فیوز سرامیکی چیست؟

فیوزهای سرامیکی نوعی فیوز هستند که پوسته عایق آن یک لوله سرامیکی است. در داخل، آنها یک عنصر ذوب پذیر (معمولا یک سیم آلیاژی خاص یا پیوند همجوشی) را در خود محصور می کنند و از طریق کلاهک های فلزی در دو انتها به صورت الکتریکی متصل می شوند. هنگامی که جریان در مدار از مقدار نامی فراتر می رود و برای مدت معینی باقی می ماند، عنصر ذوب پذیر به دلیل اثر گرمایش ژول به سرعت گرم می شود و به نقطه ذوب خود می رسد و در نهایت ذوب می شود و مدار قطع می شود و جریان خطا قطع می شود و در نتیجه حفاظت از اضافه جریان و مدار کوتاه{{2} حاصل می شود. در کاربردهای انرژی جدید و ولتاژ بالا، اشکال ساختاری رایج شامل لوله سرامیکی برای فیوز ولتاژ بالا و لوله سرامیکی برای فیوز انرژی جدید است که ارزش اصلی آنها در ارائه سطح بالاتر ایزوله ایمنی و عملکرد سرکوب قوس است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

از منظر مواد، فیوزهای سرامیکی معمولاً از مواد آلومینای{0} با خلوص بالا مانند سرامیک آلومینا 95 درصد استفاده می‌کنند. این نوع مواد دارای مقاومت عالی در برابر حرارت، خواص عایق الکتریکی و مقاومت مکانیکی است. در لحظه ایجاد قوس، پوسته سرامیکی می‌تواند در برابر ضربه دمای بالا مقاومت کند و یکپارچگی ساختاری را حفظ کند، در حالی که محیط خاموش کننده قوس داخلی، مانند ماسه کوارتز، خنک‌سازی سریع و قطع قوس را ممکن می‌سازد. این ساختار به‌ویژه در سناریوهای-انرژی{9} بالا، مانند کاربردهای لوله سرامیکی برای فیوز EV DC و بدنه سرامیکی برای فیوز با سرعت بالا، که معمولاً نیازمند ولتاژ بالا، جریان بالا و پاسخ سریع هستند، بسیار مهم است.

 

از نظر ویژگی‌های عملکرد، فیوزهای سرامیکی ظرفیت شکست بسیار بالایی دارند، به این معنی که می‌توانند با خیال راحت مدار را بدون ترکیدن یا ایجاد قوس در شرایط جریان بسیار کوتاه-قطع قطع کنند. این ویژگی آنها را به اجزای حفاظتی کلیدی در فتوولتائیک، وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم های ذخیره انرژی تبدیل می کند. برای مثال، در سیستم‌های فتوولتائیک، فیوزهای PV Fuse Ceramic Body و Ceramic Body for Photovoltaic gPV Solar Fuses به طور گسترده برای حفاظت جانبی DC استفاده می‌شوند. قابلیت خاموش کردن قوس{4}}پایدار آنها به طور موثر از خطرات سیستم ناشی از قوس الکتریکی ممتد جلوگیری می کند. به طور مشابه، در سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی، بدنه سرامیکی برای فیوز ذخیره‌سازی باتری، مسئولیت حفاظت از سطح ایمنی کلاستر{6}}را بر عهده می‌گیرد.

 

با توجه به سازگاری مکانیکی و محیطی، محفظه‌های سرامیکی در مقایسه با ساختارهای سنتی کپسوله‌شده شیشه‌ای یا پلاستیکی، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر لرزش بالاتری دارند، در حالی که دارای مقاومت عالی در برابر آب و هوا هستند و کمتر تحت تأثیر تغییرات دما و رطوبت قرار می‌گیرند. این به آن اجازه می دهد تا با شرایط عملیاتی پیچیده، مانند سیستم های کنترل صنعتی، تجهیزات نیرو، و محیط عملیاتی وسایل نقلیه انرژی جدید سازگار شود. در زمینه خودروهای الکتریکی، کاربردهای معمولی شامل سرامیک برای فیوزهای خودروهای الکتریکی و هیبریدی و بدنه سرامیکی برای فیوزهای EV DC است، که طرح‌های آنها باید افزونگی ایمنی و{3}}قابلیت اطمینان طولانی‌مدت را در پلت‌فرم‌های ولتاژ بالا (مانند سیستم‌های 800 ولت) متعادل کند.

