فصل اول
روش انتخاب فیوز برای ترانسفورماتورها
نحوه سایز فیوز برای ترانسهای توزیع:
یک راه‌حل ارزان برای حفاظت ترانسهای توزیع استفاده از فیوز در سمت MV ترانس میباشد. ترانسهایی تا توان 2500kVA را می‌توان با این روش حفاظت کرد.
در مرحله اول لازم است یک سازنده خاص را انتخاب نمود و با توجه مشخصات ذکر شده، نسبت به انتخاب فیوز اقدام کرد. سازندگان معمولاً مشخصات فیوزهای خود را در صفحه جریان-زمان (شکل1) نشان می‌دهند همچنین مشخصات بیشتر را در جداول تکمیلی(جدول1) می‌آورند.
مراحل لازم برای انتخاب فیوز برای ترانس به شرح زیر است.
ترانسها در زمان راه اندازی جریان زیادی به مدت کوتاه می‌کشند. این جریان به Inrush معروف است. مقدار این جریان در حدود 12 برابر جریان نامی اولیه و مدت زمان آن در حدود 1/0 ثانیه است. برای مشخص کردن این نقطه در صفحه جریان-زمان فیوزها ، خطی افقی که محور زمان را در 1/0 ثانیه قطع می‌کند رسم می‌کنیم. همچنین خطی عمودی که از 12 برابر جریان نامی اولیه عبور می‌کند رسم کنید. محل تقاطع دو خط را نقطه A و جریان آنرا Ia می‌نامیم. این نقطه همان Inrush ترانس را مشخص می‌کند. منحنی فیوزی که انتخاب می‌کنیم می‌بایست در سمت راست این نقطه قرار داشته باشد. لذا اولین منحنی سمت راست این نقطه را انتخاب می‌کنیم.
خط زمان 1/0 ثانیه را ادامه می‌دهیم تا منحنی فیوز انتخابی را قطع کند. این نقطه را C می‌نامیم. جریان این نقطه را Ic می‌نامیم. این جریان از تقاطع محور عمود عبوری از نقطه C با محور جریان بدست می‌آید.
لازم است که شرط زیر برقرار باشد.
در صورتیکه رابطه فوق برقرار نبود رنج فیوز را یک سایز بالاتر می‌بریم.
جریان عبوری از سمت MV ترانس به ازای خطای اتصال کوتاه سه فاز در سمت LV را می‌یابیم. این جریان از حداقل جریان قطع فیوز (I3) باید بیشتر باشد. حداقل جریان قطع فیوز در جدول (1) آمده است. به طور معمول حداقل جریان قطع 5 برابر جریان نامی فیوز است.
به منظور جلوگیری از فرسودگی زود هنگام فیوز، جریان نامی فیوز را 30 درصد بیشتر از حداکثر جریان عبوری از ترانس در زمان اضافه بار در نظر می‌گیریم.
شکل (1)
جدول(1): مشخصات الکتریکی فیوزهای MV ساخت Areva
مثال:
می‌خواهیم برای یک ترانس با ظرفیت 1000 kVA و سطح ولتاژ 20/0.4 kV و امپدانس اتصال کوتاه 5% فیوز انتخاب کنیم. فرض می‌کنیم این ترانس مجاز است 10 درصد اضافه بار را به مدت یک ساعت تحمل نماید.
مراحل فوق را طی می‌کنیم.
تصمیم داریم از محصولات Areva استفاده نماییم. لذا خط افقی 0.1 ثانیه را در صفحه جریان- زمان فیوزها رسم می‌کنیم.
جریان سمت اولیه ترانس برابر است با:
جریان هجومی ترانس را 12 برابر جریان نامی در نظر می‌گیریم. این جریان برابر است با:
خط عمودی 345 آمپر را رسم می‌کنیم. محل تقاطع دو خط فوق را A نامیده و اولین فیوز بعد از این نقطه را که فیوز 50 آمپر است انتخاب می‌کنیم. خط افقی 1/0 ثانیه را ادامه می‌دهیم تا منحنی این فیوز را در نقطه C قطع نماید. جریان این نقطه را از روی محور جریان می‌خوانیم که برابر است با 490 آمپر. شکل «2» این نقاط را نشان می‌دهد.
شرط اول را امتحان می‌کنیم.
لذا شرط اول برقرار است.
