در این صفحه
یک فیوز AC و فیوز DC وظیفه اصلی یکسانی را انجام میدهند—یعنی باز کردن مدار پس از اینکه جریان بیش از حد باعث داغ شدن و ذوب شدن المان فیوز میشود—اما صرفاً به دلیل یکسان بودن درجه آمپر، قابل جایگزینی با یکدیگر نیستند.. تنها زمانی از فیوز استفاده کنید که علامتگذاری یا مستندات سازنده، ولتاژ نامی و ظرفیت قطع مورد نیاز برای جریان متناوب (AC) یا جریان مستقیم (DC) را برای مدار واقعی ارائه دهد.
تفاوت اصلی مهندسی پس از ذوب شدن المان ظاهر میشود. جریان AC در هر نیمسیکل از یک نقطه صفر جریان طبیعی عبور میکند که به خاموش شدن قوس کمک میکند. DC خالص هیچ نقطه صفر جریان طبیعی دورهای ندارد، بنابراین فیوز باید در حالی که ولتاژ مدار، جریان خطای موجود و—در بسیاری از کاربردها—ثابت زمانی مدار DC را در نظر میگیرد، قوس بالقوه پایدار را قطع کند. یک فیوز میتواند فقط AC، فقط DC یا دارای درجهبندی دوگانه باشد. برچسب و برگه اطلاعات، نه ظاهر محصول، تعیینکننده مورد کاربردی است.
فیوز AC در مقابل فیوز DC: جدول تصمیمگیری
| نقطه تصمیمگیری | کاربرد AC | کاربرد DC | چه مواردی باید بررسی شوند |
|---|---|---|---|
| شکل موج جریان | جریان متناوب به صورت دورهای تغییر جهت داده و از صفر عبور میکند | جریان DC خالص، یک قطبیت را حفظ میکند و فاقد صفر جریان طبیعی دورهای است | نوع جریان در محل فیوز—نه صرفاً برچسب ورودی یا خروجی تجهیزات |
| قطع قوس الکتریکی | صفرهای جریان طبیعی به خاموش شدن قوس پس از ذوب شدن المان کمک میکنند | ساختار فیوز باید قوس را وادار به خنک شدن، طویل شدن، تقسیم شدن و خاموش شدن بدون عبور از صفر طبیعی کند | علامتگذاری ولتاژ AC یا DC و دادههای کاربردی سازنده |
| ولتاژ نامی | از درجهبندی ولتاژ AC اعلامشده در ولتاژ قابل اعمال مدار یا بالاتر از آن استفاده کنید | از درجهبندی ولتاژ DC اعلامشده در حداکثر ولتاژ DC قابل اعمال یا بالاتر از آن استفاده کنید | جداگانه وک و وی دی سی مقادیر در صورتی که هر دو ذکر شده باشند |
| ظرفیت شکستن | باید با جریان خطای احتمالی تحت شرایط AC ذکر شده برابر بوده یا از آن فراتر رود | باید با جریان خطای احتمالی تحت شرایط DC ذکر شده برابر بوده یا از آن فراتر رود | ورودیهای ظرفیت قطع AC و DC ممکن است متفاوت باشند |
| دینامیک مدار | فرکانس، ضریب توان، امپدانس منبع و وظیفه خطا ممکن است اهمیت داشته باشند | انرژی منبع و نسبت اندوکتانس به مقاومت میتواند باعث تغییر در افزایش جریان و وظیفه قطع شود | محدودیتهای سازنده و مبنای آزمون برای مدار مورد نظر |
| رفتار زمان-جریان | از منحنی ارائهشده برای خانواده فیوز دقیق و عملکرد AC استفاده کنید | در مواردی که رفتار AC و DC متفاوت است، از منحنی DC قابل اعمال یا تأییدیه سازنده استفاده کنید | نوع منحنی، شرایط تست، پیشبارگذاری، محیط و تلورانس |
| ساختار فیزیکی | ممکن است از بدنههای سرامیکی، پرکنندهها، المانهای چندگانه، صفحات جرقه یا سایر ویژگیها استفاده شود | ممکن است از ویژگیهای مشابه استفاده شود که گاهی برای عملکرد DC به شکل متفاوتی چیدمان شدهاند | فیوز را صرفاً بر اساس اندازه، جنس بدنه یا پرکننده طبقهبندی نکنید |
| جایگزینی | تنها زمانی بپذیرید که گزینه مورد نظر دارای دادههای AC مناسب باشد | تنها زمانی بپذیرید که کاندیدا دارای دادههای DC مناسب باشد | شماره کاتالوگ دقیق، نه فیوزی که از نظر ظاهری مشابه است |
قانون عملی کوتاه است: فیوز را با نوع جریان، ولتاژ، جریان خطا، الزامات عملکرد و شرایط کاربردی منتشر شده مطابقت دهید. یک جریان نامی به تنهایی به هیچیک از پرسشهای مربوط به قطع جریان پاسخ نمیدهد.
