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lunes, 22 de enero de 2018

Aparamenta de Baja Tensión: Fusibles (Parte 1ª)



Definición

Los fusibles de BT son dispositivos de protección que mediante la fusión de uno o más de sus elementos, diseñados especialmente, interrumpe el circuito y corta la corriente cuando ésta excede un determinado valor durante un tiempo suficiente.

Tipos de fusibles

Existe una gran variedad de fusibles de baja tensión en el mundo. Todos los países con gran tradición industrial poseen sus fusibles específicos. De acuerdo con lo dicho se pueden citar en la actualidad las siguientes familias:

    Fusibles tipo americano (Normas NEMA y UL). Aplicados en los países con influencia USA (América del Norte, Centro y Sur, así como algunos países de Asia).
     Fusibles tipo británico (Normas BS). Adoptados en los países de tradicional influencia británica (Commonwealth y otros de Europa, América, África y Oceanía).
      Fusibles alemanes (Normas DIN y VDE). Utilizados en algunos países europeos (Norte, Centro y Este de Europa).
   Fusibles franceses (Normas NF y UTE). Empleados en algunos países europeos y excolonias francesas.

También otros países como Italia o Japón tienen fusibles propios.

Desde hace unos 50 años la IEC viene realizando una notable labor de normalización y unificación. Fruto de ella es la aceptación internacional de unas ejecuciones normalizadas que son la base de los fusibles europeos y españoles.

Fusibles normalizados IEC / UNE

Se han normalizado dos aspectos:

1.- Las características de funcionamiento (Curvas I-t, I²t, limitación) distinguiendo tres áreas de aplicación:

         Fusibles de uso general, denominados "De característica g".
         Fusibles de acompañamiento, denominados "De característica a"

2.- La forma constructiva y dimensiones, así como el entorno 'profesional' o 'no profesional' de las personas que los utilicen, por ejemplo reponiendo los fusibles fundidos. En este sentido se distinguen:

         Fusibles para uso por personas no calificadas (uso doméstico).
         Fusibles para uso por personal calificado (uso industrial).


Tabla: Fusibles normalizados IEC / UNE

Fusibles más comunes en España

         De uso doméstico:

o   Fusibles de rosca o tipo D. Los D01, D02 y D03 -denominados NEOZED- y los DII, DIII y DIV -denominados DIAZED-.

         De uso industrial:

o   Fusibles de cuchillas. En sus 6 tamaños (00, 0, 1, 2, 3 y 4).
o   Fusibles cilíndricos. En sus 3 tamaños (10x38, 14x51 y 22x58 mm).

Los otros tipos previstos en CEI / UNE no se usan o se usan en aplicaciones muy contadas. Por ejemplo:

         Algunos fusibles domésticos y cilíndricos acompañando determinados equipos importados.
      Fusibles de pletinas para protección de semiconductores montados en equipos electrónicos o sistemas de alimentación ininterrumpida de fabricación británica o americana.

Esquema: Composición fusibles tipo D


Esquema: Sección cartucho fusible tipo D


 Esquema: Sección cartucho fusible de cuchilla 


Características de actuación

El comportamiento de los fusibles protegiendo equipos y líneas se evalúa por medio de las curvas siguientes:

Característica I-t (tiempo-corriente)

Las normas UNE / IEC indican para las clases gG y gM y para cada corriente asignada la zona en que todos los fabricantes deben ubicar la característica I-t de los fusibles. Esta zona está limitada por el tiempo mínimo de prearco (fusión) y el tiempo máximo de interrupción (prearco+arco).

Estas curvas deben satisfacer las condiciones reflejadas por las ventanas especificadas. Asimismo, el comportamiento en las sobrecargas de dichos fusibles de alto poder de corte se describe mediante dos corrientes y un tiempo denominados:

         Corriente convencional de no fusión Inf (también I1).
         Corriente convencional de fusión If (también I2).
         Tiempo convencional tc.


Ejemplo de zona y ventanas para gG16A

La clase aM

En los fusibles clase aM se define una zona única común a todas las corrientes asignadas. Estos fusibles no pueden montarse solos ya que no pueden soportar sin destruirse, determinadas sobrecargas de larga duración.

En este sentido las normas imponen que los fabricantes indiquen el cumplimiento de unos valores especificados (k0In) y (k1In) de modo que el usuario disponga de la información suficiente para elegir y ajustar el dispositivo de protección contra sobrecargas.

Para que los fusibles aM estén protegidos debidamente, la intersección entre la curva mínima de fusión y la del dispositivo de protección térmica estará situada por debajo del punto 60s - K0I0.

Zona única y ventanas de la clase aM

Característica de limitación

La limitación se produce cuando el tiempo de fusión o de prearco es suficientemente pequeño de modo que aparece el arco antes de que se alcance la cresta de la corriente de cortocircuito prevista. Permiten reducir el dimensionado de los circuitos frente a las solicitudes por cortocircuito.

Observaciones:

De modo general se puede decir que se produce limitación si tprearco   10 ms.
La limitación aumenta si incrementa la corriente de cortocircuito prevista.
Para una misma corriente de cortocircuito prevista, la limitación es inversamente proporcional a la corriente asignada (los fusibles pequeños limitan más).



Características de I²t (Energía específica)

Tienen un gran interés en la determinación de la selectividad entre fusibles o entre fusibles y otros dispositivos. También en la protección de cables y semiconductores.


Existe selectividad entre F1 y F2 si:


Esto es, cuando la I²t de prearco mínima  del fusible mayor (F1) es superior o igual a la I²t de funcionamiento total máxima del fusible menor (F2).

Las normas IEC / UNE establecen para cada corriente asignada unos valores máximos de  I²t  de funcionamiento y mínimos  I²t  de prearco. Los valores  I²t  de cualquier fusible que cumple IEC / UNE deben estar entre estos límites. Los fabricantes expresan estos valores en forma de tablas o gráficos como el representado.

En dicha figura se muestra para el calibre 125 A que los valores según IEC / UNE son 36.000 y 104.000  A²s. El fabricante representado cumple con la normativa, ya que sus valores son 48.000 y 80.000 A²s.


Aplicaciones típicas de los fusibles BT

Los fusibles están reconocidos en las normas como dispositivos apropiados para la protección contra sobrecorrientes (sobrecargas y cortocircuitos). Algunos ejemplos de empleo son:

Protección de líneas y conductores. Se debe verificar:

         Frente a las sobrecargas


         Frente a los cortocircuitos


Protección de motores y aparamenta asociada (contactor + relé térmico). Debiendo cumplir:

     La característica It del fusible no debe cortar la curva de arranque normal del motor en las condiciones especificadas (Número de arranques sucesivos y tiempo de arranque).

         El fusible debe proteger:

o   El motor, frente a los cortocircuitos (limitando desperfectos).
o   El relé térmico en los cortocircuitos debe cumplir: I2t relé  I2t total fusible.
o   Los contactos del contactor (soldadura) I limitada fusible  I repulsión contactor.

         Proporcionar al conjunto fusible-contactor-relé la capacidad de cortocircuito necesaria.


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