Tipos de fusibles de baja tensión: valores característicos y diseño.

Los fusibles eléctricos son dispositivos de protección, que se encargan de abrir el circuito cuando existe una falla eléctrica por sobrecarga o cortocircuito. Los fusibles están fabricados con láminas metálicas con bajo punto de fusión. Su diseño a parte que viene por las características químicas, también se considera la parte geométrica de este (tamaño o dimensiones) para definir la máxima corriente que puede fluir por este.

Principio de funcionamiento de un fusible

Cuando por un un conductor circula corriente en este se genera calor debido a la resistencia que le ofrece el material, a este efecto se le llama ley de Joule. El calor disipado en el conductor depende de las características geométricas y del tipo de material del que esté fabricado. El fusible es una simple lámina intercalada en el circuito, que se abre por el calor generado en este. La cantidad de energía térmica generada por la corriente, depende directamente del cuadrado de la intensidad, tiempo de circulación de la corriente, así como la resistencia del conductor. La formula para calcularla es:

Q=K×I^2×R×t

Q: energía térmica disipada en calorías.

K: costante de 0.24.

I: corriente eléctrica por el conductor en amperes.

R: resistencia del conductor en ohmios.

t: tiempo de circulación de la corriente en segundos.

Características de los fusibles

1.- Voltaje nominal de operación: es la máxima tensión a la que se puede someter el fusible para que funcione correctamente.

2.- Intensidad nominal: es la máxima corriente que puede pasar por el fusible. Y es la corriente de diseño para la carga que se vaya a conectar al circuito. Si se supera esta corriente la lámina del fusible se fundirá.

3. Poder de corte o capacidad de interrupción: para el caso de la corriente de cortocircuito, el fusible tiene una corriente máxima que puede manipular ( corriente máxima de cortocircuito) sin problemas al producirse la falla. Está expresada en kiloamperes (kA).

4. Retardo de tiempo: representa la curva desarrollada por la relación corriente-tiempo. Donde expresa el tiempo necesario para que el fusible se funda (tiempo de corte) luego de haber sobrepasado la corriente nominal .

Clasificación de los fusibles

1.- Según su operación

Son fusibles de alta capacidad de interrupción o limitadores de corriente. La capacidad de interrupcción de estos fusibles está entre los 10,000 y 200,000 A. Estos fusibles tienen la capacidad de interrumpir cualquier capacidad de corriente dentro de su rango de interrupción, limitando los valores picos de corrientes.

- Limitador de corriente: capacidad de cortar la corriente de falla de forma rápida, antes de que la intensidad llegue a su valor pico o máximo.

- Recambiables y no recambiables: a los recambiables se le puede cambiar la lámina o listón de fusible al fundirse por sobrecarga o cortocircuito, caso contrario con las no recambiables.

- Valor RMS: valor equivalente para disipar la misma potencia en un sistema en DC a un mismo receptor.

- Corriente simétrica: mantiene la onda senoidal simétrica en ambos semiciclos (positivo y negativo).

- Retardo de tiempo: tiempo de exposición de la corriente para que el fusible se funda.

Fusible clase G

Son fusibles limitadores de corriente con capacidades de interrupción de 10KA-RMS (valor eficaz) siméctricos. Su máxima de tensión de operación es de 300V-AC. Con intensidades nominales hasta los 60A. Son no recambiables, para ser fijados en portafusibles.

Fig. 1.1- Fusible clase G.

Fusible clase H

Son fusibles recambiables o no recambiables con capacidades de interrupción de 10KA-RMS siméctricos. Su voltaje nominal de operación va desde los 250 a 600V-AC, con intensidades nominales hasta los 600A. Este tipo no es limitador de corriente.

Fig. 1.2- Fusible clase H.

Fusible clase J

Son fusibles no recambiables, con capacidades de interrupción de 200KA-RMS, para niveles de tensión de 600V-AC e intensidades nominales hasta los 600A. Estos pueden operar con retardado de tiempo y etiquetados como limitadores de corriente. Su diseño viene para ser atornillados barras colectoras, o para ser fijados en portafusibles.

