Fusíveis

Normalmente, a classificação de ampacidade de um condutor é um limite de projeto de circuito que nunca deve ser excedido intencionalmente, mas há uma aplicação onde a excedência de ampacidade é esperada:no caso de fusíveis .

O que é um fusível?

Um fusível é um dispositivo de segurança elétrica construído em torno de uma faixa condutora projetada para derreter e separar no caso de corrente excessiva. Os fusíveis estão sempre conectados em série com os componentes a serem protegidos contra sobrecorrente, de modo que quando o fusível queimar (abre) irá abrir todo o circuito e interromper a corrente através do (s) componente (s). Um fusível conectado em uma ramificação de um circuito paralelo, é claro, não afetaria a corrente em nenhuma das outras ramificações.

Normalmente, o pedaço fino de fio fusível é contido em uma bainha de segurança para minimizar os riscos de explosão de arco se o fio se abrir com força violenta, como pode acontecer no caso de sobrecorrentes severas. No caso de fusíveis automotivos pequenos, a bainha é transparente para que o elemento fusível possa ser inspecionado visualmente. A fiação residencial costuma empregar fusíveis aparafusados ​​com corpos de vidro e uma tira fina e estreita de folha de metal no meio. Uma fotografia mostrando os dois tipos de fusíveis é mostrada aqui:







Os fusíveis do tipo cartucho são populares em aplicações automotivas e em aplicações industriais, quando construídos com materiais de revestimento que não sejam vidro. Como os fusíveis são projetados para “falhar” abrir quando sua classificação atual é excedida, eles são normalmente projetados para serem substituídos facilmente em um circuito. Isso significa que eles serão inseridos em algum tipo de suporte, em vez de serem soldados ou aparafusados ​​diretamente aos condutores do circuito. A seguir está uma fotografia que mostra um par de fusíveis de cartucho de vidro em um porta-fusíveis:







Os fusíveis são presos por clipes de metal, os próprios clipes sendo permanentemente conectados aos condutores do circuito. O material de base do porta-fusível (ou bloco de fusível como às vezes são chamados) é escolhido para ser um bom isolante.

Outro tipo de porta-fusíveis para fusíveis do tipo cartucho é comumente usado para instalação em painéis de controle de equipamentos, onde é desejável ocultar todos os pontos de contato elétrico do contato humano. Ao contrário do bloco de fusíveis mostrado, onde todos os clipes de metal estão expostos abertamente, este tipo de porta-fusível envolve completamente o fusível em um invólucro isolante:







O dispositivo mais comum em uso para proteção de sobrecorrente em circuitos de alta corrente hoje é o disjuntor .

O que é um disjuntor?

Disjuntores são interruptores especialmente projetados que abrem automaticamente para interromper a corrente no caso de uma condição de sobrecorrente. Os pequenos disjuntores, como os usados ​​em serviços residenciais, comerciais e de indústria leve, são operados termicamente. Eles contêm uma faixa bimetálica (uma tira fina de dois metais ligados costas com costas) carregando a corrente do circuito, que se curva quando aquecida. Quando força suficiente é gerada pela tira bimetálica (devido ao aquecimento de sobrecorrente da tira), o mecanismo de desarme é acionado e o disjuntor se abre. Disjuntores maiores são acionados automaticamente pela força do campo magnético produzido por condutores condutores de corrente dentro do disjuntor, ou podem ser acionados para desarmar por dispositivos externos que monitoram a corrente do circuito (esses dispositivos são chamados de relés de proteção )

Como os disjuntores não falham quando sujeitos a condições de sobrecorrente - em vez disso, eles simplesmente abrem e podem ser fechados novamente movendo uma alavanca - eles são mais propensos a serem encontrados conectados a um circuito de uma maneira mais permanente do que fusíveis. Uma fotografia de um pequeno disjuntor é mostrada aqui:







Visto de fora, parece nada mais do que um interruptor. Na verdade, ele poderia ser usado como tal. No entanto, sua verdadeira função é operar como um dispositivo de proteção de sobrecorrente.

