¿Por qué los fusibles tienen una capacidad máxima de ruptura?

Wikipedia me dijo que la capacidad de corte es la corriente máxima que el fusible puede interrumpir de manera segura. No entiendo por qué, si una pequeña corriente puede fundir el fusible, una corriente más grande no puede. Si la corriente que es mayor que la capacidad de corte causará un arco, ¿por qué una corriente pequeña con el mismo voltaje no lo hará?

fuses arc

— Mei sy
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Creo que tiene algo que ver con la capacidad térmica del fusible, y no con el arco, pero no estoy seguro.

— Vladimir Cravero

Si agrega suficiente energía térmica a un fusible lo suficientemente rápido, puede explotar físicamente y expulsar partículas calientes en todas las direcciones. Normalmente esto no se desea. El poder es proporcional a I ^ 2. Por lo tanto, la energía total puede descontrolarse rápidamente si la corriente aumenta. Los fusibles aprobados por la agencia que se utilizan en los bancos de baterías en embarcaciones suelen tener una capacidad de 10,000 Amps. Cuando lo piensas, con suerte la idea de interrumpir una corriente de falla de 10,000 Amp te impresiona de alguna manera. La capacidad de interrupción del fusible debe ser al menos tan grande como la mayor corriente de falla posible.

— mkeith

Respuestas:

Para elaborar un poco sobre la respuesta de Neil_UK ...

Con una sobrecarga modesta, el cable del fusible se derretirá en su punto más débil y romperá la corriente.

Con una sobrecarga mayor, se formará un arco en los extremos del cable roto. Este arco persistirá hasta que se haya derretido más alambre y el espacio sea demasiado largo para sostener el arco.

Con una sobrecarga masiva, el cable se vaporizará. El vapor de metal soportará un arco que recorre toda la longitud del fusible. Este arco persistirá hasta que algo rompa la corriente o el fusible se rompa.

Los fusibles de alta corriente a menudo están llenos de arena para ayudar a apagar el arco, y tienen cuerpos de cerámica dura, en lugar de vidrio, para resistir la explosión.

Anexo, después de algunos comentarios sobre la pregunta y la otra respuesta.

Idealmente, el fusible debe estar clasificado para romper la máxima corriente de falla potencial para el circuito que está protegiendo. Es decir, la corriente máxima que podría fluir si coloca un corto a través de la salida del fusible, teniendo en cuenta el tamaño del transformador de alimentación y todo el cableado de regreso a ese transformador.

A veces eso no es práctico, y debe confiar en los fusibles aguas arriba que se queman en los casos de cortocircuito más extremos. Eso puede ser aceptable si sabe que el fusible aguas arriba se quemará antes de que el fusible aguas abajo falle catastróficamente.

— Simon B
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Y en algún nivel físicamente más grande, de modo que el arco tendrá que abarcar un espacio más grande.

— vidarlo

¿No depende esto también del voltaje? Solo se formará un arco si el voltaje es lo suficientemente alto, ¿no? Suponiendo que el fusible está rodeado de aire en lugar de vacío, ¿no se puede resolver el problema simplemente alargando el fusible, de modo que no se pueda formar un arco al voltaje esperado?

— Vilx-

@ Vilx- Entiendo que se requiere un voltaje mínimo (ruptura) para formar un arco a través de un espacio existente. La razón es que el aire es un aislante y necesita descomponerse primero ionizando partes del aire, permitiéndole entrar en estado de plasma (-> brillante) y volverse conductor. En el caso de un fusible de fusión, el espacio inicial es muy pequeño y, por lo tanto, prácticamente no se necesita voltaje. Además, el espacio está lleno de vapor de metal (y posiblemente de aire caliente), siendo muy conductivo. Ahora que el arco se ha formado (aunque sea muy pequeño), puede extender su longitud al vaporizar los bordes. No se necesita alto voltaje.

