موسوعة الإلكترونيات الحرة وتعليم البرمجيات.

مواضيع جديدة

الأربعاء، 19 ديسمبر 2018

الفيوزات الكهربائية Electrical Fuses


شرح الفيوز الكهربائي

ما هو الفيوز الكهربائي (المصهر)؟

إن تعريف الفيوز الكهربائي مستمد من وظيفته وتركيبه، فهو عنصر كهربائي يربط مع الأجهزة الكهربائية كي يتلف في حال حدوث خلل كهربائي مثل التقصير في الدارة (Electrical Shortage) أو قلب الأقطاب الكهربائية في حال التيار المباشر (Flipping Poles in D.C Current) بدلا من تلف الجهاز الكهربائي. ويكون في العادة شكل الفيوز الشائع استخدامه أو المصهر في الطبيعة على شكل زجاجة اسطوانية ذات قاعدتين معدنيتين، تغلف سلكا رفيعا بداخلها، وهذا السلك بدوره موَّصل بطرفيه بالقاعدتين المعدنيتين كما في الشكل التالي:

ما هو رمز الفيوز الكهربائي في الخرائط الكهربائية؟

هنالك العديد من الأشكال التي ترمز الى الفيوز الكهربائي وهذه قائمة بأهم الرموز الشائعة للفيوزات
رمز الفيوز
وصف الفيوز
الرمز الدارج والشائع بحسب نظام IEEE/ANSI
فيوز عادي مع تظليل في الرمز
فيوز عادي مع خط قطري بدون تظليل
فيوز بحسب نظام الـ IEC
فيوز بحسب نظام الـ IEEE/ANSI
فيوز عادي مع بدلالة نقطتين
فيوز بطيء الاستجابة Fuse Slow Operation
فيوز سريع الاستجابة Fuse Fast Operation
مقاومة حماية Protection Resistor

ما هي وظيفة الفيوز الكهربائي في الدارات الكهربائية وما الهدف من وجود تلك الفيوزات؟

تستخدم الفيوزات لحماية الدوائر أو الأجهزة الكهربائية من التلف الكلي او الجزئي الذي قد يسببه مرور تيار كهربائي ذي قيمة اعلى من الحد المسموح به للدارة او الجهاز عند حدوث عطل او تماس كهربائي مثلا.

مما يتكون الفيوز الكهربائي؟

يتركب الفيوز الكهربائي من سلك موصل ذي سمك معين مربوط بين قطعتين معدنيتين تشكلان نقطتي ربط مع باقي الدارة الكهربائية ويحاط هذا السلك المعدني بانبوبة زجاجية او خزفية او حتى قالب من البلاستيك لحمايته والشكل التالي يوضح أشكال الفيوزات:

عند مرور تيار كهربائي ذي قيمة اعلى من الحد الذي صمم له السلك ترتفع درجة حرارة السلك نتيجة مقاومته للتيار الكهربائي إذا استمر مرور هذا التيار العالي يبدا السلك بالانصهار وينقطع مما يؤدي الى فتح الدارة وتوقف مرور التيار الكهربائي في الدارة المعنية.

ما سبب تلف الفيوز الكهربائي؟

تتلف الفيوزات الكهربائية لعدة أسباب أهمها:
1- مرور تيار كهربائي عالي نسبيا بدل من المفروض مروره، كمرور تيار 20 أمبير في فيوز كتب عليه الرقم 16 أمبير (أي أعلى قيمة للتيار التي يحتملها الفيوز) والتي يطلق عليها اسم Amp Rating، ويحدث ذلك نتيجة حدوث تقصير (Shortage) في الدارة الكهربائية أو ارتفاع مقدار التيار الكهربائي من المصدر المغذي للطاقة الكهربائية.
2- عكس القطبية في حال التيار DC. إذ أن بعض اللوحات الالكترونية كالمكيفات وسماعات الشحن الكبيرة لا تحتمل خطأ قلب وتبديل الفولتية كالسالب بدل الموجب أو بالعكس. إذ من شأن هذا الخطأ أن يتلف جميع أجزاء تلك اللوحة، وعليه فإن التلف الذي يقع يتحمله الفيوز ويحترق بدلا من احتراق اللوحة الالكترونية.
3- كسر في ذلك الفيوز، إذ أن معظم الفيوزات تتكون من سلك محاط بزجاجة اسطوانية الشكل قابلة للكسر، ويحدث ذلك الكسر والتلف نتيجة للسقوط الحر للجهاز أو التعرض لصدمة أو ضربة قوية على طرفه.

