هنگام قطع خطا و ایجاد فاصله های الکتریکی کافی برای عملکرد ولتاژ بالا طراحی شده اند.

محیط های کاربردی برای این دسته فیوزها به طور قابل توجهی متفاوت است. فیوزهای ولتاژ پایین از تجهیزاتی مانند موتورها، ترانسفورماتورها، مدارهای روشنایی و بارهای الکترونیکی در ساختمان‌ها و تأسیسات صنعتی محافظت می‌کنند. فیوزهای ولتاژ بالا عمدتاً در سیستم‌های انتقال و توزیع نیرو، محافظت از ترانسفورماتورها، تابلو برق و خطوط هوایی استفاده می‌شوند که در آن جریان خطا می‌تواند به ده‌ها هزار آمپر برسد و نیاز به قابلیت‌های قطعی تخصصی دارد.

 

فیوزهای 2.2 AC در مقابل DC

تمایز بین انواع فیوز AC و فیوز DC از تفاوت های اساسی در رفتار جریان و ویژگی های قوس ناشی می شود. جریان متناوب به طور طبیعی دو بار در هر سیکل از صفر عبور می کند (معمولاً 120 بار در ثانیه در سیستم های 60 هرتز) و نقاط خاموشی قوس طبیعی را فراهم می کند. این پدیده صفر{4}}به فیوزهای متناوب اجازه می‌دهد تا جریان‌های خطا را با سهولت بیشتری قطع کنند، زیرا با نزدیک شدن جریان به صفر، قوس به طور طبیعی خاموش می‌شود.

فیوزهای DC به طور قابل توجهی با چالش‌های بزرگ‌تری مواجه هستند، زیرا جریان مستقیم قطبیت و بزرگی را ثابت نگه می‌دارد، و هیچ نقطه عبور طبیعی برای خاموش شدن قوس ایجاد نمی‌کند. در نتیجه، انواع فیوزهای DC به قابلیت‌های{2}}خاموش کردن قوس پیشرفته، از جمله پرکننده‌های تخصصی، مسیرهای قوس بلندتر، و ویژگی‌های دمش مغناطیسی قوی‌تر-برای خاموش کردن قوس اجباری نیاز دارند. ماهیت پیوسته جریان DC به این معنی است که هنگامی که یک قوس ایجاد می شود، تمایل دارد خود را حفظ کند و به مکانیسم های قطع تهاجمی تری نیاز دارد.

انتخاب بین اینهاانواع فیوزبه شدت به ویژگی های سیستم قدرت بستگی دارد. فیوزهای AC برای سیستم های توزیع برق سنتی، درایوهای موتور و اکثر تجهیزات صنعتی مناسب هستند. فیوزهای DC برای سیستم‌های باتری، تأسیسات فتوولتائیک خورشیدی، وسایل نقلیه الکتریکی، و موتورهای DC که در آن‌ها عدم وجود عبور جریان طبیعی صفر{2}}نیازمند قابلیت‌های قطعی تخصصی است، ضروری هستند. فیوزهای DC مدرن اغلب دارای ویژگی‌های فوران مغناطیسی و محفظه‌های قوس گسترده هستند تا به طور موثر جریان‌های خطای DC را قطع کنند.

 

 

رتبه بندی های الکتریکی برای گرفتن

هنگام طبقه بندیانواع فیوز، مهندسان باید ابتدا رتبه های الکتریکی را بگیرند:

جریان نامی (In):جریان پیوسته ای که فیوز می تواند بدون ذوب حمل کند.

ولتاژ نامی:متمایز می کندفیوزهای ولتاژ پایین(تا 1000 ولت) ازفیوزهای فشار قوی(بالای 1000 ولت).

جریان مدار کوتاه-آینده (ISC):حداکثر جریان خطا که سیستم می تواند ارائه دهد. فیوزقطع رتبهباید بزرگتر یا مساوی این مقدار باشد.

زمان-منحنی فعلی:سرعت پاسخ فیوز را تعریف می کند. به I²t (انرژی اجازه دهید-از طریق) مرتبط است.

 

عوامل مکانیکی و محیطی

فیوزها نه تنها در درجه بندی الکتریکی بلکه از نظر انعطاف پذیری فیزیکی نیز متفاوت هستند. پارامترها عبارتند از:

نوع نصب: PCB، پایه پانل، خطی، ریل DIN یا اتصال پیچ.

مقاومت تماس: مقادیر کم باعث کاهش تولید گرما در پایانه ها می شود.

افزایش دما: گرمای بیش از حد عمر فیوز را کوتاه می کند و بر دقت تأثیر می گذارد.

رتبه IP: مقاومت در برابر گرد و غبار و آب را برای مصارف خارج از منزل یا خودرو تعیین می کند.

 

انطباق و استانداردهایی که باید مطابقت داشته باشید

هر دسته فیوز با استانداردهای بین المللی مرتبط است:

UL 248:طبقه بندی فیوزها در آمریکای شمالی را پوشش می دهد.

IEC 60269:استاندارد جهانی برای فیوزهای ولتاژ پایین-.

UL 4248:نگهدارنده فیوز را کنترل می کند و نصب ایمن را تضمین می کند.

ISO 8820:الزامات فیوز خودرو

عدم تطابق نوع فیوز با گواهینامه مناسب می تواند انطباق را باطل کند و سیستم را در معرض خطر قرار دهد.

