انواع فیوزها و کاربرد آنها – معرفی ساختار و انواع – ساده و رایگان

در آموزش‌های قبلی مجله فرادرس، در مطلب «فیوز چیست؟ — به زبان ساده»، با فیوز و نحوه عملکرد آن آشنا شدیم. دیدیم که فیوز وسیله‌ای الکتریکی/الکترونیکی یا مکانیکی است که برای محافظت مدارها از اضافه‌جریان، اضافه‌بار و اطمینان از محافظت از مدار استفاده می‌شود. فیوز برقی توسط توماس آلوا ادیسون در سال 1890 اختراع شد. انواع مختلفی از فیوزها وجود دارد، اما عملکرد همه این فیوزها یکسان است. در این مطلب، به انواع فیوزها و ساختار، عملکرد و کاربرد آن‌ها در سیستم‌های الکترونیکی و الکتریکی مختلف خواهیم پرداخت.

ساختار و کار انواع فیوزها

یک فیوز، در حالت کلی، شامل یک سیم فلزی با مقاومت کم است که در یک ماده غیر قابل احتراق محصور شده است. این فیوز برای اتصال و نصب سری با یک مدار و دستگاهی که باید از اتصال کوتاه و اضافه‌جریان محافظت شود به کار می‌رود. در صورت عدم وجود فیوز و قطع‌کننده مدار، دستگاه الکتریکی ممکن است آسیب ببیند، زیرا این وسایل با توجه به محدودیت جریانی که دارند، قادر به مدیریت و تحمل اضافه‌جریان نیستند.

اصول کار انواع فیوزها بر اساس «اثر گرمایش جریان» (Heating effect of Current) است. یعنی هر زمان اتصال کوتاه، اضافه‌جریان یا اتصال بار ناسازگار اتفاق می‌افتد، سیم نازک داخل فیوز به دلیل گرمای تولید شده توسط جریان زیاد گذرنده از آن ذوب می‌شود. بنابراین، منبع تغذیه را از سیستم متصل به آن قطع می‌کند. در عملکرد نرمال مدار، سیم فیوز تنها یک قطعه با مقاومت بسیار کم است و عملکرد طبیعی سیستم متصل به منبع تغذیه را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد.

انتخاب اندازه مناسب انواع فیوزها

در حالی که انتخاب فیوز مناسب و اندازه نامی آن برای وسایل برقی بر اساس عوامل و محیط‌های مختلف متفاوت است، اما فرمول اساسی زیر نشان می‌دهد که چگونه اندازه مناسب انواع فیوزها را انتخاب کنیم:

(ولتاژ/توان) × ۱٫۲۵ = جریان فیوز

به عنوان مثال، شما باید فیوز اندازه مناسب یک وسیله ۱۰۰۰ وات ۲۳۰ ولت را پیدا کنید.

جریان فیوز = (۱۰۰۰W/۲۳۰V) × ۱٫۲۵ = ۵٫۴A

برای کار ایمن و مطمئن مدار باید حداکثر جریان فیوز 6A را به جای 5٫4A در نظر بگیرید.

مشخصات انواع فیوزها

انواع فیوزها مشخصات خاصی دارند که با توجه به آن‌ها تعیین می‌شوند:

• محدوده جریان و ظرفیت حمل جریان فیوز
• محدوده ولتاژ فیوز
• ظرفیت شکست فیوز
• مقداز I²t فیوز
• مشخصه پاسخ
• ولتاژ نامی فیوز
• اندازه بسته‌بندی

در ادامه با این مشخصات آشنا می‌شویم.

فیلم آموزش اصول نقشه کشی برق صنعتی با ای پلن ePLAN در فرادرس

کلیک کنید

ظرفیت حمل جریان فیوز

ظرفیت حمل جریان مقدار جریانی است که یک فیوز می‌تواند بدون قطع مدار به راحتی حمل کند.

ظرفیت شکست

حداکثر مقدار جریانی که می‌تواند با خیال راحت توسط فیوز قطع شود، ظرفیت شکست نامیده می‌شود و باید بیشتر از جریان اتصال کوتاه احتمالی باشد.

