ประเภทของฟิวส์

ระบบไฟฟ้าทุกระบบทำงานบนความสมดุลของพลังงานที่จ่ายและพลังงานที่ใช้ไป เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้ากับวงจรไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้านั้นจะถูกนำไปใช้กับความต้านทานในวงจร เป็นผลให้ตามกฎของโอห์มกระแสถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการทำงานของงานที่ทำ

ในกรณีของข้อบกพร่องของฉนวน, ข้อผิดพลาดในการประกอบ, โหมดฉุกเฉิน, ความต้านทานของวงจรไฟฟ้าจะค่อยๆ ลดลงหรือลดลงอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นที่สอดคล้องกันของกระแสซึ่งเมื่อเกินค่าเล็กน้อยจะทำให้อุปกรณ์และผู้คนเสียหาย

ปัญหาด้านความปลอดภัยเป็นสิ่งที่เกี่ยวข้องเสมอเมื่อใช้พลังงานไฟฟ้า ดังนั้นจึงต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษกับอุปกรณ์ป้องกันอย่างต่อเนื่อง การออกแบบแรกที่เรียกว่าฟิวส์ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน

ฟิวส์ไฟฟ้าเป็นส่วนหนึ่งของวงจรการทำงาน ถูกตัดในส่วนของสายไฟ จะต้องทนทานต่อภาระการทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือและป้องกันวงจรจากการเกิดกระแสเกินฟังก์ชันนี้เป็นพื้นฐานของการจำแนกประเภทของกระแสไฟฟ้าที่กำหนด

ตามหลักการทำงานและวิธีการตัดวงจรฟิวส์ทั้งหมดแบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม:

1. มีลิงค์ที่หลอมได้

2. การออกแบบเครื่องกลไฟฟ้า

3. ขึ้นอยู่กับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

4. แบบจำลองการรักษาตัวเองที่มีคุณสมบัติย้อนกลับได้ไม่เป็นเชิงเส้นหลังจากการกระทำของกระแสเกิน

ลิงค์ร้อน

ฟิวส์ของการออกแบบนี้รวมถึงองค์ประกอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งภายใต้การกระทำของกระแสที่เกินค่าที่กำหนดจะหลอมละลายจากความร้อนสูงเกินไปและระเหยกลายเป็นไอ สิ่งนี้จะลบแรงดันไฟฟ้าออกจากวงจรและป้องกันมัน

ฟิวซิเบิลลิงก์สามารถทำจากโลหะ เช่น ทองแดง ตะกั่ว เหล็ก สังกะสี หรือโลหะผสมบางชนิดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนซึ่งให้คุณสมบัติในการป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้า

ลักษณะการทำความร้อนและการทำความเย็นของสายไฟสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าภายใต้สภาวะการทำงานแบบอยู่กับที่จะแสดงในรูป

การทำงานของฟิวส์ที่โหลดการออกแบบทำให้มั่นใจได้โดยการสร้างความสมดุลของอุณหภูมิที่เชื่อถือได้ระหว่างความร้อนที่ปล่อยออกมาบนโลหะโดยการไหลของกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานผ่านฟิวส์และการกำจัดความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมเนื่องจากการสลายตัว

ในกรณีของโหมดฉุกเฉิน ความสมดุลนี้จะถูกรบกวนอย่างรวดเร็ว

ส่วนที่เป็นโลหะของฟิวส์จะเพิ่มค่าความต้านทานที่ใช้งานอยู่เมื่อถูกความร้อน ส่งผลให้เกิดความร้อนมากขึ้นเนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับค่าของ I2R ในเวลาเดียวกัน ความต้านทานและการสร้างความร้อนเพิ่มขึ้นอีกครั้ง กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปเหมือนหิมะถล่มจนกระทั่งเกิดการหลอมละลาย การเดือด และการทำลายเชิงกลของฟิวส์

เมื่อวงจรขาด จะเกิดอาร์คไฟฟ้าภายในฟิวส์ จนกว่าจะถึงช่วงเวลาที่หายไปอย่างสมบูรณ์ กระแสที่เป็นอันตรายต่อการติดตั้งจะผ่านเข้ามา ซึ่งจะเปลี่ยนไปตามลักษณะที่แสดงในรูปด้านล่าง