چرا قطع قوس الکتریکی DC دشوارتر است
عملکرد یک فیوز در لحظه ذوب شدن المنت آن به پایان نمیرسد. ذوب شدن باعث ایجاد یک شکاف میشود، اما جریان ممکن است از طریق یک قوس الکتریکی در داخل آن شکاف ادامه یابد تا زمانی که فیوز قوس را خاموش کرده و در برابر ولتاژ بازیابی مقاومت کند.
در یک مدار AC، جریان لحظهای بهطور طبیعی در هر نیمسیکل به صفر میرسد. این موضوع باعث نمیشود که قطع جریان AC خودکار باشد یا هر فیوز AC ساده باشد: ولتاژ سیستم، جریان خطا، ضریب توان، ساختار فیوز و استاندارد آزمون همچنان اهمیت دارند. با این حال، این ویژگی فرصتهای مکرری را برای خاموش شدن قوس فراهم میکند.
در یک مدار DC خالص، جریان بهصورت دورهای از صفر عبور نمیکند. فیوز باید شرایطی را ایجاد کند که جریان قوس را به صفر برساند. بسته به طراحی فیوز، این شرایط ممکن است شامل مسیر قوس طولانیتر، محدودکنندههای چندگانه المان، تقسیم قوس، سطوح خنککننده یا پرکننده دانهای باشد. اینها احتمالات طراحی هستند، نه یک چکلیست بصری. فیوزهای AC صنعتی نیز میتوانند پرشده و محدودکننده جریان باشند، در حالی که برخی از فیوزهای DC ولتاژ پایین، فشرده هستند. “پرشده با شن”، “سرامیکی” یا “طولانیتر” بودن، بهتنهایی اثباتکننده درجهبندی DC نیست.
ثابت زمانی DC، وظیفه (duty) را تغییر میدهد
جریان خطای DC همیشه بهصورت لحظهای افزایش نمییابد. اندوکتانس مدار در برابر تغییر جریان مقاومت میکند. برای یک مدار ساده مقاومتی-سلفی، ثابت زمانی عبارت است از:
τ = L / Rکجا ل اندوکتانس و R مقاومت است. مقدار L/R بزرگتر به معنای افزایش کندتر جریان و انرژی مغناطیسی ذخیرهشده بیشتر برای مدیریت توسط فیوز در هنگام قطع مدار است. راهنمای فیوزهای سرعتبالای Bussmann شرکت Eaton توضیح میدهد که قابلیت ولتاژ DC و رفتار فیوز میتواند به این ثابت زمانی وابسته باشد؛ همچنین نشان میدهد که چرا یک درجهبندی AC-to-DC را نمیتوان از یک درصد جهانی واحد استخراج کرد.
هنگامی که سازنده الزامی تعیین کرده است، از ثابت زمانی شرایط خطا استفاده کنید. ثابت زمانی عملکرد عادی ممکن است نشاندهنده وضعیت مدار پس از اتصال کوتاه نباشد و سیستمهای باتری، کششی، مبدل و درایوهای DC بزرگ میتوانند رفتار منبع بهطور قابلتوجهی متفاوتی را ارائه دهند.