 

 

فیوزهای 3.1 NH (ظرفیت شکست بالا با ولتاژ پایین)

فیوزهای NH(از آلمانی "Niederspannungs-Hochleistungs") دستگاه هایی با ولتاژ پایین-و ظرفیت شکست بالا هستند. آنها برای تابلوهای توزیع، مراکز کنترل موتور و بارهای سنگین صنعتی طراحی شده اند. فیوزهای NH با ظرفیت شکست تا 120 کیلو آمپر در برابر اتصال کوتاه شدید در شبکه‌های{5} ولتاژ پایین محافظت می‌کنند.

کلاس ولتاژ: به طور معمول تا 690 ولت AC.

کاربردها: تابلو برق صنعتی، توزیع برق، حفاظت پشتیبان برای قطع کننده مدار.

مزایا: ظرفیت شکست بالا، ابعاد استاندارد.

انواع فیوز NH در آلمان منشأ گرفته اند و نشان دهنده دسته قابل توجهی از فیوزهای با ظرفیت شکست بالا هستند که برای کاربردهای صنعتی ولتاژ پایین طراحی شده اند. نام "NH" مخفف "Niederspannung Hochleistung" (عملکرد بالا با ولتاژ پایین) است که نشان دهنده توانایی آنها در قطع جریان های خطای بسیار بالا با حفظ ابعاد فشرده است. اینهاانواع فیوزبا سیستم تماس تیغه‌ای متمایز- و ساختار بدنه سرامیکی مستحکم خود مشخص می‌شوند، که آنها را قادر می‌سازد تا در برخی پیکربندی‌ها به درجه‌بندی قطعی بیش از 100 کیلو آمپر دست یابند.

ساخت فیوزهای NH شامل چندین عنصر طراحی کلیدی است که به عملکرد فیوز با ظرفیت شکست بالا کمک می کند. محفظه سرامیکی استحکام مکانیکی و پایداری حرارتی عالی را ارائه می‌کند، در حالی که تماس‌های چاقو{1}}اتصالات الکتریکی قابل اعتماد را تضمین می‌کنند و تعویض آسان را تسهیل می‌کنند. ساختار داخلی دارای چندین عنصر فیوز موازی است که با پر کردن شن کوارتز احاطه شده اند، که هم به عنوان یک قوس{3}}واسطه خاموش کننده عمل می کند و هم پشتیبانی مکانیکی را در هنگام قطع خطا فراهم می کند.

فیوزهای NH کاربرد گسترده ای در مراکز کنترل موتور صنعتی، سیستم های توزیع برق و حفاظت از تجهیزات پیدا می کنند که در آن جریان های خطای بالایی پیش بینی می شود. اندازه های استاندارد آنها (000، 00، 0، 1، 2، 3، و 4) انعطاف پذیری را در تطبیق الزامات حفاظتی با برنامه های خاص فراهم می کند. ترکیبی از قابلیت وقفه بالا، اندازه فشرده و عملکرد قابل اعتماد، انواع فیوز NH را به ویژه برای تاسیسات صنعتی مدرن که در آن محدودیت‌های فضا و سطوح بالای جریان خطا نیازمند راه‌حل‌های حفاظتی کارآمد است، مناسب می‌سازد.

 

3.2 فیوز استوانه ای (NF).

فیوزهای استوانه ایفیوزهای کارتریج نیز از رایج ترین آنها هستندانواع فیوزدر الکترونیک و کنترل صنعتی آنها توسط IEC 60269 استاندارد شده اند و در اندازه هایی مانند 6×32 میلی متر، 10×38 میلی متر، 14×51 میلی متر و 22×58 میلی متر هستند.

کاربردها: الکترونیک مصرفی، روشنایی، رله های صنعتی، موتورهای کوچک.

مزایا: فشرده، جایگزینی آسان، در دسترس بودن گسترده.

معایب: نرخ جریان کمتر در مقایسه با فیوزهای NH یا پیچ.

انواع فیوز استوانه ای، که به عنوان فیوز کارتریج نیز شناخته می شود، یکی از رایج ترین و همه کاره ترین دسته های دستگاه های حفاظت الکتریکی در سراسر جهان است. اینهاانواع فیوزبا ساختار لوله ای خود با کلاهک های انتهایی فلزی مشخص می شوند که هم پشتیبانی مکانیکی و هم نقاط اتصال الکتریکی را فراهم می کند. ابعاد استاندارد فیوزهای استوانه‌ای، از جمله اندازه‌های رایج مانند 6×32 میلی‌متر، 10×38 میلی‌متر، 14×51 میلی‌متر، و 22×58 میلی‌متر، قابلیت تعویض را تضمین می‌کند و فرآیندهای تهیه و نگهداری را ساده‌تر می‌کند.

ساختار داخلی فیوزهای استوانه ای بسته به کاربرد مورد نظر و الزامات عملکرد متفاوت است. نسخه‌های سریع- دارای عناصر سیم نازکی هستند که برای ذوب سریع در شرایط جریان بیش از حد طراحی شده‌اند، و آنها را برای محافظت از نیمه‌رسانا و تجهیزات الکترونیکی حساس ایده‌آل می‌سازند. انواع ضربه‌ای آهسته دارای عناصر جرم حرارتی هستند که می‌توانند بارهای اضافه موقت مانند جریان‌های راه‌اندازی موتور را تحمل کنند، در حالی که همچنان حفاظت از جریان خطای قابل اعتمادی را ارائه می‌دهند.

