Soluciones de fusibles diferenciadas para diversas características de carga

1. Introducción de fondo​
En la protección de sistemas eléctricos, los fusibles son componentes críticos de protección contra sobrecorrientes. La precisión de su selección tiene un impacto directo en la seguridad y confiabilidad del sistema. Las cargas con diferentes características (como motores, sistemas de iluminación y equipos que se encienden y apagan frecuentemente) presentan diferencias significativas en el comportamiento de la corriente, incluyendo corriente de inrush, tiempo de arranque, ciclo de trabajo, etc. Una solución de fusible "única para todos" no puede satisfacer todos los escenarios y es muy propensa a causar disparos falsos (interrumpiendo la operación normal) o falla en la operación (incapacidad de proporcionar protección efectiva durante las fallas). Por lo tanto, es esencial desarrollar estrategias de selección de fusibles personalizadas basadas en las características específicas de la carga para lograr una protección precisa y confiable del sistema.

​2. Análisis y clasificación de las características de la carga​
​2.1 Características de la carga de motor​

• ​Corriente de arranque alta: Generalmente 5-7 veces la corriente nominal (Ie), o incluso mayor.
• ​Tiempo de arranque largo: El proceso completo puede durar desde varios segundos hasta decenas de segundos, sometiendo a los componentes de protección a un impacto de corriente sostenido.
• ​Requisitos de protección: El fusible debe soportar el proceso de arranque prolongado sin fundirse mientras proporciona protección oportuna contra sobrecargas y fallas de cortocircuito. Sus características deben coincidir con la curva de par de arranque del motor.

​2.2 Características de la carga del sistema de iluminación​

• ​Operación estable: La corriente de operación normal es constante y cercana al valor nominal.
• ​Baja corriente de inrush: Excepto en el momento inicial de conmutación, no hay un aumento significativo de la corriente.
• ​Requisitos de protección: Se necesita protección continua y estable contra sobrecargas y cortocircuitos. No es crítico tener una alta resistencia al impacto, pero se enfatiza la confiabilidad en la protección convencional.

​2.3 Características de equipos que se encienden y apagan frecuentemente​

• ​Aumentos cíclicos de corriente: El equipo se enciende y apaga con frecuencia, sometiéndolo a impactos periódicos de alta corriente.
• ​Ciclos de estrés térmico: El estrés térmico interno del fusible cambia con frecuencia, lo que lleva a la fatiga del material.
• ​Requisitos de protección: El fusible debe poseer una resistencia extremadamente alta a la fatiga térmica y a la resistencia cíclica para asegurar que el rendimiento no se degrade después de numerosos impactos de corriente.

​3. Estrategias de selección diferenciada​
Basándose en el análisis anterior, se formula una estrategia de selección en tres niveles:

​3.1 Solución de protección de motores​

• ​Tipo seleccionado: Fusibles tipo aM (protección de motores) (denominados a veces "núcleo de amoníaco líquido", pero generalmente conocidos como tipo aM en estándares generales). Este tipo está diseñado específicamente para las características de arranque de los motores.
• ​Requisitos de características: Su curva característica de tiempo-corriente debe ajustarse estrechamente a la curva de corriente-tiempo de arranque del motor, evitando la activación durante la corriente de arranque.
• ​Parámetros clave: La corriente nominal debe ser mayor o igual a la corriente nominal del motor, asegurando una protección precisa contra sobrecargas dentro de 0.8-1.2 veces la corriente nominal mientras soporta los aumentos de arranque.
• ​Ventajas: Excelente tolerancia a los aumentos de arranque, prevención eficaz de disparos falsos y protección confiable contra sobrecargas y cortocircuitos.

