¿Cuáles son los tipos de fusibles?

¿Cuáles son los tipos de fusibles?

Un fusible es un dispositivo interruptor de corriente. Rompe o abre el circuito fundiendo su elemento fusible, aislando así el dispositivo defectuoso del circuito principal de suministro. Los fusibles se clasifican principalmente en dos tipos según el voltaje de suministro de entrada: fusibles AC y fusibles DC. Los diversos tipos de fusibles se muestran en la imagen a continuación.

Fusible DC

Un fusible DC funciona para abrir o romper el circuito cuando pasa una corriente excesiva por él. Sin embargo, el mayor desafío con los fusibles DC radica en extinguir el arco generado por la corriente directa. Dado que no hay cruces naturales de cero corriente en un circuito DC, a diferencia de un circuito AC, la extinción del arco es extremadamente difícil. Para mitigar esto, los electrodos en un fusible DC se colocan a una mayor distancia entre sí. Como resultado, el tamaño de un fusible DC es mayor en comparación con un fusible AC de calificación similar.

Fusibles AC

Los fusibles AC se clasifican en dos tipos principales: fusibles de baja tensión y fusibles de alta tensión. La corriente alterna en los fusibles AC tiene una frecuencia que hace que su amplitud varíe de 0° a 60° en un segundo. Esta característica de la corriente alterna permite una extinción de arco más fácil en un circuito AC en comparación con un circuito DC.

Los fusibles de baja tensión pueden clasificarse en cuatro clases, como se muestra en la imagen a continuación. Los fusibles semicerrados o rearmables, junto con los totalmente cerrados o de tipo cartucho, son los tipos de fusibles más utilizados.

Fusibles rearmables

Los fusibles rearmables se utilizan predominantemente en circuitos de pequeña corriente, como los de cableado doméstico. El fusible rearmable consta de dos componentes principales: el cuerpo del fusible y el portafusible. La base del fusible, generalmente hecha de porcelana, está diseñada para sostener los hilos del fusible. Estos hilos pueden estar hechos de materiales como plomo, cobre estañado, aluminio o una aleación de estaño y plomo. Una de las ventajas de los fusibles rearmables es que el portafusible puede insertarse o extraerse de la base sin necesidad de abrir el interruptor principal. Esta característica permite reemplazar fácilmente el hilo del fusible cuando se ha fundido debido a una corriente excesiva, lo que lo convierte en una opción práctica para sistemas eléctricos domésticos donde se valora la simplicidad y la facilidad de mantenimiento.

Fusibles totalmente cerrados o de tipo cartucho

En los fusibles totalmente cerrados o de tipo cartucho, el elemento fusible está completamente encerrado dentro de un contenedor cerrado, con contactos metálicos ubicados en ambos extremos. Estos fusibles se pueden clasificar en dos subtipos: fusibles de cartucho tipo D y fusibles de cartucho tipo Link. Cada subtipo tiene su propio diseño y características distintivas, adaptadas a diferentes aplicaciones y requisitos eléctricos. La estructura cerrada de estos fusibles ofrece una mayor protección contra factores ambientales y contacto accidental, haciéndolos adecuados para una amplia gama de sistemas eléctricos donde la seguridad y la confiabilidad son cruciales.

Fusibles de cartucho tipo D

Los componentes clave de un fusible de cartucho tipo D incluyen la base, el anillo de adaptación, el cartucho y la tapa del fusible. El cartucho está alojado dentro de la tapa del fusible, y la tapa del fusible está firmemente unida a la base del fusible. Cuando el cartucho está completamente atornillado a la base, la punta del cartucho hace contacto con el conductor, completando así el circuito a través de los enlaces del fusible. Este diseño permite una instalación y reemplazo fácil del cartucho, asegurando una conexión eléctrica eficiente y protección dentro del circuito.

Fusibles de cartucho tipo Link o de alta capacidad de ruptura (HRC)

En los fusibles de cartucho tipo Link o HRC, el elemento fusible está diseñado para llevar corriente de fallo durante un período prolongado. En caso de que el fallo persista, el elemento fusible se fundirá, abriendo efectivamente el circuito e interrumpiendo el flujo de corriente. Una de las ventajas significativas de los fusibles HRC es su capacidad para limpiar tanto corrientes de fallo bajas como altas. Esto los hace altamente confiables para proteger sistemas eléctricos de una amplia gama de condiciones de corriente anormal.

Los fusibles HRC se caracterizan por su operación de alta velocidad. También requieren un mantenimiento mínimo, lo cual es una gran ventaja en muchas aplicaciones. Sin embargo, después de cada operación, el elemento fusible de los fusibles HRC necesita ser reemplazado. Además, durante los fallos, estos fusibles generan calor, lo que potencialmente puede afectar la operación de los interruptores cercanos.

El envase de un fusible HRC está lleno de cuarzo puro en polvo, que sirve como medio eficaz de extinción de arcos. El hilo del fusible en los fusibles HRC suele estar hecho de plata y cobre. Este hilo de fusible consta de dos o más secciones que se unen mediante una unión de estaño. La unión de estaño ayuda a reducir la temperatura bajo condiciones de sobrecarga, mejorando el rendimiento y la durabilidad general del fusible.

Para aumentar la capacidad de ruptura de los fusibles, se conectan en paralelo dos o más hilos de plata. Estos hilos están dispuestos de tal manera que solo uno se fundirá a la vez. Los fusibles HRC son de dos tipos.

