Soluzioni di fusibili differenziate per diverse caratteristiche di carico

1.Introduzione di sfondo​
Nella protezione dei sistemi elettrici, i fusibili sono componenti critici per la protezione contro sovracorrente. L'accuratezza della loro scelta ha un impatto diretto sulla sicurezza e affidabilità del sistema. I carichi con caratteristiche diverse (come motori, sistemi di illuminazione e apparecchiature frequentemente commutate) presentano differenze significative nel comportamento della corrente, inclusa la corrente d'inserimento, il tempo di avviamento, il ciclo di lavoro, ecc. Una soluzione universale di fusibile non può soddisfare tutte le situazioni ed è altamente propensa a causare azioni errate (interrompendo l'operazione normale) o mancanza di funzionamento (incapacità di fornire protezione efficace in caso di guasti). Pertanto, è essenziale sviluppare strategie di selezione dei fusibili su misura basate sulle specifiche caratteristiche del carico per ottenere una protezione precisa e affidabile del sistema.

​2.Analisi e classificazione delle caratteristiche del carico​
​2.1 Caratteristiche del carico del motore​

• ​Alta corrente di avviamento: Tipicamente 5-7 volte la corrente nominale (Ie), o anche superiore.
• ​Lungo tempo di avviamento: Il processo completo può durare da alcuni secondi a decine di secondi, sottoponendo i componenti di protezione a un impatto di corrente prolungato.
• ​Requisiti di protezione: Il fusibile deve resistere al lungo processo di avviamento senza bruciare, fornendo una protezione tempestiva contro sovraccarico e cortocircuito. Le sue caratteristiche devono corrispondere alla curva di coppia di avviamento del motore.

​2.2 Caratteristiche del carico del sistema di illuminazione​

• ​Operazione stabile: La corrente di funzionamento normale è costante e vicina al valore nominale.
• ​Bassa corrente d'inserimento: Tranne che per il momento iniziale dell'accensione, non c'è un significativo aumento di corrente.
• ​Requisiti di protezione: È necessaria una protezione continua e stabile contro sovraccarico e cortocircuito. La resistenza agli impatti elevati non è critica, ma si enfatizza l'affidabilità nella protezione convenzionale.

​2.3 Caratteristiche dell'attrezzatura frequentemente commutata​

• ​Impulsi ciclici di corrente: L'attrezzatura subisce avvii e spegnimenti frequenti, sottoponendola a impatti periodici di alta corrente.
• ​Ciclo di stress termico: Lo stress termico interno del fusibile cambia frequentemente, portando alla fatica del materiale.
• ​Requisiti di protezione: Il fusibile deve possedere una resistenza estremamente elevata alla fatica termica e all'enduranza ciclica per garantire che le prestazioni non si degradino dopo numerosi impatti di corrente.

​3.Strategie di selezione differenziate​
In base all'analisi sopra riportata, viene formulata una strategia di selezione a tre livelli:

​3.1 Soluzione di protezione per motori​

• ​Tipo selezionato: fusibili di tipo aM (protezione del motore) (in alcuni contesti noti come "nocciolo di fusibile ad ammoniaca liquida", ma comunemente chiamati aM secondo gli standard generali). Questo tipo è progettato specificamente per le caratteristiche di avviamento del motore.
• ​Requisiti caratteristici: La sua curva caratteristica corrente-tempo dovrebbe corrispondere strettamente alla curva corrente-tempo di avviamento del motore, evitando l'attivazione durante la corrente di avviamento.
• ​Parametri chiave: La corrente nominale deve essere maggiore o uguale alla corrente nominale del motore, assicurando una protezione precisa contro il sovraccarico entro 0,8-1,2 volte la corrente nominale, mentre resiste agli impulsi di avviamento.
• ​Vantaggi: Ottima tolleranza agli impulsi di avviamento, prevenzione efficace di azioni errate e protezione affidabile contro sovraccarico e cortocircuito.