ولتاژ نامی فیوز

حداکثر اندازه ولتاژی است که یک فیوز می‌تواند با خیال راحت از عهده آن برآید. هر فیوز دارای حداکثر اندازه ولتاژ مجاز است. به عنوان مثال، اگر یک فیوز برای 32 ولت طراحی شده باشد، نمی‌تواند در مدار 220 ولت استفاده شود. دلیل این امر آن است که در فیوزهای مختلف در سطوح مختلف ولتاژ ایزولاسیون تفاوت دارد. بر اساس اندازه ولتاژ، فیوز را می‌توان در دسته‌های HV (ولتاژ بالا) LV (ولتاژ پایین) و فیوزهای مینیاتوری دسته‌بندی کرد.

مقدار I²t فیوز

اصطلاح I²t مربوط به فیوز است که به طور معمول در شرایط اتصال کوتاه استفاده می‌شود. این اصطلاح مقدار انرژی است که المنت فیوز در هنگام رفع عیب الکتریکی حمل می‌کند.

مشخصه پاسخ فیوز

سرعت ذوب شدن یا همان سوختن فیوز به میزان جریان در سیم آن بستگی دارد. هرچه جریان بیشتری از سیم عبور کند، زمان پاسخ سریع‌تر خواهد بود.

مشخصه پاسخ زمان پاسخ دادن به یک رویداد اضافه‌جریان را نشان می‌دهد. فیوزهایی که به سرعت به شرایط موجود واکنش نشان می‌دهند، فیوزهای فوق سریع یا فیوزهای سریع نامیده می‌شوند. از این نوع فیوزها در بسیاری از قطعات نیمه‌هادی استفاده می‌شود، زیرا قطعات نیمه‌هادی در اثر اضافه‌جریان سریع آسیب می‌بینند.

فیوز دیگری وجود دارد که به آن فیوز با سوختن کند می‌گویند. این نوع از انواع فیوزها به سرعت به اضافه‌جریان پاسخ نمی‌دهند و واکنش آن‌ها پس از گذشت چندین ثانیه از وقوع اضافه‌جریان است. این نوع فیوزها در سیستم‌های الکترونیکی کنترل موتور کاربرد دارند، زیرا موتورها هنگام راه‌اندازی جریان بسیار بیشتری نسبت به جریان کار عادی دارند.

اندازه بسته‌بندی

فیوزهای AC و DC بسته‌بندی و اشکال مختلفی دارند. به این ترتیب، در کاربردهای مختلف برای استفاده دقیق در مدار از بسته‌های مختلف فیوزها استفاده می‌شود.

دسته‌بندی انواع فیوزها

انواع فیوزها را می‌توان بر اساس «کاربردهای مختلف» به عنوان «فیوزهای یک‌بار مصرف» (One Time Only Fuse)، «فیوزهای قابل تنظیم مجدد» (Resettable Fuse)، «فیوزهای محدودکننده و غیرمحدودکننده جریان» (Current limiting and non–current limiting fuses) دسته‌بندی کرد.

فیوزهای یک‌بار مصرف یک سیم فلزی دارند که هنگام اضافه‌جریان یا اضافه بار یا اتصال کوتاه می‌سوزد و کاربر مجبور است این فیوزها را به صورت دستی تعویض کند. فیوزهای سوئیچی ارزان هستند و تقریباً در همه وسایل الکترونیکی و برقی استفاده می‌شوند.

از طرف دیگر، در صورت بروز خطا در سیستم، فیوز قابل تنظیم مجدد پس از عملکرد به طور خودکار تنظیم می‌شود.

فیوز محدودکننده جریان مقاومت زیادی را برای مدت بسیار کوتاهی ایجاد می‌کند، در حالی که فیوز غیرمحدودکننده جریان در صورت عبور جریان زیاد یک قوس ایجاد می‌کند تا جریان را قطع کرده و آن را در مدارهای مرتبط و متصل محدود کند.

