Quali sono i tipi di fusibili?

Quali sono i tipi di fusibili?

Un fusibile è un dispositivo interrompitore di corrente. Interrompe o apre il circuito fondendo il suo elemento fusibile, isolando così l'apparecchio difettoso dal circuito principale di alimentazione. I fusibili sono principalmente classificati in due tipi in base alla tensione di ingresso: fusibili AC e fusibili DC. I vari tipi di fusibili sono rappresentati nell'immagine sottostante.

Fusibile DC

Un fusibile DC funziona per aprire o interrompere il circuito quando passa una corrente eccessiva. Tuttavia, la principale sfida dei fusibili DC sta nell'estinguere l'arco generato dalla corrente continua. Poiché non ci sono punti naturali di attraversamento a corrente zero in un circuito DC, a differenza di un circuito AC, l'estinzione dell'arco è estremamente difficile. Per mitigare questo problema, gli elettrodi in un fusibile DC sono posizionati ad una maggiore distanza tra loro. Di conseguenza, la dimensione di un fusibile DC è maggiore rispetto a un fusibile AC con rating simile.

Fusibili AC

I fusibili AC sono classificati in due tipi principali: fusibili a bassa tensione e fusibili ad alta tensione. La corrente alternata nei fusibili AC ha una frequenza che fa variare l'ampiezza da 0° a 60° in un secondo. Questa caratteristica della corrente alternata rende più facile l'estinzione dell'arco in un circuito AC rispetto a un circuito DC.

I fusibili a bassa tensione possono essere ulteriormente suddivisi in quattro classi, come mostrato nell'immagine sottostante. I fusibili semichiuse o riarmabili, insieme ai fusibili totalmente chiusi o a cartuccia, sono i tipi di fusibili più frequentemente utilizzati.

Fusibili Riarmabili

I fusibili riarmabili sono ampiamente utilizzati in circuiti a piccola corrente, come quelli per l'impianto domestico. Il fusibile riarmabile è composto da due componenti principali: il contenitore del fusibile e il supporto del fusibile. La base del fusibile, solitamente realizzata in porcellana, è progettata per tenere i fili del fusibile. Questi fili possono essere fatti di materiali come piombo, rame verniciato, alluminio o lega stagno-rame. Uno dei vantaggi dei fusibili riarmabili è che il supporto del fusibile può essere inserito o rimosso dalla base senza dover aprire l'interruttore principale. Questa caratteristica permette un comodo sostituzione del filo del fusibile quando si è fuso a causa di una corrente eccessiva, rendendolo una scelta pratica per i sistemi elettrici domestici dove la semplicità e la facilità di manutenzione sono apprezzate.

Fusibili Totalmente Chiusi o a Cartuccia

Nei fusibili totalmente chiusi o a cartuccia, l'elemento fusibile è completamente racchiuso in un contenitore chiuso, con contatti metallici posizionati su entrambe le estremità. Questi fusibili possono essere ulteriormente suddivisi in due sottotipi: fusibili a cartuccia tipo D e fusibili a cartuccia tipo Link. Ogni sottotipo ha il proprio design e caratteristiche distintive, adattate a diverse applicazioni e requisiti elettrici. La struttura chiusa di questi fusibili offre una maggiore protezione contro i fattori ambientali e i contatti accidentali, rendendoli adatti a una vasta gamma di sistemi elettrici dove sicurezza e affidabilità sono cruciali.

Fusibili a Cartuccia Tipo D

I componenti chiave di un fusibile a cartuccia tipo D includono la base, l'anello di adattamento, la cartuccia e il coperchio del fusibile. La cartuccia è alloggiata all'interno del coperchio del fusibile, e il coperchio del fusibile è saldamente fissato alla base del fusibile. Quando la cartuccia è completamente avvitata nella base, la punta della cartuccia entra in contatto con il conduttore, completando il circuito tramite i collegamenti del fusibile. Questo design consente un'installazione e sostituzione facili della cartuccia, assicurando un'efficiente connessione elettrica e protezione all'interno del circuito.

Fusibili a Cartuccia Tipo Link o Alta Capacità di Rottura (HRC)

Nei fusibili a cartuccia tipo Link o HRC, l'elemento fusibile è progettato per portare la corrente di guasto per un periodo prolungato. In caso di persistenza del guasto, l'elemento fusibile si fonderà, interrompendo efficacemente il circuito e la corrente. Uno dei vantaggi significativi dei fusibili HRC è la loro capacità di eliminare sia correnti di guasto basse che elevate. Questo li rende altamente affidabili nella protezione dei sistemi elettrici da una vasta gamma di condizioni anormali di corrente.

I fusibili HRC sono caratterizzati da un'operazione ad alta velocità. Richiedono inoltre una manutenzione minima, il che è un grande vantaggio in molte applicazioni. Tuttavia, dopo ogni operazione, l'elemento fusibile dei fusibili HRC deve essere sostituito. Inoltre, durante i guasti, questi fusibili generano calore, che potrebbe potenzialmente influire sul funzionamento degli interruttori vicini.

L'involucro di un fusibile HRC è riempito con polvere di quarzo puro, che funge da mezzo efficace per l'estinzione dell'arco. Il filo del fusibile nei fusibili HRC è solitamente fatto di argento e rame. Questo filo del fusibile è composto da due o più sezioni unite tramite una giunzione di stagno. La giunzione di stagno aiuta a ridurre la temperatura in condizioni di sovraccarico, migliorando le prestazioni e la durata del fusibile.

