"휴즈이론과 적용방법"의 목적은

정격전압	type별 적용규격
차단용량	대륙별제품 차이점
정격전류	i-t곡선
type별 형상	휴즈선정가이드
size

"휴즈이론과 적용방법"의 목적은

☞ 휴즈 및 비교적 일반적인 어플리케이션을 자세히 배우고, 휴즈에 관해 깊이 이해하는데 그 목적이 있다. 휴즈는 전기회로의 약한 곳에 의도적으로 설치한 전류감응장치로서, 기능은 전류 과부하 상태에서 안전하게 용단되어, 개별 부품 또는 회로 전체를 보호함으로써, 화재나 재해를 사전에 예방하는데 그 목적이 있다. 여기에서는 휴즈, 선택방법 및 휴즈의 여러 규격등 중요한 측면을 설명하고자 한다. 사용할 휴즈를 올바르게 선택하기 위해 다음과 같은 휴즈의 특징, 요소 또는 적용개념을 설명하여 이해를 돕고자 한다.

정격전압 (voltage rating)

☞ fuse에서의 정격전압이란 fuse가 용단되는 순간 발생하는 arc 및 전압 으로부터 fuse가 폭발하지 않고 안전하게 회로를 보호할 수 있다는 의미이다.
일반적으로 통전시 fuse에는 전압이 거의 걸리지 않음으로 통전 되고 있는 동안 fuse에 걸리는 전압이 정격전압이라고 생각해서는 안된다. fuse가 용단 되는 순간, fuse의 impedance가 무한대로 되면서 set의 전압이 fuse에 집중되어 arc가 발생하는데 이때 전압의 크기에 따라 arc energy의 크기가 좌우됨으로 이 arc energy를 지탱할 수 있는 전압의 최대 보증치를 정격전압으로 보면 된다. 따라서, fuse의 정격전압을 선택할 때에는 회로의 인가 전압과 같거나 큰 전압용량을 가진 fuse를 선택하는 것이 올바른 방법일 것이다.

차단용량 (breaking capacity, interrupting rating)

☞ breaking capacity또는 interrupting rating이라고 하는 차단용량은 fuse에 특정 ampere가 인가되었을 때 주위의 부품이나 회로를 보호하면서 안전하게 차단할 수 있는 최대 전류치를 의미한다. fuse는 일시적으로 통상전류의 몇 배에 해당하는 과부하 전류를 받을 수 있다. 이때 주위의 부품이나 회로를 보호하면서 파손이나 폭발 등이 없이 안전하게 차단될 수 있어야 한다.

⊙ 규격별 차단용량 등급

정격전압	ul / csa	iec	전/jis
125 vol	10,000a	-	100a, 300a, 500a, 1000a, 2000a, 5000a, 10000a
250 vol	1a 이하 - 35a 3.5a 이하 - 100a 10a 이하 - 200a 15a 이하 - 750a 30a 이하 - 1,500a	35a 또는 정격의 10배중 큰 것을 차단용량으로 한다	100a, 300a, 500a, 1000a, 2000a, 5000a, 10000a

정격전류 (ampere rating)

☞ fuse의 ampere는 제조사에 따라 ma에서부터 수천 ampere에 이르기까지

다양한 ampere rating이 구비되어 있다.

ampere rating중 유럽규격은 특정 ampere가 표준화되어 있지만 그 외의

규격들은 제조사에 따라 다양한 ampere rating를 가질 수 있다.

▣ ampere rating
32ma, 40ma, 50ma, 63ma, 80ma, 100ma, 125ma, 160ma, 200ma, 250ma,

300ma, 315ma, 350ma, 400ma, 500ma, 600ma, 630ma, 800ma, 1a, 1.25a,

1.5a, 1.6a, 2a, 2.5a, 3a, 3.15a, 4a, 5a, 6a, 6.3a, 7a, 8a, 9a, 10a

type별 형상

☞ fuse의 형상은 제조사에 따라 type별로 다양한 형상과 구조를 취하고 있다.

이러한 형상은 type에 따른 규격을 만족시키기 위하여 꾸준한 연구개발을

통해 품질을 높이면서 생산성을 향상시킬 수 있는 model들이 개발되고 있다.

▣normal type

▣medium slow-blow

▣time-lag

size

☞ 지금까지의 fuse size는 5x20mm가 주류를 이루었지만 최근 들어 microfuse를 비롯한 smd형태의 fuse들이 급격히 늘어나고 있다. 모든 전자부품들이 소형화 추세를 보이듯이 fuse의 size또한 smd와 같은 표면실장형이 급격히 증가할 것으로 보이며, fuse 업체들 또한 이러한 microfuse나 smd fuse의 개발에 촛점을 맞추고 있다.

