خانه / برق صنعتی و قدرت / آموزش برق و صنعتی / فیوزها ( قدرت قطع _ سلکتویته )

فیوزها ( قدرت قطع _ سلکتویته )

فیوز

فیوزها، تجهیزات حفاظتی با کیفیت بالایی هستند که به صورت ذوب شدن المنت حرارتی داخل آن بر اثر اضافه شدن جریان در یک زمان مشخص مدار را قطع نموده و موجب جلوگیری از عبور جریان در مدار می گردند. اضافه شدن جریان می تواند ناشی از اتصال کوتاه در مدار و یا اضافه بار در اثر معیوب شدن شدن وسیله الکتریکی و سایر موارد باشد.

از فیوزها برای حفاظت خطوط، سیم ها و کابل ها در برابر اثرات ناخواسته حرارتی و دینامیکی و همچنین برای حفاظت دستگاه های اندازه گیری، ترانسفورماتورها، ماشین های الکتریکی و دیگر مصرف کننده ها در مقابل جریان های اضافی و اتصال کوتاه استفاده می شود. فیوزها بر اساس انواع گوناگون عملکرد و شرایط کاری متفاوت باید از سطح ایمنی بالا و نیز تلفات پایین، نسبت های سلکتویته بهینه، عمر بالا و توان محدودکنندگی جریان بالاییبرخوردار باشند. از فیوزهای رده gl/gG برای حفاظت مدارات موتورها و حفاظت وسایل سوییچ کنتاکتورها و دژنکتورها در برابر اتصال کوتاه نیز استفاده می گردد.

فیوزها به دو دسته اصلی، فشاری و پیچی تقسیم می شوند.

1_فیوزهای فشاری 

فیوزهای فشاری یا کاردی یا کلید فیوز، برای کاربرد توسط پرسنل تعلیم دیده ساخته شده اند و دارای هیچگونه حفاظت در برابر شوک و یا پلاریزاسون جریان نامی نمی باشند. البته پوشش های عایقی و دیواره های حفاظتی برای تعداد زیادی از سیستم های فیوز فشاری موجود می باشد.

فیوزهای فشاری مطابق شکل زیر شامل پایه فیوز و رشته فیوز می باشد که توسط دستگیره فیوز بر روی پایه فیوز نصب می گردد. در صورتی که پایه فیوز دارای لولا می باشد نیازی به دستگیره نخواهد شد.

مشخصات فیوز فشاری

پایه فیوزهای فشاری را با استفاده از پیچ و مهره، روی ریل و یا روی شین می توان نصب کرد.

رشته فیوزهای فشاری با دستگیره های عایق و یا بدون عایق دارای نمایش دهنده وضعیت رشته فیوز می باشند. به طوری که به وضوح می توان قطع شدن فیوز در اثر اضافه جریان و یا جریان اتصال کوتاه را، تشخیص داد.

نمایش دهنده را می توان در جلو و یا انتهای بدنه فیوز نصب نمود. بعضی مواقع از نمایش دهنده ترکیبی که شامل نمایش جلویی و مرکزی است، استفاده می کنند که عمل خواندن را تسهیل نماید.

سطح مقطع یک رشته فیوز فشاری با دستگیره بدون عایق

اندازه فیوزهای فشاری برای حفاظت کابل ها و حفاظت خط برای جریان های بین 2A تا 1250A با ولتاژ نامی 500VAC و برای جریان های نامی بین 2A تا 500A در ولتاژ نامی 690V موجود می باشند.

2_فیوزهای پیچی 

فیوزهای پیچی را که به نام های فیوز فشنگی و فیوز بکس نیز می شناسند، شامل یک پایه فیوز، حفاظت در برابر شوک، قطعه مغزی، رشته فیوز و محفظه پیچی می باشد. شکل زیر رشته فیوز به همراه محفظه فیوز به پایه فیوز پیچ می شود.

قطعات فیوز پیچی

پایه فیوز پیچی بر اساس نوع آن به روش پیچی، نصب فشاری بر روی ریل ها و یا به روش نصب بر روی باس بار، نصب می شود. پایه فیوز طوری طراحی می شود که نگهدارنده قطعه مغزی باشد و تضمین کننده پلاریزاسیون جریان نامی است.

 پلاریزاسیون: جریان نامی آن است که امکان استفاده از رشته فیوز با جریانی از جریان نامی مشخص شده وجود ندارد. نتیجتآ از خطوط و کابل به طور موثری در برابر اضافه بار محافظت خواهد شد.

