Матеріали для запалювального дроту
Характеристики та матеріали запалювальних елементів
Матеріали, вибрані для запалювальних елементів, повинні мати певний набір властивостей. Вони мають мати низьку температуру плавлення, що забезпечує швидке плавлення запалювального елементу при надмірному пройомі струму, перериваючи цепь і захищаючи електричну систему. Крім того, ці матеріали повинні мати низькі омічні втрати, щоб мінімізувати розсіювання енергії під час нормальної роботи. Висока електропровідність (еквівалентна низькій опорі) необхідна для ефективного пройому струму без значного падіння напруги. Економічність - ще один важливий фактор, оскільки запалювальні елементи широко використовуються у великих кількостях у різних електричних застосуваннях. Більше того, матеріал повинен бути вільним від будь-яких властивостей, які могли б призвести до вироблення або відмови з часом, забезпечуючи надійну роботу.
Зазвичай запалювальні елементи виготовляються з матеріалів з низькою температурою плавлення, таких як олово, свинець або цинк. Хоча ці металли добре відомі своїми низькими характеристиками плавлення, варто зазначити, що деякі метали з високою специфічною опорію також можуть мати низьку температуру плавлення, як показано в таблиці нижче. Ці матеріали забезпечують баланс між здатністю швидко плавитися при аварійних умовах і необхідністю підтримувати прийнятну електричну продуктивність під час нормальної роботи.
Матеріали запалювальних елементів: властивості, застосування та компроміси
Матеріали, які часто використовуються для запалювальних елементів, включають олово, свинець, срібло, мідь, цинк, алюміній та сплав свинцю та олову. Кожен матеріал має відрізняльні характеристики, які роблять його придатним для конкретних застосувань у електричних цепях.
Сплав свинцю та олову зазвичай використовується для запалювальних елементів з невеликими струмовими навантаженнями. Однак, коли струм перевищує 15А, цей сплав стає менш практичним. Для застосувань з високим струмом використання сплаву свинцю та олову потребує запалювальних дротів з більшим діаметром. В результаті, коли запалювальний елемент плавиться, випускається надмірна кількість розплавленого металу, що може становити загрозу безпеці та призводити до більшого пошкодження оточуючих компонентів.
Для цепів з струмовими навантаженнями, які перевищують 15А, часто вибираються запалювальні елементи з мідного дроту. Незважаючи на широке використання, мідь має деякі значні недоліки. Для досягнення достатньо низького коефіцієнта запалювання (відношення мінімального струму запалювання до номінального струму), запалювальні елементи з мідного дроту зазвичай працюють при відносно високих температурах. Ця підвищена робоча температура може призводити до перегріву дроту з часом. В результаті площина перерізу дроту поступово зменшується, а струм запалювання також знижується. Цей явище збільшує ймовірність передчасного плавлення, що може призводити до необхідних переривань цепі та порушень електричного сервісу.
Срібло, з іншого боку, має ряд переваг як матеріал для запалювальних елементів. Одна з ключових переваг - його стійкість до окислення; срібло не легко утворює стабільні оксиди. Навіть якщо формується тонкий шар оксиду, він нестійкий і легко розпадається. Ця властивість забезпечує, що провідність срібла залишається незмінною протягом всього терміну служби. Крім того, завдяки своїй високій електропровідності, кількість розплавленого металу, який генерується при роботі запалювального елементу, зменшується. Це зменшення маси розплавленого металу дозволяє швидше працювати запалювальному елементу, перериваючи цепь швидше при надмірному струмі. Однак, висока вартість срібла по відношенню до інших металів, таких як мідь або сплав свинцю та олову, обмежує його широке використання. У більшості практичних застосувань, де економічність є важливим розглядом, мідь або сплав свинцю та олову більш поширено використовуються як запалювальні дроти.
Цинк, коли використовується як запалювальний елемент, зазвичай виготовляється у вигляді стрічки. Це тому, що цинк не плавиться швидко при невеликих перенавантаженнях. Його відносно повільне плавлення забезпечує певну ступінь толерантності до тимчасових або невеликих надмірних струмів, запобігаючи необхідним операціям запалювального елементу та зменшуючи ймовірність хибних спрацювань в електричних цепях.
