Материалы для предохранительных проволок

Характеристики и материалы плавких вставок

Материалы, выбранные для плавких вставок, должны обладать определенным набором свойств. Они должны иметь низкую температуру плавления, что обеспечивает быстрое расплавление плавкой вставки при превышении допустимого тока, прерывая цепь и защищая электрическую систему. Кроме того, эти материалы должны демонстрировать низкие потери на сопротивление, чтобы минимизировать рассеяние энергии в нормальном режиме работы. Высокая электропроводность (что эквивалентно низкому удельному сопротивлению) необходима для эффективного прохождения тока без значительных падений напряжения. Экономическая целесообразность является еще одним важным фактором, так как предохранители используются в больших количествах в различных электроустановках. Также материал должен быть свободен от свойств, которые могут привести к деградации или отказу со временем, обеспечивая надежную работу.

Обычно плавкие вставки изготавливаются из материалов с низкой температурой плавления, таких как олово, свинец или цинк. Хотя эти металлы известны своими низкими температурами плавления, важно отметить, что некоторые металлы с высоким удельным сопротивлением также могут иметь низкую температуру плавления, как показано в таблице ниже. Эти материалы обеспечивают баланс между способностью быстро плавиться при аварийных условиях и необходимостью поддержания приемлемых электрических характеристик в нормальном режиме работы.

Материалы плавких вставок: свойства, применения и компромиссы

Материалы, обычно используемые для плавких вставок, включают олово, свинец, серебро, медь, цинк, алюминий и сплав свинца и олова. Каждый материал имеет уникальные характеристики, которые делают его подходящим для конкретных применений в электрических цепях.

Сплав свинца и олова обычно используется для предохранителей с малыми номинальными токами. Однако, когда ток превышает 15А, этот сплав становится менее практичным. Для применения с большими токами использование сплава свинца и олова потребовало бы использования проволоки с большим диаметром. В результате, когда предохранитель плавится, выделяется большое количество расплавленного металла, что может представлять опасность и приводить к более серьезному повреждению окружающих компонентов.

Для цепей с номинальными токами, превышающими 15А, часто выбирают медные проволочные предохранители. Несмотря на широкое использование, медь имеет некоторые заметные недостатки. Чтобы достичь разумно низкого коэффициента плавления (соотношение минимального тока плавления к номинальному току), медные проволочные предохранители работают при относительно высоких температурах. Это повышенное рабочее температуры может привести к перегреву проволоки со временем. В результате площадь поперечного сечения проволоки постепенно уменьшается, и ток плавления также снижается. Этот феномен увеличивает вероятность преждевременного плавления, что может привести к необоснованным прерываниям цепи и нарушениям в электроснабжении.

С другой стороны, серебро предлагает несколько преимуществ как материал для плавких вставок. Одним из ключевых преимуществ является его устойчивость к окислению; серебро не образует стабильных оксидов. Даже если образуется тонкий слой оксида, он нестабилен и легко разрушается. Это свойство обеспечивает, что электропроводность серебра остается неизменной, сохраняя постоянные электрические характеристики в течение всего срока службы. Кроме того, благодаря высокой электропроводности, количество расплавленного металла, генерируемого при работе предохранителя, минимизируется. Это уменьшение массы расплавленного металла позволяет предохранителю работать быстрее, прерывая цепь быстрее при условии превышения тока. Однако, высокая стоимость серебра по сравнению с другими металлами, такими как медь или сплав свинца и олова, ограничивает его широкое использование. В большинстве практических применений, где экономическая целесообразность является важным фактором, чаще используются медь или сплав свинца и олова в качестве проволочных предохранителей.

Цинк, когда используется как плавкая вставка, обычно применяется в виде ленты. Это связано с тем, что цинк не плавится быстро при небольших перегрузках. Его относительно медленное плавление обеспечивает некоторую степень терпимости к кратковременным или незначительным перегрузкам, предотвращая ненужное срабатывание предохранителя и снижая вероятность ложных срабатываний в электрических цепях.