​3.2 Solución de protección de sistemas de iluminación​

• ​Tipo seleccionado: Fusibles tipo gG/gL (general de rango completo). Estos son los tipos de fusibles más universales, adecuados para proteger la mayoría de los circuitos de distribución.
• ​Requisitos de características: La capacidad de carga debe ajustarse estrechamente a la corriente nominal del sistema, proporcionando características de retardo temporal y ruptura rápida estables.
• ​Parámetros clave: Enfóquese en la capacidad de interrupción nominal (debe superar la corriente de cortocircuito esperada en el punto de instalación) y las características estándar de tiempo-corriente.
• ​Ventajas: Económico, confiable y protección completa contra sobrecargas y cortocircuitos para cargas de iluminación estables.

​3.3 Solución de protección de equipos que se encienden y apagan frecuentemente​

• ​Tipo seleccionado: Fusibles resistentes a impactos (pueden corresponder a marcas o tipos específicos, como los fusibles de protección de semiconductores, que tienen una alta resistencia cíclica).
• ​Requisitos de características: Alta resistencia a la fatiga térmica y alta resistencia cíclica para soportar cambios de temperatura frecuentes sin envejecimiento.
• ​Parámetros clave: Énfasis en las características de interrupción instantánea (asegurando la interrupción rápida de la corriente de falla) y durabilidad (indicadores de ciclo de vida).
• ​Ventajas: Estabilidad de rendimiento a largo plazo bajo impactos de corriente frecuentes, proporcionando protección continua y efectiva mientras se evita el fallo prematuro debido a la fatiga del material.

​4. Requisitos de parámetros técnicos principales​
Independientemente de la estrategia de selección, los siguientes parámetros principales deben verificarse estrictamente:

• ​Capacidad de interrupción nominal (Icn)​: Debe superar la corriente de cortocircuito máxima esperada en el punto de instalación para garantizar la interrupción segura de la corriente de falla.
• ​Característica de tiempo-corriente (curva I-t)​: Debe coordinarse con las características de la carga (por ejemplo, la curva de arranque del motor) y lograr una protección selectiva con dispositivos upstream (por ejemplo, interruptores) y downstream para evitar disparos innecesarios.
• ​Corriente nominal (In)​: Determinada en función de la corriente nominal de la carga y factores de aplicación (por ejemplo, factores de selección en la protección de motores), no simplemente equiparada a la corriente de la carga.
• ​Valor I²t (integral Joule)​: Representa la energía necesaria para fundir el fusible, crucial para la coordinación con dispositivos de semiconductores y para lograr una protección selectiva.

​5. Puntos clave de implementación​

• ​Análisis del sistema: Realice un análisis detallado de cada rama del sistema eléctrico, registrando datos clave como el tipo de carga, la corriente nominal, la corriente de arranque, el tiempo de arranque y la corriente de cortocircuito esperada.
• ​Coordinación selectiva: Utilice las curvas características de tiempo-corriente de los fusibles para asegurar una coordinación selectiva con dispositivos protectores upstream y downstream (por ejemplo, interruptores, contactores), aislando solo el punto de falla durante incidentes para minimizar el tiempo de inactividad.
• ​Pruebas de validación: Cuando sea posible, verifique el rendimiento de los fusibles en condiciones de operación reales o simuladas, especialmente durante los procesos de arranque de los motores.
• ​Gestión de documentos: Establezca registros completos de configuración de fusibles y registros de mantenimiento, incluyendo modelo, calificaciones, ubicación de instalación, fechas de reemplazo, etc., para facilitar el mantenimiento y el rastreo de fallas.

​6. Conclusión​
Al implementar la estrategia de selección diferenciada en tres niveles basada en las características de la carga, se pueden proporcionar soluciones de protección personalizadas para diversos equipos eléctricos, como motores, sistemas de iluminación y equipos que se encienden y apagan frecuentemente. Esta estrategia evita eficazmente las operaciones falsas causadas por las características normales de la carga (por ejemplo, el arranque del motor) mientras se asegura una operación oportuna y confiable durante las sobrecargas o fallas de cortocircuito. Como resultado, se mejora significativamente la seguridad, estabilidad y confiabilidad del sistema eléctrico en su totalidad, asegurando la continuidad operativa y la seguridad del equipo.