พารามิเตอร์การทำงานหลักของฟิวส์คือลักษณะเฉพาะของกระแสเมื่อเวลาผ่านไปซึ่งจะกำหนดการพึ่งพาของกระแสไฟฉุกเฉินหลายตัว (เทียบกับค่าเล็กน้อย) ในเวลาตอบสนอง

เพื่อเร่งการทำงานของฟิวส์ในอัตรากระแสฉุกเฉินต่ำใช้เทคนิคพิเศษ:

• การสร้างรูปทรงหน้าตัดแปรผันพร้อมพื้นที่ลดขนาด

• โดยใช้ผลทางโลหการ

เปลี่ยนแท็บ

เมื่อแผ่นแคบลง ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นและเกิดความร้อนมากขึ้น ในการทำงานปกติ พลังงานนี้มีเวลาในการกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิว และในกรณีที่มีการโอเวอร์โหลด โซนวิกฤตจะถูกสร้างขึ้นในที่แคบ อุณหภูมิของพวกเขาถึงสถานะที่โลหะละลายอย่างรวดเร็วและทำให้วงจรไฟฟ้าแตก

เพื่อเพิ่มความเร็วแผ่นทำจากฟอยล์บาง ๆ และใช้หลายชั้นเชื่อมต่อแบบขนาน การเผาไหม้แต่ละพื้นที่ของชั้นใดชั้นหนึ่งจะเพิ่มความเร็วในการป้องกัน

หลักการของโลหะวิทยา

โดยขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของโลหะละลายต่ำบางชนิด เช่น ตะกั่วหรือดีบุก เพื่อละลายทองแดงทนไฟ เงิน และโลหะผสมบางชนิดในโครงสร้าง

ในการทำเช่นนี้หยดดีบุกจะถูกนำไปใช้กับสายที่ควั่นซึ่งทำการเชื่อมต่อแบบหลอมละลายที่อุณหภูมิที่อนุญาตของโลหะของสายไฟสารเติมแต่งเหล่านี้จะไม่สร้างผลกระทบใด ๆ แต่ในโหมดฉุกเฉินสารเหล่านี้ละลายอย่างรวดเร็วละลายส่วนหนึ่งของโลหะฐานและเร่งการทำงานของฟิวส์

ประสิทธิภาพของวิธีนี้จะปรากฏเฉพาะกับสายเส้นเล็กและลดลงอย่างมากเมื่อส่วนตัดขวางเพิ่มขึ้น

ข้อเสียเปรียบหลักของฟิวส์คือเมื่อถูกกระตุ้น จะต้องเปลี่ยนฟิวส์ใหม่ด้วยตนเอง สิ่งนี้ต้องการการรักษาสต็อกของพวกเขา

ฟิวส์ไฟฟ้า

หลักการของการตัดอุปกรณ์ป้องกันในสายไฟและตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ขาดเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าทำให้สามารถจำแนกผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าเชิงกลที่สร้างขึ้นสำหรับสิ่งนี้เป็นฟิวส์ อย่างไรก็ตามช่างไฟฟ้าส่วนใหญ่จัดประเภทไว้ในชั้นเรียนแยกต่างหากและเรียกพวกเขาว่า เบรกเกอร์วงจร หรือเรียกโดยย่อว่าเครื่องอัตโนมัติ.

ในระหว่างการทำงาน เซ็นเซอร์พิเศษจะตรวจสอบค่าของกระแสที่ผ่านตลอดเวลา หลังจากถึงค่าวิกฤตแล้ว สัญญาณควบคุมจะถูกส่งไปยังไดรฟ์ ซึ่งเป็นสปริงที่มีประจุจากการปล่อยความร้อนหรือแม่เหล็ก

ฟิวส์ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

ในการออกแบบเหล่านี้ หน้าที่ในการป้องกันวงจรไฟฟ้าจะถูกควบคุมโดยสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์แบบไม่สัมผัสซึ่งใช้อุปกรณ์กึ่งตัวนำกำลังของไดโอด ทรานซิสเตอร์ หรือไทริสเตอร์

สิ่งเหล่านี้เรียกว่าฟิวส์อิเล็กทรอนิกส์ (EP) หรือโมดูลควบคุมและสวิตชิ่งปัจจุบัน (MKKT)

