Solucions de fusibles diferenciades per a diverses característiques de càrrega

1. Introducció de fons​
En la protecció dels sistemes elèctrics, els fusibles són components crítics de protecció contra sobrecorrents. La precisió en la seva selecció impacta directament la seguretat i la fiabilitat del sistema. Les càrregues amb diferents característiques (com motors, sistemes d'il·luminació i equips que es connecten i desconnecten sovint) mostren diferències significatives en el comportament de la corrent, incloent-hi la corrent d'arrancada, el temps d'arrancada, el cicle de treball, etc. Una solució de fusible única no pot complir amb tots els escenaris i és molt propensa a causar disparades falses (que interrompen l'operació normal) o a no funcionar (incapacitat per proporcionar protecció efectiva durant les faults). Per tant, és essencial desenvolupar estratègies de selecció de fusibles personalitzades basades en les característiques específiques de la càrrega per aconseguir una protecció precisa i fiable del sistema.

​2. Anàlisi i classificació de les característiques de la càrrega​
​2.1 Característiques de la càrrega del motor​

• ​Corrent d'arrancada elevada: Normalment 5–7 vegades la corrent nominal (Ie), o encara més alta.
• ​Temps d'arrancada llarg: El procés complet pot durar de diversos segons a deu segons, subjectant els components protectors a un impacte de corrent sostenut.
• ​Requisits de protecció: El fusible ha de resistir el procés d'arrancada prolongat sense fundir-se mentre proporciona protecció oportuna contra sobrecàrregues i faults de curt-circuit. Les seves característiques han de coincidir amb la corba de moment d'arrancada del motor.

​2.2 Característiques de la càrrega del sistema d'il·luminació​

• ​Funcionament estable: La corrent de funcionament normal és estàbil i propera al valor nominal.
• ​Corrent d'arrancada baixa: Excepte en el moment inicial de commutació, no hi ha cap augment significatiu de la corrent.
• ​Requisits de protecció: Es necessita protecció contínua i estable contra sobrecàrregues i faults de curt-circuit. No és crítica una alta resistència a l'impacte, però es posa èmfasi en la fiabilitat en la protecció convencional.

​2.3 Característiques de l'equipament que es connecta i desconnecta sovint​

• ​Augments cíclics de la corrent: L'equipament experimenta arrancades i parades freqüents, subjectant-lo a impacts de corrent elevada periòdics.
• ​Ciclatge de tensions tèrmiques: La tensió tèrmica interna del fusible canvia sovint, provocant fatiga del material.
• ​Requisits de protecció: El fusible ha de tenir una resistència extremadament elevada a la fatiga tèrmica i a la resistència cíclica per assegurar que el rendiment no es degrade després de nombrosos impacts de corrent.

​3. Estratègies de selecció diferenciades​
Basant-nos en l'anàlisi anterior, es formula una estratègia de selecció en tres nivells:

​3.1 Solució de protecció del motor​

• ​Tipus seleccionat: fusibles de tipus aM (protecció del motor) (anomenats "núcle de fusible d'ammoni líquid" en alguns contextos, però generalment coneguts com a tipus aM en normes generals). Aquest tipus està específicament dissenyat per a les característiques d'arrancada del motor.
• ​Requisits de característiques: La seva corba de temps-corrent hauria de coincidir estretament amb la corba de corrent-temps d'arrancada del motor, evitant la activació durant la corrent d'arrancada.
• ​Paràmetres clau: La corrent nominal ha de ser major o igual a la corrent nominal del motor, assegurant una protecció precisa contra sobrecàrregues dins de 0,8–1,2 vegades la corrent nominal mentre suporta els pics d'arrancada.
• ​Avantatges: Excel·lent tolerància als pics d'arrancada, prevençió eficaç de disparades falses i protecció fiable contra sobrecàrregues i faults de curt-circuit.

