Um fusível é um dispositivo de proteção contra sobrecorrente com um elo fusível que derrete e abre uma o circuito quando ocorre uma condição de sobrecarga ou curto. O elo fusível derrete porque o fusível é feito de um metal que tem um ponto de fusão mais baixo que o cobre do condutor.
Por exemplo, se os fios de cobre e chumbo forem conectados em série e uma fonte variável de energia elétrica for ajustada lentamente para fornecer incrementos de corrente mais alta, ambos os metais começarão a aquecer devido ao fluxo de elétrons através deles. Como o chumbo tem uma resistência maior do que o cobre, ele fica mais quente e derrete antes que o cobre derreta. Se o chumbo for ligado ao estanho, ele derrete a uma temperatura ainda mais baixa.
Ajustando as dimensões físicas da liga, ela pode derreter em níveis de corrente específicos. Esta é a base do projeto do fusível. Portanto, um fusível de tamanho adequado conectado em série com uma carga abre antes que o nível de corrente possa aumentar a um valor alto o suficiente para danificar os condutores do circuito ou componentes.
Classificações de fusível
Fusíveis têm Voltagem, amperagem e classificações de interrupção.
Voltagem NOTA
A classificação de tensão determina a capacidade de um fusível de suprimir qualquer arco após a abertura do fusível. Se um fusível com uma tensão nominal inferior à tensão do circuito for usado, é possível que o arco produzido quando o fusível abre não seja suprimido, e o fusível pode não eliminar rapidamente a falha ou se autodestruir de maneira insegura.
A maioria dos sistemas de baixa tensão contém fusíveis classificados entre 125 V e 600 V. Ao selecionar um fusível; sua classificação de tensão deve ser pelo menos tão grande quanto a fonte de tensão no circuito que está protegendo.
Avaliação de Amperagem
Todos os fusíveis têm um classificação de amperagem. Normalmente, as classificações de amperagem não devem exceder a capacidade de condução de corrente dos condutores no circuito. Por exemplo, se os condutores são classificados em 15 A, o tamanho do fusível não deve exceder 15 A. No entanto, há exceções a esta regra. O National Electrical Code® especifica tamanhos de fusíveis para diferentes tipos de cargas. Por exemplo, o fio 14 AWG é classificado para 20 A, mas sua proteção de sobrecorrente não deve exceder 15 A. As classificações de amperagem do fusível variam de uma fração de ampere a 6000 A.
Classificação de interrupção
Os fusíveis devem ser capazes de eliminar falhas em condições de curto-circuito. Energia altamente destrutiva pode estar presente quando ocorre um curto-circuito. As correntes de curto-circuito são limitadas apenas pela resistência interna da fonte de tensão e pela quantidade de resistência nos condutores até a falha. Esta corrente, na grande maioria dos casos, excede em muito a amperagem normal do fusível que protege o circuito.
Se a energia for alta o suficiente, o dispositivo de proteção pode se romper em chamas e metal vaporizado. Essa ação de vaporização pode criar um caminho condutor ao redor do fusível, que falha em eliminar a falha e permite que danos adicionais ocorram. Por isso, é importante considerar o interrompendo a classificação de um fusível.
A classificação de interrupção é a quantidade máxima de corrente que um fusível pode interromper com segurança sem romper ou formar arco. A maioria dos fusíveis limitadores de corrente modernos tem classificações de interrupção de 200,000 A ou 300,000 A.
Tipos de fusíveis
Três categorias de fusíveis incluem cartucho de ponteira, cartucho de lâmina e fusíveis de plugue. Veja a Figura 1.
Figura 1. Três categorias de fusíveis incluem cartucho de ponteira, cartucho de lâmina e fusíveis de plugue.
Uma residência típica geralmente requer fusíveis de plugue de 15 A ou 20 A e fusíveis de cartucho de 30 A ou 40 A. Ocasionalmente, um fusível do cartucho do blade do painel de serviço pode precisar ser substituído. Os fusíveis do cartucho da lâmina normalmente têm classificações de 60 A ou 100 A e são encontrados na desconexão principal do painel de serviço ou subpainel. Para cada categoria de fusível, vários tipos específicos de fusíveis podem ser encontrados para aplicações específicas. Veja a Figura 2.
