Guia de fusibles: com funciona, tipus i consells de selecció

Els fusibles són dispositius de seguretat compactes que es troben a gairebé tots els sistemes elèctrics, des de gadgets domèstics fins a màquines industrials.Aquest article explica la seva funció, tipus i com triar la correcta per assegurar la fiabilitat i la seguretat elèctrica.

Catàleg

Figura 1. Fustes

Visió general del fusible

Un fusible és un dispositiu de seguretat protector utilitzat en circuits elèctrics i electrònics per evitar danys causats per corrent excessiu o sobrecorrent.Quan el corrent supera un nivell segur, l’element fusible es fon, trencant el circuit i aturant el flux d’electricitat.Aquest mecanisme senzill però crític protegeix els equips dels danys, redueix el risc d’incendis elèctrics i garanteix la seguretat dels usuaris.El corrent màxim que un fusible pot interrompre amb seguretat sense causar danys es coneix com a capacitat de ruptura.

Principi de funcionament de fusibles

Un fusible funciona mitjançant una franja metàl·lica fina, normalment feta de material de baixa resistència com el coure en llaunes, col·locat en sèrie amb el circuit.Sota el flux de corrent normal, la franja es manté intacta i condueix electricitat.Quan el corrent supera el límit nominal del fusible, la franja metàl·lica s’escalfa a causa d’una major resistència elèctrica.Una vegada que la temperatura arriba al punt de fusió del metall, la tira liqua i es trenca, creant un circuit obert.Això interromp de forma instantània el flux de corrent, aturant la transmissió de potència sense cap acció mecànica.

Components principals d’un fusible

Figura 2. Components del fusible

Un fusible consisteix en diversos components clau que treballen junts per assegurar una interrupció segura durant els esdeveniments sobrecurrents:

• Element de fusible: el component central que es fon quan el corrent excessiu flueix, trencant el circuit.

• Terminals: extrems conductors que connecten el fusible al circuit.

• Recinte: la carcassa exterior que protegeix les parts internes i proporciona aïllament.

• Material de farciment (en fusibles de HRC): usat per suprimir els arcs i absorbir l’energia durant la neteja de falles.

• Pin de Striker (opcional): En alguns fusibles, aquesta característica mecànica s’activa en bufar l’estat del senyal o desencadenar un altre mecanisme.

Tipus de fusibles

Els fusibles es classifiquen per diversos criteris, principalment per la seva velocitat de reacció, el factor de forma i la zona d'aplicació.L’elecció del fusible adequat depèn de com es necessiti la protecció ràpida, del tipus de corrent que s’interrompi i de les exigències físiques i elèctriques del sistema.

Per velocitat:

Trieu fusibles de cop ràpid o lent en funció del comportament de càrrega.

Figura 3. Fusibles ultra-rapid

• fusibles ultra-rapid estan dissenyats per a una resposta instantània a sobrealimentacions, cosa que els fa ideals per protegir components electrònics sensibles com ara dispositius semiconductors, inclosos díodes, transistors i IGBT.La seva naturalesa d’acció ràpida ajuda a evitar fins i tot el més mínim dany de les punxes de tensió o els curtcircuits.

Figura. Figura. Fuses d’acció ràpida

• fusibles d’acció ràpida s'utilitzen en circuits elèctrics d'ús general.Responen ràpidament a les sobrecàrregues i als curtcircuits, garantint la desconnexió ràpida per protegir el cablejat i els components.Aquests són adequats per a circuits sense corrents significatius.

Figura 5. fusibles de cop lent

• fusibles de cop lent, també anomenats fusibles de retard del temps, estan dissenyats per tolerar les sobrecàrregues de corrent de curta durada sense bufar.Això els fa útils en aplicacions com els circuits del motor o del transformador, on el corrent inicial inicial és normal i no indica una falla.

Per aplicació i disseny:

Els fusibles també es distingeixen per la seva construcció i on s’utilitzen:

Figura 6. Fuses de CA

• Fuses de CA es classifiquen específicament per alternar sistemes de corrent.Es construeixen per suprimir i extingir l’arc que es produeix quan s’interrompen una càrrega de CA.

