مدل سازی چندفیزیکی، تحلیل داده های تجربی و چالش های عملکردی فیوزهای مینیاتوری در سیستم های جریان مستقیم ولتاژ بالا و شبکه های هوشمند

فیوزهای مینیاتوری با وجود سابقه ی طولانی به عنوان یکی از کلیدی ترین تجهیزات حفاظتی در تاسیسات الکتریکی، همچنان با چالش های اساسی در کاربردهای مدرن از جمله خودروهای برقی و شبکه های با تولید پراکنده مواجه هستند. این مقاله به بررسی جامع مبانی نظری، ساختار فیزیکی، معادلات حاکم بر انتقال حرارت گذرا، پدیده ی قوس الکتریکی در محیط متخلخل ماسه و منحنی های زمان-جریان می پردازد. داده های تجربی گردآوری شده از پژوهش های معتبر نشان می دهد که ولتاژ قوس در جریان مستقیم بالاتر از ۳۰۰ ولت به طور چشمگیری کاهش یافته و خطر عدم خاموشی قوس افزایش می یابد. همچنین تحلیل داده های پیری حرارتی حاکی از افزایش ۲۱ درصدی مقاومت سرد و بروز عملکرد نابهنگام در ۱۲ درصد فیوزها پس از پنج سال بهره برداری است. پراکندگی ۲۵ درصدی زمان عملکرد در جریان های نزدیک به نامی، طراحی سیستم های حفاظتی دقیق را با دشواری روبه رو می کند. استفاده از نانوذرات در ماسه ی پرکننده و آلیاژهای حافظه دار به ترتیب باعث کاهش ۴۰ درصدی زمان خاموشی قوس و افزایش ولتاژ قوس شده اند اما پایداری طولانی مدت آنها نیازمند پژوهش های تکمیلی است. در نهایت مشخص شد که دانش فعلی بیش از آنکه مبتنی بر مدل های تحلیلی دقیق باشد به نتایج تجربی متکی است.

کلیدواژه ها:

فیوز مینیاتوری ، قوس الکتریکی ، ماسه پرکننده ، منحنی زمان-جریان ، جریان مستقیم ولتاژ بالا ، پیری حرارتی ، مدل سازی چندفیزیکی ، هماهنگی انتخابی