Vermateriaal

Kenmerken en materialen van zekerelementen

De materialen die worden geselecteerd voor zekerelementen moeten specifieke eigenschappen bezitten. Ze moeten een laag smeltpunt hebben om ervoor te zorgen dat de zeker snel smelt wanneer er een te hoge stroom doorheen loopt, waardoor het circuit wordt onderbroken en het elektrische systeem beschermd. Bovendien moeten deze materialen een lage ohmische verlies hebben om energieverlies tijdens normale werking te minimaliseren. Een hoge elektrische geleidbaarheid (equivalent aan een lage weerstand) is essentieel voor een efficiënte stroomvoering zonder significante spanningdalingen. Kosten-effectiviteit is een ander cruciaal aspect, aangezien zekers in grote hoeveelheden worden gebruikt in verschillende elektrische toepassingen. Bovendien moet het materiaal vrij zijn van eigenschappen die kunnen leiden tot degradatie of storing over tijd, om betrouwbare prestaties te garanderen.

Meestal worden zekerelementen gemaakt van materialen met een laag smeltpunt, zoals tin, lood of zink. Hoewel deze metalen bekend staan om hun lage smeltkarakteristieken, is het belangrijk op te merken dat sommige metalen met een hoge specifieke weerstand ook een laag smeltpunt kunnen hebben, zoals in de onderstaande tabel wordt geïllustreerd. Deze materialen bieden een evenwicht tussen de mogelijkheid om snel te smelten bij storingen en de noodzaak om acceptabele elektrische prestaties te behouden tijdens normale werking.

Materiaal voor zekerelementen: Eigenschappen, toepassingen en afwegingen

De materialen die meestal worden gebruikt voor zekerelementen omvatten tin, lood, zilver, koper, zink, aluminium en een legering van lood en tin. Elk materiaal heeft unieke kenmerken die het geschikt maken voor specifieke toepassingen binnen elektrische circuits.

Een legering van lood en tin wordt meestal gebruikt voor zekers met kleine stroomwaarden. Wanneer de stroom echter 15A overschrijdt, wordt deze legering minder praktisch. Voor toepassingen met hogere stroomwaarden zou het gebruik van een lood-tinlegering fuses met grotere diameters vereisen. Als gevolg hiervan kan bij het smelten van de zeker een te groot bedrag aan gesmolten metaal worden vrijgegeven, wat veiligheidsrisico's kan veroorzaken en ook meer uitgebreide schade kan toebrengen aan de omringende componenten.

Voor circuits met stroomwaarden boven de 15A zijn koperdraadzekers vaak de voorkeur. Ondanks de wijdverspreide toepassing heeft koper enkele opvallende nadelen. Om een redelijk laag fusiefactor (de verhouding tussen de minimale fusiestroom en de nominale stroom) te bereiken, werken koperdraadzekers meestal op relatief hoge temperaturen. Deze verhoogde werktijdtemperatuur kan leiden tot oververhitting van de draad over tijd. Hierdoor neemt de doorsnede van de draad geleidelijk af, en daalt de fusiestroom ook. Dit fenomeen verhoogt de kans op voortijdig smelten, wat onnodige circuitonderbrekingen en verstoringen in de elektrische dienst kan veroorzaken.

Zilver biedt daarentegen verschillende voordelen als materiaal voor zekerelementen. Een van de belangrijkste voordelen is de bestendigheid tegen oxidatie; zilver vormt geen stabiele oxiden. Zelfs als er een dunne laag oxide ontstaat, is deze onstabiel en breekt gemakkelijk af. Deze eigenschap zorgt ervoor dat de geleidbaarheid van zilver niet wordt beïnvloed door oxidatie, waardoor constante elektrische prestaties worden gehandhaafd gedurende de levensduur. Bovendien, vanwege de hoge elektrische geleidbaarheid, wordt de hoeveelheid gesmolten metaal die wordt geproduceerd wanneer de zeker werkt, geminimaliseerd. Deze reductie in gesmolten metaalmassa maakt snellere werking van de zeker mogelijk, waardoor het circuit sneller kan worden onderbroken bij een overstroomconditie. Echter, de hoge kosten van zilver ten opzichte van andere metalen zoals koper of de lood-tinlegering beperken zijn wijdverspreide toepassing. In de meeste praktische toepassingen, waar kosteneffectiviteit een belangrijk overweging is, worden koper of lood-tinlegeringen vaker gebruikt als zekerdraad.

Zink, wanneer gebruikt als zekerelement, is meestal in stripvorm. Dit komt omdat zink niet snel smelt bij kleine overbelastingsomstandigheden. Het relatief langzamere smelgedrag biedt enige tolerantie voor tijdelijke of kleine overstromingen, waardoor onnodige zekeractivering wordt voorkomen en de kans op valse trips in elektrische circuits wordt verminderd.