Materials de fil de fusible
Característiques i materials dels elements de fusible
Els materials seleccionats per als elements de fusible han de possuir un conjunt específic de propietats. Han de tenir un punt de fusió baix, assegurant que el fusible es fonrà ràpidament quan passi una corrent excessiva, interrompent així el circuit i protegint el sistema elèctric. A més, aquests materials haurien de presentar pèrdues ohmiques baixes per minimitzar la dissipació d'energia durant l'operació normal. La conductivitat elèctrica alta (equivalent a una resistivitat baixa) és essencial per al flux eficient de la corrent sense causar caigudes de tensió significatives. L'eficiència en costos és un altre factor crucial, ja que els fusibles s'utilitzen en gran quantitat en diverses aplicacions elèctriques. A més, el material hauria de estar lliure de qualsevol propietat que pugui conduir a la degradació o falla amb el temps, assegurant un rendiment fiable.
Normalment, els elements de fusible es fan de materials amb punts de fusió baixos, com el estany, el plom o el zinc. Encara que aquests metalls són ben coneguts per les seves característiques de fusió baixa, és important assenyalar que alguns metalls amb alta resistència específica també poden oferir un punt de fusió baix, com es mostra a la taula següent. Aquests materials proporcionen un equilibri entre la capacitat de fonre ràpidament en condicions de falla i la necessitat de mantenir un rendiment elèctric acceptable durant l'operació normal.
Materials dels elements de fusible: propietats, aplicacions i compromisos
Els materials comunament utilitzats per als elements de fusible inclouen estany, plom, plata, cobre, zinc, allumini i una alliació de plom i estany. Cada material té característiques distintives que el fan adequat per a aplicacions específiques dins dels circuits elèctrics.
Una alliació de plom i estany es sol utilitzar per a fusibles amb petites raonaments de corrent. Tanmateix, quan la corrent supera els 15A, aquesta alliació esdevé menys pràctica. Per a aplicacions de corrent més elevada, utilitzar una alliació de plom i estany requeriria fils de fusible amb diàmetres més grans. Com a conseqüència, quan el fusible es fon, es llibera una quantitat excessiva de metall fonit, el qual pot suposar riscos de seguretat i també pot portar a danys més extensos en els components circumdants.
Per a circuits amb raonaments de corrent superiors als 15A, els fusibles de fil de cobre sovint són la elecció preferida. Malgrat el seu ús generalitzat, el cobre té algunes desavantatges notables. Per aconseguir un factor de fusió relativament baix (la relació entre la corrent mínima de fusió i la corrent nominal), els fusibles de fil de cobre tendeixen a funcionar a temperatures relativament altes. Aquesta temperatura d'operació elevada pot fer que el fil s'escalfi amb el temps. Com a resultat, l'àrea transversal del fil disminueix gradualment, i la corrent de fusió també baixa. Aquest fenomen augmenta la probabilitat de fusió prematura, potencialment provocant interrupcions innecessàries del circuit i interrupcions en el servei elèctric.
La plata, d'altra banda, ofereix diversos avantatges com a material per a elements de fusible. Un dels seus beneficis clau és la seva resistència a l'oxidació; la plata no forma fàcilment òxids estables. Fins i tot si es forma una capa fina d'òxid, aquest és inestable i es descompon fàcilment. Aquesta propietat assegura que la conductivitat de la plata romangui inalterada per l'oxidació, mantenint un rendiment elèctric consistent a lo llarg de la seva vida útil. A més, degut a la seva alta conductivitat elèctrica, la quantitat de metall fonit generat quan el fusible opera es minimitza. Aquesta reducció en la massa de metall fonit permet una operació més ràpida del fusible, permetent-li interrompre el circuit més ràpidament en cas de condicions de sobrecorrent. No obstant això, el cost elevat de la plata en comparació amb altres metalls com el cobre o l'alliació de plom-estany limita el seu ús generalitzat. En la majoria de les aplicacions pràctiques, on l'eficiència en costos és una consideració significativa, el cobre o les alliancies de plom-estany són més comuns com a fils de fusible.
El zinc, quan s'utilitza com a element de fusible, sovint es presenta en forma de tira. Això és degut a que el zinc no es fon ràpidament en condicions de sobrecàrrega petita. El seu comportament de fusió relativament lent proporciona un grau de tolerància per a sobrecomes temporals o menors, prevenint l'operació innecessària del fusible i reduint la probabilitat de falsos saltades en els circuits elèctrics.
