فیوز مینیاتوری چیست و چگونه کار می‌کند؟

معرفی فیوز مینیاتوری؛ ساختار، نحوه عملکرد، انواع، کاربردها و...

فیوز مینیاتوری از جمله مهمترین تجهیزات حفاظت در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه است. این تجهیز بسیار مهم هم در تابلوهای صنعتی و هم در جعبه فیوز خانه ها به وفور دیده می‌شود. در این مقاله به بررسی تخصصی این کلید مهم پرداخته شده است تا از لزوم خرید کلید مینیاتوری مطلع شوید.

موضوعاتی که در این مقاله به آن ها پرداخته می شود:

• فیوز مینیاتوری چیست؟
• فیوز مینیاتوری چه کاربردی دارد؟
• ساختار فیوز مینیاتوری
• انواع فیوز مینیاتوری
• طول عمر فیوز مینیاتوری
• فیوز مینیاتوری چگونه کار می کند؟

فیوز مینیاتوری چیست و چگونه کار می کند؟

فیوز مینیاتوری که با نام فیوز برق، کلید مینیاتوری نیز شناخته می شود، در واقع یک سوییچ الکتریکی ویکی از قطعات محافظ و بسیار مهم در مدارهای الکتریکی است که در سیستم های روشنایی، سیم کشی خانه ها و دیگر سیستم ها مانند دستگاه های تجاری به کار رفته و از قطعات بعد از خود در برابر اضافه جریان و یا اتصال کوتاه مراقبت می کند. در صورت بروز هر یک از مشکلات فوق، فیوز مینیاتوری جریان برق را قطع کرده و از آسیب به وسایل برقی و دیگر سیم کشی ها جلوگیری خواهد شد.

 امروزه به جای فیوزهای معمولی از این کلیدهای مینیاتوری در شبکه های برقی با ولتاژ پایین استفاده می شود زیرا کارآمدتر از دیگر انواع محافظ در دسته خود هستند.  این قطعه الکتریکی بسیار مهم اما ساده معمولاً یک قطعه تک فاز بوده و از یک سیم پیچی اضافه بار برای قطع کردن سریع اتصال کوتاه و یک عنصر بی متالیک برای قطع کردن جریان در صورت اضافه بار شدید استفاده می کند.

فیوز مینیاتوری چیست؟

فیوز مینیاتوری یا کلید مینیاتوری ( Miniature Circuit Breaker ) که اختصاراً MCB نیز نامیده می شود یک سوییچ الکتریکی خودکار است که هدف از استفاده از آن جلوگیری از آسیب به مدارهای الکتریکی در نتیجه بار یا جریان اضافی است. این فیوزها طوری طراحی شده اند که در هنگام عبور جریان اضافی یا اتصال (مدار) کوتاه وارد عمل شده و با قطع جریان، از آسیب رسیدن به تجهیزات دیگر جلوگیری می کنند.

فیوز مینیاتوری به طور گسترده به عنوان یک بخش ایزوله کننده جریان در فضاهای خانگی، تجاری و صنعتی به کار گرفته می شوند. پیش از اختراع فیوزها، از سیم فیوز برای جلوگیری از عبور اضافه بار در مدارهای الکتریکی استفاده می شد که در آن جریان اضافی با گرم کردن و ذوب کردن سریع این سیم، باعث قطع ارتباط الکتریکی می شد و بدین ترتیب از مابقی مدار الکتریکی محافظت می شد. بدین ترتیب سیم فیوز یک عنصر یکبار مصرف بود و با هر بار ذوب شدن می بایست جایگزین می شد.

