Fusibles Diferenciales Magnetotermicos Para PDF

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Fusibles, magnetotérmicos y diferenciales.

Tema Fusibles, magnetotérmicos y diferenciales

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Fusibles

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Fusibles.

Los cortacircuitos fusibles son el medio más antiguo de protección de los circuitos eléctricos.

Se denomina fusible a un dispositivo, constituido por un soporte adecuado y un filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión (60º y 200º C): plomo, estaño, zinc, cobre o aleación de plata, manganeso o níquel, bismuto, cadmio. Los metales que se volatizan fácilmente al calor del arco, deben ser preferidos a aquellos que se funden dejando glóbulos de metal caliente.

El fusible se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga, un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.

El principio de funcionamiento del fusible es, por tanto, muy simple: se basa en intercalar un elemento más débil en el circuito, de manera tal que cuando la corriente alcance niveles que podrían dañar a los componentes del mismo, el fusible se funda e interrumpa la circulación de la corriente.

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Fusibles.

clavija

Porta-fusibles

Fusible de expulsión

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• Tensión nominal: tensión para la que ha sido previsto su funcionamiento, los valores más habituales son: 250, 400, 500 y 600 V en baja tensión, también existen fusibles para alta tensión, aunque en el rango de la media tensión.

Características más importantes de los fusibles:

• La intensidad nominal (calibre) (In) es la intensidad normal de funcionamiento para la cual el fusible ha sido proyectado. Es, por tanto, la intensidad máxima que puede pasar por el fusible en régimen permanente.Los valores habituales son: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 355, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250 A.

• El poder de corte nominal (PdC) o intensidad de ruptura, es la intensidad eficaz máxima de cortocircuito capaz de poder ser interrumpida por el fusible.

Para una misma intensidad nominal, el tamaño de un fusible depende del poder de corte para el que ha sido diseñado, normalmente comprendido entre 6 y 100 kA.

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• Curva de fusión (It): indican el tiempo de desconexión en función de la corriente para un fusible concreto.Es el valor medio entre la curva de prearco (o de tiempos mínimos de respuesta) y la de arco (o de tiempos máximos de respuesta)

• Intensidad de fusión en 5 segundos IF5 (A): Es el valor máximo de intensidad que provoca la fusión del fusible en 5 s. Hace el papel de la IMAG de los magnetotérmicos.

Curva de prearco

Curva de arco

Curva de fusión

5 seg

I F5

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Otras características.

• Intensidad de no fusión (Inf) y de fusión (If) del fusible en A: La intensidad de no fusión es la intensidad eficaz de sobrecarga, ligeramente superior a la intensidad nominal, que el fusible es capaz de soportar durante el tiempo convencional (dicho tiempo depende de la IN del fusible) con la seguridad de no fundirse.La intensidad de fusión es la intensidad eficaz de sobrecarga, muy superior a la intensidad nominal, a la cual el fabricante asegura su fusión en el tiempo convencional. Entre la diferencia de estos valores se crea un banda de dispersión en la cual no puede asegurarse la fusión del fusible.

Siendo s/ UNE 21.103 y EN 60269-1 :

Curva de prearco

Curva de arco

Curva de fusión

PdC

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Tipos de fusibles.

Se pueden clasificar según:

• Su clase de servicio

• En función de su tamaño.

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Tipos de fusibles en función de su clase de servicio.

En cuanto a la clase de servicio los fusibles vienen designados básicamente mediante dos letras; la primera nos indica la función que va a desempeñar, la segunda el objeto a proteger:

Primera letra → Función.

Categoría “g” (general purpose fuses) fusibles de uso general: pueden cortar todas las corrientes por encima de su valor nominal hasta su poder de corte nominal. Son aptos para la protección de sobrecargas y cortocircuitos.

Categoría “a” (accompanied fuses) fusibles de acompañamiento: pueden cortar solamente las corrientes comprendidas entre 3 y 4 veces su corriente nominal y su poder de corte nominal. Son aptos sólo para cortocircuitos.

Segunda letra → Objeto a proteger.

