Fusetrådmaterialer

Egenskaber og materialer for sikringselementer

De materialer, der vælges til sikringselementer, skal have en specifik række egenskaber. De skal have et lavt smeltepunkt, så sikringen hurtigt smelter, når der strømmer en for høj strøm igennem den, hvilket afbryder kredsløbet og beskytter det elektriske system. Desuden bør disse materialer have en lav ohmisk tab for at minimere energiforbrug under normal drift. Høj elektrisk ledningsevne (svarende til lav resistivitet) er afgørende for effektiv strømoverførsel uden betydelige spændingsfald. Kostnadseffektivitet er en anden vigtig faktor, da sikringer anvendes i store mængder i forskellige elektriske applikationer. Materialet bør desuden være fri for egenskaber, der kan føre til nedbrydning eller fejl over tid, for at sikre pålidelig ydeevne.

Typisk er sikringselementer fremstillet af materialer med lavt smeltepunkt, såsom tin, bly eller zink. Selvom disse metaller er kendte for deres lave smeltepunkter, er det vigtigt at bemærke, at nogle metaller med høj specifik resistivitet også kan have et lavt smeltepunkt, som vist i nedenstående tabel. Disse materialer giver en balance mellem evnen til hurtigt at smelte under fejltilstande og behovet for at opretholde acceptable elektriske ydeevner under normal drift.

Sikringselementmaterialer: Egenskaber, anvendelser og kompromiser

De mest almindelige materialer, der anvendes til sikringselementer, inkluderer tin, bly, sølv, kobber, zink, aluminium og en legering af bly og tin. Hvert materiale har unikke egenskaber, der gør det egnet til specifikke applikationer i elektriske kredsløb.

En legering af bly og tin anvendes typisk til sikringer med små strømforbrug. Når strømmen overstiger 15A, bliver denne legering mindre praktisk. For højstrømsapplikationer ville brug af en bly-tin-legering kræve sikringstråde med større diameter. Derved, når sikringen smelter, frigives en for stor mængde flydende metal, hvilket kan skabe sikkerhedsrisici og potentielt føre til mere omfattende skader på de omkringliggende komponenter.

For kredsløb med strømforbrug over 15A er kobbertrådsikringer ofte den foretrukne valgmulighed. Trods dens bred anvendelse har kobber nogle bemærkelsesværdige ulemper. For at opnå en rimelig lav fusningsfaktor (forholdet mellem den laveste fusningsstrøm og den nominale strøm), tendere kobbertrådsikringer til at køre ved relativt høje temperaturer. Denne høje driftstemperatur kan få tråden til at overophede over tid. Dermed gradvis reduceres trådens tværsnit, og fusningsstrømmen falder også. Dette fænomen øger sandsynligheden for for tidligt smelting, hvilket potentielt kan føre til unødvendige kredsløbsafbrydelser og forstyrrelser i el-forbruget.

Sølv har flere fordele som materiale til sikringselementer. En af dets nøgleskade er dens modstandskraft mod oxidation; sølv danner ikke let stabile oksider. Selv hvis en tynd lag af oxide dannes, er den ustabil og let nedbrydelig. Denne egenskab sikrer, at sølvet bevares sin ledningsevne uafhængigt af oxidation, hvilket fastholder konstant elektrisk ydeevne gennem hele dens levetid. Desuden, pga. dets høje elektriske ledningsevne, er mængden af flydende metal, der dannes, når sikringen aktiveres, minimal. Denne reduktion i massen af flydende metal gør, at sikringen opererer hurtigere, hvilket tillader en hurtigere afbrydelse af kredsløbet i tilfælde af overstrøm. Imidlertid begrænser sølvets høje pris i forhold til andre metaller som kobber eller bly-tin-legeringen, dets bred anvendelse. I de fleste praktiske applikationer, hvor kostnadseffektivitet er en vigtig overvejelse, anvendes kobber eller bly-tin-legeringer oftere som sikringstråde.

Zink, når det anvendes som sikringselement, er typisk i form af stribe. Dette skyldes, at zink ikke smelter hurtigt under små overbelastninger. Dets relativt langsomme smelteadfærd giver en vis tolerance for kortvarige eller mindre overstrøm, hvilket forebygger unødvendig sikringsaktivitet og reducerer risikoen for falske udløsninger i elektriske kredsløb.