Fig. 1.3- Fusible clase J.

Fusible clase K

Son fusibles limitadores de corriente no recambiables, con capacidades de interrupción de 100 y 200KA simétricos. Con tensión de 600V-AC e intensidades nominales hasta los 600A. Siendo etiquetados cuando tengan retardo de tiempo. Estos se han subclasificados según la máxima corriente de pico que pueden manejar, estos son: K1, K5 y K9. Donde los de la clase K1 proporcionan una mayor limitación de intensidad que los de clase K5 y K9.

Fig. 1.4- Fusible clase K.

Fusible clase L

Son fusibles limitadores de corriente, para niveles de tensión de 600V-AC. Su intensidad nominal va desde los 601 hasta los 6000A. Están diseñados con capacidades de interrupción de 100 a 200kA-RMS simétricos. Estos son fabricados para ser atornillados en barras colectoras, no pudiéndose utilizar con portafusibles.

Fig. 1.5- Fusible clase L.

Fusible clase R

Son fusibles no recambiables limitadores de corriente, pueden operar con retardo de tiempo. Su tensión nominal de operación va desde los 250 a 600V-AC. Con intensidades nominales hasta los 600A.

Fig. 1.6- Fusible clase R.

Fusible clase CC

Son fusibles no recambiables de baja potencia, para intensidades nominales de 1/10 a 30 A. a tensiones nominales de 600V-AC. Su poder de corte es de 200KA. Son pequeños, y están diseñados para fijarse en portafusibles.

Fig. 1.7- Fusible clase CC.

2.- Según su diseño

Fusibles tipo tapón

Estos tipos de fusibles viene con una base roscada, con una rosca estándar E-40 ( rosca edison). Estos fusibles son desechables, al fundirse hay que reemplazarlo por otro. Vienen en calibres de 15, 20, 25 y 30 amperios. Estos se utilizan regularmente para proteger cargas pequeñas, con voltajes que no sobrepasen los 130 V-AC. Existen tres tipos: los ordinarios, los de acción retardada y tipo S (antifraude).

Fig. 1.8- Partes de un fusible tipo tapón.

Los fusibles de tapón ordinario poseen un hilo o banda de acción como fusible fijado en una base de porcelana. La base superior de este es transparenta, para poder verificar si se ha fundido la lámina del fusible. Estos funcionan adecuadamente en los circuitos de iluminación.

Fig. 1.9- Fusible tipo tapón con adaptador.

Fusibles tipo cartucho de casquillo ( cilíndrico)

Vienen con un tubo de fibra vulcanizado, en su interior se aloja la lámina de fusible ( de plata y algunas alecciones). Los terminales del fusible se conectan a presión a los casquillos al cerrarse. Existen algunos de estos que vienen rellenos con una sustancia pulverulenta (arena de sílice), para extinguir el arco eléctrico. Su capacidad de corriente son de: 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 y 60 amperes.

Fig. 1.10- Fusibles cartucho de casquillo no recambiables.

Están diseñados para trabajar con niveles de tensión de 125V hasta los 600V. Estos se utilizan para circuitos de potencia a nivel industrial, o a nivel comercial y residencial en las cajas de los interruptores principales.

Existen fusibles con la posibilidad de de cambiar la lámina al desenroscar los casquillos ( recambiables), el cilindro se cambia en caso de que el arco producido haya perforado la pared del tubo. Mientras, que otros son totalmente desechables.

Fig. 1.11- Fusible tipo cartucho de casquillo en caja de interruptor de seguridad.

Fusibles tipo cartucho de navaja

Estos fusibles son similares a los de cartucho de casquillo, la diferencia está en las navajas o cuchillas que se le agregan a los extremos para aumentar la capacidad de corriente, usándose ampliamente a nivel industrial y comercial.

Fig. 1.12- Fusible de cartucho de cuchilla.

Las capacidades de corrientes son de: 75, 80, 90, 100, 110, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500 y 600 amperes. Al igual que los de casquillos estos pueden ser recambiables y no recambiables.

Fig. 1.13- Listón o lámina de fusible de cuchilla recambiable.

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