¿Se puede colocar un fusible después de una carga?

Question

Teniendo en cuenta que el tratamiento habitual de un fusible es colocarlo en el lado positivo, "antes" de una carga, ¿es sólo una práctica común o está respaldada por una razón real?

¿Se puede colocar un fusible en el lado negativo, "después" de una carga? Teniendo en cuenta que 1, hay una escuela de pensamiento que dice que la corriente fluye del lado negativo al positivo, y 2, la corriente debe ser igual en todos los puntos de un circuito en serie (por lo que una resistencia puede ir en cualquier lado de un led y seguir regulando la corriente). ¿Hay alguna razón específica por la que el fusible se coloque en el lado positivo, aparte de la mera convención?

Y para ello, ¿se puede colocar un fusible en medio de un circuito?

Answer 1

Dependiendo de lo que el fusible está diseñado para proteger, y qué comportamiento se desea cuando el fusible se funde, podría ser colocado en cualquier lugar en serie en el circuito que debe ser interrumpido en condiciones de fallo.

Para un circuito sencillo como éste, las 3 ubicaciones de los fusibles mostradas son válidas y protegerán el LED, el controlador CL25 y la batería en caso de que algo salga mal:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Para algo un poco más complejo como esto, tenga en cuenta que el fusible F2 protege la carga sin proteger el regulador, mientras que el fusible F1 protege el regulador, mientras que no protege la carga para las corrientes de carga inferiores a los límites de fusibles de F1:

simular este circuito

En estas situaciones, es habitual utilizar varios fusibles para proteger subcircuitos individuales.

También hay que tener en cuenta que, a medida que el circuito se hace más complejo, tener un fusible en la ruta de retorno a tierra se hace cada vez más indeseable: Un fusible "típico" introduce necesariamente cierta resistencia en el camino, por el mismo hecho de que el calentamiento de esta resistencia debido a la corriente que la atraviesa hace que el fusible se funda. Por lo tanto, una corriente cambiante a través del retorno a tierra garantiza una tensión cambiante a través del fusible y, por lo tanto, una tensión a tierra variable, como se observa en las siguientes partes del circuito.

Esto puede ser irrelevante en los diseños de baja corriente, en los que la tensión generada a través del fusible, incluso con una carga máxima dentro de las especificaciones, es insignificante en comparación con las tensiones del circuito. Por ello, en algunos circuitos de automoción se puede ver un fusible de retorno.

En todos los demás casos, este comportamiento variable de la tensión de tierra no es deseable, por lo que se evitarían los fusibles en el retorno de tierra.

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Como sugiere rawbrawb En el caso de los fusibles de baja tensión, es decir, cuando la tensión de alimentación es de corriente continua, o de corriente alterna a la tensión de la red o a una tensión lo suficientemente alta como para que resulte perjudicial o dolorosa si se toca accidentalmente, se evita el uso de fusibles de baja tensión:

El retorno a tierra es también la vía de retorno "sin tensión" o de seguridad para un circuito, esencialmente cero voltios, seguro al tacto, y en circuitos con una fuente de alimentación no aislada, a menudo conectado al chasis del dispositivo y eventualmente a la tierra del edificio.

Una percepción natural en un dispositivo no operativo es que, aparte de la propia línea de alimentación, el resto del circuito debería ser seguro de tocar. Cuando un dispositivo de este tipo tiene un fusible en la vía de retorno, el resto del circuito se elevará a la tensión de alimentación, es decir, estará "vivo" o eléctricamente "caliente" cuando se funda el fusible, ya que ahora no hay vía de retorno. Si se tocan esas partes "calientes" del circuito (prácticamente todo el circuito), el ser humano se convertirá en la vía de retorno de la tensión de alimentación.

Hasta que el ser humano no disponga de biofusibles internos, esto expone a los usuarios a un riesgo potencial de electrocución o lesión durante el diagnóstico del dispositivo, a partir de lo que debería ser un circuito "muerto". Por lo tanto, en los dispositivos de alta tensión, tener el fusible en el lado de alta es prácticamente obligatorio. Sí, también se pueden utilizar fusibles adicionales para subcircuitos individuales, para las secciones de baja tensión, por ejemplo.

