Sigurante fuzibile

Sigurante fuzibile

In mod normal, amperajul unui conductor reprezinta o limita a circuitului electric ce nu trebuie depasita intentionat. Sigurantele fuzibile sunt proiectate tocmai pentru a actiona in cazul unor astfel de "supra-curenti". O siguranta fuzibila nu este altceva decat un fir conductor scurt, proiectat astfel incat, in situatia unui curent excesiv, acesta sa se separe prin topire, deschizand circuitul.

Modul de conectare in circuit

Sigurantele fuzibile se conecteaza tot timpul in serie cu componentul sau componentele ce necesita o protectia la supra-curent, astfel incat, in cazul deschiderii circuitului prin topirea sigurantei, curentul prin toate componentele sa scada la zero. Desigur, o siguranta fuzibila conectata pe o ramura a unui circuit paralel, nu va afecta curentul prin celelalte ramuri.

Simbol si prezentare

Simbolul sigurantei fuzibile pe care il vom folosi, este cel in forma de "S", precum in figura de mai sus.

In mod normal, firul conductor este acoperit de un invelis protector pentru minimizarea pericolelor arcului electric in cazul deschiderii bruste a circuitului. In cazul sigurantelor din locuinta clasice, "litele" sunt protejate de un patron din ceramica. Sigurantele fuzibile folosite in cazul autoturismelor sunt transparente, astfel incat elementul fuzibil poate fi observat direct.

Deoarece sigurantele fuzibile sunt proiectate pentru a se "defecta" in cazul in care limita maxima de curent din circuit este depasita, este ideal ca acestea sa poata fi indepartate si inlocuite cu usurinta din circuit. Acest lucru inseamna ca sigurantele fuzibile vor fi introduse intr-o cutie de sigurante si nu vor fi lipite sau prinse direct pe circuit.

Intrerupatoare automate

Intrerupatoarele automate sunt cele mai utilizate dispozitive pentru protectia la supra-curent. Aceste dispozitive sunt niste intrerupatoare proiectate special pentru deschiderea automata si oprirea alimentarii cu energie electrica in cazul aparitiei unui supra-curent.

Intrerupatoarele automate mici, precum cele din locuinte, comerciale si pentru iluminat, functioneaza pe baza termica. Acestea contin o banda bimetalica (o banda subtirea formata din doua metale puse cap la cap). La trecerea curentului din circuit prin aceasta, banda bimetalica se curbeaza sub actiunea caldurii disipate. Atunci cand forta generata de banda este suficient de mare (datorita supra-curentului ce o incalzeste), mecanismul de intrerupere este actionat iar intrerupatorul va deschide circuitul.

Intrerupatoarele automate mai mari, sunt actionate de forta campului magnetic produs de conductoarele strabatute de curent din interiorul acestuia, sau pot fi actionate de dispozitive exterioare (relee de protectie) ce monitorizeaza curentul din circuit. In ambele cazuri, dispozitivul nu se distruge, ci doar se deschide; acesta poate fi reinchis prin actionarea unei manete si nu necesita nicio inlocuire precum este cazul sigurantelor fuzibile.

Rezistenta electrica a sigurantelor fuzibile

Sigurantele fuzibile sunt catalogate dupa curentul maxim admis prin ele, si anume, in amperi. Cu toate ca functionarea acestora depinde de generarea caldurii in cazul curentilor excesivi de catre propria lor rezistenta, acestea sunt construite astfel incat sa contribuie cu o rezistenta aditionala neglijabila in circuitul protejat. Acest lucru se realizeaza printr-un fir conductor cat mai scurt posibil. La fel cum amperajul unui conductor nu depinde de lungimea sa, un fir folosit pentru construirea sigurantei fuzibile se va topi la un anumit curent indiferent de lungimea acestuia. Din moment ce lungimea nu reprezinta un factor pentru capacitatea maxima in curent a sigurantei, cu cat aceasta lungime este mai mica, cu atat rezistenta dintre cele doua capete ale firului va fi mai mica.

Aparitia arcului electric

Totusi, trebuie luata in considerare si situatia in care o siguranta fuzibila se topeste ("sare"): capetele libere ale firului conductor vor fi separate in acest caz de un spatiu liber si o diferenta de potential (tensiune) intre acestea. Daca firul nu este destul de lung, intr-un circuit de tensiune inalta, este posibila ionizarea aerului dintre capete si re-inchiderea circuitului prin acest mediu.

Atunci cand siguranta se arde, intreaga cadere de tensiune a sursei de alimentare se va regasi pe aceasta, iar curentul din circuit va fi zero.