 با معرفی فیوزهای مینیاتوری اما این مشکل رفع شده زیرا بعد از پریدن فیوز، از کار نیفتاده و پس از اصلاح جریان، می توان آن ها را دوباره مورد استفاده قرار داد. همچنین استفاده از این فیوزها بسیار ساده تر و ایمن تر از سیم فیوز است.ساختار فیوز مینیاتوری

فیوز مینیاتوری طوری طراحی شده است که با عبور جریان اضافی وارد عمل شده و به اصطلاح فیوز می پرد که در واقع باعث قطع شدن جریان عبوری می شود. به محض اینکه جریانی بیشتر از جریان تعیین شده به فیوز برسد، این فیوز با مکانیزم موثری که در آن طراحی شده، باعث قطعی جریان و جلوگیری از آسیب به قطعات الکتریکی بعد از خود می شود. جریان اضافه باعث گرم شدن، خم شدن و سپس آزاد شدن یک نوار فلزی بیمتال در داخل کلید مینیاتوری می شود.

 این امر به نوبه خود باعث آزاد شدن سوییچی می شود که نقاط تماس الکتریکی را از هم جدا می کند تا قوس الکتریکی را محدود ساخته، یا به عبارت دیگر، به کنترل درآورد. در واقع این قوس الکتریکی که یک شارژ الکتریکی است، بدین ترتیب جداسازی شده و توسط یک نوار فلزی عایق که شوت قوس الکتریکی نام دارد خنک می شود. بعد از رفع نقص، نقاط اتصال بار دیگر بسته شده و کلید مینیاتوری از نو راه اندازی می شود.

همانطور که گفته شد، کلید مینیاتوری برای حفاظت از مدار در برابر هم جریان اضافی و هم اتصال کوتاه طراحی شده است، اتفاقاتی که هر یک به شکلی متفاوت و با استفاده از فرآیندهای متفاوت شناسایی می شوند. حفاظت از اضافه بار با کمک یک نوار فلزی که از عملیات گرمایی استفاده می کند انجام می شود، در حالی که حمایت در مقابل اتصال کوتاه توسط یک سیم پیچ حساس چکاندنی از طریق یک فرآیند الکترومغناطیسی صورت می گیرد.

 اگر حجم بار اضافی بسیار بالا باشد، فیوز مینیاتوری به سرعت فعال شده و به اصطلاح بالا می زند که معمولاً کمتر از یک دهم ثانیه است. در صورتی که حجم بار اضافی اندک باشد و جریان در حال عبور به جریان ایمن بسیار نزدیک باشد، واکنش این قطعه آهسته تر خواهد بود.

اجزای فیوز مینیاتوری

هر فیوز مینیاتوری از قطعات زیر تشکیل شده است:

1. اهرم قطع و وصل
2. بازوی متحرک
3. کنتاکت اصلی جریان خروجی
4. ترمینال های قدرت (ترمینال های ورود و خروج)
5. فلز بیمتال
6. پیچ کالیبراسیون محدوده عملکرد
7. سیم پیچ قطع
8. جرقه گیر (جهت رفع قوس به وجود آمده در اثر قطع جریان مدار)

 

انواع فیوزهای مینیاتوری

شاید شما هم با این سوال روبرو شده باشید که منظور از فیوز مینیاتوری دو پل چیست. فیوزهای مینیاتوری یا همان MCB ها از نظر تعداد پل به انواع یک پل، دو پل، سه پل و چهار پل تقسیم می شوند که بر اساس جریان ها و ولتاژهای مختلف و همچنین مورد استفاده آن ها متغیر خواهند بود. بر اساس نوع کارکرد نیز کلید مینیاتوری به انواع A, B, C, D, K و Z تقسیم می شود.

با این وجود، پرکاربردترین نوع کلیدهای مینیاتوری تیپ های B, C, D هستند که بر اساس میزان حساسیت این قطعه دسته بندی می شوند. به طور کلی، هر نوع فیوز مینیاتوری برای واکنش نشان دادن به جریان اضافه در فضایی متفاوت و خاص طراحی شده است که با توجه به منحنی قطع آن ها یا فعال شدنشان تعیین می شود. در ادامه به بررسی انواع فیوز مینیاتوری و کارکرد هر کدام به صورت جداگانه می پردازیم.

