Un fusible es un dispositivo de protección contra sobrecorriente con un eslabón fusible que se funde y abre un circuito cuando ocurre una condición de sobrecarga o corto. El eslabón fusible se derrite porque el fusible está hecho de un metal que tiene un punto de fusión más bajo que el cobre del conductor.
Por ejemplo, si el cobre y el cable de plomo están conectados en serie, y una fuente variable de energía eléctrica se ajusta lentamente para proporcionar incrementos de corriente más alta, ambos metales comienzan a calentarse debido al flujo de electrones a través de ellos. Debido a que el plomo tiene una mayor resistencia que el cobre, se calienta más y se derrite antes de que el cobre se derrita. Si el plomo se alea con estaño, se derrite a una temperatura aún más baja.
Al ajustar las dimensiones físicas de la aleación, se puede hacer que se derrita a niveles de corriente específicos. Ésta es la base del diseño de fusibles. Por lo tanto, un fusible de tamaño adecuado conectado en serie con una carga se abre antes de que el nivel de corriente pueda aumentar a un valor lo suficientemente alto como para dañar los conductores del circuito o componentes.
Clasificaciones de fusibles
Los fusibles tienen voltaje, amperaje y clasificaciones de interrupción.
voltaje Clasificación
El voltaje determina la capacidad de un fusible para suprimir cualquier arco después de que se abre el fusible. Si se usa un fusible con una clasificación de voltaje menor que el voltaje del circuito, es posible que el arco producido cuando se abre el fusible no se suprima, y es posible que el fusible no elimine rápidamente la falla o se autodestruya de una manera insegura.
La mayoría de los sistemas de bajo voltaje contienen fusibles clasificados entre 125 V y 600 V. Al seleccionar un fusible; su voltaje nominal debe ser al menos tan grande como la fuente de voltaje en el circuito que está protegiendo.
Clasificación de amperaje
Todos los fusibles tienen clasificación de amperaje. Normalmente, las clasificaciones de amperaje no deben exceder la capacidad de transporte de corriente de los conductores en el circuito. Por ejemplo, si los conductores tienen una capacidad nominal de 15 A, entonces el tamaño del fusible no debe exceder los 15 A. Sin embargo, existen excepciones a esta regla. El National Electrical Code® especifica tamaños de fusibles para diferentes tipos de cargas. Por ejemplo, el cable 14 AWG tiene una capacidad nominal de 20 A, pero su protección contra sobrecorriente no debe exceder los 15 A. Los valores nominales de amperaje de los fusibles van desde una fracción de amperio hasta 6000 A.
Clasificación de interrupción
Los fusibles deben poder eliminar fallas en condiciones de cortocircuito. Puede haber energía altamente destructiva cuando ocurre un cortocircuito. Las corrientes de cortocircuito solo están limitadas por la resistencia interna de la fuente de voltaje y la cantidad de resistencia en los conductores hasta la falla. Esta corriente, en la gran mayoría de los casos, supera con creces la clasificación de amperios normal del fusible que protege el circuito.
Si la energía es lo suficientemente alta, el dispositivo de protección puede romperse en llamas y vaporizar metal. Esta acción de vaporización puede establecer una ruta conductora alrededor del fusible, que no elimina la falla y permite que ocurran daños adicionales. Debido a esto, es importante considerar la interrumpir calificación de un fusible.
La clasificación de interrupción es la cantidad máxima de corriente que un fusible puede interrumpir de manera segura sin romperse o formarse un arco. La mayoría de los fusibles limitadores de corriente modernos tienen clasificaciones de interrupción de 200,000 A o 300,000 A.
Tipos de fusibles
Tres categorías de fusibles incluyen cartucho de férula, cartucho de cuchilla y fusibles de enchufe. Ver figura 1.
Figura 1. Tres categorías de fusibles incluyen cartucho de férula, cartucho de cuchilla y fusibles de enchufe.
Una residencia típica generalmente requiere fusibles tipo clavija de 15 A o 20 A y fusibles de cartucho de 30 A o 40 A. Ocasionalmente, es posible que sea necesario reemplazar un fusible de cartucho de cuchilla del panel de servicio. Los fusibles de cartucho de cuchilla suelen tener clasificaciones de 60 A o 100 A y se encuentran en la desconexión principal del panel de servicio o subpanel. Para cada categoría de fusible, se pueden encontrar varios tipos específicos de fusibles para aplicaciones específicas. Ver figura 2.