آزمون چهارگانه برای قابلیت تعویض AC/DC
قابلیت تعویض را به عنوان یک بررسی مستندات در نظر بگیرید. فیوز کاندیدا تنها زمانی تأیید میشود که هر چهار مدرک برای شماره کاتالوگ دقیق موجود باشد.
مدرک ۱: نوع جریان و ولتاژ نامی صحیح
علامت ولتاژ و برگه اطلاعات را دقیقاً همانطور که نوشته شده بخوانید:
250 VACتنها یک رتبه AC را تعیین میکند، مگر اینکه دادههای DC جداگانهای منتشر شده باشد.125 VDCتنها یک رتبه DC را تعیین میکند، مگر اینکه دادههای AC جداگانهای منتشر شده باشد.250 VAC / 125 VDCیک رتبهبندی دوگانه با دو حد متمایز است؛ این به معنای مجاز بودن 250 V برای هر دو نیست.- یک مقدار ولتاژ ساده بدون مبنای AC/DC مشخص، نیازمند بررسی مستندات سازنده و قوانین حاکم بر نشانهگذاری محصول است.
رتبهبندی ولتاژ فیوز باید حداقل برابر با حداکثر ولتاژ مدار قابل اعمال برای نوع جریان ذکر شده باشد. ولتاژ RMS AC را با استفاده از یک قاعده معادلسازی خودساخته به ولتاژ DC تبدیل نکنید. شکل موج ولتاژ تنها بخشی از عملکرد قطع جریان است.
اثبات ۲: ظرفیت قطع کافی در آن رتبهبندی
ظرفیت قطع—که رتبهبندی قطع نیز نامیده میشود—جریان احتمالی است که سازنده اعلام میکند فیوز میتواند تحت شرایط تعریفشده بهطور ایمن قطع کند. این مقدار با رتبهبندی جریان عادی فیوز متفاوت است.
برای مثال، یک فیوز 20 A ممکن است در مداری نصب شود که قادر به تأمین جریان خطایی چندین برابر بیشتر از 20 A باشد. بنابراین فیوز انتخابشده به هر دو مورد زیر نیاز دارد:
- یک رتبهبندی جریان و مشخصه جریان-زمان مناسب برای بار و هادیها یا تجهیزات محافظتشده؛ و
- ظرفیت قطع که کمتر از جریان خطای احتمالی در نقطه نصب آن، تحت مبنای آزمون AC یا DC قابل اعمال نباشد.
فرض نکنید که ظرفیت قطع AC برای DC نیز صدق میکند. اگر برگه اطلاعات مقادیر جداگانهای را منتشر کرده است، از مقدار مربوط به مدار واقعی استفاده کنید. اگر هیچ مقدار DC منتشر نشده است، راهنمایی کاربردی کتبی سازنده را دریافت کنید یا فیوزی با قابلیت DC مستند انتخاب نمایید.
اثبات ۳: مشخصه عملکرد مناسب
تطبیق ولتاژ و ظرفیت قطع، انتخاب را کامل نمیکند. فیوز باید ضمن کارکرد در زمان مورد نیاز برای حفاظت از مدار، بار عادی و جریان گذرا مورد نظر را تحمل کند.
موارد زیر را برای خانواده دقیق فیوز بررسی کنید:
- منحنی زمان-جریان و اینکه آیا حداقل ذوب، میانگین ذوب یا کل زمان قطع را نشان میدهد؛;
- مقدار I²t پیش از قوس و کل زمان قطع در مواردی که تحمل انرژی تجهیزات اهمیت دارد؛;
- دادههای جریان عبوری پیک در ناحیه محدودکننده جریان؛;
- دستهبندی بهرهبرداری یا کلاس فیوز؛;
- شرایط دمای محیط، پیشبارگذاری، کارکرد چرخهای و پایه فیوز.
رفتار جریان-زمان AC و DC ممکن است در برخی نواحی با مدتزمان طولانیتر به هم نزدیک شوند، اما این مشاهده به معنای اثبات قابلیت قطع DC نیست. از منحنی و یادداشتهای کاربردی ارائهشده برای وظیفه مورد نظر استفاده کنید.