فیوز مینیاتوری نوع B

فیوزهای مینیاتوری نوع B طوری طراحی شده اند که در صورت سه تا پنج برابر بودن جریان عبوری نسبت به جریان تعیین شده ایمن (جریان نامی)، وارد عمل شده و جریان را قطع می کنند. نوع B حساس ترین نوع MCB بوده و برای مصارف خانگی و فضاهای تجاری با ولتاژ پایین طراحی شده، جاهایی که اضافه بار در آن ها معمولاً زیاد نیست. این نوع کلید در سیستم های روشنایی خیابانی نیز به کار گرفته شده و به عنوان کلید مینیاتوری تندکار نیز شناخته می شود.

فیوز مینیاتوری نوع C

فیوزهای مینیاتوری نوع C برای وسایل برقی قوی تر به کار می روند، جایی که اضافه بار بالاتر از 3 تا 5 برابر جریان ایمن است و به همین خاطر اغلب در محیط های تجاری و صنعتی به کار گرفته می شوند. اگر بخواهیم دقیق تر بگوییم، در صورتی که جریان عبور بین 5 تا 10 برابر بار ایمن باشد، این کلیدهای مینیاتوری وارد عمل می شوند. از موارد استفاده این فیوزها می توان به استفاده در موتورهای برقی کوچک و همچنین سیستم های روشنایی فلورسنت اشاره کرد. در واقع زمان قطع شدن این MCB ها نسبت به نوع B بیشتر بوده و به همین خاطر به فیوزهای کندکار یا موتوری نیز معروف هستند.

فیوز مینیاتوری نوع D

فیوزهای مینیاتوری نوع D کمترین میزان حساسیت را نسبت به دو نوع قبلی داشته و تنها زمانی که اضافه بار بین 10 تا 20 برابر جریان ایمن باشد وارد عمل شده و جریان را قطع می کند. این قطعه بسیار مهم برای دستگاه های صنعتی و تجاری بزرگ و پرقدرت ساخته می شوند، جایی که تغییرات شدید جریانی معمولاً رخ می دهد. این کلیدهای مینیاتوری که با عنوان فیوزهای ترانسفورماتوری نیز شناخته می شوند، در دستگاه های جوشکاری، ماشین های اشعه ایکس، موتورهای بزرگ و واحدهای تامین برق بزرگ به کار گرفته می شوند.

فیوز مینیاتوری نوع K

فیوزهای مینیاتوری نوع K نیز زمانی وارد عمل می شوند که افزایش فشار بین 8 تا 12 برابر بار ایمن باشد و به همین دلیل گزینه مناسبی برای استفاده در موتورهای متوسط به بالا، مدارات قدرت و ترانسفورماتورها هستند. در مورد اتصاف کوتاه نیز منحنی قطع این نوع بین دو نوعD  و  Cاست.

فیوز مینیاتوری نوع Z

فیوزهای مینیاتوری نوع Z حساس ترین در نوع خود به شمار می آیند که هنگام اضافه باری به اندازه دو یا سه برابر جریان ایمن وارد عمل شده و جریان را قطع می کنند. به همین خاطر است که از فیوزهای مینیاتوری نوع Z در دستگاه های حساس به اتصال کوتاه مانند نیمه هادی ها و مدارهای با حساسیت بالا استفاده می شود.

