Guia de Aplicacion Ultra Rapidos

Fusibles UltrarrápidosGuía de Aplicaciones

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Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos

ÍndiceIntroducción 3Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3Construcción típica de fusibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3Operación del fusible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Requisitos de protección para fusibles ultrarrápidos 5Diferencias entre fusibles ultrarrápidos y los otros fusibles . . . . . . . . . .5Características requeridas / estipuladas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5Temperaturas ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6Temperatura ambiente circundante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6Enfriamiento forzado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6Corrientes RMS, media y pico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6Características tiempo-corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6Sobretensiones transitorias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

Coordinación con características de semiconductores 7Funcionamiento en cortocircuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7Clasificaciones I2t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7Corrientes pico de fusibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7Tensión de arco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7Tamaño del conductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7Protección del encapsulado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

Hoja de datos de fusibles ultrarrápidos 8Curva característica tiempo-corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8Curva característica AA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9Información de despeje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9Curva característica I2t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9Curva característica de corriente de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10Curva característica de tensión de arco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10Curva característica de corrección por energía disipada . . . . . . . . . . .10Condiciones de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

Dimensionamiento de voltaje nominal 11Clasificación de voltaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11Clasificaciones internacionales de voltaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11Clasificaciones IEC de voltaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11Clasificación americana de voltaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11Dimensionamiento simple de voltaje nominal . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11Dependencia de la frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11Dimensionamiento ampliado de voltaje nominal . . . . . . . . . . . . . . . . .11Combinaciones posibles de AC/DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11Fusibles de AC en circuitos DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12Fusibles bajo DC oscilatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12Fusibles en serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

Dimensionamiento de corriente nominal 13Parte 1. Selección básica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13- Control de amperaje del fusible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14Parte 2. Influencia de sobrecargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14Parte 3. Carga cíclica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15- Fusibles en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16

Áreas de aplicación – Información general 17Corrientes RMS en puentes comunes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

Circuitos rectificadores típicos 18Protección con fusibles 19Fallas internas y fallas externas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19Protección contra fallas internas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19Protección contra fallas externas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19Interrupción del servicio después de la falla del dispositivo . . . . . . . . .19Servicio sin interrupción después de la falla del dispositivo . . . . . . . .19

Fusibles bajo condiciones de DC 20Sistemas alimentados por DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20Baterías como carga eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20Batería como única fuente de alimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

Aplicaciones DC de fusibles AC, cuerpo cuadrado,de Cooper Bussmann 22Ejemplo de cálculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

Sistemas fotovoltaicos 24Selección de fusibles para protecciónde unidades DC regenerativas 25Falla interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Falla de cruce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Falla externa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Conclusiones acerca del modo rectificador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Falla de conmutación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Pérdida de alimentación de AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Disparo de DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25Conclusiones acerca del modo regenerativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26Resumen de selección de voltajepara unidades regenerativas (Servicio 4Q) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

Protección de inversores 27Selección de voltaje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27Selección de corriente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27Selección de I2t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27IGBT como dispositivo de conmutación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27Protección de circuitos impulsores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28Transistores bipolares de potencia y Darlington . . . . . . . . . . . . . . . . .28

Ejemplos resueltos 28Ejemplo 1 - Impulsor de DC con tiristor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28Ejemplo 2 - Fuente de DC con diodos redundantes . . . . . . . . . . . . . .29Ejemplo 3 - Aplicación de unidad regenerativa . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

Anexo 1 - Estándares internacionalesy gama de productos Cooper Bussmann 30Gama de productos Cooper Bussmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31Estándar europeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31Fusibles tipo cuchilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31Fusibles con contactos roscados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31British Standard - BS88 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31Estilo americano – Cuchilla tipo americano y contactos roscados . . . .31Fusibles cilíndricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

Anexo 2 - Sistema de referencia para fusibles 32Sistema de referencia para fusibles ultrarrápidos europeos . . . . . . . .32Sistema de referencia para fusibles ultrarrápidos BS88 . . . . . . . . . . .33Sistema de referencia para fusibles ultrarrápidos americanos . . . . . . .34Fusibles estándar – Tipo FW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34Fusibles especiales – Tipos SF y XL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

Anexo 3 - Instalación, servicio, mantenimientoy aspectos ambientales y de almacenamiento 36Par de apriete y presión de contacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Fusibles con contactos roscados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36Tipos especiales con contactos roscados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36Fusibles con cuchillas de contacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36DIN 43653 - Sobre barras alimentadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36DIN 43653 - En portafusibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36DIN 43620 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37Fusibles para montaje a presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37Alineación del montaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37Materiales de la superficie de contacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37Contactos estañados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37Resistencia a la vibración y al choque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37Servicio y mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37Aspectos ambientales y materiales básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38Almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

Anexo 4 - Glosario 38

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Introducción

A través de los años, los fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann hanconstruido una larga y destacada historia. Desde 1984, Cooper Bussmann haestado en continua expansión con el fin de proveer a sus clientes, fusibles quesatisfacen los principales estándares mundiales. Con base en tres normasinternacionales, además de la norma ISO 9000 en todas sus plantas defabricación, Cooper Bussmann ofrece fusibles ultrarrápidos y accesorios paraprotección de semiconductores de potencia, mundialmente aceptados.

Con el apoyo de su red de distribución y asistencia técnica en todo el mundo,Cooper Bussmann ofrece a la industria las mejores soluciones con fusibles. ElCentro de Tecnología de Alta Potencia “Paul G. Gubany”, de Cooper Bussmann,en donde se alcanzan corrientes de prueba de hasta 300 kA, 750 VCA, tresfases, y 100 kA, 1000 VDC, está a la disposición de sus clientes para realizarlas pruebas necesarias.

El propósito de esta guía es ofrecer a los usuarios un fácil acceso a lainformación y al sistema de referencia cruzada de fusibles ultrarrápidosCooper Bussmann. Los diversos estándares se tratan con ejemplos deaplicaciones, y se señalan los aspectos a considerar en la selección de latensión nominal, corriente nominal y demás datos principales en la protecciónde semiconductores de potencia. Además, se abordan los lineamientos parael montaje de fusibles, con explicaciones sobre cómo leer e interpretar hojasde datos y gráficas Cooper Bussmann.

Este documento no cubre la protección de todas las aplicaciones consemiconductores de potencia, el mercado es demasiado complejo como paraelaborar tal documento. En algunos casos, la selección final de los fusiblesrequerirá de detalladas pláticas técnicas entre el usuario y el departamento deIngeniería de Aplicación de Cooper Bussmann.

Sin embargo, la información mostrada representa una ayuda útil en el trabajodiario y ofrece al lector el conocimiento básico de nuestros productos y susaplicaciones.

AntecedentesEl fusible ha existido desde los inicios del telégrafo; hoy se emplea en laprotección de circuitos para distribución de energía y otros circuitos.

Desde su aparición, el fusible ha evolucionado permanente y notablemente.El moderno fusible de Alta Capacidad de Interrupción (HBC)/alta clasificaciónde interrupción proporciona una protección confiable y económica contra fal-las de sobrecorriente en los sistemas eléctricos actuales.

La operación básica del fusible es simple: la corriente en exceso que pasa através del elemento fusible hace que se funda para aislar el circuito con falla.Hoy en día, se desarrollan fusibles para diversas aplicaciones, con corrientesnominales de algunos miliamperes hasta cientos de miles de amperes, y parausarse en circuitos de algunos volts hasta sistemas de distribución de 72 kV.

El uso más común de los fusibles está en los sistemas de distribución, endonde se instalan para proteger cables, transformadores, interruptores,dispositivos de control y equipos. Junto con los diversos voltajes y corrientesnominales, se modifican las características de operación de los fusibles, conel fin de satisfacer los requisitos específicos de aplicación y protección.

El Glosario contiene las definiciones de los conceptos de diseño de fusiblescon un determinado propósito (clase de fusible).

Los fusibles modernos se fabrican en diferentes formas y tamaños, pero todostienen las mismas características principales. Aunque todos los componentesdel fusible influyen en su desempeño global, el componente clave es el elemen-to fusible, el cual se fabrica con material de alta conductividad y se troquelacon una serie de secciones reducidas llamadas "cuellos" o "puntos débiles",que determinan las características de operación del fusible. El elementofusible está rodeado de un material, comúnmente cuarzo de cierto gradogranulométrico, que "apaga" el arco eléctrico que se forma al fundirse los“cuellos”. Esto es lo que da al fusible su capacidad de limitación de corriente.

El cuarzo se encuentra confinado en un contenedor aislante, llamado cuerpodel fusible, fabricado con cerámica o plásticos de ingeniería. Por último,la conexión del elemento fusible al circuito que protegerá, se realiza medianteconectores terminales, generalmente de cobre. El resto de los componentesde un fusible varía de acuerdo con el tipo de fusible y los métodos de fabri-cación empleados.

Costrucción típica de fusibles

EmpaqueTapa

terminal interior

Cuerpo decerámica

Conectorterminal

Conectorterminal

Tapaterminal exterior

Cuerpo de fibrade vidrio

Elementofusible

Elementofusible

Placaterminal

Cuerpo decerámica

ElementofusibleConector

terminal

Tornillo



Introducción

Operación del fusibleLa operación del fusible depende principalmente de la relación entre el calorgenerado y el calor disipado hacia las conexiones exteriores y la atmósferacircundante. Para valores de corriente de hasta la clasificación máxima delfusible en régimen permanente, se garantiza que todo el calor generado esdisipado, sin exceder las temperaturas máximas preestablecidas para elelemento fusible y el resto de los componentes. En condiciones de sobrecargasostenida, el calor generado es mayor que el calor disipado, lo cual produceun aumento de temperatura en el elemento fusible. El aumento de temperaturaen las secciones reducidas del elemento fusible será mayor que en cualquierotra parte, y una vez que la temperatura alcance el punto de fusión delmaterial del elemento fusible, éste se "romperá", aislando así el circuito. Eltiempo que tarda el elemento fusible en fundirse e interrumpir la corriente,disminuye con el incremento de los niveles de corriente.