In cazul in care caderea de tensiune la bornele unei sigurante fuzibile topite este suficient de mare, este posibila aparitia arcului electric ce duce la aparitia unui curent in circuit, lucru pe care nu-l dorim.

Prin urmare, sigurantele fuzibile sunt catalogate atat in functie de curentul de "deschidere" cat si in functie de tensiunea de strapungere a dielectricului existent intre cele doua capete dupa arderea acesteia.

Sigurante fuzibile cu temporizare

La aparitia unui curent de 35 A printr-o siguranta fuzibila de 30 A, aceasta se poate arde instant sau poate prezenta o anumita durata de timp pana la topirea conductorului metalic, in functie de tipul dispozitivului. Unele sigurante sunt proiectate sa se arda extrem de repede, pe cand altele necesita un timp mai indelungat de "deschidere", sau chiar amanarea deschiderii, in functie de aplicatie. Acestea din urma poarta denumirea de sigurante fuzibile lente, spre deosebire de celelalte, ce pot fi catalogate drept sigurante fuzibile rapide.

O aplicatie clasica a sigurantelor fuzibile lente este in cazul protectiei motoarelor electrice, unde curentii de pornire pot ajunge pana la valori de zece ori mai mari decat curentii normali de functionare. Daca ar fi sa folosim cele rapide, nu am putea porni motorul in primul rand, deoarece curentii de pornire foarte mari ar duce la distrugerea imediata a sigurantei fuzibile. In cazul sigurantelor lente, elementul fuzibil este astfel proiectat incat sa prezinte o masa mai mare (dar nu si amperaj mai mare) decat o siguranta rapida, ceea ce inseamna ca incalzirea acestuia va dura un timp mai indelungat, ajungand pana la urma la aceeasi temperatura, indiferent de valoarea curentului.

Pe de alta parte, exista sigurante fuzibile semiconductoare, proiectate pentru o deschidere extrem de rapida in cazul aparitiei unei situatii de supra-curent. Dispozitivele semiconductoare, precum tranzistorii, tind sa fie foarte sensibile la supra-curenti, prin urmare, in cazul acestora este nevoie de dispozitive de o protectie rapida in circuitele de putere mare.

Introducerea corecta in circuit a sigurantelor fuzibile

Sigurantele fuzibile trebuie pozitionate pe faza circuitului, in cazul circuitelor cu impamantare. Scopul este oprirea curentului prin sarcini in cazul in care siguranta se deschide. Putem face o comparatie intre cele doua figuri de mai jos, pentru a vedea diferenta dintre utilizarea unei sigurante pe faza si utilizarea aceleasi sigurante pe neutru.

In acest caz, cand siguranta este introdusa in faza circuitului, la deschiderea acesteia, caderea de tensiune intre oricare punct al sarcinii si pamant va fi zero. Atingerea circuitului este sigura in acest caz, eliminand practic pericolul electrocutarii.

In cazul in care siguranta fuzibila este introdusa pe neutrul circuitului, in cazul deschiderii acesteia, va exista o tensiune periculoasa intre oricare punct al sarcinii si pamant. Atingerea circuitului in acest caz se poate dovedi periculoasa din punct de vedere al electrocutarii.

Indiferent daca folosim sigurante fuzibile simple sau intrerupatoare automate, pozitionarea corecta a acestora in circuit se face conform celor spuse mai sus, si anume: dispozitivul de siguranta trebuie plasat pe partea de putere a circuitului si nu conectat la pamant.

Observatii

Cu toate ca protectia la supra-curent a circuitelor poate oferi intr-o oarecare masura o anumita siguranta la electrocutare in anumite conditii, trebuie inteles faptul ca aceste dispozitive nu sunt concepute in acest scop. Nici sigurantele fuzibile si nici intrerupatoarele automate nu au fost proiectate cu scopul deschiderii in cazul electrocutarii persoanei care atinge circuitul, ci, sunt proiectate pentru deschiderea in cazul supra-incalzirii conductorilor circuitului. Dispozitivele de protectie la supra-curent, protejeaza in principal conductorii de la distrugerea prin supra-incalzire si a pericolelor asociate cu conductori foarte incinsi, si in alt doilea rand, protejeaza anumite echipamente precum sarcini si generatoare.

Din moment ce valorile curentilor necesari pentru electrocutare sunt mult mai mici decat curentii normali a sarcinilor din circuit, o conditie de supra-curent nu indica neaparat un pericol de electrocutare, ci aceasta poate aparea chiar si atunci cand circuitul functioneaza la parametrii normali. Desigur, exista dispozitive special concepute pentru protectia la electrocutare (detectoare de curenti de defect), dar aceste dispozitive sunt utilizate stric pentru acel scop si nu au nicio legatura cu protectia conductorilor la supra-incalzire.