Figura 7. Fuses de corrent continu

• Fuses de DC Maneu els reptes de trencar el corrent directe, que no passa naturalment per zero com la CA.Aquests fusibles requereixen una capacitat de ruptura més elevada i estan dissenyats per extingir de manera efectiva els arcs de corrent continu persistents.

Figura 8. Fustes del cartutx

• fusibles del cartutx són cilíndrics, tancats en vidre o tubs ceràmics.S’utilitzen habitualment en electrodomèstics i equips de motor, sovint classificats per a sistemes de 240V.

Figura 9. Fustes d'ampolla (diazed)

• Bottle (Diazed) fusibles Disposa d’un cos cilíndric amb extrems de diferents mides per evitar un reemplaçament incorrecte.Molts inclouen un indicador visual que es mostra quan el fusible ha bufat.Aquests són populars en sistemes de distribució majors o europeus.

Figura 10. fusibles de la fulla

• fusibles de la fulla són fusibles compactes i codificats per colors que normalment es troben en vehicles.Són fàcils de substituir i dissenyats per connectar directament a les caixes de fusibles d’automòbils.

Figura 11. fusibles de cargol

• fusibles de cargol són fusibles resistents muntats amb cargols per a una connexió elèctrica i mecànica segura.S’utilitzen en les aplicacions industrials exigents i industrials que requereixen protecció de gran corrent.

Figura 12. fusibles cilíndrics

• fusibles cilíndrics Serviu com a dispositius de protecció de propòsit general tant per a aplicacions de CA com de DC.Estan disponibles en diverses longituds i diàmetres per adaptar -se a diferents estàndards i tensions.

Figura 13. Fustes d’alta capacitat de ruptura (HRC)

• Fusions d’alta capacitat de trencament (HRC) estan construïts per gestionar corrents de falla molt elevats amb seguretat.Encastats en ceràmica amb farciment d'arc, són estàndard en sistemes de distribució d'energia industrial i comercial.

Figura 14. Fustes del dispositiu de muntatge de superfície (SMD)

• Fustes del dispositiu de muntatge de superfície (SMD) són fusibles compactes soldades directament a les plaques de circuit impreses.Estan disponibles tant en formes de restabliment com d’ús d’un sol ús, i són ideals per a electrònica i dispositius de consum moderns.

Figura 15. fusibles tèrmics

• fusibles tèrmics reaccionar a la temperatura excessiva en lloc del corrent.Desconnecten un circuit quan es supera un llindar de temperatura predefinit i són habituals en assecadors de pèl, torradores i electrodomèstics de calefacció.

Figura 16. Fustes de Striker

• Fustes del davanter Incorporeu un passador mecànic que actuï quan el fusible bufa.Aquest passador pot desencadenar un indicador o fer funcionar mecànicament un mecanisme de commutació, útil en la protecció del sistema coordinat.

Figura 17. fusibles tipus etiquetes

• fusibles tipus etiquetes estan dissenyats amb etiquetes de muntatge per a una instal·lació ràpida als panells de control i commutador.Sovint inclouen patrons de forat estàndard per a un fàcil reemplaçament en sistemes industrials.

Característiques del fusible

L’elecció del fusible correcte requereix comprendre les característiques elèctriques i físiques clau:

Característic	Definició
Qualificació actual	La quantitat màxima de corrent pot un fusible Porteu contínuament sense obrir el circuit.
Capacitat de trencament	El nivell més alt de corrent de falla el El fusible pot interrompre amb seguretat sense causar danys ni crear riscos.
Qualificació de tensió	La tensió màxima que pot manejar el fusible A través dels seus terminals sense desglossar -se ni arcs.
Valor i²T	Una mesura de l’energia l’element de fusible Durant una falla, combinant el temps i el temps.
Velocitat de resposta	El temps que triga un fusible per reaccionar i Obriu el circuit durant les condicions de sobrecorrent o de curtcircuit.
Mida i envasos	Les dimensions físiques i el factor de forma del fusible afecta la forma en què s’adapta a un circuit o recinte.

