فیوز یک دستگاه است که در مدارهای الکتریکی برای محافظت از تجهیزات الکتریکی علیه بارهای زائد و خرابی‌های کوتاه مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ساده‌ترین و ارزان‌ترین مولفه برای قطع مدار الکتریکی در صورت مواجهه با جریان‌های خرابی کوتاه یا بارهای زائد شدید است.
فیوزها برای محافظت در برابر بارهای زائد یا خرابی‌های کوتاه در سیستم‌های فشار بالا تا ۶۶ کیلو ولت و سیستم‌های فشار پایین تا ۴۰۰ ولت مورد استفاده قرار می‌گیرند. در برخی کاربردها، استفاده از آنها به سناریوهایی محدود می‌شود که مشخصات عملکردی آنها برای قطع جریان منحصر به فرد هستند.
اصول کاری فیوز
فیوز بر اساس اثر گرمایی جریان الکتریکی کار می‌کند. در شرایط نرمال:
در حالت خرابی (مانند خرابی کوتاه یا بار زائد):
مقدار جریان به طور قابل توجهی بالاتر از سطح عادی می‌رسد.
گرما بسیار زیاد تولید شده عنصر فیوز را به سرعت ذوب می‌کند، مدار را قطع می‌کند و خرابی را جدا می‌کند.
این عمل تجهیزات و ماشین‌آلات متصل شده را از آسیب‌های ناشی از جریان‌های غیرعادی محافظت می‌کند.
طراحی و عملکرد
ماده عنصر: از فلزهای رسانا با دقت انتخاب شده (مانند مس، نقره یا آلیاژ مس-سرب) با نقاط ذوب پایین برای اطمینان از ذوب سریع در شرایط خرابی ساخته شده است.
کارتريدج: عنصر را در بر می‌گیرد و پشتیبانی مکانیکی ارائه می‌دهد و (در نوع‌های بسته) مواد خاموش کننده قوس (مانند شن کوارتز) برای سرکوب قوس در زمان قطع ارائه می‌دهد.
عملکرد اصلی: اجازه می‌دهد جریان عادی بگذرد در حالی که به سرعت جریان‌های خرابی با مقدار بالا را قطع می‌کند.
مزایای فیوزهای الکتریکی
محافظت ارزان قیمت: ارزان‌ترین شکل محافظت از مدار، بدون نیاز به نگهداری مستمر.
عملکرد خودکار: بدون مداخله خارجی به طور فوری به خرابی‌ها واکنش نشان می‌دهد، اغلب سریع‌تر از شیرهای مداری.
محدود کننده جریان: عناصر فیوز کوچکتر به طور ذاتی جریان‌های خرابی را با ذوب سریع محدود می‌کنند و تنش روی مولفه‌های سیستم را کاهش می‌دهند.
ویژگی زمان-جریان معکوس: توانایی طبیعی برای تمایز بین بارهای زائد (پاسخ کند) و خرابی‌های کوتاه (قطع فوری)، که آن را برای محافظت در برابر بارهای زائد مناسب می‌کند.
معایب فیوزهای الکتریکی
وقفه برای تعویض: نیاز به تعویض دستی پس از عملکرد، منجر به قطع موقت خدمات می‌شود.
چالش‌های هماهنگی: تطبیق مشخصات زمان-جریان فیوز با دستگاه‌های محافظ دیگر (مانند شیرهای مداری) می‌تواند پیچیده باشد و خطر عملکرد نادرست یا تأخیر در پاکسازی خرابی را ایجاد می‌کند.
کاربردها
سیستم‌های فشار پایین: کابل‌های موجود در مدارهای روشنایی و تغذیه را محافظت می‌کند، معمولاً تا ۴۰۰ ولت.
سیستم‌های فشار متوسط: در شبکه‌های توزیع اصلی برای ترانسفورماتورهای با ظرفیت تا ۲۰۰ کیلووات، کار می‌کند که در فشارهای تا ۶۶ کیلو ولت عمل می‌کنند.
سناریوهای تخصصی: برای مدارهای کم استفاده یا جایی که شیرهای مداری از نظر هزینه مقرون به صرفه نیستند، مانند محیط‌های مسکونی، تجاری و برخی محیط‌های صنعتی مناسب است.
فیوزها به دلیل سادگی، قابلیت اطمینان و ارزانی خود همچنان یکی از اصول محافظت الکتریکی هستند، به ویژه در کاربردهایی که فرکانس خرابی پایین است و قطع خودکار و سریع بحرانی است.