شکل(2)
در صورتیکه در سمت LV ترانس اتصال کوتاه شود، جریان سمت اولیه ترانس برابر خواهد بود با:
از جدول (1) حداقل جریان قطع فیوز 50 آمپر و 24 کیلوولت برابر است با 250 آمپر و چون:
بنابراین شرط دوم نیز برقرار است.
حداکثر جریان ترانس با فرض وجود اضافه بار و 30 درصد ضریب امنیت برابر است با:
از آنجا که این جریان از 50 آمپر کمتر است لذا شرط سوم نیز برقرار است. در نتیجه فیوز 50 آمپری مناسب حفاظت این ترانس خواهد بود.
فصل دوم
معرفی خانواده فیوز ها:
فیوزها بر اساس منحنی ذوب سیم حرارتی به دو نوع تقسیم میگردند:
•کند کار
•تند کار
فیوز برای حفاظت سیم , دستگاههای الکتریکی و ترانسفورماتورهای کوچک وغیره … در مقابل بار
زیاد وجریان زیاد و اتصال کوتاه به کار برده می شود .
1) فیوز مخصوص سیم LS
برای حفاظت سیم ساخته شده و معمولا از نوع دیازد می باشد و قدرت قطعشان قدری کمتر از فیوز های NHاست.
2) فیوز NH«فیوز فشار ضعیف با قدرت قطع زیاد»
این فیوز ها برای جریان های 600آمپر و 500ولت ساخته شده است و برای حفاظت سیم و کابل در توزیع با قدرت های زیاد به کار برده می شود و می تواند تا 25کیلو آمپر را با اطمینان کامل قطع نماید.
3) فیوز HH«فیوز فشار قوی با قدرت قطع زیاد»
در شبکه های قدرت که اتصال کوتاه تا 400 میلیون ولت آمپر است به کار برده می شود وبیشتر برای حفاظت دستگاه ها و تاسیسات الکتریکی در مقابل اثرات دینامیکی و حرارتی جریان اتصال کوتاه به کار برده می شود.
در اروپا فیوز ها را با ضریب ذوب می شناسند وتقسیم بندی می نمایند .
ضریب ذوب=جریان نسبی/ حداقل جریانی که سبب قطع و با حروف زیر دسته بندی می گردد
4) فیوزها در حفاظت از انشعاب موتور :
جریان راه انداز موتورها معمولا تا 7 برابر جریان نامی می باشد ولی برای انتخاب فیوز از همان جریان نامی استفاده می گردد و بر اساس استاندارد آلمان بدون راه اندازی موتوری ,کوچکترین فیوزی که تا 6 برابر جریان اسمی را برای مدت 5 ثانیه تحمل کند انتخاب می گردد.با راه انداز مثلث ,تا 2 برابر جریان اسمی به مدت 15 ثانیه تحمل کند.و بر استاندارد امریکا , اندازه فیوز سریع 3 برابر جریان اسمی موتور و اندازه فیوز تاخیری 1,75 برابر جریان اسمی موتور انتخاب می گردد.
* در موتور آسنکرون روتور قفس سنجابی از فیوز کند کار با جریان نامی 2,5-1,5برابر جریان نامی موتور استفاده می گردد.
* در موتور آسنکرون روتور سیم پیچی شده (اتصال ستاره-مثلث) فیوز کندکار با جریان نامی 1تا 1,5 برابر جریان نامی موتور استفاده می گردد.
* درجهت حفاظت ترانسفورماتور ها فیوز با جریان در حدود 2 برابر جریان نامی اولیه برای اولیه و برابر جریان نامی ثانویه برای ثانویه ترانس محاسبه می گردد.
جریان راه‌اندازی موتور تقریباً6-7 برابر جریان نامی و به مدت 6 ثانیه است. لذا لازم است منحنی فیوز بالاتر از این جریان قرار گیرد. در صورتیکه از منحنی فیوزهای حفاظت ترانس استفاده نماییم جریان نامی فیوز مناسب برای اینکار خیلی بالا خواهد رفت. پس لازم است از نوع دیگری از فیوزها که منحنی جریان-زمان آنها خمیدگی بیشتری دارد استفاده نماییم. این نوع فیوز را کندکار یا کندسوز می‌نامند و با زمان قطع بالایی که دارند (کلاس بالاتر) برای حفاظت موتور مناسب می‌باشند.
همچنین توجه داریم که بر خلاف ترانس، جریان راه‌اندازی موتور بسیار بالا میباشد. جریانهای راه‌اندازی 700 آمپر بسیار معمول است. این جریان را با جریان 336 آمپر ترانس مقایسه نمایید. لذا لازم است که منحنی‌های فیوزهایی که برای حفاظت موتوری بکار می‌روند مشخصه متفاوتی داشته باشند.