Figura 2. Para cada categoría de fusible, se pueden encontrar varios tipos específicos de fusibles para aplicaciones específicas.
Fusibles de enchufe estándar
Un fusible de enchufe estándar es un OCPD enroscable que contiene un elemento conductor de metal diseñado para derretirse cuando la corriente a través del fusible excede el valor nominal. Consulte la Figura 3. Durante una condición de sobrecarga grave, la fusión de la tira conductora es casi instantánea.
Figura 3. Un fusible de enchufe estándar es un OCPD enroscable que contiene un elemento conductor de metal diseñado para derretirse cuando la corriente a través del fusible excede el valor nominal.
Fusibles enchufables con retardo de tiempo: Tipo T y Tipo S
Los fusibles tipo T y tipo S se utilizan en aplicaciones de alta corriente de irrupción porque su diseño los hace más resistentes. Ambos son fusibles enchufables con retardo de tiempo: un OCPD enroscable con un elemento dual interno.
El primer elemento proporciona la protección de un fusible de enchufe estándar Tipo T para cortocircuitos. El segundo elemento protege contra el calentamiento debido a sobrecargas ligeras. Ver figura 4.
Figura 4. Un fusible de enchufe con retardo de tiempo es un OCPD atornillado con un elemento dual interno.
El segundo elemento de protección permite que el fusible soporte sobrecargas por debajo de un cierto nivel durante un breve período de tiempo sin fundirse. Esto es útil para prevenir disparos molestos causados por la puesta en marcha de electrodomésticos accionados por motor, como refrigeradores y acondicionadores de aire. Los fabricantes fabrican fusibles de enchufe con retardo de tiempo con diversas respuestas a cortocircuitos y sobrecargas.
A Escriba S El fusible es un OCPD enroscable que tiene todas las características de funcionamiento de un fusible de enchufe con retardo de tiempo, así como la ventaja adicional de ser "no manipulable". Un fusible tipo S se considera no manipulable porque el fusible no se puede instalar en una base a menos que el fusible coincida con el tamaño de la base. Cada adaptador de base tipo S está dimensionado para un fusible de tamaño particular. Por ejemplo, un fusible de tipo S de 20 A no manipulable no encajará en una base de tipo S de 15 A.
Los fusibles enchufables tienen una tensión nominal máxima de 125 V. Están disponibles en varios tamaños de corriente comunes hasta un máximo de 30 A. Se pueden encontrar en circuitos generales de iluminación y receptáculo de 120 V para el hogar. La clasificación de corriente del fusible se corresponde con la clasificación de corriente máxima de los conductores del circuito. Sobre la base de esta clasificación, se inserta un adaptador del tamaño adecuado en el portafusibles de base Edison (Tipo T). A continuación, se enrosca el fusible Tipo S adecuado en el adaptador.
Fusibles de cartucho
Los fusibles de cartucho funcionan exactamente como los fusibles tipo enchufe, pero están diseñados para transportar corrientes mucho más altas. Los dos tipos básicos de fusibles de cartucho son los contera-Tipo de contacto y el tipo de hoja. La Figura 5 muestra los fusibles de cartucho tipo férula, que están disponibles en amperios nominales a continuación 60 A. Los fusibles de férula se utilizan en circuitos hasta 600 V.
Figura 5. Fusibles de cartucho tipo férula.
El espada El fusible de cartucho se utiliza para valores nominales de corriente de circuito superiores a 60 A. Los puntos de contacto de este fusible son más grandes y resistentes, lo que le permite manejar flujos de corriente más altos. La Figura 6 muestra un fusible de cuchilla que está disponible en amperios nominales de 70 A hasta 6,000 A. La tensión nominal máxima para fusibles de cuchilla es 600 V.
Figura 6. Fusible de cuchilla.
En términos generales, los fusibles de cartucho se clasifican en:
- Limitacion actual
- Una sola vez
- Renovables
- De doble elemento, retardo de tiempo
- Alto voltaje
Fusibles limitadores de corriente
El NEC requiere que los portafusibles para fusibles de cartucho con limitación de corriente estén diseñados para rechazar tipos de fusibles sin limitación de corriente. Los fusibles de cartucho limitadores de corriente son generalmente de 240 V y están clasificados para un circuito superior a 30 A. La Figura 7 ilustra los clips de rechazo de fusibles que solo aceptan fusibles de tipo rechazo.
