Sigurante fuzibile

SIGURANTE FUZIBILE

Sigurantele fuzibile sunt aparate cu intreruperea automata, care protejeaza circuitele de iluminat si de forta impotriva efectelor termice si dinamice produse de curentii de suprasarcina foarte mari si scurtcircuit.

Sigurantele fuzibile au un fir sau o lamela conductoare, montat in serie cu obiectul protejat. Pana la o anumita valoare a curentului, elementul fuzibil este astfel calibrat incat nu produce intreruperea continuitatii circuitului, in cazul curentilor de scurtcircuit si la suprasarcini mari, materialul din care este confectionat fuzibilul se topeste si intrerupe curentul, realizand protectia. Dupa fiecare actionare, elementul fuzibil topit trebuie inlocuit, conectarea sigurantei (restabilirea curentului) facandu-se deci neautomat.

Fig. 3.30. Siguranta cu filet: a - constructia; b modul de racordare la retea.

Ø elementul de inlocuire (patronul fuzibil) alcatuit dintr-un tub de portelan de o anumita forma, umplut cu nisip si inchis la capete cu un capac de contact. Firele fuzibile sunt inchise in masa de nisip (intre capacele de contact);

Ø piesa de contact cu diametrul interior calibrat, avand rolul de a permite introducerea numai a patroanelor pana la o anumita intensitate corespunzatoare circuitului protejat si de a impiedica introducerea unor patroane de intensitate nominala mai mare (care nu ar putea asigura o protectie corecta) ;

capacul filetat cu rolul de a inchide patronul, realizand totodata presiunea necesara de contact si circuitul electric de la capacul superior al patronului la una dintre bornele soclului.

La montarea sigurantelor cu patron cu fuzibil, trebuie ca firul legat la retea sa fie racordat la contactul de fund, iar cel de la receptor la teaca filetata. Aceasta se face in scopul de a se ingreuna atingerea partilor sub tensiune atunci cand siguranta este demontata si receptorul deconectat si de a permite identificarea sigurantelor arse cu indicatorul (creionul) de tensiune sau cu lampa de control.

Ø Sigurantele de joasa tensiune cu mare putere de rupere au o constructie speciala, putand intrerupe curentii de scurtcircuit de ordinul zecilor de kiloamperi. Ele sunt formate dintr-un tub ceramic foarte rezistent, umplut cu nisip si inchis la capete prin capace metalice fig Firele fuzibile sunt trecute prin nisip de la un capac la celalalt si sudate de acestea.

Sigurantele cu mare putere de rupere se folosesc in majoritatea instalatiilor industriale.

Ø Sigurantele tubulare de mica putere sunt utilizate in circuitele de alimentare ale majoritatii aparatelor electronice uzuale. Constructia lor este standardizata, avand forma si dimensiunile din figura Ele sunt formate dintr-un tub cilindric din sticla sau material ceramic, in interiorul caruia se introduce firul fuzibil, ce se lipeste la doua capacele laterale metalice. Prin aceste capacele, siguranta tubulara asigura conectarea in circuitul electric prin intermediul unui soclu avand doua cleme de prindere elastica.

Caracteristici:

Ø Curentul de rupere (capacitatea de rupere) al sigurantei indica valoarea maxima a curentului de scurtcircuit pe care il poate intrerupe siguranta, aceasta ramanand nedeteriorata.

Ø Caracteristica timp-curent (de protectie) t=f(I) reprezinta variatia timpului de functionare al sigurantelor fuzibile in functie de supracurent.

Protectia instalatiilor electrice prin sigurante fuzibile se realizeaza prin compararea caracteristicii de protectie a fuzibilului sigurantei, cu caracteristica termica a obiectului protejat

In figura sunt reprezentate patru caracteristici de topire, apartinand sigurantelor de joasa tensiune :

Ø caracteristica de topire inerta (cu intarziere) A, care se recomanda in cazul receptoarelor cu varfuri de curent de durata relativ scurta (motoare asincrone, transformatoare de pute^re, condensatoare de putere etc.) ;

Ø caracteristica de topire rapida B, care se recomanda in protectia cablurilor, conductoarelor si in general a instalatiilor in care nu se produc varfuri mari de sarcina;

Ø caracteristica de topire ultrarapida C, care se foloseste cu succes la protectia receptoarelor cu capacitate termica redusa ca, de exemplu in cazul redresoarelor cu germaniu si siliciu;

Ø caracteristica de topire mixta (inert-rapid) D, care se recomanda pentru protectia instalatiilor unde se folosesc motoare asincrone cu regim greu de pornire, dar care necesita o deconectare rapida la scurtcircuit.