بازارهای اروپا و آسیا{0}}اقیانوس آرام استانداردهای فیوز استوانه‌ای را به‌طور گسترده با تغییرات در طراحی پایانه‌ها و ویژگی‌های عملکردی اتخاذ کرده‌اند. کاربردهای متداول شامل مدارهای کنترل موتور، سیستم‌های روشنایی، حفاظت از تجهیزات الکترونیکی و توزیع برق عمومی{2}} است. اندازه جمع و جور و چیدمان نصب استاندارد این نوع فیوز کارتریج، ادغام در طراحی های مختلف تجهیزات را تسهیل می کند و در عین حال حفاظت از جریان اضافه قابل اعتماد را در محدوده های مختلف ولتاژ و جریان ارائه می دهد.

 

3.3 فیوزهای اتصال پیچی BS

فیوزهای پیچ و مهره ایدر کاربردهای EV، حفاظت باتری و سیستم DC رایج هستند. آنها با استفاده از اتصالات پیچی یا پیچی ثابت می شوند و از مقاومت تماس کم و قابلیت اطمینان بالا اطمینان حاصل می کنند. محدوده ولتاژ اغلب شامل گزینه های 200Vdc، 500Vdc و 750Vdc می باشد.

کاربردها: وسایل نقلیه الکتریکی، سیستم های ذخیره انرژی، اتوبوس های DC صنعتی.

مزایا: یکپارچگی تماس عالی، اتلاف انرژی کم.

معایب: نیاز به کنترل گشتاور و بررسی های حرارتی دوره ای.

فیوزهای اتصال پیچی BS یک دسته تخصصی ازانواع فیوزبه طور خاص برای برنامه‌های{0}}فعالی که به اتصالات مکانیکی ایمن نیاز دارند طراحی شده است. این نوع فیوزهای پیچ دار دارای ترتیبات ترمینال قوی با اتصالات رزوه ای هستند که مقاومت تماس کم و عملکرد الکتریکی قابل اعتماد را در محیط های پر تقاضا تضمین می کند. طراحی اتصال پیچ‌دار، پایداری مکانیکی بالاتری را در مقایسه با کنتاکت‌های تیغه یا فرول فراهم می‌کند، و آنها را برای کاربردهایی که در معرض ارتعاش، چرخه حرارتی و تنش‌های جریان خطا بالا هستند، ایده‌آل می‌سازد.

دامنه کاربرد فیوزهای پیچ و مهره ای BS با رشد وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم های ذخیره انرژی به طور قابل توجهی گسترش یافته است. کاربردهای فیوز EV معمولاً شامل ولتاژهای DC از 200Vdc تا 750Vdc می‌شود، که در آن قطع مطمئن جریان‌های خطای بالا برای ایمنی مسافران و حفاظت از تجهیزات حیاتی است. سیستم‌های حفاظت باتری از انواع فیوز پیچ‌دار استفاده می‌کنند تا حفاظت اولیه در برابر جریان اضافه را فراهم کنند و در عین حال افت ولتاژ پایین و عملکرد قابل اعتماد را در طول دوره‌های خدمات طولانی‌مدت حفظ کنند.

ویژگی‌های ساخت فیوزهای اتصال پیچ‌دار شامل پایانه‌های سنگین-طراحی‌شده برای اتصالات کابل، محفظه‌های سرامیکی یا کامپوزیت مقاوم برای استحکام مکانیکی، و سیستم‌های خاموش کردن قوس{1} تخصصی بهینه‌سازی شده برای کاربردهای DC است. طراحی ترمینال با اندازه های مختلف کابل و روش های اتصال، انعطاف پذیری را در طراحی و نصب سیستم فراهم می کند. اینهاانواع فیوزبه ویژه در برنامه‌هایی که دسترسی به تعمیر و نگهداری و قابلیت اطمینان اتصال نگرانی‌های اصلی هستند، ارزشمند هستند.

 

3.4 فیوز بدنه مربعی اروپایی

فیوزهای بدنه مربعی شکلبه طور گسترده ای در سیستم های صنعتی و انرژی های تجدید پذیر استفاده می شود. آنها طرح های پایانه های متعددی را ارائه می دهند، مانند انتهای صاف، تیغه یا پیچ، و اغلب برایفیوز نیمه هادیبرنامه های کاربردی

کاربردها: اینورتر، یو پی اس، درایوهای صنعتی، آرایه های خورشیدی.

مزایا: مدولار، نرخ جریان بالا، I²t کم برای حفاظت از نیمه هادی.

معایب: حجیم، به سخت افزار نصب مناسب نیاز دارد.

فیوزهای بدنه مربعی اروپایی یک دسته متمایز ازانواع فیوزبا طراحی محفظه مستطیلی و تنظیمات ترمینال همه کاره آنها مشخص می شود. این نوع فیوزهای بدنه مربعی گزینه‌های پایانی متعددی را ارائه می‌کنند، از جمله پایانه‌های تیغه تخت، تیغه‌های چاقوی آمریکایی-و پایانه‌های حفاظتی تخصصی نیمه‌رسانا، که انعطاف‌پذیری را برای نیازهای کاربردی مختلف فراهم می‌کنند. طراحی بدنه مربعی، استفاده از حجم داخلی را بهینه می‌کند و امکان افزایش قابلیت‌های خاموش کردن قوس-و بهبود مدیریت حرارتی را در مقایسه با جایگزین‌های استوانه‌ای فراهم می‌کند.