El nivel de corriente que provoca la operación del fusible en un tiempo de4 horas, se denomina corriente mínima de fusión. La relación de corrientemínima de fusión a corriente nominal del fusible es llamada factor de fusióndel fusible. Bajo condiciones de sobrecarga excesiva o cortocircuito, hay muypoco tiempo para disipar el calor del elemento fusible, y la temperatura en lassecciones reducidas alcanza el punto de fusión de forma casi instantánea.En estas condiciones, el elemento fusible comenzará a fundirse mucho antesde que la corriente de falla presunta (AC) alcance su primer pico. El tiempotranscurrido desde el inicio de la falla hasta la fusión del elemento fusible sellama tiempo de prearco. La interrupción de una corriente excesiva da comoresultado la formación de un arco en cada sección reducida del elementofusible, lo cual presenta una mayor resistencia. El calor del arco vaporizael material del elemento fusible, y el vapor se fusiona con el cuarzo paraformar una sustancia no conductora, parecida a una roca, llamada fulgurita.El arco también tiende a quemar partes del elemento fusible alejadas de lassecciones reducidas, lo que aumenta la longitud del arco y, a su vez, laresistencia del arco. El efecto acumulativo produce la extinción del arco en untiempo muy corto y el aislamiento del circuito con falla. Bajo tales condicionesde cortocircuito y sobrecarga excesiva, el tiempo total desde el inicio de lafalla hasta el despeje definitivo es muy corto, generalmente de unos pocosmilisegundos. Por lo tanto, la corriente a través del fusible ha sido limitada.Dicha limitación de corriente se logra en niveles de corriente tan bajos como4 veces la capacidad nominal del fusible en régimen permanente.

El tiempo transcurrido desde la aparición del arco hasta su extinción definitivase llama tiempo de arco. La suma del tiempo de prearco y el tiempo de arcorepresenta el tiempo total de operación. Durante el tiempo de prearco y eltiempo de arco se libera una determinada cantidad de energía, que dependede la magnitud de la corriente. Los términos energía de prearco y energía dearco corresponden al tiempo de prearco y al tiempo de arco, respectivamente.Esta energía es proporcional a la integral de la corriente al cuadrado multiplicadapor el tiempo que fluye dicha corriente, I2t, donde “I” es el valor RMS de lacorriente, en amperes, y “t” el tiempo, en segundos, que fluye la corriente.

Para valores altos de corriente, el tiempo de fusión es demasiado corto paraque el calor se disipe en las secciones reducidas (es adiabático), por lo tanto,la I2t de prearco es una constante. Sin embargo, la I2t de arco tambiéndepende de las condiciones del circuito. La información publicada se basa enlas condiciones más desfavorables, y se toma de pruebas reales. Este puntose trata de manera detallada más adelante.

El arco produce una caída de tensión a través del fusible, que se denominatensión de arco. Aunque esto depende del diseño del elemento fusible, tambiénse rige por las condiciones del circuito. La tensión de arco supera a la tensióndel sistema. El diseño del elemento fusible permite mantener la magnitud dela tensión de arco dentro de los límites establecidos. El uso de determinadonúmero de secciones en el elemento fusible, en serie, ayuda a controlar elproceso de formación del arco y la tensión de arco resultante.

Por lo tanto, un fusible bien diseñado no sólo limita el nivel de corrienteprobable, sino también asegura que la falla sea despejada en un tiempomuy corto y la energía liberada hacia el equipo protegido sea mucho menorque la disponible.

Pre-arcing time Arcing time

Possibleunrestrictedfault current

Peak currentstart of arcing

Start of fault

Actual current

Corriente máximaal inicio del arco

Corriente real

Posiblecorrientede fallano restringida

Inicio de la falla

Tiempo Tiempode prearco de arco



Requisitos de protección para fusibles ultrarrápidos

El uso de dispositivos semiconductores de silicio (diodos, tiristores, tiristoresde apagado por compuerta [GTO], transistores y transistores bipolares decompuerta aislada [IGBT]) se ha incrementado en aplicaciones de rectificación,inversión y regulación, en circuitos de potencia y de control. Su capacidadpara manejar altos niveles de energía en un espacio muy pequeño, representauna gran ventaja; sin embargo, su masa relativamente pequeña, limita sucapacidad para soportar sobrecargas y sobretensiones.

En aplicaciones industriales, si una falla eléctrica se desarrolla en algunaparte del circuito, se generan corrientes de falla de cientos de miles deamperes. Los dispositivos semiconductores pueden soportar esas corrientessólo por periodos de tiempo muy cortos. Los niveles altos de corrientecausan dos efectos nocivos en los dispositivos semiconductores. Primero,una distribución no uniforme de corriente en las uniones p-n del silicio creandensidades de corriente anormales que producen daños. Segundo, se crea unefecto térmico, proporcional al producto de I2, (valor RMS de corriente)2, por t,tiempo durante el cual fluye la corriente, es decir, I2t.

Como resultado, el dispositivo de protección contra sobrecorriente debe:

a. Interrumpir de manera segura corrientes de falla probables muy altas entiempos muy cortos.

b. Limitar la corriente de paso a través del dispositivo.

c. Limitar la energía térmica (I2t) que se libera a través del dispositivodurante la interrupción de la falla.

Desafortunadamente, las interrupciones rápidas de corrientes muy altasgeneran altas sobretensiones. Un rectificador de silicio sometido a este tipode interrupciones fallará debido a los fenómenos de ruptura. Por lo tanto,el dispositivo de protección seleccionado también debe limitar la sobretensióndurante la interrupción de la falla.

Hasta aquí, la atención se ha centrado principalmente en la protección contraaltas corrientes de falla. Con el fin de obtener el máximo uso del dispositivo,asociado a una confiabilidad total, el dispositivo de protección:

d. No debe requerir mantenimiento.

e. No debe operar a su corriente nominal o durante condiciones normalesde sobrecarga transitoria.

f. Debe operar de la manera predeterminada cuando se presentancondiciones anormales.

El único dispositivo de protección contra sobrecorriente con todas estascaracterísticas, a un bajo costo, es el moderno fusible ultrarrápido.Los fusibles normales (los que cumplen con la IEC60269-2) están diseñadosprincipalmente para proteger equipo industrial y poseen todas las característicasmencionadas, pero no al grado requerido para protección de dispositivossemiconductores.

Por todo lo anterior, se han desarrollado tipos especiales de fusibles paraproteger dispositivos semiconductores, que se caracterizan por su altavelocidad de operación, los cuales se conocen como fusibles semiconductoreso, más exactamente, fusibles ultrarrápidos.

El término “fusible semiconductor” es inapropiado, ya que no se fabrica conmaterial semiconductor.

Diferencias entre fusibles ultrarrápidosy los otros fusiblesLos fusibles ultrarrápidos han sido desarrollados para reducir al mínimola I2t, la corriente máxima de paso y la tensión de arco. Para asegurarla rápida fusión del elemento fusible del fusible ultrarrápido, sussecciones reducidas tienen un diseño diferente a las del fusible industrialcon clasificación equivalente, y suelen operar a temperaturas más altas.

Los fusibles ultrarrápidos operan generalmente con mayores exigencias dedisipación de calor, debido a las mayores temperaturas de sus elementos, yfrecuentemente vienen en encapsulados más pequeños. Para ayudar a disiparel calor, los materiales empleados en la fabricación del cuerpo o barrilgeneralmente son de mayor calidad.

Los fusibles ultrarrápidos se usan principalmente para protegera los semiconductores contra cortocircuito en donde las altas temperaturasde operación frecuentemente restringen el uso de aleaciones de bajo puntode fusión contra cortocircuito, las cuales son auxiliares en la operaciónde sobrecorrientes bajas. El resultado es que los fusibles ultrarrápidosgeneralmente tienen una mayor capacidad limitadora, para protección contradichas condiciones de sobrecorrientes bajas.

Muchos fusibles ultrarrápidos son físicamente diferentes a los fusibles tipoestándar, y requieren montajes especiales, que tienen como ventaja evitar lainstalación de fusibles incorrectos.

Características requeridas / estipuladasPara proteger con fusibles a los dispositivos semiconductores, debenconsiderarse parámetros tanto del fusible como de los dispositivos. Hay unaserie de factores de influencia asociados con cada parámetro; a continuaciónse muestra la manera de presentarlos e interpretarlos. Estos parámetrosy sus factores asociados deben aplicarse y considerarse con referencia a losrequisitos específicos de los circuitos y las aplicaciones. Algunos de estosfactores se incluyen en las secciones sobre dimensionamiento de tensión,dimensionamiento de corriente y aplicaciones.



Requisitos de protección para fusibles ultrarrápidos

Temperaturas ambientePara temperaturas ambiente mayores a 21 °C, debe reducirse la capacidadnominal de los fusibles para proteger semiconductores. Las clasificacionespara otras temperaturas se muestran en las gráficas de reducción.

Temperatura ambiente circundanteEl montaje deficiente del fusible, fusibles encerrados y la cercanía con otrosaparatos y fusibles puede dar lugar a altas temperaturas ambiente circundante.En estos casos, la clasificación máxima del fusible debe determinarse paracada aplicación, mediante la temperatura ambiente circundante, como se indicaen la sección sobre dimensionamiento de corriente.

Enfriamiento forzadoEn muchas instalaciones, diodos y tiristores son forzados a enfriarse por mediode aire para lograr las clasificaciones máximas. Asimismo, los fusibles puedenmejorar su clasificación cuando son enfriados mediante una corriente de aire.Las velocidades de aire mayores a 5 m/s no producen un incremento signi-ficativo en las clasificaciones. Para mayor información, consulte las hojas dedatos y la sección sobre dimensionamiento de corriente.

Corrientes RMS, media y picoDebe tenerse cuidado especial al coordinar las corrientes de los fusiblescon las corrientes del circuito. Las corrientes de los fusibles comúnmentese expresan en valores RMS (valor cuadrático medio), mientras que en diodosy tiristores se indican en valores medios.

Características tiempo-corrienteEstas características se obtienen mediante la misma secuencia de pruebasque se utlizan para aumento de temperatura, con el fusible a temperaturaambiente antes de cada prueba. Para fusibles estándar, los tiempos nominalesde fusión se grafican contra los valores RMS de corriente, con tiemposde fusión de hasta 10 ms. Para fusibles ultrarrápidos, se usa el tiempo virtualde fusión, que es del orden de 0.1 ms.

