Clase 4 FUSIBLES Autor: M.A.R.F – 2014- Salta.

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1 Clase 4 FUSIBLES Autor: M.A.R.F – Salta

2 Fusibles Un fusible está compuesto por el elemento fusible propiamente dicho que es el que se corta en caso de una sobrecarga o cortocircuito. Este debe estar inmerso en un material que sea capaz de extinguir el arco que se producirá al abrirse el circuito. Ese material es arena de cuarzo de alta calidad y pureza para que los granos se acomoden de tal manera que prácticamente no quede aire en el interior del cartucho que favorezca la conducción del arco. Es por ello que la arena de cuarzo está compuesta por tres tamaños de granos diferentes. El elemento fusible y la arena de cuarzo se encuentran contenidas en el cuerpo aislante. La conexión con la base se realiza por medio de las cuchillas. Autor: M.A.R.F Salta

3 Orificio de carga de la arena
Fusibles Partes constitutivas de un fusible NH Indicador de fusión Cuchilla Lengüeta Elemento fusible Alambre del indicador de fusión Cuerpo aislante Un fusible está compuesto por el elemento fusible propiamente dicho que es el que se corta en caso de una sobrecarga o cortocircuito. Este debe estar inmerso en un material que sea capaz de extinguir el arco que se producirá al abrirse el circuito. Ese material es arena de cuarzo de alta calidad y pureza para que los granos se acomoden de tal manera que prácticamente no quede aire en el interior del cartucho que favorezca la conducción del arco. Es por ello que la arena de cuarzo está compuesta por tres tamaños de granos diferentes. El elemento fusible y la arena de cuarzo se encuentran contenidas en el cuerpo aislante. La conexión con la base se realiza por medio de las cuchillas. Como indicador, se encuentra en paralelo con el elemento fusible un alambre especial tensado de manera que cuando el fusible actúa, este se corta y el indicador superior se levanta indicando que el fusible actuó. Arena de cuarzo Lengüeta Orificio de carga de la arena Cuchilla

4 Fusibles En esta diapositiva vemos cuales son las partes de la curva de los fusibles que corresponden a la sobrecarga y al cortocircuito. El disparo es realizado de acuerdo a la curva característica de tiempo/corriente (cuanto tarda en disparar para una corriente determinada). Cuando se trata de un cortocircuito, la temperatura aumenta muy rápidamente y es suficiente para que actúen las estricciones realizadas en el elemento fusible que son las partes más débiles del mismo. Estas estricciones dividen el arco en varias secciones facilitando la extinción de los mismos. Teniendo en cuenta esto, podemos determinar cuando un fusible actuó por sobrecarga o por cortocircuito. Haciendo la “autopsia” del mismo podemos ver donde se localizó el arco. Autor: M.A.R.F Salta

5 Fusibles Curva de disparo y actuación del elemento fusible t min s
Corriente-Tiempo min Estricciones Zona Límite s Zona Crítica En esta diapositiva vemos cuales son las partes de la curva de los fusibles que corresponden a la sobrecarga y al cortocircuito. El disparo es realizado de acuerdo a la curva característica de tiempo/corriente (cuanto tarda en disparar para una corriente determinada). Cuando se trata de un cortocircuito, la temperatura aumenta muy rápidamente y es suficiente para que actúen las estricciones realizadas en el elemento fusible que son las partes más débiles del mismo. Estas estricciones dividen el arco en varias secciones facilitando la extinción de los mismos. Teniendo en cuenta esto, podemos determinar cuando un fusible actuó por sobrecarga o por cortocircuito. Haciendo la “autopsia” del mismo podemos ver donde se localizó el arco. 100 ms Sobrecarga Cortocircuito m s 20 ms I  (4...8)  I N N I

6 Fusibles Esta es la explicación de como actúa el punto de estaño en caso de una sobrecarga. Cuando se genera sobrecarga actúa la soldadura de estaño y cuando se genera cortocircuito las estricciones. Sabemos que el cobre funde a los 1083 °C, pero cuando hay una sobrecarga la temperatura va aumentando lentamente y no llega nunca a ese valor, por ello necesitamos tener un material que funda a una temperatura menor a la del cobre, es por esto que la gota de estaño al llegar a una temperatura de 170°C funde y produce una aleación junto con el cobre logrando la apertura del circuito. Autor: M.A.R.F Salta