به هر جریان نامی رشته فیوز، یک رنگ نسبت داده می شود و روی فشنگ فیوز، یک پولک به رنگ رشته فیوز که از طریق فنر به آن وصل شده قرار داده می شود. به طوری که اگر رشته فیوز قطع شود، پولک که تحت کشش فنر قرار دارد آزاد شده و به بیرون می پرد. پولک جهت تشخیص سالم بودن فیوز و رنگ آن جهت شناسائی سریع جریان نامی آن می باشد.

شناسائی رنگ های قطعه مغزی و پولک فیوزهای پیچی

فیوزهای پیچی از نوع کتابی و یا بکس به صورت یک پل و سه پل ساخته می شود که از نظر شکل ظاهری و ساختمان داخلی باهم متفاوت می باشد. (مطابق شکل زیر)

شکل ظاهری پایه و فشنگ فیوز پیچی

فیوزهای استوانه ای یا سیلندری 

فیوزهای سیلندری از نظر شکل و اندازه مشابه تجهیزات قابل نصب بر روی ریل مینیاتوری می باشد. آن ا دارای اندازه مدول کوچکتر نسبت به فیوزهای فشاری و پیچی می باشند. در نتیجه هنگام نصب درون تابلوهای توزیع به فضای کمتری نیاز دارند و به صورت فشاری بر روی ریل مینیاتوری نصب می گردند.

فیوزهای سیلندری دارای بدنه فیوزی است که از تمام  جهات بسته است (پایه فیوز) این بدنه شامل درپوش لولائی، که رشته فیوز را نگاه می دارد و رشته فیوز استوانه است. (مطابق شکل زیر)

ساختمان فیوز استوانه ای

پایه فیوزهای رشته فیوزهای سیلندری در چهار اندازه موجود می باشند. کوچکترین آن ها 31/5×8/5 (اولین عدد نشان دهنده قطر و دومین عدد نشان دهنده طول رشته فوز بر حسب میلی متر) است.

اندازه های دیگر عبارتند از: 58×22 و 51×14 و 38×10

اجزاء ساختمان فیوز عبارتند از:

1_ بدنه سرامیکی

2_ماسه (کوارتز)

3_ کنتاکت فوقانی

4_ کنتاکت تحتانی

5_ رینگ کنتاکت

6_ المان ذوب شونده

7_ پولک نشان دهنده

8_ سیم شاخص

رشته فیوزهای سیلندری 

رشته فیوزها سیلندری شامل کارتریج پلاستیک، المان فیوز (عنصر ذوب شونده)، شن درجه یک کوارتز، حلقه ها و کنتاکت ها می باشند. ( مطابق شکل زیر)

المان فیوز درون شن خالص ( از نظر شیمیایی) با دانه بندی انتخاب شده به موازات دیواره کارتریج سرامیکی قرار گرفته است و از دو انتها به درپوش حلقه ها جوش داده شده است. تا درپوش کنتاکت ها بدنه فیوز را آب بندی کنند.

جنس رشته فیوزهای با جریان نامی کوچکتر از 6A از سیم مسی نازک با سطح مقطع گرد و فیوزهای با جریان نامی بزرگتر از 8A از میله یا صفحه ای مسی که آبکاری نقره شده می باشد.

شکل المان فیوز برای فیوز تندکار صاف ولی برای فیوزهای کندکار (تنبل) از هر دو طرف به صورت دنده ای می باشد. علت ساخت المان فیوزهای کندکار به خاطر این است که جریان های لحظه ای که در بارهای القایی ایجاد می گردد. حرارت در قسمت های برآمده پخش شده و موتورهای القایی بتوانند راه اندازی شوند.

فیوز سرسیلندری

سطح مقطع المان ذوب شونده

عرض مدول ها و عمق نصب پایه فیوزهای سیلندری

تطبیق رشته فیوزهای سیلندری به پایه فیوزها به عنوان تابعی از ولتاژ

مشخصه جریان/ زمان جرقه زنی

مشخصه جریان/ زمان پیش از جرقه یکی از مهمترین مشخصه فیوز بوده که چگونگی عملکرد فیوزها را نشان می دهد. این مشخصه ها نمایش دهنده زمان مجازی به عنوان تابعی از جریان اتصال کوتاه می باشند، یعنی زمان پیش از جرقه زنی.

