عوامل کلیدی انتخاب و سناریوهای کاربردی برای فیوزها

اولین مرحله در فرآیند انتخاب، تعریف دقیق الزامات پارامتر الکتریکی است. اینها عمدتاً شامل ولتاژ نامی، جریان نامی، ظرفیت شکست (ICN یا Icu) و زمان{1}}ویژگی‌های جریان (سریع-عمل، کند-ضربه، یا زمان{4}نوع تأخیر هستند). به طور خاص، ولتاژ نامی باید بیشتر یا مساوی با حداکثر ولتاژ عملیاتی سیستم باشد. جریان نامی باید کمی بیشتر از جریان عملیاتی معمولی باشد، در حالی که نوسانات راه اندازی (مانند موتورها یا بارهای خازنی) را نیز در نظر می گیرد. و ظرفیت شکست باید برای قطع حداکثر جریان مدار کوتاه پیش‌بینی‌شده-که ممکن است اتفاق بیفتد کافی باشد-در غیر این صورت، فیوز خطر پاره شدن یا حفظ قوس پیوسته را در طول فرآیند قطع می‌کند. برای مثال، در سیستم‌های فتوولتائیک (PV) DC-که در آن‌ها ظرفیت آرایه انرژی قابل‌توجهی را ذخیره می‌کند و پتانسیل پایداری قوس بالا است{10}معمولاً فیوزها باید هم ظرفیت شکست بالا و هم مقدار I²t پایین داشته باشند تا از محدودیت جریان سریع اطمینان حاصل شود.

مرحله دوم شامل تطبیق فیوز با سناریوی کاربردی خاص و شرایط محیطی است. الزامات عملکرد فیوزها در زمینه های مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است. در بخش خودروهای انرژی جدید، سیستم‌های باتری قدرت در ولتاژهای بالا (بیش از 800 VDC) کار می‌کنند و جریان‌های گذرای زیادی را تجربه می‌کنند (در طول شارژ سریع یا شتاب‌گیری سریع). علاوه بر این، محیط عملیاتی با فاصله فشرده و لرزش شدید مشخص می شود. در نتیجه، فیوزها در این زمینه باید دارای قابلیت مقاومت در برابر ولتاژ بالا، مقاومت در برابر ضربه قوی، عملکرد محدود کننده جریان برتر-و ساختار مکانیکی پایدار باشند. در چنین مواردی، محصولاتی که از "بدنه سرامیکی برای فیوزهای EV" استفاده می کنند، به دلیل استحکام دی الکتریک بالا، مقاومت در برابر حرارت بالا، و مقاومت در برابر شوک حرارتی، انتخاب ارجح هستند. مواد سرامیکی آلومینا با خلوص-بالا (95%) نه تنها در برابر نوسانات شدید دما مقاومت می‌کنند، بلکه به طور موثری احتراق قوس را سرکوب می‌کنند.

در منابع تغذیه ارتباطی یا سیستم های توزیع برق مرکز داده، الزامات برای اتلاف توان فیوز و قابلیت اطمینان بسیار سختگیرانه است. طراحی کم-تلفات برق-تولید گرمای سیستم را کاهش می‌دهد و بازده انرژی را بهبود می‌بخشد، در حالی که ظرفیت شکست بالا، جداسازی ایمن خطاها را در محیط‌های با سیم متراکم تضمین می‌کند. برعکس، بخش حمل و نقل ریلی تاکید زیادی بر پایداری بلند مدت و مقاومت در برابر لرزش دارد. در نتیجه، سازه‌های اتصال پیچ‌دار اغلب انتخاب می‌شوند-اغلب با "بدنه سرامیکی برای فیوزهای پیچ‌دار" جفت می‌شوند تا از عملکرد قابل اعتماد در میان چرخه‌های توقف مکرر شروع-و تداخل الکترومغناطیسی اطمینان حاصل شود.

مرحله سوم بر طراحی سازه و خواص مواد تمرکز دارد. فیوزهای مدرن-با کارایی بالا عمدتاً از سرامیک به عنوان مواد محفظه خود استفاده می‌کنند، زیرا سرامیک‌ها مقاومت در برابر حرارت، استحکام دی الکتریک و دوام مکانیکی را ارائه می‌کنند که بسیار برتر از رزین‌های اپوکسی یا پلاستیک است. به عنوان مثال، سرامیک آلومینا 95 درصد دارای استحکام دی الکتریک و هدایت حرارتی فوق العاده بالایی است که آن را برای سناریوهای خطای{4}}پر انرژی مناسب می کند. برعکس، بدنه ذوب شده سرامیکی استاتیت الکتریکی عایق تعادل عالی بین هزینه و عملکرد ایجاد می کند و کاربرد گسترده ای در مدارهای کنترل صنعتی پیدا می کند. برای سیستم‌های کمکی خودروهای الکتریکی-مانند مبدل‌های DC/DC و کمپرسورهای تهویه مطبوع{7}}بدنه سرامیکی برای فیوز کمکی خودروی الکتریکی، حفاظت دوگانه قابل اعتمادی را در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه در یک فضای محدود ارائه می‌کند.

علاوه بر این، برای استانداردها یا رابط های خاص، انتخاب یک فرم بسته سازگار ضروری است. به عنوان مثال، لوله سرامیکی برای سری EV BS (مطابق با استانداردهای بریتانیا) یا لوله سرامیکی برای فیوز شارژر EV (به طور خاص برای ایستگاه های شارژ طراحی شده است) باید هر دو الزامات مربوط به ابعاد، انواع ترمینال ها و گواهینامه ها را برآورده کنند. در کاربردهای ولتاژ بالا-دی سی، لوله سرامیکی برای فیوز ولتاژ بالا به طور موثری پتانسیل‌ها را در محدوده کیلوولت جدا می‌کند و در نتیجه از فلاش سطحی جلوگیری می‌کند.