آکادمی ماهر

از جمله عوامل مهم آسیب به وسایل خانگی و صنعتی، اضافه‌بار و اتصال‌کوتاه هستند که نیاز به محافظت از تجهیزات در برابر این عوامل ضروری است. فیوزها به عنوان تجهیزات محافظتی معمول برای مقابله با اضافه‌بار و اتصال‌کوتاه مورد استفاده قرار می‌گیرند. فیوزها با داشتن ساختار و مکانیزمی ساده در زمان وقوع اضافه‌بار یا اتصال‌کوتاه به طور مؤثری جریان را قطع کرده و از مدار محافظت می‌کنند. در این مقاله به بررسی فیوز، ساختار، عملکرد، کاربرد و انواع آن می‌پردازیم و به پرسش "فیوز چیست؟ پاسخ می‌دهیم.

فیوز چیست؟

فیوز یک قطعه الکتریکی است که در شرایط غیرعادی مدار، مثل اتصال کوتاه و اضافه بار، با قطع خودکار جریان از تجهیزات الکتریکی محافظت می‌کند. فیوزها در ابعاد و انواع مختلفی وجود دارند و به دسته‌های گوناگونی تقسیم می‌شوند.

تاریخچه فیوزها

یک فیزیکدان فرانسوی به نام بروگه (Breguet) اولین بار استفاده از رساناهای با سطح مقطع کوچک برای محافظت از ایستگاه‌های

تلگراف در برابر صاعقه را پیشنهاد داد. این رساناها در مواقع ضروری ذوب شده و از تجهیزات محافظت می‌کردند. در سال ۱۸۶۴ از انواع رساناها برای محافظت از کابل‌های تلگراف و تاسیسات روشنایی استفاده می‌شد. اما اولین فیوز به عنوان جزئی از سیستم توزیع برق توسط توماس ادیسون (Thomas Edison) در سال ۱۸۹۰ ثبت شد.

ساختار فیوزها

1- نوار فلزی

نوار فلزی فیوز که به آن سیم ذوب‌شونده نیز می‌گویند، در شرایط عادی جریان را عبور داده و در شرایط اتصال کوتاه ذوب می‌شود. چهار ویژگی مهم نوار فلزی فیوزها عبارتند از نقطه ذوب پایین، رسانایی بالا، مقاومت در برابر اکسیداسیون و صرفه اقتصادی. مواد متداول برای ساخت سیم ذوب‌شونده شامل سرب، قلع، مس، روی و نقره هستند. در جریان‌های کوچک تا ۱۰ آمپر از قلع یا آلیاژ سرب و قلع استفاده می‌شود و برای جریان‌های بزرگتر از مس یا نقره قلع‌اندود شده بهره می‌برند. قلع کردن مس برای محافظت از اکسیداسیون نیز مرسوم است.

امروزه بسیاری از فیوزها با وجود قیمت بالا از نقره ساخته می‌شوند، زیرا:

- نسبت به اکسیداسیون مقاوم است.

- در هوای خشک دچار فساد نمی‌شود.

- عنصر نقره فیوز به دلیل ضریب انبساط کم، می‌تواند جریان نامی را برای مدت زمان طولانی تحمل کند.

- رسانایی بالایی دارد و جرم فلز نقره مورد نیاز کمتر از سایر مواد است.

درپوش یا کلاهک

دو نقطه ابتدایی و انتهایی اتصال نوار فلزی فیوز به مدار هستند و باید رسانایی خوبی داشته باشند تا مسیر جریان به خوبی برقرار شود.

محفظه

نوار فلزی فیوزها در یک محفظه قرار دارند که ممکن است از شیشه یا سرامیک ساخته شده باشند. نوار فلزی داخل فیوز در صورت جریان بیش از حد، ذوب می‌شود. این نوار فلزی توسط بدنه فیوز محصور شده و ممکن است با مواد خاموش‌کننده قوس مانند خاک کوارتز یا مایع تتراکلرید کربن احاطه شود.

نحوه کار فیوز

فیوزها با افزایش دما متناسب با افزایش بار یا جریان کار می‌کنند. وقتی دمای فیوز از حد آستانه خود فراتر رود، نوار فلزی فیوز ذوب شده و مدار قطع می‌شود.

فیوزها به دو دسته کلی فیوزهای AC و فیوزهای DC تقسیم می‌شوند.

فیوزهای DC

در سیستم‌های DC، زمانی که المان فلزی به دلیل حرارت ناشی از جریان ذوب می‌شود، جرقه و قوس الکتریکی ایجاد می‌شود. خاموش کردن این قوس به دلیل مقدار ثابت جریان DC چالش‌برانگیز است. برای کاهش این قوس، فاصله بین الکترودهای فیوز DC افزایش داده می‌شود، بنابراین این فیوزها از فیوزهای AC بزرگتر هستند. جریان در فیوز DC به دلیل جریان یک‌جهته و نبود نقطه صفر جریانی، به سختی قطع می‌شود و این فیوزها ساختار پیچیده‌تری دارند.

فیوزهای AC

در سیستم‌های AC، ولتاژ با فرکانس ۵۰ یا ۶۰ هرتز نوسان می‌کند، بنابراین قوس الکتریکی به راحتی خاموش می‌شود. فاصله بین الکترودها در فیوزهای AC کمتر و اندازه آن‌ها کوچکتر از فیوزهای DC است.

این فیوزها با توجه به نوع جریان الکتریکی متفاوت طراحی می‌شوند تا به بهترین شکل ممکن ایمنی و کارآیی را فراهم کنند.

نتیجه‌گیری

با توجه به اهمیت بسیار زیاد فیوزها در حفاظت از تجهیزات و افراد در صنعت، در این مقاله به بررسی این قطعه الکتریکی حیاتی پرداختیم. فیوزها در انواع مختلفی تولید می‌شوند که هر یک کاربرد خاصی دارند و باید در مکان مناسب به کار گرفته شوند. آشنایی با انواع فیوز برای هر مهندس یا تکنسین برق ضروری است.