آشنایی با انواع فیوزها

فیوزها در بازار انواع مختلفی دارند و می‌توان آن‌ها را بر اساس جنبه‌های مختلف دسته‌بندی کرد. خوب است بدانید که از فیوزها در هر دو مدارهای AC و DC استفاده می‌شود.

انواع فیوزها را می‌توان با توجه به نوع ولتاژ تغذیه ورودی به دو دسته اصلی تقسیم کرد.

• فیوزهای AC
• فیوزهای DC

تفاوت کمی بین فیوزهای AC و DC وجود دارد که در سیستم‌های AC و DC مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه به این تفاوت‌ها پرداخته شده است.

فیوزهای DC

در سیستم DC، وقتی سیم فلزی به دلیل گرمای تولید شده توسط اضافه‌جریان ذوب می‌شود، قوس الکتریکی تولید خواهد شد و خاموش کردن این قوس به دلیل مقدار ثابت DC بسیار دشوار است. بنابراین برای به حداقل رساندن قوس فیوز، فیوز DC کمی بزرگتر از فیوز AC است که باعث افزایش فاصله بین الکترودها می‌شود تا قوس فیوز را کاهش دهد.

فیوزهای AC

در طرف دیگر، یعنی در سیستم AC، ولتاژ با فرکانس 60 هرتز یا 50 هرتز دامنه خود را از صفر تا مقدار پیک به تعداد 60 بار در هر ثانیه تغییر می‌دهد. بنابراین قوس می‌تواند به راحتی در مقایسه با DC حذف شود. در نتیجه، فیوزهای AC در مقایسه با فیوزهای DC از نظر اندازه کوچک هستند.

فیوزها همچنین می‌توانند براساس عملکرد یک‌باره یا چندباره دسته‌بندی شوند.

فیوزهای کارتریج

از فیوزهای کارتریج برای محافظت از وسایل برقی مانند موتور، تهویه هوا، یخچال، پمپ‌ها و غیره، که ولتاژ بالا و جریان لازم است، استفاده می‌شود. این فیوزها تا 600 آمپر و 600 ولت AC در دسترس هستند و به طور گسترده‌ای در صنایع، تجاری و همچنین تابلوهای توزیع خانه استفاده می‌شوند.

دو نوع فیوز کارتریج وجود دارد: 1. فیوز عمومی بدون تأخیر زمانی و 2. فیوز کارتریج خاص با تأخیر زمانی. هر دو در ولتاژ 250 ولت تا 600 ولت در دسترس هستند و اندازه جریان آن‌ها را می‌توان روی درپوش انتهایی یا تیغه چاقویی یافت.

فیوزهای کارتریج در دو پایه محصور شده اند و می‌توان آن‌ها را بیشتر در فیوزهای کارتریج نوع پیوندی (Link) و فیوزهای کارتریج نوع D تقسیم‌بندی کرد.

فیوز کارتریج نوع D

فیوز کارتریج نوع D شامل یک حلقه، پایه، درپوش و کارتریج است. پایه فیوز در جایی که کارتریج درون درپوش فیوز است به درپوش فیوز متصل است. مدار وقتی تکمیل می‌شود که نوک کارتریج از طریق هادی پیوند فیوز تماس برقرار می‌کند.

فیوز HRC (ظرفیت قطع بالا) یا فیوز کارتریج از نوع لینک

همان‌طور که از نام این فیوز پیداست، ظرفیت قطع بالایی دارد. این نوع فیوزها انواع مختلفی مانند نوع DIN، نوع NH، نوع تیغه، نوع فیوز HRC مایع و... دارند.

فیوزهای فشار قوی

فیوزهای ولتاژ بالا (HV) یا فشار قوی در سیستم‌های قدرت برای محافظت از ترانسفورماتور قدرت، ترانسفورماتورهای توزیع و ترانسفورماتور ابزار دقیق و غیره برای شرایط که ممکن است بریکرهای مدار نتوانند از سیستم محافظت کنند، استفاده می‌شوند. فیوزهای ولتاژ بالا در ولتاژ بیش از 1500 ولت و تا 13 کیلوولت ساخته می‌شوند.

