ניצול נתיכים להגנת זרם יתר

נתיך הוא התקן הגנה מפני זרם יתר עם קישור מתיך הנמס ופותח א מעגל כאשר מתרחש מצב עומס יתר או קצר. החוליה המתמזגת נמסה מכיוון שהנתיך עשוי ממתכת בעלת נקודת התכה נמוכה יותר מהנחושת של המוליך. 

לדוגמא, אם נחושת וחוט עופרת מחוברים בסדרה, ומקור משתנה של אנרגיה חשמלית מותאם לאט כך לספק תוספות של זרם גבוה יותר, שתי המתכות מתחילות להתחמם עקב זרימת האלקטרונים דרכן. מכיוון שלעופרת יש עמידות גבוהה יותר מנחושת, היא מתחממת ונמסת לפני שהנחושת נמסה. אם העופרת מסגסגת בדיל, היא נמסה בטמפרטורה נמוכה עוד יותר. 

על ידי התאמת הממדים הפיזיים של הסגסוגת, ניתן לגרום לה להמיס ברמות זרם ספציפיות. זה הבסיס לעיצוב הנתיכים. לכן נתיך בגודל נכון המחובר בסדרה עם עומס נפתח לפני שהרמה הנוכחית יכולה לעלות לערך מספיק גבוה כדי לפגוע במוליכי מעגל או רכיבים.

 

דירוגי נתיכים

נתיכים יש מתח, אמפר, ודירוגים מפריעים.

 

מתח דֵרוּג 

אל האני דירוג מתח קובע את יכולתו של נתיך לדכא כל קשת לאחר פתיחת הנתיך. אם משתמשים בפתיל עם דירוג מתח נמוך ממתח המעגל, יתכן שהקשת המיוצרת עם פתיחת הנתיך לא תדוכא, והנתיך לא יכול לנקות במהירות את התקלה או הרס עצמי באופן לא בטוח. 

רוב מערכות המתח הנמוך מכילות נתיכים המדורגים בין 125 וולט ל -600 וולט בעת בחירת נתיך; דירוג המתח שלה חייב להיות גדול לפחות כמו מקור המתח במעגל עליו הוא מגן.

 

דירוג Amperage

לכל הנתיכים יש דירוג הספק. בדרך כלל, דירוגי הספק אינם צריכים לחרוג מכושר הנשיאה הנוכחי של המוליכים במעגל. לדוגמא, אם המוליכים מדורגים ב- 15 A, אז גודל הנתיך לא יעלה על 15 A. עם זאת, ישנם חריגים לכלל זה. קוד החשמל הלאומי® מציין גדלי נתיכים לסוגים שונים של עומסים. לדוגמא, חוט של 14 AWG מדורג ל -20 A, אך הגנת זרם היתר שלו לא תעלה על 15 A. דירוגי עוצמת נתיך נעים בין שברירי אמפר ל- 6000 A.

 

הפסקת דירוג

נתיכים חייבים להיות מסוגלים לנקות תקלות בתנאי קצר. אנרגיה הרסנית מאוד יכולה להיות נוכחת כאשר מתרחש קצר. זרמים קצרים מוגבלים רק על ידי ההתנגדות הפנימית של מקור המתח וכמות ההתנגדות במוליכים עד לתקלה. זרם זה, ברוב המכריע של המקרים, חורג בהרבה מדירוג האמפר הרגיל של הנתיך המגן על המעגל. 

אם האנרגיה גבוהה מספיק, מכשיר ההגנה עלול להיקרע בלהבות ומתכת מאודה. פעולת אידוי זו יכולה להקים נתיב מוליך סביב הנתיך, שלא מצליח לנקות את התקלה ומאפשר להתרחש נזק נוסף. בגלל זה, חשוב לבחון את הפסקת דירוג של נתיך. 

הדירוג המפריע הוא הכמות המרבית של הזרם שהנתיך יכול להפריע בבטחה מבלי להיקרע או להתקדם. לרוב הנתיכים המודרניים המגבילים זרמים יש דירוגים מפריעים של 200,000 A או 300,000 A.

 

סוגי נתיכים

שלוש קטגוריות של נתיכים כוללים מחסנית טבעת, מחסנית להב ונתיכי תקע. ראה איור 1.

איור 1. שלוש קטגוריות של נתיכים כוללים מחסנית טבעתית, מחסנית להב ונתיכי תקע.

 

מגורים טיפוסיים בדרך כלל דורשים נתיכי תקעים של 15 A או 20 A ונתיכי מחסנית של 30 A או 40 A. לפעמים, ייתכן שיהיה צורך להחליף נתיך מחסניות להב בלוח השירות. נתיכי מחסניות להב הם בדרך כלל עם דירוג של 60 A או 100 A ונמצאים בניתוק הראשי של לוח השירות או של לוח המשנה. עבור כל קטגוריית נתיכים ניתן למצוא כמה סוגים ספציפיים של נתיכים ליישומים ספציפיים. ראה איור 2.