Answer 2

Un fusible "después" de la carga cambiaría su referencia de tierra, haciendo más difícil hacer mediciones precisas en la carga. La mayoría de las veces, la referencia de tierra de un medidor está simplemente enganchada al chasis. Y aunque habrá una tensión en el terminal de alta de la carga, no fluirá ninguna corriente.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

También tendrás una probabilidad bastante alta de que el fusible esté en cortocircuito por la carcasa del chasis, ya sea consciente o accidentalmente, ya que nadie espera un fusible en esa posición. Cuando se mide la resistencia mientras el circuito está apagado, el fusible parece un cortocircuito y la carga aparece como si estuviera directamente conectada mientras no lo está.

Y tenga en cuenta que cuando el fusible se funde, la carga seguirá conectada a la fuente de alimentación con corriente, lo cual es una situación insegura.

Answer 3

Colocar el fusible antes de la carga (en su lenguaje, por "antes" se entiende el potencial más alto) es puramente una convención de seguridad. En caso de fallo, aísla la carga de la fuente de tensión. La razón por la que se funde el fusible es siempre por un fallo, que puede tener implicaciones de seguridad, de esta manera al menos el sistema se vuelve seguro.

Si el fusible se colocara "después" de la carga (por después en su idioma significa hacia el potencial más bajo), el potencial de la fuente podría seguir estando presente y ser peligroso en la carga aunque el dispositivo no esté funcionando e incluso podría tener un fallo crítico.

Realmente debería decir "colocado hacia el mayor potencial" (que puede ser negativo). Como todo circuito es un bucle, no hay un antes ni un después.

Answer 4

El objetivo de un fusible es desconectar las sobrecorrientes. Para decidir dónde colocar los fusibles, hay que pensar en dónde pueden fluir potencialmente las sobrecorrientes en condiciones de fallo, cuál es la mejor manera de desconectarlas y qué impacto tendrá la apertura de los fusibles en las tensiones del sistema.

Si tu circuito es tan simple como una fuente flotante que conduce una carga flotante, realmente no importa en qué lado lo pongas o incluso si lo pones en el medio entre un par de cargas conectadas en serie. Desconectará la sobrecorriente de cualquier manera.

En los circuitos más complejos, es habitual designar un nodo del circuito como "tierra del circuito" o "0V". Dependiendo de la aplicación, este nodo puede o no estar conectado a la "tierra de la red" y/o a la masa general de la tierra. La mayoría de las cargas de su circuito tendrán un extremo conectado a la "tierra del circuito".

Los raíles de alimentación pueden ser positivos, negativos o incluso AC con respecto a la tierra del circuito.

En estos circuitos la práctica normal sería poner el fusible lejos de la tierra del circuito. De esta manera, además de proteger contra un fallo en el que la carga cortocircuita sus dos terminales, también protege contra fallos en los que el terminal de alimentación de la carga se pone en cortocircuito con la tierra del circuito. También significa que cuando el fusible se funde, la carga no tiene una tensión en relación con la tierra del circuito, lo que normalmente se considera algo bueno (especialmente si la tierra del circuito está referenciada a la tierra de la red).

Poner un fusible en el extremo referenciado a tierra de un dispositivo puede significar que, si/cuando el fusible se funde, una conexión que normalmente estaba a potencial de tierra (aproximadamente) se eleva a una tensión peligrosa. Algunas normas eléctricas prohíben los fusibles en los conductores neutros por esta razón. Incluso en un sistema que no implique tensiones peligrosas, esta subida de tensión puede causar daños.

En un sistema de CC de carril dividido o en un sistema de CA polifásico, la fusión del conductor neutro puede provocar sobretensiones, ya que las cargas de diferentes polos/fases terminan en serie.

Sin embargo, no todos los circuitos se ajustan a este modelo y, en esos casos, hay que pensar en dónde pueden fluir las sobrecorrientes y cómo protegerse de ellas. En algunos casos, puede considerarse innecesario incluir más de un fusible (o, mejor aún, un disyuntor multipolar de disparo común) para proporcionar una protección adecuada. Esto es especialmente cierto cuando se empieza a tratar con salidas de estilo "colector abierto" que conmutan el extremo de "tierra" del dispositivo.