Sobretensiones transitoriasAl coordinar las características tiempo-corriente con los valores RMSde corriente y la duración de la sobretensión, deben considerarse los efectosde carga cíclica y sobretensiones transitorias. Los siguientes puntos debentenerse presentes al utilizar las características publicadas:

1. Con respecto a la corriente, las características están sujetas a 5 %de tolerancia.

2. Para tiempos menores a 1 segundo, la duración de la falla y las constantesdel circuito afectan las características tiempo-corriente. Los tiemposnominales mínimos son expresados con relación a las corrientes RMSsimétricas.

3. La precarga a clasificación de corriente máxima reduce el tiempo realde fusión. Las condiciones cíclicas se tratan detalladamente en la secciónsobre dimensionamiento de corriente.

Tabla 1. Factores que afectan a los parámetros de selección de fusibles

* La protección de transistores es más compleja; se aborda en la sección relativa a la protección de IGBT.

ParámetroFactores que afectan al parámetro

Fusible Diodo o tiristor*

Información proporcionada

Fusible Diodo o tiristor*

Corriente RMSen régimenpermanente

Energía disipada(watts) en régimenpermanente

Capacidadde sobrecarga

Capacidadde interrupción

Clasificaciones I2t

Corrientemáxima de paso

Tensión de arco

Ambiente, fijación, cercanía de otrosaparatos y otros fusibles,tipo de enfriamiento

Los mismos que para la corriente

Precarga, sobretensionestransitorias de carga cíclica,tolerancias de fabricación

Nivel de cortocircuito/tensión de ACo DC

Precarga; la I2t total depende de:impedancia del circuito,tensión aplicada,punto de inicio del cortocircuito

Precarga; corriente de falla (efectode segundo orden de tensión)

El valor máximo depende de: tensiónaplicada, impedancia del circuito,punto de inicio del cortocircuito

Ambiente, tipo de circuito,funcionamiento en paralelo,tipo de enfriamiento

Los mismos que para lacorriente

Precarga, sobretensionestransitorias de cargacíclica

Duración de la fallade precarga

Duración de la fallade precarga

Clasificaciones PIV(no repetitivo)

Curvas características(generalmente en valoresde corriente media)

Información completa

Curvas de sobrecarga,impedancias térmicastransitorias

Valor de medio cicloo valores para diferentesduraciones de pulsos

Corriente máximade fusión

Clasificaciones PIV(no repetitivo)

Corriente nominal máxima bajocondiciones específicas, factoresambientales, máxima clasificaciónpor enfriamiento forzado, tamañodel conductor

Se menciona el valor máximo paracondiciones específicas

Curvas características nominalesde tiempo-corriente para fusiblesinicialmente fríos. Lineamientospara el cálculo de ciclos de trabajo

Clasificación de interrupción

Fusibles inicialmente fríos: curvasde I2t total para las condicionesmás desfavorables, constante I2tde prearco, tiempo de despejedel fusibleCurvas para las condiciones másdesfavorables de eslabonesfusibles inicialmente fríos

Pico máximo de tensión de arcograficado contra tensión aplicada



Coordinación con características de semiconductores

Funcionamiento en cortocircuitoLa zona de operación en cortocircuito comúnmente es considerada con tiemposde operación menores a 10 milisegundos (1/2 ciclo, 50 Hz). En esta zonalos fusibles ultrarrápidos son limitadores de corriente. Dado que la mayoría delas aplicaciones son alimentadas con fuentes de AC, comúnmentelos datos de funcionamiento de fusibles están dados para operaciones de AC.Donde sea aplicable, se usan valores RMS de corrientes probables simétricas.

Clasificaciones I2tLa I2t de prearco (fusión) tiende a un valor mínimo cuando el fusible estásujeto a corrientes altas; este valor se encuentra en la hoja de datos. La I2tde arqueo varía con la tensión aplicada, el nivel de falla, el factor de potenciay el punto sobre la onda del inicio del cortocircuito. Los valores de la I2t totalmostrados corresponden a la condición más desfavorable. La mayoríade fabricantes de semiconductores proporcionan las clasificaciones I2tpara sus semiconductores de potencia que no deben ser rebasadas durantela fusión, siempre abajo de 10 ms. Estadísticamente, estos son los valoresmás bajos para un dispositivo precargado.

Para lograr una protección eficaz del dispositivo, la I2t total del fusible debeser menor que la capacidad de I2t del dispositivo.

Corrientes pico de fusiblesEn condiciones de cortocircuito, los fusibles ultrarrápidos son básicamentelimitadores de corriente (la corriente pico a través del fusible es menorque la corriente probable (pico). Las características de “corte” (corriente picodel fusible contra valor RMS de la corriente probable simétrica ) se encuentranen las hojas de datos. Las corrientes pico del fusible deben ser coordinadascon los datos del diodo o tiristor, además de la I2t.

Tensión de arcoLa tensión de arco que se produce durante la operación del fusible varía conla tensión del sistema. Las curvas que muestran las variaciones de la tensiónde arco con respecto a la tensión del sistema se encuentran en las hojasde datos. Debe tenerse cuidado al coordinar la tensión de arco máximadel fusible con la capacidad de tensión transitoria máxima del dispositivo.

Tamaño del conductorLas clasificaciones de corriente RMS asignadas a los fusibles CooperBussmann consideran conductores estándar en cada extremo del fusibledurante las pruebas de clasificación; con valores de 1 a 1.6 A/mm2. El usode conductores más cortos o más largos afecta la clasificación de corrientedel fusible.

Protección del encapsuladoAlgunos dispositivos semiconductores son muy sensibles a sobrecorrientesy sobretensiones en las que los fusibles no pueden operar suficientementerápido a fin de evitar el daño parcial o total del dispositivo. Los fusiblesultrarrápidos continúan empleándose en esos casos para reducir al mínimolas sobrecorrientes cuando el silicio o los alambres de conexión pequeñosse funden. Sin este tipo de fusibles, puede fracturarse el encapsulado quecontiene al silicio, con el potencial de causar daño al equipo o lesionar a laspersonas.

Prospective Current in Amps RMS

Virtu

alP

re-a

rcin

gTi

me

inS

econ

ds



Hoja de datos de fusibles ultrarrápidos

La información eléctrica de los fusibles ultrarrápidos puede obtenersede las curvas características y las hojas de datos correspondientes.A continuación se hace una breve descripción de dicha información.

Curva característica tiempo-corrienteLa curva tiempo-corriente, también conocida como curva de fusión, contieneinformacion vital en la fase de selección y dimensionamiento. Ver Fig. 1.

En el eje horizontal se grafica la corriente de cortocircuito probable (Ip) RMS,simétrica, en amperes; en el eje vertical, el tiempo virtual de prearco (tv),en segundos, como se especifica en la IEC 60269. El tiempo de fusiónde un fusible determinado puede encontrarse con base en un valorde corriente de cortocircuito conocido. En la práctica, los tiempos virtualesmayores de 100 ms, aproximadamente, son equivalentes a tiempo real.

Con los valores de Ip y tv tomados directamente de la curva tiempo-corrientedel fusible se puede calcular su integral de fusión, en A2s (Ip

2 x tv), paraencontrar el valor real de corriente probable. El siguiente método muestra dosejemplos (I1 e I2) y señala las instrucciones para determinar el efecto de unasobrecarga o cortocircuito sobre un fusible.

- Primero, determinar la corriente real de sobrecarga o cortocircuito, ya seacomo ecuación o en forma de curva, ver Fig. 2, I1 = f(tr) e I2 = f(tr).

- Después, calcular el valor RMS de esta corriente en el tiempo. El valorRMS de la corriente en un tiempo dado se encuentra con la fórmulasiguiente:

- Graficar los valores como coordenadas (IRMS, tr) sobre la curvatiempo-corriente del fusible, como se muestra en la Fig. 1.

- Si la curva graficada cruza la curva de fusión del fusible (como IRMS, 2en el ejemplo mostrado en la Fig. 1), el fusible se funde en un tiempoque puede ser encontrado en el punto de cruce (tiempo real). Si la curvagraficada no cruza la curva de fusión del fusible (como IRMS,1 en el ejemplomostrado en la Fig. 1), el fusible no se abrirá. En este caso, la distanciahorizontal entre la curva graficada y la curva de fusión del fusible da unaidea de qué tan adecuadamente manejará el fusible una sobrecarga dada.

El método descrito y los lineamientos acerca de sobrecargas de la secciónDimensionamiento de corriente nominal, determinarán si a largo plazo elfusible puede soportar el tipo de sobrecarga en cuestión.

Esto puede hacerse incluso si los ejes de la curva de fusión están en Ip y tv.Se puede demostrar que una reasignación de los ejes: Ip I RMS y tv t r,no cambian la forma de la curva de fusión.

IRMS (t1) =

i2 dt0

t1

t1

Fig. 1

Fig. 2

Tiempovirtualdeprearco,ensegundos

Corriente presunta, en amperes RMS

Fusión

IRMS = f(tr)

i2 = f(tr)

IRMS, 2 = f(tr)

IRMS, 1 = f(tr)

i1 = f(tr)




Curva característica AARelacionada con la curva de fusión, se da la curva AA (sólo fusibles aR).Debido al riesgo de sobrecarga térmica, la cual puede disminuir la capacidadde interrupción del fusible, está prohibida la fusión o carga más allá de estepunto.

Frecuentemente, la curva AA se indica con una línea horizontal. Para trazarla curva completa de un fusible dado, deben seguirse los siguientes pasos:

- La Ip correspondiente al tiempo igual al cruce de la curva horizontal AAy la curva de fusión real, debe multiplicarse por 0.9 (Ip x 0.9); el valorresultante se marca sobre la curva horizontal AA, ver Fig. 3.

- A partir de este punto se traza una línea a 62 grados que corte a la líneavertical Ip = In (In = corriente nominal del fusible).

Esto completa la curva AA. Note que los 62º sólo son válidos si la relaciónde la década es de 1:2.

Curva característica I2tA petición del usuario, se puede proporcionar una curva I2t que muestre la I2ty el tiempo de despeje como una función de la corriente de cortocircuitopresunta para una tensión del sistema dada, ver Fig. 6. Esto puede facilitarla coordinación selectiva entre el fusible y el semiconductor a protegero los dispositivos en la trayectoria del cortocircuito.

.101

102

1s

103

104n

100 200 300 400 500 600 660

0.3

0.2

0.40.5

1.0

1.5

0.8

0.7

0.9

1.0

1.1

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

X

Ip

I2t100MA2s

I2t – Clearing = f(Ip)10ms 7ms 3ms at 900V

Información de despejeComúnmente, la máxima I2t en condiciones de cortocircuito será la I2tclde despeje completo, para 10 ms, del fusible, la cual está dada para unatensión de trabajo igual a la tensión nominal del fusible, con un factorde potencia: cos ϕ = 0.15, y a un nivel de cortocircuito de 10-15 vecesla corriente nominal.