 

איור 2. עבור כל קטגוריית נתיכים ניתן למצוא כמה סוגים ספציפיים של נתיכים ליישומים ספציפיים.

 

נתיכי תקע סטנדרטיים 

נתיך תקע רגיל הוא OCPD מובנה המכיל אלמנט מוליך מתכת שנועד להמיס כאשר הזרם דרך הנתיך עולה על הערך המדורג. ראה איור 3. במהלך מצב עומס יתר קשה, ההיתוך של רצועת המוליך הוא כמעט מיידי.

 

איור 3. נתיך תקע רגיל הוא OCPD מובנה המכיל אלמנט מוליך מתכת שנועד להמיס כאשר הזרם דרך הנתיך עולה על הערך המדורג.

 

נתיכי תקע לדחיית זמן: סוג T וסוג S

נתיכים מסוג T ו- Type S משמשים ביישומי זרם גבוה, מכיוון שעיצובם הופך אותם לכבדים יותר. שניהם נתיכי תקע לעיכוב בזמן - OCPD מובנה עם אלמנט כפול פנימי. 

האלמנט הראשון מספק הגנה על נתיך תקע סטנדרטי מסוג T למעגלים קצרים. האלמנט השני מגן מפני חימום בגלל עומסי יתר קלים. ראה איור 4. 

 

איור 4. נתיך תקע לעיכוב בזמן הוא OCPD מובנה עם אלמנט כפול פנימי.

 

אלמנט ההגנה השני מאפשר לנתיך לשאת עומסי יתר מתחת לרמה מסוימת לזמן קצר מבלי לנשוף. זה שימושי במניעת מעידה על מטרדים הנגרמת על ידי הפעלת מכשירים מונעים, כגון מקררים ומזגנים. היצרנים מייצרים נתיכי תקע עם זמן עיכוב עם תגובות שונות לקצרים ולעומסי יתר.

A סוג S נתיך הוא OCPD מובנה בעל כל מאפייני ההפעלה של נתיך תקע לעיכוב בזמן, כמו גם היתרון הנוסף של היותו "לא ניתן לפגיעה". נתיך מסוג S נחשב כבלתי ניתן לנידוי מכיוון שלא ניתן להתקין את הנתיך לבסיס אלא אם כן הנתיך תואם את גודל הבסיס. כל מתאם בסיס מסוג S מיועד לפתיל בגודל מסוים. לדוגמא, נתיך 20 A שאינו ניתן לנידוי לא יתאים לבסיס מסוג 15 A.

נתיכי התקע הם בעלי דירוג מתח מקסימלי של 125 V. הם זמינים במספר גדלים נוכחיים נפוצים עד למקסימום 30. ניתן למצוא אותם במעגלים תאורת בית כלליים ובמעגל קיבול של 120 וולט. הדירוג הנוכחי של הנתיך מותאם לדירוג הזרם המרבי של מוליכי המעגל. על בסיס דירוג זה מוחדר מתאם בגודל המתאים למחזיק הנתיכים של בסיס אדיסון (סוג T). לאחר מכן דפוק את הנתיך המתאים מסוג S למתאם.

 

נתיכי מחסניות

נתיכי מחסניות פועלים בדיוק כמו נתיכים מסוג תקע אך נועדו לשאת זרמים גבוהים בהרבה. שני הסוגים הבסיסיים של נתיכי מחסניות הם חורשת-קונטקט וסוג הלהב. איור 5 מציג את נתיכי המחסניות מסוג הברזל, הזמינים בדירוג אמפר להלן 60. נתיכי פרולה משמשים במעגלים עד 600 V.

 

איור 5. נתיכי מחסניות מסוג בורג.

 

אל האני להב נתיך מחסנית משמש לדירוג זרם המעגל העולה על 60. נקודות המגע של נתיך זה גדולות ומחוספסות יותר, מה שמאפשר לו להתמודד עם זרמי זרם גבוהים יותר. איור 6 מציג נתיך להב הזמין בדירוג אמפר של 70 א עד 6,000 א. דירוג המתח המרבי עבור נתיכי להב הוא 600 V.

 

איור 6. נתיך להב.

 

במונחים רחבים, נתיכי מחסניות מסווגים כ: 

• מגביל זרם
• פעם אחת
• מתחדשים
• אלמנט כפול, עיכוב בזמן
• מתח גבוה 

 

נתיכים מגבילים הנוכחי

ה- NEC מחייב שמחזיקי נתיכים עבור נתיכי מחסניות המגבילים זרם מתוכננים לדחות סוגים של נתיכים שאינם מגבילים זרם. נתיכי המחסניות הנוכחיים המגבילים הם בדרך כלל 240 וולט ודורגו למעגל מעל 30 A. איור 7 ממחיש קליפים לדחיית נתיכים המקבלים נתיכים מסוג דחייה בלבד.