Ø Curentul nominal (I_n) al unei sigurante tubulare este curentul suportat de siguranta un timp indelungat, fara deteriorare si fara depasirea incalzirii prescrise.

Dupa modul de functionare si de ardere, sigurantele pot fi:

foarte rapide, simbol FF;

rapide, simbol F,;

semitemporizate, simbol M;

temporizate, simbol T ;

foarte temporizate, simbol TT.

Cele mai utilizate tipuri de sigurante tubulare sunt cele temporizate (T) si cele rapide - (F), pentru care caracteristicile de protectie (v. fig. se precizeaza prin durata de

functionare la curenti mai mari decat cei nominali, conform tabelului

Sigurantele temporizate admit curenti de cateva ori mai mari un timp mai indelungat,

si se monteaza in partea de retea a aparatelor, pentru a permite pornirea acestora.

Sigurantele rapide trebuie sa se intrerupa foarte repede la supracurenti, pentru a proteja, dispozitivele semiconductoare si se utilizeaza la protectia tranzistoarelor, tiristoarelor etc.

Functionarea sigurantelor fuzibile

Aparatele de protectie au rolul de a sesiza depasirea limitelor impuse de regimul nominal si prin comenzile pe care le dau evita producerea avariei. Cele mai frecvente deranjamente in instalatiile electrice se datoreaza regimurilor de supracurenti, care sunt de 2 feluri: de scurtcircuit si de sarcina. Regimul de supracurenti de scurtcircuit are loc cand curentul creste de la 6 pana la 10 ori curentul nominal. Partile din instalatie parcurse de curenti de scurtcircuit se deterioreaza rapid daca acesti curenti dureaza un timp indelungat. De aceea protectia la acest regim trebuie sa fie teoretic instantanee. Aparatele care protejeaza la scurtcircuit in instalatiile de joasa tensiune sunt sigurantele fuzibile si releele electromagnetice.

Regimul de supracurenti de sarcina are loc cand curentul creste peste valoarea curentului nominal cu 10-20%. Supracurentul de sarcina este periculos numai daca este mentinut in timp mai mare decat cel dupa care se atinge limita solicitarii termice. Acesta se atinge mai repede, daca supracurentul este mai mare si mai incet. De aceea, protectia la acest regim este temporizata si se asigura prin sigurante fuzibile si relee termice. Sigurantele fuzibile sunt aparate pentru protectie atat la suprasarcina, cat si la scurtcircuit. Au in constructia lor un fuzibil strabatut de curentul supravegheat si care intrerupe circuitul prin topire. Legatura dintre curentul electric si timpul in care are loc topirea fuzibilului se numeste caracteristica sigurantei fuzibile I=f(t).

Sigurantele fuzibile de joasa tensiune se executa in 2 variante constructive: cu filet (pana la 100 A) si cu mare putere de rupere (de la 100 la 630 A).

Sigurantele cu filet sunt formate din 3 elemente principale: soclul, patronul si capacul. Sigurantele cu mare putere de rupere se mai numesc si sigurante cu maner datorita manerului cu care se poate monta fuzibilul in soclul sigurantei.

Sigurante insurubate cu element fuzibil

Aceste sigurante, inca mult raspandite, constau dintr-un corp de ceramica, format din cilindri de diametre diferite. La ambele capete se gasesc contacte metalice, legate printr-un fir amplasat intr-o camasa de nisip cuartos. La o anumita depasire a curentului nominal (suprasarcina) acest fir se topeste si se intrerupe circuitul, inainte sa apara defectiuni in retea. Timpul de reactie variaza dupa intensitatea curentului intre cateva fractiuni de secunda si mai multe secunde. La exterior se recunoaste o siguranta arsa dupa pastila de identificare cazuta sau topita. Aceasta este o placuta mica metalica amplasata pe centrul capacului de contact exterior. Capacele soclurilor sunt prevazute cu un vizor de sticla pentru observarea starii sigurantelor dintr-o privire. Pentru o verificare precisa trebuie demontat elementul de siguranta, deoarece se poate intampla ca si dupa topirea firului, pastila sa adere in continuare la corpul ceramic.

Figura 3. Elementul fuzibil al unei sigurante fuzibile

Elementele fuzibile au diametre diferite la capatul subtire; cu cat este mai mare curentul nominal, cu atat este mai mare si diametrul. Pentru a evita montarea unor elemente fuzibile prea puternice, care sa fie ineficiente in cazul unei suprasarcini, soclurile acestora sunt prevazute cu suruburi de reglaj care corespund diametrelor corecte ale fiecarui element de siguranta. Daca in caz de urgenta se foloseste un element mai slab (mai subtire), aceasta nu prezinta risc pentru protectie. In cel mai rau caz se arde siguranta la punerea in functiune a consumatorului.

