Materiali za prekinitelne žice

Značilnosti in materiali preplavljalnih elementov

Materiali, izbrani za preplavljalne elemente, morajo imeti določen niz lastnosti. Morajo imeti nizko topele točke, da se preplavljalni element hitro stopi, ko skozi njega teče prekomerna struja, s tem prekine krmilo in zaščiti električni sistem. Poleg tega bi morali ti materiali prikazovati nizke ohmske izgube, da se minimalizira odvajanje energije med normalnim delovanjem. Visoka električna prevodnost (enačna nizki upornosti) je ključnega pomena za učinkovit pretok struje brez bistvenih padanj napetosti. Stroškovno učinkovitost je še ena ključna faktorja, saj so preplavljalki uporabljene v velikih količinah v različnih električnih aplikacijah. Poleg tega bi moral material biti prosto od kakršnih koli lastnosti, ki bi lahko vodile do degradacije ali odpovedi z časom, kar zagotavlja zanesljivo delovanje.

Običajno so preplavljalni elementi izdelani iz materialov z nizkimi topele točkami, kot so tin, olovo ali cinka. Čeprav so ti kovini znani po svojih nizkih topele točkah, je pomembno opozoriti, da nekateri kovini z visoko specifično upornočnostjo lahko tudi ponujajo nizko topele točko, kot je prikazano v spodnji tabeli. Ti materiali prinašajo ravnovesje med sposobnostjo hitrega topnega stanja ob napakah in potrebo po vzdrževanju sprejemljive električne zmogljivosti med normalnim delovanjem.

Materiali preplavljalnih elementov: lastnosti, uporabe in kompromise

Materiali, ki so običajno uporabljeni za preplavljalne elemente, vključujejo tin, olovo, srebro, bakar, cinka, aluminij in legiro olova in tina. Vsak material ima posebne značilnosti, ki ga čine primeren za določene uporabe znotraj električnih krmil.

Legira olova in tina se običajno uporablja za preplavljalki z majhnimi oznakami struje. Ko pa struja preseže 15 A, postane ta legira manj praktična. Za uporabo pri višjih strujah bi bilo potrebno uporabiti preplavljalne žice iz legire olova in tina z večjim premerom. Tako, ko preplavljalna žica stopi, se izdela prevelika količina topelga metala, kar lahko predstavlja varnostne tveganja in lahko tudi povzroči večjo škodo okolišnjih komponent.

Za krmila z oznakami struje, ki presegajo 15 A, so pogosto prvi izbor preplavljalki iz bakrene žice. Kljub njegovi široki uporabi ima bakar nekatere značilne pomanjkljivosti. Da bi dosegli zelo nizko preplavljalni faktor (razmerje med najmanjšo preplavljalno strujo in oznako struje), bakrne preplavljalki običajno delujejo pri relativno visokih temperaturah. Ta visoka operativna temperatura lahko s časom povzroči pregrevanje žice. To povzroči, da se prečni prerez žice postopoma zmanjša, in preplavljalna struja tudi pada. To pojav poveča možnost prematurega stopnjenja, kar lahko vodi do nepotrebnih prekinitv krmil in motenj v električni oskrbi.

Srebro pa ponuja nekaj prednosti kot material za preplavljalne elemente. Eden njegovih ključnih prednosti je upornost na oksidiranje; srebro se ne razvija stabilnih oksidov. Če se celo oblikuje tank sloj oksida, je nestabilen in se lahko enostavno razpade. Ta lastnost zagotavlja, da prevodnost srebra ostane nevpljana z oksidiranjem, ohranja konzistentno električno zmogljivost skozi celotno življenjsko dobo. Poleg tega, zaradi njegove visoke električne prevodnosti, je količina topelga metala, ki se ustvari, ko preplavljalna žica deluje, minimalna. Zmanjšanje mase topelga metala omogoča hitrejše delovanje preplavljalki, kar omogoča hitrejše prekinitev krmil v primeru prekomerne struje. Vendar pa omejuje visoka cena srebra v primerjavi s drugimi kovinami, kot so bakar ali legira olova in tina, njegovo široko uporabo. V večini praktičnih uporab, kjer je stroškovna učinkovitost pomembna, so bolj pogosto uporabljene bakar ali legira olova in tina kot preplavljalne žice.

Cinka, ko se uporablja kot preplavljalni element, je običajno v obliki trake. To je zato, ker cinka ne stopi hitro pod malimi pretovarnimi pogoji. Njegovo relativno počasnejše topnjevanje prinaša stopnjo tolerancije za prehodne ali manjše prekomerne struje, preprečuje nepotrebnega delovanja preplavljalk in zmanjšuje verjetnost lažnih prekinitv v električnih krmilih.