انواع ترمینال موجود در فیوزهای بدنه مربعی نیازهای کاربردی خاص در بخش های صنعتی را برطرف می کند. پایانه های تخت اتصالات فشرده مناسب برای تجهیزات الکترونیکی و پانل های کنترل را فراهم می کنند، در حالی که پایانه های تیغه چاقو ظرفیت جریان بالاتری را برای کاربردهای توزیع برق ارائه می دهند. انواع فیوزهای نیمه هادی دارای طراحی ترمینال های تخصصی هستند که برای محافظت از دستگاه های الکترونیکی قدرت مانند IGBT ها، تریستورها و دیودهای قدرت در درایوهای صنعتی و سیستم های انرژی تجدیدپذیر بهینه شده اند.

کاربردهای صنعتی و ذخیره انرژی به دلیل ترکیبی از عملکرد بالا و انعطاف پذیری نصب، به طور گسترده از فیوزهای بدنه مربعی اروپایی استفاده می کنند. اینهاانواع فیوزمعمولاً در درایوهای موتور، سیستم‌های UPS، سیستم‌های ذخیره انرژی باتری و تأسیسات انرژی تجدیدپذیر یافت می‌شوند که در آن حفاظت قابل اعتماد و نگهداری آسان ضروری است. ابعاد نصب استاندارد، ادغام پنل را تسهیل می‌کند، در حالی که تنوع رتبه‌بندی‌های موجود، هماهنگی بهینه حفاظت با سایر اجزای سیستم را تضمین می‌کند.

 

3.5 فیوز لوله آمریکای شمالی (کلاس J، R، T، و غیره)

در آمریکای شمالی، UL 248 استاندارد شده را تعریف می کندکلاس های فیوزمانند کلاس J، R، T، L، و دیگران. هر کدام دارای درجه بندی های ولتاژ، جریان و وقفه خاص و همچنین ابعاد استاندارد شده برای قابلیت تعویض هستند.

فیوزهای کلاس J:جمع و جور، امتیاز قطعی بالا، اغلب در پانل های کنترل صنعتی استفاده می شود.

فیوزهای کلاس T:عملکرد بسیار سریع-، ایده آل برای حفاظت از یو پی اس و نیمه هادی.

فیوزهای کلاس R:در نسخه‌های-تاخیر و سریع{1}}برای استفاده عمومی-در دسترس است.

این کلاس‌های فیوز تعویض را ساده می‌کنند و سازگاری با نگهدارنده‌های فیوز فهرست شده UL- را تضمین می‌کنند.

طبقه بندی فیوز لوله آمریکای شمالی نشان دهنده یک سیستم جامع ازانواع فیوزاستاندارد شده تحت استانداردهای UL 248، ارائه ویژگی های عملکرد خاص برای برنامه های کاربردی مختلف. انواع فیوزهای کلاس T به دلیل ویژگی‌های عملکرد سریع- و رتبه‌بندی‌های وقفه بالا، مشهور هستند، که آنها را برای محافظت از تجهیزات الکترونیکی حساس و دستگاه‌های نیمه‌رسانا ایده‌آل می‌سازد. این فیوزها دارای ابعاد جمع و جور با قابلیت‌های استثنایی قطع جریان خطا هستند که اغلب بیش از 200 کیلو آمپر امتیاز قطع است.

فیوزهای کلاس J هم انواع-عملکرد سریع و هم با تأخیر زمانی{1}} را ارائه می‌کنند، که تطبیق‌پذیری را برای حفاظت موتور و کاربردهای عمومی- ارائه می‌کنند. نسخه‌های تأخیر زمانی، جریان‌های راه‌اندازی موتور را در نظر می‌گیرند و در عین حال محافظت قابل‌اعتماد از خطا را فراهم می‌کنند، و آنها را در برنامه‌های کنترل موتور صنعتی محبوب می‌کند. فیوزهای کلاس R به طور مشابه گزینه‌های سریع و تأخیر زمانی را ارائه می‌دهند، اما دارای پایانه‌های رد-نوعی هستند که از نصب-فیوزهای محدودکننده-غیر فعلی در نگهدارنده‌های آنها جلوگیری می‌کنند و عملکرد حفاظتی ثابتی را تضمین می‌کنند.

برنامه های کاربردی حفاظت از نیمه هادی ها به طور گسترده از فیوزهای تخصصی لوله آمریکای شمالی استفاده می کنند که برای محافظت از دستگاه های الکترونیکی قدرت در سیستم های شارژ EV، سیستم های مدیریت باتری و تجهیزات کنترل صنعتی طراحی شده اند. این نوع فیوزهای نیمه هادی دارای ویژگی های پاسخ سریع{1} با زمان پاکسازی که در میلی ثانیه اندازه گیری می شود، از نیمه هادی های گران قیمت قدرت در برابر آسیب در شرایط خطا محافظت می کند. ترکیبی از-پاسخ‌دهی با سرعت بالا و ظرفیت وقفه بالا این موارد را ایجاد می‌کندانواع فیوزبرای کاربردهای الکترونیک قدرت مدرن که در آن هزینه تجهیزات و قابلیت اطمینان از عوامل حیاتی هستند، ضروری است.

 

 

4.1 سریع-عملیات در مقابل آهسته{2}}فوزها

یکی از مهمترین تمایزها در میانانواع فیوزسرعت پاسخگویی است:

فیوزهای-سریع:طراحی شده برای قطع سریع تحت اضافه بارهای کوچک؛ ایده آل برای دستگاه های نیمه هادی

آهسته-فوز کردن فیوزها:در برابر نوسانات موقتی (مانند جریان های راه اندازی موتور) مقاومت می کند، اما در هنگام اضافه بارهای مداوم باز می شود.