Figura 7. Clips de rechazo de fusibles para fusibles limitadores de corriente.
Fusibles de un solo uso
El fusible de cartucho de un solo uso, ilustrado en la Figura 8, consiste en un eslabón fusible encerrado en un tubo de material de relleno aislante. El propósito del material de relleno es suprimir el arco cuando se funde el fusible. Estos fusibles tienen un retardo de tiempo muy pequeño y su uso se limita a la protección contra cortocircuitos en circuitos en los que las fallas ocurren con poca frecuencia.
Figura 8. Fusible de cartucho de un solo uso.
Fusibles renovables
El fusibles de cartucho renovables, que se muestran en la Figura 9, se utilizan para aprovechar los costos de reemplazo más bajos para la protección de redes y alimentadores en los que ocurren fallas con frecuencia. A diferencia del fusible de cartucho de un solo uso, estos fusibles contienen un eslabón fusible que se puede reemplazar una vez fundido. Aunque inicialmente es más caro, este fusible reducirá los costes de mantenimiento durante un largo período de tiempo.
Figura 9. Cartuchos de fusibles renovables y cartuchos fusibles.
Fusibles de retardo de tiempo de elemento doble
Los fusibles de un solo elemento brindan una excelente protección contra cortocircuitos, pero para adaptarse a sobretensiones temporales o transitorios, el fusible debe estar sobredimensionado. Fusibles de retardo de tiempo de elemento doble proporcionan protección contra cortocircuitos y sobrecargas mediante el uso de dos componentes individuales en el mismo elemento (enlace).
Un elemento elimina Sobrecargas, y el otro elemento elimina los cortocircuitos. En la Figura 10 se ilustra un fusible de retardo de tiempo de elemento dual típico. cortocircuito El elemento es un enlace de cobre con muescas o segmentos restrictivos. La parte del elemento térmico de sobrecarga es un dispositivo con resorte que abre el circuito cuando la soldadura que sostiene el resorte en su posición se derrite.
Los fusibles de retardo de tiempo de dos elementos son particularmente ventajosos para instalaciones de motores. Este tipo de fusible se puede dimensionar más cerca de la corriente de funcionamiento del motor y aún transportar corrientes de arranque; por lo tanto, se pueden instalar interruptores y paneles más pequeños.
Figura 10. Fusible de retardo de tiempo de elemento doble.
Los fusibles de cartucho vienen en una amplia gama de tipos, tamaños y clasificaciones. Underwriters Laboratories (UL) designa varias clases, como se muestra en la Tabla 1.
| UL Clase |
Sobrecarga de fusibles Características |
| L | Tiempo de retardo |
| RK1 |
Tiempo de retardo |
| RK5 | Tiempo de retardo |
| T | Actuación rápida |
| J | Tiempo de retardo Actuación rápida |
| CC | Tiempo de retardo Actuación rápida |
| CD | Tiempo de retardo |
| G | Tiempo de retardo |
| K5 | Actuación rápida |
| H | Fusible renovable, acción rápida |
Tabla 1. Clasificación de fusibles UL
Fusibles de alto voltaje
Fusibles de alto voltaje, como el que se muestra en la Figura 11, están clasificados para más de 600 V y se utiliza para proteger líneas eléctricas de alta tensión. Están especialmente construidos para que sean seguros para la interrupción de corriente a voltajes tan altos e incluyen tipos de expulsión, líquidos y materiales sólidos.
Figura 11. Fusible de alto voltaje.
Los fusibles son OCPD versátiles
Un fusible es un dispositivo de protección contra sobrecorriente con un enlace fusible que se derrite y abre un circuito cuando ocurre una condición de sobrecarga o cortocircuito. Tres categorías de fusibles incluyen cartucho de férula, cartucho de cuchilla y fusibles de enchufe.
Una residencia típica generalmente requiere fusibles tipo clavija de 15 A o 20 A y fusibles de cartucho de 30 A o 40 A. Ocasionalmente, es posible que sea necesario reemplazar un fusible de cartucho de cuchilla del panel de servicio. Los fusibles de cartucho de cuchilla suelen tener clasificaciones de 60 A o 100 A y se encuentran en la desconexión principal del panel de servicio o subpanel. Para cada categoría de fusible, se pueden encontrar varios tipos específicos de fusibles para aplicaciones específicas.