السبب في أن المقاومات تأخذ وقتًا أطول لتقوم بقطع الدائرة عندما يكون الطاقة الداخلة أعلى من المعتاد

عندما يتم توصيله بمصدر طاقة أعلى من المعتاد (جهد)، يستغرق القاطع الكهربائي وقتًا أطول ليذوب، وذلك أساسًا للاسباب التالية:

تأثير العلاقة بين التيار والجهد

قانون أوم في العمل

وفقاً لقانون أوم (حيث هو التيار، هو الجهد، هو المقاومة)، في حالة ثبات مقاومة الدائرة، يؤدي زيادة الجهد عادةً إلى زيادة التيار. ومع ذلك، بالنسبة لبعض الدوائر التي تحتوي على مكثفات ومكثفات وغيرها من المكونات، فإن زيادة الجهد لا تؤدي بالضرورة إلى زيادة فورية تناسبية في التيار.

على سبيل المثال، في دائرة تحتوي على مكثف، عندما يزداد الجهد بشكل مفاجئ، سيقوم المكثف بإنشاء قوة كهرومغناطيسية عكسية لمنع التغير السريع في التيار، مما يجعل ارتفاع التيار نسبيًا ببطء. وهذا يعني أنه لفترة قصيرة، رغم زيادة الجهد، قد لا يصل التيار إلى قيمة التيار الذي يؤدي إلى ذوبان القاطع الكهربائي.

تأثير خصائص الحمل

تتفاعل الأحمال المختلفة بشكل مختلف مع تغييرات الجهد. بعض الأحمال لديها متطلبات تيار نسبياً مستقرة، حتى لو زاد الجهد المدخل، فإن الزيادة في التيار تكون أكثر حدودية. على سبيل المثال، ستحافظ دارة التنظيم في بعض الأجهزة الإلكترونية على استقرار التيار الخارجي ضمن نطاق معين، حتى لو ارتفع الجهد المدخل، لن يزيد التيار بشكل كبير.

بالنسبة للأحمال المقاومة النقية، مثل المدفأة، سيؤدي زيادة الجهد إلى زيادة التيار بشكل تناسبي. ومع ذلك، في الواقع، العديد من الدوائر ليست أحمال مقاومة نقية، لذا يكون تأثير زيادة الجهد على التيار أكثر تعقيدًا.

عوامل في آلية القاطع الكهربائي

عملية تراكم الحرارة

يذوب القاطع الكهربائي لأن الحرارة المنبعثة من التيار المرور تتجاوز طاقة القاطع. عند زيادة الجهد المدخل، رغم أن التيار قد يزداد، فإن الوقت المطلوب لتراكم الحرارة ليذوب القاطع سيكون أطول.

عادة ما يتم صنع القطع الكهربائية من مواد معدنية ذات نقطة انصهار منخفضة، وعند مرور التيار الكهربائي عبرها، يتم إنتاج حرارة لرفع درجة حرارة القاطع. سيذوب القاطع فقط إذا ارتفعت درجة الحرارة بما يكفي لذوبانه. تراكم الحرارة هو عملية زمنية، حتى لو زاد التيار، فإنه يحتاج إلى فترة زمنية معينة ليصل القاطع إلى درجة الحرارة اللازمة للذوبان.

على سبيل المثال، قاطع كهربائي مصمم لتيار معين، قد يذوب خلال بضع ثوانٍ عند الجهد التشغيلي العادي إذا تجاوز التيار المرور القيمة المحددة. ولكن إذا ارتفع الجهد المدخل، مع افتراض أن التيار يزداد إلى النقطة التي قد تستغرق عشرات الثواني أو أكثر ليذوب بسبب معدل تراكم الحرارة البطيء نسبيًا.

خصائص تصميم القطع الكهربائية

يأخذ تصميم القطع الكهربائية عادةً في الاعتبار تحمل جهد وتيار زائد معين. في حالة ارتفاع الجهد ضمن نطاق معين، لن يذوب القاطع فورًا، بل يمكنه تحمل الجهد والتيار الزائد لفترة من الزمن لتجنب الذوبان الخاطئ بسبب التقلبات الفورية في الجهد أو التيار الزائد القصير الأمد.

على سبيل المثال، قد يكون بعض القطع الكهربائية عالية الجودة لديها نطاق تشغيلي واسع للجهد وأداء أفضل ضد الجهد الزائد، ويمكنها الحفاظ على التشغيل الطبيعي لفترة من الزمن حتى لو كان الجهد المدخل أعلى قليلاً من الجهد العادي دون الذوبان فورًا. هذا لتحسين موثوقية واستقرار الدائرة، وتجنب استبدال القطع الكهربائية بشكل متكرر.