انتخاب نامناسب مشخصه منجر به خاموش شدن مزاحم یا محافظت ناکافی می شود.

تمایز بین انواع فیوزهای سریع-و فیوزهای آهسته-در زمان{2}}ویژگی‌های فعلی و برنامه‌های مورد نظر آنها نهفته است. فیوزهای{4}}سریع به گونه‌ای طراحی شده‌اند که وقتی تحت شرایط جریان بیش از حد قرار می‌گیرند، به‌سرعت عمل می‌کنند، معمولاً در عرض چند ثانیه یا کسری از ثانیه زمانی که جریان از امتیاز آنها بیشتر می‌شود، باز می‌شوند. اینهاانواع فیوزدارای عناصر فیوز نازک با حداقل جرم حرارتی است که امکان گرم شدن و ذوب سریع در هنگام وقوع جریان خطا را فراهم می کند. پاسخ سریع آنها را برای محافظت از اجزای حساس الکترونیکی، نیمه هادی ها و تجهیزاتی که نمی توانند حتی شرایط جریان اضافی کوتاه را تحمل کنند، ایده آل می کند.

برعکس، فیوزهای آهسته{0}} دارای عناصر جرم حرارتی یا آلیاژهای خاصی هستند که می توانند در شرایط جریان اضافه موقت برای دوره های زمانی از پیش تعیین شده مقاومت کنند. این نوع فیوزها طوری طراحی شده‌اند که به گذراهای عملیاتی عادی مانند جریان‌های راه‌اندازی موتور، جریان‌های هجومی ترانسفورماتور و جریان‌های شارژ خازن اجازه دهند، در حالی که همچنان حفاظت قابل‌اعتمادی را در برابر شرایط اضافه جریان پایدار ارائه می‌کنند. مشخصه زمان{3}}از طریق ساخت المان دوگانه به دست می‌آید، جایی که یک عنصر ماشه-فاردار برای شرایط اضافه جریان عمل می‌کند در حالی که یک عنصر حرارتی شرایط اضافه بار را کنترل می‌کند.

انتخاب کاربرد بین این نوع فیوزها به مشخصات بار و الزامات حفاظتی بستگی دارد. فیوزهای سریع-در کاربردهای حفاظتی نیمه هادی که رفع سریع عیب برای جلوگیری از آسیب اجزا ضروری است، برتری دارند. الکترونیک قدرت، مدارهای الکترونیکی و تجهیزات اندازه‌گیری معمولاً نیاز به حفاظت سریع- دارند. فیوزهای آهسته-برای محافظت از موتور، مدارهای روشنایی با جریانهای هجومی زیاد، و منابع تغذیه در مواردی که جریان اضافه موقت در طول کارکرد عادی انتظار می رود، ترجیح داده می شوند. درک این ویژگی ها انتخاب مناسب فیوز را برای حفاظت بهینه تجهیزات تضمین می کند.

 

4.2 درک I²t و هماهنگی

پارامتر I²t یک ویژگی اساسی همه را نشان می دهدانواع فیوز، کمی کردن انرژی حرارتی که یک فیوز اجازه می دهد تا در طول کار خود از آن عبور کند. این پارامتر که در آمپر{1}}ثانیه مربع اندازه‌گیری می‌شود، برای درک عملکرد فیوز و اطمینان از هماهنگی مناسب با سایر دستگاه‌های محافظ بسیار مهم است. مقدار I²t از دو جزء تشکیل شده است: I²t قبل از قوس (انرژی جذب شده قبل از ذوب شدن عنصر فیوز) و I²t کل (انرژی از شروع خطا تا قطع کامل جریان).

منحنی‌های زمان{0}}جریان، نمایش گرافیکی ویژگی‌های عملکرد فیوز را ارائه می‌دهند و رابطه بین جریان اعمال شده و زمان پاکسازی را برای انواع مختلف فیوز نشان می‌دهند. این منحنی‌ها برای مطالعات هماهنگی حفاظت ضروری هستند و به مهندسان اجازه می‌دهند تا بررسی کنند که فیوزها در شرایط خطا به ترتیب درست عمل می‌کنند. هماهنگی مناسب تضمین می‌کند که فقط فیوز نزدیک به خطا کار می‌کند و اختلال در سیستم را به حداقل می‌رساند و منبع تغذیه مدارهای بدون تأثیر را حفظ می‌کند.

هماهنگی بین مختلفانواع فیوزو سایر وسایل حفاظتی به تجزیه و تحلیل دقیق زمان{0}}ویژگی های فعلی و مقادیر I²t نیاز دارند. دستگاه‌های حفاظتی بالادست باید مقادیر I²t به اندازه کافی بالاتر و زمان‌های کار طولانی‌تری داشته باشند تا به دستگاه‌های پایین‌دست اجازه دهند ابتدا خطاها را برطرف کنند. این هماهنگی انتخابی به ویژه در برنامه‌های کاربردی حیاتی مانند بیمارستان‌ها، مراکز داده و فرآیندهای صنعتی که قطع‌های برق غیرضروری می‌تواند منجر به اثرات عملیاتی و مالی قابل‌توجهی شود، مهم است. ابزارهای تحلیلی مدرن{4}}به کمک رایانه، مطالعات هماهنگی را با ارائه مقایسه‌های دقیق ویژگی‌های فیوز و عملکرد سیستم تسهیل می‌کنند.