Esta I2tcl del fusible (a 20 ºC) deberá ser comparada con la I2tscr total de fusión,

para 10 ms, del semiconductor (normalmente a 125 ºC) para confirmarque se garantice la protección; incluso para I2tcl = I2tscr se tiene un margenrazonable de seguridad (fusible frío vs. SCR caliente). Si el fusible despeja auna tensión menor a la mencionada y, quizá, a un factor de potencia diferente,significa que deben usarse dos factores de corriente con la I2tcl dada. La I

2tclresultante de despeje completo será igual a:

I2tcl • K • X (K y X, factores de las figuras 4 y 5)

La I2tscr del dispositivo deberá ser comparada con este resultado.

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

I2t (de despeje) = f(Ip)




Curva característica de corriente de corteLos fusibles son dispositivos limitadores de corriente de cortocircuito. Estosignifica que si ocurre un cortocircuito, se reducirán a un nivel aceptablelas fuerzas mecánicas y térmicas, destructivas y presuntas, en los equiposmodernos. En la práctica, la corriente de cortocircuito está dada como el valorRMS de la corriente de cortocircuito simétrica disponible, llamada Ip. El picomáximo real (condición asimétrica) de esta corriente depende del factorde potencia del circuito. Para cos ϕ = 0.15, el valor pico permanecerá entre:

Curva característica de corrección por energía disipadaEn condiciones específicas, la energía disipada nominal está dada para cadafusible. Para calcular la energía disipada con una corriente de carga menora la corriente nominal, la energía disipada nominal debe multiplicarse por elfactor de corrección Kp. Este factor está dado como función de la corrientede carga RMS, Ib, en porcentaje de corriente nominal, ver Fig. 9.

Ix2.3toupandIx2 pp

En la curva de corte de la Fig. 7, se puede observar que antes de ocurrir lalimitación de corriente, es necesaria cierta cantidad de IP, relativa a la In delfusible. En general, a mayor nivel de cortocircuito, menor Ide corte del fusible.

Prospective Current in Amps RMS

Non currentlimiting

Currentlimiting

102 103

2x102

103

104

105

Pea

kLe

tthr

ough

Cur

rent

104 105 106

Curva característica de tensión de arcoLa tensión de arco pico del fusible y la tensión pico inversa del semiconductorsiempre deben estar coordinadas.

Cuando el fusible se funde, la corriente ha alcanzado un nivel dado duranteel tiempo de fusión. Pero la tensión de arco se genera debido a las seccionesreducidas del elemento fusible, que están inmersas en arena. Esto fuerzaa la corriente a un valor de cero durante el tiempo de arco y, finalmente,se establece el aislamiento permanente, el cual se forma en las seccionesreducidas del elemento fusible, que son convertidas en fulgurita (mezclade metal y arena que se forma durante el arco).

El tiempo de fusión más el tiempo de arco es llamado tiempo de despeje;para tiempos de fusión largos, el tiempo de arco es despreciable. De acuerdocon la Fig. 8, para una clasificación dada de tensión del fusible, la tensión dearco pico, UL, depende principalmente del nivel de tensión de trabajo aplicada,Eg, en RMS. Condiciones de temperatura

En general, la temperatura de las terminales y la temperatura del cuerpofusible no están incluidas en la hoja de datos, pero pueden proporcionarsea solicitud del cliente. Debe recordarse que los datos de temperatura no esuna información confiable para la elección correcta de un fusible en unaaplicación dada. Para mayores detalles, consultar la sección que trata sobreel dimensionamiento de la corriente nominal. Generalmente, para fusiblescon cuerpo de porcelana, el aumento de temperatura se encuentra en elrango de 70-110 ºC en las terminales, y de 90-130 ºC en el cuerpo fusiblecargado al máximo, bajo condiciones IEC.

Fig. 8

Fig. 7

Fig. 9

Corrientemáximadepaso

Corriente probable, en amperes RMS

Sin limitaciónde corriente

Con limitaciónde corriente

√2 x Ip y 2.3 x Ip



Dimensionamiento de voltaje nominal

Clasificación de voltajeEl voltaje nominal del fusible indica el voltaje de AC o DC al cual está diseñadopara operar. La mayoría de los fusibles comerciales están clasificados paravoltajes RMS de AC (45-62 Hz), a menos que en la etiqueta del fusible seespecifique otra cosa.

Para proteger apropiadamente cualquier sistema, la clasificación de voltajedel fusible debe ser al menos igual al voltaje del sistema en cuestión. Todoslos fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann cumplen por lo menos algunode los siguientes estándares: UL 248-13, IEC 60269 1 y 4 ó BS88. Estopermite a los diseñadores seleccionar un fusible ultrarrápido que puedausarse en cualquier parte del mundo.

Clasificaciones internacionales de voltaje

Clasificaciones IEC de voltajeLa IEC requiere que las pruebas de voltaje de AC se realicen al 110 por cientodel voltaje nominal, con factores de potencia entre 10 y 20 por ciento.

Esto permite que el fusible se utilice al voltaje nominal de cualquier parte delmundo, virtualmente, sin temor a la severidad de las condiciones de prueba.El porcentaje extra abarca las fluctuaciones del voltaje de alimentaciónencontradas en algunos convertidores.

Clasificación americana de voltajeLa clasificación americana de voltaje requiere que los fusibles sean probadossólo a su voltaje nominal, con factores de potencia entre 15 y 20 por ciento.En muchos casos, se seleccionan fusibles con clasificación de voltaje muy porencima de los requisitos del sistema.

En algunos circuitos, son normales fluctuaciones de +10 %; esté conscientede esto al seleccionar fusibles tipo americano, ya que no han sido probadospara voltajes por encima de su clasificación.

Dimensionamiento simple de voltaje nominalEn la mayoría de los circuitos convertidores, es evidente la clase y el tamañodel dimensionamiento de voltaje, por lo tanto, la selección del voltaje puedehacerse de inmediato.

Comúnmente se dice que un fusible por sí mismo debe ser capaz de despejarfrente al voltaje máximo del sistema. Si dos fusibles están en serie en la mismatrayectoria de cortocircuito, cada fusible debe estar clasificado para el voltajedel sistema.

Dependencia de la frecuenciaLos voltajes nominales de AC establecidos para fusibles Cooper Bussmannson válidos a frecuencias desde 45 Hz hasta 1000 Hz. Refiérase a la Fig. 1para frecuencias por debajo de 45 Hz. El proceso de interrupción a frecuenciastodavía más bajas tiende a comportarse más como DC, y el dimensionamientode voltaje debe satisfacer lo que se indica en la sección sobre aplicacionesDC de esta guía.

Dimensionamiento ampliado de voltaje nominal

Combinaciones posibles de AC/DCIncluso en convertidores relativamente simples, como el puente de seis pulsos(ver Fig. 2), existe la posibilidad de que el voltaje de dimensionamiento parala selección del voltaje nominal del fusible sea mucho mayor que el voltajede suministro de AC.

Esto es cierto si se trata de un convertidor regenerativo, el cual es capazde regresar energía al suministro. Aquí, en caso de un falla de conmutación,serán superimpuestos el voltaje AC de alimentación, UAC, y el voltaje DCde salida. Para manejar este incremento de voltaje, el voltaje nominal, Un,del fusible debe ser:

Un ≥ 1.8 x UAC

Para mayores detalles, refiérase a la sección Selección de fusibles para laprotección de unidades DC regenerativas.

Fig. 1% de voltajenominal, 50 Hz Voltaje nominal vs. Frecuencia

Frecuencia, en Hz



Dimensionamiento de voltaje nominal

Fusibles bajo AC en circuitos de DCEl proceso de selección se vuelve más complejo cuando se usan fusiblesde AC en circuitos de excitación y motores de DC (ver Fig. 3).

Los parámetros de dimensionamiento son: voltaje de DC del sistema, corrientemínima de cortocircuito y constante de tiempo máxima asociada (L/R ).

Para mayores detalles, refiérase a Aplicaciones de DC de fusibles AC TypowerZilox de Cooper Bussmann.

Fusibles en serieNo es común conectar directamente fusibles en serie. En condicionesde sobrecorriente baja, una pequeña variación en el funcionamiento del fusiblepuede ocasionar que uno de los fusibles se abra antes que el otro, por lo tantoel fusible abierto debe ser capaz de despejar el voltaje total del sistema.Bajo corrientes de falla más altas, ambos fusibles se abren, pero es pocoprobable que el voltaje se comparta equitativamente. Por lo tanto, si seconectan fusibles en serie, debe observarse lo siguiente:

i) Deben estar siempre disponibles corrientes de falla con nivel suficientepara producir tiempos de fusión de 10 ms o menores.

ii) La clasificación de voltaje de cada fusible, Un, debe ser al menos 70 %del voltaje del sistema.

iii) Si la corriente de falla disponible puede producir sólo tiempos de fusiónmayores a 10 ms, entonces la clasificación de voltaje del fusible debe sermayor o igual que el voltaje aplicado.

-

+UDCUAC

UDC

+-

UDC+-

Fusibles en DC oscilatoriaLos fusibles de AC pueden usarse para protección y aislamiento de los GTOe IGBT en el lado de DC de inversores de voltaje conmutados (ver Fig. 4).

En caso de un disparo de DC con muy alto di/dt de corriente de cortocircuito,puede ser posible que la clasificación de DC sea mayor que la clasificaciónde voltaje de AC (para IEC o UL).

Para mayor información, póngase en contacto con el departamentode Ingeniería de Aplicación de Cooper Bussmann.

Fig. 2 Fig. 4

Fig. 3



Dimensionamiento de corriente nominal

La corriente nominal del fusible es la corriente RMS que puede conducirsin rebasar los límites de temperatura aplicables bajo condiciones específicasy régimen permanente, en contraste con los semiconductores, cuya corrientenominal está dada como la media o valor promedio. Muchas circunstanciaspueden afectar la capacidad portadora de corriente de un fusible y producirsu envejecimiento prematuro. Apegarse a la información de las partes 1, 2 y 3siguientes, permitirá una selección correcta de la corriente nominal.

