ヒューズに最大の切断能力があるのはなぜですか？

ウィキペディアによると、遮断容量はヒューズによって安全に遮断できる最大電流です。小さい電流でヒューズが切れても、大きい電流でヒューズが切れない理由はわかりません。遮断容量よりも大きい電流がアークを発生させる場合、同じ電圧で小さな電流が発生しないのはなぜですか？

fuses arc

— メイsy
ソース

それはヒューズの熱容量と関係があり、アークではないと思いますが、よくわかりません。

— ウラジミールクラベロ

十分な速さで十分な熱エネルギーをヒューズに加えると、ヒューズが物理的に爆発し、熱い粒子をあらゆる方向に放出する可能性があります。通常、これは望ましくありません。電力はI ^ 2に比例します。そのため、電流が増加すると、総エネルギーはすぐに手に負えなくなる可能性があります。ボートのバッテリーバンクで使用される機関が承認したヒューズの定格は、通常10,000アンペアです。あなたがそれについて考えるとき、うまくいけば10,000アンペアの故障電流を遮断するという考えが何らかの形であなたに印象づけます。ヒューズ割り込み定格は、少なくとも最大の障害電流と同じ大きさでなければなりません。

— mkeith

回答:

Neil_UKの答えを少し詳しく説明するには...

わずかな過負荷では、ヒューズワイヤが最も弱いポイントで溶け、電流を遮断します。

より大きな過負荷では、破損したワイヤの両端にアークが形成されます。このアークは、より多くのワイヤが溶解し、アークを維持するにはギャップが長すぎるまで持続します。

大規模な過負荷では、ワイヤが蒸発します。金属蒸気は、ヒューズの全長に渡るアークをサポートします。このアークは、他の何かが電流を遮断するか、ヒューズが切れるまで持続します。

高電流ヒューズは、多くの場合、アークを消すのを助けるために砂で埋められ、爆発に抵抗するためにガラスではなく硬いセラミック体を持っています。

質問と他の回答に関するいくつかのコメントの後の補遺。

理想的には、ヒューズは、保護している回路の最大予想故障電流を遮断する定格を持つ必要があります。つまり、電源トランスとそのトランスに戻るすべてのケーブルのサイズを考慮して、ヒューズの出力を完全に短絡させた場合に流れる可能性のある最大電流。

時にはそれは実用的ではなく、最も極端な短絡の場合には上流のヒューズに頼らなければなりません。ダウンストリームのヒューズが壊滅的に故障する前に、アップストリームのヒューズが切れることを知っている場合、それは許容できます。

— サイモンB
ソース

そして、物理的により大きなレベルがあるため、アークはより大きなギャップにまたがる必要があります。

— -vidarlo

これも電圧に依存していませんか？アークが形成されるのは、電圧が十分に高い場合だけです。ヒューズが真空ではなく空気に囲まれていると仮定すると、ヒューズを長くするだけで問題を解決できず、期待される電圧でアークが形成されませんか？

— ヴィルクス

@ Vilx-私の理解では、既存のギャップにアークを形成するには最小（ブレークダウン）電圧が必要です。その理由は、空気は絶縁体であり、最初に空気の一部をイオン化してプラズマ状態（->明るい）に移行し、導電性にすることで分解する必要があるためです。溶断ヒューズの場合、初期ギャップは非常に小さいため、実質的に電圧は必要ありません。また、ギャップは金属蒸気（および場合によっては高温の空気）で満たされ、非常に伝導性が高くなります。これでアークが形成されましたが（非常に小さいですが）、エッジを蒸発させることでその長さを伸ばすことができます。高電圧は必要ありません。

— ジョナスシェーファー

@ Vilx-はい。そのため、ヒューズには最大電圧定格があります。たとえば、小型の20mmカートリッジヒューズの場合は250Vです。

— サイモンB

2セントを追加するだけです：典型的なガラス5x20mmヒューズ<10A @ 250Vの場合：低遮断容量タイプで、定格電流の約10倍の遮断容量があります。高遮断容量タイプには、通常1500Aの遮断容量があります。比較HRC（高破裂容量）にヒューズが遮断容量80,000 A（> 80kA）よりも一般的に大きく、ヒューズ自体に指定されてい

— ポーコマラミレス

小さい電流でヒューズを溶かすことができるのに、なぜ大きい電流では溶断できないのかはわかりません。

電流を大きくすると、実際にヒューズワイヤが溶けます。問題は、その後何が起こるかということです。

ヒューズが小さすぎるため、遮断しようとしている電流が最大電流定格を超えている場合、アークは消弧に失敗し、「溶断」した後も長時間導通し続ける可能性があります。ヒューズには、アークを冷却して消火するための材料、たとえば砂が含まれていることがよくあります。クエンチするように設計されているよりも多くのエネルギーがそこに放出された場合、クエンチしません。

より極端な故障モードでは、ヒューズが物理的に爆発する可能性があります。

— Neil_UK
ソース

あ！しかし、そのヒューズは、そのアプリケーションで予想される量の電流を運ばない可能性が高いでしょうか？それともそうでしょう！より良い質問です：ヒューズを使用することができない状況の例があるのみで、現在のパラメータを壊す不十分最大の原因は？

— カズ

基本的に、大量の供給から少量の負荷を供給する必要がある場合に発生します。理想的には、ヒューズの破壊容量を電源の予想される故障電流よりも大きくしたいが、少なくとも次の上流のヒューズ/ブレーカーの電流定格よりも大幅に大きくしたい。

— ピーターグリーン

@Kaz一例として、安価なマルチメータにあるヒューズのほとんどは、壁のソケットを短絡した場合に流れると予想される電流を安全に遮断することができません。私のより良い吸虫の中のヒューズは、おそらく3倍のサイズ（体積）で、かなり重い（見かけ上は砂で満たされています）、そしてそれが100,000アンペアを破壊する可能性があると明示的に述べています。

— mbrig

機器が断続的に電流を切断できない場合、非常に長い時間刺激的なことが起こる可能性があります

— -RedGrittyBrick

@Seanヒューズをどのように設計しても、それらにオフロードされます。ショートがヒューズの前にある場合はどうなりますか？

— user253751

プラグに13 Aのヒューズがあります。

連続電流が13 A未満の場合、ヒューズは切れません。これは、ヒューズが無期限に安全に処理できる電流の範囲です

連続的な過負荷電流が13〜20 Aの場合-ヒューズは切れませんが、プラグ内の周囲の部品が過熱する場合があります

22 Aの連続過負荷電流では、ヒューズは数分から数時間で切れます。13 Aヒューズは、定格電流の約1.6倍の過負荷電流で溶断します。

50 Aの連続過負荷電流-ヒューズは0.1〜20秒以内に切れます

400 Aの故障電流-ヒューズは<0.04秒で切れます

3000 Aの障害電流-ヒューズは瞬時に切れます。13 Aヒューズは最大6000 Aまで安全に溶断できます。

6000 Aを超える障害電流-ヒューズが爆発したり、危険な電気アークを発生させたりする可能性があります

— reniz77
ソース