Triar la qualificació de fusible correcta

L’elecció de la qualificació de fusible correcta és necessari per assegurar -se que un circuit estigui protegit de les condicions de sobrecàrrega i es permet funcionar sense interrupcions innecessàries.Un fusible qualificat incorrectament pot viatjar amb massa freqüència, pertorbant el funcionament normal o no protegir el sistema durant una falla, provocant danys o perills de seguretat.

Una fórmula utilitzada habitualment per estimar la qualificació de fusible correcta és:

Qualificació de fusibles (a) = (Potència en watts ÷ tensió) × 1,25

El multiplicador de 1,25 proporciona un buffer per tenir en compte les espigues temporals de corrent, com les causades per startups del motor, corrent inRush o transitoris de commutació, sense bufar el fusible innecessàriament.Aquest marge de seguretat garanteix un funcionament fiable, tot i que permet que el fusible respongui adequadament a les condicions reals de falla.

Càlcul d'exemple:

Per a un aparell de 600 watts i que funcioni amb 240 volts:

(600 ÷ 240) × 1,25 = 3.125 amplificadors

En aquest cas, el fusible recomanat seria un fusible 5A.La seva pràctica estàndard per completar la qualificació de fusibles disponible més propera per evitar una falsificació falsa durant breus augments, però és igualment important no sobredimensionar el fusible.Un fusible qualificat massa alt pot no bufar prou ràpidament durant una falla, derrotant el seu propòsit i posant en risc el sistema.

Falles de fusibles i consells de resolució de problemes

Fins i tot els fusibles seleccionats correctament poden fallar ocasionalment a causa d’una instal·lació indeguda, condicions de funcionament o envelliment.A continuació, es mostren les causes comunes i com solucionar -les:

• bufar freqüent: Si un fusible continua bufant en condicions normals, pot estar subratllat per la càrrega real o sotmesa a augment transitori.Considereu un fusible de cop lent per a les càrregues inductives.

• Sobreescalfament sense bufar: Les connexions soltes o les temperatures ambientals per sobre dels límits nominats poden provocar que els titulars de fusibles es sobreescalfin sense bufar el fusible.

• Substitució incorrecta: Instal·lar un fusible amb la tensió equivocada, el corrent o la qualificació de velocitat pot comportar una protecció deficient o una fallada prematura.

• Deteriorament relacionat amb l’edat: En sistemes més antics, els materials de fusibles poden debilitar -se o oxidar -se, reduint el rendiment amb el pas del temps.

Per evitar aquests problemes, verifiqueu sempre la compatibilitat, instal·leu els fusibles de forma segura i inspeccioneu periòdicament els titulars i terminals de fusibles per danys o corrosió.

Fuse vs. Circuit Breaker

Figura 18. fusible vs. interruptor

Tot i que ambdós són dispositius de protecció sobre sobrecrens, fusibles i interruptors de circuit funcionen de manera diferent i s’adapten a diferents aplicacions.

Distintiu	Fusible	Interruptor del circuit
Operació	Fosa l'element intern	Viatges mitjançant mecanisme tèrmic/magnètic
Reutilització	Ús únic	Es pot restablir després de la crida
Costar	Cost inicial inferior	Despeses per endavant més elevades
Manteniment	Ningú no requereix	Pot necessitar inspecció o proves
Velocitat	Reacciona més ràpidament	Els escenaris de sobrecàrrega lleugerament més lents
Casos d’ús	Petita electrònica, electrodomèstics	Panells residencials, sistemes industrials

Avantatges i contres de fusibles

Pras

• Compacte i lleuger: els fusibles són petits i discrets, cosa que els fa ideals per a l'electrònica i dispositius moderns on l'espai és de primera qualitat.La seva mida mínima permet una fàcil integració en les plaques de circuit impreses i els sistemes tancats.

• rendible: en comparació amb els interruptors de circuits i altres dispositius de protecció, els fusibles són barats i àmpliament disponibles.Això els converteix en una elecció popular tant per a dispositius de consum d’un sol ús com per a la fabricació a gran escala.

