فیوز و محافظ ولتاژ
وقوع رعد و برق امری هیجانانگیز و مفرح است، اما ترس را نیز با خود دارد. ترسناک است، برای اینکه خطرناک است. جهش شرارههای برق، انرژی الکتریکی عظیمی را به همراه دارد که در کسری از ثانیه آزاد میشود. اگر برق به نزدیکی خانه شما برخورد کند، این حجم از الکتریسیته باید جایی را برای حرکت خود پیدا کند. یکی از این جاها سیستم برقکشی خانه شما است که اگر این اتفاق بیافتد، تمام وسایل برقی متصل به پریز را خراب میکند یا میسوزاند.
محال است بتوانید مانع از خسارت برق به وسایل خانه شوید، پس بهترین کار این است که قبل از رسیدن طوفان وسایل برقی را از پریز خارج کنید. کار مفید دیگری که میتوانید انجام دهید، نصب محافظ ولتاژ است. این جعبه های ارزان و فشرده با امکان تخلیه اضافه بار، تغییرات ناگهانی ولتاژ را حذف کرده و احتمال آسیب به وسایل الکتریکی حساس شما را کاهش میدهند. اجازه بدهید با نگاهی دقیق تر، نحوه کار آنها را بررسی کنیم. پس با شرکت سنابرق توان که یکی از سایت های فروش درایو آسانسور می باشد، همراه باشید.
این تصویر آتش سوزی ناشی از برق را نشان میدهد. اعداد و ارقام در هر کشور و در هر سال تغییر میکند، اما به طور کلی خطاها یا نواقص الکتریکی 25 تا 50 درصد آتشسوزیها را تشکیل میدهند. محافظ برق و فیوز به کاهش خطر آتشسوزی کمک می کنند. تصویر، یک آتشنشان تحت آموزش را نشان میدهد که با خاموشکننده دیاکسیدکربن در حال خاموش کردن آتشسوزی ناشی از الکترسیته است. این تصویر توسط ویلیام کنی از تمرینات نیروی دریایی آمریکا گرفته شده است.
اضافه ولتاژ چیست؟
جریان الکتریکی به حرکت الکترونها (ذرات ریزی در داخل اتم) گفته میشود که انرژی را در یک فلز یا ماده دیگر جابجا میکنند. این فلز یا ماده به شکل یک مسیر بسته طراحی میشود که به آن مدار میگویند. همچنین باید یاد گرفته باشید که برق بسیار خطرناک است. اگر به جان خود اهمیت میدهید، نباید با برق بازی کنید. الکتریسیتهای که از کارخانههای تولید برق به خانه ما میآید، با ولتاژ بسیار بالا حرکت میکند تا از هدررفت برق جلوگیری شود. ترانسفورمرها در ایستگاههای محلی در نزدیکی ساختمانها نصب میشوند و ولتاژ برق را پایین میآورند تا برای وسایل برقی ما قابل استفاده باشد. وسایل مختلف ولتاژهای مختلفی مصرف میکنند. وسایل گرمایشی (آبگرمکن برقی، توستر و بخاری) به جریانی نیاز دارند که مقدار زیادی انرژی در اختیار آنها قرار دهد، اما تجهیزات الکترونیکی (سی دی پلیر، تلویزیون و…) جریان و انرژی بسیار کمتری مصرف میکنند. تمام این وسایل نیاز به الکتریسیتهای دارند که دارای یک ولتاژ نسبتاً پایدار باشد.
اما گاهی اوقات به دلیل نحوه توزیع برق در شبکه یا خاموش و روشن شدن یک دستگاه برقی بزرگ با موتور قوی در یک کارخانه نزدیک، شبکه دچار نوسان شده و برق منزل شما با اضافه ولتاژ یا افت ولتاژ مواجه میشود. به تغییرات جزئی ولتاژ اسپایک ولتاژ[1] میگویند. به تغییراتی که ماندگاری بیشتری دارند، اضافه ولتاژ میگویند. اسپایک ولتاژ و اضافه ولتاژ معمولاً تأثیری روی وسایل برقی بزرگ ندارند، اما ممکن است به قطعات کوچک و حساس تجهیزات الکترونیکی آسیب برسانند. چیزی که ما به آن نیاز داریم، وسیلهای است که بتواند این نوسانات را حذف کند و این کاری است که محافظ ولتاژ انجام میدهد.
