การใช้ฟิวส์เพื่อป้องกันกระแสเกิน

ฟิวส์เป็นอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินที่มีตัวเชื่อมหลอมละลายและเปิดออก วงจรไฟฟ้า เมื่อเกิดสภาวะโอเวอร์โหลดหรือชอร์ต ฟิวซิเบิลลิงค์ละลายเนื่องจากฟิวส์ทำจากโลหะที่มีจุดหลอมเหลวต่ำกว่าทองแดงของตัวนำ 

ตัวอย่างเช่นถ้าทองแดงและลวดตะกั่วเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมและแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่แปรผันจะถูกปรับอย่างช้าๆเพื่อให้กระแสไฟฟ้าสูงขึ้นโลหะทั้งสองจะเริ่มร้อนเนื่องจากอิเล็กตรอนไหลผ่าน เนื่องจากตะกั่วมีความต้านทานสูงกว่าทองแดงจึงร้อนกว่าและละลายก่อนที่ทองแดงจะละลาย ถ้าตะกั่วผสมกับดีบุกจะละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่านี้ได้ 

ด้วยการปรับขนาดทางกายภาพของโลหะผสมทำให้สามารถหลอมที่ระดับกระแสไฟฟ้าที่กำหนดได้ นี่คือพื้นฐานของการออกแบบฟิวส์ ดังนั้นฟิวส์ขนาดที่เหมาะสมที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมพร้อมกับโหลดจะเปิดขึ้นก่อนที่ระดับกระแสจะสูงขึ้นจนเป็นอันตรายต่อตัวนำของวงจรหรือ ส่วนประกอบ.

 

การให้คะแนนฟิวส์

ฟิวส์มี แรงดันไฟฟ้า, แอมแปร์และการขัดจังหวะการให้คะแนน

 

แรงดันไฟฟ้า อันดับ 

พื้นที่ ระดับแรงดันไฟฟ้า กำหนดความสามารถของฟิวส์ในการระงับส่วนโค้งใด ๆ หลังจากที่ฟิวส์เปิดขึ้น หากใช้ฟิวส์ที่มีระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าของวงจรอาจเป็นไปได้ว่าส่วนโค้งที่เกิดขึ้นเมื่อฟิวส์เปิดขึ้นจะไม่ถูกระงับและฟิวส์อาจไม่สามารถล้างข้อผิดพลาดหรือการทำลายตัวเองได้อย่างรวดเร็วในลักษณะที่ไม่ปลอดภัย 

ระบบไฟฟ้าแรงต่ำส่วนใหญ่มีฟิวส์ที่อยู่ระหว่าง 125 V ถึง 600 V เมื่อเลือกฟิวส์ ระดับแรงดันไฟฟ้าต้องมีค่าอย่างน้อยเท่ากับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าในวงจรที่กำลังป้องกัน

 

การให้คะแนนแอมแปร์

ฟิวส์ทั้งหมดมี คะแนนแอมแปร์. โดยปกติการให้คะแนนแอมแปร์ไม่ควรเกินความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าของตัวนำในวงจร ตัวอย่างเช่นหากตัวนำได้รับการจัดอันดับที่ 15 A ขนาดฟิวส์ไม่ควรเกิน 15 A อย่างไรก็ตามมีข้อยกเว้นสำหรับกฎนี้ National Electrical Code®ระบุขนาดฟิวส์สำหรับโหลดประเภทต่างๆ ตัวอย่างเช่น 14 AWG wire ได้รับการจัดอันดับสำหรับ 20 A แต่การป้องกันกระแสเกินจะต้องไม่เกิน 15 A. การให้คะแนนแอมแปร์ของฟิวส์มีตั้งแต่เศษเสี้ยวของแอมป์ถึง 6000 A

 

ขัดจังหวะการให้คะแนน

ฟิวส์ต้องสามารถล้างข้อผิดพลาดภายใต้สภาวะลัดวงจร อาจมีพลังงานทำลายล้างสูงเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจร กระแสลัดวงจรจะถูก จำกัด โดยความต้านทานภายในของแหล่งจ่ายแรงดันและปริมาณความต้านทานในตัวนำจนถึงความผิดปกติ กระแสนี้ในกรณีส่วนใหญ่เกินระดับแอมแปร์ปกติของฟิวส์ที่ป้องกันวงจร 

หากพลังงานสูงเพียงพออุปกรณ์ป้องกันอาจแตกเป็นเปลวไฟและโลหะกลายเป็นไอ การทำให้เป็นไอนี้สามารถสร้างเส้นทางที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ารอบ ๆ ฟิวส์ซึ่งไม่สามารถล้างข้อผิดพลาดและทำให้เกิดความเสียหายเพิ่มเติมได้ ด้วยเหตุนี้จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณา ขัดจังหวะการให้คะแนน ของฟิวส์ 

อัตราการขัดจังหวะคือจำนวนกระแสสูงสุดที่ฟิวส์สามารถขัดจังหวะได้อย่างปลอดภัยโดยไม่เกิดการแตกหรือขาด ฟิวส์ จำกัด กระแสไฟฟ้าที่ทันสมัยที่สุดมีการขัดจังหวะการให้คะแนน 200,000 A หรือ 300,000 A

 

ประเภทของฟิวส์

ฟิวส์สามประเภท ได้แก่ ตลับปลอกโลหะตลับใบมีดและฟิวส์ปลั๊ก ดูรูปภาพ 1.