— Jonas Schäfer

@ Vilx- Sí. Es por eso que los fusibles también tienen una clasificación de voltaje máximo, como 250 V para fusibles de cartucho pequeños de 20 mm.

— Simon B

solo para agregar 2 centavos: para fusibles típicos de vidrio de 5x20 mm <10 A a 250 V: tipos de baja capacidad de corte, tienen una capacidad de corte de aproximadamente 10 veces la corriente nominal. Los tipos de alta capacidad de corte tienen una capacidad de corte de 1500A típicamente. En comparación, los fusibles HRC (alta capacidad de ruptura) tienen la capacidad de ruptura especificada en el fusible en sí, típicamente mayor de 80,000 A (> 80kA)

— Pau Coma Ramirez

No entiendo que si una pequeña corriente puede fundir el fusible, ¿por qué una corriente más grande no puede?

Una corriente mayor derretirá el cable del fusible. La pregunta es, ¿qué pasa después de eso?

Si el fusible es demasiado pequeño, por lo que la corriente que está tratando de interrumpir está por encima de su clasificación de corriente máxima, entonces el arco puede no apagarse y continuar conduciéndose durante mucho tiempo después de que debería haberse "fundido". Los fusibles a menudo contienen materiales para enfriar y extinguir el arco, por ejemplo arena. Si se vierte más energía de la que está diseñada para apagar, entonces no se apagará.

En un modo de falla más extremo, el fusible puede explotar físicamente.

— Neil_UK
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Ah! ¿Pero entonces ese fusible probablemente no llevaría la cantidad de corriente esperada en esa aplicación? O tal vez lo haría! Una mejor pregunta es: ¿hay ejemplos de situaciones en las que un fusible no se pueda usar solo debido a un parámetro de corriente de ruptura máxima insuficiente?

— Kaz

Básicamente aparece cuando necesita alimentar una carga pequeña de un suministro grande. Idealmente, desea que la capacidad de ruptura de su fusible sea mayor que la posible corriente de falla de su suministro, pero al menos desea que sea significativamente mayor que la clasificación actual del siguiente fusible / interruptor aguas arriba.

— Peter Green

@Kaz Como ejemplo, la mayoría de los fusibles que se encuentran en multímetros baratos no son capaces de romper de manera segura la corriente esperada que fluiría si acorta un enchufe de pared. El fusible dentro de mi platija más agradable es probablemente 3 veces el tamaño (en volumen), bastante pesado (aparentemente está lleno de arena) y dice explícitamente que puede romper 100,000 amperios.

— mbrig

Si su equipo no desconecta la corriente de manera decisiva, pueden pasar cosas emocionantes durante un tiempo notablemente largo

— RedGrittyBrick

@Sean Está descargado en ellos sin importar cómo diseñe su fusible. ¿Qué sucede si el corto está antes de su fusible?

— user253751

Digamos, tenemos un fusible de 13 A en un enchufe.

A <13 A de corriente continua, el fusible no se fundirá; Este es el rango de corriente que el fusible puede manejar de forma segura durante un período de tiempo indefinido

A 13-20 A de corriente de sobrecarga continua: el fusible no se fundirá, pero las partes circundantes en el enchufe pueden sobrecalentarse

A 22 A de corriente de sobrecarga continua: el fusible se fundirá en minutos u horas; un fusible de 13 A se fundirá con una corriente de sobrecarga de aproximadamente 1.6 × su corriente nominal

A 50 A de corriente de sobrecarga continua: el fusible se fundirá en 0.1-20 segundos

A 400 A de corriente de falla: el fusible se fundirá en <0.04 segundos

A 3000 A de corriente de falla, el fusible se fundirá instantáneamente; un fusible de 13 A puede explotar de manera segura hasta 6000 A, también conocido como su capacidad de ruptura

A> 6000 A de corriente de falla: el fusible puede explotar o causar un arco eléctrico peligroso

— reniz77
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