Quins són els tipus de fusibles?

Quins són els tipus de fusibles?

Un fusible és un dispositiu interruptor de corrent. Interromp o obre el circuit fent fondre el seu element fusible, aïllant així l'aparell defectuós del circuit principal d'alimentació. Els fusibles es classifiquen principalment en dos tipus en funció de la tensió d'entrada: fusibles AC i fusibles DC. Els diversos tipus de fusibles es mostren a la imatge següent.

Fusible DC

Un fusible DC funciona per obrir o interrompre el circuit quan passa una corrent excessiva. No obstant això, el repte principal amb els fusibles DC està en extinguir l'arc generat per la corrent contínua. Com que no hi ha creuaments naturals de zero corrent en un circuit DC, diferent d'un circuit AC, l'extinció de l'arc és extremadament difícil. Per mitigar això, els electrodes en un fusible DC es col·loquen a una més gran distància entre ells. Com a resultat, la mida d'un fusible DC és més gran en comparació amb un fusible AC d'una capacitat similar.

Fusibles AC

Els fusibles AC es classifiquen en dos tipus principals: fusibles de baixa tensió i fusibles d'alta tensió. La corrent alternada en els fusibles AC té una freqüència que fa variar la seva amplitud de 0° a 60° en un segon. Aquesta característica de l'AC permet una extinció més fàcil de l'arc en un circuit AC en comparació amb un circuit DC.

Els fusibles de baixa tensió es poden classificar més en quatre classes, com es mostra a la imatge següent. Els fusibles semi-enclosos o reconfigurables, juntament amb els fusibles totalment enclosos o de cartutx, són els tipus de fusibles més utilitzats.

Fusibles reconfigurables

Els fusibles reconfigurables s'utilitzen principalment en circuits de corrent petita, com ara els de cableat domèstic. El fusible reconfigurable consta de dos components principals: el cas del fusible i el portafusibles. La base del fusible, normalment fabricada en porcellana, està dissenyada per contenir els fils del fusible. Aquests fils es poden fer de materials com el plom, cobre tinent, aluminis o alli de plom-tin. Un dels avantatges dels fusibles reconfigurables és que el portafusibles es pot inserir o treure de la base sense necessitat d'obrir el commutador principal. Aquesta característica permet substituir convenientment el fil del fusible quan s'ha fundit per una corrent excessiva, fent-lo una opció pràctica per als sistemes elèctrics domèstics on es valoren la simplicitat i la facilitat de manteniment.

Fusibles totalment enclosos o de cartutx

En els fusibles totalment enclosos o de cartutx, l'element fusible està completament encapat dins un recipient tancat, amb contactes metàl·lics situats a ambdós extrems. Aquests fusibles es poden classificar més en dos subtipus: fusibles de cartutx D i fusibles de cartutx de tipus Enllaç. Cada subtipus té el seu propi disseny i característiques, adaptades a diferents aplicacions i requisits elèctrics. L'estructura tancada d'aquests fusibles ofereix una millor protecció contra factors ambientals i contacte accidental, fent-los adequats per a una àmplia gamma de sistemes elèctrics on la seguretat i la fiabilitat són crucials.

Fusibles de cartutx D

Els components clau d'un fusible de cartutx D inclouen la base, l'anell adaptador, el cartutx i la capa del fusible. El cartutx està allotjat dins la capa del fusible, i la capa del fusible està fixada segurament a la base del fusible. Quan el cartutx està totalment atornillat a la base, la punta del cartutx fa contacte amb el conductor, completant així el circuit a través dels enllaços del fusible. Aquest disseny permet una instal·lació i substitució fàcils del cartutx, assegurant una connexió elèctrica eficient i protegida dins del circuit.

Fusibles de cartutx de tipus Enllaç o de Alta Capacitat de Ruptura (HRC)

En els fusibles de cartutx de tipus Enllaç o HRC, l'element fusible està dissenyat per portar la corrent de fallada durant un període prolongat. Si la fallada persisteix, l'element fusible es fon, obrint efectivament el circuit i interrompent la corrent. Un dels avantatges significatius dels fusibles HRC és la seva capacitat per aclarir tant corrents de fallada baixes com altes. Això els fa altament fiables en protegir els sistemes elèctrics d'una àmplia gama de condicions anòmals de corrent.

Els fusibles HRC es caracteritzen per la seva operació de alta velocitat. També requereixen un manteniment mínim, el que és un gran avanç en moltes aplicacions. No obstant això, després de cada operació, cal substituir l'element fusible dels fusibles HRC. Addicionalment, durant les fallades, aquests fusibles generen calor, el que pot afectar la operació de les commutacions properes.

L'envoltura d'un fusible HRC està omplerta amb pols de qüars pur, que serveix com a medi eficaç d'extinció d'arc. El fil del fusible en els fusibles HRC sol ser de plata i cobre. Aquest fil de fusible consisteix en dues o més seccions unides amb un jonc de tin. El jonc de tin ajuda a reduir la temperatura en condicions sobrecarregades, millorant el rendiment i la durabilitat global del fusible.

Per augmentar la capacitat de ruptura dels fusibles, es connecten en paral·lel dos o més fils d'argent. Aquests fils estan disposats de manera que només un fil es fon a la vegada. Hi ha dos tipus de fusibles HRC.