​3.2 Solució de protecció del sistema d'il·luminació​

• ​Tipus seleccionat: fusibles de tipus gG/gL (general-purpose de rang complet). Aquests són els tipus de fusibles més universals, adequats per a protegir la majoria de circuits de distribució.
• ​Requisits de característiques: La capacitat de càrrega hauria de coincidir estretament amb la corrent nominal del sistema, proporcionant característiques de retard i ruptura ràpida estables.
• ​Paràmetres clau: Es fa èmfasi en la capacitat de ruptura nominal (ha de superar la corrent de curt-circuit esperada al punt d'instal·lació) i les característiques de temps-corrent estàndard.
• ​Avantatges: Econòmics, fiables i protecció completa contra sobrecàrregues i faults de curt-circuit per a càrregues d'il·luminació estables.

​3.3 Solució de protecció de l'equipament que es connecta i desconnecta sovint​

• ​Tipus seleccionat: fusibles resistent a l'impacte (poden corresponder a marques específiques o tipus especials, com els fusibles de protecció de semiconductors, que presenten una gran resistència cíclica).
• ​Requisits de característiques: Alta resistència a la fatiga tèrmica i alta resistència cíclica per suportar canvis de temperatura freqüents sense envejecer.
• ​Paràmetres clau: S'accentua en les característiques de ruptura instantània (assegurant la interrupció ràpida de la corrent de fault) i la durabilitat (indicadors de cicle de vida).
• ​Avantatges: Estabilitat de rendiment a llarg termini sota impacts de corrent freqüents, proporcionant protecció contínua i eficaç mentre s'evita l'aturada prematura deguda a la fatiga del material.

​4. Requisits de paràmetres tècnics bàsics​
Independient de la estratègia de selecció, els següents paràmetres bàsics han de ser verificats estrictament:

• ​Capacitat de ruptura nominal (Icn)​: Ha de superar la corrent de curt-circuit màxima esperada al punt d'instal·lació per assegurar la interrupció segura de la corrent de fault.
• ​Característica de temps-corrent (corba I-t)​: Ha de coordinar-se amb les característiques de la càrrega (per exemple, la corba d'arrancada del motor) i assolir una protecció selectiva amb dispositius amont (per exemple, interruptors automàtics) i avall per evitar disparades innecessàries.
• ​Corrent nominal (In)​: Determinat basant-se en la corrent nominal de la càrrega i els factors d'aplicació (per exemple, factors de selecció en la protecció del motor), no simplement equiparable a la corrent de la càrrega.
• ​Valor I²t (integral Joule)​: Representa l'energia requerida per fundir el fusible, crucial per a la coordinació amb dispositius de semiconductors i per assolir una protecció selectiva.

​5. Punts clau de la implementació​

• ​Anàlisi del sistema: Realitzar una anàlisi detallada de cada branca del sistema elèctric, registrant dades clau com el tipus de càrrega, la corrent nominal, la corrent d'arrancada, el temps d'arrancada i la corrent de curt-circuit esperada.
• ​Coordinació selectiva: Utilitzar les corbes de temps-corrent dels fusibles per assegurar una coordinació selectiva amb dispositius de protecció amont i avall (per exemple, interruptors automàtics, contactors), aïllant només el punt de fault en incidents per minimitzar el temps d'aturada.
• ​Proves de validació: On sigui possible, verificar el rendiment dels fusibles en condicions reals o simulades d'operació, particularment durant els processos d'arrancada del motor.
• ​Gestió de documents: Establir registres exhaustius de configuració de fusibles i registres de manteniment, incloent-hi el model, les especificacions, la ubicació d'instal·lació, les dates de substitució, etc., per facilitar el manteniment i la traçabilitat de faults.

​6. Conclusió​
Implementant la estratègia de selecció diferenciada en tres nivells basada en les característiques de la càrrega descrita anteriorment, es poden proporcionar solucions de protecció personalitzades per a diversos equips elèctrics, com motors, sistemes d'il·luminació i equips que es connecten i desconnecten sovint. Aquesta estratègia evita eficaçment operacions falses causades per les característiques normals de la càrrega (per exemple, l'arrancada del motor) mentre assegura una operació oportuna i fiable durant sobrecàrregues o faults de curt-circuit. En conseqüència, això augmenta significativament la seguretat, la estabilitat i la fiabilitat de tot el sistema elèctric, assegurant la continuïtat operativa i la seguretat de l'equipament.