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Fusibles y tipos de fusibles

¿Qué es un fusible?

Un fusible o un fusible eléctrico es un dispositivo eléctrico / electrónico que protege el circuito de diferentes fallas eléctricas como sobrecorriente y sobrecarga. Los fusibles se pueden considerar como un elemento de sacrificio en el circuito, ya que actúan como un eslabón débil en todo el circuito.

Esto se debe a que un fusible se escarifica y abre de manera confiable el circuito cuando hay una corriente excesiva en el circuito o el circuito está sobrecargado y si hay algún cortocircuito.

El principio de un fusible se basa en el efecto de calentamiento de la corriente eléctrica. Un fusible simple consta de un pequeño material conductor de baja resistencia y se coloca en serie con el circuito.

El área de la sección transversal de este material conductor está diseñada de tal manera que permite que fluya una cierta cantidad de corriente en el circuito.

Cuando la corriente en el circuito excede este valor permitido (que puede ser causado por sobrecarga, cortocircuito o falta de coincidencia de carga), esta corriente excesiva derretirá el elemento conductor en el fusible y abrirá el circuito.

Esto desconectará la fuente de alimentación y, por lo tanto, el resto del circuito estará protegido contra daños. La siguiente imagen muestra un diagrama de bloques de cómo se conecta un fusible en el circuito.

Configuración básica de fusibles

Los fusibles son dispositivos muy sencillos y económicos que se utilizan desde hace más de cien años como equipo de protección. Para los dibujos y circuitos eléctricos, hay tres símbolos de fusibles que podemos usar. La siguiente imagen muestra los símbolos de fusible junto con sus estándares.

Símbolos de fusible

Características de un fusible

Existen diferentes tipos de Fusibles disponibles en el mercado para diferentes tipos de aplicaciones como residencial, industrial, automotriz, etc. Todos los fusibles suelen caracterizarse por las siguientes características.

  • Clasificación de corriente o amperio
  • Tiempo de fusión
  • Clasificación de voltaje y
  • Interrumpir la clasificación o romper la capacidad
  • I2Valor T del fusible
  • embalaje
  • Temperatura

Los dos primeros, es decir, la clasificación de corriente y el tiempo de fusión del fusible, generalmente se asocian con las características térmicas del fusible, mientras que la tensión y la clasificación de interrupción se clasifican en las características de interrupción del fusible.

A medida que aumenta la cantidad de corriente en el circuito, disminuye el tiempo de fusión del elemento conductor en el fusible. Esto se debe a que, a medida que aumenta la corriente, aumentará la disipación de potencia (determinada por I2R) y la temperatura del elemento aumentará rápidamente.

Si hay componentes inductivos en los circuitos, entonces la fusión del elemento conductor en el fusible no es suficiente para interrumpir la corriente. Aunque el elemento del fusible se derrita, existe la posibilidad de que se forme un arco en el fusible antes de que la corriente se desconecte por completo.

Durante este período, el fusible debe mantener los voltajes transitorios y, por lo tanto, cualquier fusible debe recibir un tiempo de limpieza.

Hasta ahora, solo hemos hablado sobre las clasificaciones actuales del fusible, pero no hemos aumentado la clasificación de voltaje. Todos los fusibles están clasificados con un voltaje máximo con el que pueden funcionar.

Clasificación actual o capacidad actual del fusible

La clasificación de corriente o la capacidad de corriente de un fusible define la cantidad máxima de corriente que puede contener un fusible sin fundirse o fundirse. Esto generalmente se menciona en amperios, es decir, 2A, 4A, 600A, etc.

Clasificación de voltaje del fusible

Junto con la clasificación de corriente, también se especificará un fusible con el voltaje máximo con el que se puede suministrar. Según la clasificación de voltaje, los fusibles se clasifican nuevamente en fusibles de bajo voltaje (LV) y fusibles de alto voltaje (HV) (e incluso fusibles en miniatura).

I2T (amperios cuadrados segundos)

I2El valor T de un fusible mide la energía térmica en el fusible. Esta energía térmica se debe al flujo de corriente y también al arco que se produce cuando se quema el fusible.

Capacidad de ruptura del fusible

La capacidad de ruptura del fusible también se conoce como clasificación de interrupción o clasificación de cortocircuito. La capacidad de ruptura especificará la corriente segura máxima que el fusible puede interrumpir a un voltaje menor que el voltaje nominal máximo.