Commutadors de tipus Cuchilla

En els commutadors de tipus cuchilla, la substitució del fil del fusible en un circuit en funcionament es facilita utilitzant un extractor de fusibles. Aquesta eina permet la substitució segura del fil del fusible sense manipular-lo directament, reduint el risc d'electrocussió. En canvi, els fusibles HRC de tipus atornillat presenten dues plaques conductores que estan fixades segurament a la base del fusible. No obstant això, quan es treu aquest tipus de commutador de fusible, es requereix un circuit addicional de seguretat per prevenir que l'usuari rebi una electrocussió. Aquest circuit extra assegura que la corrent elèctrica estigui aïllada correctament abans de treure el commutador.

Fusible de caiguda

Un fusible de caiguda funciona d'una manera única. Quan l'element fusible es fon a causa d'una corrent excessiva, es cau sota l'influència de la gravetat al voltant del seu suport inferior. Aquesta característica fa que els fusibles de caiguda siguin especialment adequats per a la protecció de transformadors exteriors. En un entorn exterior, on els transformadors estan exposats a diverses condicions meteorològiques i possibles fallades elèctriques, el fusible de caiguda pot aïllar ràpidament i eficientment el component defectuós, protegint el transformador i el sistema elèctric general.

Fusible de percutor

Un fusible de percutor és un dispositiu mecànic dotat d'una força i capacitat de desplaçament suficients. Això li permet utilitzar-se per tancar circuits de tripa o indicadors. Quan ocorre una fallada en el sistema elèctric, el fusible de percutor es pot activar, i la seva acció mecànica pot tancar el circuit de tripa pertinent, que a la vegada pot interrompre l'alimentació elèctrica per protegir el sistema. A més, també pot activar un circuit indicador per signalar l'ocurrència d'una fallada, proporcionant una indicació visual o audible important per al personal de manteniment.

Interruptor-fusible

Els interruptors-fusibles estan dissenyats per utilitzar-se en circuits de baixa i mitja tensió. Les unitats de fusible dins d'aquests interruptors estan disponibles amb capacitats en el rang de 30, 60, 100, 200, 400, 600 i 800 amperes. Disponen de configuracions de 3 i 4 pols, oferint flexibilitat en diferents configuracions elèctriques. La capacitat de fabricació d'aquests fusibles pot arribar a 46 kA. Depenent de la seva capacitat, són capaces de romandre corrents que són aproximadament 3 vegades la corrent de càrrega. Això fa que els interruptors-fusibles siguin components fiables per protegir els circuits elèctrics de sobrecorrents i curts circuits en aplicacions de baixa a mitja tensió.

Fusibles HRC de alta tensió

Un dels reptes principals que enfronten els fusibles de alta tensió és el problema de la corona. La corona ocurre quan la intensitat del camp elèctric al voltant d'un conductor és prou elevada per ionitzar l'aire circumdant, resultant en una descàrrega. Per abordar aquest problema, els fusibles de alta tensió estan dissenyats amb característiques especials. Aquests fusibles es classifiquen principalment en tres tipus, cada un dissenyat per complir amb els requisits específics de les aplicacions de alta tensió, mentre que minimitza els efectes de la corona i assegura un rendiment fiable.

Fusible HRC de alta tensió de tipus cartutx

En un fusible HRC de alta tensió (HV) de tipus cartutx, l'element fusible està enrotllat en forma helicoidal. Aquest disseny mitiga eficaçment l'efecte de corona en tensions altes. El fusible conté dos elements fusibles disposats en paral·lel: un amb baixa resistència i l'altre amb alta resistència. En condicions normals d'operació, el fil de baixa resistència porta la corrent normal. No obstant això, durant una fallada, és el primer que es fon, reduint la corrent de curt circuit. Aquesta operació secuencial ajuda a protegir el sistema elèctric limitant ràpidament la corrent excessiva.

Fusible HRC de alta tensió de tipus líquid

Els fusibles HRC de alta tensió de tipus líquid estan omplerts amb tetracloreto de carboni i tenen caps sel·lats a ambdós extrems. Quan ocorre una fallada i la corrent supera el límit permès, l'element fusible es fon i es fonda. El líquid de tetracloreto de carboni dins del fusible serveix com a medi eficaç d'extinció d'arc per als fusibles HRC. Aquests fusibles troben aplicacions en la protecció de transformadors, així com en la protecció de suport per a interruptors. La seva capacitat per apagar ràpidament els arcs els converteix en components fiables en configuracions elèctriques de alta tensió.

Fusible de alta tensió de tipus expulsió

Els fusibles de tipus expulsió són populars per a la protecció de ramals i transformadors degut a la seva relació cost-efectivitat. Són típicament dissenyats per a sistemes de 11 kV i tenen una capacitat de ruptura de fins a 250 MVA. Aquest tipus de fusible consta d'un tub buit, obert a tots dos extrems, fet de paper lligat amb resina sintètica. Els elements fusibles s'inserten dins els tubs, i els extrems dels tubs es connecten a les adreces adequades. Quan es genera un arc, aquest es força contra el revestiment intern del tub. Els gasos produïts durant aquest procés ajuden a extinguir l'arc, protegint eficaçment el sistema elèctric de les condicions de sobrecorrent.