Fusstrådsmaterial
Fuselämmets egenskaper och material
Materialen som väljs för fuselämnet måste ha en specifik uppsättning egenskaper. De måste ha en låg smältpunkt för att säkerställa att fuset smälter snabbt när ett överflöd av ström passerar genom det, vilket bryter kretsen och skyddar elektriska systemet. Dessutom bör dessa material visa låg ohmisk förlust för att minimera energiförlust under normal drift. Hög elektrisk ledningsförmåga (ekvivalent med låg resistivitet) är nödvändig för effektiv strömflöde utan att orsaka betydande spänningsfall. Kostnadseffektivitet är ytterligare en viktig faktor, eftersom fuser används i stora mängder inom olika elektriska tillämpningar. Vidare bör materialet vara fri från egenskaper som kan leda till försämring eller misslyckande över tid, vilket garanterar tillförlitlig prestanda.
Vanligtvis görs fuselämnen av material med låga smältpunkter, såsom tin, bly eller zink. Även om dessa metaller är välkända för sina låga smältegenskaper, är det viktigt att notera att vissa metaller med hög specifik resistans också kan erbjuda en låg smältpunkt, som illustreras i tabellen nedan. Dessa material ger en balans mellan förmågan att smälta snabbt vid fel villkor och behovet av att bibehålla acceptabel elektrisk prestanda under normal drift.
Fuselämne: Egenskaper, tillämpningar och kompromisser
De material som vanligtvis används för fuselämnen inkluderar tin, bly, silver, koppar, zink, aluminium och en legering av bly och tin. Varje material har unika egenskaper som gör det lämpligt för specifika tillämpningar inom elektriska kretsar.
En legering av bly och tin används typiskt för fuser med små strömstyrkor. När strömmen överskrider 15A blir dock denna legering mindre praktisk. För högre strömstyrkor skulle användandet av en bly-tinlegering kräva fusesnöre med större diameter. Konsekvent, när fuset smälter, frigörs en överdriven mängd smält metall, vilket kan innebära säkerhetsrisker och även leda till mer omfattande skador på omgivande komponenter.
För kretsar med strömstyrkor över 15A är koppartrådsfuser ofta den föredragna valet. Trots sitt breda användande har koppar några anmärkningsvärda nackdelar. För att uppnå en rimligt låg fusionsfaktor (förhållandet mellan den minsta fusionsströmmen och den nominella strömmen), tenderar koppartrådsfuser att fungera vid relativt höga temperaturer. Denna förhöjda driftstemperatur kan orsaka överhettning av tråden över tid. Som en konsekvens av detta minskar trådens tvärsnittsarea gradvis, och fusionsströmmen sjunker också. Detta fenomen ökar sannolikheten för förtidig smältning, vilket potentiellt kan leda till onödiga kretsavbrott och störningar i eldistributionen.
Silver, å andra sidan, erbjuder flera fördelar som fuselementmaterial. En av dess viktigaste fördelar är dess motstånd mot oxidation; silver bildar inte lätta stabila oksider. Även om en tunn lager av oksid bildas, är den instabil och bryts lätt ner. Denna egenskap säkerställer att silvrets ledningsförmåga inte påverkas av oxidation, vilket bevarar konsekvent elektrisk prestanda under hela sin servicelevnad. Dessutom, tack vare sin höga elektriska ledningsförmåga, minimeras mängden smält metall som genereras när fuset aktiveras. Denna minskning av smältmetallmassan möjliggör snabbare operation av fuset, vilket tillåter det att bryta kretsen snabbare vid överströmningsvillkor. Dock begränsar silvers höga kostnad jämfört med andra metaller som koppar eller bly-tinlegeringar dess utbredning. I de flesta praktiska tillämpningar, där kostnadseffektivitet är en viktig övervägelse, används koppar eller bly-tinlegeringar vanligen som fuselement.
Zink, när det används som fuselement, är vanligtvis i form av band. Detta beror på att zink inte smälter snabbt under små överbelastningsvillkor. Dess relativt långsamma smältningsbeteende ger en viss tolerans för kortvariga eller mindre överströmningsvillkor, vilket förhindrar onödiga fuseringar och minskar sannolikheten för falska avbrott i elektriska kretsar.