 

انرژی فیوز اجازه عبور- (I²t) تنش حرارتی منتقل شده به تجهیزات محافظت شده را در طی رفع عیب توصیف می کند. I²t پایین برای حفاظت از نیمه هادی ها حیاتی است. مهندسان هم مشورت می کنندزمان-منحنی های فعلیبرای هماهنگ کردن فیوزها با کلیدهای مدار، اطمینان از انتخاب پذیری.

 

 

5.1 EV و فیوز باتری

فیوزهای EVبرای کاربردهای{0}DC ولتاژ بالا در وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم‌های ذخیره انرژی طراحی شده‌اند. آنها باید محیط های 400 ولت تا 1000 ولت را تحمل کنند، جریان های موجی بالا را مدیریت کنند و جریان های خطای بزرگ را با خیال راحت قطع کنند.

برنامه‌ها: بسته‌های باتری EV، شارژرهای سریع DC،-شارژرهای برد (OBC).

ویژگی ها: ظرفیت شکست DC بالا، بسته بندی فشرده، مقاومت در برابر لرزش.

 

گسترش سریع فناوری وسایل نقلیه الکتریکی باعث توسعه انواع فیوزهای تخصصی EV شده است که برای پاسخگویی به الزامات حفاظتی منحصربه‌فرد سیستم‌های-دی سی ولتاژ بالا طراحی شده‌اند. اینهاانواع فیوزدر محیط های چالش برانگیز که با ولتاژهای DC از 400 ولت تا 1000 ولت، جریان های خطا بالا و الزامات ایمنی سختگیرانه برای محافظت از مسافران مشخص می شود، کار کنید. کاربردهای EV نیاز به فیوزهایی دارند که بتوانند به طور ایمن جریان های خطای DC را قطع کنند و در عین حال ابعاد جمع و جور و ساختار سبک وزن را حفظ کنند تا وزن خودرو را به حداقل رسانده و کارایی را به حداکثر برسانند.

کاربردهای فیوز باتری فراتر از وسایل نقلیه الکتریکی است و شامل سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی، منابع تغذیه بدون وقفه و نصب‌های باتری در مقیاس شبکه می‌شود. این سیستم‌ها به دستگاه‌های حفاظتی نیاز دارند که بتوانند ویژگی‌های منحصربه‌فرد جریان خطای باتری را مدیریت کنند، که به دلیل مقاومت داخلی کم سیستم‌های باتری لیتیوم{2} یون مدرن می‌تواند به سطوح بسیار بالایی برسد. فیوزهای محافظ باتری باید عملکرد قابل اعتمادی را در محدوده دمایی وسیع ارائه دهند و در عین حال افت ولتاژ پایین را حفظ کنند تا کارایی سیستم به حداکثر برسد.

ساخت انواع فیوزهای برقی و باتری از مواد پیشرفته و ویژگی‌های طراحی برای برآورده کردن این الزامات مورد نیاز استفاده می‌کند. کنتاکت‌های نقره‌ای-مقاومت تماس و افت ولتاژ را به حداقل می‌رسانند، در حالی که سیستم‌های خاموش کردن قوس{2} تخصصی قطعی DC قابل اعتماد را تضمین می‌کنند. ویژگی‌های مدیریت حرارتی از گرمای بیش از حد در حین کارکرد عادی جلوگیری می‌کند، در حالی که محفظه‌های مقاوم در محیط‌های خودرو در معرض ارتعاش، دمای شدید و آسیب احتمالی ضربه محافظت مکانیکی ایجاد می‌کنند. اینها تخصصی کردندانواع فیوزتحت آزمایش‌های گسترده مطابق با استانداردهای ایمنی خودرو، از جمله تست تصادف و الزامات دوام محیطی.

 

5.2 فیوزهای PV و انرژی های تجدیدپذیر

فیوزهای gPVبرای کاربردهای فتوولتائیک تخصصی هستند. آنها از پانل های خورشیدی، جعبه های ترکیبی و اینورترها در برابر جریان بیش از حد و جریان معکوس محافظت می کنند.

ولتاژ: رتبه بندی های رایج شامل 1000Vdc و 1500Vdc است.

کاربردها: مزارع خورشیدی، جعبه های ترکیبی، اینورتر مرکزی.

ویژگی ها: طراحی شده برای کنترل اضافه جریان کم برای مدت طولانی در آرایه های PV.

سیستم های فتوولتائیک به انواع فیوز PV تخصصی نیاز دارند که برای رسیدگی به ویژگی های منحصر به فرد تاسیسات خورشیدی، از جمله شرایط جریان معکوس، دمای بالای محیط، و چالش های قطع قوس DC طراحی شده اند. اینهاانواع فیوزطبق استانداردهای بین المللی به عنوان فیوزهای gPV (فتوولتائیک عمومی) طبقه بندی می شوند که به طور خاص برای محافظت از رشته های پنل خورشیدی، جعبه های ترکیب کننده و ورودی های اینورتر طراحی شده اند. طبقه‌بندی gPV تضمین می‌کند که فیوزها می‌توانند با خیال راحت هم جریان اضافه و هم شرایط جریان معکوس را که ممکن است در سیستم‌های PV رخ دهد، قطع کنند.

