Un fusibile è un dispositivo di protezione da sovracorrente con un fusibile che fonde e apre a circuito quando si verifica una condizione di sovraccarico o cortocircuito. L'elemento fusibile fonde perché il fusibile è costituito da un metallo che ha un punto di fusione inferiore rispetto al rame del conduttore.
Ad esempio, se il rame e il filo di piombo sono collegati in serie e una fonte variabile di energia elettrica viene regolata lentamente per fornire incrementi di corrente più elevata, entrambi i metalli iniziano a riscaldarsi a causa del flusso di elettroni attraverso di essi. Poiché il piombo ha una resistenza maggiore del rame, diventa più caldo e si scioglie prima che il rame si sciolga. Se il piombo è legato con lo stagno, si scioglie a una temperatura ancora più bassa.
Regolando le dimensioni fisiche della lega, può essere fatta fondere a livelli di corrente specifici. Questa è la base del design dei fusibili. Pertanto, un fusibile di dimensioni adeguate collegato in serie con un carico si apre prima che il livello di corrente possa salire a un valore sufficientemente alto da danneggiare i conduttori del circuito o componenti.
Valori nominali dei fusibili
I fusibili hanno voltaggio, amperaggio e interruzione delle valutazioni.
voltaggio Valutazione
I tensione nominale determina la capacità di un fusibile di sopprimere qualsiasi arco dopo l'apertura del fusibile. Se viene utilizzato un fusibile con una tensione nominale inferiore alla tensione del circuito, è possibile che l'arco prodotto quando il fusibile si apre non venga soppresso e il fusibile potrebbe non eliminare rapidamente il guasto o autodistruggersi in modo pericoloso.
La maggior parte dei sistemi a bassa tensione contiene fusibili classificati tra 125 V e 600 V. Quando si seleziona un fusibile; la sua tensione nominale deve essere almeno pari alla sorgente di tensione nel circuito che sta proteggendo.
Valutazione dell'amperaggio
Tutti i fusibili hanno un amperaggio. Normalmente, i valori di amperaggio non dovrebbero superare la capacità di trasporto di corrente dei conduttori nel circuito. Ad esempio, se i conduttori hanno una tensione nominale di 15 A, la dimensione del fusibile non deve superare i 15 A. Tuttavia, esistono eccezioni a questa regola. Il National Electrical Code® specifica le dimensioni dei fusibili per diversi tipi di carichi. Ad esempio, il cavo 14 AWG è classificato per 20 A, ma la sua protezione da sovracorrente non deve superare i 15 A. I valori nominali di amperaggio del fusibile vanno da una frazione di ampere a 6000 A.
Rating di interruzione
I fusibili devono essere in grado di eliminare i guasti in condizioni di cortocircuito. Quando si verifica un cortocircuito può essere presente energia altamente distruttiva. Le correnti di cortocircuito sono limitate solo dalla resistenza interna della sorgente di tensione e dalla quantità di resistenza nei conduttori fino al guasto. Questa corrente, nella stragrande maggioranza dei casi, supera di gran lunga il normale ampere nominale del fusibile che protegge il circuito.
Se l'energia è sufficientemente alta, il dispositivo di protezione può rompersi in fiamme e metallo vaporizzato. Questa azione di vaporizzazione può creare un percorso conduttivo attorno al fusibile, che non riesce a eliminare il guasto e consente il verificarsi di ulteriori danni. Per questo motivo, è importante considerare il interruzione della valutazione di una miccia.
Il valore di interruzione è la quantità massima di corrente che un fusibile può interrompere in sicurezza senza rompersi o formare archi elettrici. La maggior parte dei moderni fusibili limitatori di corrente hanno valori di interruzione di 200,000 A o 300,000 A.
Tipi di fusibili
Tre categorie di fusibili includono cartuccia a ghiera, cartuccia a lama e fusibili a spina. Vedi figura 1.
Figura 1. Tre categorie di fusibili includono cartuccia a ghiera, cartuccia a lama e fusibili a spina.
Una residenza tipica richiede generalmente fusibili a spina da 15 A o 20 A e fusibili a cartuccia da 30 A o 40 A. Occasionalmente, potrebbe essere necessario sostituire un fusibile della cartuccia della lama del pannello di servizio. I fusibili della cartuccia della lama hanno tipicamente 60 A o 100 A e si trovano nel sezionatore principale del pannello di servizio o del sottopannello. Per ciascuna categoria di fusibili, è possibile trovare diversi tipi specifici di fusibili per applicazioni specifiche. Vedi figura 2.