구 분	형 식	ampere rating	치 수	비 고
surface mount	431 series	250ma - 5a	0.78 x 1.60mm (0603)	fast-acting
	429, 430 series	125ma - 7a	1.52 x 3.17mm (1206)	fast-acting, slow-blow
	451, 452 series	63ma - 15a	2.70 x 6.10mm	fast-acting, slow-blow
	459,460 series	63ma - 5a	4.32 x 7.24mm	fast-acting, slow-blow
micro fuse	22nm series	100ma - 5a	2.4 x 7.9mm	fast-acting
	251 series	32ma - 15a	2.40 x 7.10mm	fast-acting
	473 series	375ma - 7a	3.20 x 7.10mm	slow-blow
	263 series	32ma - 5a	3.73 x 7.62mm	fast-acting
miniature fuse	41, 2ag series	100ma - 10a	4.50 x 14.5mm	fast-acting, slow-blow
	5x20 series	32ma - 10a	5.20 x 20.0mm
	6.35x31.8, 3ag series	32ma - 30a	6.35 x 31.8mm

--- type별 적용규격 ---

◑ normal type

☞ normal type의 fuse는 가장 일반적인 형태의 fuse로써 우리들이 쉽게 접할 수 있는 fuse라 할 것이다. 보통 제조회사 및 국가에 따라 normal type, non-time delay, fast-acting, quick-acting이라고 불리우는 이러한 fuse는 모두 같은 type이라고 생각하면 된다.

형 식	용단전류	용단시간	비 고
nm ( ⓐ )	110%	4 시간 이상 70℃이내	전, jis, ul, csa
	135%	1 시간 이내 용단
	200%	2 분 이내 용단
nr ( ⓑ )	130%	4 시간 이상 70℃이내	전, jis
	160%	1 시간 이내 용단
	200%	2 분 이내 용단

▣ iec127 standard sheet ii quick-acting type

rated current		150%	210%	275%	400%	1000%
32ma-100ma	이상	1시간 이상	30분 이내	10 ms	3 ms	-
32ma-100ma	이하	1시간 이상	30분 이내	500 ms	100 ms	20 ms
125ma 이상	이상	1시간 이상	30분 이내	50 ms	10 ms	-
125ma 이상	이하	1시간 이상	30분 이내	2 sec	300 ms	20 ms

◑ medium slow-blow

☞ medium slow-blow type의 fuse는 time-lag와 normal type의 중간 형태라고 할 수 있으며, 이러한 형태의 fuse는 surge전류가 많은 회로에 사용되며 일반적으로 제조회사 및 국가에 따라 medium slow-blow, slow-blow라고 불리우는 이러한 fuse는 모두 같은 type이라고 생각하면 된다.

형 식	용단전류	용 단 시 간	비 고
ms ( ⓐ )	110 %	4 시간 이상 70℃이내	전, jis, ul, csa
	135 %	1 시간 이내 용단
	200 %	2 분 이내 용단

◑ time-lag

☞ time-lag fuse는 surge전류가 높은 회로에 사용되며 일반적으로 제조회사 및 국가에 따라 time-lag, long time-lag, slow-blow라고 불리는 이러한 fuse는 모두 같은 type이라고 생각하면 된다.

형 식	용단전류		용 단 시 간	비 고
s, ts ( ⓐ )	110 %		4 시간 이상 70℃이내	전, jis, ul, csa
	135 %		1 시간 이내 용단
	200%	3a 이하	5초 이상 2 분 이내 용단
		3a 초과	12초 이상 2분 이내 용단

▣ iec127 standard sheet iii time-lag type

rated current		150 %	210 %	275 %	400 %	1000 %
32ma-100ma	이상 이하	1시간 이상	2 분 이내	200 ms	40ms	10ms
				10s	3s	300ms
125ma 이상	이상 이하	1시간 이상	2 분 이내	600ms	150ms	20ms
				10s	3s	300ms

미주제품과 유럽제품의 차이점

☞ 미주제품과 유럽제품은 적용 규격에서부터 큰 차이가 있으므로 유럽제품을 사용하고 있는 set에 미주형 fuse로 교체하고자 한다면 하단 표를 참고하여 정격을 결정하여야한다. iec 휴즈와 ul 휴즈는 용단특성 규격이 다르기 때문에 정격전류의 선정 기준 또한 다르다. 예를 들면 iec 휴즈는 ul 휴즈에 비해 1.3 배에서 1.4배 정도 높다. 따라서 iec 2a에 해당되는 ul 제품은 2.8a 정도에서 만나는 것을 확인할 수 있다.

i-t곡선 보는 방법

이러한 i-t곡선은 제조사의 카탈로그를 통해서 많이 접할 수 있으나, 실제로 i-t곡선을 올바르게 이해하고 활용하는 사람은 많지 않다. 따라서 본 장에서는 i-t곡선을 바르게 이해하고 실무에 활용할 수 있도록 도움을 주고자 한다.