محافظ ولتاژ چگونه کار میکند؟
تجهیزات مورد استفاده شما برق مورد نیاز خود را از پریز میگیرند. این تجهیزات با یک تکه سیم به پریز وصل میشوند. در محافظ ولتاژ، سیم اصلی برق (سیم فاز) یک اتصال اضافی یا انحرافی دارد که به سیم اتصال به زمین یا ارت وصل میشود. (سیم ارت سیم محافظتی مدار است که جریانهای ناخواسته را به زمین هدایت میکند.) این اتصال در حالت عادی غیرفعال است و هنگامی که ولتاژ مدار از حد معمول بالاتر برود و جریان الکتریکی به شدت افزایش یابد، اضافه جریان ایجاد شده را به زمین منتقل میکند. پس جریانی بالاتر از جریان معمول به سمت وسایل شما هدایت نمیشود و به این ترتیب وسایل برقی دچار آسیب نخواهند شد.
اما اتصال اضافه ولتاژ از کجا میداند که چه موقع باید جریان را به زمین منتقل کند؟ این کار با کمک واریستور[2] (مقاومت وابسته به ولتاژ) انجام میشود. واریستور از مادهای به نام نیمهادی اکسید فلزی ساخته میشود که رسانای ضعیف الکتریسیته است. به محض ایجاد ولتاژ اضافه روی شبکه، نیم هادی واریستور به رسانای خوب تغییر وضعیت داده و الکتریسیته را منتقل میکند. تا زمانی که این اضافه ولتاژ وجود دارد، نیمهادی کار انتقال جریان مضر به زمین را ادامه میدهد. با عادی شدن ولتاژ، نیمهادی مجدداً خاصیت رسانایی خود را از دست میدهد.
به این ترتیب وسایل شما علاوه بر اینکه در طول زمان اضافه بار محفوظ میمانند، به فعالیت خود نیز ادامه میدهند.
طرح سمت چپ سیستمی را نشان میدهد که محافظ ولتاژ ندارد. سیم فاز (قرمز) و سیم نول (آبی) برق را به طور مستقیم به وسایل شما میرسانند. سیم اتصال زمین (سبز) که معمولاً به بدنه فلزی وسایل وصل است، جریانهای سرگردان را به طور ایمن به زمین انتقال میدهد، اما درسیستم برقرسانی به دستگاهها دخالتی ندارد. طرح سمت راست سیستم دارای محافظ را نشان میدهد. در این طرح سیم فاز با یک اتصال اضافی به سیم اتصال زمین وصل شده است. اگر اضافه باری در سیم فاز جریان یابد، این بار اضافی به صورت ایمن از طریق سیم اضافه ولتاژ (زرد) به زمین انتقال پیدا میکند. نکته: این طرح نمای کلی سیستم سیمکشی در انگلیس را نشان میدهد.
چرا محافظ ولتاژ نمیتواند به طور صد در صد از شما محافظت کند؟
لازم است بدانید که محافظ ولتاژ ایمنی صد در صدی را به همراه ندارد. ضربه مستقیم رعد وبرق حجم بالایی از الکتریسیته را ایجاد میکند. محافظ ولتاژ این توانایی را ندارد که چنین حجم عظیمی از انرژی را به زمین منتقل کرده و مانع از آسیب دیدن وسایل برقی شود. علاوه بر این محافظ ولتاژ در صورت تداوم یافتن اضافه بار ظرفیت محدودی خواهد داشت و اگر جریان برق شبکه از حد مورد انتظار بالاتر برود، کارایی خود را از دست خواهد داد.
فیوز چیست؟
تصویر بالا فیوز داخل سه شاخه را نشان میدهد (طرح سیستم برق انگلیس). فیوز به شکل یک استوانه عمودی و قهوهای رنگ در سمت راست قابل مشاهده است. فیوز بین سیم فاز و منبع برق قرار گرفته است. به عبارت دیگر، جریان ورودی از منبع برق باید از فیوز رد شده و وارد سیم فاز شود. فیوز تصویر بالا از نوع فیوز 13 آمپر است. 13 آمپر بالاترین جریانی است که این وسیله برقی میتواند تحمل کند. معمولاً وسایل برقی از فیوز 3 و 5 آمپر استفاده میکنند.
وقتی فیوز میسوزد، صدای سوختن آن به راحتی شنیده میشود و به دنبال آن خانه در خاموشی فرو میرود که امری آزار دهنده است، مخصوصاً اگر آخر شب باشد. البته نسوختن فیوز خیلی بدتر خواهد بود. اگر فیوز نبود، عیوب الکتریکی باعث آتشسوزی منزل شما و خسارات گسترده میشد. ولی خوشبختانه با وجود این محافظهای کوچک الکتریکی، خانه ما در امان خواهد بود. حالا ببینیم فیوز چیست و چطور کار میکند.