Objeto “G” “l”: Cables y conductores.Objeto “M”: Aparatos de conexión y motores.Objeto “R”: Fusible de actuación rápida u ultra rápida para semiconductores de potencia. Objeto “B”: Instalaciones de minería.Objeto “Tr”: Transformadores.Objeto “D”: Disyuntor.

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Puede llevar otra u otras letras, que indicará la rapidez en la fusión:

FF → súper rápidos.F → rápidos.M → medios.T → lentos.TT → superlentos.

El tiempo de reacción de un fusible depende de la inercia térmica que tenga. Consiste en el tiempo que necesita el hilo fusible en llegar a la temperatura de fusión, que dependerá de la masa a calentar y de las posibilidades de transmitir el calor a lo que le rodea.Los fusibles más rápidos son los de un hilo estirado y sin nada en contacto con él. Si es un cable arrollado en espiral, es más largo y por lo tanto tiene más masa y es más lento. También lo es si el alambre está dentro de arena de sílice, como se hace en algunos casos.Los fusibles '' retardados '' soportan por algunos instantes una corriente muy superior al valor de fusión normal del filamento interno.

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Fundamentalmente se encuentran dos tipos de fusibles en las instalaciones de baja tensión:

- gG o gl (fusible de empleo general y de líneas)

- aM (fusible de acompañamiento de Motor)

Los fusibles de tipo gG o gl (Norma CEI 269-1, 2, 2-1) se utilizan en la protección de líneas, estando diseñada su curva de fusión "intensidad-tiempo" para una respuesta lenta en las sobrecargas, y rápida frente a los cortocircuitos. Es un cartucho limitador de la corriente empleado fundamentalmente en la protección de circuitos sin puntas de corriente importantes, tales como circuitos de alumbrado, calefacción, etc.

Los fusibles de tipo aM, especialmente diseñados para la protección de motores, tienen una respuesta extremadamente lenta frente a las sobrecargas, y rápida frente a los cortocircuitos. Las intensidades de hasta diez veces la nominal (10 In) deben ser desconectadas por los aparatos de protección propios del motor (relé térmico), mientras que las intensidades superiores deberán ser interrumpidas por los fusibles aM.

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La combinación de las letras da múltiples tipos de fusibles, pero tan solo se indicarán los más habituales o utilizados:

Tipo gF: Fusible de fusión rápida. Protege contra sobrecargas y cortocircuitos.

Tipo gT: Fusible de fusión lenta. Protege contra sobrecargas sostenidas y cortocircuitos.

Tipo gB: Fusibles para la protección de líneas muy largas.

Tipo aD: Fusibles de acompañamiento de disyuntor.

Tipo gR: Semiconductores.

Tipo gII: Fusible de uso general con tiempo de fusión retardado.

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Según su tamaño, se tiene:

Cartuchos cilíndricos:

Tipo CI00, de 8,5 x 31,5 mm, para fusibles de 1 a 25 A.Tipo CI0, de 10 x 38 mm, para fusibles de 2 a 32 A.Tipo CI1, de 14 x 51 mm, para fusibles de 4 a 40 A.Tipo CI2, de 22 x 58 mm, para fusibles de 10 a 100 A.

Fusibles tipo D:

Tamaño de 25 A, para fusibles de 2 a 25 A.Tamaño de 63 A, para fusibles de 35 y 50 A.Tamaño de 100 A, para fusibles de 80 y 100 A

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Fusibles tipo D0:

Tipo D01, para fusibles de 2 a 16 A.Tipo D02, para fusibles de 2 a 63 A.Tipo D03, para fusibles de 80 y 100 A.

Fusibles tipo de cuchillas o también llamados NH de alto poder de ruptura (APR):

Tipo CU0, para fusibles desde 50 hasta 1250 A.Tipo CU1, para fusibles desde 160 hasta 250 A.Tipo CU2, para fusibles desde 250 hasta 400 A.Tipo CU3, para fusibles desde 500 y 630 A.Tipo CU4, para fusibles desde 800 hasta 1250 A.

Otra denominación de los fusibles de cuchillas o NH:Tamaño 00 (000), 35 a 100 ATamaño 0 (00), 35 a 160 ATamaño 1, 80 a 250 ATamaño 2, 125 a 400 ATamaño 3, 315 a 630 ATamaño 4, 500 a 1000 ATamaño 4a, 500 a 1250 A

Arena de cuarzo

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Los fusibles de cuchillas o los de cartucho pueden llevar percutor y/o indicador de fusión, el percutor es un dispositivo mecánico que funciona cuando funde el fusible que hace moverse un percutor que generalmente acciona un contacto que señaliza la fusión del fusible y/o actuar una alarma.