Per aumentare la capacità di interruzione dei fusibili, due o più fili d'argento vengono collegati in parallelo. Questi fili sono disposti in modo tale che solo uno fonda alla volta. I fusibili HRC sono di due tipi

Interruttori a Lame

Negli interruttori a lame, la sostituzione del filo del fusibile all'interno di un circuito attivo è facilitata dall'uso di un estrattore di fusibili. Questo strumento permette la rimozione e la sostituzione sicura del filo del fusibile senza toccarlo direttamente, riducendo il rischio di shock elettrico. I fusibili HRC a vite, d'altra parte, presentano due piastre conduttrici saldamente avvitate alla base del fusibile. Tuttavia, quando si rimuove questo tipo di interruttore, è necessario un circuito di sicurezza aggiuntivo per prevenire che l'utente riceva una scossa elettrica. Questo circuito aggiuntivo assicura che la corrente elettrica sia adeguatamente isolata prima che l'interruttore venga rimosso.

Fusibile a Caduta

Un fusibile a caduta funziona in modo unico. Quando l'elemento fusibile si fonde a causa di una corrente eccessiva, cade sotto l'effetto della gravità intorno al suo supporto inferiore. Questa caratteristica rende i fusibili a caduta particolarmente adatti per la protezione dei trasformatori all'aperto. In un ambiente esterno, dove i trasformatori sono esposti a varie condizioni meteorologiche e a potenziali guasti elettrici, il fusibile a caduta può rapidamente e efficacemente isolare il componente difettoso, proteggendo il trasformatore e l'intero sistema elettrico.

Fusibile a Percussione

Un fusibile a percussione è un dispositivo meccanico dotato di forza e capacità di spostamento sufficienti. Questo lo rende utilizzabile per la chiusura di circuiti di trip o indicatore. Quando si verifica un guasto nel sistema elettrico, il fusibile a percussione può essere attivato, e la sua azione meccanica può chiudere il circuito di trip pertinente, che a sua volta può disconnettere l'alimentazione elettrica per proteggere il sistema. Inoltre, può anche attivare un circuito indicatore per segnalare l'occasione di un guasto, fornendo un importante indicazione visiva o acustica per il personale di manutenzione.

Interruttore Fusibile

Gli interruttori fusibili sono progettati per l'uso in circuiti a bassa e media tensione. Le unità fusibili all'interno di questi interruttori sono disponibili con rating da 30, 60, 100, 200, 400, 600 e 800 ampere. Sono disponibili in configurazioni a 3 e 4 poli, offrendo flessibilità in diversi impianti elettrici. La capacità di accensione di questi fusibili può raggiungere fino a 46 kA. A seconda del loro rating, sono in grado di interrompere sicuramente correnti che sono circa 3 volte la corrente di carico. Questo rende gli interruttori fusibili componenti affidabili per la protezione dei circuiti elettrici da sovracorrenti e cortocircuiti in applicazioni a bassa e media tensione.

Fusibili HRC ad Alta Tensione

Una delle principali sfide affrontate dai fusibili ad alta tensione è il problema della corona. La corona si verifica quando l'intensità del campo elettrico intorno a un conduttore è abbastanza elevata da ionizzare l'aria circostante, causando una scarica. Per affrontare questo problema, i fusibili ad alta tensione sono progettati con caratteristiche speciali. Questi fusibili sono principalmente classificati in tre tipi, ciascuno progettato per soddisfare i requisiti specifici delle applicazioni ad alta tensione, minimizzando gli effetti della corona e garantendo un'affidabile prestazione.

Fusibile HRC a Cartuccia ad Alta Tensione

In un fusibile HRC a cartuccia ad alta tensione (HV), l'elemento fusibile è avvolto in forma elicoidale. Questo design mitiga efficacemente l'effetto corona a alte tensioni. Il fusibile contiene due elementi fusibili disposti in parallelo: uno a bassa resistenza e l'altro ad alta resistenza. In condizioni operative normali, il filo a bassa resistenza porta la corrente normale. Tuttavia, in caso di guasto, è il primo a fondere, riducendo la corrente di cortocircuito. Questa operazione sequenziale aiuta a proteggere il sistema elettrico limitando rapidamente la corrente eccessiva.

Fusibile HRC Liquido ad Alta Tensione

I fusibili HRC liquidi ad alta tensione sono riempiti con tetracloruro di carbonio e hanno tappi sigillati alle estremità. Quando si verifica un guasto e la corrente supera il limite permesso, l'elemento fusibile si fonde e si spegne. Il tetracloruro di carbonio all'interno del fusibile funge da efficiente mezzo estintore di arco per i fusibili HRC. Questi fusibili trovano applicazione nella protezione dei trasformatori e come protezione di backup per gli interruttori automatici. La loro capacità di spegnere rapidamente gli archi li rende componenti affidabili in impianti elettrici ad alta tensione.

Fusibile Espulsivo ad Alta Tensione

I fusibili espulsivi sono ampiamente utilizzati per la protezione di linee di alimentazione e trasformatori a causa della loro convenienza economica. Sono generalmente progettati per sistemi a 11 kV e hanno una capacità di rottura fino a 250 MVA. Questo tipo di fusibile consiste in un tubo vuoto, aperto alle estremità, realizzato in carta impregnata con resina sintetica. Gli elementi fusibili sono inseriti nei tubi, e le estremità dei tubi sono collegate a giunzioni appropriate. Quando si genera un arco, viene forzato contro il rivestimento interno del tubo. I gas prodotti durante questo processo aiutano a spegnere l'arco, proteggendo efficacemente il sistema elettrico da condizioni di sovracorrente.