تصنيف الفيوزات

تصنف الفيوزات بناء على نقطتين رئيستين:
1- أعلى قيمة للتيار الكهربائي المسموح مروره عبر الفيوز دون ان يحترق أو ينقطع سلك الفيوز وهذه القيمة التي يطلق عليها اسم Breaking Capacity تتراوح بين 50 و 400 أمبير أو أكثر حسب نوع الفيروز واستخداماته، وعادة ما تكون هذه القيمة مكتوبة أو محفورة على السطح الخارجي للفيوز. أحيانا يكتب على الفيوز كمية الفولتات التي يعمل عليها وتسمى بمقدار الفولت الخاص بالفيوز Voltage Rating وتكون قيمتها في العادة إما 110 أو 220 فوات.
2-  سرعة تجاوب الفيوز وانقطاعه. أي الفترة الزمنية التي يحتاجها الفيوز حتى ينقطع بعد تجاوز التيار الكهربائي للقيمة المسموح بها. فهناك انواع من الفيوزات التي تستخدم لحماية الدارات الالكترونية الدقيقة يمكنها ان تتجاوب في زمن اقل من 0.001 من الثانية وهذا النوع السريع من الفيوزات يسمى بـ Fast Blow Fuse بينما تحتاج انواع اخرى من الفيوزات الى اضعاف هذه المدة الزمنية حتى تنقطع وتسمى بالفيوزات البطيئة Slow Blow Fuse.

كيف يتم ربط الفيوز الكهربائي في الدارة الكهربائية؟

يتم ربط الفيوزات الكهربائية أو المسماة بالمصهرات على التوالي مع المصدر المغذي للتيار الكهربائي وذلك لحماية الأجهزة الكهربائية من التلف نتيجة لمرور تيار عالي القيمة. إذ أنه في حالة التوصيل على التوالي، لا يتجزأ التيار الكهربائي، ومن هنا نضمن أن التيار المار في المصهر هو نفسه المار في ذلك الجهاز الكهربائي. والشكل التالي يوضح آلية توصيل الفيوز في الدارة الكهربائية:

كيف يتم معرفة وفحص الفيوز التالف؟

قد يتساءل البعض "كيف أفحص الفيوز الكهربائي إذا كان تالفا أم لا؟"

هنالك طريقتان لفحص الفيوز الكهربائي، الطريقة الأولى والتي تقوم على النظر الى ذلك الفيوز، فإذا كان محترقا بلون أسود أو كان السلك الداخلي للفيوز مقطوعا فهذا الفيوز يكون تالفا كما في الشكل التالي:

أما الطريقة الثانية فتقوم على فحص موصلية الفيوز عن طريق جهاز الملتيميتر DMM ووضع المؤشر على الرمز الخاص بفحص الموصلية (الصافرة)، إذا خرج صوت طنين من الملتيميتر فالفيوز يعمل بكفاءة، أما في حال عدم خروج صوت فيكون الفيوز تالفا ووجب تبديله.

استخدامات واستعمالات الفيوزات الكهربائية

1- الفيوزات في حياتنا اليومية

لا يمكننا حصر اسخدامات الفيوزات فهي عديدة جدا. فهي تستخدم لحماية معظم الاجهزة الكهربائية أو الالكترونية، فنظام التمديدات الكهربائية البريطاني مثلا يشترط وجود فيوز كهربائي في جميع الوصلات الكهربائية كما في الشكل التالي:

كان الفيوز الكهربائي حتى عهد قريب يستخدم في حماية الاجهزة الكهربائية في جميع المنازل والمحلات التجارية. وقد استبدل هذا النوع من الفيوزات بالقواطع نصف اوتوماتيكية المبينة في الشكل أدناه:

2- الفيوزات في السيارات والمركبات الآلية

تستخدم الفيوزات لحماية الانظمة الكهربائية في جميع السيارات والمركبات الآلية، فالبطاريات المستخدمة في السيارات مثلا يمكنها عند حدوث تماس كهربائي انتاج تيار كهربائي قد تتجاوز قيمته 40 أمبير. وهذه القيمة تكفي لإتلاف أو إحراق معظم الاجهزة الكهربائية في السيارة وأحيانا اشتعال السيارة بالكامل. ولتفادي حدوث ذلك، تزود هذه الأجهزة بفيوزات تتراوح في قيمتها بين 3 الى 25 أمبير أو أكثر، حسب أعلى قيمة مسموح بها للتيار في كل جهاز كهربائي موجود ويعمل داخل السيارة.
ويبين الشكل التالي مقارنة بين فيوزات سيارة قديمة التصميم بقيمة 16 أمبير وفيوزات سيارة حديثة التصميم ذات قيم مختلفة:

3- دور الفيوزات في جهاز القياس متعدد الوظائف Digital Multi-Meter (DMM)

كذلك تستخدم الفيوزات لحماية معظم أجهزة القياس الالكترونية. فجهاز القياس متعدد الوظائف(DMM)، يحتوي على فيوز كهربائي بقيمة 200mA أي 200 مللي أمبير لحمايته عند استخدامه كمقياس (أميتر) للتيارات الكهربائية في نطاق القياس mA(0-200).

