วัสดุสายฟิวส์

คุณสมบัติและวัสดุของตัวลัดวงจร

วัสดุที่เลือกใช้สำหรับตัวลัดวงจรต้องมีชุดคุณสมบัติเฉพาะ ต้องมีจุดหลอมเหลวต่ำเพื่อให้ตัวลัดวงจรหลอมเหลวอย่างรวดเร็วเมื่อมีกระแสไฟฟ้าเกินไหลผ่าน เพื่อขัดขวางวงจรและปกป้องระบบไฟฟ้า นอกจากนี้วัสดุเหล่านี้ควรแสดงการสูญเสียโอห์มต่ำเพื่อลดการสูญเสียพลังงานในระหว่างการทำงานปกติ ความนำไฟฟ้าสูง (เท่ากับความต้านทานต่ำ) เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการไหลของกระแสไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมมากเกินไป ความคุ้มค่าเป็นปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่ง เนื่องจากตัวลัดวงจรใช้งานในปริมาณมากในแอปพลิเคชันไฟฟ้าหลากหลาย ยิ่งกว่านั้น วัสดุควรมีคุณสมบัติที่ไม่ทำให้เกิดการเสื่อมสภาพหรือล้มเหลวตลอดเวลา รับประกันประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้

ทั่วไปแล้ว ตัวลัดวงจรทำจากวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ เช่น ดีบุก ตะกั่ว หรือสังกะสี แม้ว่าโลหะเหล่านี้จะเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีจุดหลอมเหลวต่ำ แต่ควรทราบว่าวัสดุบางชนิดที่มีความต้านทานเฉพาะสูงอาจมีจุดหลอมเหลวต่ำได้เช่นกัน ตามที่แสดงในตารางด้านล่าง วัสดุเหล่านี้ให้สมดุลระหว่างความสามารถในการหลอมเหลวอย่างรวดเร็วภายใต้เงื่อนไขที่ผิดพลาดและความต้องการในการรักษาประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ยอมรับได้ในระหว่างการทำงานปกติ

วัสดุของตัวลัดวงจร: คุณสมบัติ การใช้งาน และการแลกเปลี่ยน

วัสดุที่ใช้ทั่วไปสำหรับตัวลัดวงจรประกอบด้วย ดีบุก ตะกั่ว เงิน ทองแดง สังกะสี อะลูมิเนียม และอัลลอยด์ของตะกั่วและดีบุก วัสดุแต่ละชนิดมีคุณสมบัติเฉพาะที่ทำให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะภายในวงจรไฟฟ้า

อัลลอยด์ของตะกั่วและดีบุกมักใช้สำหรับตัวลัดวงจรที่มีอัตราการไหลของกระแสไฟฟ้าต่ำ แต่เมื่อกระแสไฟฟ้าเกิน 15A วัสดุอัลลอยด์นี้จะไม่เหมาะสม สำหรับการใช้งานที่มีกระแสไฟฟ้าสูง การใช้อัลลอยด์ของตะกั่วและดีบุกจะต้องใช้สายลัดวงจรที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ เมื่อตัวลัดวงจรหลอมเหลว จะปล่อยโลหะหลอมเหลวจำนวนมาก ซึ่งอาจเป็นอันตรายและอาจทำให้เกิดความเสียหายแก่อุปกรณ์รอบข้างมากขึ้น

สำหรับวงจรที่มีอัตราการไหลของกระแสไฟฟ้าเกิน 15A สายลัดวงจรทองแดงมักเป็นตัวเลือกที่นิยม แม้จะใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ทองแดงก็มีข้อเสียบางประการ เพื่อให้ได้ค่าการหลอมเหลวที่ต่ำ (อัตราส่วนระหว่างกระแสไฟฟ้าที่ทำให้หลอมเหลวต่ำสุดกับกระแสไฟฟ้าที่กำหนด) สายลัดวงจรทองแดงมักทำงานที่อุณหภูมิสูง ซึ่งอาจทำให้สายไฟร้อนเกินไปในระยะยาว ทำให้พื้นที่ภาคตัดขวางของสายไฟลดลง และกระแสไฟฟ้าที่ทำให้หลอมเหลวก็ลดลง ปรากฏการณ์นี้เพิ่มโอกาสที่จะหลอมเหลวเร็วเกินไป ทำให้เกิดการขัดขวางวงจรโดยไม่จำเป็นและการหยุดชะงักของการให้บริการไฟฟ้า

เงิน มีข้อดีหลายประการในฐานะวัสดุของตัวลัดวงจร หนึ่งในคุณสมบัติหลักคือความต้านทานต่อการออกซิเดชัน เงินไม่สร้างออกไซด์ที่มั่นคงได้ง่าย แม้ว่าจะมีชั้นออกไซด์บางๆ แต่ก็ไม่มั่นคงและแตกสลายได้ง่าย คุณสมบัตินี้ทำให้ความนำไฟฟ้าของเงินไม่ได้รับผลกระทบจากการออกซิเดชัน รักษาประสิทธิภาพทางไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องตลอดอายุการใช้งาน นอกจากนี้ ด้วยความนำไฟฟ้าสูง ปริมาณโลหะหลอมเหลวที่เกิดขึ้นเมื่อตัวลัดวงจรทำงานจะลดลง ทำให้ตัวลัดวงจรทำงานได้เร็วขึ้น ขัดขวางวงจรได้เร็วขึ้นในกรณีที่เกิดกระแสไฟฟ้าเกิน แต่ราคาของเงินที่สูงกว่าวัสดุอื่น ๆ เช่น ทองแดง หรืออัลลอยด์ของตะกั่ว-ดีบุก จำกัดการใช้งานอย่างแพร่หลาย ในแอปพลิเคชันที่คำนึงถึงความคุ้มค่าเป็นอย่างมาก ทองแดงหรืออัลลอยด์ของตะกั่ว-ดีบุกมักใช้เป็นสายลัดวงจร

สังกะสี เมื่อใช้เป็นตัวลัดวงจร มักอยู่ในรูปแบบแผ่น เนื่องจากสังกะสีไม่หลอมเหลวอย่างรวดเร็วภายใต้เงื่อนไขการโหลดเกินเล็กน้อย ความหลอมเหลวที่ช้าลงทำให้มีความอดทนต่อกระแสไฟฟ้าเกินชั่วขณะหรือเล็กน้อย ป้องกันการทำงานของตัวลัดวงจรโดยไม่จำเป็นและลดโอกาสเกิดการทริปวงจรโดยไม่ต้องการ