 

بر اساس تفاوت در ویژگی‌های ذوب، فیوزهای سرامیکی را می‌توان به انواع سریع-دمیدن و تاخیری{1}}تقسیم کرد. محصولات سریع-برای محافظت از دستگاه های نیمه هادی، مانند ماژول های IGBT یا دستگاه های برق، مناسب هستند که به سرعت به تغییرات فعلی پاسخ می دهند. انواع تاخیر زمانی برای سیستم هایی با نوسانات راه اندازی مانند درایوهای موتور یا مدارهای ترانسفورماتور مناسب هستند. در برخی کاربردهای استاندارد، ساختارهای توسعه یافته برای استانداردهای خاص نیز دیده می شود، مانند لوله سرامیکی برای فیوز استاندارد بریتانیایی EV و لوله سرامیکی برای سری EV BS، برای برآورده کردن الزامات گواهینامه و سازگاری سیستم در مناطق مختلف.

 

از نظر شکل ساختاری، علاوه بر ساختار لوله‌ای سنتی، فیوزهای متصل به پیچ-به طور گسترده از بدنه‌های سرامیکی نیز استفاده می‌کنند، مانند بدنه سرامیکی برای سری فیوز پیچ‌دار و سرامیک آلومینا برای فیوز EV Bolted Connect. این نوع طراحی، پایداری هدایت و مدیریت حرارتی را از طریق اتصالات سفت و سخت افزایش می‌دهد، و برای سیستم‌های باسبار جریان بالا و حفاظت از بسته باتری داخلی مناسب است. در زیرساخت شارژ، از لوله سرامیکی برای اتصال فیوز شارژر EV برای قطع سریع و ایزوله کردن سیستم نیز استفاده می شود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

محدودیت های اصلی فیوزهای سرامیکی هزینه نسبتاً بالا و پوشش مات آنها است که تعیین وضعیت فیوز را غیرممکن می کند. علاوه بر این، برای همان رتبه بندی الکتریکی، اندازه آنها ممکن است کمی بزرگتر از ساختارهای لوله شیشه ای باشد، اما این طرح معمولاً یک تجارت مهندسی ضروری-برای بهبود ظرفیت شکست و ظرفیت حرارتی است.

 

در طول انتخاب و کاربرد، پارامترهای کلیدی مانند ولتاژ نامی، جریان نامی، ظرفیت شکست و ویژگی های فیوزینگ باید به دقت در نظر گرفته شوند. ولتاژ نامی نباید کمتر از ولتاژ عملیاتی سیستم باشد، جریان نامی باید با بار واقعی مطابقت داشته باشد و حاشیه‌های ایمنی را در نظر بگیرد، و ظرفیت شکست باید حداکثر جریان اتصال کوتاه ممکن- را پوشش دهد. به طور همزمان، ابعاد باید با براکت نصب مطابقت داشته باشد تا از تماس مکانیکی و الکتریکی خوب اطمینان حاصل شود. در حین تعویض، ابتدا باید علت اصلی خطای مدار بررسی شود تا از خطرات سیستم ناشی از خرابی های مکرر فیوز جلوگیری شود.

 

به طور کلی،فیوزهای سرامیکیبا ویژگی‌های-مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، ظرفیت شکست بالا و ویژگی‌های خاموش کردن قوس پایدار-، به اجزای حفاظتی کلیدی در انرژی‌های جدید، الکترونیک قدرت، و{2}}سیستم‌های با قابلیت اطمینان بالا تبدیل شده‌اند و به‌ویژه برای نیازهای حفاظتی ایمنی در محیط‌های عملیاتی با ولتاژ بالا، جریان{{4} بالا و پیچیده مناسب هستند.