Fusible utilizado en instalaciones ferroviarias, el punto rojo que se ve arriba es el percutor que en caso de fundir sobresaldría, encima de este percutor se alojaría el contacto que acciona la señal de fusible fundido.

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El indicador de fusión es una especie de círculo que salta cuando el fusible ha fundido, el color indica el amperaje según la siguiente tabla:

Rosa = 2 AMarrón = 4 AVerde = 6 ARojo = 10 ANegro = 13 AGris = 16 AAzul = 20 AAmarillo = 25 ANegro = 32, 35 ó 40 ABlanco = 50 ACobre = 63 APlata = 80 ARojo = 100 A

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Fusibles cilíndricos de vidrio que se suelen utilizar como protectores en receptores como electrodomésticos, radios, fuentes de alimentación, centralitas detectoras de incendios, etc.

Cuando se cambian estos fusibles se deben sustituir por otro de las mismas características, no tan solo se debe mirar la tensión y amperaje que soporta además se debe tener en cuenta la letra que lleva antes del amperaje porque según cual sea la letra (FF, F, M, T, TT.) el fusible es más o menos rápido en su fusión

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Fusibles para vehículos.

Los fusibles para vehículos, viene indicado en el manual de entretenimiento del coche cuales son los amperajes que deben ir en cada circuito, no obstante el amperaje se indica mediante un código de colores:

Marrón = 5 ARojo = 10 AAzul = 15 AAmarillo = 20 AIncoloro = 25 AVerde = 30 A

En general para todos los fusibles, cuando se funde uno por la causa que sea el resto de los fusibles que no han fundido muy posiblemente hayan perdido las características de fábrica al ser atravesados por corrientes y tensiones que no son las nominales, es por eso que en un sistema trifásico, cuando funde un fusible, lo correcto es cambiar los tres así como en un sistema monofásico lo correcto es cambiar ambos fusibles cuando uno de ellos ha fundido.

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Magnetotérmicos

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• Disparadores directos o primarios de sobreintensidad y tiempo inverso (o disparadores térmicos).

– Se basan en la deformación debida al calentamiento producido por la corriente que atraviesa el disparador, formado por una lámina bimetálica de dos elementos conductores de distinto coeficiente de dilatación.

– El tiempo de retardo es inversamente proporcional a la intensidad (a mayor intensidad, más se calienta y tiene menor tiempo de disparo).

– Se utilizan en la protección contra sobrecargas.– Permiten las sobrecargas no perjudiciales, es decir, con una

duración que no implique elevaciones de temperatura indeseables.

I

t

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• Disparadores directos o primarios de sobreintensidad y retardo independiente (o disparadores electromagnéticos o magnéticos).

– Se basan en la fuerza electromagnética producida por la corriente en la bobina de un electroimán.

– Son disparadores con retardo por dispositivo mecánico de freno.– El tiempo de disparo no depende del valor de la intensidad previa.– Pueden ser de sobreintensidad instantánea. Se utilizan como disparadores

magnéticos rápidos para la protección frente a cortocircuitos. Actúan por la atracción electromagnética, no retardada, de una armadura y se ajustan, según el régimen de carga admisible, a un múltiplo de la corriente nominal, de manera que no actúen frente a las intensidades de arranque o conexión y a las sobrecargas normales del servicio, pero sí frente a los cortocircuitos.

– Se le utilizan en la protección contra cortocircuitos.

I

t

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Límites de disparo térmico en caliente y en frío.

Límites de disparo electromagnético

Id

Ind

Ir

Tiempo convencional.

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• Interruptores magnetotérmicos (PIA). (Norma UNE EN60898).

– Interruptores automáticos, con corte en el aire.– Intensidades asignadas < 125 A.– Poderes de corte < 25 kA.– Diseñados para ser usados por no especialistas.– De constitución modular y fácil instalación.– No necesitan mantenimiento.

