مقدمة عن مصهر الطاقة

مبدأ عمل صمام الطاقة

الفيوز الكهربائي هو أحد أنواع الفيوزات، وهو جهاز كهربائي يقوم بصهر المعدن المنصهر باستخدام الحرارة المتولدة ذاتيًا، ثم يفصل الدائرة الكهربائية عندما يتجاوز التيار قيمة محددة. يُعد الفيوز واقيًا من التيار الزائد، حيث يعمل على صهر المعدن المنصهر باستخدام الحرارة المتولدة ذاتيًا بعد تجاوز التيار القيمة المحددة لفترة زمنية معينة، مما يؤدي إلى فصل الدائرة الكهربائية.

يعتمد مبدأ عمل الفيوز على علاقة بسيطة بين شدة التيار (I²R) والزمن. فكلما زاد التيار، قلّ زمن الانصهار أو الفتح. وتتناسب قدرة الفيوز على تبديد الطاقة طرديًا مع مربع شدة التيار المار فيه. وعندما يتجاوز استهلاك الطاقة حدًا معينًا، ينقطع الفيوز. وينطبق هذا المبدأ أيضًا على الأسلاك المحمية بالفيوزات. إذا تجاوزت الحرارة المتولدة الحرارة المبددة، ترتفع درجة حرارة الفيوز. وعندما تصل درجة الحرارة إلى نقطة انصهار الفيوز، ينقطع التيار الكهربائي، أي تنفصل الدائرة الكهربائية للحماية.

تُستخدم المصهرات على نطاق واسع في أنظمة توزيع الطاقة ذات الجهد العالي والمنخفض وأنظمة التحكم، بالإضافة إلى المعدات الكهربائية. وباعتبارها مانعًا للدوائر القصيرة والتيارات الزائدة، فهي من أكثر أجهزة الحماية شيوعًا.

تصنيف صمامات الطاقة

تُعد مصهرات الطاقة جزءًا من المصهرات (الصمامات)، ويمكن تقسيمها إلى مصهرات حماية أشباه الموصلات، ومصهرات التيار المستمر، ومصهرات خاصة، ومصهرات للأغراض العامة، وفواصل المصهرات.

الخصائص الهيكلية لصمامات الطاقة

يتشابه تركيب مصهر الطاقة تقريبًا مع تركيب المصهر العادي. ويتكون أساسًا من مادة منصهرة، وغلاف، ودعامة، وتُعد المادة المنصهرة العنصر الرئيسي للتحكم في خصائص الانصهار. وتحدد مادة المادة المنصهرة وحجمها وشكلها خصائص الانصهار. تُقسم المواد المنصهرة إلى فئتين: مواد منخفضة درجة الانصهار ومواد عالية درجة الانصهار. تتميز المواد منخفضة درجة الانصهار، مثل الرصاص وسبائكه، بانخفاض درجة انصهارها وسهولة انصهارها. ونظرًا لمقاومتها العالية، يكون حجم المقطع العرضي للمادة المنصهرة كبيرًا، ويتولد المزيد من بخار المعدن أثناء الانصهار. وهي مناسبة فقط للأجهزة ذات قدرة الانصهار المنخفضة. أما المواد عالية درجة الانصهار، مثل النحاس والفضة، فتتميز بارتفاع درجة انصهارها وصعوبة انصهارها، ولكن نظرًا لمقاومتها المنخفضة، يمكن تصنيعها بأبعاد مقطع عرضي أصغر من المواد المنصهرة منخفضة درجة الانصهار، وتولد كمية أقل من بخار المعدن عند الانصهار، مما يجعلها مناسبة للصمامات ذات قدرة الانصهار العالية. وينقسم شكل المادة المنصهرة إلى نوعين: خيطي وشريطي. إن تغيير شكل الجزء المتغير يمكن أن يغير بشكل كبير خصائص انصهار الصمام.