i-t곡선은 전류에 따른 용단시간을 나타내는 그래프이다.
아래 그래프의 y축은 전류이고 x축은 시간을 나타낸다. 따라서 본 fuse가 210%(210ma)되는 전류에서 x축으로 따라 가면, 곡선과 마주치는 점이 나오고 이점을 y축으로 연결해 보면 5.5초에서 만나는 것을 알 수 있다. 따라서 본 fuse는 210%되는 전류가 흐를 경우 5.5초에 용단된다는 의미이다. 즉, 해당 부하전류 x-y축으로 연결하면 몇 초대에 용단이 되는지를 알 수 있다. 여기에서 중요한 것은 5.5초에 만났다고 해서 모든 휴즈가 5.5초에 용단되는 것은 아니다. 왜냐하면 이러한 i-t곡선은 제조사에서 생산하는 평균적인 특성을 나타낸 것이므로 약간의 오차가 있을 수 있기 때문이다.

휴즈 선정 가이드

☞ 휴즈는 전기회로의 약한 곳에 의도적으로 설치한 전류감응장치이다. 기능은 전류 과부하 상태에서 확실히 용단됨으로써 개별 부품 또는 회로 전체를 보호하는데 그 목적 있고, 소비자가 set에 휴즈를 선정함에 있어 정확한 정격전류를 선정함으로써, a/s율을 낮추고 휴즈에 대한 보다 정확한 지식을 갖는데 그 목적이 있다.
휴즈를 선정하기 위해서는 먼저 다음과 같은 set의 조건을 파악하지 않으면 안 된다.

1) 운전전류에 대해서

2) in-rush 전류에 대해서

3) 주위온도 조건에 대해서

4) 장해전류에 대해서

운전전류에 대해서

☞ 정격전류를 선정하기 위해서는 먼저 set의 운전전류를 정확히 파악해야 한다. 일반적으로 휴즈는 운전전류의 125%이상 되는 정격전류를 가져야한다. 예를 들어, set의 운전전류가 1a라고 가정하면 1x1.25=1.25a이다. 따라서 이러한 set에는 최소한 1.25a이상 되는 휴즈를 사용해야만 안전성을 보장할 수 있을 것이다. 이러한 가정은 in-rush 전류가 정격전류의 130%이내일 때만 가능하다.

in-rush 전류에 대해서

☞ fuse의 수명은 in-rush전류에 가장 많은 영향을 받는다.

fuse에 사용되는 가용체는 in-rush전류에 의해 발열하고 저항치가

증가하면서 약해진다. set의 in-rush 전류에 대한 i2t값을 계산하기

위해서는 in-rush 파형에 따라 계산식이 다르지만, 일반적으로

좌측 표의 a, b, c, d의 계산식이 일반적으로 적용된다.

◈ i2t그래프

◈ fuse 수명 확인

☞ 좌측의 표는 set의 i2t 값과 휴즈의 i2t 값을 비교하여 set의 i2t 값에 대해 휴즈가 몇 회 정도 견딜수 있는지를 나타내는 표이다. set의 i2t 값이 휴즈의 i2t 값의 29%라면 1만회의 pulse에서도 견딜 수 있다. 또한, 22% 이하라면 10만회의 pulse에도 견딜 수 있다. 휴즈의 선정을 위해서는 i2t 곡선을 작성하고 하단표를 참조하여 선정된 휴즈가 몇 회 정도 견딜 수 있는지 확인하는 것이 중요하다.

set의 주위온도 조건에 대해서



☞ 통상적으로 전류휴즈의 시험환경 온도범위는 25℃±5℃이지만, set에 사용하기 위해서는 fuse holder 나 fuse clip에 장착되어 사용하는 경우가 대부분이다. 따라서 기기의 사용환경과 시험환경과는 다르기 때문에 휴즈를 사용할 때는 주위 온도에 따른 환경을 고려할 필요가 있다.
          ex.) 통상전류 : 2arms
                  주위온도 : 90℃
                  선정휴즈 : normal type
따라서, 위의 조건으로 좌측표를 참고하면 2.11a 이상이 필요하다.

장해전류에 대해서

☞ 마지막으로 가장 중요하다고 할 수 있는 set의 장해전류를 파악하는 것이다. 위에서 언급한 내용들은 용단되면 안 되는 조건들이라면 여기에서 언급하고자 하는 장해전류에 대해서는 반드시 주어진 시간내에 용단되어야한다. 장해전류는 회로가 견딜 수 있는 최대전류를 말한다. 만약, 어떤 set에 10a 이상 되는 장해전류가 들어왔을 때 휴즈가 5초 이내에 용단되지 않으면 회로가 파손될 위험이 있다면 휴즈는 반드시 10a이하의 전류에서 5초 이내에 용단되어야 할 것이다. 이러한 장해전류에 선정된 휴즈가 몇 초에 반응하는지는 제조회사에서 제공하는 i-t곡선을 참고 하면 된다.