مواد سیم یونک

ویژگی‌ها و مواد عناصر فیوز

مواد انتخاب شده برای عناصر فیوز باید دارای مجموعه خاصی از ویژگی‌ها باشند. آنها باید دارای نقطه ذوب پایین باشند تا فیوز در صورت جریان جریان بیش از حد به سرعت ذوب شود، بدین ترتیب مدار را قطع کرده و سیستم الکتریکی را محافظت کند. علاوه بر این، این مواد باید دارای ضریب مقاومت اهمی پایین باشند تا انرژی در حالت عملکرد معمولی به حداقل برسد. هدایت الکتریکی بالا (معادل با مقاومت پایین) برای جریان مؤثر بدون ایجاد کاهش قابل توجه ولتاژ ضروری است. اثربخشی اقتصادی نیز عامل مهم دیگری است، زیرا فیوزها به تعداد زیاد در کاربردهای مختلف الکتریکی استفاده می‌شوند. علاوه بر این، ماده باید از هر گونه ویژگی‌ای که می‌تواند منجر به تخریب یا شکست در طول زمان شود، خالی باشد تا عملکرد قابل اعتمادی ارائه دهد.

معمولاً، عناصر فیوز از مواد با نقطه ذوب پایین مانند سنگفرش، سرب یا روی ساخته می‌شوند. اگرچه این فلزات به خاطر ویژگی‌های ذوب پایینشان مشهور هستند، اما باید توجه داشت که برخی فلزات با مقاومت خاص بالا نیز می‌توانند نقطه ذوب پایین داشته باشند، مانند آنچه در جدول زیر نشان داده شده است. این مواد تعادلی بین توانایی ذوب سریع در شرایط خرابی و نیاز به حفظ عملکرد الکتریکی قابل قبول در حالت معمولی ارائه می‌دهند.

مواد عناصر فیوز: ویژگی‌ها، کاربردها و تضادها

مواد معمولاً استفاده شده برای عناصر فیوز شامل سنگفرش، سرب، نقره، مس، روی، آلومینیوم و آلیاژ سرب و سنگفرش هستند. هر ماده ویژگی‌های متمایزی دارد که آن را برای کاربردهای خاص در مدارهای الکتریکی مناسب می‌کند.

آلیاژ سرب و سنگفرش معمولاً برای فیوزهای با رتبه جریان کم استفاده می‌شود. اما وقتی جریان از ۱۵ آمپر فراتر می‌رود، این آلیاژ کمتر عملی می‌شود. برای کاربردهای با جریان بالاتر، استفاده از آلیاژ سرب و سنگفرش نیاز به سیم‌های فیوز با قطر بزرگتر دارد. بنابراین، وقتی فیوز ذوب می‌شود، مقدار زیادی فلز ذوب شده آزاد می‌شود که می‌تواند خطرات ایمنی ایجاد کند و ممکن است به آسیب بیشتر اجزای اطراف منجر شود.

برای مدارهای با رتبه جریان بیش از ۱۵ آمپر، فیوزهای سیمی مسی معمولاً گزینه مطلوب هستند. با وجود استفاده گسترده از مس، این ماده دارای برخی معایب قابل توجه است. برای دستیابی به ضریب فیوز مناسب (نسبت جریان حداقل فیوز به جریان اسمی)، فیوزهای سیمی مسی معمولاً در دمای نسبتاً بالا عمل می‌کنند. این دمای عملکرد بالا می‌تواند با گذشت زمان باعث گرم شدن بیش از حد سیم شود. به عنوان نتیجه، مساحت مقطع سیم به تدریج کاهش می‌یابد و جریان فیوز نیز کاهش می‌یابد. این پدیده احتمال ذوب زودرس را افزایش می‌دهد که ممکن است منجر به قطع غیرضروری مدار و اختلال در خدمات الکتریکی شود.

نقره از نظر استفاده به عنوان ماده عناصر فیوز چندین مزیت دارد. یکی از مزایای کلیدی آن مقاومت در برابر اکسیداسیون است؛ نقره به راحتی اکسیدهای پایدار تشکیل نمی‌دهد. حتی اگر لایه نازکی از اکسید تشکیل شود، آن ناپایدار است و به راحتی تجزیه می‌شود. این ویژگی اطمینان می‌دهد که هدایت الکتریکی نقره در طول عمر خدمت آن تحت تأثیر اکسیداسیون قرار نمی‌گیرد و عملکرد الکتریکی ثابتی را حفظ می‌کند. علاوه بر این، به دلیل هدایت الکتریکی بالای آن، مقدار فلز ذوب شده تولید شده در زمان عملکرد فیوز به حداقل می‌رسد. این کاهش جرم فلز ذوب شده به عملکرد سریع‌تر فیوز کمک می‌کند و اجازه می‌دهد تا مدار را در صورت شرایط جریان بیش از حد به سرعت قطع کند. با این حال، هزینه بالای نقره نسبت به فلزات دیگر مانند مس یا آلیاژ سرب-سنگفرش محدودیت‌هایی برای استفاده گسترده از آن ایجاد می‌کند. در بیشتر کاربردهای عملی، که در آن‌ها اثربخشی اقتصادی مورد توجه قرار می‌گیرد، مس یا آلیاژهای سرب-سنگفرش بیشتر استفاده می‌شوند.

روی، زمانی که به عنوان عنصر فیوز استفاده می‌شود، معمولاً به صورت نوار است. این به این دلیل است که روی در شرایط بار بیش از حد کوچک به سرعت ذوب نمی‌شود. رفتار ذوب نسبتاً آهسته آن تحملی برای جریان‌های گذرا یا کوچک ایجاد می‌کند و از عملکرد غیرضروری فیوز و کاهش احتمال توقف‌های نادرست در مدارهای الکتریکی جلوگیری می‌کند.