Fusibili (per principianti), fusibile CA nei circuiti CC

I fusibili CC sono utilizzati per applicazioni in corrente continua. Servono a separare il carico dalla sorgente in caso di anomalie. Una volta terminato il loro compito, non sono più utilizzabili, ma sono anche più economici degli interruttori automatici.

I fusibili con tensione nominale CA possono essere utilizzati in applicazioni CC?

I fusibili devono essere dimensionati per la tensione CA o CC a cui saranno utilizzati. Generalmente, i fusibili hanno una tensione CC nominale pari alla metà della tensione CA massima nominale. (Esempio: LLSRK_ID - 600 V CA, 300 V CC) Consultare il produttore per i valori specifici della tensione CC.

Fusibili (per principianti), fusibile CA nei circuiti CC

Non utilizzare mai fusibili CA nei circuiti CC

Nella vita pratica, noi ingegneri elettrici ed elettricisti a volte ispezioniamo i circuiti di controllo e i quadri di distribuzione e ci rendiamo conto che nei circuiti a corrente continua vengono utilizzati fusibili CA!

Cos'è un fusibile?

Possiamo definire un fusibile come un dispositivo di sicurezza elettrica che protegge i circuiti elettrici da sovracorrenti o cortocircuiti. Il fusibile è un componente di protezione semplice ma importante. Nessun dispositivo è operativo senza fusibile.

Corrente CA contro corrente CC

Prima di approfondire il motivo per cui non si dovrebbero mai usare fusibili CA nei circuiti CC, discutiamo brevemente della differenza principale tra corrente CA e CC.

La corrente alternata o CA è quel tipo di corrente che cambia direzione e intensità 50 o 60 volte al secondo, ecco perché è chiamata alternata; la corrente CA attraversa il valore zero 50/60 volte al secondo.
D'altra parte, la corrente continua è costante in entrambe le direzioni e in entrambe le grandezze e non scende a zero finché non si perde la fonte di alimentazione.

Attraversare lo zero aiuta molto

Come accennato in precedenza, la corrente alternata attraversa il potenziale zero 50/60 volte al secondo e quindi questo valore zero è utile nella progettazione dei fusibili CA. Come mai? Per comprenderlo meglio, partiremo dal principio di protezione dei circuiti elettrici tramite fusibile.

Principio di protezione del fusibile

Un fusibile è costituito da un filamento metallico. In condizioni normali, una quantità di corrente piccola o limitata attraversa il filamento.

• Quando si verifica un sovraccarico o un cortocircuito, una grande quantità di corrente scorre attraverso il filamento.
• A causa dell'elevato flusso di corrente, il filamento si riscalda e si scioglie.
• A causa della fusione del filamento si crea uno spazio tra gli elementi del fusibile e il flusso di corrente si interrompe.

Lo spessore e la lunghezza del filamento determinano la corrente nominale del fusibile. Una volta interrotto il flusso di corrente, il dispositivo protetto smette di funzionare. Si attiva la protezione contro la sovracorrente.

Parlando del materiale utilizzato nel filamento, solitamente è fatto di rame, zinco, argento, alluminio o qualsiasi altra lega con una corrente di intervento prevedibile.

In altre parole, i fusibili sono semplici dispositivi di interruzione monouso, utilizzati per proteggere i circuiti CA e CC da sovracorrenti e cortocircuiti.

Quando la corrente continua o alternata attraversa un conduttore elettrico di qualsiasi dimensione, si verifica un aumento di temperatura a seconda delle dimensioni del conduttore e del valore della corrente.

Nel caso in cui la corrente che passa attraverso il fusibile CA o CC superi il valore nominale del fusibile, la temperatura aumenta sempre di più e l'elemento fusibile non sarà più in grado di resistere e quindi si brucerà.

Nel momento in cui il fusibile si brucia, la corrente continua a passare attraverso l'aria tra le parti bruciate dell'elemento fusibile, producendo un arco.

Cosa causerà l'estinzione dell'arco?

Nel caso del fusibile CA

Poiché la corrente alternata si azzera più volte al secondo, questo valore zero aiuta a estinguere l'arco.

Nel caso del fusibile CC

La corrente non scende mai a zero, quindi è più difficile estinguere un arco CC rispetto a uno CA. Per questo motivo i fusibili CC sono progettati per essere più lunghi di quelli CA; questa lunghezza extra aiuta a estinguere l'arco CC.

La domanda principale è: i fusibili CA possono essere utilizzati nei circuiti CC? La risposta è chiaramente: mai farlo. I fusibili CA nei circuiti CC sono pericolosi! L'uso di fusibili CA nei circuiti CC impedirà l'estinzione sicura dell'arco elettrico e potrebbe causare un incendio.

Diversi tipi di fusibili

Come discusso in precedenza, il fusibile è un importante dispositivo di protezione. Oggigiorno vengono utilizzati due tipi principali di sistemi: CA e CC. Pertanto, anche i fusibili sono di due tipi: fusibili CA e fusibili CC.

Fusibili CA

I fusibili CA sono costituiti da fusibili a bassa e alta tensione. Questi sono ulteriormente suddivisi in questo modo.

Fusibili a bassa tensione

Questo tipo di fusibili viene utilizzato nelle reti di distribuzione a bassa tensione. Esistono diversi tipi di fusibili a bassa tensione:

• Interruttore fusibile
• Fusibile a cartuccia
• Fusibile ricollegabile
• Fusibile disinserito.
• Fusibile adesivo.

Fusibili ad alta tensione

Questo tipo di fusibili viene utilizzato nelle linee di trasmissione ad alta tensione in corrente alternata. È costituito da:

• Miccia di espulsione.
• FUSIBILE ad alta corrente di scossa (HRC).

Fusibili CC

I fusibili CC sono realizzati per apparecchiature a corrente continua. Esistono diversi tipi di fusibili CC:

• Fusibile a cartuccia.
• Fusibile per auto.
• Fusibile ripristinabile.
• Fusibili a semiconduttore e soppressione delle sovratensioni.

I fusibili hanno un polo positivo e uno negativo?

I fusibili non hanno polarità né lati positivi o negativi; possono essere inseriti in portafusibili con qualsiasi polarità. In un circuito tipico, un fusibile è un conduttore. Di conseguenza, non ha alcun senso di direzione, polarità o orientamento. Grazie all'elevato punto di fusione del fusibile, indipendentemente dalla direzione della corrente, il fusibile interromperà il percorso della corrente.

Un fusibile a semiconduttore si differenzia da un fusibile a ritardo in quanto è realizzato in argento puro e, in caso di cortocircuito, ha proprietà di fusione rapida, motivo per cui è anche noto come fusibile ad azione rapida.

Tutti i fusibili svolgono la stessa funzione?

Sebbene non tutti i fusibili funzionino allo stesso modo, sono tutti influenzati dalla corrente di sovraccarico e dalla durata del loro funzionamento. Non esiste un fusibile indistruttibile. Anche l'impianto elettrico più perfetto, che non si sovraccarica mai, prima o poi farà saltare un fusibile.

Secondo la "Fuseologia" di Little Fuse, un fusibile funge da dispositivo sacrificale. Una striscia di materiale conduttivo all'interno di un fusibile, comunemente nota come "capacità di interruzione", si fonde in caso di sovraccarico del fusibile. Quando un sistema si sovraccarica o va in cortocircuito, il fusibile protegge il sistema più esteso interrompendo il circuito o "aprendolo".

La stragrande maggioranza dei fusibili utilizzati nelle applicazioni elettriche automobilistiche sono fusibili "a lama", ovvero dotati di due rebbi che si inseriscono in una presa di piccole dimensioni. Tuttavia, poiché sempre più auto sono dotate di componenti aggiuntivi che richiedono una maggiore capacità di trasporto di corrente, l'uso di fusibili a vite si è ampliato e i fusibili a cartuccia sono diventati popolari nei casi in cui, per ottimizzare lo spazio, sono richiesti ingombri ridotti.

Un fusibile può proteggere dall'alta tensione?

Sì, i fusibili possono proteggere dall'alta tensione, ma per questo scopo è necessario un fusibile di potenza adeguata per salvaguardare un circuito dall'alta tensione. Quando l'alta tensione attraversa un sottile filo metallico, il metallo si riscalda e si fonde, causando l'interruzione del circuito.

Un fusibile dipende dalla temperatura a causa della necessità di fusione del metallo. Un fusibile in un forno o in una fornace si brucia con meno corrente, ma un fusibile in un ambiente freddo può richiedere molte volte, se non decenni, più corrente per bruciarsi rispetto a un fusibile a una temperatura media.

Un altro scenario è il modo in cui il fusibile si brucia. In caso di una lieve sovracorrente, il fusibile potrebbe impiegare diversi minuti per fondersi e aprire il circuito. Se il fusibile brucia a causa di un cortocircuito da 1.000 A, il metallo si fonderà, esplodendo di fatto all'interno del guscio isolante.

Un fusibile ad alta tensione deve avere distanze di isolamento e di fuga tra i suoi terminali superiori ai requisiti di sicurezza, oltre a garantire che il fusibile interrompa un circuito ad alta tensione indipendentemente dalla velocità con cui esplode.

La tensione influisce sul fusibile?

Sì, certo, la tensione influisce sul fusibile e la tensione nominale del fusibile specificato deve essere maggiore o uguale alla tensione del circuito. A causa della bassa resistenza dei fusibili, la tensione nominale è rilevante solo quando il fusibile tenta di aprirsi.

Gli elementi del fusibile devono essere in grado di aprirsi rapidamente e di estinguere l'arco una volta fuso, oltre a impedire che la tensione a circuito aperto del sistema colpisca l'elemento del fusibile aperto.

I fusibili sono dispositivi sensibili alla tensione ed è fondamentale ricordare che la capacità di un fusibile di funzionare correttamente in caso di guasto è determinata dalla tensione del sistema.

Di conseguenza, non devono essere utilizzati in circuiti con tensioni superiori alla tensione nominale. Possono tuttavia essere impiegati con successo in circuiti con livelli di tensione inferiori.

Perché i fusibili hanno una tensione nominale?

I fusibili hanno una tensione nominale perché questa è determinata dalla loro capacità di aprire un circuito in caso di sovracorrente. La tensione nominale, in particolare, influisce sulla capacità del fusibile di inibire l'arco interno che si verifica quando un elemento del fusibile si fonde e si forma un arco.

La soppressione dell'arco elettrico sarà compromessa se si utilizza un fusibile con una tensione nominale inferiore alla tensione del circuito. In alcune situazioni di sovracorrente, il fusibile potrebbe non essere in grado di eliminare la sovracorrente in modo sicuro.

Se alimentati da circuiti trifase da 480/277 V, con messa a terra sicura e tensione monofase da linea a neutro di 277 V, è possibile utilizzare fusibili da 300 V per proteggere i carichi monofase da linea a neutro.

Ciò è legale poiché un fusibile da 300 V non dovrà interrompere una tensione superiore al suo valore nominale di 300 V in questa applicazione. È richiesta particolare attenzione quando un fusibile a semiconduttore viene utilizzato su un circuito con una tensione nominale inferiore.

Leggi anche il mio articolo, Come l'aumento della temperatura influisce sulle apparecchiature elettriche.

È normale che il fusibile di un'auto si surriscaldi?

No, non è normale che un fusibile si surriscaldi. Non puoi ignorarlo se i fusibili della tua auto si surriscaldano. La corrente che passa attraverso una resistenza provoca il surriscaldamento del fusibile nel circuito elettrico di un'auto.

Una corrente molto al di sotto del valore nominale del fusibile potrebbe generare abbastanza calore da fondere un portafusibile in linea se esiste una resistenza sostanziale nel contatto tra il fusibile e il portafusibile.

Vale la pena notare che il riscaldamento del fusibile elettrico dell'auto non è sempre rapido. Sebbene la resistenza iniziale possa essere minore e il primo riscaldamento potrebbe non essere sufficiente a raggiungere il punto di fusione del fusibile, il calore potrebbe causare l'ossidazione dei collegamenti metallici, aumentando la resistenza di contatto.

Fa surriscaldare un fusibile

• Troppi dispositivi aftermarket (caricabatterie per cellulari, apparecchiature GPS, amplificatori stereo, ecc.) collegati al circuito potrebbero creare un flusso di corrente eccessivo che provoca il surriscaldamento del fusibile dell'auto.
• Il dispositivo installato in fabbrica che inizia a funzionare male perché assorbe troppa corrente può essere causato dal surriscaldamento del fusibile.
• Collegamenti corrosi, cablaggi o un dispositivo che inizia a funzionare male e impedisce il normale flusso di corrente sono tutte cause di elevata resistenza che possono causare il surriscaldamento dei fusibili dell'auto.