Utilizare: sigurantele cu element fuzibil se utilizeaza astazi de regula inaintea contorului, intre rampa de alimentare si tabloul de distributie al locuintei. La echipamentele mai vechi se intalnesc si in tablourile de distributie ale locuintelor, domeniu in care predomina de multa vreme sigurantele automate si intrerupatoarele automate de protectie. Ocazional se instaleaza sigurante fuzibile si la constructii noi. Acestea se utilizeaza de regula la circuite destinate alimentarii unor masini sau utilaje de putere mare pe o perioada scurta.

Figura 4 Structura si dimensiunile unui sistem de sigurante fuzibile monopolar si tripolar

Sigurante cu mare putere de rupere

putere de rupere - marime caracteristica unui aparat electric dependenta de tensiunea din circuit si de valoarea celui mai mare curent care poate fi intrerupt de aparatul respectiv.

Structura sigurantelor MPR

La aceste sigurante, firul fuzibil a fost inlocuit cu benzi metalice subtiri, benzi care au reduceri de sectiune sau perforari in anumite locuri. In acest fel, zona de incalzire a fuzibilului se concentreaza in aceste locuri, reducandu-se cantitatea de metal topit si implicit limitarea curentului de scurtcircuit si o reducere importanta a incalzirii bornelor de serviciu.

La aceste sigurante, forta de apasare pe contact este asigurata cu resoarte spirale, iar patronul are contactele realizate din bare plate.

Sigurante de inalta tensiune

Se realizeaza in constructii similare celor de joasa tensiune, lungimea tubului si a fibrelor fuzibile fiind insa mult mai mare, corespunzatoare tensiunii nominale a sigurantei.

De obicei, firele fuzibile sunt specializate pe un suport ceramic.

Se construiesc pentru tensiuni pana la 35 KV, curenti pana la 100 A pentru 10 KV:pana la 40 A pentru 25 - 35 KV.

Functionarea este asemanatoare cu cea a celor de joasa tensiune.

Sigurante fuzibile temporizate (inerte)

In mod normal, sigurantele fuzibile sunt caracterizate de o functionare foarte rapida (miimi de secunda); exista situatii in care apar supracurenti de scurta durata, inevitabili, care se pot asimila unor curenti de scurtcircuit de valoare mai mica. In acest caz, o siguranta fuzibila normala intrerupe circuitul iar aceste instalatii electrice nu pot fi puse in functiune. De aceea, in acest caz se folosesc sigurante fuzibile temporizate, care suporta un timp relativ lung ( secunde sau minute) supracurenti de cateva ori mai mari decat curentul lor nominal. La scurtcircuit, aceste sigurante actioneaza la fel de rapid ca sigurantele fuzibile normale.

Sigurante fuzibile rapide (fast)

Sigurantele fuzibile rapide sunt caracterizate prin punct de vedere constructiv prin aceea ca firul fuzibil este realizat dintr-un singur metal (cupru sau argint) si uneori, este pretensionat.

. avantaje. Ele reprezinta tipul cel mai folosit de sigurante fuzibile, avand o constructie relativ simpla si o putere mare de rupere.

. sigurantele rapide prezinta insa si unele neajunsuri, printre care cele mai importante sunt urmatoarele:

. argintul si cuprul (metale folosite pentru realizarea firului fuzibil) au o temperatura de topire foarte ridicata (967°C cuprul si 1083°C argintul) ceea ce, in cazul unor curenti de serviciu foarte apropiati de cel nominal, determina incalziri importante ale bornelor si ale conductoarelor de racord;

. temperatura ridicata a firului fuzibil favorizeaza oxidarea treptata a firului fuzibil (indeosebi la ilizibilele din cupru), ceea ce determina reducerea sectiunii active a acestuia si provoaca, dupa un timp relativ scurt de exploatare, topirea sa chiar la curenti mai mici decat curentii nominali.

. in cazul consumatorilor caracterizati prin supracurenti inevitabili de scurta durata, la punerea sub tensiune (ca de exemplu: motoarele electrice cu rotorul in scurtcircuit, instalatiile mari de iluminat incandescent, transformatoarele), aceste sigurante nu pot realiza o protectie eficace, deoarece, daca sunt dimensionate astfel incat sa nu se topeasca la supracurenti obisnuiti, ele nu mai realizeaza o protectie suficient de rapida la curentii de scurtcircuit.