Lý do tại sao cầu chì mất nhiều thời gian hơn để đứt khi điện áp đầu vào cao hơn bình thường

Khi kết nối với nguồn điện (điện áp) cao hơn bình thường, cầu chì mất nhiều thời gian hơn để cháy, chủ yếu vì các lý do sau:

Tác động của mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp

Định luật Ohm trong hành động

Theo định luật Ohm (trong đó là dòng điện, là điện áp, là điện trở), trong trường hợp điện trở mạch không đổi, sự tăng điện áp thường dẫn đến sự tăng dòng điện. Tuy nhiên, đối với một số mạch chứa cuộn cảm, tụ điện và các thành phần khác, sự tăng điện áp không nhất thiết dẫn đến sự tăng ngay lập tức tỷ lệ thuận dòng điện.

Ví dụ, trong một mạch chứa cuộn cảm, khi điện áp đột ngột tăng lên, cuộn cảm sẽ tạo ra một lực điện động ngược để ngăn chặn sự thay đổi nhanh chóng của dòng điện, khiến dòng điện tăng tương đối chậm. Điều này có nghĩa là trong một khoảng thời gian ngắn, mặc dù điện áp tăng, dòng điện có thể không đạt đến giá trị dòng điện làm cháy cầu chì.

Ảnh hưởng của đặc tính tải

Các tải khác nhau phản ứng khác nhau đối với sự thay đổi điện áp. Một số tải có yêu cầu dòng điện tương đối ổn định, ngay cả khi điện áp đầu vào tăng, sự tăng dòng điện cũng bị hạn chế hơn. Ví dụ, mạch điều chỉnh điện áp trong một số thiết bị điện tử sẽ duy trì sự ổn định của dòng điện đầu ra trong một phạm vi nhất định, ngay cả khi điện áp đầu vào tăng, nó cũng không tăng đáng kể dòng điện.

Đối với tải thuần điện trở, như máy sưởi, sự tăng điện áp sẽ làm tăng dòng điện theo tỷ lệ. Tuy nhiên, trên thực tế, nhiều mạch không phải là tải thuần điện trở, vì vậy tác động của sự tăng điện áp đối với dòng điện phức tạp hơn.

Các yếu tố trong cơ chế cháy cầu chì

Quá trình tích lũy nhiệt

Cầu chì cháy vì nhiệt lượng sinh ra bởi dòng điện đi qua vượt quá khả năng chịu đựng của cầu chì. Khi điện áp đầu vào tăng, mặc dù dòng điện có thể tăng, thời gian cần thiết để tích lũy đủ nhiệt để cầu chì cháy sẽ dài hơn.

Cầu chì thường được làm từ vật liệu kim loại có điểm nóng chảy thấp, và khi dòng điện đi qua, nó sinh nhiệt để tăng nhiệt độ của cầu chì. Cầu chì chỉ cháy nếu nhiệt độ tăng đủ để làm tan chảy nó. Việc tích lũy nhiệt là một quá trình theo thời gian, ngay cả khi dòng điện tăng, vẫn cần một khoảng thời gian nhất định để làm cho cầu chì đạt đến nhiệt độ cháy.

Ví dụ, một cầu chì được đánh giá cho dòng điện, ở điện áp hoạt động bình thường, có thể cháy trong vài giây khi dòng điện vượt quá. Nhưng nếu điện áp đầu vào tăng, giả sử dòng điện tăng đến mức có thể mất hàng chục giây hoặc thậm chí lâu hơn để cháy do tốc độ tích lũy nhiệt tương đối chậm.

Đặc điểm thiết kế của cầu chì

Thiết kế của cầu chì thường xem xét một mức dung sai nhất định về điện áp và dòng điện quá mức. Trong trường hợp điện áp tăng trong một phạm vi nhất định, cầu chì sẽ không cháy ngay lập tức, mà có thể chịu đựng điện áp và dòng điện quá mức trong một khoảng thời gian để tránh cháy do dao động điện áp tạm thời hoặc dòng điện quá mức ngắn.

Ví dụ, một số cầu chì chất lượng cao có thể có dải điện áp hoạt động rộng và khả năng chống chịu điện áp quá mức tốt hơn, và vẫn có thể duy trì hoạt động bình thường trong một khoảng thời gian khi điện áp đầu vào cao hơn một chút so với điện áp bình thường, mà không cháy ngay lập tức. Điều này nhằm cải thiện độ tin cậy và ổn định của mạch, tránh việc thay thế cầu chì thường xuyên.