​3.2 Soluzione di protezione per sistemi di illuminazione​

• ​Tipo selezionato: fusibili di tipo gG/gL (ad uso generale a pieno range). Questi sono i tipi di fusibili più universalmente utilizzati, adatti per la protezione di molte linee di distribuzione.
• ​Requisiti caratteristici: La capacità di carico dovrebbe corrispondere strettamente alla corrente nominale del sistema, fornendo caratteristiche di ritardo temporale stabili e interruzione rapida.
• ​Parametri chiave: Si concentra sulla capacità di interruzione nominale (che deve superare la corrente di cortocircuito prevista nel punto di installazione) e sulle caratteristiche standard corrente-tempo.
• ​Vantaggi: Economici, affidabili e offrono una protezione completa contro sovraccarico e cortocircuito per carichi di illuminazione stabili.

​3.3 Soluzione di protezione per attrezzatura frequentemente commutata​

• ​Tipo selezionato: fusibili resistenti agli impatti (che possono corrispondere a marchi specifici o tipi speciali, come i fusibili per la protezione dei semiconduttori, che presentano un'elevata resistenza ciclica).
• ​Requisiti caratteristici: Elevata resistenza alla fatica termica e alta resistenza ciclica per resistere a frequenti cambiamenti di temperatura senza invecchiamento.
• ​Parametri chiave: Si concentra sulle caratteristiche di interruzione istantanea (assicurando l'interruzione rapida della corrente di guasto) e sulla durata (indicatore del ciclo di vita).
• ​Vantaggi: Stabilità delle prestazioni a lungo termine sotto frequenti impatti di corrente, fornendo protezione continua ed efficace, evitando guasti prematuri a causa della fatica del materiale.

​4.Requisiti dei parametri tecnici principali​
Indipendentemente dalla strategia di selezione, i seguenti parametri principali devono essere verificati rigorosamente:

• ​Capacità di interruzione nominale (Icn)​: Deve superare la corrente di cortocircuito massima prevista nel punto di installazione per garantire l'interruzione sicura della corrente di guasto.
• ​Curva caratteristica corrente-tempo (curva I-t)​: Deve coordinarsi con le caratteristiche del carico (ad esempio, la curva di avviamento del motore) e realizzare una protezione selettiva con dispositivi a monte (ad esempio, interruttori automatici) e a valle per evitare azioni di interruzione non necessarie.
• ​Corrente nominale (In)​: Determinata in base alla corrente nominale del carico e ai fattori di applicazione (ad esempio, i fattori di selezione nella protezione dei motori), non semplicemente equiparata alla corrente del carico.
• ​Valore I²t (integrale di Joule)​: Rappresenta l'energia richiesta per far fondere il fusibile, cruciale per la coordinazione con dispositivi a semiconduttore e per ottenere una protezione selettiva.

​5.Punti chiave per l'implementazione​

• ​Analisi del sistema: Eseguire un'analisi dettagliata di ogni ramo del sistema elettrico, registrando dati chiave come tipo di carico, corrente nominale, corrente di avviamento, tempo di avviamento e corrente di cortocircuito prevista.
• ​Coordinazione selettiva: Utilizzare le curve caratteristiche corrente-tempo dei fusibili per garantire la coordinazione selettiva con dispositivi di protezione a monte e a valle (ad esempio, interruttori automatici, contattori), isolando solo il punto di guasto durante gli incidenti per minimizzare i tempi di inattività.
• ​Test di validazione: Ove possibile, verificare le prestazioni del fusibile in condizioni operative reali o simulate, in particolare durante i processi di avviamento del motore.
• ​Gestione della documentazione: Stabilire registri completi di configurazione dei fusibili e log di manutenzione, inclusi modello, rating, posizione di installazione, date di sostituzione, ecc., per facilitare la manutenzione e il tracciamento dei guasti.

​6.Conclusione​
Implementando la sopra descritta strategia di selezione differenziata a tre livelli basata sulle caratteristiche del carico, è possibile fornire soluzioni di protezione su misura per varie attrezzature elettriche, come motori, sistemi di illuminazione e attrezzature frequentemente commutate. Questa strategia evita efficacemente operazioni errate causate dalle caratteristiche normali del carico (ad esempio, l'avviamento del motore) mentre garantisce un funzionamento tempestivo e affidabile in caso di sovraccarico o cortocircuito. Di conseguenza, aumenta significativamente la sicurezza, la stabilità e l'affidabilità dell'intero sistema elettrico, assicurando la continuità operativa e la sicurezza degli apparecchi.