– Disponen de un disparador térmico y uno electromagnético.– No tienen capacidad de regulación.– Las características de disparo I(t) están normalizadas (deben de

estar incluidas dentro de unos márgenes)

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• Magnetotérmico

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• Características de los magnetotérmicos.

– Número de polos: uni, bi, tri y tetrapolares

– Poseen tres tipos de desconexión: manual, térmico y magnético.

– Tensión asignada: hasta 400V en c.a.; pueden utilizarse también en c.c.

– Intensidad asignada: 6 a 125 A, aunque en el mercado se pueden encontrar desde 0,5 A. (Las intensidades nominales de los magneto-térmicos más corrientemente utilizados son las siguientes: 1,5 - 3 - 3,5 - 5 - 7,5 - 10 - 15 - 20 - 25 - 30 - 35 - 40 -45 - 50 y 63A.)

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• Características de los magnetotérmicos.

– Frecuencia asignada: 50 y 60 Hz.

– Curvas características de disparo:

En España las normas EN en vigor especifican una serie de curvas características, que se diferencian entre sí básicamente por los límites de actuación de los disparadores magnetotérmicos

- Curva B - Curva C - Curva D.

- Cuva Z - Curva MA - Curva Unesa

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CURVA B.• Estos magnetotérmicos actúan entre 1,1 y

1,4 veces la intensidad nominal In en la zona térmica y en su zona magnética entre un 3 Iny 5 In, o 3,2 In y 4,8 In, según el tipo de aparato, de acuerdo con las normas EN 60.898 y EN 60947.2, respectivamente.

• Permiten realizar la protección de las personas para longitudes mayores que con la curva C, siendo indicado para instalaciones de líneas y generadores.

• Así, por ejemplo, en un magnetotérmico de intensidad nominal 10A, para una intensidad de 20A, la desconexión la efectuará el elemento térmico en un tiempo comprendido entre 20 seg. y 200 seg.

• Para una intensidad de 50A, la desconexión la efectuará el elemento magnético en un tiempo del orden de comprendo entre 0,01 y0,02 seg.

20 A 50 A

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CURVA C.• Estos magnetotérmicos actúan entre 1,13 y

1,45 veces la intensidad nominal en su zona térmica y en su zona magnética entre 5 In y 10 In, o 7 In y 10 In, según el tipo de aparato, de acuerdo con las normas EN 60.898 y EN 60947.2, respectivamente.

• Se aplican para evitar los disparos intempestivos, en el caso de la protección de receptores, que presentan, una vez en servicio, puntas de corriente de cierta consideración.

• Se utilizan en las instalaciones de líneas-receptores.

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CURVA D.• Estos magnetotérmicos actúan en la zona

térmica con sobrecargas comprendidas entre 1,1 y 1,4 In y en su zona magnética actúan entre 10 In y 14 In, de acuerdo con las normas EN 60.898 y EN 60947.2.

• Son adecuados para instalaciones que alimentan receptores con fuertes puntas de arranque.

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CURVA MA.• Curva de disparo magnético

exclusivamente, con un valor de 12 In, de acuerdo con la norma EN 60947.2.

• Se utilizan para la protección de motores. Los interruptores automáticos equipados con esta curva no son interruptores magnetotérmicos, ya que carecen de protección térmica.

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CURVA Z.

• En su zona magnética actúan entre 2,4 In y 3,6 In, de acuerdo con las normas EN 60.898 y EN 60947.2.

• Se utilizan para proteger instalaciones con receptores electrónicos.

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CURVA UNESA (ICP).

• El disparo térmico actúa entre 1,13 y 1,45veces la In, siendo éste común para todas las curvas. El disparo magnético actúa entre 3,9 In y 8,9 In.

• Se emplean como Interruptores de Control de Potencia (ICPM).

• Esta curva no está englobada en la norma EN, sino en la recomendación UNESA: RU 6101B.

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• Todos los magnetotérmicos utilizados como ICP deberán poder ser identificados por su parte frontal y, además de estar homologados oficialmente y cumplir el Reglamento de Verificaciones Eléctricas, llevarán grabadas las siguientes características:

• a.- Nombre del Fabricante o Marca comercial.• b.- Tipo del aparato.• c.- Intensidad nominal.• d.- Naturaleza de la corriente y frecuencia.• e.- Tensión nominal 230/400 V.• f.- Poder de cortocircuito• g.- Número de fabricación.