اثبات ۴: شرایط کاربرد و نصب
شرایطی را که میتواند یک رتبهبندیِ در غیر این صورت مناسب را باطل کند، تأیید کنید:
- ثابت زمانی L/R در DC و پیکربندی منبع؛;
- انرژی باتری یا خازن؛;
- توپولوژی مبدل یا درایو بازگرداننده انرژی (regenerative-drive)؛;
- حداقل و حداکثر جریان خطای احتمالی؛;
- سازگاری ولتاژ، جریان، دما و ظرفیت قطع فیوزهولدر؛;
- استاندارد، تاییدیه و مستندات بازار مورد نیاز؛;
- دمای محفظه، تهویه، ارتفاع و بارگذاری چرخهای در مواردی که سازنده آنها را به عنوان متغیرهای انتخاب در نظر میگیرد.
فیوزهولدر بخشی از سیستم حفاظتی نصبشده است. یک لینک فیوز با درجهبندی صحیح در یک هولدر نامناسب، یک مجموعه معتبر نیست. این راهنمای اصطلاحات لینک فیوز در مقابل فیوز تفاوت بین لینک قابل تعویض و دستگاه فیوز کامل را توضیح میدهد.
آیا میتوان از یک فیوز AC در مدار DC استفاده کرد؟
نه بر اساس علامت AC یا درجه آمپر مشابه آن. فیوز با درجهبندی AC تنها زمانی میتواند در کاربرد DC استفاده شود که سازنده، درجهبندی DC یا دادههای کاربردی مربوط به شرایط سیستم مورد نظر را ارائه دهد.
یک فیوز کارتریجی را در نظر بگیرید که با 250 VAC بدون مقدار DC قابل مشاهده علامتگذاری شده است. حتی اگر مدار هدف تنها 48 VDC باشد و درجه آمپر صحیح به نظر برسد، صرفِ علامتگذاری ثابت نمیکند که فیوز میتواند جریان خطای DC موجود را قطع کند. گام بعدی، اعمال یک درصد کاهش توان (derating) ثابت نیست؛ بلکه یافتن برگه اطلاعات دقیق کاتالوگ یا دریافت تأییدیه از سازنده است.
برخی از راهنماهای مهندسی سازندگان، روشهای محدودی را برای ارزیابی خانوادههای خاصی از فیوزهای AC در مدارهای DC تعریفشده شرح میدهند. آن رویهها میتوانند به ولتاژ DC، حداقل جریان اتصال کوتاه، ثابت زمانی و توپولوژی مدار وابسته باشند. اینها روشهای مهندسی برای خانواده محصول هستند، نه مجوزی کلی برای تبدیل هر فیوز AC به سرویس DC.
آیا میتوان از یک فیوز DC در مدار AC استفاده کرد؟
فرض نکنید که علامتگذاری DC بهطور خودکار درجهبندی AC را فراهم میکند. فیوز ممکن است از نظر فیزیکی قادر به قطع یک وظیفه خاص AC باشد، اما تأییدیه تدارکات و طراحی نیازمند شواهد منتشرشده برای آن کاربرد است.
اگر فیوز دارای هر دو درجهبندی AC و DC باشد، مدار AC را بر اساس مقادیر AC ارزیابی کنید. اگر تنها دارای درجهبندی DC است، بهجای تلقی کردن سرویس DC بهعنوان یک گواهینامه “سختگیرانهتر” جهانی که بهطور خودکار AC را پوشش میدهد، مستندات سازنده را بررسی کنید. روشهای تست، تعاریف ولتاژ، ظرفیتهای قطع، دستهبندیهای بهرهبرداری و تأییدیهها، برچسبهای قابل جایگزینی نیستند.