Figura 2. Para cada categoria de fusível, vários tipos específicos de fusíveis podem ser encontrados para aplicações específicas.
Fusíveis de plugue padrão
Um fusível de plugue padrão é um OCPD aparafusado que contém um elemento condutor de metal projetado para derreter quando a corrente através do fusível exceder o valor nominal. Consulte a Figura 3. Durante uma condição de sobrecarga grave, o derretimento da faixa condutora é quase instantâneo.
Figura 3. Um fusível de plugue padrão é um OCPD aparafusado que contém um elemento condutor de metal projetado para derreter quando a corrente através do fusível exceder o valor nominal.
Fusíveis de plugue com retardo de tempo: Tipo T e Tipo S
Os fusíveis do tipo T e do tipo S são usados em aplicações de alta corrente de pico porque seu projeto os torna mais resistentes. Ambos são fusíveis de plug de retardo - um OCPD aparafusado com um elemento duplo interno.
O primeiro elemento fornece a proteção de um fusível de plugue padrão Tipo T para curtos-circuitos. O segundo elemento protege contra o aquecimento devido a sobrecargas leves. Veja a Figura 4.
Figura 4. Um fusível de plugue de retardo é um OCPD aparafusado com um elemento duplo interno.
O segundo elemento de proteção permite que o fusível suporte sobrecargas abaixo de um determinado nível por um curto período de tempo sem queimar. Isso é útil para evitar disparos incômodos causados pela inicialização de aparelhos movidos a motor, como geladeiras e aparelhos de ar condicionado. Os fabricantes fazem fusíveis de plug de retardo com várias respostas a curtos e sobrecargas.
A Tipo S O fusível é um OCPD aparafusado que tem todas as características operacionais de um fusível de plugue temporizado, bem como a vantagem adicional de ser "não violável". Um fusível Tipo S é considerado não violável porque o fusível não pode ser instalado em uma base, a menos que o fusível corresponda ao tamanho da base. Cada adaptador de base Tipo S é dimensionado para um fusível de tamanho específico. Por exemplo, um fusível de 20 A Tipo S não adulterável não se encaixa em uma base de 15 A Tipo S.
Os fusíveis do plugue têm uma classificação de tensão máxima de 125 V. Eles estão disponíveis em uma série de tamanhos de corrente comuns até um máximo de 30 A. Eles podem ser encontrados em circuitos de tomadas e iluminação geral residencial de 120 V. A classificação atual do fusível corresponde à classificação máxima de corrente dos condutores do circuito. Com base nessa classificação, um adaptador de tamanho apropriado é inserido no porta-fusível Edison-base (Tipo T). O fusível Tipo S adequado é então aparafusado no adaptador.
Fusíveis de cartucho
Os fusíveis de cartucho operam exatamente como fusíveis do tipo plugue, mas são projetados para transportar correntes muito mais altas. Os dois tipos básicos de fusíveis de cartucho são os virola-tipo de contato e o tipo de lâmina. A Figura 5 mostra os fusíveis de cartucho do tipo ponteira, que estão disponíveis nas classificações de amperagem abaixo 60 A. Fusíveis virola são usados em circuitos de até 600 V.
Figura 5. Fusíveis de cartucho tipo ferrolho.
A lâmina fusível do cartucho é usado para classificações de corrente do circuito superiores a 60 A. Os pontos de contato deste fusível são maiores e mais robustos, o que permite lidar com fluxos de corrente maiores. A Figura 6 mostra um fusível de lâmina que está disponível em classificações de ampere de 70 A a 6,000 A. A classificação de tensão máxima para fusíveis de lâmina é 600 V.
Figura 6. Fusível da lâmina.
Em termos gerais, os fusíveis de cartucho são classificados como:
- Limitador de corrente
- De uma só vez
- Renováveis
- Elemento duplo, atraso de tempo
- Alta voltagem
Fusíveis de limitação de corrente
O NEC exige que os porta-fusíveis para fusíveis de cartucho com limitação de corrente sejam projetados para rejeitar tipos de fusíveis sem limitação de corrente. Os fusíveis de cartucho limitador de corrente são geralmente de 240 V e classificados para circuitos acima de 30 A. A Figura 7 ilustra clipes de rejeição de fusíveis que aceitam apenas fusíveis do tipo rejeição.