Interruptores de tipo hoja de cuchillo

En los interruptores de tipo hoja de cuchillo, la sustitución del hilo del fusible en un circuito vivo se facilita mediante un extractor de fusibles. Esta herramienta permite la extracción y sustitución seguras del hilo del fusible sin tocarlo directamente, reduciendo el riesgo de descargas eléctricas. Por otro lado, los fusibles HRC de tipo atornillado tienen dos placas conductoras que se atornillan firmemente a la base del fusible. Sin embargo, al retirar este tipo de interruptor de fusible, se requiere un circuito de seguridad adicional para evitar que el usuario reciba una descarga eléctrica. Este circuito adicional asegura que la corriente eléctrica esté debidamente aislada antes de retirar el interruptor.

Fusible de caída

Un fusible de caída funciona de una manera única. Cuando el elemento fusible se funde debido a una corriente excesiva, cae por gravedad alrededor de su soporte inferior. Esta característica hace que los fusibles de caída sean particularmente adecuados para la protección de transformadores al aire libre. En un entorno exterior, donde los transformadores están expuestos a diversas condiciones climáticas y posibles fallos eléctricos, el fusible de caída puede aislar rápidamente y eficazmente el componente defectuoso, protegiendo el transformador y el sistema eléctrico en general.

Fusible de percusión

Un fusible de percusión es un dispositivo mecánico equipado con suficiente fuerza y capacidad de desplazamiento. Esto le permite usarse para cerrar circuitos de disparo o indicadores. Cuando ocurre un fallo en el sistema eléctrico, el fusible de percusión puede activarse, y su acción mecánica puede cerrar el circuito de disparo relevante, que a su vez puede desconectar el suministro de energía para proteger el sistema. Además, también puede activar un circuito indicador para señalar la ocurrencia de un fallo, proporcionando una indicación visual o audible importante para el personal de mantenimiento.

Interruptor fusible

Los interruptores fusibles están diseñados para su uso en circuitos de baja y media tensión. Las unidades de fusibles dentro de estos interruptores están disponibles con calificaciones en el rango de 30, 60, 100, 200, 400, 600 y 800 amperios. Viene en configuraciones de 3 y 4 polos, ofreciendo flexibilidad en diferentes configuraciones eléctricas. La capacidad de cierre de estos fusibles puede alcanzar hasta 46 kA. Dependiendo de su calificación, son capaces de romper corrientes que son aproximadamente 3 veces la corriente de carga. Esto hace que los interruptores fusibles sean componentes confiables para proteger circuitos eléctricos de sobrecorrientes y cortocircuitos en aplicaciones de baja a media tensión.

Fusibles de alta tensión HRC

Uno de los desafíos principales que enfrentan los fusibles de alta tensión es el problema de la corona. La corona ocurre cuando la intensidad del campo eléctrico alrededor de un conductor es lo suficientemente alta como para ionizar el aire circundante, resultando en una descarga. Para abordar este problema, los fusibles de alta tensión están diseñados con características especiales. Estos fusibles se clasifican principalmente en tres tipos, cada uno adaptado para cumplir con los requisitos específicos de las aplicaciones de alta tensión mientras minimiza los efectos de la corona y garantiza un rendimiento confiable.

Fusible HV HRC de tipo cartucho

En un fusible de alta tensión (HV) de alta capacidad de ruptura (HRC) de tipo cartucho, el elemento fusible está enrollado en forma helicoidal. Este diseño mitiga eficazmente el efecto de la corona en altas tensiones. El fusible contiene dos elementos fusibles dispuestos en paralelo: uno de baja resistencia y el otro de alta resistencia. En condiciones de operación normales, el hilo de baja resistencia lleva la corriente normal. Sin embargo, durante un fallo, es el primero en fundirse, reduciendo la corriente de cortocircuito. Esta operación secuencial ayuda a proteger el sistema eléctrico limitando rápidamente el flujo excesivo de corriente.

Fusible HV HRC de tipo líquido

Los fusibles de alta tensión (HV) HRC de tipo líquido están llenos de tetracloruro de carbono y tienen tapas selladas en ambos extremos. Cuando ocurre un fallo y la corriente supera el límite permitido, el elemento fusible se funde y explota. El líquido de tetracloruro de carbono dentro del fusible actúa como un medio eficaz de extinción de arcos para los fusibles HRC. Estos fusibles se utilizan en la protección de transformadores, así como en la protección de respaldo para interruptores de circuito. Su capacidad para apagar rápidamente los arcos los convierte en componentes confiables en configuraciones eléctricas de alta tensión.

Fusible HV de tipo expulsión

Los fusibles de tipo expulsión son populares para la protección de alimentadores y transformadores debido a su costo-efectividad. Generalmente están diseñados para sistemas de 11 kV y tienen una capacidad de ruptura de hasta 250 MVA. Este tipo de fusible consiste en un tubo hueco y abierto por ambos extremos, hecho de papel unido con resina sintética. Los elementos fusibles se insertan en los tubos, y los extremos del tubo se conectan a los accesorios apropiados. Cuando se genera un arco, se fuerza contra el revestimiento interno del tubo. Los gases producidos durante este proceso ayudan a extinguir el arco, protegiendo eficazmente el sistema eléctrico de condiciones de sobrecorriente.