المنت فیوز ولتاژ بالا به طور کلی از مس، نقره یا قلع ساخته شده است. محفظه اتصال فیوز ممکن است در صورت انفجار از نوع HV (ولتاژ بالا) با اسید بوریک پر شود.

فیوز خودرو، تیغه‌ای و پیچی

این نوع فیوزها (که به آن‌ها فیوز پلاگین نیز گفته می‌شود) دارای بدنه پلاستیکی و دو درپوش فلزی هستند تا در پریز مربوطه قرار گیرند. این فیوزها عمدتاً در خودرو برای سیم‌کشی و محافظت از اتصال کوتاه استفاده می‌شوند. محدودکننده‌های فیوز، لوله شیشه‌ای (همچنین به عنوان فیوز بوش شناخته می‌شود)، به طور گسترده‌ای در صنایع خودروسازی به کار می‌روند. اندازه فیوزهای خودرو 12 ولت تا 42 ولت است.

فیوزهای SMD، تراشه‌ای، شعاعی و سربی

فیوزهای SMD (قطعه نصب سطحی (Surface Mount) و نامی که از SMT = Surface Mount Technology گرفته شده است) انواع تراشه‌ای فیوزها هستند که به عنوان فیوز الکترونیکی نیز شناخته می‌شوند و در کاربردهای برق DC مانند هارد دیسک، دستگاه های پخش دی وی دی، دوربین، تلفن همراه و غیره که در آن‌ها محدودیت فضای وجود دارد، استفاده می‌شوند. زیرا اندازه فیوزهای SMD بسیار کوچک است و تعویض آن‌ها نیز دشوار است.

در زیر انواع فیوزهای SMD و فیوزهای سربی را ذکر کرده‌ایم:

• فیوزهای تراشه‌ای کندسوز
• فیوزهای تراشه‌ای سریع
• فیوزهای تراشه‌ای بسیار سریع
• فیوزهای تراشه‌ای تحمل‌کننده پالس
• فیوزهای تراشه‌ای با نرخ جریان بالا
• فیوزهای مخابراتی
• فیوزهای نوع سوراخ عمیق
• فیوزهای شعاعی
• فیوزهای سربی
• فیوزهای محوری

فیوزهای قابل سیم‌کشی مجدد

مشهورترین فیوز کیت-کات (kit-kat)، که به آن فیوز قابل سیم‌کشی مجدد نیز می‌گویند، بیشتر در صنایع و سیم‌کشی برق خانگی برای کاربردهای جریان ضعیف در سیستم‌های ولتاژ ضعیف (LV) استفاده می‌شود.

فیوز قابل سیم‌کشی شامل دو قسمت اساسی است: المنت فیوز داخلی به عنوان حامل فیوز ساخته شده از مس قلع، آلومینیوم، سرب و غیره و پایه ساخته شده از پرسلن با پایانه‌های IN و OUT که برای محافظت از آن‌ها در مدار قرار دارد.

مزیت اصلی یک فیوز قابل سیم‌کشی مجدد این است که در صورت ذوب شدن المنت فیوز به دلیل اتصال کوتاه یا اضافه‌جریان، می‌توان آن را به راحتی مجدداً سیم‌کشی کرد. کافی است به سادگی سیم دیگری از المنت‌های فیوز را با همان اندازه قبلی در فیوز قرار دهید.

فیوزهای حرارتی

فیوز حرارتی یک فیوز یک‌بار مصرف است. این فیوزها فیوزهای حساس به دما هستند و المنت فیوز از آلیاژ حساس به دما ساخته شده است. آن‌ها به عنوان «برش حرارتی» (Thermal Cutout) یا به اختصار TCO یا «پیوند حرارتی» (Thermal Link) شناخته می‌شوند.

در یک فیوز حرارتی المنت فیوز دارای یک کنتاکت فنر مکانیکی است که به طور معمول بسته یا نرمالی کلوزد (NC) است. هنگامی که جریان‌های زیاد به دلیل اضافه‌جریان و اتصال کوتاه از المنت‌های فیوز عبور می‌کنند، المنت‌های فیوز ذوب می‌شوند که منجر به آزاد شدن مکانیسم فنر می‌شود و از قوس و آتش جلوگیری و از مدار متصل محافظت می‌کند.

