Matériaux de Fil de Fusible
Caractéristiques et matériaux des éléments de fusibles
Les matériaux sélectionnés pour les éléments de fusibles doivent posséder un ensemble spécifique de propriétés. Ils doivent avoir un point de fusion bas, assurant que le fusible fondra rapidement lorsqu'un courant excessif circule à travers lui, interrompant ainsi le circuit et protégeant le système électrique. De plus, ces matériaux doivent présenter une faible perte ohmique pour minimiser la dissipation d'énergie pendant le fonctionnement normal. Une bonne conductivité électrique (équivalente à une faible résistivité) est essentielle pour un flux de courant efficace sans provoquer des chutes de tension significatives. L'efficacité économique est un autre facteur crucial, car les fusibles sont utilisés en grande quantité dans diverses applications électriques. En outre, le matériau doit être exempt de toute propriété pouvant entraîner une dégradation ou une panne au fil du temps, garantissant ainsi une performance fiable.
Généralement, les éléments de fusibles sont fabriqués à partir de matériaux à faible point de fusion, tels que l'étain, le plomb ou le zinc. Bien que ces métaux soient connus pour leurs caractéristiques de faible point de fusion, il est important de noter que certains métaux à haute résistance spécifique peuvent également offrir un point de fusion bas, comme illustré dans le tableau ci-dessous. Ces matériaux offrent un équilibre entre la capacité de fondre rapidement en cas de défaut et le besoin de maintenir des performances électriques acceptables pendant le fonctionnement normal.
Matériaux des éléments de fusibles : propriétés, applications et compromis
Les matériaux couramment utilisés pour les éléments de fusibles incluent l'étain, le plomb, l'argent, le cuivre, le zinc, l'aluminium et un alliage de plomb et d'étain. Chaque matériau a des caractéristiques distinctes qui le rendent adapté à des applications spécifiques au sein des circuits électriques.
Un alliage de plomb et d'étain est généralement utilisé pour les fusibles de faible intensité nominale. Cependant, lorsque le courant dépasse 15A, cet alliage devient moins pratique. Pour les applications de forte intensité, l'utilisation d'un alliage de plomb et d'étain nécessiterait des fils de fusible de plus grand diamètre. Par conséquent, lorsque le fusible fond, une quantité excessive de métal fondu est libérée, ce qui peut poser des risques de sécurité et entraîner des dommages plus importants aux composants environnants.
Pour les circuits dont l'intensité nominale dépasse 15A, les fusibles en fil de cuivre sont souvent le choix préféré. Malgré son utilisation répandue, le cuivre présente quelques inconvénients notables. Pour atteindre un facteur de fusion raisonnablement bas (le rapport du courant de fusion minimum au courant nominal), les fusibles en fil de cuivre tendent à fonctionner à des températures relativement élevées. Cette température de fonctionnement élevée peut causer une surchauffe du fil au fil du temps. En conséquence, la section transversale du fil diminue progressivement, et le courant de fusion baisse également. Ce phénomène augmente la probabilité de fusion prématurée, potentiellement conduisant à des interruptions de circuit inutiles et des perturbations dans le service électrique.
L'argent, en revanche, offre plusieurs avantages en tant que matériau pour les éléments de fusibles. L'un de ses principaux avantages est sa résistance à l'oxydation ; l'argent ne forme pas facilement d'oxydes stables. Même si une fine couche d'oxyde se forme, elle est instable et se décompose facilement. Cette propriété assure que la conductivité de l'argent reste inchangée par l'oxydation, maintenant des performances électriques constantes tout au long de sa durée de vie. De plus, en raison de sa haute conductivité électrique, la quantité de métal fondu générée lors de la mise en œuvre du fusible est minimisée. Cette réduction de la masse de métal fondu permet une opération plus rapide du fusible, lui permettant d'interrompre le circuit plus rapidement en cas de surintensité. Cependant, le coût élevé de l'argent par rapport à d'autres métaux tels que le cuivre ou l'alliage de plomb-étain limite son utilisation généralisée. Dans la plupart des applications pratiques où l'efficacité économique est une considération importante, le cuivre ou les alliages de plomb-étain sont plus couramment utilisés comme fils de fusible.
Le zinc, lorsqu'il est utilisé comme élément de fusible, est généralement sous forme de bande. Ceci est dû au fait que le zinc ne fond pas rapidement sous des conditions de surcharge mineure. Son comportement de fusion relativement lent fournit une certaine tolérance aux surintensités transitoires ou mineures, évitant des opérations de fusible inutiles et réduisant la probabilité de faux déclenchements dans les circuits électriques.
