Sigurante fuzibile

Sigurante fuzibile

Siguranta fuzibila este un aparat de comutatie al carui rol intr-o retea electrica este de protectie, prin deschiderea circuitului daca valoarea intensitatii curentului depaseste o valoare prescrisa. Acest proces se realizeaza prin topirea unuia sau mai multor elemente (benzi, fire metalice conductoare) dimensionate in acest scop. Functionarea sigurantelor fuzibile are loc in special la trecerea unui curent de scurtcircuit, in acest caz limitand amplitudinea si durata acestui current.In cazul in care functionarea circuitului conduce la un curent .

In fig.2.8.se prezinta efectul de limitare a curentului electric din circuit produs de siguranta fuzibila.Simultan cu cresterea intensitatii curentului din circuit, curent ce trece si prin elementul fuzibil ,are loc o incalzire a acestui element datorita efectului Joule .Dimensiunile elementului fuzibil sunt astfel alese incat la cresterea temperaturii fuzibilului apare fenomenul de topire a materialului acestuia (temperature sa de topire este mai mica decat a materialului din care sunt realizate conductoarele din circuitulelectric).Intreruperea circuitului nu se realizeaza brusc deoarece apare un arc electric datorita materialului topit .Stingerea arcului electric este determinate de preluareacaldurii degajate de catre mediul exterior elementului fuzibil( granule de nisip, aer) .In fig.2.9 se prezinta caracteristica de suprasarcina(timp-curent) a unei sigurante fuzibile.Un current mai mic decat valoarea nominal (I_n) poate trece prin circuit un timp infinit fara ca siguranta sa nu se topeasca .Cand intensitatea curentului depaseste valoarea nominal, cantitatea de caldura degajata creste si la un anumit moment elemental fuzibil se topeste .Intervalul de timp pana la topire este cu atat mai mic cu cat intensitatea curentului este mai mare.

La inlaturarea defectului din retea, care a condus la curentul de scurtcircuit sau de suprasarcina, trebuie inlocuita siguranta fuzibila distrusa cu o alta de acelasi current nominal. In fig 2.10 se prezinta aspectul sigurantei fuzibile inainte si dupa actionare. Se observa in fig.2.10.b distrugerea elementului fuzibil. Constructiv, sigurantele fuzibile se impart in doua mari categorii:

-sigurante fuzibile de joasa tensiune:

Tabel 1. Tipuri constructive de sigurante fuzibile de joasa tensiune.

-cu mare putere de rupere. Sunt utilizate in instalatii cu tensiuni de lucru pana la1000 V si intensitati ale curentului electric intre 100 A si 1000 A.Intensitatea curentului interrupt poate ajunge la 50 kA. In fig.2.11 se prezinta constructia interioara a unui element de siguranta cu mare putere de rupere. Se observa ca banda fuzibila (3) prezinta patru locuri inguste (sectiuni diminuate ).In aceste zone se va initia topirea metalului la trecerea curentului de scurtcircuit. In zona central fiind depus un aliaj usor fuzibil (Pb, Sn, Sb) , cu o temperature de topire bine determinate, in aceasta zona se va topi banda fuzibila la trecerea curentului de suprasarcina. -

-cu filet.Sunt utilizate in instalatii industrial si casnice, in retelele cu tensiuni nominale pana la 1000 V si intensitati ale curentului electric pana la 100 A.

-miniatura.Sunt utilizate in aparatura electrica de masurare, comanda si control, pentru nivele scazute ale tensiunilor nominale si intensitati ale curentului pana la cativa zeci de ampere. In fig.2.12 se prezinta cateva sigurante miniature pentru retele de joasa tensiune.

-sigurante fuzibile de inalta tensiune.Sunt destinate circuitelor alimentate la tensiuni nominale cuprinse in intervalul 1.35kV. Solutia constructive trebuie sa ofere spatiu sufficient pentru a se asigura rigiditatea dielecrica (izolatia electrica) dupa topirea firului fuzibil.

O problema importanta privind utilizarea sigurantelor fuzibile o prezinta protectia selective.Caracteristicile specific sigurantelor fuzibile asigura protectia selective a instalatiilor electrice in care exista numai sigurante fuzibile sau combinatii de sigurante fuzibile si alte tipuri de aparate de deconectare (intrerupatoare, contactoare, relee etc.).

Selectivitatea intre sigurantele fuzibile dintr-un circuit-fig.2.15.a-este posibila pe baza caracteristicii de suprasarcina, in sensul ca siguranta fuzibila din amonte (spre sursa de alimentare ) trebuie sa aiba un current nominal,I_n mai mare decat curentul nominal,I_n al sigurantei fuzibile din aval (spre receptor).In cazul retelelor ramificate-fig.2.15.b se aplica acelasi principiu, cu observatia ca la alegerea curentului nominal al sigurantei din amonte trebuie sa se tina cont ca ea este parcursa de curentii din aval.

Arcul electric.In conditii normale si la intensitati reduse ale campului electric, gazele,in general, se comporta ca elemente perfect izolante din punct de vedere electric.La presiuni mici ( de ordinal milibarilor) chiar la intensitati reduse ale capului electric, un gaz poate conduce curentul electric prin fenomenul de ionizare :atomii gazului elebereaza un electron, devenind astfel ioni pozitivi .Daca acest gaz este situate in camp electric, electronul se va deplasa catre anod, iar ionul pozitiv catre catod, conducand la aparitia unui current electric.Alte cause ale ionizarii gazelor :razele Roentgen, radiatiile corpurilor radioactive, radiatiile cosmice pentru gaze din atmosfera terestra etc.

Arcul electric-fig.2.14-este definit ca fiind o descarcare intr-un gaz caracterizata de o temperature ridicata si o densitate mare de current la electrozi.Temperatura coloanei este de ordinal 500010000^oC si in cazuri deosebite ajungela 50000^oC.Starea de agregare a gazului in coloana arcului se numeste plasma, care in esenta este un gaz ionizat.

In electrotehnica arcul electric nu este dorit si de aceea toate aparatele de comutatie sau protective folosesc principia de stingere a arcului electric.Unuldin aceste principia este racirea fortata a coloanei arcului electic.Acest principiuse foloseste in constructia sigurantelor fuzibile la care stingerea arcului electric se face prin contactul cu granule din material refractor.