¿Cómo se funde un fusible a su intensidad nominal, independientemente de la tensión?

Question

Sé por lo que he leído en otros sitios que es seguro utilizar un fusible con una tensión nominal más alta cuando se sustituye uno, siempre que la intensidad nominal y la velocidad de reacción sean las mismas.

Por ejemplo, si un fusible tiene una capacidad 125V 1A entonces a 250V 1A se puede utilizar.

Digamos que estos dos fusibles de ejemplo tienen una resistencia de 0,153 y 0,237 ohmios, respectivamente. (Littelfuse 5x20mm tipo cartucho de acción rápida).

Por tanto, ¿es correcto afirmar que el 125V 1A en teoría debería fundirse a 153 mW y el 250V 1A ¿Se funde el fusible a 237 mW? (Utilizando \$P = I^2R\$ )

Answer 1

La intensidad nominal de un fusible representa la intensidad mínima sostenida a la que el fusible se fundirá... con el tiempo. Un fusible de 1A soportará 1A durante mucho tiempo sin fundirse, y si el fusible puede descargar algo de calor en la placa de circuito impreso o tiene flujo de aire a través de él, puede que nunca se funda a 1A.

El parámetro crítico es el \$I^2 \cdot t\$ que le da una idea de la energía (potencia y tiempo) necesarios para reventarlo. (Recuerda que los fusibles están realmente pensados para proteger los circuitos cuando se producen fallos catastróficos).

Es muy importante \$I^2 \cdot t\$ ya que si se sustituye un fusible de acción rápida por uno de acción lenta, aunque ambos indiquen 1A, se necesitarán niveles de energía radicalmente diferentes para fundirlos.

Cuando el fusible está intacto, sólo tiene un \$I \cdot R\$ caída de tensión a través de él. Esta caída no se acercará a la tensión nominal del fusible (de lo contrario, actúa como una gran resistencia y limita la energía disponible para el circuito). Una vez que el fusible se funde, entra en juego la tensión nominal, que representa cuánto potencial de tensión puede soportar el fusible abierto sin saltar y volver a dar tensión al circuito de carga comprometido.

Answer 2

Ya hay algunas respuestas excelentes a esta pregunta, pero yo enfocaría la respuesta de forma ligeramente diferente. Considere el siguiente circuito.

En funcionamiento normal (es decir, sin fusible fundido), V _f es I _L *R, donde R es la resistencia inherente del fusible. La corriente, I _L fluye a través del fusible y la carga. La tensión a través de la carga, V _L \= V _B - V _f donde V _B >> V _f . La mayor parte de la tensión es absorbida por la carga y sólo una pequeña parte es absorbida por el fusible.

Como han señalado otros, la potencia disipada en el fusible es I _L 2 R. A cierto nivel de disipación, el fusible se abrirá. Cuando el fusible se abre, se forma un arco que quema más material del fusible. Durante este proceso, V _f empezará siendo I _L *R (según la definición anterior), sino que se convertirá en V _B como yo _L cae a cero y el fusible se abre completamente. Al final del evento de compensación, toda la V _B aparece a través de V _f y el flujo de corriente se detiene por completo.

La tensión nominal (y la especificación CA/CC) del fusible sólo entra en juego después de que éste se abra. Un fusible con una tensión nominal inadecuada puede ser incapaz de apagar el arco resultante, provocando un fallo rápido del fusible. Del mismo modo, un fusible o un disyuntor de CA dependerá probablemente de un paso por cero para apagar el arco, mientras que los fusibles de CC (especialmente los fusibles de CC de alta tensión) a menudo están apretados con arena u otro material que apague el arco para evitar que la potencia disipada en el arco (teóricamente hasta V _B * I _L ) destruya catastróficamente el fusible y para garantizar que la corriente no siga fluyendo a través de un arco continuo (es decir, el fusible se funde pero la corriente sigue fluyendo a través del plasma entre las partes internas del fusible).

Si el fusible no se funde nunca, la tensión nominal del fusible no importa. En el momento en que se funde, la intensidad nominal deja de importar y sabrás rápidamente si has especificado el fusible de tensión adecuado para tu aplicación.

Answer 3

El fusible "ve" en gran medida sólo su propio entorno. El hilo fusible se funde cuando la entrada térmica neta es suficiente para provocar un aumento de temperatura suficiente para fundir el hilo u otro elemento fusible.

Para obtener una disipación de energía local se necesita cierta caída de tensión a través del fusible.
Potencia = I^2 x R = V^2/R = V x I
Todo esto es equivalente aquí.
La primera está relacionada con la corriente transportada y la resistencia del fusible.
La 2ª está relacionada con la caída de tensión a través del fusible y la resistencia del fusible.
La 3ª se refiere a la caída de tensión a través del fusible x la corriente transportada.

El aporte térmico neto es la energía disipada - energía irradiada por tiempo.

Aquí tiene un buscador de fusibles . parámetros específicos (principalmente la corriente de fusión aquí) búsqueda de fusibles. Leer valor de resistencia. Algunos ejemplos

Dos ejemplos:

100 mA: Un FRS-R-1/10 600 V 0,1 A Mersen Class RK5 600V Time Delay tiene una resistencia de unos 90 mili-Ohmios. ¡V = IR = 0,1 x 0,09 ~= 10 mV !
¡¡¡Potencia = I^2 x R =~ 1 mW !!!

10 A: Un eslabón fusible de corte de aceite Mersen 9F57CAA010 10 A tiene una resistencia de unos 10 mili-Ohmios.
Caída de tensión = IR = 10 x 0,010 = 0,1 V
¡Potencia = I^2 R = 10^2 x 0,01 = 1 vatio !

Answer 4

La respuesta sencilla es que los electrones en movimiento producen calor independientemente del voltaje. El voltaje no importa en esta producción de calor es el mismo independientemente de la tensión. Un amperio produce la misma cantidad de calor debido a la fricción de los electrones que rebotan. Por lo tanto, un amperio de CC es la misma cantidad de calor que un amperio de CA eficaz.

Answer 5

Cuando se funde un fusible, se interrumpe una corriente (en algunos casos bastante grande). El fusible no pasa instantáneamente de "normal" a "completamente fundido": el cable se calienta y se funde, creando una pequeña rotura que se expande porque el cable no se enfría inmediatamente. Cuando la rotura es pequeña, se puede producir un arco (especialmente si la carga es inductiva), que se extingue poco después porque 1) la corriente instantánea llega a cero (ya que se trata de CA) y para cuando la tensión vuelve a su valor máximo, la brecha es lo suficientemente amplia como para que se produzca un arco.

Por lo tanto, cuanto mayor sea la tensión, mayor debe ser la separación. Sin embargo, utilizar un fusible de mayor tensión no supone ningún problema.

Imagina utilizar el fusible pequeño de 250 V con, digamos, 10 kV: se formaría un arco en todo el fusible.

En cuanto a la potencia a la que salta el fusible, es ínfima comparada con la potencia del sistema, pero implica un límite en cuanto a lo bajo que puede ser el voltaje del sistema. Si el fusible tiene una resistencia de 0,237ohm y una corriente de 1A, entonces cae 0,237V, así que si tu sistema funciona con un voltaje similar tendrás problemas.