เหตุผลที่ฟิวส์ใช้เวลานานกว่าในการขาดเมื่อพลังงานขาเข้าสูงกว่าปกติ

เมื่อเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้า (แรงดัน) ที่สูงกว่าปกติ ฟิวส์จะใช้เวลานานกว่าในการขาด โดยมีเหตุผลหลักดังนี้:

ผลกระทบของความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและแรงดัน

กฎของโอห์มในทางปฏิบัติ

ตามกฎของโอห์ม (โดยที่ I คือกระแส, V คือแรงดัน, R คือความต้านทาน) ในกรณีที่ความต้านทานวงจรคงที่ เมื่อแรงดันเพิ่มขึ้นโดยทั่วไปแล้วกระแสจะเพิ่มขึ้นตาม แต่สำหรับวงจรบางประเภทที่มีอินดักเตอร์ คาปาซิเตอร์ และองค์ประกอบอื่น ๆ แรงดันที่เพิ่มขึ้นไม่จำเป็นต้องทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของกระแสทันทีอย่างเป็นสัดส่วน

ตัวอย่างเช่น ในวงจรที่มีอินดักเตอร์ เมื่อแรงดันเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลัน อินดักเตอร์จะสร้างแรงดันกลับมาขวางการเปลี่ยนแปลงของกระแสอย่างรวดเร็ว ทำให้กระแสเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ นั่นหมายความว่าในช่วงเวลาสั้นๆ แม้แรงดันจะเพิ่มขึ้น กระแสก็อาจไม่ถึงค่าที่ทำให้ฟิวส์ขาด

ผลกระทบจากลักษณะของโหลด

โหลดต่างๆ ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดันแตกต่างกัน บางโหลดมีความต้องการกระแสที่ค่อนข้างคงที่ แม้แรงดันขาเข้าจะเพิ่มขึ้น กระแสที่เพิ่มขึ้นก็จำกัด ตัวอย่างเช่น วงจรปรับแรงดันในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางชนิด จะรักษาความเสถียรของกระแสขาออกภายในขอบเขตหนึ่ง แม้แรงดันขาเข้าจะเพิ่มขึ้น ก็จะไม่ทำให้กระแสเพิ่มขึ้นอย่างมาก

สำหรับโหลดที่เป็นเพียงความต้านทาน เช่น เครื่องทำความร้อน การเพิ่มแรงดันจะทำให้กระแสเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน แต่ในทางปฏิบัติ วงจรจำนวนมากไม่ได้เป็นโหลดที่เป็นความต้านทานบริสุทธิ์ ดังนั้น ผลกระทบที่แรงดันเพิ่มขึ้นมีต่อกระแสจึงซับซ้อนกว่านั้น

ปัจจัยในกลไกการทำงานของฟิวส์

กระบวนการสะสมความร้อน

ฟิวส์ขาดเนื่องจากความร้อนที่เกิดจากการผ่านของกระแสเกินกำลังของฟิวส์ เมื่อแรงดันขาเข้าเพิ่มขึ้น แม้กระแสจะเพิ่มขึ้น แต่ระยะเวลาที่ต้องการในการสะสมความร้อนจนฟิวส์ขาดจะนานขึ้น

ฟิวส์โดยทั่วไปทำจากวัสดุโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านจะทำให้เกิดความร้อนทำให้อุณหภูมิของฟิวส์สูงขึ้น ฟิวส์จะขาดเฉพาะเมื่ออุณหภูมิสูงพอที่จะทำให้มันหลอมเหลว การสะสมความร้อนเป็นกระบวนการที่ต้องใช้เวลา แม้กระแสจะเพิ่มขึ้น ก็ต้องใช้เวลาเพียงพอให้ฟิวส์ถึงอุณหภูมิที่ทำให้ขาด

ตัวอย่างเช่น ฟิวส์ที่กำหนดให้ใช้กับกระแสที่กำหนด ที่แรงดันการทำงานปกติ อาจขาดภายในไม่กี่วินาทีเมื่อกระแสที่ผ่านเกินค่าที่กำหนด แต่หากแรงดันขาเข้าเพิ่มขึ้น สมมติว่ากระแสเพิ่มขึ้นจนถึงระดับที่อาจทำให้ฟิวส์ขาดภายในหลายสิบวินาทีหรือนานกว่านั้น เนื่องจากรateการสะสมความร้อนที่ช้าลง

ลักษณะการออกแบบฟิวส์

การออกแบบฟิวส์โดยทั่วไปจะพิจารณาความทนทานต่อแรงดันและกระแสเกินภายในขอบเขตหนึ่ง ในกรณีที่แรงดันเพิ่มขึ้นภายในขอบเขตที่กำหนด ฟิวส์จะไม่ขาดทันที แต่สามารถทนทานต่อแรงดันและกระแสเกินได้เป็นระยะเวลายาวนาน เพื่อป้องกันการขาดที่ไม่เหมาะสมเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของแรงดันอย่างฉับพลันหรือกระแสเกินที่สั้นๆ

ตัวอย่างเช่น ฟิวส์คุณภาพสูงบางตัวอาจมีช่วงแรงดันการทำงานที่กว้างและทนทานต่อแรงดันเกินได้ดี และยังสามารถทำงานได้เป็นระยะเวลายาวนานเมื่อแรงดันขาเข้าสูงกว่าแรงดันปกติเล็กน้อย โดยไม่ขาดทันที นี่เป็นเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือและความเสถียรของวงจร ป้องกันการเปลี่ยนฟิวส์บ่อยๆ