فیوز و نحوه استفاده آن در سیستم های برقی

 

 

سمت فشار متوسط ترانس :

 يك راه حل ارزان براي حفاظت ترانسهاي توزيع استفاده از فيوز در سمت MV ترانس مي باشد. ترانسهايي تا توان 250KVA را مي توان با اين روش حفاظت كرد. نحوه محاسبه و سایزینگ فیوز برای این منظور را پیش از این گفته ایم.در ذیل جهت یادآوری مثالی را که پیش از این آورده ایم تکرار می کنیم:

مثال : فیوز کات اوت و کلید جریان ضعیف یک ترانس 1600KVA را حساب کنید:

فیوز کات اوت     I= Sn/ 1.7 * V       I=1600/1.7*20=46 A 

که با توجه به این که ترانسها را در فول لود استفاده نمی کنند شاید #فیوز 40A برای آن مناسب باشد.

کلید جریان ضعیف: I= Sn/ 1.7 * V       I=1600/1.7*0.4=2500 A 

پس کلید طرف فشار ضعیف و همچنین کلید ورودی #تابلوی اصلی توزیع فشار ضعیف باید برای این ترانس 2500A باشد.

 

انتخاب فيوز براي بانك خازني:

براي محافظت از خازن لازم است جريانهاي گذراي فركانس بالا و هارمونيكهاي مرتبه بالا در نظر گرفته شوند. انتخاب فيوز براي بانك خازني ساده است. يكي از دو روش زير را مي توان بكار برد:

1 - جريان نامي فيوز در حدود  1.7  تا   1.8    برابر جريان هر پله از بانك خازني  .

2- ولتا ژ نامي فيوز بزرگتر از  1.1 برابر ولتاژ نامي بانك خازني.

 

انتخاب فيوز براي موتور:

انتخاب فيوز براي موتور همان مراحل انتخاب فيوز براي ترانس را دارد با اين تفاوت كه جريان هجومي موتور جريان راه اندازي موتور تقريباً 6 برابر جريان نامي و به مدت 6 ثانيه است. لذا لازم است منحني فيوز بالاتر از اين جريان قرار گيرد. در صورتيكه از منحني فيوزهاي حفاظت ترانس استفاده نماييم جريان نامي فيوز مناسب براي اينكار خيلي بالا خواهد رفت. پس لازم است از نوع ديگري از فيوزها كه منحني جريان-زمان آنها خميدگي بيشتري دارد استفاده نماييم. اين نوع فيوز را كندكار يا كندسوز مي نامند و با زمان قطع بالايي كه دارند (كلاس بالاتر) براي حفاظت موتور مناسب مي باشند.

همچنين توجه داريم كه بر خلاف ترانس، جريان راه اندازي موتور بسيار بالا مي باشد. جريانهاي راه اندازي 700 آمپر بسيار معمول است. اين جريان را با جريان 336 آمپر ترانس مقايسه نماييد. لذا لازم است كه منحني هاي فيوزهايي كه براي حفاظت موتوري بكار مي روند مشخصه متفاوتي داشته باشند.

فیوز

 

از نظر نحوه ی عملکرد :

از نظر نحوه ی عملکرد می توان فیوزها را به دو دسته زیر تقسیم کرد :

الف) فیوزهای محدود کننده جریان

ب) فیوزهایی که جریان را محدود نمی کنند

از مفهوم محدود کنندگی جریان مشخص شده است که در اثر وقوع خطا ، جریان بسیار بزرگ از فیوز ومدار خواهد گذشت چون فیوز محدود کننده در مدار وجود دارد، جریان قبل از اینکه به پیک خود برسد توسط فیوز قطع می شود.

فیوزهای غیر محدود کننده جریان دارای این قابلیت نیستند و بنابراین جریان های اتصال کوتاه بزرگ بدون اینکه قبل از رسیدن به پیک قطع شوند، از فیوز و در نتیجه تجهیزات تحت حفاظت عبور می کنند. انواع فیوزهایی که پس از عمل ، گازهای حاصل از عملکرد فیوزاز محفظه المان آن خارج می شوند از نوع فیوزهای غیر محدود کننده جریان هستند و به فیوزهای انفجاری معروفند.