Clasificación de fusibles

Aunque el trabajo de un fusible parece simple, existen diferentes métodos para clasificar diferentes tipos de fusibles. La clasificación básica es la usabilidad, es decir, fusibles de un solo uso y fusibles reiniciables.

Los fusibles de una sola vez, cuando se funden debido a una sobrecorriente en el circuito, deben reemplazarse manualmente. Estos tipos de fusibles se utilizan con frecuencia en sistemas eléctricos y electrónicos en casas, industrias, productos de consumo, etc.

Por otro lado, los fusibles reiniciables se reiniciarán automáticamente después de que se haya producido la falla al cambiar su resistencia.

La otra clasificación se basa en los fusibles limitadores de corriente y no limitadores de corriente. Los fusibles limitadores de corriente introducen una alta resistencia en el circuito durante un corto período de tiempo. En los fusibles no limitadores de corriente, tan pronto como el exceso de corriente fluye, los gases en el fusible producen un arco que interrumpe la corriente.

Tipos de fusibles

Hay muchos tipos de fusibles disponibles para una variedad de aplicaciones. La categoría principal de fusibles se basa en el tipo de circuito en el que se utilizan, es decir, fusibles de CA y fusibles de CC. Nuevamente, los fusibles de CA se dividen en fusibles de alto voltaje (HV) y fusibles de bajo voltaje (LV).

Los fusibles de CA de alto voltaje (HV) se utilizan para voltajes superiores a 1000 V y los fusibles de CA de bajo voltaje (LV) se utilizan para voltajes inferiores a 1000 V. Los fusibles de bajo voltaje (LV) se clasifican nuevamente en fusibles de cartucho (tipo totalmente cerrado), fusibles desmontables (tipo semicerrado), fusibles de interruptor, fusibles de caída y fusibles de percutor.

Los fusibles de alto voltaje (HV) se dividen a su vez en fusibles tipo cartucho HRC (alta capacidad de ruptura), fusibles HRC tipo líquido y fusibles tipo expulsión.

La siguiente imagen muestra la tabla de fusibles divididos según las corrientes de CA y CC.

Tipos de fusibles

Ahora veremos los diferentes tipos de fusibles en general, independientemente de la clasificación anterior.

Fusibles DC

La principal diferencia entre los fusibles de CC y los fusibles de CA es el tamaño del fusible. En un circuito de CC, cuando la corriente excede el límite, el cable metálico en el fusible se derrite y desconecta el resto del circuito de la fuente de alimentación.

Dado que la CC es un valor constante y siempre está por encima de 0 V, existe la posibilidad de que se forme un arco eléctrico entre los cables fundidos, que será difícil de evitar y apagar. Por lo tanto, por lo general, los electrodos de los fusibles de CC se colocan a una distancia mayor en comparación con los fusibles de CA.

Esto minimizará la posibilidad de que se produzca un arco y, dado que la distancia entre los electrodos aumenta, el tamaño de los fusibles de CC es comparativamente grande.

Fusibles de CA

Sabemos que la corriente alterna (y voltaje) oscila entre 50 o 60 veces por segundo y en esto la amplitud de la señal varía de mínimo a máximo. En un punto de estas oscilaciones, el voltaje de CA toca los 0 V y, por lo tanto, el arco entre los electrodos fundidos se puede terminar fácilmente.

Como resultado, el tamaño de los fusibles de CA puede ser mucho menor en comparación con el tamaño de los fusibles de CC.

Fusibles recuperables

Los fusibles tipo Kat recargables o de kit son un tipo de fusibles de bajo voltaje (LV). Se utilizan con mayor frecuencia en cableado doméstico, pequeñas industrias y otras aplicaciones de corriente pequeña.

Los fusibles renovables constan de dos partes principales: una base de fusible, que contiene el terminal de entrada y salida, y un portador de fusible, que contiene el elemento fusible. La base del fusible generalmente está hecha de porcelana y el elemento fusible está hecho de cobre estañado, aluminio, plomo, etc.

El portafusibles se puede enchufar o quitar fácilmente de la base de fusibles sin riesgo de descarga eléctrica. Cuando el fusible se quema debido a una sobrecorriente, podemos quitar fácilmente el portafusibles y reemplazar el cable del fusible. Esta es la principal ventaja de los fusibles recargables.

Fusibles tipo cartucho o fusibles tipo totalmente cerrado

Como su nombre lo indica, los fusibles de cartucho o totalmente cerrados tienen una estructura completamente cerrada con los eslabones fusibles incluidos en el contenedor. Este tipo de diseño y construcción ayudará a mantener el arco dentro del contenedor en caso de que se queme el fusible.