برنامه‌های فیوز خورشیدی شامل حفاظت رشته‌ای، حفاظت از جعبه ترکیبی، و عملکردهای قطع اتصال DC هم در تأسیسات مسکونی-و هم در تأسیسات کاربردی می‌شوند. فیوزهای رشته ای از رشته های پنل خورشیدی منفرد در برابر شرایط جریان بیش از حد ناشی از خطاهای زمین، خطاهای قوس الکتریکی یا شرایط برگشتی محافظت می کنند. کاربردهای جعبه کمباین به فیوزهایی نیاز دارند که قادر به هماهنگی با سایر وسایل حفاظتی باشند و در عین حال قابلیت ایزولاسیون قابل اعتماد را برای اهداف تعمیر و نگهداری فراهم کنند. محیط سخت عملیاتی تاسیسات خورشیدی، از جمله دماهای شدید، قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، و شرایط آب و هوایی، نیاز به ساخت فیوز قوی دارد.

سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر فراتر از انرژی خورشیدی، از جمله تأسیسات بادی و ذخیره‌سازی انرژی، از تخصصی بهره می‌برندانواع فیوزبرای الزامات حفاظتی خاص آنها طراحی شده است. کاربردهای توربین بادی به فیوزهایی نیاز دارند که بتوانند جریان‌های خطای ژنراتور را مدیریت کنند و در محیط‌های{1}}با ارتعاش بالا، حفاظت قابل اعتمادی را ارائه دهند. کاربردهای ذخیره انرژی فیوزهای مناسب برای حفاظت باتری و وظایف اتصال به شبکه را می طلبند. ادغام منابع انرژی تجدیدپذیر در شبکه های الکتریکی مستلزم هماهنگی دقیق سیستم های حفاظتی برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد و در عین حال حفظ ثبات و ایمنی شبکه است.

 

5.3 فیوزهای محافظ نیمه هادی

اینهافیوزهای نیمه هادیفیوزهای aR نیز بسیار سریع-برای محافظت از لوازم الکترونیکی حساس قدرت مانند IGBT، یکسو کننده‌ها و درایوها عمل می‌کنند. آنها دارای I²t بسیار کم هستند و معمولاً بدنه مربعی- یا پیچ دار هستند.

کاربردها: درایوهای فرکانس متغیر، UPS، مبدل‌های{0}قدرت بالا.

مزایا: از نیمه هادی های گران قیمت محافظت می کند، حداقل انرژی را تضمین می کند-.

معایب: محدودیت استفاده عمومی-. باید با سایر وسایل حفاظتی جفت شود.

فیوزهای حفاظتی نیمه هادی بسیار تخصصی هستندانواع فیوزطراحی شده برای محافظت از دستگاه های الکترونیکی گران قیمت مانند IGBT، ماسفت های قدرت، تریستورها و دیودهای قدرت. این نوع فیوزهای حفاظتی نیمه هادی دارای ویژگی های پاسخ سریع{1} با زمان پاکسازی در میلی ثانیه یا حتی میکروثانیه هستند که از آسیب به اتصالات نیمه هادی حساس در شرایط خطا جلوگیری می کند. قابلیت پاسخ سریع از طریق طراحی عنصر فیوز بهینه و سیستم‌های خاموش کردن قوس{3} پیشرفته حاصل می‌شود.

طبقه بندی فیوزهای aR (همراه با حفاظت مدار موتور) حفاظت تخصصی برای درایوهای موتور و درایوهای فرکانس متغیر را فراهم می کند که در آن دستگاه های نیمه هادی عملکرد موتور را کنترل می کنند. این فیوزها با حفاظت اضافه بار موتور هماهنگ می شوند و در عین حال حفاظت پشتیبان را برای دستگاه های سوئیچینگ نیمه هادی فراهم می کنند. نام aR تضمین می کند که اینهاانواع فیوزدر شرایط عادی راه اندازی موتور عمل نمی کند در حالی که محافظت قابل اعتماد در شرایط خطای نیمه هادی فراهم می کند.

کاربرد فیوزهای حفاظتی نیمه هادی با گسترش الکترونیک قدرت در اتوماسیون صنعتی، سیستم های انرژی تجدیدپذیر، وسایل نقلیه الکتریکی و اینورترهای متصل به شبکه-به گسترش خود ادامه می دهد. درایوهای صنعتی مدرن، سیستم‌های UPS و تجهیزات تبدیل انرژی به این فیوزهای تخصصی برای محافظت از تأسیسات چند میلیون دلاری-در برابر خرابی‌های پرهزینه نیمه‌رسانا متکی هستند. معیارهای انتخاب فیوزهای حفاظتی نیمه هادی شامل سازگاری I²t با دستگاه های محافظت شده، درجه بندی ولتاژ مناسب برای عملکرد سیستم و پیکربندی های مکانیکی مناسب برای طراحی تجهیزات خاص است. کاربرد صحیح اینهاانواع فیوزعملکرد قابل اعتماد تجهیزات را تضمین می کند و در عین حال هزینه های تعمیر و نگهداری و خرابی سیستم را به حداقل می رساند.

 

 

هرنوع فیوزباید با استانداردهای بین المللی یا منطقه ای مطابقت داشته باشد. این استانداردها کلاس های ولتاژ، ابعاد، روش های آزمایش و حاشیه های ایمنی را تعریف می کنند.

UL 248:استاندارد فیوز آمریکای شمالی کلاس J، R، T، L، CC و بسیاری دیگر را تعریف می کند.

IEC 60269:استاندارد جهانی فیوز ولتاژ پایین، فیوزهای بدنه استوانه‌ای، NH و مربعی- را پوشش می‌دهد.

ISO 8820:استاندارد فیوز خودرو، فیوزهای روکش تیغه و پیچ{0}}.