از نظر نحوه ی کاربرد :

از نظر نحوه ی کاربرد می توان فیوزها را به انواع زیر تقسیم نمود :

الف ) فیوز همه منظوره ( فشنگ نوع G ) :

فیوز محدود کننده جریانی را گویند که قادر است تحت شرایط معین همه جریان های کوچکتر یا مساوی ظرفیت قطع نامیش را که باعث ذوب المان فیوزی می گردند ، قطع کند.

ب ) فیوز پشتیبان ( فشنگ نوع A ) :

فیوز محدود کننده ی جریانی را گویند که قادر است تحت شرایط معین همه ی جریان های بین پایین ترین جریان تعیین شده روی مشخصه زمان ، جریان عملکردش و ظرفیت قطع نامیش را قطع کند.

تذکر : به عنوان یک تعریف ساده برای فیوزهای پشتیبان می توان گفت که فیوزهای پشتیبان ( نوع A ) عموما برای حفاظت در مقابل اتصال کوتاه به کار می روند حال آن که فیوزهای همه منظوره در مقابل اضافه بار نیز مدار را حفاظت می کنند.

فیوزهای اتوماتیک یا آلفا :

نوعی فیوز خودکار است که عبور جریان بیش از حد مجاز از آن باعث قطع مدار می شود. اما می توان شستی آن را به داخل فشار داد تا ارتباط برقرار گردد. بعضی از فیوزهای خودکار جریان زیاد و بار زیاد را در مدارها ، کنترل می کنند، اما پس از قطع شدن باید پس از مدت کمی دوباره شستی مربوط به آن را فشار داد تا مدار را وصل کند در این فیوزها دو عنصر مغناظیسی و حرارتی وجود دارد که قسمت مغناطیسی آن اتصال کوتاه با جریان زیاد و قسمت حرارتی آن (بی متال ) بار زیاد را قطع می کند. این فیوزها اکثرا مصرف خانگی دارند.

کارتریج :

این فیوز شامل بدنه لوله مانندی از جنس چینی است دو سر آن فلز بوده و سیم فیوز داخل این لوله قرار می گیرد. لوله از مواد سیلیکنی پر می شود ، این نوع فیوز در بالا بر ها نصب می شود.

تجهیزات الکتریکی مانند موتورها و ترانس ها معمولا طوری طراحی می شوند که بتوانند برای مدت زمان محدودی  ( از چند دقیقه تا یکی دو ساعت ) در بیشتر از بار نامی خود کار کنند . بنابراین فیوز در این زماننباید باعث قطع مدار گردد و باید برای حفاظت این ادوات از فیوزی استفاده کرد که ایت اضافه بار را تحمل کند.

لازم به تذکر است که فیوزهای غیر محدود کننده جریان مانند : کلیدهای فشار قوی وقتی قادر به قطع قوس و در نتیجه قطع مدار هستند ، که جریان متناوب به نقطه صفرخود برسد.

 

فیوز وسیله‌ای است که مدارهای الکتریکی را در برابر جریان غیر مجاز محافظت می‌کند. اگر جریانی بیش از جریان نامی از فیوز بگذرد فیوز می‌سوزد و بدین ترتیب جریان برق، قطع خواهد می‌شود. به عبارت ساده، فیوز یک وسیله حفاظتی است که در تجهیزات و مدارات الکتریکی به کار برده می‌شود تا در مواقعی که جریانی بیشتر از حد انتظار از وسیله عبور می‌کند، با سوختن فیوز مدار قطع شود تا تجهیزات دیگر آسیبی نبینند. این وسیله اولین بار توسط توماس ادیسون در سال ۱۸۹۰ میلادی ثبت اختراع شده‌است.

نحوه عملکرد:

عنصر اصلی ساخت فیوز، یک نوار فلزی است که در یک محفظه غیر رسانا قرار دارد. با عبور جریان بیش از حد مجاز، نوار فلزی ذوب می‌شود و مدار الکتریکی قطع می‌شود.

 

انواع فیوز:

از نظر مورد استعمال :

الف) فیوزهای فشار ضعیف از نظر مورد استعمال به دو دست NH و LS تقسیم می شوند.

ب) فیوزهای فشار قوی ازنظر مورد استعمال به دو دسته فیوزهای کات اوت برای شبکه های توزیع و فیوزهای قدرت تقسیم می شوند.

