#materiałmiesiąca | Poczuj się bezpieczne

Nareszcie weekend! To trzeba się zabrać za sprzątanie, bo w trakcie tygodnia nie ma czasu. Wrzucę pranie, wstawię zmywarkę, wstawię obiad do piekarnika i może jeszcze zdążę wysuszyć głowę suszarką. Nagle pstryk i wszystko cichnie. Nie słyszę już wirowania pralki, szum wody w zmywarce ucichł, a ja dalej stoję z mokrą głową.

Na szczęście to najprawdopodobniej jeszcze nie blackout, tylko bardzo pospolite „wybicie korków”. Szybki rzut oka na skrzynkę bezpieczników i podejrzenia się potwierdzają. Trzeba pstryknąć magiczny przełącznik i wszystko zaczyna znowu działać. Jednak pojawia się pytanie czego to tak naprawdę zasługa, że przy danym obciążeniu możemy być spokojni o naszą instalację elektryczną.
  

Bezpiecznik, profesjonalnie nazywany zabezpieczeniem nadprądowym, ma za zadanie chronić instalację elektryczną oraz wszystkie do niej podłączone urządzenia domowe przed przeciążeniami, a co za tym idzie pośrednio chronić ludzi przed pożarami i porażeniami prądem.

Wyróżnia się dwa rodzaje bezpieczników: stare (topikowe) i nowe (automatyczne). Zarówno w przypadku jednego, jak i drugiego za sprawą ich prawidłowego działania stoją specjalnie dobrane materiały. W przypadku pierwszego rozwiązania, już wychodzącego z użycia, materiał pod wpływem  przepływającego prądu rozgrzewa się, a jeżeli zostanie przekroczone określone natężenie topi rozłączając obwód. Jednak to nie ten materiał został wybrany w październiku jako #materiałmiesiąca, ale ten, który stoi za bezpiecznikiem automatycznym, czyli termobimetal. Termobimetal składa się z dwóch metali trwale połączonych ze sobą za pomocą metod zgrzewania lub lutowania. W efekcie otrzymujemy element w formie płytki lub taśmy. Użyte do produkcji dwa metale są tak dobrane, aby ich współczynnik rozszerzalności cieplnej znacznie się różnił. Warstwa, dla której ten parametr ma większą wartość, zwana jest warstwą czynną, druga zaś – warstwą bierną. Z tego wynika, że pod wpływem wzrostu temperatury warstwa czynna ulega większemu wydłużeniu, niż warstwa bierna. Efektem zaś jest wygięcie się elementu termobimetalowego w kierunku warstwy biernej.

Najczęściej warstwa czynna zrobiona jest ze stali o wysokiej procentowej zawartości niklu, a druga warstwa z inwaru. Inwar to stop żelaza (54-64%) i niklu (36-46%) z niewielkim dodatkiem węgla i chromu, który wyróżnia się niezwykle małym współczynnikiem rozszerzalności cieplnej.

Taka termobimetaliczna blaszka w postaci bezpiecznika zostaje podłączona do instalacji elektrycznej. Kiedy wartość natężenia przepływającego przez nią prądu przekroczy właściwą dla danego bezpiecznika krytyczną wartość, wzrost temperatury spowoduje odkształcenie się blaszki. Wpłynie to na zwolnienie się prostego mechanizmu przerywającego obwód. Wciśnięcie przycisku bezpiecznika pozwoli na powtórne zamknięcie obwodu elektrycznego.
  

Okazało się, że ten magiczny przycisk wcale nie ma nic związanego z czarami, a z niezastąpioną inżynierią materiałową. Tymczasem wrócę do suszenia głowy, ale może wyłączę na chwilę piekarnik, żebym znowu nie musiała robić wycieczki do skrzynki z bezpiecznikami.

 

Autor: mgr inż. Gabriela Komorowska

 

 

Źródła: