Un fusibile elettrico protegge un circuito da sovraccarichi e cortocircuiti con tempi di intervento differenti.

Il fusibile è un dispositivo che protegge i circuiti dalle sovracorrenti (sovraccarichi e cortocircuiti) caratterizzato da un’estrema semplicità costruttiva, da bassi costi e presenta un elevato potere di interruzione. Ma ha anche aspetti negativi, quali la non garanzia di interruzione simultanea di tutte le fasi del circuito, tempi di ripristino lunghi e la mancanza di dimensioni costruttive unificate.

Il funzionamento del fusibile

Il fusibile può intervenire in presenza di sovraccarichi e i tempi di intervento devono essere inversamente proporzionali alla corrente stessa.

LIMITAZIONE del valore di picco della corrente di cortocircuito da parte di un fusibile.

In presenza di correnti di cortocircuito, invece, la temperatura aumenta più rapidamente e l’intervento è pressoché istantaneo. Durante l’interruzione di un cortocircuito, l’andamento della corrente si discosta notevolmente dall’andamento presunto e il valore di picco non viene raggiunto: il fusibile presenta un’azione assai limitante sulla corrente di cortocircuito e per questo motivo, tramite opportuni coordinamenti, può anche essere usato come backup per aumentare il potere di interruzione degli interruttori automatici.

Nella modalità di intervento di un fusibile è possibile individuare due caratteristiche fondamentali: il prearco e il funzionamento.

La caratteristica di prearco rappresenta l’intervallo di tempo che intercorre tra l’inizio di una sovracorrente e l’istante in cui l’elemento fusibile fonde con formazione dell’arco.

La caratteristica di funzionamento rappresenta invece l’intervallo di tempo che intercorre tra l’inizio di una sovracorrente e l’istante in cui questa è interrotta (tempo di prearco più tempo di arco).

Tipologia di fusibili

La sigla che qualifica il comportamento di un fusibile è formata da due lettere: la prima in minuscolo, ne identifica il campo di interruzione della corrente; la seconda in maiuscolo, rappresenta invece la categoria di utilizzazione: ecco alcune sigle.

  • “g” (a pieno campo per uso generale): in grado di interrompere tutte le sovracorrenti che determinano la fusione dell’elemento fusibile fino al valore corrispondente al suo potere di interruzione nominale.
  • “a” (a campo parziale per uso combinato): in grado di interrompere tutte le correnti comprese tra la minima sovracorrente indicata sulla caratteristica tempo-corrente e il suo potere di interruzione nominale. Di fatto questi fusibili sono idonei a interrompere solo correnti di cortocircuito e non possono essere utilizzati per la protezione contro i sovraccarichi.
  • G= Fusibile per utilizzo generale.
  • M= Fusibile per la protezione dei motori.
  • R e S= Fusibile per protezione semiconduttori.
  • PV= Fusibile in corrente continua per impianti fotovoltaici.

Fusibili in trasformatori BT

I fusibili possono essere utilizzati per la protezione contro il cortocircuito dei motori ma possono anche essere usati come protezione a primario e secondario di trasformatori BT. Ecco alcuni esempi di tabelle di coordinamento.

TAB 1. Utilizzo dei fusibili per la protezione dei motori 400 V trifase
PROTEZIONE CONTRO IL CORTOCIRCUITO
Motore 3F400 V Fusibile Interruttore automatico(CEI 23-3)
Pn 

 

(kW)

In 

 

(A)

gGIn

 

(A)

aMIn

 

(A)

CurvaD

In

(A)