ضرورت استفاده از فیوز چیست؟
به دلایل مختلف، ممکن است سیم رابط وسایل برقی با جریانی بالاتر از حد مجاز مواجه شود. اگر فیوز نداشته باشیم، این جریان شدید به تلویزیون، رادیو، کامپیوتر و لامپها آسیب زده و آتشسوزی احتمالی و خطرات جانی را به همراه خواهد داشت. فیوز با قطع جریان شدید مانع از آسیب دیدن وسایل میشود.
احتمالاً اطلاع دارید که عبور جریان از داخل سیم باعث گرم شدن آن میشود. شیوه عملکرد لامپهای رشتهای معمولی نیز همین است. برق از یک سیم بسیار نازک به نام فیلامنت[3] عبور کرده و با ایجاد گرمای شدید نور تولید میکند. در توستر برقی نیز شیوه کار به همین صورت است. برق در نوارهای فلزی نازک جریان پیدا کرده و باعث داغ شدن آنها میشود و گرمای کافی برای پخت نان بوجود میآید. فیوز هم به همین شیوه کار میکند. فیوز سیم نازکی است که توان انتقال حجم مشخصی از جریان را دارد. اگر جریان از این حد فراتر رود، گرمای شدید باعث سوختن یا ذوب شدن آن میشود. با ذوب شدن سیم فیوز، مدار قطع شده و عبور جریان متوقف میشود.
فیوز در مناطق مختلفی از خانه به کار گرفته میشود. در برخی کشورها مانند انگلستان، در سه شاخه تمام وسایلی که به پریز وصل میشوند، از فیوز استفاده شده است. وسایل مختلف مصارف مختلفی دارند. برخی وسایل مانند توستر به فیوز بالاتر ( معمولاً 13 آمپر) و برخی وسایل مانند لامپ فیوز پایینتر (معمولاً 3 آمپر) نیاز دارند.
انواع جعبه فیوز
شکل بالا یک جعبه فیوز را نشان میدهد.
در محل انشعابگیری و پخش سیمهای برق از سیم اصلی نیز از فیوز استفاده میشود. به این قسمت جعبه تقسیم، جعبه فیوز و گاهاً واحد مصرفکننده میگویند. این جعبه، برق ورودی را بین مدارهای مختلف تقسیم کرده و برق را به قسمتهای مختلف خانه میرساند. مدارهای با توان بالا برای تغذیه وسایل پرمصرف مانند اجاق برقی استفاده میشوند و مدارهای با توان پایین، لامپ و وسایل مشابه دیگر را تغذیه میکنند. اتصال قسمتهای مختلف به مدارهای مختلف باعث میشود که نقص در یکی از مدارها باعث از کار افتادن سایر قسمتها نشود.
معمولاً هر یک از مدارهای منزل شما فیوز خاص خود را دارد. در جعبه فیوزهای قدیمی، فیوز صرفاً یک قطعه سیم بود که بین دو ترمینال وصل میشد. جعبه فیوزهای جدیدتر، فیوزهای فشنگی قابل تعویض با پوشش سرامیکی یا شیشهای دارند و براحتی میتوانید آنها را تعویض کنید. جعبه فیوزهای مدرن به طور کامل فیوز را حذف کرده و کلیدفیوز را جایگزین آن نمودهاند. با بوجود آمدن اشکال در سیستم برق، مشکل بلافاصله در جعبه فیوز شناسایی شده و با خاموش شدن خودکار کلیدفیوز برق مدار مربوطه قطع میشود. بعد از شناسایی و رفع مشکل با زدن دکمه کلیدفیوز برق دوباره وصل میشود.
تصویر بالا یک جعبه فیوز مدرن ساخت شرکت ویلکس[4] را نشان میدهد که که بجای فیوز سیمی یا فشنگی از کلیدفیوز در آن استفاده شده است. در صورت بالا رفتن جریان در یکی از مدارها کلیدفیوز آن مدار پریده و جریان را قطع میکند. شما با زدن دوباره کلیدفیوز میتوانید جریان را به مدار بازگردانید (البته باید ابتدا مشکل را برطرف کنید). نیمی از مدارهای این جعبه فیوز به کلید اتوماتیک Residual-Current device یا RCD مجهز شده اند که درصورت قطع کابل برق توسط افراد، خطر شوک الکتریکی را تا حدود زیادی کاهش میدهد.
از چه نوع فیوزی باید استفاده کنیم؟
دو فیوز فشنگی با پوشش شیشه ای و قدرت 30 آمپر مورد استفاده در جعبه فیوز خانگی. بدلیل قدرت بالا استفاده مستقیم این فیوز در وسایل برقی توجیهی ندارد.