Los fusibles tipo cartucho son una categoría muy importante de fusibles que se utilizan en casi todos los tipos de aplicaciones como bajo voltaje (LV), alto voltaje (HV) y fusibles miniatura.

Los fusibles de tipo cartucho se dividen nuevamente en fusibles de cartucho tipo D y fusibles de cartucho tipo enlace.

D – Fusible de cartucho tipo

Este tipo de fusibles consta de un cartucho, base de fusible, tapa y anillo adaptador. El cartucho con el elemento fusible en él está equipado con la tapa del fusible y se inserta en la base del fusible a través del anillo adaptador y la conexión se completa solo cuando la punta del cartucho toca el conductor.

Los fusibles tipo D no son intercambiables y tienen la ventaja de ser altamente confiables.

Fusible de cartucho tipo enlace o fusible de alta capacidad de ruptura (HRC)

Los fusibles de alto tiempo de ruptura o HRC son un tipo de fusibles de cartucho. En los fusibles HRC, la corriente fluye a través del elemento fusible en condiciones normales.

En caso de una falla, se permitirá que la alta corriente debida a un cortocircuito (o cualquier otra falla) fluya a través del fusible durante un período de tiempo corto pero conocido. Si la falla se soluciona en este tiempo, el fusible no se fundirá o el elemento fusible no se derretirá.

Si la falla continúa incluso después de algún tiempo, es decir, corriente de cortocircuito durante más tiempo de lo permitido, el fusible se funde fundiendo el elemento fusible.

Dado que los fusibles HRC están diseñados para rupturas de alta corriente, se debe utilizar un método especial para controlar el arco producido en caso de que se queme el fusible. Por lo general, el cuerpo del fusible está hecho de porcelana o cerámica y la cámara del elemento fusible está llena de arena de sílice.

Hay dos tipos de fusibles HRC: tipo cuchilla y tipo atornillado. Los fusibles tipo cuchilla también se conocen como fusibles tipo enchufable.

El cuerpo del fusible tipo cuchilla generalmente está hecho de plástico y las dos placas conductoras tipo cuchilla se fijan al elemento fusible. Los fusibles tipo cuchilla se utilizan generalmente en automóviles.

Fusibles de alto voltaje

Los fusibles de alto voltaje se utilizan generalmente en sistemas de energía y generalmente están clasificados para voltajes superiores a 1500 V y hasta 138000 V. Los fusibles de alto voltaje (HV) se usan para proteger transformadores, ya sean pequeños transformadores de potencia o transformadores de instrumentos, donde los disyuntores pueden no garantizar la proteccion.

El elemento fusible en los fusibles de alto voltaje (HV) están hechos de plata o cobre (a veces incluso se usa estaño), para proporcionar un rendimiento confiable y estable. En los fusibles de alto voltaje (HV) de tipo expulsión, la cámara de enlace fusible está llena de ácido bórico.

Fusibles reiniciables

Los fusibles reiniciables también se denominan fusibles de reinicio automático. Se pueden utilizar incluso después de que se haya producido una falla de cortocircuito (incluso después de múltiples fallas) sin ningún problema de reemplazo.

El elemento fusible en los fusibles reiniciables es un termistor termoplástico de tipo conductor con coeficiente de temperatura positivo polimérico (PPTC).

Si hay alguna falla en el circuito, la corriente aumenta y, como resultado, aumenta la temperatura general del fusible. Dado que tiene un coeficiente de temperatura positivo, la resistencia del elemento fusible aumenta con el aumento de temperatura (que se debe a un cortocircuito).

Esto limitará la corriente en el resto del circuito y si la falla se soluciona después de algún tiempo, la temperatura baja y el fusible se reinicia para permitir el funcionamiento normal del circuito.

Los fusibles reiniciables se utilizan a menudo en aplicaciones en las que reemplazar los fusibles es difícil, como en aplicaciones militares o aeroespaciales.

Fusibles térmicos

Los fusibles térmicos son fusibles de una sola vez y son básicamente fusibles sensibles a la temperatura. Los fusibles térmicos también se denominan enlaces térmicos o cortes térmicos (TCO). El elemento fusible en un fusible térmico está hecho de una aleación sensible a la temperatura.

El elemento fusible en un fusible térmico tiene un contacto de resorte mecánico, que es …

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