切れたヒューズは電流を遮断するように設計されていますが、火災を引き起こすことができるかどうかという問題は、単純に「はい」か「いいえ」で判断するほど単純ではありません。適切に設計された設置の大部分では、ヒューズの開口部は故障の終点であり、燃焼イベントの始まりではありません。しかし、本当の答えは、元素が蒸発してアークが形成される数ミリ秒の間にヒューズ ホルダー内で何が起こるかにかかっています。そのアークは 5,000 度を超える温度のプラズマ柱であり、ヒューズが適切に封じ込められていない場合、その熱によって近くの物質が実際に発火する可能性があります。
ダッシュボードの下のプラスチック製ホルダーに取り付けられた標準の 30A 自動車用ブレード ヒューズを考えてみましょう。完全な短絡が発生した場合、素子は 300A で約 5 ミリ秒で溶けますが、ギャップが十分に広がって消滅するまでアークは継続します。-通常は 1～2 ミリ秒長くなります。この間隔の間、アーク エネルギーは 12V システムで約 15 ジュールに達します。 1 グラムの PVC の温度を約 30 度上昇させるには 15 ジュールで十分ですが、熱は接点間の小さな体積に集中するため、発火するには十分ではありません。ただし、ヒューズ ホルダーの端子が腐食している場合は、ヒューズが飛ぶ前に接触抵抗によって余分な加熱が加えられます。 50 mΩ の抵抗を持つ腐食した端子は、障害中に 300 A で 4.5 ワットを消費しますが、ミリ秒では無視できる程度です。本当の火災の危険はアーク自体からではなく、ヒューズが適切に切れていないときに発生する持続的な加熱から生じます。
ヒューズが切れても完全に分離できなかった場合、{0}「スパッタリング」または「部分的クリア」と呼ばれる現象が発生し、-断続的に電流を流し続ける溶融金属の導電性ブリッジが残ります。この状態では数秒間続く一連のマイクロアークが発生し、それぞれのアークが周囲の空洞に高温の金属粒子を噴出します。-住宅用ソーラーコンバイナーボックスの文書化された事例の 1 つは、15A DC ヒューズに繰り返し部分的な障害が発生したことが関係していました。 3 回目のイベントの後、ヒューズ要素はセラミック ハウジングの内壁に十分な金属蒸気を堆積させ、追跡経路を形成しました。次の過電流により表面アークが発生し、ヒューズの内部素子が溶けたにもかかわらず、プラスチックのベースプレートに点火しました。この火災の原因は、砂の充填が不十分な導火線によるものであると考えられます。-石英が必要な体積の 60% しかなかったため、アーク プラズマがエンド キャップから漏れ出しました。
ホルダー自体が重要な役割を果たします。ヒューズの耐火性は、取り付けられたヒューズと同等です。-バネ式クリップ内のガラス カートリッジ ヒューズは、時間の経過とともにバネの張力が弱まると、クリップのインターフェースで重大な熱を発生する可能性があります。{3}}定格電流の 80% では、クリップは通常の条件下で 120 度に達する可能性があり、{7}}隣接するワイヤが変色するほど高温になります。ヒューズが 200% の過負荷で飛ぶと、クリップの温度は数秒間 250 度まで急上昇します。これは、ほとんどのプラスチックの自然発火温度 (約 400 度) を下回りますが、クリップがポリプロピレンのワイヤ束に取り付けられている場合、アークフラッシュからの持続的な熱によって絶縁体が軟化点まで上昇する可能性があります。 10A のガラス ヒューズが切れた故障したポンプ コントロール パネルを調べましたが、アークはガラスのエンベロープをまっすぐに貫通しており、-以前の取り扱いによるヘアラインの亀裂があり-、ナイロン製のケーブル タイに衝突していました。タイが溶けてヒューズクリップに滴り落ち、炭化した経路が形成され、後に二次ショートを引き起こしました。元のヒューズは正しく開いていましたが、物理的な破損により火災が発生しました。
電圧定格も隠れた変数です。 125V DC 回路に適用される 250V AC ヒューズは許容できるように見えるかもしれませんが、ゼロクロスがないため、DC アークを消すのははるかに困難です。同じ電流の場合、DC でのアーク持続時間は AC よりも 3 ～ 5 倍長くなる可能性があります。 AC 障害を 6 ミリ秒でクリアする AC 250 V 定格の 20 A ヒューズは、同じ大きさの DC 障害をクリアするのに 18 ミリ秒かかる可能性があります。追加の 12 ミリ秒のアーク放電により、およそ 3 倍のエネルギーがヒューズ本体に蓄積されます。空気の流れが制限された密閉された筐体では、そのエネルギーによってヒューズ ホルダー内の周囲温度が 80 度上昇し、近くの断熱材が熱暴走ゾーンに押し込まれる可能性があります。電気通信整流器の現場では、DC ヒューズが短絡を解消するのに 22 ミリ秒かかったために一連の電池が失われました。-アークがヒューズのセラミック壁（製造上の気孔率 4% でした）を通って放出され、噴出した溶融銀がポリエチレンの電池トレイに点火しました。