فیوزهای قابل تنظیم مجدد

فیوز قابل تنظیم مجدد تجهیزی حفاظتی است که می‌توان چندین بار بدون تعویض از آن استفاده کرد. این نوع فیوزها هنگامی که یک اتفاق اضافه‌جریان رخ می‌دهد مدار را باز می‌کنند، و پس از مدتی مشخص دوباره مدار را وصل می‌کنند. دستگاه ضریب دمای مثبت پلیمری (یا PPTC که معمولاً به عنوان فیوز قابل تنظیم مجدد، پلی‌سوئیچ یا پلی‌فیوز شناخته می‌شود) یک قطعه الکترونیکی پسیو است که برای محافظت در برابر خطاهای جریان اتصال کوتاه در مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود.

استفاده از فیوزهای قابل تنظیم در مواردی که جایگزینی دستی فیوزها دشوار یا تقریباً غیرممکن باشد، رایج است، به عنوان مثال فیوز در سیستم هسته‌ای یا در سیستم هوافضا.

موارد استفاده و کاربرد انواع فیوزها

انواع مختلف فیوزهای الکتریکی و الکترونیکی را می‌توان در سیستم‌های مختلف و کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی از جمله موارد زیر به کار برد:

• موتور و ترانسفورماتور
• تهویه هوا
• تابلوهای توزیع خانگی
• دستگاه‌ها و لوازم الکتریکی عمومی
• لپ‌تاپ‌ها
• تلفن‌های همراه
• سیستم‌های بازی
• چاپگرها
• دوربین‌های دیجیتال
• دستگاه‌های پخش DVD
• دستگاه‌های الکترونیک قابل‌حمل
• مانیتورهای LCD
• اسکنرها
• بسته‌های باتری
• درایوهای دیسک سخت
• مبدل‌های برق

فیلم آموزش کنترل موتورهای الکتریکی صنعتی ۲ در فرادرس

کلیک کنید

معرفی فیلم آموزش اصول نقشه کشی برق صنعتی با ای پلن ePLAN فرادرس

برای آشنایی با نقشه‌کشی مدارهای برقی و به ویژه، تابلو برق، پیشنهاد می‌کنیم به آموزش اصول نقشه کشی برق صنعتی با ای پلن ePLAN فرادرس مراجعه کنید. این آموزش در ۱۱ درس تدوین شده و مدت آن، ۱۰ ساعت و ۱۳ دقیقه است. درس اول مربوط به آشنایی با محیط ePLAN است. در درس دوم، درباره ساختار یک پروژه مطالبی بیان شده است. معرفی گرافیک نرم‌افزار موضوع درس سوم این فیلم آموزشی است. در درس چهارم، المان‌های نقشه‌کشی معرفی شده‌اند. در درس پنجم، نقشه‌کشی در قالب پروژه عملی را آموزش داده شده است.

درس ششم درباره ماکروها و درس هفتم مربوط به جانمایی تابلو است. در درس هشتم، کتابخانه‌های ePLAN معرفی شده‌اند و در درس نهم به Plot Frameها پرداخته شده است. در نهایت، درس‌های دهم و یازدهم، به ترتیب، درباره گزارش‌های اتوماتیک و پایگاه داده هستند.

• برای مشاهده فیلم آموزش اصول نقشه کشی برق صنعتی با ای پلن ePLAN + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان فرادرس

برای آشنایی با استانداردها و الزامات تأسیسات الکتریکی و همچنین، آمادگی برای آزمون نظام مهندسی ساختمان، پیشنهاد می‌کنیم آموزش مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان فرادرس را مشاهده کنید. این آموزش در ۳ ساعت و ۲۹ دقیقه و در قالب ۱۰ درس تدوین شده است. در درس اول و دوم این آموزش، تعاریف و اصول پایه تأسیسات الکتریکی ارائه شده است. برآورد درخواست نیروی برق (دیماند) و محل تحویل نیروی برق (سرویس مشترک)، به ترتیب، موضوعات درس‌های سوم و چهارم هستند.

تابلو‌های توزیع نیرو، تجهیزات و وسایل حفاظت و كنترل یکی از مهم‌ترین موضوعات این آموزش است که در درس پنجم به طور کامل به آن‌ها پرداخته شده است. مدار‌ها و تأسیسات سیم‌کشی نیز در درس‌های ششم و هفتم مورد بررسی قرار گرفته‌اند. تأسیسات جریان ضعیف موضوع مهم درس هشتم است. در درس نهم آموزش، محیط‌‌های عادی و مخصوص معرفی شده‌اند و در نهایت، در درس دهم و پایانی محتوای نقشه‌ها و مدارک بررسی شده و با استفاده از نرم‌افزار‌های مربوطه، یک پروژه عملی طراحی می‌شود.

• برای مشاهده فیلم آموزش مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش کنترل موتورهای الکتریکی صنعتی ۱ فرادرس

اگر به یادگیری روش‌های مختلف کنترل موتورهای صنعتی هستید علاقه‌مند هستید، پیشنهاد می‌کنیم به فیلم آموزش کنترل موتورهای الکتریکی صنعتی ۱ مراجعه کنید. در این فیلم آموزشی که مدت زمان آن ۱۳ ساعت و ۴۰ دقیقه است و در ۱۷ درس تدوین شده، ابتدا در درس اول مفاهیم عمومی کنترل موتورهای الکتریکی بیان شده است. همچنین، نمادها و دیاگرام‌های شماتیکی مربوط به نقشه مدارهای قدرت و فرمان مدارهای کنترل و راه‌اندازی موتور در درس‌های دوم و سوم ارائه شده است. در بخشی از آموزش مذکور، در دروس چهارم تا هفتم، انواع رله‌های اضافه بار، زمان‌دار و کنتاکتورها برای راه‌اندازی و نیز محافظت از موتورها به طور کامل و مفصل معرفی شده است. علاوه بر این، انواع سنسورها، سوئیچ‌ها، ترنسمیترها، دیتکتورها و مثال‌هایی از نحوه سیم‌کشی و نقشه‌خوانی مدار کنترل موتورها در درس‌های هشتم تا هفدهم به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است.

• برای مشاهده فیلم آموزش کنترل موتورهای الکتریکی صنعتی ۱ + اینجا کلیک کنید.

معرفی فیلم آموزش کنترل موتورهای الکتریکی صنعتی ۲ فرادرس

مباحث تکمیلی آموزش کنترل موتورهای الکتریکی صنعتی ۱، در فیلم آموزش کنترل موتورهای الکتریکی صنعتی ۲ ارائه شده است. این آموزش در ۱۵ درس تدوین شده که مجموع زمان آن‌ها ۱۷ ساعت و ۳۶ دقیقه است.

در آموزش کنترل موتورهای الکتریکی صنعتی ۲، ابتدا روش‌های سیم‌کشی و نصب مدارهای کنترل موتور در درس‌های اول و دوم ارائه شده است. در ادامه، در درس‌های سوم تا نهم درباره انواع موتورها و روش‌های کنترل آن‌ها بحث شده است. همچنین، در این درس‌ها کاربرد قطعات الکترونیک قدرت، آی‌سی‌ها، PLCها و گیت‌های منطقی در مدارهای کنترل موتور بیان شده است و موتورهای DC، موتورهای AC و موتورهای پله‌ای معرفی شده و روش‌های کنترل و حفاظت آن‌ها به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است. در درس‌های دهم و یازدهم، به ترتیب، پلاک موتور و عیب‌یابی موتور مورد بحث قرار گرفته‌اند. در نهایت، کاربرد ادوات نیمه‌هادی، پی‌ال‌سی‌ها و آی‌سی‌ها در درس‌های دوازدهم تا پانزدهم ارائه شده است.

• برای مشاهده فیلم آموزش کنترل موتورهای الکتریکی صنعتی ۲ + اینجا کلیک کنید.