 

איור 7. קליפים לדחיית נתיכים עבור נתיכים המגבילים את הזרם.

 

נתיכים חד פעמיים

אל האני נתיך מחסניות חד פעמי, המוצג באיור 8, מורכב מחוליית נתיכים הסגורה בצינור של חומר מילוי מבודד. מטרת חומר המילוי היא לדכא את הקשת כאשר הנתיך נושב. לעיכובים אלה עיכוב זמן מועט מאוד, והשימוש בהם מוגבל להגנה על מעגל קצר במעגלים בהם תקלות מתרחשות לעיתים רחוקות.

 

איור 8. נתיך מחסניות חד פעמי.

 

נתיכים מתחדשים

אל האני נתיכי מחסניות מתחדשים, המוצג באיור 9, משמשים לניצול עלויות החלפה נמוכות יותר להגנה על רשת החשמל והמזינים בהם תקלות מתרחשות לעיתים קרובות. שלא כמו נתיך המחסניות החד פעמי, נתיכים אלה מכילים קישור נתיך שניתן להחליף לאחר פוצצו. אם כי בתחילה יקר יותר, נתיך זה יקטין את עלויות התחזוקה לאורך זמן רב.

 

איור 9. נתיכי מחסניות וקישורי נתיכים מתחדשים.

 

נתיכים לדחיית זמן עם אלמנטים כפולים

 

נתיכים בעלי אלמנטים בודדים מספקים הגנה מצוינת בקצר חשמלי, אך כדי להכיל עליות או ארעיים זמניים, על הפיוז להיות גדול מדי. נתיכים עם רכיב כפול ועיכוב בזמן לספק הגנה מפני מעגלים קצרים ועומסי יתר על ידי שימוש בשני רכיבים בודדים על אותו אלמנט (קישור). 

אלמנט אחד מסיר עומס יתר, והאלמנט האחר מסיר מעגלים קצרים. נתיך טיפולי של עיכוב בזמן עם אלמנטים כפולים, מתואר באיור 10. ה- קצר במעגל אלמנט הוא חוליית נחושת עם חריצים או קטעים מגבילים. חלק האלמנט התרמי העומס יתר הוא מכשיר קפיצי הפותח את המעגל כאשר ההלחמה המחזיקה את הקפיץ במצב נמס. 

נתיכים עם עיכוב בזמן ואלמנטים הם יתרון במיוחד עבור מתקנים מוטוריים. ניתן להתאים את סוג הנתיך הזה קרוב יותר לזרם הרצת המנוע ועדיין לשאת זרמי התחלה; לכן, ניתן להתקין מתגים ולוחות קטנים יותר.

 

איור 10. נתיך אלמנט כפול ועיכוב זמן.

 

נתיכי מחסניות מגיעים במגוון רחב של סוגים, גדלים ודירוגים. מעבדות חתמים (UL) מייעדות כיתות שונות, כמוצג בלוח 1.

 

 

UL כיתה	נתיך עומס מאפיינים
L	עיקוב זמן
RK1	עיקוב זמן משחק מהיר
RK5	עיקוב זמן
T	משחק מהיר
J	עיקוב זמן משחק מהיר
CC	עיקוב זמן משחק מהיר
CD	עיקוב זמן
G	עיקוב זמן
K5	משחק מהיר
H	נתיך מתחדש, משחק מהיר

טבלה 1. סיווג נתיך UL

 

נתיכי מתח גבוה

נתיכים במתח גבוה, כמו זו המוצגת באיור 11, מדורגות עבור מעל 600 וולט ומשמש להגנה על קווי חשמל במתח גבוה. הם נבנו במיוחד כך שיהיו בטוחים להפסקת זרם במתח גבוה כל כך וכוללים סוגים של גירוש, נוזל וחומר מוצק.

 

איור 11. נתיך מתח גבוה.

 

נתיכים הם OCPDs תכליתי

נתיך הוא מכשיר הגנה מפני זרם יתר עם חוליה ניתנת להתכה שנמסה ופותחת מעגל כאשר מתרחש מצב עומס יתר או קצר. שלוש קטגוריות של נתיכים כוללים מחסנית טבעת, מחסנית להב ונתיכי תקע.

מגורים טיפוסיים בדרך כלל דורשים נתיכי תקעים של 15 A או 20 A ונתיכי מחסנית של 30 A או 40 A. לעתים, ייתכן שיהיה צורך להחליף נתיך מחסניות להב בלוח השירות. נתיכי מחסניות להב הם בדרך כלל עם דירוג של 60 A או 100 A ונמצאים בניתוק הראשי של לוח השירות או של לוח המשנה. עבור כל קטגוריית נתיכים ניתן למצוא כמה סוגים ספציפיים של נתיכים ליישומים ספציפיים.