ดังตัวอย่าง รูปแสดงบล็อกไดอะแกรมแสดงหลักการทำงานของฟิวส์ทรานซิสเตอร์

วงจรควบคุมของฟิวส์ดังกล่าวจะลบสัญญาณค่าปัจจุบันที่วัดได้จากการแบ่งตัวต้านทานมันถูกแก้ไขและนำไปใช้กับอินพุตของเกทเซมิคอนดักเตอร์แบบแยกส่วน ทรานซิสเตอร์ฟิลด์เอฟเฟกต์ชนิดมอสเฟต. 

เมื่อกระแสผ่านฟิวส์เริ่มเกินค่าที่อนุญาต ประตูจะปิดและโหลดจะปิด ในกรณีนี้ ฟิวส์จะเปลี่ยนเป็นโหมดล็อคตัวเอง

หากใช้กล้องวงจรปิดจำนวนมากในวงจร การตรวจสอบฟิวส์ขาดจะเป็นเรื่องยาก เพื่อให้ง่ายต่อการค้นหา ได้มีการแนะนำฟังก์ชันการส่งสัญญาณ "Alarm" ซึ่งสามารถตรวจจับได้โดยใช้แฟลชของ LED หรือโดยการสั่งงานรีเลย์แบบทึบหรือแบบเครื่องกลไฟฟ้า

ฟิวส์อิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าวทำงานเร็ว เวลาตอบสนองไม่เกิน 30 มิลลิวินาที

รูปแบบที่กล่าวถึงข้างต้นถือว่าง่าย สามารถขยายได้อย่างมากด้วยฟังก์ชันเพิ่มเติมใหม่:

• การตรวจสอบกระแสอย่างต่อเนื่องในวงจรโหลดด้วยการสร้างคำสั่งปิดเมื่อกระแสเกิน 30% ของค่าเล็กน้อย

• ปิดโซนป้องกันในกรณีที่ไฟฟ้าลัดวงจรหรือโอเวอร์โหลดพร้อมสัญญาณเมื่อกระแสในโหลดเพิ่มขึ้นเกิน 10% ของการตั้งค่าที่ตั้งไว้

• การป้องกันองค์ประกอบกำลังของทรานซิสเตอร์ในกรณีที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 องศา

สำหรับโครงร่างดังกล่าว โมดูล ICKT ที่ใช้จะแบ่งออกเป็น 4 กลุ่มเวลาตอบสนอง อุปกรณ์ที่เร็วที่สุดจัดอยู่ในคลาส «0» พวกเขาขัดจังหวะกระแสที่เกินการตั้งค่า 50% เป็นเวลาสูงสุด 5 ms, 300% ใน 1.5 ms, 400% ใน 10 μs

ฟิวส์รักษาตัวเอง

อุปกรณ์ป้องกันเหล่านี้แตกต่างจากฟิวส์ตรงที่หลังจากปิดโหลดฉุกเฉินแล้ว อุปกรณ์เหล่านี้จะยังคงใช้งานได้สำหรับการใช้งานซ้ำๆ ต่อไปนั่นคือเหตุผลที่พวกเขาเรียกว่าการรักษาตนเอง

การออกแบบใช้วัสดุพอลิเมอร์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเป็นบวกของความต้านทานไฟฟ้า พวกมันมีโครงสร้างตาข่ายผลึกภายใต้สภาวะปกติปกติและเปลี่ยนเป็นสถานะอสัณฐานทันทีเมื่อถูกความร้อน

ลักษณะการสะดุดของฟิวส์ดังกล่าวมักจะได้รับเป็นลอการิทึมของความต้านทานเทียบกับอุณหภูมิของวัสดุ

เมื่อโพลิเมอร์มีตาข่ายคริสตัล การนำไฟฟ้าได้ดีเช่นเดียวกับโลหะ ในสถานะอสัณฐาน ค่าการนำไฟฟ้าจะลดลงอย่างมาก ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าโหลดจะปิดเมื่อโหมดผิดปกติเกิดขึ้น