Parte 1. Selección básicaEsta parte aborda solamente los criterios de selección básicos de la corrientenominal del fusible. La corriente de carga real RMS, en régimen permanente,que pasa a través del fusible, debe ser menor o igual a la corriente de cargamáxima permitida calculada, llamada Ib.

Ib = In x Kt x Ke x Kv x Kf x Ka x KbIb: Corriente de carga RMS continua máxima permitida*

In: Corriente nominal del fusible

Kt: Factor de corrección por temperatura ambiente, según la Fig. 1

Ke: Factor de conexión térmica, según la Fig. 2

Kv: Factor de corrección por enfriamiento de aire, según la Fig. 3

Kf: Factor de corrección por frecuencia, según la Fig. 4

Ka: Corrección por altitud excesiva

Kb: Constante de carga del fusible. Comúnmente, para fusibles con cuerpode porcelana es 1.0; para fusibles con cuerpo de fibra de vidrio es 0.8

En caso de terminales de fusible enfriadas por agua, consultar al departamentode Ingeniería de Aplicación de Cooper Bussmann.

*Para periodos de duración de 10 minutos o más, el valor RMS de la corrientede carga no debe exceder este valor.

La densidad mínima de corriente de la barra alimentadora en la que se montanlos fusibles debe ser 1.3 A/mm2 (de 1.0 a 1.6 A/mm2, según la EC 60269).Si la barra alimentadora tiene una densidad de corriente menor, debe reducirsela clasificación del fusible según la gráfica de la Fig. 2.

Por ejemplo, un fusible de 200 A, cuerpo cuadrado, se monta en una barraalimentadora con área de sección transversal de 120 mm2. Para un fusiblede 200 A, el área mínima de sección transversal de la barra alimentadora parasatisfacer el requisito de 1.3 A/mm2, debe ser 154 mm2 (200 A/1.3 A/mm).

Como el tamaño real de la barra alimentadora es 78 % (120 mm2/154 mm)del tamaño recomendado, el fusible debe ser disminuido.

Si dos conexiones son diferentes, el factor Ke respectivo puede encontrarsemediante la fórmula: (Ke1 + Ke2)/2

El montaje de fusibles dentro de gabinetes y otros factores reducen el enfria-miento por convección, comparado con las condiciones IEC. Con base en elsentido común, debe elegirse un factor Ke adicional. En general, a los fusiblesmontados dentro de gabinetes se les asigna un factor Ke de 0.8, adicional.

Temperature Correction Factor

0.50.60.70.80.91.01.11.21.31.4

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ambient Temperature in oC

Kt

Thermal Connection Factor

0.8

0.9

1.0

50% 60% 70% 80% 90% 100%

Ke

100% equals 1.3 amp/mm2

Cooling Air Correction Factor

11.051.101.151.201.251.30

0 1 2 3 4 5 6

Kv

m/sec

Max permissible load currentdue to High Frequency

60

80

100

120

100 1000 10,000Frequency in Hz

% of 50Hzload current

Kf

Esta curva muestra la influencia de la temperatura ambiente sobre la capacidadportadora de corriente del fusible.

La curva muestra la influencia del enfriamiento por aire forzado sobre el fusible.

Requieren atención especial los fusibles con carga de alta frecuencia (comoen los inversores de voltaje conmutados). A altas frecuencias, la capacidadportadora de corriente podría reducirse debido al efecto corona y al efectode proximidad sobre los elementos portadores de corriente dentro del fusible.El uso de la curva de la Fig. 4, generalmente asegura un margen suficiente.

Cuando los fusibles se usan a altitudes excesivas, al disminuir la densidadde la atmósfera, hay un efecto de reducción de enfriamiento sobre el fusible.

Cuando la aplicación es por encima de 2000 metros, debe considerarse unacorrección Ka a la clasificación del fusible:

I = In*(1 – (h-2000)/100*0.5/100)

Donde: I = Clasificación de corriente a altitud excesiva

In = Corriente nominal del fusible

h = Altitud, en metros

Fig.1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4Factor de corrección por temperatura

Máxima corriente de carga permitidadebido a altas frecuencias

Factor de conexión térmica

Factor de corrección por enfriamiento de aire

Temperatura ambiente en oC Frecuencia, en Hz

100 % igual a 1.3 amperes/mm2

% de corrientenominal, 50 Hz

m/seg




Ejemplo 1Un fusible de 200 A, cuerpo cuadrado, es aplicado a una temperatura ambientede 40 °C, y alambrado con cables que tienen una área de sección transversalde 120 mm2, lo cual representa 78 % del tamaño recomendado (1.3 A/mm).El enfriamiento por aire forzado se establece a una velocidad de 4 m/s.La frecuencia de la corriente de carga es equivalente a 3000 Hz. ¿Cuál seráel valor RMS de la máxima corriente Ib permitida en régimen permanente?

Ib = In x Kt x Ke x Kv x Kf x Ka x KbIb = 200 x 0.9 x 0.98 x 1.2 x 0.85 x 1 x 1 = 180 A RMS

Con base en:

In = 200 A

Kt = 0.9, para temperatura ambiente de 40 °C, según la Fig. 1

Ke = 0.98, para 0.78 de la IEC, según la Fig. 2

Kv = 1.2, para 4 m/s de enfriamiento por aire forzado, según la Fig. 3

Kf = 0.85, para una frecuencia de 3000 Hz, Fig. 4

Ka = 1, al nivel del mar, abajo de 2000 metros

Kb= 1, para cuerpo de porcelana

En otras palabras, el fusible de 200 A puede someterse en régimen perma-nente a una corriente RMS máxima de 180 A, bajo las condiciones descritas.

Control de amperaje del fusibleLa máxima corriente de carga permitida, Ib, de un fusible en régimen permanente,puede comprobarse empíricamente realizando mediciones simples de tensiónbajo condiciones de operación reales. Esto debe hacerse después de instalar elfusible en su lugar de operación y de cargarlo al valor Ib calculado:

E2/E1 x ( 0.92 + 0.004 x t ) >_ N

Donde:

E1 = Caída de tensión a través del fusible después de 5 segundos

E2 = Caída de tensión a través del fusible después de 2 horas

t = Temperatura del aire, en °C, al inicio de la prueba

N = Constante (de la hoja de datos, comúnmente 1.5 ó 1.6)

Parte 2. Influencia de sobrecargasLa corriente de sobrecarga máxima, Imáx, a la que puede ser sometidoel fusible de la Parte 1, depende de la duración y la frecuencia de ocurrencia.

Las duraciones se clasifican en dos categorías:

1) Sobrecargas con duración mayor a un segundo

2) Sobrecargas con duración menor a un segundo (llamadas cargasde impulso)

La siguiente tabla contiene los lineamientos generales de aplicación. En laexpresión Imáx < (factor de %) x It, It es la corriente de fusión correspondienteal tiempo t de duración de la sobrecarga, tomado de la curva característicacorriente-tiempo del fusible. Los límites dados permiten calcular la Imáx parauna clasificación de fusible dada o, a la inversa, la clasificación de corrientedel fusible requerida para una sobrecarga determinada, expresada por:

Imáx < (factor de %) x It

A continuación se dan ejemplos típicos de ciclos de carga que incluyencorrientes de sobrecarga.

- El factor de porcentaje para cada sobrecarga debe comprobarse contrala curva de fusión del fusible seleccionado, con base en los lineamientosde la Parte 1.

- No es clara la diferencia entre una situación de carga cíclica pura y unasobrecarga sola. En particular, el último de los tres ejemplos mostradoses típico de esta disyuntiva; por seguridad, tratar este tipo de ciclosde sobrecarga con los lineamientos de la Parte 3.

Light Industrial and Light Traction Substation Service

Industrial Service, Heavy Duty

Electrochemical Processes, etc.

0 6 8 14 16 24h T

1.0 1.25 0.7

2.0 : 10 s

0 6h 24h T

7.00.1

1.5 : 1 min

2.0 : 10 s

h420 T

1.0

1.5 : 1 min

Fig. 6

Fig. 5

Frecuencia deocurrencia

Cargas de impulso(< 1 segundo)

Sobrecargas(> 2 segundos)

Menos de unavez al mes

Imáx < 70 % x ltImáx < 80 % x lt

Menos de dosveces a lasemana


Varias vecesal día


Procesos electroquímicos, etc.

Subestaciones de tracción e industriales ligeras

Servicio industrial, servicio pesado




Ejemplo 2Un fusible de 200 A estará sometido a sobrecargas temporales de 300 Apor 5 segundos. Estas sobrecargas ocurren de tres a cinco veces al día.De la curva característica de corriente-tiempo del fusible, encontramosque la corriente de fusión, It, correpondiente a t = 5 segundos de duraciónde la sobrecarga, es It = 600 A.

De la Fig. 5, el límite real es:

Imáx < 60 % x It = 60 % x 600 = 360 A

Esto significa que pueden soportarse sobrecargas temporales de hasta 360 Ay que el fusible de 200 A seleccionado (sometido a corrientes de 300 A,durante 5 segundo, de 3 a 5 veces al día) trabajará correctamente en estaaplicación.

Parte 3. Carga cíclicaLa carga cíclica que conduce a la fatiga prematura del fusible se define comolas variaciones regulares o irregulares de la corriente de carga, de magnitudy duración suficientes para modificar la temperatura de los elementosfusibles, de tal manera que las secciones reducidas sensibles del elementofusible se dañarán. Con el fin de evitar esta situación, deben realizarse loscálculos necesarios para asegurar que exista un margen de seguridadapropiado para el fusible seleccionado.

Aunque las siguientes reglas empíricas cubren la mayoría de las situacionesde carga cíclica, es imposible establecer reglas generales para todaslas aplicaciones; por lo tanto, para una mayor asesoría, ponerse en contactocon el departamento de Ingeniería de Aplicación de Cooper Bussmann.

1) Ib > IRMS * G

Ib es la corriente de carga máxima permitida, calculada con base en el criterioestablecido en la Parte 1, IRMS es el valor RMS de la carga cíclica. En losejemplos de la Fig. 7 se encuentran algunos factores G de carga cíclica;a solicitud del usuario, Cooper Bussmann proporciona la información completa.En muchos casos, se garantiza un margen de seguridad suficiente con:

G = 1.6

Por lo tanto, la corriente nominal del fusible puede encontrarse mediantela siguiente fórmula:

In >_IRMS* G

Kt * Ke * Kv * Kf * Ka * Kb

Una vez que el fusible ha sido seleccionado mediante este criterio, se requiereverificar que los pulsos de carga individuales –cada uno expresado mediantesus coordenadas (Ipulso, tpulso)– tengan un margen de seguridad B suficiente,en relación a la It de la curva de fusión del fusible, la cual representala corriente de fusión que corresponde a la duración del pulso (t = tpulso);B se obtiene de la Fig. 8.

