Quel rôle joue le couteau de contact du corps cylindrique pendant le processus de fusion du fusible ?

Tout d’abord, examinons le processus de fusion en cas de surcharge. Lorsqu'un courant de surcharge soutenu se produit dans un circuit, l'élément fusible à l'intérieur du corps du fusible commence à chauffer anormalement. Étant donné que le courant de surcharge varie généralement de 1,3 à 2 fois le courant nominal, le processus de chauffage est progressif ; par conséquent, le temps de pré-arc est relativement long-d'une durée allant de quelques secondes à plusieurs minutes-selon la gravité de la surcharge. Pendant la phase de pré-arc, des sections spécifiques de l'élément fusible atteignent en premier leur point de fusion et commencent à fondre, accompagné de la génération d'un arc électrique. Cette phase est appelée temps de pré-arc et constitue la première distinction clé entre la fusion en cas de surcharge et la fusion en court-circuit-. Dans les fusibles dotés d'une structure de couteau de contact à corps cylindrique, la conception de l'interface de contact entre l'élément fusible et l'embout métallique influence l'efficacité de la conduction thermique, affectant ainsi la durée du temps de pré-arc.

Une fois l’arc électrique généré, le processus entre dans la phase de temps d’arc. À ce stade, le matériau de remplissage d'extinction d'arc (généralement du sable de quartz) à l'intérieur du corps du fusible entre rapidement en jeu ; en absorbant l'énergie de l'arc et en refroidissant le canal d'arc, il éteint l'arc dans un délai extrêmement court, complétant ainsi l'interruption du courant. L'intervalle allant de la génération de l'arc jusqu'à son extinction complète est défini comme le temps d'arc. Le temps de fusion total est la somme du temps de pré-arc et du temps d'arc. Dans des conditions de surcharge, en raison de la quantité relativement limitée de chaleur générée, la durée totale de fusion est généralement assez longue-, pouvant aller de 1 à 4 heures. Ce phénomène est une manifestation de la caractéristique de temps inverse-du fusible : plus la surcharge est importante, plus la fusion se produit rapidement. Dans les applications utilisant des fusibles de type NH-avec contacts à couteaux, cette caractéristique de temporisation-est particulièrement cruciale, car elle empêche les déclenchements intempestifs causés par des courants d'appel transitoires, tels que ceux générés lors du démarrage du moteur.

Nous analysons ensuite le-processus de fusion en court-circuit-le scénario opérationnel le plus exigeant pour un fusible. Lorsqu'un court-circuit se produit, le courant peut atteindre des dizaines, voire des centaines de fois sa valeur nominale ; par conséquent, tous les éléments fusibles à l'intérieur du corps du fusible atteignent leur point de fusion et fondent presque simultanément et instantanément, accompagnés de la génération d'un arc électrique puissant. Comparé aux scénarios de surcharge, le temps de pré-arc est extrêmement bref, généralement mesuré en millisecondes. Pour les fusibles à action rapide-de type R-conçus pour la protection des semi-conducteurs, l'ensemble du processus-depuis l'apparition du défaut jusqu'à l'interruption complète du courant de court-circuit--peut être contrôlé en 10 millisecondes. Au cours de ce processus, le matériau et la structure des contacts du fusible sont soumis à d'immenses forces électrodynamiques et contraintes thermiques ; leur qualité détermine directement si le fusible peut interrompre le circuit de manière fiable.

La phase d'extinction de l'arc-est également dominée par le matériau de remplissage d'extinction de l'arc- ; cependant, étant donné que l'énergie d'un arc de court-circuit-est bien supérieure à celle d'un arc de surcharge, les exigences de performance pour le matériau de trempe sont nettement plus strictes. Le sable de quartz doit absorber une quantité massive d’énergie d’arc dans un laps de temps extrêmement court et établir une rigidité diélectrique suffisante pour empêcher l’arc de se rallumer. Une fois le processus d'interruption terminé, l'élément fusible à l'intérieur du corps du fusible a complètement fondu, créant une séparation isolante fiable entre les embouts métalliques. Dans la conception des contacts à couteau à fusible, le matériau de contact est généralement constitué de cuivre plaqué argent-ou de laiton plaqué argent-, un choix qui équilibre une conductivité électrique élevée avec une résistance à l'érosion par arc.

La sélection des matériaux de contact est d'une importance primordiale pendant le processus de fusion. En tant qu'interface reliant le fusible au circuit externe, la résistance de contact des bornes du fusible influence directement la quantité de chaleur générée pendant le fonctionnement normal. Les contacts hautes-performances utilisent fréquemment des contacts à couteau en cuivre plaqué argent-, exploitant la haute conductivité de l'argent pour minimiser la résistance de contact tout en s'appuyant sur la haute résistance mécanique du cuivre pour garantir la fiabilité mécanique. À l'inverse, dans les applications nécessitant une endurance à haute température-, les contacts à couteau en laiton plaqué argent-sont souvent préférés en raison de la résistance thermique supérieure du substrat en laiton. De plus, l'utilisation d'embouts en alliage de cuivre plaqué argent aux extrémités du fusible empêche efficacement les embouts de se déformer en raison de l'érosion de l'arc suite à de multiples interruptions du circuit.