Il motivo per cui i fusibili impiegano più tempo a fondere quando la potenza in ingresso è superiore al normale

Quando è connesso a una fornitura di energia (tensione) superiore al normale, il fusibile impiega più tempo per fondere, principalmente per i seguenti motivi:

L'effetto del rapporto tra corrente e tensione

La legge di Ohm in azione

Secondo la legge di Ohm (dove I è la corrente, V è la tensione, R è la resistenza), nel caso di una resistenza circuitale costante, l'aumento della tensione porta solitamente a un aumento della corrente. Tuttavia, per alcuni circuiti contenenti induttori, condensatori e altri componenti, l'aumento della tensione non porta necessariamente a un immediato aumento proporzionale della corrente.

Ad esempio, in un circuito contenente induttori, quando la tensione aumenta improvvisamente, l'induttore crea una forza elettromotrice inversa per bloccare il rapido cambiamento di corrente, facendo sì che la corrente aumenti relativamente lentamente. Ciò significa che per un breve periodo di tempo, anche se la tensione aumenta, la corrente potrebbe non raggiungere il valore di corrente di fusione del fusibile.

Influenza delle caratteristiche del carico

Diversi carichi rispondono diversamente ai cambiamenti di tensione. Alcuni carichi hanno requisiti di corrente relativamente stabili, anche se la tensione d'ingresso aumenta, l'aumento della corrente è più limitato. Ad esempio, il circuito regolatore di tensione in alcuni dispositivi elettronici manterrà la stabilità della corrente di uscita entro un certo range, anche se la tensione d'ingresso aumenta, non aumenterà significativamente la corrente.

Per carichi puramente resistivi, come i riscaldatori, un aumento della tensione aumenterà la corrente proporzionalmente. Tuttavia, nella pratica, molti circuiti non sono carichi puramente resistivi, quindi l'effetto dell'aumento della tensione sulla corrente è più complesso.

Fattori nel meccanismo di fusione del fusibile

Processo di accumulo di calore

Un fusibile fonde perché il calore generato dalla corrente che passa supera la capacità del fusibile. Quando la tensione d'ingresso aumenta, anche se la corrente può aumentare, il tempo di accumulo di calore necessario per far fondere il fusibile sarà più lungo.

I fusibili sono solitamente realizzati con materiali metallici a basso punto di fusione, e quando una corrente elettrica passa attraverso di essi, viene generato calore per aumentare la temperatura del fusibile. Un fusibile fonderà solo se la temperatura aumenta abbastanza da farlo fondere. L'accumulo di calore è un processo temporale, anche se la corrente aumenta, ci vuole un certo tempo per far raggiungere al fusibile la temperatura di fusione.

Ad esempio, un fusibile progettato per una corrente specifica, a una tensione operativa normale, potrebbe fondere entro pochi secondi quando la corrente supera il valore nominale. Ma se la tensione d'ingresso aumenta, assumendo che la corrente aumenti fino a un punto tale da richiedere decine di secondi o addirittura di più per fondere a causa del tasso di accumulo di calore relativamente lento.

Caratteristiche di progettazione dei fusibili

Il progetto dei fusibili tiene conto di una certa tolleranza a sovratensione e sovracorrente. In caso di un aumento di tensione entro un certo range, il fusibile non fonderà immediatamente, ma può sopportare sovratensione e sovracorrente per un certo periodo di tempo per evitare errori di fusione dovuti a fluttuazioni istantanee di tensione o brevi sovracorrenti.

Ad esempio, alcuni fusibili di alta qualità possono avere un ampio range di tensione operativa e una migliore resistenza a sovratensione, e possono mantenere un funzionamento normale per un certo periodo di tempo anche quando la tensione d'ingresso è leggermente superiore alla tensione normale, senza fondere immediatamente. Questo è per migliorare l'affidabilità e la stabilità del circuito, evitando sostituzioni frequenti di fusibili.