مشخصه جریان/ زمان جرقه زنی رشته فیوز استوانه ای

مشخصه جریان/ زمان جرقه زنی رشته فیوزهای پیچی

مشخصه جریان/ زمان جرقه زنی رشته فیوزهای فشاری

قدرت قطع فیوز 

قدرت قطع یا ظرفیت شکست فیوز، نشان دهنده مشخصه عملکرد فیوز در جریان اتصال کوتاه می باشد. به طوری که مشخصات پایه فیوز در همان جریان اتصال کوتاه تغییر نکند. یا حداکپر جریانی که فیوز می تواند در هنگام اتصال کوتاه بدون آسیب به پایه و حامل خود حمل کند را قدرت قطع فیوز می نامند. قدرت قطع یا ظرفیت شکست نامی فیوزها بین 100-50 کیلو آمپر در جریان متناوب می باشد.

جریان قطع فیوز 

علاوه بر ظرفیت شکست بالا، برای حفاظت قابل اطمینان تاسیسات الکتریکی در برابر جریان های اتصال کوتاه بالا، اثر محدود کننده جریان که به نام جریان قطع فیوز نامیده می شود فاکتور مهمی می باشد. جران قطع فیوز به مقدار جریانی گفته می شود که در حالت اتصال کوتاه باعث ذوب المان فیوز می گردد. جریان قطع فیوز باید کمتر از قدرت قطع آن باشد.

قدرت قطع و جریان قطع فیوزهای استوانه ای

محدود کردن جریان اتصال کوتاه 

تمام فیوزها در حالت اتصال کوتاه قبل از این که جریان اتصال کوتاه به مقدار جریان مورد نظر برسد، باید عمل نموده و جریان را محدود نماید. شکل زیر زمان عملکرد فیوز و طرز محدود شدن جریان اتصال کوتاه را نشان می دهد.

محدود کردن جریان به وسیله فیوزها

مقدار جریان اتصال کوتاه مورد انتظار: جریانی است که در حالت اتصال کوتاه در صورت قطع نشدن جریان به ان مقدار خواهد رسید.

مقدار پیک جریان اتصال کوتاه: جریانی است که فیوز در آن لحظه عمل نموده و جریان عبور را محدود می کند.

مشخصه جریان عبوری رشته فیوزها تحت ولتاژ 500VAC و 250VDC

مثال

جریان اتصال کوتاه مورد انتظار برای فیوز 160 آمپر با فرض مولفه DC و 50% ، IP=20KA محاسبه شده است.

الف) در صورت بروز اتصال کوتاه، فیوز در چه جریانی عمل خواهد نمود.

ب) در صورت عدم عملکرد رشته فیوز ( به هر دلیلی) مقدار پیک جریان اتصال کوتاه چقدر خواهد بود.

حل

الف) با توجه به شکل بالا و جریان اتصال کوتاه مورد انتظار 20KA مقدار محدود شدن جریان برای فیوز 160 آمپر، 12KA به دست می آید، نقطه B.

ب) در صورت عدم عملکرد فیوز ، مقدار پیک جریان با مولفه DC به 29KA خواهد رسید، نقطه A و C.

تلفات فیوز 

به مقدار انرژی الکتریکی که در اثر عبور جریان و تولید حرارت در فیوز از بین می رود تلفات فیوز می نامند.

هرچند که این مقدار تلفات در فیوزها غیرقابل اجتناب هستند ولی برای کاهش توان مصرفی، کاهش خیز حرارتی ناخواسته و افزایش بهره وری باید این مقدار اتلاف تا حد ممکن کوچک نگه داشته شود.

مقدار تلفات برای مقادیر مختلف فیوزها متفاوت بوده و هرچه جریان فیوز کمتر تلفات آن هم کمتر می باشد.

تلفات استاندارد فیوزهای استوانه ای

حداکثر و حداقل تلفات توان در زمان اتصال کوتاه فیوزهای استوانه ای

سلکتویته

در یک تاسیسات الکتریکی استاندارد در صورت بروز اتصال کوتاه در یک نقطه باید فیوزی عمل کند که در نزدیکترین فاصله نسبت به آن نقطه قرار دارد. تا قسمت های بدون نقص سیستم قادر به ادامه کار باشند، پس رعایت مقادیر نامی فیوزها از بیشترین به کمتر مطابق استاندارد و همچنین نوع فیوزها از نظر عملکرد ( تندکار، کندکار) در مسیرهایی که باهم سری می گردند الزامی است، که اصطلاحا به این مورد سلکتویته می گویند. به بیان دیگر سلکتویته به معنای قطع فقط یک فیوز نزدیک تر به محل نقص سیستم می باشد. در سیستم های شعاعی، با استفاده از جداول سلکتویته، به سهولت می توان فیوزهای با جریان نامی متفاوت را به کار برد. شکل زیر طرز انتخاب فیوزها برای رعایت سلکتویته مناسب برای ولتاژهای 500VAC و کمتر از 400VAC را نشان می دهد. جدول سلکتویته با استفاده از رشته فیوزهای استوانه ای