برای تعویض فیوز بهتر است فیوز را با فیوز مشابه تعویض کنیم (13 آمپر بجای 13 آمپر، 3 آمپر بجای 3 آمپر و 5 آمپر بجای 5 آمپر). البته اگر بتوانیم فیوز مورد نیاز مدار را خودمان تعیین کنیم، کار بهتری انجام دادهایم. اغلب وسایل (طبق دستورالعمل کارخانه) فیوز مورد نیازشان مشخص شده است، ولی میتوانید از دانش خود نیز استفاده کنید. وسایل گرمایشی بزرگ مثل کتری برقی و شومینه برقی ولتاژ بالایی مصرف میکنند و به فیوزهای قوی نیاز دارند. برای وسایل کوچک کم مصرف مانند چراغ مطالعه و شارژر گوشی فیوزهای ضعیف کفایت میکند. استفاده از فیوز ضعیف در وسایل پرمصرف باعث سوختن فوری فیوز و خاموش شدن وسیله میشود. استفاده از فیوز قوی برای وسایل کممصرف مانع از عملکرد صحیح فیوز شده و مشکلاتی را برای شما به همراه خواهد داشت.
با استفاده از نرخ توان و ولتاژ نیز میتوان فیوز مورد نیاز وسیله را برآورد کرد، زیرا ارتباط توان، ولتاژ و جریان با یک فرمول ساده مشخص میشود: ولتاژ (ولت) ×جریان (آمپر) = توان (وات). بنابراین برای پیدا کردن اندازه فیوز مورد نظر ( که باید از جریان مصرفی وسیله بالاتر باشد)، نرخ توان وسیله خود را بر ولتاژ تقسیم کنید. برای مثال اگر در انگلستان زندگی میکنید و یک کتری برقی 2500 وات خریدهاید و برق شما از نوع 240 ولت است، جریان مصرفی کتری برابر است با 2500 تقسیم بر 240، یعنی تقریباً 10.5 آمپر که بدین ترتیب به یک فیوز 13 آمپر نیاز خواهید داشت. اگر یک چراغ رومیزی با یک لامپ قدیمی 60 وات دارید (60 تقسیم بر 240 مساوی با 0.25 آمپر) یک فیوز 3 آمپر برای شما کافی خواهد بود. برای انتخاب فیوز در برق 240 ولت میتوانید از جدول زیر استفاده کنید.
آمپر فیوز | نرخ توان (در برق 240 ولت) |
فیوز 3 آمپر | تا 720 وات |
فیوز 5 آمپر | 720 تا 1200 وات |
فیوز 13 آمپر | بالای 1200 وات |
درصورتی که نسبت به فیوز مورد نیاز خود تردید دارید، از ضعیفترین فیوز استفاده کنید. تنها مشکلی که ممکن است رخ دهد، سوختن فیوز در اثر جریان زیاد است. اگر فیوز مورد استفاده بیش از حد قوی باشد، وسیله برقی را در برابر جریان شدید محافظت نکرده و خانه و زندگی شما را در معرض خطر قرار خواهد داد.
مقاله پیشنهادی: تنظیم درایو آسانسور
تفاوت محافظ ولتاژ و فیوز چیست؟
فیوز برای قطع کردن جریانهای شدید و ناگهانی برق و جلوگیری از خسارت دیدن وسایل خانه طراحی شده است. ظاهراً همان کار محافظ ولتاژ را انجام میدهد، اما شیوه کار آن متفاوت است. اغلب فیوزها سیم نازکی دارند که توان آنها برای عبور جریان محدود است. هر چه سیم ضخیمتر باشد، جریان عبوری بیشتر خواهد بود. پس فیوزهای قویتر سیم ضخیمتری دارند.
فیوز چگونه کار میکند؟ درصورتی که جریان (مثلاً به دلیل استفاده تعداد زیادی وسیله برقی از یک پریز) بیش از حد بالا برود، فیوز میسوزد. سیم داخل فیوز در اثر عبور جریان بالا داغ شده و ذوب میشود و در نهایت با قطع برق مدار از شما محافظت میکند. گاهی اوقات سیم فیوز عملاً میترکد، یعنی جریان عبوری از فیوز آنقدر بالا میرود که سیم با یک صدای بلند قطع میشود. با این تفاصیل فیوز یک محافظ قوی محسوب میشود و در صورت بروز هرگونه حادثه، برق را به کلی قطع میکند.
محافظ ولتاژ کار حذف نوسانات را انجام میدهد و معمولاً در صورت بروز حادثه برق را قطع نمیکند. شما برای جلوگیری از حوادث الکتریکی هم به فیوز و هم به محافظ ولتاژ نیاز دارید. حتی خود محافظ ولتاژ هم از فیوز استفاده میکند. اگر پشت محافظ را نگاه کنید، فیوز قابل تعویض آن را خواهید دید.
[1] spike
[2] varistor
[3] filament
[4] Wylex
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.