7 Fusibles Actuación del elemento fusible Cu Cu Sn
En caso de una sobrecarga En caso de un cortocircuito Elemento Fusible con soldadura en la parte intermedia Elemento Fusible sin soldadura en esrticciones Cu Cu Sn Elemento Nuevo Elemento Nuevo Menor sección de paso para la corriente Límite irreversible Límite irreversible Esta es la explicación de como actúa el punto de estaño en caso de una sobrecarga. Cuando se genera sobrecarga actúa la soldadura de estaño y cuando se genera cortocircuito las estricciones. Sabemos que el cobre funde a los 1083 °C, pero cuando hay una sobrecarga la temperatura va aumentando lentamente y no llega nunca a ese valor, por ello necesitamos tener un material que funda a una temperatura menor a la del cobre, es por esto que la gota de estaño al llegar a una temperatura de 170°C funde y produce una aleación junto con el cobre logrando la apertura del circuito. Aleación líquida Interrupción a los 170 ºC Interrupción a los 1083 ºC

8 A mayor limitación de corriente, mayor capacidad de ruptura.
Fusibles Extinción del arco y limitación de la corriente de cortocircuito Se conforman numerosos arcos parciales conectados eléctricamente en serie asegurando la desconexión rápida con una fuerte limitación de la corriente Indicador de fusión A mayor limitación de corriente, mayor capacidad de ruptura. Arco eléctrico en las estricciones A mayor limitación de corriente, mayor capacidad de ruptura.

9 Clasificación de curvas según VDE 0636 / IEC 269
Clase de servicio gG NH 3NA3 (estándar) Clase de servicio gR NH SITOR 3NE4 Clase de servicio gS NH SITOR 3NE1 Clase de servicio aM NH 3ND1 60 30 min 15 2 1 Clases de servicio: La primera letra (minúscula), indica el tipo de uso y la segunda (mayúscula), el objeto a proteger. a = fusible de uso parcial contra cortocircuito (accompanied fuse). g = fusible de uso general contra sobrecarga y cortocircuito (general purpose fuse). • gG protección de líneas y cables. • aM protección contra cortocircuitos en combinaciones de arranque de motores. • gR / aR protección de semiconductores. • gS combinación de protección de cables y líneas con protección de semiconductores. 10 s El tiempo de corte de la corriente de cortocircuito debe ser inferior al tiempo necesario para que los materiales que forman la instalación alcancen la temperatura límite admisible. 1 500 100 ms 10 1

10 Con esta comparativa entre distintas curvas de disparo queremos demostrar que es muy importante tener en cuenta el tipo de curva, ya sea a la hora de dimensionar o reponer un fusible. Si el cliente quiere comprar un fusible de repuesto, debe verificar no solo el calibre y tensión del mismo, sino la clase de servicio. Como experiencia personal, puedo decirles que un cliente telefónicamente queria que le dijera el código de un fusible NH de 630A que queria reponer. Mi primer pregunta fue: "¿Cuál es la aplicación? ¿Que está protegiendo?". La respuesta del cliente, fue: "Un arrancador suave". Inmediatamente, le pedí que se fije que letras decia en el frente del fusible, una en minúscula y la otra en mayúscula y me dijo: "gR". Este es un claro ejemplo de como podemos confundirnos y colocar un fusible gG/gL en vez de un gR por pensar que con el calibre alcanza para determinar el tipo de fusible. En la comparativa también se aprecia porque a los SITOR se los denomina como "fusibles ultrarrápidos", si tenemos en cuenta que un fusible estándar gG de 50A actúa, con una Icc de 200A, en 3 segundos, y un gR, con la misma Icc, actúa en 100 milisegundos. La mayor diferencia entre los distintos tipos de curvas radica en la parte de actuación por cortocircuitos. Autor: M.A.R.F Salta

11 Fusible NH - Indicador de fusión superior Disponibles con lengüetas bajo tensión
Estos son los tipos de fusibles NH que tenemos en lista de precios y que habitualmente llevamos en stock. En la diapositiva hacemos foco en el estado del indicador superior cuando el fusible actuó y mostramos las lengüetas de empuñadura bajo tensión. Que es donde habitualmente se realizan las "reparaciones" de los fusibles, dando una vuelta de alambres de cobre y "listo". Estos son los tipos de fusibles NH que tenemos en lista de precios y que habitualmente llevamos en stock. En la diapositiva hacemos foco en el estado del indicador superior cuando el fusible actuó y mostramos las lengüetas de empuñadura bajo tensión. Que es donde habitualmente se realizan las "reparaciones" de los fusibles, dando una vuelta de alambres de cobre y "listo".