نحوه خواندن رتبهبندیهای AC-Only، DC-Only و دوگانه
| مستندات یافت شد | تصمیم | اقدام بعدی مورد نیاز |
|---|---|---|
| فقط ولتاژ AC و ظرفیت قطع AC | فقط AC برای شواهد موجود | در محدوده رتبهبندیهای AC استفاده کنید یا دادههای کاربردی DC جداگانه درخواست نمایید |
| فقط ولتاژ DC و ظرفیت قطع DC | فقط DC برای شواهد موجود | در محدوده رتبهبندیهای DC استفاده کنید یا دادههای کاربردی AC جداگانه درخواست نمایید |
| مقادیر ولتاژ و قدرت قطع AC و DC را تفکیک کنید | کاندیدای دارای رتبهبندی دوگانه | هر مدار را با مقادیر و شرایط عملکردی مختص به خود بررسی کنید |
| یک علامت ولتاژ وجود دارد اما نوع جریان نامشخص است | تایید نشده | علامتگذاری را از طریق برگه اطلاعات دقیق یا سازنده مشخص کنید |
| ولتاژ صحیح است اما شواهد کافی برای قدرت قطع وجود ندارد | رد کنید یا به صورت موقت نگه دارید | جریان خطای احتمالی را تعیین کرده و دادههای قطع متناظر را دریافت کنید |
| درجهبندیهای صحیح اما سیستم فیزیکی یا دستهبندی بهرهبرداری اشتباه | غیر قابل تعویض | سیستم فیوز و پایه فیوز صحیح را انتخاب کنید |
یک فیوز با درجهبندی دوگانه، یک فیوز جهانی نیست. محدودیتهای AC و DC آن میتواند متفاوت باشد و یک شماره کاتالوگ یکسان ممکن است ظرفیتهای قطع یا یادداشتهای کاربردی متفاوتی برای هر نوع جریان داشته باشد. دادهها را بهطور جداگانه در صورتحساب مواد یا بررسی جایگزینی ثبت کنید.
چرا قوانین ثابت تبدیل AC به DC شکست میخورند
قوانینی مانند “نصف کردن درجهبندی ولتاژ AC برای DC” ممکن است شبیه به مقداری باشد که برای یک خانواده محصول منتشر شده است، اما بهعنوان قوانین انتخاب عمومی ناایمن هستند. ایتون (Eaton) خاطرنشان میکند که برای بسیاری از فیوزهای سرعتبالا، درجهبندی DC میتواند کمتر از درجهبندی AC باشد و با افزایش ثابت زمانی کاهش یابد؛ همان راهنما همچنین شرایط ویژهای را توصیف میکند که در آن قابلیت DC ممکن است رفتار متفاوتی داشته باشد. دقیقاً به همین دلیل است که روش تعریفشده توسط سازنده باید جایگزین یک نسبت جهانی شود.
میانبرهای زیر بهعنوان مدرک قابلقبول نیستند:
| میانبر | چرا این کار با شکست مواجه میشود | شواهد صحیح |
|---|---|---|
| جریان نامی یکسان | جریان نامی، قابلیت قطع قوس الکتریکی را تعیین نمیکند | دادههای ولتاژ AC/DC و ظرفیت قطع |
| ولتاژ DC پایینتر از مقدار درجشده برای AC است | عدد پایینتر بهتنهایی اثباتکننده قابلیت قطع DC نیست | جریان نامی DC منتشرشده یا روش کاربردی |
| فیوز DC بلندتر است | ابعاد، نشاندهنده عملکرد تستشده نیستند | شماره کاتالوگ و برگه اطلاعات |
| هر دو فیوز حاوی پرکننده کوارتز هستند | ویژگیهای ساختاری، رتبهبندی محسوب نمیشوند | علامتگذاری، مبنای تست و دادههای سازنده |
| نگهدارنده، فیوز را میپذیرد | تناسب مکانیکی، اثباتکننده سازگاری الکتریکی نیست | تأیید کامل سیستم فیوز/نگهدارنده |
| یک سری مشابه دارای رتبهبندی DC است | رتبهبندیها بین خانوادهها یا مدلهای مختلف قابل انتقال نیستند | مستندات دقیق شماره قطعه |
سه بررسی کاربردی
۱. جایگزینی یک فیوز فقط AC در یک مدار کنترل
اگر قطعه اصلی و جایگزین هر دو دارای ولتاژ AC، رتبهبندی جریان، ظرفیت قطع، مشخصه عملکرد و سازگاری با سیستم فیزیکی مورد نیاز باشند، مقایسه میتواند بر اساس دادههای AC ادامه یابد. رتبهبندی DC بالاتر در یک گزینه، فقدان کلاس AC، منحنی یا تأییدیه مورد نیاز توسط طراحی تجهیزات را جبران نمیکند.
