Materiais de Fio de Fusível
Características e Materiais dos Elementos de Fusível
Os materiais selecionados para os elementos de fusível devem possuir um conjunto específico de propriedades. Eles precisam ter um ponto de fusão baixo, garantindo que o fusível derreta rapidamente quando uma corrente excessiva passa por ele, interrompendo o circuito e protegendo o sistema elétrico. Além disso, esses materiais devem apresentar baixa perda ohmica para minimizar a dissipação de energia durante a operação normal. A alta condutividade elétrica (equivalente a baixa resistividade) é essencial para o fluxo eficiente da corrente sem causar quedas de tensão significativas. O custo-benefício é outro fator crucial, pois os fusíveis são usados em grande quantidade em várias aplicações elétricas. Além disso, o material deve estar livre de quaisquer propriedades que possam levar à degradação ou falha ao longo do tempo, assegurando um desempenho confiável.
Comumente, os elementos de fusível são feitos de materiais com pontos de fusão baixos, como estanho, chumbo ou zinco. Embora esses metais sejam bem conhecidos por suas características de baixo ponto de fusão, é importante notar que alguns metais com alta resistência específica também podem oferecer um ponto de fusão baixo, como ilustrado na tabela abaixo. Esses materiais fornecem um equilíbrio entre a capacidade de derreter rapidamente em condições de falha e a necessidade de manter um desempenho elétrico aceitável durante a operação normal.
Materiais dos Elementos de Fusível: Propriedades, Aplicações e Compromissos
Os materiais comumente utilizados para os elementos de fusível incluem estanho, chumbo, prata, cobre, zinco, alumínio e uma liga de chumbo e estanho. Cada material possui características distintas que o tornam adequado para aplicações específicas dentro dos circuitos elétricos.
Uma liga de chumbo e estanho é tipicamente empregada para fusíveis com pequenas classificações de corrente. No entanto, quando a corrente excede 15A, essa liga se torna menos prática. Para aplicações de corrente mais alta, usar uma liga de chumbo-estanho exigiria fios de fusível com diâmetros maiores. Consequentemente, quando o fusível derrete, uma quantidade excessiva de metal fundido é liberada, o que pode representar riscos de segurança e também pode levar a danos mais extensos aos componentes circundantes.
Para circuitos com classificações de corrente além de 15A, os fusíveis de arame de cobre são frequentemente a escolha preferida. Apesar de seu uso generalizado, o cobre tem algumas desvantagens notáveis. Para atingir um fator de fusão razoavelmente baixo (a razão entre a corrente mínima de fusão e a corrente nominal), os fusíveis de arame de cobre tendem a operar em temperaturas relativamente altas. Esta temperatura de operação elevada pode fazer com que o arame superaqueça ao longo do tempo. Como resultado, a área seccional transversal do arame diminui gradualmente, e a corrente de fusão também diminui. Este fenômeno aumenta a probabilidade de derretimento prematuro, potencialmente levando a interrupções desnecessárias do circuito e interrupções no serviço elétrico.
Por outro lado, a prata oferece várias vantagens como material de elemento de fusível. Um de seus principais benefícios é sua resistência à oxidação; a prata não forma facilmente óxidos estáveis. Mesmo que uma camada fina de óxido se forme, ela é instável e se desintegra facilmente. Essa propriedade garante que a condutividade da prata permaneça inalterada pela oxidação, mantendo um desempenho elétrico consistente ao longo de sua vida útil. Além disso, devido à sua alta condutividade elétrica, a quantidade de metal fundido gerada quando o fusível opera é minimizada. Esta redução na massa de metal fundido permite uma operação mais rápida do fusível, permitindo que ele interrompa o circuito mais rapidamente em caso de condição de sobrecorrente. No entanto, o alto custo da prata em comparação com outros metais, como o cobre ou a liga de chumbo-estanho, limita seu uso generalizado. Na maioria das aplicações práticas, onde o custo-benefício é uma consideração significativa, o cobre ou ligas de chumbo-estanho são mais comumente usados como fios de fusível.
O zinco, quando usado como elemento de fusível, é tipicamente em forma de tira. Isso ocorre porque o zinco não derrete rapidamente sob condições de pequena sobrecarga. Seu comportamento de derretimento relativamente mais lento fornece um grau de tolerância para correntes transitórias ou menores, evitando a operação desnecessária do fusível e reduzindo a probabilidade de disparos falsos nos circuitos elétricos.
