Tôi là một kỹ sư điện vào những năm 1950, một phần công việc của tôi liên quan đến việc kiểm tra và chọn cầu chì. Gần đây tôi đã nói chuyện với câu lạc bộ phát thanh nghiệp dư địa phương của tôi về chủ đề này, và những gì tiếp theo là từ kịch bản tôi đã viết cho cuộc nói chuyện đó. Tôi nghĩ rằng nó có liên quan đến các cuộc thảo luận ở đây.
Một cầu chì bảo vệ đột biến phải chứa ba vùng quá tải. Đối với ngắn mạch, nó phải thổi nhanh theo cách thông thường. Nó cũng phải thổi cho dòng quá tải ổn định giống như cầu chì F, nhưng nó phải chịu được dòng quá dòng ngắn liên tục - nói gấp mười lần đánh giá của nó - mà không thổi hoặc giảm.
Ba kỹ thuật chính được sử dụng để thực hiện điều này. Đơn giản nhất là tăng khối lượng nhiệt của phần tử, sử dụng dây dày hơn và do đó dài hơn (để có đủ sức chống nóng), quấn quanh lõi cách điện, kiểm soát khoảng cách cẩn thận để vận hành ổn định. Hình ảnh loại này và loại tiếp theo nằm trong câu trả lời của @Russell McMahon. Tôi chưa thấy một lời giải thích về cầu chì với dây lượn sóng.
Kỹ thuật thứ hai sử dụng một phần tử có thể bốc khói ba phần. Phần thứ nhất là một dây có điểm nóng chảy cao để nó sẽ hấp thụ đột biến, trong khi vẫn thổi nhanh khi quá tải. Điều này tương tự như một cầu chì F hoạt động ở dưới mức đánh giá của nó, vì vậy nó sẽ không bảo vệ chống quá tải gần với dòng điện định mức. Phần thứ hai làm tròn điều này, cung cấp sự bảo vệ cho các dòng điện gần với giá trị định mức nhưng không đủ cao để tự thổi dây mỏng và bao gồm một khối vật liệu điểm nóng chảy thấp hơn nối tiếp với dây chính, làm nóng hơn chậm hơn dây. Phần thứ ba của phần tử là một lò xo mạnh mẽ của vật liệu có sức đề kháng tương đối cao, giúp làm nóng khối u và kéo nó ra nhanh chóng khi nó tan chảy. Sự kết hợp giữa cục và lò xo, với khối lượng nhiệt tương đối cao, cũng cho phép vượt qua, nhưng cung cấp sự bảo vệ cho thời gian dài hơn nhưng quá tải ít hơn. Có nhiều biến thể trên thiết kế này và nó cung cấp cho các nhà sản xuất rất nhiều thông số để điều chỉnh các đặc điểm của cầu chì. Đôi khi, như trong hình trên, một dây dẫn ngang qua lò xo được sử dụng để điều chỉnh các đặc tính của cầu chì.
Phương pháp thứ ba sử dụng hiệu ứng 'M'. Vào những năm 1930, Giáo sư AWMetcalf (do đó 'M') đã nghiên cứu một hiện tượng trong đó hợp kim thiếc được sử dụng để hàn các đầu của cầu chì dường như ảnh hưởng đến thời gian thổi, làm giảm nó theo một cách kỳ lạ. Ông phát hiện ra rằng một điểm (điểm 'M') của vật hàn trên phần tử dây bạc không ảnh hưởng đến hiệu suất ngắn mạch, nhưng nó đã giảm thời gian thổi vào dòng điện thấp hơn được duy trì. Trong trường hợp này, ở nhiệt độ thấp hơn của dây, chất hàn khuếch tán vào và hợp kim với bạc để tạo ra một vùng có điện trở cao tại chỗ, sẽ phát sáng nóng đỏ, với dây bị vỡ bên cạnh. Điều này, với các hợp kim được lựa chọn phù hợp, độc đáo mang lại đặc tính cần thiết cho một cầu chì chống đột biến.
Dưới đây là hình ảnh của ba cầu chì điểm M, và vâng, có một điểm nhỏ trên đỉnh.