RoHS و REACH:انطباق با محیط زیست برای مواد خطرناک

انتخاب فیوزی که فاقد گواهینامه مناسب باشد، هم ایمنی و هم تاییدیه نظارتی را به خطر می اندازد. مهندسان باید بررسی کنند که فیوزها دارای علامت های مناسب هستند (UL Listed، CSA، VDE، CE).

استانداردهای بین المللی بر طراحی، آزمایش و کاربرد انواع مختلف حاکم استانواع فیوزبرای اطمینان از عملکرد و ایمنی سازگار در تولید کنندگان و برنامه های مختلف. UL 248 نشان دهنده استاندارد جامع آمریکای شمالی است که فیوزهای الکتریکی را پوشش می دهد، با زیرمجموعه های خاصی که به انواع فیوزهای مختلف از جمله کلاس J، کلاس T، کلاس R و فیوزهای حفاظتی نیمه هادی می پردازد. این استاندارد الزامات عملکرد، روش های آزمایش و الزامات علامت گذاری را برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد و ایمنی کاربر تعریف می کند.

IEC 60269 به عنوان استاندارد بین المللی برای فیوزهای ولتاژ پایین - عمل می کند و مشخصات دقیقی را برای ساخت فیوز، ویژگی های عملکرد و روش های آزمایش ارائه می دهد. این استاندارد شامل انواع مختلف فیوز از جمله فیوزهای NH، فیوزهای استوانه ای و فیوزهای تیغه ای است که در سراسر جهان استفاده می شوند. استاندارد IEC سازگاری جهانی را تضمین می کند و معیارهای طراحی سازگار را برای توسعه محصولات حفاظتی قابل اعتماد در اختیار تولیدکنندگان قرار می دهد. انطباق با IEC 60269 تولید کنندگان فیوز را قادر می سازد تا به بازارهای بین المللی دسترسی داشته باشند و در عین حال از ویژگی های عملکرد ثابت اطمینان حاصل کنند.

 

برنامه های تخصصی نیاز به گواهینامه های اضافی فراتر از استانداردهای اولیه برق دارند. ISO 8820 به استانداردهای فیوز برای وسایل نقلیه جاده ای می پردازد و تضمین می کند که کاربردهای خودرو الزامات خاصی را برای مقاومت در برابر لرزش، عملکرد دما و ایمنی تصادف برآورده می کند. مقررات زیست محیطی مانند RoHS و REACH تولید فیوز ضربه ای با محدود کردن استفاده از مواد خطرناک و نیاز به مستندات ترکیب مواد. این الزامات نظارتی بر انتخاب تأثیر می گذاردانواع فیوزدر برنامه هایی که رعایت محیط زیست اجباری است، مانند لوازم الکترونیکی مصرفی و سیستم های خودرو.

 

7.2 انواع فیوز در مقابل استانداردها

 

نوع فیوز	استاندارد اولیه	انواع منطقه ای	نهادهای صدور گواهینامه	الزامات ویژه
فیوزهای NH	IEC 60269-2	DIN 43620, BS 88-2	VDE، BSI، KEMA	تست ظرفیت شکست بالا
فیوزهای استوانه ای	IEC 60269-3	UL 248-14، JIS C4604	UL، CSA، JET، VDE	استاندارد سازی اندازه
کلاس J/T/R	UL 248 (قطعات مختلف)	CSA C22.2 No. 106	UL، CSA	محدودیت فعلی، ویژگی های رد
فیوز PV	IEC 60269-6، UL 2579	TUV 2PfG 1169/08.2007	TUV، UL، IEC CB	جریان معکوس، نوردهی در فضای باز
فیوزهای نیمه هادی	IEC 60269-4	UL 248-13	UL، VDE، KEMA	پاسخ سریع، دقت من نیست
فیوز خودرو	ISO 8820	SAE J1284، DIN 72581	ISO، SAE، ECE	لرزش، ایمنی تصادف

 

 

نظارت بر صدور گواهینامه و انطباق می تواند منجر به نقض مقررات و نگرانی های ایمنی شود، به ویژه در برنامه هایی که نیاز به تاییدیه های خاصی مانند خودرو، دریایی، یا مکان های خطرناک دارند. استفاده از انواع فیوزهای تأیید نشده در برنامه‌هایی که نیاز به فهرست UL، نشان‌گذاری CE یا سایر تأییدیه‌های نظارتی دارند، می‌تواند منجر به رد تجهیزات، مشکلات بیمه و نگرانی‌های مربوط به مسئولیت شود. الزامات زیست محیطی مانند انطباق با RoHS نیز باید در برنامه هایی که رعایت مقررات اجباری است در نظر گرفته شود.

 

عدم تطابق ولتاژ:استفاده از فیوز با نامی کمتر از ولتاژ سیستم خطر ادامه قوس الکتریکی را به همراه دارد.

رتبه بندی قطع کننده نادیده گرفته شد:اگر جریان خطای سیستم از IR فیوز بیشتر شود، ممکن است خرابی فاجعه بار رخ دهد.

زمان نادرست-ویژگی فعلی:انتخاب یک فیوز کند{0}}برای محافظت از نیمه هادی ممکن است به دستگاه ها آسیب برساند.

نظارت بر محیط زیست:عدم در نظر گرفتن افزایش دما، ارتعاش یا رطوبت، قابلیت اطمینان فیوز را کاهش می دهد.

بی توجهی به صدور گواهینامه:فیوزهای تأیید نشده ممکن است در ممیزی و بررسی انطباق قانونی با شکست مواجه شوند.