2) Ipulso < It * B

Esto asegura un tiempo de vida suficiente del fusible cuando está sometidoa este tipo de carga.

Duty Class II

15 min.

G=1.5

150%100%

150% 100%

15 min

60 s

120 s

t

t

100

15 min.

t

G=1.8

200

100

15 min

t

G=1.3

125%

120 min. T

G=1.6

t

Medium Traction Substations and Mining G=2

0

Id : t 1.5 : 90 s

2.0 : 30 s 0h - 2h2h - 10h

10 sec.

10h - 12h12h - 24h

1.30.81.30.7

10151030

Id (p.u.) t (min.)

Duty Class IV

Duty Class III

Duty Class III

Cyclic Pulse Factor B

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

1 10 100 1000T Period Time in Minutes

B

Fig. 7

Fig. 8

Servicio Clase III G = 1.8

Servicio Clase IV G = 1.3

Servicio Clase III G = 1.6

Servicio Clase II G = 1.5

Subestaciones de tracción media y Minería G = 1.3

Factor B de pulso cíclico

Periodo T, en minutos




Ejemplo 3Se tiene una carga cíclica de 150 A durante 2 minutos, seguida de 100 Adurante 15 minutos.

Esto requiere un factor de carga cíclica G = 1.6 (refiérase a la Fig. 7);el valor RMS de la carga cíclica para un periodo T = 17 minutos está dado por:

rms10717

)15*100()2*150( 22

A≈+

Ib > IRMS * G = 107*1.6 = 171 A

Suponiendo que no hay factores de reducción (Kt = Ke = Kv = Kf = Ka = Kb),esta es la corriente de dimensionamiento para la clasificación de In del fusible.

En este situación, un fusible de 200 A puede ser suficiente, sin embargo,una verificación por factor B sigue siendo necesaria, para asegurar queel pulso mantiene una distancia de seguridad suficiente a la curva de fusión:

Ipulso < It * B = 440 A *0.32 = 141 A

It = 440 A se obtiene de la curva tiempo-corriente del fusible de 200 A real,para tpulso = 2 minutos (según la Fig. 9) y B = 0.32 de la Fig. 8, con T = 17.En este caso, Ipulso = 100*1.5 = 150 A, por lo tanto, la desigualdad no sesatisface, y debe seleccionarse un fusible con clasificación más alta: 250 A.

Fusibles en paraleloHay muchas aplicaciones en donde se emplean fusibles en paralelo.

Debido a que el área superficial de dos fusibles pequeños frecuentementees mayor que la de un fusible grande con clasificación equivalente, el efectode enfriamiento también es mayor. Esto da una I2t menor, permitiendouna protección del dispositivo más apropiada o una pérdida de potencia menor.

Sólo fusibles del mismo tipo o número de parte deben usarse en paralelo;y se requiere que sólo uno de ellos proporcione la indicación de estadodel fusible.

Los fusibles deben montarse de manera que permitan una corriente de airey un flujo de calor uniformes en las conexiones. En instalaciones grandes,lo mejor es conectar en paralelo fusibles que tengan valores de resistenciaen frío cercanos.

El valor de I2t de fusibles en paralelo está dado por:

I2t x N2

donde N es el número de fusibles conectados en paralelo juntos.

El montaje debe asegurar una separación de al menos 5 mm entre fusiblesen paralelo adyacentes.

Fig. 9

= 107 ARMS



Áreas de aplicación - Información general

De los dos sistemas (circuitos 2 y 3) de puentes rectificadores monofásicos,el circuito 2 es el menos común, pero tiene ventajas en términos de conexióna tierra y voltajes de aislamiento si la toma central del transformador estáconectada a tierra. Desde un punto de vista energético, es eficiente usarsistemas trifásicos donde sea posible; por lo tanto, los sistemas monofásicosse encuentran comúnmente en aplicaciones de baja potencia que implicancorrientes por debajo de 50 amperes en el primario. Sin embargo, parasistemas de bajo voltaje con baterías y electroplateado, esto puede significarvarios cientos de amperes en el secundario.

El sistema trifásico más común es el que se muestra en el quinto diagrama.

Los otros sistemas rectificadores mostrados están restringidos a aplicacionesde potencia muy alta, que requieren la máxima eficiencia posible paraconversión de energía, pero que también pueden requerir voltajes especialesque no son voltajes de alimentación comunes. En estos casos, la necesidadde transformadores especiales puede ser aprovechada por los puentesrectificadores complejos.

Los dos últimos diagramas se usan para conmutación de AC y controlde fase. Las aplicaciones más comunes son relevadores de arranque suavey relevadores de estado sólido.

Los semiconductores y los fusibles ultrarrápidos asociados se usanen muchas aplicaciones, como controladores de AC, controladores de DC,tracción eléctrica, arrancadores suaves, relevadores de estado sólido,electrólisis, hornos de inducción e inversores. Su fuente de alimentaciónpuede ser la red de alimentación, un generador propio o baterías.

El diseño de los circuitos para estas aplicaciones varía mucho. Algunosde los circuitos más representativos se muestran en las páginas siguientes,junto con información acerca de cómo encontrar el valor RMS de la corrientede carga para la instalación del fusible.

Todos estos tipos de fusible pueden operar a sólo unos amperes o a variosmiles de amperes. En general, los principios de operación del circuitoson los mismos para todas las clasificaciones, ya que el nivel de proteccióndepende de, por ejemplo, la necesidad de proteger al personal contraaccidentes y lesiones, la seguridad de los componentes, etc.

Algunos aspectos de los circuitos y su protección son comúnes a muchasaplicaciones. Esto se tratará detalladamente en las secciones siguientes.

De manera general, las aplicaciones están agrupadas en aplicaciones para ACy aplicaciones para DC; sin embargo, en los circuitos modernos, muchossistemas involucran AC y DC.

Para efectos de selección de fusibles, las aplicaciones que utilizan inversoresde DC a AC –controladores de AC de velocidad variable, sistemas de energíaininterrumpibles (UPS)– comúnmente pueden considerarse en dos partes.Primero, el convertidor de AC a DC y después, la sección del inversor.Esta guía describe primero la parte de AC, en donde se analizan los sistemasrectificadores y los interruptores.

Corrientes RMS en puentes comunesLa mayoría de los circuitos comunes involucran rectificadores que conviertenAC a DC. Existe una serie de formas en las que pueden ser dispuestoslos transformadores de alimentación y los dispositivos de rectificación.Para el propósito de los siguientes diagramas, se usan diodos, aunquetambién pueden utilizarse GTO o tiristores, lo que permitiría controlar el voltajeo potencia de salida.

Existen lugares comunes para instalar fusibles en circuitos rectificadores.La corriente RMS en esos lugares varía en función de la cantidad de ciclosde corriente que estarán fluyendo. Esto aplica para diodos, pero en circuitoscontrolados estos valores pueden ser diferentes, aunque no excederánlos valores mostrados, ya que es lo mismo que en un dispositivo controladopermanentemente activado. En los siguientes diagramas se muestranlos más comunes.

Los pros y los contras de cada una de las posiciones se considerarán en detallemás adelante, para cada uno de los diseños.

El circuito 1 no es frecuente en sistemas electrónicos de potencia, porquela salida de media onda podría ser ineficiente, con mucha distorsión reflejadaa la fuente.



Circuitos rectificadores típicos

1. Single-Phase, Half Wave

2. Single-Phase, Full Wave, Center Tap

3. Single-Phase, Bridge

4. Three-Phase, Wye

5. Three-Phase, Bridge

I271% L

OAD

I1100%

LOAD

I3100%

I2 71%

I1100%

I258%

I1100%

LOAD

LOAD

I382%

I258%

100%I1

I1157% L

OAD

6. Six-Phase, Star

7. Six-Phase Parallel (without IPT)

8. Six-Phase Parallel (with IPT)

9. Single-Phase, Anti-Parallel, AC Controller

10 Three-Phase, Anti-Parallel, AC Control

I241%

I1100%

LOAD

LOAD

I1100%

I241%

I358%

LOADI3

41%

I229%

I1100%

LOAD

I2100%

I171%

LOAD

I3100%

I271% I1

100%

Los fusibles son dispositivos RMS; con base en el 100 por ciento del promediode corriente de salida con carga DC, se pueden encontrar las corrientesde carga RMS correspondientes, I1, I2 e I3.

1. Una fase, media onda

2. Una fase, onda completa, toma central

3. Una fase, puente

4. Tres fases, Y

6. Seis fases, estrella

7. Seis fases, paralelo (sin IPT)

8. Seis fases, paralelo (con IPT)

9. Una fase, antiparalelo, controlador de AC

10. Tres fases, antiparalelo, controlador de AC

5. Tres fases, puente

CARGA

CARGA

CARGA

CARGA

CARGA

CARGA

CARGA

CARGA

CARGA

CARGA



Protección con fusibles

En principio, el fusible debe conducir de manera ininterrumpida todala corriente requerida y cualquier sobrecarga esperada; cuando ocurra unafalla, debe limitar la energía que pasa a través del semiconductor, a un valorque evite su daño.

Falla internas y fallas externas

Como podemos ver en los diagramas, los fusibles pueden colocarseen diferentes posiciones del circuito. Los fusibles pueden colocarse en seriecon los dispositivos semiconductores, en las líneas de alimentación y, algunasveces, en las líneas de salida. Únicamente los fusibles en los brazos delpuente permitirán la máxima capacidad portadora de corriente delsemiconductor como la mínima corriente RMS de cada fusible.

En el diseño de equipo rectificador de alta potencia, hay dos tipos de fallasque deben tomarse en cuenta:

a) El cortocircuito de una celda rectificadora individual, comúnmente llamada“falla interna”. Es rara la falla en la apertura del circuito de un rectificadorde potencia de silicio. Sin embargo, este tipo de falla puede determinarsemediante circuitos de detección.

b) La presencia de un cortocircuito o de carga excesiva en las terminalesde salida del equipo, comúnmente llamada “falla externa”.