รูปที่ 1. ฟิวส์สามประเภท ได้แก่ ตลับปลอกโลหะตลับใบมีดและฟิวส์ปลั๊ก

 

ที่อยู่อาศัยทั่วไปโดยทั่วไปต้องใช้ฟิวส์ปลั๊ก 15 A หรือ 20 A และฟิวส์ตลับ 30 A หรือ 40 A ในบางครั้งอาจต้องเปลี่ยนฟิวส์ตลับใบมีดแผงบริการ โดยทั่วไปฟิวส์ตลับเบลดจะมีพิกัด 60 A หรือ 100 A และพบได้ในการตัดการเชื่อมต่อหลักของแผงบริการหรือแผงย่อย สำหรับฟิวส์แต่ละประเภทสามารถพบฟิวส์เฉพาะหลายประเภทสำหรับการใช้งานเฉพาะ ดูรูปภาพ 2.

 

รูปที่ 2. สำหรับฟิวส์แต่ละประเภทสามารถพบฟิวส์เฉพาะหลายประเภทสำหรับการใช้งานเฉพาะ

 

ฟิวส์ปลั๊กมาตรฐาน 

ฟิวส์ปลั๊กมาตรฐานคือ OCPD แบบสกรูที่มีองค์ประกอบนำโลหะที่ออกแบบมาให้ละลายเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านฟิวส์เกินค่าที่กำหนด ดูรูปภาพ 3 ในสภาวะที่มีการโอเวอร์โหลดอย่างรุนแรงการหลอมละลายของแถบตัวนำนั้นแทบจะเกิดขึ้นในทันที

 

รูปที่ 3. ฟิวส์ปลั๊กมาตรฐานคือ OCPD แบบสกรูที่มีองค์ประกอบนำโลหะที่ออกแบบมาให้หลอมละลายเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านฟิวส์เกินค่าที่กำหนด

 

ฟิวส์ปลั๊กแบบหน่วงเวลา: ประเภท T และประเภท S

ฟิวส์ Type T และ Type S ใช้ในการใช้งานกระแสไฟเข้าสูงเนื่องจากการออกแบบทำให้ใช้งานได้หนักมากขึ้น ทั้งสองเป็นฟิวส์ปลั๊กแบบหน่วงเวลาซึ่งเป็น OCPD แบบสกรูที่มีองค์ประกอบคู่ภายใน 

องค์ประกอบแรกให้การป้องกันฟิวส์ปลั๊กมาตรฐาน Type T สำหรับการลัดวงจร องค์ประกอบที่สองป้องกันความร้อนเนื่องจากแสงเกิน ดูรูปภาพ 4 

 

รูปที่ 4. ฟิวส์ปลั๊กแบบหน่วงเวลาคือ OCPD แบบสกรูที่มีองค์ประกอบคู่ภายใน

 

องค์ประกอบการป้องกันที่สองช่วยให้ฟิวส์รับน้ำหนักเกินระดับที่กำหนดได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ สิ่งนี้มีประโยชน์ในการป้องกันการสะดุดที่เกิดจากการเริ่มทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์เช่นตู้เย็นและเครื่องปรับอากาศ ผู้ผลิตสร้างฟิวส์ปลั๊กแบบหน่วงเวลาด้วยการตอบสนองต่อกางเกงขาสั้นและการโอเวอร์โหลดที่หลากหลาย

A พิมพ์ S ฟิวส์เป็น OCPD แบบสกรูที่มีลักษณะการทำงานทั้งหมดของฟิวส์ปลั๊กแบบหน่วงเวลารวมทั้งข้อดีเพิ่มเติมคือ“ ไม่สามารถดัดแปลงได้” ฟิวส์ Type S ถือว่าไม่สามารถดัดแปลงได้เนื่องจากไม่สามารถติดตั้งฟิวส์เข้ากับฐานได้เว้นแต่ฟิวส์จะตรงกับขนาดของฐาน อะแดปเตอร์ฐาน Type S แต่ละตัวมีขนาดสำหรับฟิวส์ขนาดเฉพาะ ตัวอย่างเช่นฟิวส์ 20 A Type S ที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้จะไม่พอดีกับฐาน 15 A Type S