فیوزهای NH یا HRC   ( فیوز فشار ضعیف با قدرت قطع زیاد ) :

این فیوز دارای قدرت قطع زیاد بوده به طوری که می تواند جریان های اتصال کوتاه  تا 200 کیلو آمپر و بیشتر را با اطمینان کامل قطع کند. این فیوزها برای جریان نامی تا 1250 آمپر و ولتاژ نامی 660 ولت ساخته شده اند و برای حفاظت سیم و کابل در توزیع با قدرت های زیاد و حفاظت موتورها بکار برده می شوند.

فیوزهای LS – معروف به فیوز فشنگی ( فیوز فشار ضعیف با قدرت قطع کم ) :

این فیوز مخصوص حفاظت سیم ساخته شده است و قدرت قطعشان قدری کمتر از فیوزهای NH می باشد.

فیوزهای کات اوت :

از فیوزهای کات اوت به طور وسیعی در حفاظت فیدرهای توزیع استفاده می شود. در ایران این فیدرها عموما دارای ولتاژهای 11 ، 20، 33 کیلو ولت هستند. از این فیوزها می توان در مواقع تغییر و نگهداری  و … به عنوان سکسیونر نیز استفاده کرد. اصولا از فیوزهای کات اوت در جاهایی استفاده می شود که خطاها و اضافه بارها به ندرت اتفاق می افتد چرا که هر بار عملکرد این فیوز باید فردی برای تعویض فیوز به محل اعزام شود.

این فیوزها در ولتاژهای 2.6 تا 34.5 کیلو وات ساخته می شوند و جریان نامی آنها از 6 تا 200 آمپر می باشد. ظرفیت قطع آنها از  2 کیلوآمپر در ولتاژهای بالا  تا 20 کیلو آمپر در ولتاژهای پایین متغییر است.

فیوزهای قدرت – فیوزهای فشار قوی با قدرت قطع زیاد – ✅فیوز HH :

فیوزهای قدرت هنگامی استفاده می شود که جریان اتصال کوتاه سیستم بزرگتراز ظرفیت قطع فیوزهای کات اوت باشد. ضمنا فیوزهای قدرت برای ولتاژهای بالاتری نسبت به فیوزهای کات اوت ساخته میشوند. اصول کار فیوزهای کات اوت و قدرت نظیر هم می باشند.

فیوزهای قدرت در ولتاژهای 2.4 تا 138 کیلو وات ساخته می شوند و جریان کار مداوم آنها از 0.5 تا 400 آمپر است. فیوزهای قدرت از نوع محدود کننده جریان را می توان در محلهایی که جریان اتصال کوتاه متقارن اند تا 80 کیلو آمپر باشد مورد استفاده قرار داد.

از نظر محکم شدن کلاهک فیوز به پایه فیوز :

فیوزهای فشار ضعیف را از نظر نحوه ی محکم شدن کلاهک فیوز به پایه فیوز می توان به دو دسته تقسیم کرد :

الف) نوع B : از یک پایه فیوز ، کلاهک فیوز و رابط فیوز( فشنگ) استوانه ای تشکیل شده است که معمولا فشنگ فیوزتوسط دو کنتاکت تیغه ای به پایه ی فیوز محکم می شود.

فیوزهای NH عموما از این نوع ساخته می شوند. این فیوزها به فیوزهای چاقویی معروفند.

ب) نوع D : از یک پایه فیوز ، کلاهک فیوز نوع پیچی و یک رابط فیوز ( فشنگ ) تشکیل شده است که کلاهک فیوز توسط پیچاندن به پایه فیوز محکم می شود. فیوزهای LS عموما ازاین نوع ساخته می شوند. این فیوزها به فیوزهای فشنگی معروفند.

از نظر منحنی ذوب المان فیوز:

فیوزها را میتوان بر اساس منحنی ذوب المان فیوز T.C.C به دو دسته تند کار (فرز – نوع  L ) و کند کار (تنبل – نوع M – موتوری) تقسیم نمود . فیوز کند کار جریان های زیاد را خیلی کندتر از فیوز تندکار قطع می کند. به این جهت فیوزهای کندکار در جاهایی مصرف می شوند که اضافه بار کم مدت نباید سبب قطع مدار گردد( مثل هنگام راه اندازی موتورها ).