– Según la norma VDE-0100 los interruptores automáticos deben protegerse contra sobreintensidades que rebasen su poder de corte. Por este motivo en la caja general de protección de una instalación se colocan fusibles del tipo -gl- cuyo poder de corte supera los 50 kA.

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Diferenciales

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– Los dispositivos diferenciales son un medio eficaz para la protección de las personas contra los riesgos de la corriente eléctrica en baja tensión como consecuencia de un contacto directo.

– El objetivo de los dispositivos diferenciales residuales (DDR), es detectar las corrientes de defecto de fuga a tierra y actuar interrumpiendo el circuito en caso de que dichas corrientes supongan un peligro para las personas o los bienes.

– Las características que definen un interruptor diferencial son el amperaje o corriente nominal o asignada, número de polos, y sensibilidad, por ejemplo: Interruptor diferencial 16A-IV-30mA

– Intensidades nominales= 6, 10, 16, 25, 32, 40, 63, 80 y 100 A.

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– Atendiendo al valor de la corriente diferencial de defecto I∆n

(sensibilidad), clasificamos a los interruptores diferenciales como de:

Baja sensibilidad I∆n > 30 mA

Alta sensibilidad, I∆n ≤ 30 mA

– Las normas UNE EN 61008, UNE EN 61009 y UNE EN 60947-2, establecen los valores de sensibilidades normalizadas I

∆n : 6 mA, 10 mA, 30 mA, 100 mA, 300 mA , 500 mA, 1 A, 3 A, 10 A, 30 A, donde los señalados en negrilla son los preferidos o al menos los más utilizados.

t

I∆

I∆nI∆nf

30mA15mA

En las normas UNE EN 61008, UNE EN 61009 se indica que el valor mínimo admitido de la corriente diferencial de no funcionamiento (IIII∆nfnfnfnf) es 0,5 0,5 0,5 0,5 IIII∆nnnn. Es decir no debe disparar por debajo de este valor, y se admite como margen correcto de disparo de un diferencial a los valores comprendidos entre IIII∆nnnn y 0,50,50,50,5 veces IIII∆nnnn, y por supuesto para corrientes superiores a IIII∆nnnn, siempre ha de disparar.

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Fusibles, magnetotérmicos y diferenciales.Otras características de los diferenciales;

Clase de los interruptores diferenciales:

– Dependiendo de la forma de onda de las corrientes de fuga a tierra a la cual son sensibles, existen dos categorías básicas de diferenciales, definidas como CLASES:

» Clase AC, esta es la clase estándar, los interruptores diferenciales de esta clase son aptos para todos los sistemas donde se prevén corrientes de defecto a tierra senoidales. Asegura la desconexión ante una corriente diferencial alterna senoidal aplicada bruscamente o de valor creciente.

» Clase A, esta clase permite detectar corrientes de fuga alternas o pulsantes con o sin componente continua aplicadas bruscamente o de valor creciente.

» La mayoría de los fabricantes también ofrecen interruptores diferenciales clase B, aptos para los mismos tipos de corrientes que la clase A, esto es corriente alterna y/o continua pulsante y además para corriente continua alisada, como por ejemplo las procedentes de rectificadores de simple alternancia con una carga capacitiva, rectificadores trifásicos de alternancia simple o doble, instalaciones donde se utilicen variadores o inversores para la alimentación de motores, etc.

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Fusibles, magnetotérmicos y diferenciales.Otras características de los diferenciales;

Según el tiempo de respuesta o de disparo:

– Según el tiempo de disparo, los interruptores diferenciales pueden clasificarse como:

» a) Instantáneos, tipo G» b) Selectivos o retardados, tipo S.

– En el campo doméstico y análogo las normas UNE EN61008 (interruptores diferenciales) y UNE EN61009 (interruptores automáticos diferenciales), definen valores normalizados de los tiempos de funcionamiento máximo y del tiempo de no respuesta con respecto al tipo de interruptor diferencial y a la sensibilidad I∆n. En el cuadro siguiente se recogen estos valores.

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