Protección contra fallas internasCon el fin de proteger las celdas rectificadoras en caso de una falla interna,deben colocarse fusibles en serie con cada celda rectificadora.

Consideraciones adicionales para rectificadorescon trayectorias paralelas

Es importante señalar que en el diseño de equipo rectificador de altapotencia, la continuidad en la alimentación es una característica deseableen caso de una falla interna. El equipo debe ser diseñado para proporcionarla salida requerida bajo todas las condiciones de carga, con uno o másdispositivos semiconductores sin operar, de acuerdo a las especificacionesdel fabricante.

Para asegurar la continuidad en caso de una falla interna, el fusible conectadoen serie con el brazo con falla del puente, debe abrirse y despejar la falla sinabrir los fusibles conectados en serie con las celdas rectificadoras en buenestado.

Con el fin de satisfacer esta condición, la I2t total de un sólo fusible debe sermenor que la suma de las I2t de prearco de todos los fusibles en una ramadel equipo, es decir:

I2t2 < I2t1 x n2

donde:

I2t2 = I2t total de un sólo fusible

I2t1 = I2t de prearco de cada fusible

n = número de trayectorias paralelas en cada rama del equipo

Estrictamente, para permitir una distribución no uniforme de corriente enlas trayectorias en paralelo, “n” debe sustituirse por n/(1 + S), donde S esla distribución no uniforme, generalmente entre 0.1 y 0.2 (10 % y 20 %).

Además, si el diseño determina que la continuidad en la alimentación debemantenerse en caso de que uno o más dispositivos estén no operativos, la “n”de la fórmula anterior debe sustituirse por (n - x), donde x es el número deceldas no operativas.

Cuando “n” es menor que 4, la experiencia ha demostrado que frecuente-mente es difícil lograr el tipo de protección mencionada. En aplicacionesque utilizan fusibles tanto en la línea como en las celdas individuales, debeasegurarse que el fusible de la celda se coordine selectivamente con elfusible de la línea en caso de una falla interna; es decir, la I2t del fusible de lacelda debe ser menor que la I2t de prearco del fusible de la línea:

I2t1 < I2t2

donde:

I2t1 = I2t total del fusible de la celda

I2t2 = I2t de prearco del fusible de la línea

Protección contra fallas externasEn caso de una falla externa, no es deseable que se abran los fusiblesde las celdas individuales. En la práctica se acostumbra incluir un fusibleen serie con la línea de alimentación.

Para asegurar que el fusible de la línea despeje la falla antes que el fusiblede la celda individual, la I2t total del fusible de la línea debe ser menor quela suma de las I2t de prearco de los fusibles utilizados en una rama delequipo, es decir:

I2t1 < I2t2 x n2

donde:

I2t1 = I2t total del fusible de la línea

I2t2 = I2t de prearco del fusible de cada celda

n = fusibles de celdas en paralelo

Interrupción del servicio después de la falla del dispositivoLa mayoría de las fallas en rectificación de media y baja potencia y en equipode conversión son de esta clase. Los fusibles en serie con los dispositivossemiconductores y los fusibles de las líneas de alimentación, se usan paraprotección contra fallas internas y fallas externas. Las aplicaciones incluyen:

1. Impulsores de motores de velocidad variable

2. Controles de calentadores

3. Inversores

4. Rectificadores de baja potencia

En circuitos inversores, debe ponerse atención especial para elegir lasclasificaciones de voltaje de DC para cada aplicación. También pueden ocurrirfallas de DC después de la falla de semiconductores en circuitos puentecuando otras fuentes alimentan la misma barra de alimentación de DC,o cuando la carga consiste en motores, capacitores o baterías. El ejemplo 1de la sección Ejemplos resueltos, ilustra la protección de un típico circuito deDC impulsor con tiristor.

Servicio sin interrupción después de la falla del dispositivoLas grandes plantas rectificadoras, como las que suministran DC paraaplicaciones electroquímicas, no toleran interrupciones en el servicio eléctrico.

Como se mencionó al principio, estas aplicaciones utilizan varias trayectoriasparalelas (n > 4) en cada brazo del rectificador. Cada una de estastrayectorias está protegida individualmente con fusibles para aislar lossemiconductores con falla (ver sección Ejemplos resueltos). En aplicacionesdonde se emplea un gran número de fusibles, la detección del fusible abiertose facilita con el indicador del fusible, el cual puede activar un microinterruptor deindicación a distancia.



Fusibles bajo condiciones de DC

La inductancia en un circuito DC limita el índice de aumento de corriente.El tiempo empleado para que la corriente alcance 63 por ciento de su valorfinal es llamado constante de tiempo, también referida como L/R.

La tensión bajo la cual el fusible puede operar de manera segura, depende dela constante de tiempo del circuito. Debe observarse que cuando la constantede tiempo es pequeña, es posible que la clasificación de tensión de DC seamayor que la clasificación de tensión de AC (IEC o UL). Sin embargo, para lamayoría de los fusibles, la clasificación de tensión de DC es 75 %, o menos,de la clasificación de tensión de AC; y esta clasificación de DC disminuye aúnmás conforme aumenta la constante de tiempo del circuito.

La tensión de arco generada por el fusible durante su operación, tambiénvariará con respecto a la tensión del sistema. La variación de la tensión dearco con respecto a la tensión aplicada es diferente entre sistemas de AC ysistemas de DC. Sin embargo, en la mayoría de los casos, es aceptable usarla información para condiciones de AC.

No se deberá exigir a los fusibles que despejen sobrecorrientes bajas encircuitos de DC, a menos que se incluyan características especialesde diseño. El desempeño en este aspecto puede ser un factor limitanteen la selección del fusible.

Sistemas alimentados por DCEn la mayoría de aplicaciones que involucran DC, un suministro de AC esrectificado para alimentar a una carga. Esta carga puede ser pasiva, comouna celda de electrólisis, o compleja, como un impulsor regenerativo.

Existe una variedad de tipos de circuitos que requieren consideracionesespeciales, los cuales incluyen a los que usan baterías o capacitoresy a aquellos en donde el impulsor del motor es regenerativo. En grandessistemas de electrólisis, frecuentemente se consideran fusibles y dispositivosen paralelo, como en los impulsores regenerativos. Esto se trata más adelante.

Baterías como carga eléctricaEn principio, los circuitos para recarga de baterías son similares a lossistemas de electrólisis.

En estos sistemas, comúnmente se emplean diseños de puente estándar. Losfusibles pueden colocarse en la línea de AC, en los brazos o en la línea deDC. El uso de fusibles en los brazos del puente no sólo ofrece una mayorprotección al dispositivo semiconductor, también protege al puente contrafallas internas del puente y fallas en el sistema de DC.

En circuitos de corriente alta, el control de la corriente se realizafrecuentemente por control de fase mediante tiristores. En sistemas de bajapotencia, la corriente de falla puede ser limitada únicamente por la impedanciadel secundario del transformador, y el rectificador estará formado por diodossolamente.

En los circuitos de corriente alta, pueden ocurrir corrientes de falla altas sifalla el control en los tiristores. La selección de fusibles para este tipode circuito es como para un impulsor de DC (que se detalla más adelante).

Sin embargo, en un sistema con diodos, en caso de que una batería seconecte con la polaridad invertida, la corriente de falla pasará directamente através de los diodos, y será limitada únicamente por la impedancia interna dela batería. Se requiere un rápido aislamiento para proteger a los diodosy limitar la I2t en el diodo.

Debe ponerse atención al posible pulso de trabajo para el cargador de batería.Muchos circuitos controlados del cargador tienen una alta velocidad de cargadurante un tiempo corto antes de aplicar una velocidad constante menor. Loslineamientos al respecto se encuentran en la sección sobre cargas cíclicas.

El índice de aumento de corriente influye en el índice de entrada de energíaque funde el elemento fusible. Esto influye en la corriente máxima de pasopico y en las características corriente-tiempo de fusión del fusible. Paratiempos de operación largos (mayores a un segundo) el efecto de calen-tamiento por corriente de AC es el mismo que el de DC y las característicasconvergen. Ver Fig. 2.

Muchos circuitos tienen una constante de tiempo entre 10 y 20 milisegundos,por lo tanto, se requiere la realización de pruebas entre esos valores, según lasespecificaciones IEC. Las constantes de tiempo mayores a 20 milesegundos noson comunes fuera de las aplicaciones en sistemas de tracción por tercer carril,donde grandes longitudes de carril ofrecen una relación inductancia/resistenciamuy alta. Con respecto a situaciones de cortocircuito, deberá emplearse elvalor de la constante de tiempo del circuito bajo condiciones de falla, quepuede ser diferente a la constante de tiempo durante condiciones normalesde operación.

En muchos circuitos rectificadores, incluso bajo condiciones de falla, el fusibleestará sometido a una tensión alterna, o cuando solamente sea unidireccional,la tensión habitualmente se reducirá a cero, o a un valor cercano a cero,definido por la frecuencia de la fuente de alimentación. En esta situación, laextinción del arco dentro del fusible, bajo condiciones de falla, está apoyadapor la reducción a cero de la tensión.

Cuando un fusible se usa en una aplicación DC pura, el proceso de extincióndel arco del fusible no es apoyada por la reducción de la tensión, o los cerosde tensión de una situación de AC. La inductancia en el circuito almacenaenergía eléctrica, lo que influye en la forma en que el arco del fusible reducela corriente en el circuito.

time

current

Current

AC

Increa

sing DC

time co

nstan

t

Mel

ting

Tim

e

Pea

kC

urre

nt

Available Current

Fig. 1

Fig. 2

tiempo

corriente

Corrientepico

Tiempodefusión

Corriente disponible Corriente

Constantede

tiempoDC

creciente



Fusibles bajo condiciones de DC

Baterías como única fuente de alimentaciónEl uso de baterías es amplio y está en continuo crecimiento debido a lademanda de energía renovable en donde las aplicaciones con baterías soncomunes y esenciales como dispositivos de almacenamiento de energía.

La protección de una o varias baterías es particularmente difícil debido a lascaracterísticas que presentan las baterías bajo condiciones de falla.El problema se hace más complejo por la enorme cantidad y variedadde fabricantes y tipos de baterías disponibles.

Un fusible ultrarrápido representa una buena elección para proteger bateríasbajo condiciones de cortocircuito, debido al efecto limitador de corriente delfusible.