0,37 0,98 4 2 1,6
0,55 1,5 4 2 2
0,75 1,9 6 4 3
1,1 2,5 8 4 4
1,5 3,6 8 4 6
2,2 4,8 12 6 6
3 6,3 16 8 8
4 8,1 20 10 10
5,5 10,5 25 12 16
7,5 14,7 32 20 20
11 20,9 50 25 32
15 28,5 63 32 40
18,5 35,2 80 40 50
22 41,8 100 50 63
30 55 125 80 80
37 68 160 80 100
TAB. 2. Protezione primario trasformatore BT/BT
Potenza nominaleVA 230 V mono 400 V mono 400 V T
FusibileaM FusibileaM FusibileaM
40 1
63 1 1
100 1 1
160 1 1
220 2 1
250 2 1 1
310 4 2 1
400 4 2 2
450 4 2 2
630 6 4 2
800 8 4 2
1000 10 6 4
1250 10 6 6
1600 10 10 6
2000 12 10 6
2500 16 10 6
4000 20 16 10
5000 25 16 12
6300 25 20 16
8000 40 25 20
10000 50 25 20
12500 63 40 32
16000 80 50 32
20000 100 63 40
25000 125 80 40
31500 160 100 63
40000 200 125 63
TAB. 3. Protezione secondario trasformatore BT/BT (il fusibile di tipo T è utilizzato in elettronica ed è un tipo di fusibile ritardato)
Potenza nominale(VA) 12 V 24 V 48 V 115 V 230 V
Fusibile Fusibile Fusibile Fusibile Fusibile
In (A) tipo In (A) tipo In (A) tipo In (A) tipo In (A) tipo
50 4 T 2 T 1 T 0,4 T 0,2 T
63 5 T 2,5 T 1,25 T 0,5 T 0,25 T
100 8 gG 4 gG 2 gG 1 gG 0,5 gG
160 16 gG 8 gG 4 gG 2 gG 1 gG
220 16 gG 8 gG 4 gG 2 gG 1 gG
310 25 gG 13 gG 6 gG 3 gG 2 gG
450 40 gG 20 gG 10 gG 4 gG 2 gG
630 50 gG 25 gG 13 gG 6 gG 4 gG
800 63 gG 32 gG 16 gG 8 gG 4 gG
1000 80 gG 40 gG 20 gG 8 gG 6 gG
1250 100 gG 50 gG 25 gG 10 gG 6 gG
1600 125 gG 63 gG 32 gG 16 gG 8 gG
2000 160 gG 80 gG 40 gG 16 gG 8 gG
2500 200 gG 100 gG 50 gG 20 gG 10 gG
4000 32 gG 20 gG

 

Fusibili in corrente continua

Nei circuiti in corrente continua, il processo di interruzione della corrente risulta molto più difficoltoso rispetto a quanto avviene con la corrente alternata, a causa del fatto che, mentre per quest’ultima si ha un passaggio naturale dallo zero ad ogni semiperiodo dell’onda (al quale corrisponde uno spegnimento dell’arco durante l’apertura del circuito) tale passaggio non esiste in corrente continua ed è quindi necessario, per poter estinguere l’arco, forzare la diminuzione della corrente fino ad annullarsi. Per questo motivo l’energia termica da assorbire sarà molto più elevata che in corrente alternata.

Per mantenere una sollecitazione termica equivalente al fusibile, bisogna limitare la sua tensione d’uso.

Esistono fusibili costruiti appositamente per la sezione continua degli impianti fotovoltaici; per le altre applicazioni si può fare riferimento alle tabelle di coordinamento dei vari costruttori. Si ricorda che i fusibili aM in corrente continua non sono utilizzabili.

TAB.4 – Esempio di tabella di coordinamento per l’utilizzo di fusibili in corrente continua.
Tensione massima
in alternata in continua
400 V 260 V
500 V 350 V
690 V 450 V

 

Utilizzo dei fusibili di tipo gG cilindrici
Taglia del fusibile Tensione Corrente DC Potere di apertura DC
10 x 38 500 VAC / 250 VDC 16 A 15 kA
14 x 51 500 VAC / 250 VDC 32 A 15 kA
690 VAC / 440 VDC 32 A 10 kA
22 x 58 500 VAC / 250 VDC 80 A 15 kA
690 VAC / 440 VDC 80 A 10 kA

 

Protezione di backup

La protezione di backup è la condizione che si realizza quando in un impianto si utilizza un dispositivo di protezione con potere di interruzione inferiore alla corrente presunta di cortocircuito, purché a monte del dispositivo stesso ve ne sia un altro con potere di interruzione adeguato in grado di intervenire in sostegno.

Il coordinamento di backup tra dispositivi di protezione deve essere confermato mediante specifiche prove di laboratorio non effettuabili certo dagli utilizzatori o dai progettisti di impianti elettrici. I costruttori solitamente rendono disponibili una serie di tabelle di coordinamento alle diverse tensioni. Questo tipo di protezione sfrutta di fatto la capacità di limitazione dei dispositivi di protezione in serie.

Utilizzando un fusibile di idonea taratura, si può raggiungere, con questa tecnica, la possibilità di installare interruttori magnetotermici con potere di interruzione 4,5 kA in punti di impianto con correnti di cortocircuito decisamente maggiori (in alcuni casi fino a 100 kA).

TAB.5 – Tabella di backup fra interruttore trifase 400V con Icn 4,5 kA a valle e fusibile gG a monte.
Interruttore a valle Fusibili a monte gG
In (A) 4 6 10 16 20 25 30 40 50 60 80 100 125 160
0,5 100 100 100 100 100
1 100 100 100 100 100 100
2 100 100 100 100 100 100 100
4 100 100 100 100 100 100 100
6 100 100 100 100 100 100
10 100 100 100 100
16 100 100 100 100
20 100 100 100 100
25 100 100 100
32 100 100 100
40 100 100
50 100 100 100
63 100 100
80 100 100
100 100
125 100

Fonte