ฟิวส์ดังกล่าวใช้ในอุปกรณ์ป้องกันเพื่อลดการเกิดโอเวอร์โหลดซ้ำๆ เมื่อการเปลี่ยนฟิวส์หรือการดำเนินการด้วยตนเองของผู้ปฏิบัติงานทำได้ยาก เป็นสาขาของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์พกพา เทคโนโลยีการวัดและการแพทย์ และยานพาหนะ

การทำงานที่เชื่อถือได้ของฟิวส์ที่รีเซ็ตตัวเองจะได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิแวดล้อมและปริมาณของกระแสที่ไหลผ่าน เงื่อนไขทางเทคนิคได้รับการแนะนำ:

• กระแสส่งที่กำหนดเป็นค่าสูงสุดที่อุณหภูมิ +23 องศาเซลเซียสซึ่งไม่กระตุ้นอุปกรณ์

• กระแสการทำงานเป็นค่าต่ำสุดที่อุณหภูมิเดียวกันซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนสถานะของพอลิเมอร์ไปสู่สถานะอสัณฐาน

• ค่าสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน

• เวลาตอบสนอง วัดจากช่วงเวลาที่เกิดกระแสไฟฟ้าฉุกเฉินจนกระทั่งปิดโหลด

• การกระจายพลังงานซึ่งกำหนดความสามารถของฟิวส์ที่ +23 องศาในการถ่ายเทความร้อนสู่สิ่งแวดล้อม

• ความต้านทานเริ่มต้นก่อนเชื่อมต่อกับงาน

• ความต้านทานถึง 1 ชั่วโมงหลังจากสิ้นสุดการดำเนินการ

ตัวป้องกันการรักษาตัวเองมี:

• ขนาดเล็ก

• ตอบสนองอย่างรวดเร็ว;

• งานที่มั่นคง

• การป้องกันอุปกรณ์แบบรวมจากการโอเวอร์โหลดและความร้อนสูงเกินไป

• ไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษา

การออกแบบฟิวส์ที่หลากหลาย

ฟิวส์ถูกสร้างขึ้นเพื่อทำงานในวงจรทั้งนี้ขึ้นอยู่กับงาน:

• การติดตั้งในอุตสาหกรรม

• เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนสำหรับใช้งานทั่วไป

เนื่องจากทำงานในวงจรที่มีแรงดันไฟฟ้าต่างกัน เปลือกหุ้มจึงผลิตขึ้นด้วยคุณสมบัติไดอิเล็กตริกที่โดดเด่น ตามหลักการนี้ฟิวส์จะแบ่งออกเป็นโครงสร้างที่ทำงาน:

• ด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงต่ำ

• ในวงจรสูงถึง 1,000 โวลต์;

• ในวงจรอุปกรณ์อุตสาหกรรมไฟฟ้าแรงสูง

การออกแบบพิเศษรวมถึงฟิวส์:

• ระเบิด;

• พรุน;

• ด้วยการสูญเสียส่วนโค้งเมื่อวงจรเปิดในช่องแคบ ๆ ของสารตัวเติมเนื้อละเอียดหรือการก่อตัวของก๊าซอัตโนมัติหรือการระเบิดของของเหลว

• สำหรับยานพาหนะ

กระแสไฟฟ้าขัดข้องที่จำกัดของฟิวส์อาจแตกต่างกันไปตั้งแต่เศษส่วนของแอมแปร์ไปจนถึงกิโลแอมแปร์

บางครั้งช่างไฟฟ้าจะติดตั้งสายไฟที่ปรับเทียบแล้วแทนฟิวส์ในตัวเครื่อง ไม่แนะนำให้ใช้วิธีนี้เนื่องจากแม้จะมีการเลือกส่วนตัดขวางที่แม่นยำ แต่ความต้านทานไฟฟ้าของลวดอาจแตกต่างจากที่แนะนำเนื่องจากคุณสมบัติของโลหะหรือโลหะผสม ฟิวส์ดังกล่าวจะไม่ทำงานอย่างแน่นอน

ข้อผิดพลาดที่ยิ่งใหญ่กว่านั้นคือการใช้ "ข้อบกพร่อง" แบบโฮมเมดโดยไม่ได้ตั้งใจเป็นสาเหตุส่วนใหญ่ของอุบัติเหตุและไฟไหม้ในสายไฟฟ้า