ปลั๊กฟิวส์มีพิกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุด V 125. มีให้เลือกหลายขนาดในปัจจุบันโดยมีขนาดสูงสุดไม่เกิน 30. พบได้ในวงจรไฟบ้านและเต้ารับ 120-V ทั่วไป พิกัดกระแสของฟิวส์ตรงกับพิกัดกระแสสูงสุดของตัวนำวงจร จากการจัดอันดับนี้อะแดปเตอร์ที่มีขนาดเหมาะสมจะถูกเสียบเข้ากับตัวยึดฟิวส์ Edison-base (Type T) จากนั้นฟิวส์ Type S ที่เหมาะสมจะถูกขันเข้ากับอะแดปเตอร์

 

ตลับฟิวส์

ฟิวส์คาร์ทริดจ์ทำงานเหมือนกับฟิวส์แบบปลั๊ก แต่ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้รับกระแสไฟได้สูงกว่ามาก ฟิวส์คาร์ทริดจ์พื้นฐานสองประเภทคือ ปลอกโลหะ- ประเภทการติดต่อและประเภทใบมีด รูปที่ 5 แสดงฟิวส์คาร์ทริดจ์แบบปลอกโลหะซึ่งมีอยู่ในการจัดอันดับแอมแปร์ด้านล่าง 60. ฟิวส์ Ferrule ใช้ในวงจรได้ถึง V 600.

 

รูปภาพ 5. ฟิวส์ตลับหมึกชนิดปลอกโลหะ

 

พื้นที่ ใบมีด ฟิวส์คาร์ทริดจ์ใช้สำหรับการจัดอันดับกระแสวงจรที่เกินกว่า 60. จุดสัมผัสของฟิวส์นี้มีขนาดใหญ่และทนทานกว่าซึ่งช่วยให้สามารถรองรับกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้ รูปที่ 6 แสดงฟิวส์ใบมีดที่มีอยู่ในการจัดอันดับแอมแปร์ของ 70 A ถึง 6,000 A. พิกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดสำหรับฟิวส์ใบมีดคือ V 600.

 

รูปที่ 6. ฟิวส์ใบมีด

 

ในแง่กว้างฟิวส์ของตลับหมึกแบ่งออกเป็น: 

• การ จำกัด กระแส
• ครั้งหนึ่ง
• ทดแทน
• องค์ประกอบคู่หน่วงเวลา
• ไฟฟ้าแรงสูง 

 

ฟิวส์ จำกัด ปัจจุบัน

NEC กำหนดให้ตัวยึดฟิวส์สำหรับฟิวส์คาร์ทริดจ์ จำกัด กระแสได้รับการออกแบบมาเพื่อปฏิเสธฟิวส์ประเภทที่ไม่ จำกัด กระแส ฟิวส์คาร์ทริดจ์ จำกัด กระแสโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 240 V และได้รับการจัดอันดับสำหรับวงจรที่มากกว่า 30 A รูปที่ 7 แสดงคลิปการปฏิเสธฟิวส์ซึ่งยอมรับเฉพาะฟิวส์ชนิดปฏิเสธเท่านั้น

 

รูปที่ 7. คลิปปฏิเสธฟิวส์สำหรับฟิวส์ จำกัด กระแส

 

ฟิวส์ครั้งเดียว

พื้นที่ ฟิวส์ตลับครั้งเดียวดังแสดงในรูปที่ 8 ประกอบด้วยฟิวส์ลิงค์ที่อยู่ในท่อของวัสดุฟิลเลอร์ฉนวน วัตถุประสงค์ของวัสดุฟิลเลอร์คือเพื่อระงับส่วนโค้งเมื่อฟิวส์พัด ฟิวส์เหล่านี้มีการหน่วงเวลาเพียงเล็กน้อยและการใช้งานถูก จำกัด ไว้ที่การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรในวงจรที่มีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก

 

รูปที่ 8. ฟิวส์ตลับครั้งเดียว

 

ฟิวส์ทดแทน

พื้นที่ ฟิวส์ตลับหมึกทดแทนดังแสดงในรูปที่ 9 ใช้เพื่อใช้ประโยชน์จากต้นทุนการเปลี่ยนทดแทนที่ลดลงสำหรับการป้องกันไฟหลักและตัวป้อนที่เกิดข้อผิดพลาดบ่อยครั้ง ซึ่งแตกต่างจากฟิวส์คาร์ทริดจ์แบบใช้ครั้งเดียวฟิวส์เหล่านี้มีลิงค์ฟิวส์ที่สามารถเปลี่ยนได้เมื่อเป่า แม้ว่าในตอนแรกจะมีราคาแพงกว่า แต่ฟิวส์นี้จะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาในระยะเวลาอันยาวนาน

 

รูปที่ 9. ฟิวส์ตลับหมึกทดแทนและลิงค์ฟิวส์

 

ฟิวส์หน่วงเวลาสององค์ประกอบ

 

ฟิวส์องค์ประกอบเดียวให้การป้องกันไฟฟ้าลัดวงจรที่ดีเยี่ยม แต่เพื่อรองรับไฟกระชากชั่วคราวหรือชั่วคราวฟิวส์จะต้องมีขนาดใหญ่เกินไป ฟิวส์แบบ Dual-element, time-delay ให้การป้องกันจากการลัดวงจรและการโอเวอร์โหลดโดยใช้ส่วนประกอบสองชิ้นในองค์ประกอบเดียวกัน (ลิงค์) 

องค์ประกอบหนึ่งลบ overloadsและองค์ประกอบอื่น ๆ จะกำจัดการลัดวงจร ฟิวส์หน่วงเวลาแบบองค์ประกอบคู่ทั่วไปแสดงไว้ในรูปที่ 10 ลัดสายไฟฟ้า องค์ประกอบคือลิงค์ทองแดงที่มีรอยหยักหรือส่วนที่ จำกัด ส่วนขององค์ประกอบความร้อนเกินเป็นอุปกรณ์สปริงโหลดที่เปิดวงจรเมื่อตัวประสานที่ยึดสปริงอยู่ในตำแหน่งละลาย 

ฟิวส์หน่วงเวลาแบบองค์ประกอบคู่มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับ การติดตั้งมอเตอร์. ฟิวส์ประเภทนี้สามารถมีขนาดใกล้เคียงกับกระแสไฟฟ้าที่กำลังทำงานของมอเตอร์และยังคงมีกระแสเริ่มต้นอยู่ ดังนั้นจึงสามารถติดตั้งสวิตช์และแผงขนาดเล็กได้

 

รูปที่ 10. ฟิวส์แบบ Dual-element, time-delay

 

ฟิวส์ของตลับหมึกมีหลายประเภทขนาดและการให้คะแนน Underwriters Laboratories (UL) กำหนดคลาสต่างๆดังแสดงในตารางที่ 1

 

 

UL ชั้น	ฟิวส์เกิน ลักษณะ
L	เวลาล่าช้า
RK1	เวลาล่าช้า การแสดงอย่างรวดเร็ว
RK5	เวลาล่าช้า
T	การแสดงอย่างรวดเร็ว
J	เวลาล่าช้า การแสดงอย่างรวดเร็ว
CC	เวลาล่าช้า การแสดงอย่างรวดเร็ว
CD	เวลาล่าช้า
G	เวลาล่าช้า
K5	การแสดงอย่างรวดเร็ว
H	ฟิวส์ทดแทนการแสดงที่รวดเร็ว

ตารางที่ 1. การจำแนกประเภทของฟิวส์ UL

 

ฟิวส์แรงดันสูง

ฟิวส์แรงดันสูงเช่นที่แสดงในรูปที่ 11 ได้รับการจัดอันดับสำหรับ มากกว่า 600 V. และใช้เพื่อป้องกันสายไฟสาธารณูปโภคแรงสูง พวกเขาสร้างขึ้นเป็นพิเศษเพื่อให้ปลอดภัยต่อการหยุดชะงักของกระแสไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าสูงเช่นนี้รวมถึงประเภทการขับไล่ของเหลวและวัสดุที่เป็นของแข็ง

 

รูปที่ 11. ฟิวส์แรงดันสูง

 

ฟิวส์เป็น OCPD ที่หลากหลาย

ฟิวส์เป็นอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินที่มีลิงค์ที่หลอมละลายได้ซึ่งจะละลายและเปิดวงจรเมื่อเกิดสภาวะโอเวอร์โหลดหรือไฟฟ้าลัดวงจร ฟิวส์สามประเภท ได้แก่ ตลับปลอกโลหะตลับใบมีดและฟิวส์ปลั๊ก

ที่อยู่อาศัยทั่วไปโดยทั่วไปต้องใช้ฟิวส์ปลั๊ก 15 A หรือ 20 A และฟิวส์ตลับ 30 A หรือ 40 A ในบางครั้งอาจต้องเปลี่ยนฟิวส์ตลับใบมีดแผงบริการ โดยทั่วไปฟิวส์ตลับเบลดจะมีพิกัด 60 A หรือ 100 A และพบได้ในการตัดการเชื่อมต่อหลักของแผงบริการหรือแผงย่อย สำหรับฟิวส์แต่ละประเภทสามารถพบฟิวส์เฉพาะหลายประเภทสำหรับการใช้งานเฉพาะ