* برای محافظت از خازن لازم است جریانهای گذرای فرکانس بالا و هارمونیکهای مرتبه بالا در نظر گرفته شوند. انتخاب فیوز برای بانک خازنی ساده است. یکی از دو روش زیر را می‌توان بکار برد:
جریان نامی فیوز در حدود 7/1 تا 8/1 برابر جریان هر پله از بانک خازنی
ولتاژ نامی فیوز بزرگتر از 1/1 برابر ولتاژ نامی بانک خازنی
دو روش فوق برای بانکهای خازنی تکی مناسب است.
* برای حفاظت سیم ها و کابل های انشعابی معمولی که موتور های برقی را تغذیه نمی کند از فیوز مطابق جدول استفاده می شودو به طور کلی رابطه Isc>KInبرقرار باشد.
فیوز مینیاتوری :
به طور کلی برای حفاظت از تجهیزات الکترونیکی , آزمایشگاهی و اندازه گیری تجهیزات وتلویزیون و... می باشد.ودر 4سایز با رنج جریان 20میلی آمپر تا 20آمپر را دارا هستیم :
بطری (Diazed ) :
بر اساس سایز فیوز , فیوز دارای قطر متفاوت و دارای کلاه پیچی و بدنه فیوزی مخصوص به خود می باشد .قطر متفاوت فیوز ها بر اساس رنج جریان آنها می باشد.برای جلو گیری از مشکلات احتمالی کلاه پیچی، دارای رنگ میباشد به عنوان مثال :
فیوز شیشه ای 10آمپر دارای نشان قرمز بر روی سرشان است که با آدابتور پیچی قرمز 10آمپر متصل می گردد.
زمانی که فیوز Diazed بسوزد, رنگ بر روی سر فیوز آشکار گشته ودر کلاه پیچی نمایان می‌گردد.
فیوز با کلاه پیچی که بر روی بدنه پیچ گشته است نگهداری می گردد. طراحی بدنه Diazed بر اساس یک و سه پل میباشد.
بدنه فیوز می تواند بر روی پنل و ریل Din 35 قرار گیرد ودارای کلاس های Gl/gG ,gR,Fast blow می باشد.
به طور کلی کاربرد فیوز ها را می‌توان در دسته زیر قرار داد:
gRنیمه هادی درایو منابع تغذیه سریع
gG/ gLسیم کابل تابلو و ... متوسط
M فقط الکتروموتور اتصال کوتاه کند کار
سیلندری (Cylinder) :
این فیوز ها به طور عمده در صنعت ودر حفاظت از وسایل الکترونیکی مثل موتور و درایور و... مورد استفاده قرار می گیرد ودر 4سایز با رنج جریان 1تا 125آمپر است واین فیوز دارای کلاه های فلزی در دو انتها و بدنه ای چینی می باشد.در کلاس های gl/gF,aM و gR موجود می باشد.
کاردی (KNIFE BLADE) :
از این فیوز برای منابع تغذیه توزیع شده و تجهیزات الکتریکی بزرگ مثل موتور و...استفاده می گرددوداری 7 سایز با رنج جریان 2تا 1600آمپر می باشد.
این فیوز دارای چاقویی در انتها میباشد و بدنه فیوز با یک یا سه پل طراحی می شود و بر روی پنل یا ریل DINقرار می گیرد.در کلاس های gl/gG,aM,aRو gRموجود می باشد.
Reference
IEC 60269-1:2006+AMD1:2009+AMD2:2014 CSV Consolidated version Low-voltage fuses - Part 1: General requirements
IEC 60038:1983, IEC standard voltages
IEC 60050(441):1984, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) – Chapter 441: Switchgear, controlgear and fuses Amendment 1 (2000)
IEC 60269-2, Low-voltage fuses – Part 2: Supplementary requirements for fuses for use by authorized persons (fuses mainly for industrial application) – Examples of standardized systems of fuses A to I)
IEC 60269-3, Low-voltage fuses – Part 3: Supplementary requirements for fuses for use by unskilled persons (fuses mainly for household or similar application) – Examples of standardized systems of fuses A to F
IEC 60269-4, Low-voltage fuses – Part 4: Supplementary requirements for fuse-links for the protection of semiconductor devices
IEC 60269-5, Low-voltage fuses – Part 5: Guidance for the application of low-voltage fuses