 

بر روی هر کلید مینیاتوری یک ترکیب حرفی-عددی دو کاراکتری (برای مثال c6) نوشته شده که حرف انگلیسی نشان دهنده نوع فیوز و عدد نیز جریان نامی یا حداکثر جریان مجاز را نشان می دهد. جریان نامی یا ظرفیت فیوزهای مینیاتوری می تواند 2،4،6، 16، 20، 25، 32، 40، 50 یا 63 برابر جریان نامی باشد. در واقع این اعداد همان چیزی است که همراه با واژه آمپر در هنگام صحبت در مورد این قطعات مهم می شنوید، برای مثال فیوز 20 آمپر

فیوز مینیاتوری چگونه کار می کند؟

همانطور که گفته شد، فیوز مینیاتوری به دو روش متفاوت از مدار در برابر بار اضافی و اتصال کوتاه مراقبت می نماید و می توان گفت که فرآیند شناسایی و حل هر مشکل توسط این قطعه نیز متفاوت است. در بالا نیز گفته شد که فیوز مینیاتوری هر کدام از دو مشکل فوق را به دو روش متفاوت عملیات گرمایی و عملیات الکترومغناطیسی کشف و رفع می سازد.

در مورد حفاظت از مدار در برابر بار اضافی، هنگامی که بار اضافی به شکلی مداوم و آرام از وارد فیوز می شود، نوار بی متالیکی که در داخل فیوز قرار دارد، گرم شده و سپس خم می شود و بدین ترتیب است که ضامن مکانیکی رها می شود. این مکانیزم در ادامه باعث باز شدن اتصالات و قطع شدن مدار می شود.

در مورد اتصال کوتاه نیز، افزایش ناگهانی و شدید جریان الکتریکی باعث جابجایی الکترومغناطیسی پلانچر (plunger) از سیم پیچ کلیدزن یا سولنوید (solenoid) می شود. در ادامه، پلانچر باعث عمل کردن اهرم کلید شده که آزاد شدن سریع مکانیزم ضامن را در پی دارد، که به نوبه خود باعث باز شدن اتصالات و قطع جریان در مدار می شود.

 

چگونه فیوز مینیاتوری نصب کنیم؟

بدون شک شما هم در خانه خود فیوز مینیاتوری و به عبارت بهتر، جعبه فیوز مینیاتوری دیده اید که علاوه بر اینکه باعث جلوگیری از خرابی وسایل برقی خانه در اثر بار اضافی می شود، برای قطع کردن برق قسمت های مختلف خانه به صورت دسته ای و دستی به کار می رود. امروزه برخلاف گذشته دیگر از فیوزهای فشنگی استفاده نشده و از انواع مینیاتوری که کارآمدتر و کار با آن ها ساده تر است، استفاده می گردد. در سیستم های برق خانگی عمدتاً از MCB های نوع B و  Cاستفاده می شود. اگر چه نصب فیوز مینیاتوری یا جعبه فیوز باید توسط یک فرد حرفه ای در این زمینه انجام شود، در اینجا می خواهیم شما را با اصول نصب فیوز مینیاتوری آشنا کنیم.

پیش از هر چیز باید بدانید که سیم های برق از کنتور خارج شده و به جعبه فیوز وارد می شوند که عمدتاً در کنار در ورودی خانه ها نصب شده است. هر بخش از خانه به یک کلید مینیاتوری وصل شده و با قطع کردن آن برق آن بخش از خانه قطع خواهد شد. اگر چه امکان اختصاص یک کلید مینیاتوری به کل ساختمان وجود دارد اما این کار به دو دلیل منطقی نیست: اول اینکه برای اینکار به یک فیوز بسیار قوی نیاز دارید و دوم اینکه در صورت بروز مشکلی در این قطعه، برق تمام خانه قطع می شود. همچنین در این صورت، حتی در صورتی که بخواهید برق بخشی از خانه را به هر دلیلی قطع کنید، امکان آن وجود نخواهد داشت.

بدین دلیل است که تکنسین های برق معمولاً برای هر بخش از خانه از یک فیوز مینیاتوری جداگانه استفاده می کنند؛ برای مثال کلید مینیاتوری برق آشپزخانه از کلید مینیاتوری اتاق خواب یا هال جداست. در مورد نصب نیز باید بدانید که سیم های فاز اصلی رسیده از کنتور از قسمت بالای فیوز وارد آن شده و از قسمت پایین آن خارج می شوند. در مورد نوع فیوز مینیاتوری استفاده شده برای هر بخش هم باید بدانید که هر چه بخش مورد نظر مصرف برق کمتری داشته باشد نوع ضعیف تری به آن اختصاص خواهد یافت.