Figura 2. Per ciascuna categoria di fusibili, è possibile trovare diversi tipi specifici di fusibili per applicazioni specifiche.
Fusibili a spina standard
Un fusibile a spina standard è un OCPD a vite che contiene un elemento conduttore di metallo progettato per fondersi quando la corrente attraverso il fusibile supera il valore nominale. Vedere la Figura 3. Durante una condizione di sovraccarico grave, lo scioglimento del nastro conduttore è quasi istantaneo.
Figura 3. Un fusibile a spina standard è un OCPD a vite che contiene un elemento conduttore di metallo progettato per fondersi quando la corrente attraverso il fusibile supera il valore nominale.
Fusibili a spina ritardati: tipo T e tipo S.
I fusibili di tipo T e S sono utilizzati in applicazioni con correnti di spunto elevate perché il loro design li rende più resistenti. Entrambi sono fusibili a innesto ritardato: un OCPD a vite con un doppio elemento interno.
Il primo elemento fornisce la protezione di un fusibile a spina standard di tipo T per i cortocircuiti. Il secondo elemento protegge dal riscaldamento dovuto a leggeri sovraccarichi. Vedi figura 4.
Figura 4. Un fusibile a spina ritardato è un OCPD a vite con un doppio elemento interno.
Il secondo elemento di protezione consente al fusibile di sopportare per breve tempo sovraccarichi al di sotto di un certo livello senza che si bruci. Ciò è utile per prevenire fastidiosi interventi causati dall'avviamento di apparecchiature a motore, come frigoriferi e condizionatori d'aria. I produttori realizzano fusibili a presa ritardata con varie risposte a cortocircuiti e sovraccarichi.
A Tipo S il fusibile è un OCPD a vite che ha tutte le caratteristiche di funzionamento di un fusibile a presa ritardata, oltre al vantaggio aggiuntivo di essere "non manomettibile". Un fusibile di tipo S è considerato non manomettibile perché il fusibile non può essere installato in una base a meno che il fusibile non corrisponda alle dimensioni della base. Ogni adattatore di base di tipo S è dimensionato per un fusibile di dimensioni particolari. Ad esempio, un fusibile di tipo S da 20 A non manomettibile non si adatta a una base di tipo S da 15 A.
I fusibili a spina hanno una tensione nominale massima di 125 V. Sono disponibili in una serie di dimensioni di corrente comuni fino a un massimo di Il 30. Si possono trovare nell'illuminazione generale da 120 V e nei circuiti di presa. La corrente nominale del fusibile corrisponde alla massima corrente nominale dei conduttori del circuito. Sulla base di questo valore nominale, un adattatore della dimensione corretta viene inserito nel portafusibili Edison-base (Tipo T). Il fusibile di tipo S appropriato viene quindi avvitato nell'adattatore.
Fusibili a cartuccia
I fusibili a cartuccia funzionano esattamente come i fusibili a spina ma sono progettati per trasportare correnti molto più elevate. I due tipi fondamentali di fusibili a cartuccia sono i ghiera-Tipo di contatto e il tipo di lama. La Figura 5 mostra i fusibili a cartuccia del tipo a ghiera, disponibili in ampere di seguito Il 60. I fusibili a ghiera sono utilizzati in circuiti fino a 600 V.
Figura 5. Fusibili a cartuccia del tipo a ghiera.
I lama il fusibile a cartuccia viene utilizzato per correnti nominali del circuito superiori a Il 60. I punti di contatto di questo fusibile sono più grandi e più robusti, il che gli consente di gestire flussi di corrente più elevati. La Figura 6 mostra un fusibile a lama disponibile con ampere nominali di Da 70 A a 6,000 A.. La tensione nominale massima per i fusibili a lama è 600 V.
Figura 6. Fusibile a lama.
In termini generali, i fusibili a cartuccia sono classificati come:
- Limitazione di corrente
- Una volta
- Rinnovabile
- Doppio elemento, ritardo temporale
- Alta tensione
Fusibili limitatori di corrente
Il NEC richiede che i portafusibili per fusibili a cartuccia limitatori di corrente siano progettati per rifiutare tipi di fusibili non limitatori di corrente. I fusibili delle cartucce di limitazione della corrente sono generalmente 240 V e classificati per circuiti superiori a 30 A. La Figura 7 illustra le clip di scarto dei fusibili che accettano solo fusibili di tipo scarto.
