Un fusibile è un dispositivo utilizzato nei circuiti elettrici per proteggere le apparecchiature elettriche dagli sovraccarichi e dai cortocircuiti. È il componente più semplice ed economico per interrompere un circuito elettrico quando è esposto a correnti di cortocircuito o a sovraccarichi eccessivi.
I fusibili sono utilizzati per la protezione contro gli sovraccarichi o i cortocircuiti in sistemi ad alta tensione fino a 66 kV e in sistemi a bassa tensione fino a 400 V. In alcune applicazioni, il loro utilizzo è limitato a scenari in cui le loro caratteristiche di prestazione sono unicamente adatte all'interruzione della corrente.
Principio di funzionamento di un fusibile
Un fusibile opera in base all'effetto termico della corrente elettrica. In condizioni normali:
L'elemento del fusibile trasporta la corrente operativa normale, generando calore che si disperde nell'aria circostante.
Questo mantiene la temperatura dell'elemento al di sotto del suo punto di fusione, garantendo l'operatività continua del circuito.
In caso di guasto (ad esempio, cortocircuito o sovraccarico):
La magnitudine della corrente aumenta notevolmente al di sopra del livello normale.
Il calore eccessivo risultante fonde rapidamente l'elemento del fusibile, interrompendo il circuito e isolando il guasto.
Questo protegge le macchine e le apparecchiature connesse dal danno causato dalle correnti anomale.
Progettazione e funzione
Materiale dell'elemento: Realizzato con metalli conduttori accuratamente selezionati (ad esempio, rame, argento o leghe stagno-rame) con punti di fusione bassi per garantire una fusione rapida in caso di guasto.
Cartuccia: Racchiude l'elemento, fornendo supporto meccanico e (nei tipi chiusi) materiali anti-arco (ad esempio, sabbia di quarzo) per sopprimere l'arco durante l'interruzione.
Funzione principale: Permette il flusso normale della corrente mentre interrompe rapidamente le correnti di guasto di elevata magnitudine.
Vantaggi dei fusibili elettrici
Protezione economica: La forma più economica di protezione del circuito, che non richiede manutenzione continuativa.
Operazione automatica: Risponde istantaneamente ai guasti senza intervento esterno, spesso più velocemente dei disgiuntori.
Limitazione della corrente: Gli elementi di fusibile più piccoli limitano intrinsecamente le correnti di guasto fondendo rapidamente, riducendo lo stress sui componenti del sistema.
Caratteristica inversa tempo-corrente: Capacità naturale di distinguere tra sovraccarichi (risposta più lenta) e cortocircuiti (interruzione istantanea), rendendolo adatto per la protezione contro gli sovraccarichi.
Svantaggi dei fusibili elettrici
Tempo morto per la sostituzione: Richiede la sostituzione manuale dopo l'operazione, causando interruzioni temporanee del servizio.
Sfide di coordinazione: Abbinare la caratteristica corrente-tempo del fusibile con altri dispositivi di protezione (ad esempio, disgiuntori) può essere complesso, rischiando malfunzionamenti o ritardi nella cancellazione del guasto.
Applicazioni
Sistemi a bassa tensione: Protegge i cavi nei circuiti di illuminazione e potenza, tipicamente fino a 400 V.
Sistemi a media tensione: Utilizzati nelle reti di distribuzione primaria per trasformatori fino a 200 kVA, operanti a tensioni fino a 66 kV.
Scenari specializzati: Ideali per circuiti poco frequentemente operati o dove i disgiuntori sono costosi, come in ambienti residenziali, commerciali e certi contesti industriali.
I fusibili rimangono un pilastro della protezione elettrica grazie alla loro semplicità, affidabilità e costo-efficienza, soprattutto in applicazioni dove la frequenza dei guasti è bassa e l'interruzione rapida e automatica è critica.