بدین ترتیب کلید مینیاتوری که برای هال و آشپزخانه اختصاص داده می شود، معمولاً قوی تر از کلید مینیاتوری اختصاص داده شده به یک اتاق خواب کوچک یا سرویس های بهداشتی است. فیوز اصلی نیز قوی ترین قطعه در نوع خود بوده و در مصارف خانگی معمولاً از فیوزهای 25 تا 32 آمپر برای این نوع استفاده می شود که در واقع گلوگاه ورود جریان به فیوزهای دیگر است.

نحوه نصب فیوز مینیاتوری

بعد از تشخیص سیم های فاز، نول و ارت به ترتیب زیر عمل کنید:

1- سیم های ارت که معمولاً زرد رنگ هستند را از هر سر خط با یک ترمینال به هم وصل کنید.

2- سیم های نول که معمولاً آبی رنگ هستند را با استفاده از یک ترمینال دیگر به هم وصل کنید.

3- سیم های فاز که معمولاً قرمز رنگ هستند را به جای اتصال به هم، باید به صورت جداگانه به ورودی هر یک از فیوزهای مینیاتوری وصل کنید.

4- سیم مربوط به برق اصلی ساختمان که از کنتور خارج شده است را نیز به فیوز مینیاتوری اصلی که قدرت بیشتری دارد و معمولاً 25 یا 32 آمپر است بسته و خروجی آن را به ورودی دیگر فیوزها متصل کنید تا جریان برق وارد آن ها شود.

اطلاعات روی بدنه کلید مینیاتوری

روی هر کلید مینیاتوری اطلاعاتی مربوط به آن درج شده یا باید درج شده باشد. این اطلاعات عبارتند از:

• وظیفه کلید مینیاتوری
• استاندارد ساخت
• دمای مرجع
• نام سازنده یا علامت تجاری سازنده
• شیوه اتصال پل ها
• نوع کلید بر اساس جریان قطع حفاظتی
• جریان نامی، ولتاژ نامی، فرکانس نامی و تعداد فازها

 

عمر فیوز مینیاتوری

عمر فیوز مینیاتوری بر اساس تعداد دفعات قطع و کیفیت مواد و قطعات به کار رفته در آن تعیین می شود و هر چه کیفیت قطعات به کار رفته کمتر و تعداد دفعات قطع جریان توسط فیوز بیشتر باشد، از عمر آن کاسته خواهد شد.

جمع بندی

در این مطلب در مورد تعریف فیوز یا کلید مینیاتوری و برتری آن نسبت به دیگر ابزارهای محافظتی در مدارهای برقی صحبت کردیم و سپس ساختار و نحوه عملکرد آن را شرح دادیم. همانطور که گفتیم، فیوز مینیاتوری به دو روش متفاوت از سیم کشی، قطعات و وسایل برقی در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه مراقبت کرده و بسته به قدرت خود و حجم ولتاژ، انواع مختلفی دارد که دارای حساسیت و قدرت حفاظت متفاوتی هستند. در واقع این نوع فیوز به شکلی موثر جریان مشکل دار را در صورت بار اضافی یا اتصال کوتاه قطع و ایزوله می کند تا تجهیزات و پرسنل آسیبی نبینند.

همچنین در مورد شیوه نصب این نوع قطعات الکتریکی بسیار مهم صحبت کردیم و گفتیم که استفاده ازMCB  بسیار ساده تر و ایمن تر از دیگر گزینه ها مانند فیوز فشنگی بوده و بازگشت جریان برق نیز به سرعت امکانپذیر است بدون اینکه نیازی به سیم کشی مجدد یا تعویض آن وجود داشته باشد.