Figura 7. Clipes de rejeição de fusíveis para fusíveis limitadores de corrente.
Fusíveis de uso único
A fusível de cartucho descartável, ilustrado na Figura 8, consiste em um elo fusível encerrado em um tubo de material de enchimento isolante. O objetivo do material de preenchimento é suprimir o arco quando o fusível queima. Esses fusíveis têm um retardo de tempo muito pequeno e seu uso é limitado à proteção contra curto-circuito em circuitos nos quais as falhas ocorrem com pouca frequência.
Figura 8. Fusível de cartucho único.
Fusíveis Renováveis
A fusíveis de cartucho renováveis, mostrado na Figura 9, são usados para aproveitar os custos de reposição mais baixos para a proteção de redes e alimentadores nos quais as falhas ocorrem com frequência. Ao contrário do fusível de cartucho descartável, esses fusíveis contêm um elo do fusível que pode ser substituído depois de queimado. Embora inicialmente mais caro, esse fusível reduzirá os custos de manutenção por um longo período.
Figura 9. Fusíveis de cartucho renováveis e ligações de fusíveis.
Fusíveis de retardo de tempo de elemento duplo
Fusíveis de elemento único fornecem excelente proteção contra curto-circuito, mas para acomodar surtos ou transientes temporários, o fusível deve ser superdimensionado. Fusíveis de elemento duplo com retardo fornecem proteção contra curto-circuitos e sobrecargas pelo uso de dois componentes individuais no mesmo elemento (link).
Um elemento remove Sobrecarga, e o outro elemento remove os curtos-circuitos. Um fusível de retardo de tempo de elemento duplo típico é ilustrado na Figura 10. O circuito curto elemento é um elo de cobre com entalhes ou segmentos restritivos. A porção do elemento térmico de sobrecarga é um dispositivo com mola que abre o circuito quando a solda que mantém a mola na posição derrete.
Fusíveis de elemento duplo com retardo de tempo são particularmente vantajosos para instalações motoras. Este tipo de fusível pode ser dimensionado mais próximo da corrente de funcionamento do motor e ainda carrega correntes de partida; portanto, interruptores e painéis menores podem ser instalados.
Figura 10. Fusível de retardo de elemento duplo.
Os fusíveis de cartucho vêm em uma ampla variedade de tipos, tamanhos e classificações. Underwriters Laboratories (UL) designa várias classes, conforme mostrado na Tabela 1.
| UL Aula |
Sobrecarga do fusível Características |
| L | Atraso de tempo |
| RK1 |
Atraso de tempo |
| RK5 | Atraso de tempo |
| T | Ação rápida |
| J | Atraso de tempo Ação rápida |
| CC | Atraso de tempo Ação rápida |
| CD | Atraso de tempo |
| G | Atraso de tempo |
| K5 | Ação rápida |
| H | Fusível renovável de ação rápida |
Tabela 1. Classificação UL Fusível
Fusíveis de alta tensão
Fusíveis de alta tensão, como o mostrado na Figura 11, são classificados para mais de 600 V e usado para proteger linhas de energia elétrica de alta tensão. Eles são especialmente construídos para que sejam seguros contra interrupção de corrente em tensões tão altas e incluem tipos de expulsão, líquidos e materiais sólidos.
Figura 11. Fusível de alta tensão.
Fusíveis são OCPDs versáteis
Um fusível é um dispositivo de proteção de sobrecorrente com um elo fusível que derrete e abre um circuito quando ocorre uma condição de sobrecarga ou curto-circuito. Três categorias de fusíveis incluem cartucho de ponteira, cartucho de lâmina e fusíveis de plugue.
Uma residência típica geralmente requer fusíveis de plugue de 15 A ou 20 A e fusíveis de cartucho de 30 A ou 40 A. Ocasionalmente, um fusível do cartucho do blade do painel de serviço pode precisar ser substituído. Os fusíveis do cartucho da lâmina normalmente têm classificações de 60 A ou 100 A e são encontrados na desconexão principal do painel de serviço ou subpainel. Para cada categoria de fusível, vários tipos específicos de fusíveis podem ser encontrados para aplicações específicas.