Šķēršņu draudzēju materiāli
Šķēršņu elementu īpašības un materiāli
Materiāli, kas izvēlēti šķēršņu elementiem, jāiekļauj noteikta īpašību kopa. Viņiem jābūt ar zemu talākošanās punktu, lai nodrošinātu, ka šķēršnis strādātu ātri, kad caur to plūst pārāk liels strāva, tādējādi pārtraucot kontaktsistēmu un aizsargājot elektriskā sistēma. Turklāt šiem materiāliem jāparāda zema omīka zudējuma līmenis, lai samazinātu enerģijas disipāciju normālā darbības laikā. Augsta elektriskā laidība (ekvivalenta ar zemu rezystivitāti) ir būtiska efektīvai strāvas plūsmai, neraizējot nozīmīgu sprieguma pazeminājumu. Izmaksas efektivitāte ir vēl viens svarīgs faktors, jo šķēršņus lieto lielos apjomos dažādos elektriskajos pielietojumos. Tāpat materiālam jābūt brīvam no tām īpašībām, kas varētu radīt degradāciju vai neveiksmi laika gaitā, nodrošinot uzticamu veiktspēju.
Parasti šķēršņu elementi izgatavoti no materiāliem ar zemu talākošanās punktu, piemēram, cinka, svina vai olaja. Lai gan šie metāli ir labi pazīstami ar savu zemo talākošanās raksturojumu, ir svarīgi atzīmēt, ka daži metāli ar augstu specifisko rezystance var arī piedāvāt zemu talākošanās punktu, kā parādīts tabulā zemāk. Šie materiāli nodrošina līdzsvaru starp spēju talāties ātri nepareizas situācijas laikā un nepieciešamību uzturēt pieņemamus elektriskos rādītājus normālā darbības laikā.
Šķēršņu elementu materiāli: Īpašības, pielietojumi un kompromisi
Parasti šķēršņu elementiem tiek izmantoti cinks, svinis, sidrs, varš, alūmins, un svina-svinis dzelzs. Katrs materiāls ir ar atšķirīgām īpašībām, kas padara to piemērotu konkrētiem pielietojumiem elektriskajos tīklos.
Svinis-svinis dzelzs parasti tiek izmantots šķēršņos ar mazu strāvas rādītāju. Tomēr, ja strāva pārsniedz 15A, šis dzelzs kļūst mazāk praktisks. Augstākas strāvas pielietojumiem, izmantojot svinis-svinis dzelzs, būtu nepieciešamas šķēršņu dārgums ar lielāku diametru. Tādējādi, kad šķēršnis talājas, tiek izdalīts pārāk liels daudzums saltenus metālu, kas var rast drošības riskus un varētu arī radīt plašākus kaitējumus apkārtējiem komponentiem.
Strāvas rādītājiem, kas pārsniedz 15A, parasti tiek izmantoti sidra šķēršņi. Neraugoties uz to, ka sidrs tiek plaši izmantots, tam ir dažas nozīmīgas trūkumi. Lai sasniegtu samērā zemu šķēršņa koeficientu (minimālā šķēršņa strāvas attiecība pret nominālo strāvu), sidra šķēršņi tendējoši strādā visaugstākos temperatūras līmeņos. Šī augstā darbības temperatūra var izraisīt dārguma pārmērīgu segšanos laikā. Tā rezultātā dārguma sekcijas laukums samazinās, un šķēršņa strāva arī krit. Šis fenomens palielina pārmērīga talāšanās iespējamību, kas var izraisīt nepieciešamos tīkla pārtraukumus un elektroenerģijas pakalpojumu traucējumus.
Otrādi, sidrs piedāvā vairākas priekšrocības kā šķēršņu elementa materiāls. Viens no tā galvenajiem priekšrocībām ir tā pretestība oksidācijai; sidrs neradīs stabiles oksides. Pat ja veidojas tūkstošs oksīds, tas ir nestabils un viegli sadalās. Šī īpašība nodrošina, ka sidra vedņdarbība netiek ietekmēta oksidācijā, uzturējot konsekventu elektrisko veiktspēju visā tā darbības laikā. Tāpat, tā augstā elektriskā ledība, mazina saltenus metālu daudzumu, kad šķēršnis strādā. Šis saltenus metāla masas samazinājums ļauj šķēršnim strādāt ātrāk, ļaujot tam pārtraukt tīklu ātrāk, ja rodas pārāk liela strāva. Tomēr, sidra augstā cena salīdzinājumā ar citiem metāliem, piemēram, sidru vai svinis-svinis dzelzs, ierobežo tā plašu izmantošanu. Vairākās praktiskās pielietojumos, kur izmaksas efektivitāte ir svarīga, biežāk tiek izmantoti sidra vai svinis-svinis dzelzs kā šķēršņu dārgumi.
Cinkss, kad tiek izmantots kā šķēršņu elements, parasti ir formā joslas. Tas ir tāpēc, ka cinks nerada saltenus metālu ātri mazām pārmērīgām situācijām. Tā relatīvi lēnāka talāšanās rakstura nodrošina atsevišķu toleranci īslaicīgām vai mazām pārāk lielām strāvām, novēršot nepieciešamos šķēršņu darbības un samazinot nepareizas darbības iespējamību elektriskajos tīklos.
