Bekésszál anyagok
Bekesülőelemek jellemzői és anyagai
A bekésülőelemekhez kiválasztott anyagoknak bizonyos tulajdonságokkal kell rendelkezniük. Alacsony olvadásponttal kell rendelkezniük, hogy a túlmenet esetén gyorsan leolvadjon, így megszakítva az áramkört, és védve az elektromos rendszert. Ezen felül ezeknek az anyagnak alacsony ohmves veszteséggel kell rendelkezniük, hogy minimalizálják az energia elvesztését normál működés közben. A magas elektrikus vezetőképesség (ami ekvivalens az alacsony ellenállással) szükséges a hatékony áramátvitelért anélkül, hogy jelentős feszültségcsökkenést okozna. A költséghatékonyság egy másik kulcsfontosságú tényező, hiszen a bekésülőelemek nagy mennyiségben használódnak különböző elektromos alkalmazásokban. Továbbá az anyagnak olyan tulajdonságok nélkül kell lennie, amelyek idővel elbomláshoz vagy hibákhoz vezethetnek, így garantálva a megbízható teljesítményt.
Gyakran olyan anyagokból készülnek a bekésülőelemek, mint cinka, ólom vagy zink. Bár ezek a fémdarabok ismertek alacsony olvadáspontjuk miatt, fontos megjegyezni, hogy néhány magas specifikus ellenállású fém is alacsony olvadáspontot mutathat, ahogy az alábbi táblázatban látható. Ezek az anyagok kiegyensúlyozást biztosítanak a hibafeltételek mellett gyors olvadás képessége és a normál működés során elfogadható elektromos teljesítmény fenntartása között.
Bekésülőelemek anyagai: Tulajdonságok, alkalmazások és kompromisszumok
A bekésülőelemekhez gyakran használt anyagok közé tartozik a cinka, ólom, ezüst, réz, zink, alumínium és az ólom-cinka ötvözet. Minden anyagnak sajátos jellemzői vannak, amelyek megfelelnek bizonyos alkalmazásoknak az elektromos áramkörökben.
Az ólom-cinka ötvözet tipikusan kis áramerősségű bekésülőelemekhez használatos. Azonban, ha az áramerősség 15A feletti, ez az ötvözet kevésbé praktikus. Magasabb áramerősségű alkalmazások esetén az ólom-cinka ötvözet használata nagyobb átmérőjű bekésülőelemek igénybevétele mellett történne. Ennek eredményeként, amikor a bekésülőelem olvad, túlzott mennyiségű olvadt fém jelenik meg, ami biztonsági kockázatot jelent, és további károkat okozhat a környező alkatrészekre.
15A-nál nagyobb áramerősségű áramkörök esetén gyakran a rézből készült bekésülőelemek a preferált választás. Bár széles körben használják, a réznél is vannak megjegyzendő hátrányai. Ahhoz, hogy megbízhatóan alacsony bekésülési tényezőt (a minimális bekésülési áramerősség és a nominális áramerősség aránya) érjenek el, a rézből készült bekésülőelemek viszonylag magas hőmérsékleten működnek. Ez a magas működési hőmérséklet idővel melegítheti túlságosan a drót, ami csökkenti a drót keretszélességét, és ennek eredményeként csökken a bekésülési áramerősség is. Ez a jelenség növeli a korai bekésülés valószínűségét, ami felesleges áramkör-megszakításokhoz és elektromos szolgáltatás megszakításaihoz vezethet.
Az ezüst, másrészről, több előnnyel is rendelkezik mint bekésülőelem anyaga. Az egyik fő előnye, hogy ellenáll az oxidálódásra; az ezüst nem könnyen stabil oxiddal borul. Még ha vékony oxidszintet is képez, az instabil és könnyen lebomlik. Ez a tulajdonság biztosítja, hogy az ezüst vezetőképessége nem sérül az oxidálódás miatt, így konzisztens elektromos teljesítményt biztosít a szolgáltatási élet ideje alatt. Emellett a magas elektrikus vezetőképessége miatt a bekésülés során kevesebb olvadt fém keletkezik. Ez a kevesebb olvadt fém mennyisége lehetővé teszi, hogy a bekésülőelem gyorsabban működjön, így gyorsabban megszakítja az áramkört túlmenet esetén. Azonban az ezüst magasabb költsége a rézhez vagy az ólom-cinka ötvözethez képest korlátozza széleskörű használatát. A legtöbb gyakorlati alkalmazásban, ahol a költséghatékonyság jelentős, a réz vagy az ólom-cinka ötvözetek gyakrabban használódnak bekésülőelemekként.
A zink, amikor bekésülőelemekként használják, általában síkrészes formában fordul elő. Ez azért van, mert a zink nem olvad gyorsan kis túlterhelés esetén. Lassabb olvadási viselkedése bizonyos toleranciát biztosít rövid ideig tartó vagy kis mértékű túlterhelések esetén, megelőzve a felesleges bekésülést, és csökkentve a hamis utasítások valószínűségét az elektromos áramkörökben.