Deve-se notar que alguns automóveis usam dispositivos baratos conhecidos como ligações fusíveis para proteção contra sobrecorrente no circuito de carga da bateria, devido ao custo de um fusível e suporte devidamente classificados. Um elo fusível é um fusível primitivo, nada mais que um pequeno pedaço de fio isolado com borracha projetado para derreter e abrir em caso de sobrecorrente, sem revestimento rígido de qualquer tipo. Esses dispositivos rudes e potencialmente perigosos nunca são usados ​​na indústria ou mesmo no uso de energia residencial, principalmente devido aos maiores níveis de tensão e corrente encontrados. Para este autor, sua aplicação mesmo em circuitos automotivos é questionável.

O símbolo do desenho esquemático elétrico de um fusível é uma curva em forma de S:

Classificações de fusível

Os fusíveis são classificados principalmente, como se poderia esperar, na unidade para corrente:amperes. Embora sua operação dependa da autogeração de calor em condições de corrente excessiva por meio da própria resistência elétrica do fusível, eles são projetados para contribuir com uma quantidade insignificante de resistência extra aos circuitos que protegem. Em grande parte, isso é feito tornando o fio do fusível o mais curto possível. Assim como a ampacidade de um fio normal não está relacionada ao seu comprimento (o fio de cobre sólido de calibre 10 suporta 40 amperes de corrente no ar livre, independentemente do comprimento ou da curta duração de uma peça), um fio fusível de determinado material e calibre vai explodir em uma determinada corrente, não importa o quanto ela seja. Uma vez que o comprimento não é um fator na classificação da corrente, quanto mais curto ele pode ser feito, menos resistência terá de ponta a ponta.

No entanto, o projetista do fusível também deve levar em consideração o que acontece depois que um fusível queima:as pontas derretidas do fio antes contínuo serão separadas por um entreferro, com tensão de alimentação total entre as pontas. Se o fusível não for feito longo o suficiente em um circuito de alta tensão, uma faísca pode ser capaz de pular de uma das extremidades do fio derretido para a outra, completando o circuito novamente:





Conseqüentemente, os fusíveis são avaliados em termos de sua capacidade de tensão, bem como do nível de corrente em que explodirão.

Alguns fusíveis industriais grandes têm elementos de fio substituíveis, para reduzir as despesas. O corpo do fusível é um cartucho opaco e reutilizável, protegendo o fio do fusível da exposição e protegendo os objetos ao redor do fio do fusível.

Há mais na classificação atual de um fusível do que um único número. Se uma corrente de 35 amperes for enviada através de um fusível de 30 amperes, ele pode explodir repentinamente ou atrasar antes de explodir, dependendo de outros aspectos de seu projeto. Alguns fusíveis são projetados para queimar muito rápido, enquanto outros são projetados para tempos de “abertura” mais modestos, ou mesmo para uma ação retardada dependendo da aplicação. Os últimos fusíveis às vezes são chamados de golpe lento fusíveis devido às suas características de retardo intencional.

Um exemplo clássico de aplicação de fusível lento é na proteção de motor elétrico, onde inrush correntes de até dez vezes a corrente operacional normal são comumente experimentadas toda vez que o motor é ligado a partir de uma parada total. Se fusíveis de queima rápida fossem usados ​​em uma aplicação como esta, o motor nunca poderia dar a partida porque os níveis normais de corrente de pico queimariam o (s) fusível (s) imediatamente! O projeto de um fusível de queima lenta é tal que o elemento fusível tem mais massa (mas não mais ampacidade) do que um fusível de fusão rápida equivalente, o que significa que ele aquecerá mais lentamente (mas à mesma temperatura final) para qualquer quantidade de atual.