Dovrai isolare i singoli circuiti, lasciando intatto il pannello dei fusibili, e testarne il flusso/assorbimento di corrente. Potresti imbatterti in qualcosa di simile a un motore della ventola del riscaldamento che assorbe il doppio della corrente che dovrebbe.

Per verificare l'elevata resistenza, isolerei nuovamente ciascun circuito ed eseguirei un test di caduta di tensione su ciascuno di essi, compresa la linea di alimentazione del pannello dei fusibili.

È possibile che si sia sviluppata corrosione all'interno di una connessione invisibile. Il test della caduta di tensione, d'altra parte, dovrebbe consentire di individuare con esattezza quale parte del filo, del dispositivo o della connessione è difettosa.

Quali sono le dimensioni standard dei fusibili?

Per 240.6 Fusibili e interruttori automatici a scatto fisso sono disponibili nelle seguenti dimensioni: 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 1000, 1200, 1600, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000 e 6000 ampere, invece di queste ulteriori dimensioni standard dei fusibili sono 601 e 10, 6, 3, 1 ampere.

Il fusibile dovrebbe essere sul polo positivo o negativo?

La protezione necessaria sarebbe fornita da un fusibile sul terminale positivo, sufficiente a proteggere il circuito elettrico. Il fusibile dovrebbe essere posizionato il più vicino possibile alla fonte di alimentazione.

Uno dei motivi è che gli isolatori con fusibile sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni CA in cui sia la fase che il neutro devono essere scollegati. Ciononostante, è possibile utilizzare un fusibile sulla fase e un collegamento sul neutro.

Cosa causa la rottura di un fusibile?

Un cortocircuito dovrebbe sempre far saltare un interruttore o un fusibile, e potrebbe anche generare scintille, scoppiettii e potenzialmente fumo. Se ti stai chiedendo cosa sia andato storto e come un cortocircuito possa "far saltare un fusibile", dai un'occhiata all'elenco qui sotto.

È stato installato il tipo sbagliato di fusibile

I fusibili sono disponibili in una varietà di forme, dimensioni e combinazioni. Molti sembrano identici, ma hanno scopi estremamente diversi: se tu o qualcun altro avete inserito un fusibile con un valore di corrente errato in un portafusibile, ciò potrebbe causare un calo di corrente quando il dispositivo è in funzione, perché il dispositivo ha assorbito una corrente superiore al valore nominale del fusibile.

Prese elettriche danneggiate o obsolete

Qualsiasi cablaggio difettoso o elemento collegato rischia di causare un'interruzione di corrente (sovracorrente) che fa saltare un fusibile. Quindi, ancora una volta, il problema non è che il fusibile non abbia funzionato correttamente, ma piuttosto che ci fosse un malfunzionamento dell'apparecchiatura.

Un circuito sovraccarico

In questo scenario, dovresti essere in grado di identificare il responsabile verificando la presenza di una presa sovraccarica o di un singolo elettrodomestico. Prendi in considerazione l'utilizzo di una ciabatta con una spina in ogni presa, soprattutto se i dispositivi collegati consumano molta energia.

Un cortocircuito

Un tipo di difetto elettrico è il cortocircuito. I guasti si verificano quando una corrente elettrica devia dal suo percorso previsto (circuito) a causa di una mancanza di resistenza (ad esempio, dovuta all'isolamento o a un interruttore automatico).

Di conseguenza, la connessione tra i due conduttori che forniscono energia elettrica al circuito viene compromessa e, a causa dell'impatto del "cortocircuito" o del "guasto", la corrente eccessiva fluisce nella fonte di alimentazione. I cavi sovraccarichi traboccano e causano danni. Un cortocircuito può potenzialmente distruggere l'apparecchiatura elettrica che lo ha causato.

Un guasto a terra

Un guasto a terra è una forma di cortocircuito in cui la corrente elettrica vagante passa direttamente a terra (massa) o entra in contatto con un elemento del sistema collegato a terra.

Quando una persona tocca il percorso debole verso terra, il rischio di scossa elettrica aumenta. Di conseguenza, le prese GFCI (interruttori di guasto a terra) sono comunemente presenti in cucine e bagni.

Un guasto d'arco

I guasti da arco elettrico sono causati da problemi di cablaggio e di collegamento dei terminali, come una vite di un terminale allentata. Se la vostra casa è dotata di interruttori automatici di protezione da arco elettrico (AFCI) e sono aggiornati, faranno scattare un circuito se si verifica una scintilla insieme a un cablaggio difettoso.