مثال

 اگر فیوز اصلی بعد از ترانسفورماتور 50 آمپر انتخاب شود فیوز فرعی برای ولتاژ 500VAC می تواند 20 آمپر و کمتر از آن و برای ولتاژ کمتر از 400VAC می تواند 25 آمپر و یا کمتر از آن انتخاب گردد. در صورت عدم دسترس به جدول سلکتویته، نسبت های سلکتویته معادل 1:1/6 برای رسیدن به سلکتویته، قابل استفاده خواهد بود. (به عنوان مثال  63A: 100A )

انتخاب مناسب و نامناسب فیوز در سیستم الکتریکی

انتخاب فیوزهای استوانه ای 

1_ حفاظت الکتروموتورهای سه فاز و تک فاز 

برای حاظت الکتروموتورهای سه فاز و تک فازه مقادیر و نوع فیوز استوانه ای را مطابق جدول زیر، با توجه به نوع موتور، توان یا قدرت خروجی، مقدار ولتاژ نامی، دور سنکرون موتور و تعداد فاز آن انتخاب نمود.

مثال

 الکتروموتور سه فاز با قدرت خروجی 380V، 10KW و 1500 دور در دقیقه مفروض است، مقدار جریان نامی فیوز، اندازه فیوز از نوع استوانه ای و سطح مقطع کابل تغذیه مناسب را تعیین نمائید؟

حل

با توجه به جدول زیر برای الکتروموتور 10KW با 1500 دور در دقیقه جریان نامی موتور In= 20/4 A

 مقدار جریان نامی فیوز 50 آمپر در دو اندازه 51×14 و 58×22

 سطح مقطع کابل مورد نیاز 10×3 انتخاب می گردد.

طرز انتخاب فیوز استوانه ای و سطح مقطع کابل ها

طرز انتخاب فیوز استوانه ای و سطح مقطع کابل ها

2_حفاظت خط 

از فیوزهای استوانه ای برای حفاظت هادی ها و کابل ها در مقابل اتصال کوتاه می توان با رعایت مقادیر استاندارد استفاده نمود. جدول زیر، فیوز مناسب برای سطح مقطع هادی های مسی را نشان می دهد، و همچنین حداکثر طول خط را برحسب متر و برای خطوط سه فاز ، 400 ولت با هادی مسی که در مقابل اتصال کوتاه حفاظت شده اند، نشان می دهد.

برای مدارهای با سطوح ولتاژ دیگر، طول ها باید در ضریب اصلاحی ضرب شوند. این ضرائب عبارتند از: 

1_ برای سطح ولتاژ 220 ولت، در صورتی که سطح مقطع هادی ها مساوی باشند ازضریب اصلاحی 0/58 و در صورتیکه سطح مقطع هادی نول بخشی از هادی فاز باشد از ضریب اصلاحی 0/86 استفاده می شود.

2_ برای هادی های آلومینیومی، طول های مشخص شده، در جدول باید در 0/41 ضرب شود.

3_ حفاظت ترانسفورماتور 

برای جلوگیری از ایجاد اتصال کوتاه در اولیه ترانسفورماتور، لازم است حفاظت مناسب در ثانویه ترانسفورماتور پیش بینی شود. در محاسبات باید طولانی ترن فاصله از محلی که خطا ممکناست رخ دهد، منظور می شود. بنابراین فیوز می تواند در مدت زمان کمتر از 5 ثانیه عمل نماید. برای محاسبه مقدار فیوز gl/gG  حداقل مقدار اتصال کوتاه از رابطه زیر به دست می آید:

19 001

Icc: جریان اتصال کوتاه

Ps: قدرت ترانفورماتور به (VA)

L: طول خط به متر

P: مقاومت مخصوص هادی

U2: ولتاژ ثانویه نامی ترانسفورماتور

UCC: ولتاژ اتصال کوتاه به درصد

S: سطح مقطع هادی به میلی متر مربع

K: هدایت مخصوص

جریان نامی فیوزهای gl/gG انتخابی باید حداقل برابر یا کمتر از  4/Icc  باشد.    4/In<Icc

 موسسه خیریه حمایت از کودکان مبتلا به سرطان

 نویسنده : آرزو رضوانی

 تاریخ انتشار :

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *




مطلب پیشنهادی

کلید ( طراحی ان ها )

کلید کلیدها وسیله ای هستند که برای کنترل، تغییر اتصال وسایل و مصرف کننده های …