Na outra extremidade do espectro de ação do fusível, existem os chamados fusíveis semicondutores projetado para abrir muito rapidamente no caso de uma condição de sobrecorrente. Dispositivos semicondutores, como transistores, tendem a ser especialmente intolerantes a condições de sobrecorrente e, como tal, exigem proteção de ação rápida contra sobrecorrentes em aplicações de alta potência.

Os fusíveis devem sempre ser colocados no lado “quente” da carga em sistemas que são aterrados. A intenção disso é que a carga seja completamente desenergizada em todos os aspectos após a abertura do fusível. Para ver a diferença entre a fusão do lado "quente" versus o lado "neutro" de uma carga, compare estes dois circuitos:





Em qualquer um dos casos, o fusível interrompeu com sucesso a corrente para a carga, mas o circuito inferior não interrompe a tensão potencialmente perigosa de ambos os lados da carga para o aterramento, onde uma pessoa pode estar. O projeto do primeiro circuito é muito mais seguro.

Como já foi dito, os fusíveis não são o único tipo de dispositivo de proteção contra sobrecorrente em uso. Dispositivos semelhantes a interruptores chamados disjuntores são frequentemente (e mais comumente) usados ​​para abrir circuitos com corrente excessiva, sua popularidade devido ao fato de que eles não se destroem no processo de interrupção do circuito como os fusíveis. Em qualquer caso, porém, a colocação do dispositivo de proteção de sobrecorrente em um circuito seguirá as mesmas diretrizes gerais listadas acima:ou seja, "fundir" o lado da fonte de alimentação não conectado ao solo.

Embora a colocação de proteção de sobrecorrente em um circuito possa determinar o perigo de choque relativo desse circuito sob várias condições, deve ser entendido que tais dispositivos nunca foram concebidos para proteger contra choque elétrico. Nem os fusíveis nem os disjuntores foram projetados para abrir no caso de uma pessoa receber um choque; em vez disso, eles devem abrir apenas sob condições de potencial superaquecimento do condutor. Dispositivos de sobrecorrente protegem principalmente os condutores de um circuito de danos causados ​​por sobretemperatura (e os riscos de incêndio associados a condutores excessivamente quentes) e, secundariamente, protegem peças específicas do equipamento, como cargas e geradores (alguns fusíveis de ação rápida são projetados para proteger dispositivos eletrônicos particularmente suscetíveis aos picos de corrente). Como os níveis de corrente necessários para choque elétrico ou eletrocussão são muito mais baixos do que os níveis de corrente normais de cargas de energia comuns, uma condição de sobrecorrente não é indicativa de ocorrência de choque. Existem outros dispositivos projetados para detectar certas condições de choque (os detectores de falha de aterramento são os mais populares), mas esses dispositivos servem estritamente para esse propósito e não estão envolvidos na proteção dos condutores contra superaquecimento.

REVER:

• Um fusível é um condutor pequeno e fino projetado para derreter e se separar em duas partes com a finalidade de interromper um circuito no caso de corrente excessiva.
• Um disjuntor é uma chave especialmente projetada que abre automaticamente para interromper a corrente do circuito no caso de uma condição de sobrecorrente. Eles podem ser “disparados” (abertos) termicamente, por campos magnéticos ou por dispositivos externos chamados “relés de proteção”, dependendo do projeto do disjuntor, seu tamanho e a aplicação.
• Os fusíveis são avaliados principalmente em termos de corrente máxima, mas também são avaliados em termos de quanta queda de tensão eles suportarão com segurança depois de interromper um circuito.
• Os fusíveis podem ser projetados para explodir rápido, lento ou em qualquer lugar para o mesmo nível máximo de corrente.
• O melhor lugar para instalar um fusível em um sistema de energia aterrado é no caminho do condutor não aterrado para a carga. Dessa forma, quando o fusível queimar, haverá apenas o condutor aterrado (seguro) ainda conectado à carga, tornando mais seguro para as pessoas estarem por perto.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de proteção contra sobrecorrente