۲. استفاده از یک فیوز با رتبهبندی دوگانه در یک محصول با مدل AC و DC
این دو مدل را به عنوان کاربردهای مجزا در نظر بگیرید. برای محصول AC، مقادیر VAC و ظرفیت قطع AC را ثبت کنید. برای محصول DC، مقادیر VDC و ظرفیت قطع DC به همراه هرگونه ثابت زمانی مجاز یا محدودیتهای مدار را ثبت کنید. ارزیابی تکمیلشده یک مدل را برای مدل دیگر کپی نکنید.
۳. حفاظت از مدارهای PV یا باتری
مقایسه AC/DC تنها گام نخست است. رشتههای فتوولتائیک (PV) ممکن است به لینکهای فیوز gPV و مستندات کاربردی در محدوده استاندارد IEC 60269-6 نیاز داشته باشند؛ سیستمهای باتری میتوانند جریان خطای قابلتوجه و انرژی ذخیرهشده بالایی داشته باشند. از راهنمای ظرفیت قطع فیوز DC برای سیستمهای PV برای پرسش مربوط به توان خطا و راهنمای انتخاب سایز فیوز 12 V برای ورودیهای هادی و بار ولتاژ پایین استفاده کنید. یک ضریب کلی را از یک بازار یا کاربرد به بازار یا کاربرد دیگر وارد نکنید.
برای دستهبندیهای بهرهبرداری گستردهتر و انتخاب سیستم فیوز IEC، از راهنمای فیوز IEC 60269. صفحه مقایسه، مناسب بودن AC/DC را تعیین میکند؛ این صفحه جایگزین فرآیند کامل سایزبندی و هماهنگی نمیشود.
سوابق جایگزینی فیوز AC/DC
از این جدول برای بازبینی طراحی، جایگزینی در حین نگهداری، یا استعلام قیمت (RFQ) استفاده کنید.
| فیلد | ورودی الزامی |
|---|---|
| شماره کاتالوگهای موجود و پیشنهادی | |
| سیستم لینک فیوز و پایه فیوز | |
| نوع جریان مدار در محل فیوز | شکل موج AC / DC / یکسوشده یا مبدل |
| حداکثر ولتاژ قابل اعمال مدار | |
| مقدار نامی ولتاژ AC کاندید | مقدار / منتشر نشده / غیرقابل اعمال |
| مقدار نامی ولتاژ DC کاندید | مقدار / منتشر نشده / غیرقابل اعمال |
| جریان خطای احتمالی | |
| ظرفیت قطع AC | مقدار و مبنای آزمون / غیرقابل اعمال |
| ظرفیت قطع DC | مقدار و مبنای آزمون / غیرقابل اعمال |
| ثابت زمانی L/R مورد نیاز برای DC | بله / خیر / حلنشده |
| مشخصه زمان-جریان | |
| I²t پیشقوسی و I²t کل | |
| کلاس فیوز یا دستهبندی بهرهبرداری | |
| شرایط محیطی، چرخهای، ارتفاع یا نگهدارنده | |
| تأییدیه مورد نیاز یا مستندات استاندارد | |
| سند سازنده و ویرایش | |
| تعیین تکلیف نهایی | تأییدشده / ردشده / نیازمند بررسی سازنده |
The راهنمای فیوز الکتریکی VIOX نقشه انتخاب گستردهتری را ارائه میدهد. هنگامی که الزامات کاربردی تعریف شدند، موارد موجود را بررسی کنید خانوادههای فیوز و پایه فیوز فشار ضعیف VIOX یا ولتاژ مدار، نوع کارکرد AC/DC، جریان عادی، پروفیل گذرا، جریان خطای احتمالی، کلاس فیوز، زمان عملکرد مورد نیاز، فرمت پایه فیوز و ثابت زمانی DC را در صورت لزوم ارسال کنید به [email protected].