12 Fusible NH - Indicador de fusión combinado Disponibles con lengüetas aisladas o bajo tensión
Esta indicación es importante en los casos en que los cartuchos fusibles se montan en seccionadores que impiden ver el indicador superior como se observa en la figura inferior derecha. Pueden venir las lengüetas bajo tensión o aisladas. Indicación de lengüetas aisladas Esta indicación es importante en los casos en que los cartuchos fusibles se montan en seccionadores que impiden ver el indicador superior como se observa en la figura inferior derecha. Pueden venir las lengüetas bajo tensión o aisladas.

13 Fusible NH Características generales
Fusible NH con indicador superior Fusible NH con indicador combinado Clase de Servicio: gL/gG, aM SITOR: aR, gR, gR/gS gL/gG Tensión de Servicio hasta CA 1000V, CC 750V CA 400, 500 y 690V Corriente de Servicio 2 a 1250 A 2 a 400 A Capacidad de Ruptura hasta CA 120 kA, CC 25 kA Tamaño Constructivo 000, 00, 0, 1, 2, 3, 4, 4a 000, 00, 1, 2 Tamaño: 000/ /4a Corriente: A 6…160 A 16…250 A 35…400 A 200…630 A 500…1250 A La capacidad de ruptura o de corte frente a las corrientes de cortocircuito es la máxima corriente de corto que puede limitar el fusible en el momento del arco. Es decir que en el momento que se funde el elemento fusible y se interrumpe el paso de la corriente, existe aún un arco eléctrico con un alto nivel de voltaje generado por una corriente aproximadamente 13 veces la nominal. La habilidad del fusible consiste en interrumpir la corriente de cortocircuito en un brevísimo lapso de tiempo (0,5 mseg.), con lo cual se minimizan los efectos de estas corrientes. Una conformación rápida del arco y un apagado exacto son las condiciones previas que requiere una capacidad de ruptura segura. Su poder de corte debe ser, como mínimo, igual a la corriente de cortocircuito supuesta en el punto donde está instalado. Cuanto más cerca se instale el fusible de un transformador de suministro, más alta será la corriente de cortocircuito debido a que no habrá disminución de energía por longitud del cable. Los rangos de corriente aquí descriptos, corresponden a la línea completa de fusibles gL/gG. Ventajas frente a los interruptores termomagnéticos: Capacidad de ruptura elevada con menor tamaño Mayor velocidad de apertura, gran limitación del cortocircuito

14 La capacidad de ruptura o de corte frente a las corrientes de cortocircuito es la máxima corriente de corto que puede limitar el fusible en el momento del arco. Es decir que en el momento que se funde el elemento fusible y se interrumpe el paso de la corriente, existe aún un arco eléctrico con un alto nivel de voltaje generado por una corriente aproximadamente 13 veces la nominal. La habilidad del fusible consiste en interrumpir la corriente de cortocircuito en un brevísimo lapso de tiempo (0,5 mseg.), con lo cual se minimizan los efectos de estas corrientes. Una conformación rápida del arco y un apagado exacto son las condiciones previas que requiere una capacidad de ruptura segura. Su poder de corte debe ser, como mínimo, igual a la corriente de cortocircuito supuesta en el punto donde está instalado. Cuanto más cerca se instale el fusible de un transformador de suministro, más alta será la corriente de cortocircuito debido a que no habrá disminución de energía por longitud del cable.

15 Fusible NH Desconexión de un cortocircuito

16 Fusible NH Medidas de cada tamaño constructivo
¿En qué tamaño de base se instala cada uno de los tamaños? Fusible T000 ó T00  Base portafusible T00 de 160 A Fusible T1  Base portafusible T1 de 250 A Fusible T2  Base portafusible T2 de 400 A Fusible T3  Base portafusible T3 de 630 A Fusible T4a  Base portafusible T4a de 1250 A Tamaño Rango de Medidas (mm) Corrientes b h1 h2 t1 t2 000 A 21 54 80 45 8 00 A 30 14 1 A 75 137 50 15 A 47 51 9 2 A 58 74 151 59 13 3 A 71 70 4a A 102 97 201 95 20 Los tamaños comercializados en el país son: 000/00, 1, 2, 3 y 4a El tamaño constructivo depende ppalmente. de la separación de las cuchillas. Los rangos de corriente aquí descriptos, corresponden a los fusibles gL/gG comercializados en Argentina en forma habitual. Podemos ver que los calibres se complementan entre sí.

17 Fusible NH Ejemplo de conjunto portafusible
Tapa cubre-contactos para base NH Base portafusible NH Placa separadora para base NH Empuñadura: para manipular el cartucho fusible en la base bajo tensión. Además de esta posibilidad, en los catálogos podrán ver otros accesorios para el armado de otro tipo de conjuntos. Fusible NH Empuñadura

18 Fusible DIAZED Este tipo de fusible se utiliza generalmente en instalaciones domiciliarias y prácticamente no es usado en ámbito industrial. Es importante remarcar las características de la arena ya que los competidores tienen calidades bajas de arena de cuarzo y es una parte muy importante en la fabricación del cartucho fusible. Además ofrecen elementos fusible como repuestos para reemplazar en caso que actúe, cuando esta tarea en realidad no debería hacerse nunca ya que es imposible volver a llenar el cartucho con la arena de manera original, quedando aire dentro del mismo y pudiendo provocar una explosión del cartucho en caso de una nueva falla. Autor: M.A.R.F Salta

19 Partes constitutivas de un fusible DIAZED
Indicador de fusión Contacto Arena de cuarzo Elemento fusible La arena de cuarzo esta constituida por granos de diferente tamaño. Estos forman un “panal de abejas” en donde la cantidad de aire entre granos es mínima, aumentando la capacidad de extinción del arco eléctrico Cuerpo aislante Este tipo de fusible se utiliza generalmente en instalaciones domiciliarias y prácticamente no es usado en ámbito industrial. Es importante remarcar las características de la arena ya que los competidores tienen calidades bajas de arena de cuarzo y es una parte muy importante en la fabricación del cartucho fusible. Además ofrecen elementos fusible como repuestos para reemplazar en caso que actúe, cuando esta tarea en realidad no debería hacerse nunca ya que es imposible volver a llenar el cartucho con la arena de manera original, quedando aire dentro del mismo y pudiendo provocar una explosión del cartucho en caso de una nueva falla. Contacto

20 Fusible DIAZED Ejemplo de conjunto portafusible
Base Tapa cubre base El anillo de ajuste se utiliza para que cuando reemplacen el cartucho fusible no utilicen uno de mayor calibre. Anillo de ajuste Fusible Tapa con visor

21 Fusible NEOZED Ejemplo de conjunto portafusible
Base Cubierta Muy utilizado por cooperativas eléctricas, ideal para bajada de línea. Anillo de ajuste Fusible Tapa con visor

22 Fusible DIAZED / NEOZED Características generales
Clase de Servicio: gL/gG, lentos, rápidos SILIZED: gR gL/gG Tensión de Servicio 500 V CA/CC 400 V CA / 250 V CC Corriente de Servicio 2 a 100 A Capacidad de Ruptura CA 50 kA / CC 8 kA Tamaño Constructivo DII, DIII, DIV D01, D02, D03 Acá se destaca que ambos tipos de fusibles tienen el mismo rango de corriente y misma capacidad de ruptura. La diferencia radica en que el Diazed se puede utilizar en redes de hasta 500 VCA y el Neozed hasta 400 V CA, a raiz de esto el formato constructivo de los Neozed es menor que los Diazed (en la diapositiva siguiente realizaremos una comparativa para graficar esta diferencia). Por tener un tamaño menor, estos fusibles pueden montarse en bases seccionadoras portafusibles.

