فیوز چیست؟

موقعیتی را در نظر بگیرید که برق قطع شده‌ است و پس از یک ساعت قطعی، ناگهان جریان برقرار می‌شود.
چنین مواردی معمولاً با ورود جریان با ولتاژ بالا همراه هستند. وظیفه فیوز محافظت از تجهیزات برقی خانه در مقابل این جریان‌های مخرب است. هنگامی که فیوز خراب می‌شود یا آسیب می‌بیند، جرقه‌های ناگهانی اتفاق می‌افتند که با احتمال زیاد به لوازم خانگی آسیب وارد می‌کنند.
فیوزها به‌طور کلی بر حسب آمپر تفکیک می‌شوند. با این حال، عملکرد آن‌ها تولید گرما (درون خود فیوز و به‌دلیل مقاومت داخلی فیوز) در سناریوهایی است که جریان ورودی فراتر از توان مدار است.

فیوزها اجزای ساده‌ای از مدار هستند و ویژگی‌های خاص کمی هم دارند که در ادامه توضیح می‌دهیم:

• مقدار نرخ جریان – مقدار جریانی که فیوز، قبل از ذوب شدن فلز داخلی آن، تحمل می‌کند. مقدار نرخ جریان را با آمپر مشخص می‌کنند و این مقدار، ویژگی‌های گرمایی را نیز تعیین می‌کند.
• مقدار نرخ ولتاژ – در اینجا، ولتاژ در اتصال سری با فیوز است و به‌همین دلیل، مقدار نرخ ولتاژ را تغییر نمی‌دهد.
• دما – برای کاهش نرخ جریان، دمای عملکردی فیوز بیشتر می‌شود و همین امر (در هنگام رشد شدید جریان) باعث ذوب شدن فیوز می‌گردد.
• کاهش ولتاژ – وقتی جریانی بیشتر از توان دستگاه (یا سیستم سیم‌کشی) وارد آن شود، فیوز ذوب می‌شود و همین امر فیوز را به یک مدار باز تبدیل می‌کند. به این دلیل، مقاومت تغییر می‌کند و افت ولتاژ حداقل می‌شود.

اصل کار فیوز، قاعده تولید گرمای زیاد در مقابله با شدت جریان است. بخش اصلی فیوز یک نوار نازک یا سیم فلزی است.
اتصال فیوز در مدار الکتریکی، همیشه سری است. هنگامی که جریان با شدت بالایی وارد مدار الکتریکی می‌شود، فیوز در موقعیت خود ذوب می‌شود و مداری باز را تشکیل می‌دهد.

فیوز از عناصری چون مس، آلومینیوم و نقره ساخته می‌شود. وقتی فیوزی ذوب می‌شود و کارایی خود را از دست می‌دهد، می‌توان آن را با نمونه‌ای مشابه جایگزین و مدار را دوباره بست.

روش‌های زیادی برای طبقه‌بندی فیوزها وجود دارند. طبقه‌بندی پایه اما بر اساس قابلیت استفاده مجدد از آن‌ها است. بر این اساس، فیوزها به دو دسته کلیِ یکبار مصرف و با قابلیت تنظیم مجدد تقسیم می‌شوند.
در انواع یکبارمصرف، پس از ذوب شدن هسته فیوز، به دلیل ورود جریان زیاد، باید فیوز را با نمونه مشابه جایگزین کرد. از این نوع فیوزها در سیستم‌های الکترونیکی و الکتریکی خانه‌ها، صنایع و محصولات مصرفی استفاده می‌کنند.
فیوزهای قابل تنظیم به‌صورت اتوماتیک و با تغییر مقاومت خود، دوباره فعال می‌شوند. درواقع، در این فیوزها، محتویات الکتریکی فیوز آنچنان تخریب نمی‌شوند که نتوان دوباره از آن بهره برد.
علاوه بر این نحوه تقسیم‌بندی، تقسیم‌بندی کاربردی‌تری هم از فیوزها وجود دارد که بر اساس جریان AC یا DC محقق می‌شود.

تفاوت اصلی فیوزهای DC از انواع AC، اندازه فیوز است. در مدار DC، زمانی که جریان از حد مجاز فراتر می‌رود، سیم فلزی فیوز ذوب شده و بقیه مدار را از منبع تغذیه حذف می‌کند.
از آنجایی که نوع DC مقداری ثابت و همیشه بالای ۰ ولت دارد، ممکن است بین سیم‌های ذوب‌شده قوس الکتریکی ایجاد شود که اجتناب از آن و خاموش کردن آن بسیار دشوار است. از این رو، در مقایسه با انواع AC، الکترودهای فیوزهای DC در فاصله‌های بلندتری از هم قرار می‌گیرند.

جریان AC (و ولتاژ آن) در بازه ۵۰ تا ۶۰ بار در ثانیه، نوسان می‌کند و دامنه سیگنال از حداقل آن تا حداکثر متغیر است.
در یک نقطه مشخص از این نوسان، ولتاژ AC به صفر می‌رسد و همین امر باعث خاتمه سریع قوس الکتریکی ممکن می‌شود.
درنتیجه، اندازه فیوزهای AC غالباً بسیار کوچکتر از از انواع DC هستند.

فیوزهای قابل سیم‌کشی مجدد یا کیت-کت، نوعی فیوز کم ولتاژ (LV) هستند.
از این نوع فیوزها در سیم‌کشی خانه، صنایع کوچک و سایرکاربردهای از این دست، استفاده می‌شوند. 

همانطور که از نام آن‌ها مشخص است، فیوزهای کارتریج یا کاملاً محصور، ساختاری کاملا بسته دارند و اتصال‌های فیوز کاملاً به‌ نگهدارنده یا بدنه آن اتصال یافته است. با استفاده از این نوع طراحی، قوس‌های ایجاد شده درون نگهدارنده فیوز محصور می‌شوند و از ایجاد اختلال جلوگیری می‌شود.

این نوع از فیوزها به دو زیر دسته تقسیم می‌شوند:

۱- فیوز کاتریجی نوع D 

۲- فیوز کاتریجی پیوندی

فیوزهای فشار قوی یا ولتاژ بالا، معمولاً در سیستم‌های قدرت استفاده می‌شوند و برای ولتاژهایی بالاتر از ۱۵۰۰ تا ۱۳۸۰۰۰ ولت کاربرد دارند. این فیوزها برای محافظت از ترانسفورماتورها، کوچک یا بزرگ، کارایی بالایی دارند.

فیوزهای سطحی یا SMD کاربردهای DC محوری چون استفاده در گوشی‌های همراه، درایوهای دیسک سخت، دوربین‌ها، پخش‌کننده‌های دی وی دی و ...، که در آن‌ها فضا یک محدودیت است، به‌کار می‌روند. انواع مختلفی از این نوع فیوزها وجود دارند:

• فیوزهای تراشه‌ای سریع
• فیوزهای تراشه‌ای بسیار سریع
• فیوزهای تراشه‌ای مقاوم به پالس
• فیوزهای تراشه‌ای با جریان بالا
• فیوزهای مخابراتی

فیوزها نقشی اساسی در ایجاد اتصال الکتریکی در خودروها دارند. بار بیش از حد یا اتصال کوتاه در یک ماشین یا موتور سیکلت می‌تواند آسیب‌های فاجعه باری به وسیله نقلیه و سرنشینان آن وارد کند.