Figura 7. Clip di esclusione dei fusibili per fusibili limitatori di corrente.
Fusibili monouso
I fusibile a cartuccia monouso, illustrato in figura 8, è costituito da un fusibile racchiuso in un tubo di materiale isolante di riempimento. Lo scopo del materiale di riempimento è sopprimere l'arco quando si brucia il fusibile. Questi fusibili hanno un ritardo minimo e il loro utilizzo è limitato alla protezione da cortocircuito su circuiti in cui i guasti si verificano raramente.
Figura 8. Fusibile a cartuccia monouso.
Fusibili rinnovabili
I fusibili a cartuccia rinnovabili, mostrati in Figura 9, sono utilizzati per sfruttare i minori costi di sostituzione per la protezione di reti e alimentatori in cui si verificano frequentemente guasti. A differenza del fusibile a cartuccia monouso, questi fusibili contengono un fusibile che può essere sostituito una volta bruciato. Sebbene inizialmente più costoso, questo fusibile ridurrà i costi di manutenzione per un lungo periodo di tempo.
Figura 9. Fusibili a cartuccia rinnovabile e fusibili.
Fusibili ritardati a doppio elemento
I fusibili a elemento singolo forniscono un'eccellente protezione dai cortocircuiti, ma per sopportare sovratensioni o transitori temporanei, il fusibile deve essere sovradimensionato. Fusibili a doppio elemento ritardati fornire protezione da cortocircuiti e sovraccarichi mediante l'utilizzo di due singoli componenti sullo stesso elemento (collegamento).
Un elemento rimuove sovraccarichie l'altro elemento rimuove i cortocircuiti. Un tipico fusibile a due elementi ritardato è illustrato nella Figura 10. Il corto circuito elemento è un collegamento in rame con tacche o segmenti restrittivi. La porzione dell'elemento termico di sovraccarico è un dispositivo caricato a molla che apre il circuito quando la saldatura che tiene la molla in posizione si scioglie.
I fusibili a doppio elemento ritardati sono particolarmente vantaggiosi per installazioni di motori. Questo tipo di fusibile può essere dimensionato più vicino alla corrente di marcia del motore e continuare a trasportare correnti di avviamento; pertanto, è possibile installare interruttori e pannelli più piccoli.
Figura 10. Fusibile a doppio elemento, ritardato.
I fusibili a cartuccia sono disponibili in un'ampia gamma di tipi, dimensioni e valori nominali. Underwriters Laboratories (UL) designa varie classi, come mostrato nella Tabella 1.
| UL Classe |
Sovraccarico del fusibile Caratteristiche |
| L | Ritardo |
| RK1 |
Ritardo |
| RK5 | Ritardo |
| T | Recitazione veloce |
| J | Ritardo Recitazione veloce |
| CC | Ritardo Recitazione veloce |
| CD | Ritardo |
| G | Ritardo |
| K5 | Recitazione veloce |
| H | Fusibile rinnovabile, azione rapida |
Tabella 1. Classificazione dei fusibili UL
Fusibili ad alta tensione
Fusibili ad alta tensione, come quello mostrato nella Figura 11, sono classificati per oltre 600 V e utilizzato per proteggere le linee elettriche di utilità ad alta tensione. Sono costruiti appositamente in modo da essere sicuri per l'interruzione di corrente a tensioni così elevate e includono tipi di espulsione, liquidi e solidi.
Figura 11. Fusibile ad alta tensione.
I fusibili sono OCPD versatili
Un fusibile è un dispositivo di protezione da sovracorrente con un collegamento fusibile che fonde e apre un circuito quando si verifica una condizione di sovraccarico o cortocircuito. Tre categorie di fusibili includono cartuccia a ghiera, cartuccia a lama e fusibili a spina.
Una residenza tipica richiede generalmente fusibili a spina da 15 A o 20 A e fusibili a cartuccia da 30 A o 40 A. Occasionalmente, potrebbe essere necessario sostituire un fusibile della cartuccia della lama del pannello di servizio. I fusibili della cartuccia della lama hanno tipicamente 60 A o 100 A e si trovano nel sezionatore principale del pannello di servizio o del sottopannello. Per ciascuna categoria di fusibili, è possibile trovare diversi tipi specifici di fusibili per applicazioni specifiche.