23 Fusible DIAZED / NEOZED Comparación de tamaños
DIAZED Tamaño: DII/E27 Corriente: A Ø22,5 mm 49 mm NEOZED Tamaño: D01/E14 Corriente: A Tamaño: D02/E18 Corriente: A El tamaño DII de los Diazed tiene el doble de diámetro que el tamaño D01 de los Neozed e incluso es mas grande que el tamaño D02. Por lo tanto un fusible de 63 A NEOZED es mas pequeño que uno de 2 A DIAZED. Ø11 mm Ø15,3 mm 36 mm 36 mm

24 Fusible NEOZED Base portafusible seccionadora
Disponible hasta 63 A (D01 y D02) Capacidad de ruptura: 50 kA 27 mm por polo 70 mm profundidad D02 D01 Contactos auxiliares Pueden maniobrar bajo carga Supervisión del estado del seccionador bajo carga a través de contactos auxiliares Supervisión del estado del fusible a través de una ventanilla de inspección Reemplazo del fusible sin tensión Barra colectora tripolar Mediante desconexión, seccionan completamente la fase en la entrada y en la salida del seccionador bajo carga y están diseñados para maniobrar con cargas. El cartucho fusible se inserta en un “cajón” y éste se introduce en el seccionador bajo carga y se encaja. Por lo tanto, el cambio del fusible se efectúa estando sin tensión y protegido contra contactos accidentales. Un bloqueo mecánico impide la activación de la carga cuando el cartucho fusible no está insertado correctamente en el seccionador bajo carga. Para maniobrar con la carga, los aparatos están equipados además con una palanca de maniobra adicional – la manilla. Gracias a las manillas se obtiene una indicación inequívoca de la posición. La posición del interruptor se puede además transmitir por señalización, mediante un contacto auxiliar que puede montarse con posterioridad según se desee. El alojamiento de cartuchos fusibles D01 más pequeños requiere la inserción de un reductor en el cajón de seccionador bajo carga. Barra colectora unipolar

25 Características generales de los fusibles cilíndricos
Clases de Servicio: gL/gG; aR Tensión de Servicio: CA 400/500 V Corrientes de Servicio: 0,5 hasta 100 A Capacidad de Ruptura: CA 20 kA (400 V); CA 100 kA (500 V) Tamaños constructivos: 8,5 x 31,5 mm 10 x 38 mm 14 x 51 mm 22 x 58 mm Profundidad de montaje: 70 mm Las bases seccionadoras no maniobran bajo carga N° de Polos: 1, 1+N, 2, 3, 3+N Con o sin señalización de fusible quemado, mediante LED parpadeante Las bases para fusibles cilíndricos son seccionadores que no deben ser maniobrados bajo carga. Estas son las típicas “tabaqueras para protección de comando” donde hay varios fabricantes locales que ofrecen sus productos, por lo que estamos un poco alto en lo precios. Por este motivo tampoco figuran en lista de precio y solo se cotizan en proyectos. Seguridad: cambio de los cartuchos fusibles sin tensión. Supervisión de fusibles: cuando el cartucho fusible se ha fundido, en la ventana del soporte del cartucho fusible parpadea un LED. 3+N: 3 fases + Neutro sin protección ≠ 4: tetrapolar con protección en TODOS los polos.

26 Elemento fusible mal centrado
Prevenir accidentes por mal uso de fusibles: Baja calidad en el proceso de fabricación o por reparación Elemento fusible mal centrado Contacto con el cuerpo aislante Zona con bajo contenido de arena En este ejemplo el elemento fusible no está correctamente tensado y está en contacto con el recipiente aislante generando un punto de sobretemperatura donde no hay suficiente arena de cuarzo que pueda extinguir el arco por lo que el mismo puede llegar a propagarse hacia el exterior. Esto puede suceder cuando se repara un fusible con alambre calibrado, como venden ciertas marcas de la competencia. Algo muy peligroso, porque no se cumplen con procedimientos de fabricación que eviten este tipo de falla. Estas reparaciones no se pueden realizar en ningún tipo de fusible, no importa el tipo.

27 Baja densidad de arena de cuarzo
Prevenir accidentes por mal uso de fusibles: Baja calidad en el proceso de fabricación o por reparación Baja densidad de arena de cuarzo Ensayo: Corriente de Cortocircuito de ensayo: 500 A La capacidad de ruptura de un fusible en buenas condiciones es de A (50 kA) Defectuoso OK En este caso no hay suficiente arena de cuarzo en el interior del cartucho fusible. Esto sucede frecuentemente cuando se intenta reparar un cartucho fusible y la arena de cuarzo se pierde o reingresa con impurezas además de no tener la densidad original. En este ensayo, la corriente de cortocircuito fue tan solo de 0,5 kA (recordemos que el fusible fue diseñado para soportar corrientes de cortocircuitos de 50 kA) y el fuego producido por el mismo logró destruir el sistema fusible por completo.