ヒューズの遮断定格の問題もあります。すべてのヒューズには、安全に切断できる最大故障電流が流れます。 10 kA 遮断定格の 100A ヒューズは、25 kA の故障にさらされた場合、アークを消去しません。その代わりに、元素が非常に激しく蒸発するため、ヒューズ本体が粉々になります。結果として生じるアークは周囲の空気中に移行し、他のデバイスが開くか電源インピーダンスによって制限されるまで、利用可能な故障電流によって維持されます。その状態が本物のファイヤースターターです。低電圧産業用パネルで、600A クラス J ヒューズが、遮断容量が半分しかない 600A クラス H ヒューズと誤って交換されました。下流の溶接機がショートすると、故障電流が 18 kA に達し、クラス H ヒューズが爆発し、バス バー間でアークが点滅し、パネルの床に蓄積した粉塵に点火しました。火災は鎮火しましたが、教訓は明白でした。ヒューズが切れてバラバラになったものは、そのまま残っているものより危険であるということです。
切れたヒューズの熱画像では、別のニュアンスが明らかになります。ヒューズが切れた後、その抵抗は無限大に上昇しますが、ホルダーの接点は前の過負荷により熱いままです。過負荷が徐々に発生した場合、-ヒューズが開く前の数分間、定格電流の 110% に達した場合など、-エレメントが溶断する前にヒューズ アセンブリ全体が 180 度に達している可能性があります。ヒューズは開きますが、蓄えられた熱は消えません。それは配線端子に伝導し、障害が解消した後も何秒もの間、隣接する導体の温度が定格の 90 度を超える可能性があります。私がレビューしたテストでは、4 分間の過負荷の後に開いた 200A ヒューズにより、端子ブロックの温度が 195 度のピークに達し、発信ケーブルの PVC 絶縁体が振動によって導体が移動する点まで軟化し、最終的にエンクロージャに対して接地しました。このアースにより 2 番目の障害が発生しましたが、元のヒューズはすでに切れていました。-そのため 2 番目の障害はバックアップ ヒューズに依存していましたが、これも切れましたが、最初の事象による熱ですでにケーブルが損傷していました。
切れたヒューズが間違いなく火災を引き起こす 1 つのシナリオは、ヒューズが実際の保護装置ではなく、不適切に設計された回路の犠牲コンポーネントである場合です。一部のアフターマーケットの自動車アクセサリは、過電流が発生するとヒューズが開くことを想定して、アース経路の可溶リンクとしてヒューズを使用しています。しかし、アース-側のヒューズが切れると、負荷側全体が電源電位で浮いた状態になり、ギャップが不十分な場合、開いたヒューズ ホルダーからシャーシにアークが発生する可能性があります。このアーク放電は、負荷電流によってではなく、コントローラの内部コンデンサを通る漏れによって持続されます。 50A のアースヒューズを備えたカーオーディオアンプが、低音過渡時にヒューズが切れました。ヒューズクリップとシャーシの間に発生したアークは40ミリ秒続き、フロアカーペットに穴をあけ、ドライバーが臭いに気づくまで数分間くすぶっていた。ヒューズは主な機能を実行しました-ヒューズは開きました-が、ヒューズが作成したアーク パスはヒューズ自体の外部にありました。
したがって、直接の答えは、正しく指定され、適切に取り付けられ、損傷していないヒューズが切れても火災は発生しないということです。火災の危険は、ホルダーの劣化、電圧の不一致、遮断容量の不足、またはアークの逃げを可能にする機械的破損など、システムの周囲から発生します。ヒューズ切れは原因ではなく症状ですが、その症状が誤解されている場合、-将来のヒューズ切れを避けるために整備士が切れた 15A ヒューズを 30A ヒューズに交換した場合-、次の故障ではヒューズはまったく切れません。代わりに、ワイヤが過熱し、絶縁体が焦げ、その焦げた絶縁体が発火します。この場合、ヒューズは切れませんでした。それは特大の代替品によって回避されました。火災はヒューズが飛んだことではなく、適切なヒューズがなかったため発生しました。この区別が現場のすべてであり、ヒューズが切れた後、私が最初にヒューズ自体ではなく、ヒューズ ホルダー、クリップ、およびヒューズにつながるワイヤ ゲージをチェックするのはこのためです。これらのコンポーネントは本当のストーリーを語ります。