Al-Cu Bimetalik Kompozit Hammaddesinin Elektrik Anahtarlarındaki Isınma Karakteristiğinin İncelenmesi

Abstract

Çalışmada, mevcut durumda elektrik anahtarlarında kullanılan bakır ve pirinç hammaddelere göre daha uygun maliyetli bir alternatif olacağı düşünülen Al-Cu bimetalik hammaddesinin elektrik anahtarlarında kullanımının IEC standartları açısından uygunluğu araştırılmıştır. IEC 60669-1 elektrik anahtarları standardının en belirleyici testi olan aşırı akım testinde, iletkenlerin artan ısınma miktarları incelenmektedir. Anahtarın iletkenlerinden ürünün beyan akımının (In:10A) 1,35 katı aşırı akım geçirilerek iletkenlerdeki maksimum sıcaklık artış miktarının (ΔT) 45°C altında olması istenmektedir. Araştırmada, üç farklı hammadde (Al-Cu, pirinç ve bakır) ile oluşturulmuş ürün dataları, standartta belirtilen sınır şartları dahilinde multi-fizik simülasyonlara tabi tutulmuş ve laboratuvar testleri yapılmadan önce sıcaklık artışı ile alakalı teorik sonuçlara ulaşılmıştır. Simülasyona göre en yüksek sıcaklık artışı 20,5°C ile pirinç, en düşük sıcaklık artışı 17,25°C ile bakır numunede gözlemlenmiştir. Al-Cu numunede ise 19,9°C sıcaklık artışı gözlemlenmiştir. Simülasyonlardan sonra yapılan laboratuvar testlerinde simülasyon verilerine yakın sonuçlar alınmıştır. Test sonuçlarına göre en yüksek sıcaklık artışı meydana gelen pirinç numunede 22,63°C, en düşük sıcaklık artışı meydana gelen bakır numunede 19,14°C ve Al-Cu numunede ise 20,72°C sıcaklık artışı gözlemlenmiştir. Sırasıyla pirinç, Al-Cu ve bakır için analiz-deneysel veri sapma miktarları şu şekildedir; %10,37, %4,10 ve %10,95. Bu verilere göre hiçbir numune maksimum 45°C miktarını aşmamıştır ve numunelerin tamamı standart açısından uygundur. Direncin ısınma ile doğru, iletkenlik ile ters orantılı olduğu bilinmektedir. Bu bilgiler ve test sonuçlarından yola çıkılarak hammaddelerin iletkenlik miktarları için bakır>Al-Cu>pirinç sıralaması yapılabilir. Simülasyon ve deneysel doğrulama sonuç verileri incelendiğinde Al-Cu bimetal hammaddesinin, uluslararası elektrik anahtarları standardındaki aşırı akım testlerini geçerek elektrik anahtarlarında pirinç ve bakır iletkenlere alternatif olarak kullanılabileceği sonucuna ulaşılmıştır.