• Actuació ràpida: els fusibles reaccionen ràpidament als curtcircuits i les sobrecàrregues, sovint més ràpidament que els interruptors electromecànics.Aquesta resposta ràpida ajuda a protegir els components sensibles, com semiconductors o circuits delicats, de danys permanents.

• Sense manteniment: els fusibles no requereixen calibració, restabliment ni manteniment continu.Un cop instal·lats, es mantenen passius fins que es produeixi una falla, oferint protecció fiable sense la vostra intervenció.

Contes

• Ús únic: els fusibles són sacrificats per disseny.Un cop bufen, no es poden reutilitzar i s’han de substituir.Això pot comportar costos operatius més elevats a llarg termini, especialment en sistemes propensos a augment.

• Temps d’aturada: la substitució d’un fusible bufat comporta una intervenció manual, que pot causar retards, sobretot si els recanvis no estan fàcilment disponibles o el fusible es troba en una zona de difícil accés.

• Flexibilitat limitada: els fusibles no són adequats per als circuits amb corrents fluctuants o alts, com ara sistemes impulsats per motor.Les pujades repetides poden bufar el fusible innecessàriament, cosa que fa que els fusibles de retard o els interruptors siguin un millor ajustament en aquests casos.

Les millors marques de fusibles i els estàndards de la indústria

La selecció de fusibles de qualitat de les marques de bona reputació ajuda a garantir una protecció segura i coherent.Alguns dels fabricants més reconeguts inclouen:

• Littelfuse

• Eaton (sèrie Bussmann)

• Schurter

• Bel Fuse

• Mersen

Aquestes marques compleixen els estàndards de seguretat internacionals com ara:

• IEC 60269: estàndard per a fusibles de baixa tensió.

• UL 248 - Els estàndards dels EUA defineixen els requisits de seguretat per a diversos tipus de fusibles.

• BS 1362: estàndard britànic per als fusibles de plugs utilitzats en els electrodomèstics del Regne Unit.

Quan el subministrament de l’abastiment, assegureu -vos que el producte estigui certificat per complir les directrius de seguretat i qualitat rellevants per a la vostra aplicació.

Conclusió

Els fusibles poden semblar simples, però el seu paper en la seguretat elèctrica és profund.Des de protegir l’electrònica delicada fins a la manipulació de càrregues industrials d’alta potència, els fusibles ofereixen una solució ràpida, eficaç i lliure de manteniment fins a la protecció contra sobrepassada.En comprendre les classificacions de fusibles, les valoracions i les tècniques de selecció adequades, podeu assegurar la seguretat i el rendiment òptims als vostres circuits.Tant si esteu dissenyant un sistema nou com si manteniu equips existents, escollir el fusible adequat és un pas seriós cap a la fiabilitat i la tranquil·litat a llarg termini.

Preguntes més freqüents [FAQ]

1. Puc substituir un fusible per una qualificació més elevada?

No. Utilitzar un fusible més alt del que s’especifica pot retardar o prevenir la protecció durant una falla, arriscant danys o incendis.Relaciona sempre la qualificació de fusibles amb els requisits del dispositiu.

2. Què passa si faig servir el tipus de fusible equivocat?

Utilitzar un fusible incorrecte, com ara un fusible d’acció ràpida en lloc d’un cop de lent, pot provocar que es molesti i la falta de protecció durant les pujades, perjudicant el vostre equip.

3. Com puc saber si es bufa un fusible?

Un fusible bufat sol mostrar una ruptura visible en l'element o un aspecte descolorit/cremat.Alguns fusibles també inclouen indicadors o pins de davanter per mostrar quan han funcionat.

5. Els fusibles es poden reutilitzar o es poden restablir?

No, els fusibles estàndard són dispositius d’un sol ús.Un cop bufat, s’han de substituir.Per a la protecció reutilitzable, considereu els interruptors de circuits o els fusibles polimèrics de restabliment (PPTC).

5. Quina diferència hi ha entre un fusible tèrmic i un fusible elèctric?

Un fusible tèrmic reacciona a la temperatura excessiva i desconnecta el circuit quan se supera un llindar de calor.Els fusibles elèctrics, en canvi, responen a sobrecurrent, no a la calor.