4- دور الفيوزات في وحدات تزويد القدرة

تستخدم الفيوزات لحماية جميع وحدات تزويد القدرة(Power Supply Units)  المستخدمة في جميع الحواسيب الشخصية. إضافة الى وجودها في معظم الأجهزة الكهربائية ذات اللوحات الالكترونية مثل الثلاجات الحديثة، المكيفات الكهربائية، أجهزة تخزين الطاقة UPS، السماعات الكبيرة المتنقلة والقابلة للشحن الكهربائي وغيرها الكثير. لذا، كل ما عليك فعله عند تلف تلك الأجهزة الكهربائية، أن تقوم بتبديل الفيوز التالف (المحترق) بواحد آخر.

ما هي مميزات وخصائص الفيوزات؟

1- رخيصة الثمن.
2- يمكن استبدالها بسهوله.
3- يتوفر البديل للفيوزات Fuses Alternatives في معظم حالاتها.
4- توفر حمايه فعالة للأجهزة الكهربائية من التيارات الكهربائية عالية المقدار High Current Protection

أسئلة شائعة تتعلق بالفيوزات الكهربائية:

ماذا أفعل ان لم أجد فيوز كهربائي بديل؟ وكيف أصنع فيوزاً كهربائيا بديلا للتالف؟

 يمكنك صنع فيوزك الخاص وذلك عن طريق وضع سلك نحاسي رفيع جدا (شعرة نحاسية) بدل الفيوز التالف والمعطوب ويطلق على تلك العملية اسم "تشعير الفيوز" وذلك للحصول على فيوز كهربائي بديل للمحترق. وهنا يجب مراعاة سمك السلك الموضوع، فإذا كان السلك الموضوع بدلا للفيوز التالف سميكا، قد يؤدي ذلك الى احتراق الجهاز الكهربائي عند حدوث خلل في التيار الكهربائي.

كيف أعرف ما هو الفيوز المناسب لوضعة بدل التالف؟

يتم ذلك عن طريق فحص وقراءة بيانات الفيوز التالف مثل كمية الأمبيرات التي يتحمله أو مقدار فرق الجهد الذي يعمل عليه ومن ثم البحث عن البديل المناسب لذلك المصهر.

لماذا يسمى الفيوز باسم المصهر؟

سميت الفيوزات بالمصهرات وذلك لأنها تشمل بداخلها على سلك معدني رفيع ينصهر عند مرور تيار كهربائي أعلى من الذي يتحمله ذلك الفيوز، ويطلق على أعلى تيار يحتمله ذلك الفيوز اسم Rated Current

كيف أعرف مقدار الفيوز لجهاز كهربائي لا يوجد له فيوز في الأصل؟

هنالك حل بسيط جدا وذلك عن طريق حساب كمية التيار المارة في الجهاز الكهربائي بدلالة قدرة ذلك الجهاز الكهربائية، فعلى سبيل المثال إذا علمت أن جهاز كهربائي كتب عليه 800 واط (800 Watt) ويعمل على فرق جهد مقداره 220 فولت، فحسب قانون حساب القدرة،
القدرة = فرق الجهد X كمية التيار
ومنه 800 = 220 X كمية التيار، وعليه فإن كمية التيار تساوي 3.63 أمبير، بعد ذلك تقرب العدد الى أقرب عدد صحيح أكبر منه، أي 4 أمبير، وهو مقدار الفيوز الذي يجب وضعه لذلك الجهاز الكهربائي.

هل هنالك بديل يقوم بعمل الفيوزات في الدارات الكهربائية؟

نعم، هنالك ما يسمى بمقاومة الحماية Protection Resistor، وهي عبارة عن مقاومة كهربائية عادية توضع على الخط الرئيسي المغذي للتيار في اللوحة الالكترونية، حيث تحتمل مرور كمية معينة من التيار الكهربائي وتحترق في حال ارتفاع ذلك التيار، وتستبدل بواحدة أخرى.  



هناك 4 تعليقات:

  1. شرح معقول ورائع، وللعلم أيضا يسمى الفيوز الكهربائي بالأسماء التالية: الفاصمة أو المنصهر أو الصهيرة أو المنصهرة.

    ردحذف
  2. ما هي أسباب احتراق الفيوز الكهربائي دائما ؟
    وشكرا

    ردحذف
  3. تحية شكر وعرفان معلومات لا تقدر بثمن جعلها الله في ميزان حسانتكم

    ردحذف

???????