Sin embargo, para que un fusible ultrarrápido opere eficazmente, se requiereque la corriente de falla sea de un nivel suficientemente alto para fundirrápidamente el elemento fusible. El índice de aumento (constante de tiempo)de la corriente de falla debe ser suficientemente rápido para permitir que elfusible despeje el arco de DC generado durante el despeje de la falla. Lascondiciones de falla de DC son difíciles para el fusible y, en algunos casos,una mala aplicación puede provocar falla por fatiga del fusible. La corriente defalla en condiciones de cortocircuito es limitada drásticamente por laimpedancia interna de la propia batería y su estado de carga. Si una bateríaestá totalmente cargada, puede haber suficiente energía para que el fusibleopere; pero cuando la batería pierde carga, su nivel de energía podría sermenor al nivel requerido para la operación del fusible. Al igual que lasconstantes de tiempo altas, generalmente mayores a 15 milisegundos, unacorriente de falla insuficiente podría provocar una falla similar del fusible. Lascorrientes de falla aplicadas al fusible que se encuentran por arriba de la líneaA-A, en la parte punteada de la curva de corriente-tiempo, podrían ser másimportantes.

Es esencial conocer todos los parámetros posibles de la batería antes deseleccionar el fusible para su protección. Información detallada y hojasde datos pueden obtenerse con el fabricante. Podría requerirse que el fusibleseleccionado pueda usarse siempre que las baterías sean mantenidas a unnivel de carga determinado y, en caso de cortocircuito, el fabricante puedagarantizar una constante de tiempo de cortocircuito.

Por supuesto, un fusible ultrarrápido proporcionará sólo protección contracortocircuito. Para protección del cable, deberá aplicarse un fusible depropósito general que sea capaz de operar bajo condiciones de sobrecargabaja. Esto genera otros problemas, ya que los fusibles de propósito generalno son capaces de manejar tensiones de DC al mismo nivel que los fusiblesultrarrápidos. Una falla de sobrecarga baja sostenida a altas tensionesde DC, puede requerir un fusible diseñado específicamente paraaplicaciones de DC, a fin de proporcionar una protección confiable y segura.

Para mayor información, ponerse en contacto con el departamento deIngeniería de Aplicación de Cooper Bussmann.



Aplicaciones DC de fusibles AC, cuerpo cuadrado, de Cooper Bussmann

La siguiente información es aplicable específicamente a las series 660 V, 690 V,1000 V y 1250 V de AC de fusibles estándar Typower Zilox, cuando no hansido probados ni asignados específicamente para tensiones de DC.

Estos fusibles también pueden usarse en circuitos donde ocurren fallas deDC. Sin embargo, debe tenerse cuidado en el procedimiento de seleccción. Serecomienda probar los fusibles después de seguir el procedimientode selección descrito a continuación, ya que éste sólo representa una guía.

La capacidad de interrupción del fusible depende de la combinación de:

- Voltaje de DC aplicado

- Constante de tiempo del circuito (L/R)

- Corriente de cortocircuito presunta mínima, Ipmín, del circuito

- I2t de prearco del fusible seleccionado

Para aplicar correctamente un fusible, debe usarse un factor F que relacionela I2t de fusión con la corriente presunta.

Para determinar el factor F, en la Fig. 3, usar las curvas de la Fig. 1 ó 2. Lasfiguras 1 y 2 muestran la dependencia de la máxima tensión de DC aplicadasobre la L/R, con 3 niveles de Ip como parámetros, indicados como 1, 2 y 3.Seleccionar la curva 1, 2 ó 3, eligiendo la curva que se encuentrainmediatamente por encima del punto de la tensión conocida disponible y laconstante de tiempo del circuito.

Si no hay curva por encima del punto voltaje-L/R entonces debe elegirse unfusible con clasificación de AC mayor a 1250 V. Para mayor información,ponerse en contacto con Cooper Bussmann.

El factor F se encuentra en la Fig. 3 como una función de la L/R del circuitoy la curva 1, 2 ó 3 seleccionada como parámetro.

Si el nivel mínimo de corriente disponible (Ipmín) en el circuito de DC real estáde acuerdo con las selecciones hechas en la Fig. 1 ó Fig. 2, entoncesla siguiente condición debe satisfacerse:

donde I2t es la integral de prearco (desde el fusible frío), en A2s, del fusible encuestión; es importante que el fusible sea capaz de interrumpir esta corrientemínima.

En la Fig. 4, la tensión de arco pico del fusible en la situación más desfavorable,puede determinarse en función de la tensión de DC aplicada.

Nota: Cuando los fusibles de un catálogo tienen una capacidad de tensiónde AC reducida, la capacidad de tensión de DC se reducirá en un porcentajesimilar. Es decir, un tamaño 3, 2000 A, 690 V, tiene una clasificación de 550 Vde tensión AC, así que la clasificación de tensión de DC se reducirá 20 %.

[A] tIxFI 2≥pmin

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Fusibles serie Typower Zilox, 660-690 VAC

Máxima tensión de DC aplicada


Fusibles serie Typower Zilox, 1000-1250 VAC

Constante de tiempo, en ms

Tensión de arco pico en la peor situación




Aplicaciones DC de fusibles AC, cuerpo cuadrado, de Cooper Bussmann

Ejemplo de cálculoTypower Zilox, 1100 A, 1250 VAC, 3/110, 170M6149, 575,000 A

2s(integral de prearco).

Voltaje aplicado, E = 500 VDC

Corriente probable, Ip = E/R = 500/16 = 31.3 kA

Constante de tiempo, L/R = 40 ms (0.64/16)

Usando la Fig. 2 se encuentra que teniendo 500 V como voltaje de DC aplicado,con L/R = 40 ms, la curva 1 ha sido rebasada; esto nos deja con la curva 2 afin de tener un margen de seguridad.

LR

E

R 16m L = 0.64mH= Ω

Fuse

De la Fig. 3 encontramos F = 26.5, con base en la combinación L/R = 40 msy la curva 2.

Junto con la I2t de prearco = 575,000 A2s del fusible real, se requiere:

Verificando con los parámetros reales del circuito, se puede ver que es válidala capacidad de ruptura del fusible seleccionado, teniendo satisfechos lossiguientes parámetros:

1. La máxima tensión de DC aplicada es 500 V.

2. La constante de tiempo L/R de 40 ms es correcta, se podría permitirhasta 46 ms.

3. Es necesario una Ipmín = 20 kA, tener realmente 31.3 kA es correcto.

Se demuestra que la tensión de arco pico generada por el fusible es menora 1900 V, de acuerdo con la Fig. 4.

min. I = 20kA (26.5 x 575.000)p

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Fusibles Typower ilox 1000-1250 VACFusibles serie Typower Zilox 1000-1250 VAC



Tensión de arco pico en la peor situación

Constante de tiempo, en ms

Fusible

R = 16 mΩ L = 0.64 mH



Sistemas fotovoltaicos

Los sistemas fotovoltaicos (PV) presentan casos especiales de protección confusibles.

El requisito de usar fusibles en sistemas PV está incluido en los requisitos deinstalación de muchos países.

Los fusibles en instalaciones PV deben cumplir los requisitos de la EN 60269,Parte 6 (2010). En los sistemas PV es importante proteger los tableroso módulos PV contra corriente excesiva en caso de falla de uno de ellos. En lamayoría de los sistemas, la corriente disponible es muy baja, de manera quesólo deben emplearse fusibles gPV para proteger las cadenas. Los fusiblesgPV de Cooper Bussmann son capaces de interrumpir sobrecorrientes muybajas a máxima tensión.

Sin embargo, en caso de una falla en el sistema y dentro del inversor, losfusibles también son capaces de interrumpir corrientes de falla altas.

La selección del fusible, con las clasificaciones de voltaje y corriente correctas,es similar a la de cualquier fusible. El fusible debe ser capaz de interrumpirla tensión más alta disponible a la corriente más baja disponible (cuando lospaneles PV están más fríos). Además, el fusible debe tener una clasificaciónde corriente suficiente para la corriente más alta disponible (paneles máscalientes a alta iluminación), tomando en consideración la temperaturaambiente, cargas cíclicas, montaje y altitud, como se explica en esta guía.

Cooper Bussmann recomienda usar siempre fusibles en cada cadena, además,uno en la línea positiva y otro en la línea negativa; sin embargo, en el sistemase usan muchas cadenas.

En sistemas grandes también puede ser necesario usar fusibles conclasificación gPV en ramales para proteger los cables, dichos fusibles sonllamados fusibles ramales, intermedios o arreglo de fusibles.

Lecturas sugeridas sobre este tema se encuentran en:http://profuse.sc4.spirahellic.com/assets/PV_fuses_final01.pdf

Fusible de cadena

Fusible ramal



Selección de fusibles para protección de unidades DC regenerativas

Para seleccionar la tensión nominal del fusible, deben conocerse los tipos defalla que pueden ocurrir en el equipo.

Los fusibles pueden aplicarse como fusibles F2, o como fusibles F1 + F3.

En la operación del rectificador, hay tres tipos de falla posibles.

Falla internaEsta falla se debe a la pérdida de capacidad de bloqueo de un tiristor, lo queconduce a un cortocircuito entre dos líneas de AC.

Conclusiones acerca del modo rectificadorEn los tres tipos de falla, la corriente de cortocircuito pasa a través de dosfusibles en serie. Esto significa que normalmente, los dos fusibles participanen el despeje de la falla. Por seguridad, la tensión nominal del fusible, Un, debeser Un ≥ UAC, como mínimo (poner atención a las fallas de conmutación).Cuando se trata de proteger a los semiconductores y a la I2t calculada, dosfusibles en serie representan una ventaja. En la trayectoria de cortocircuito,si la corriente probable es muy alta, la I2t puede calcularse con igualparticipación del voltaje de falla. A niveles de corriente de falla menores,no se considera seguro usar una participación igual de voltaje total, lo usuales emplear un factor de seguridad de 1.3. Por lo tanto, los valores de I2tse calculan con:

UAC x 0.5 x 1.3 ~ 0.65 x UAC

En el modo regenerativo también puede haber tres tipos de falla.

Falla de conmutaciónEsta falla se debe a la pérdida de capacidad de bloqueo de un tiristor mientrasse produce una caída de voltaje línea a línea a través de él, lo cual origina uncortocircuito cuando el voltaje de AC se superimpone al voltaje de DC.

+-UDC

F1

F2 F3

UAC

+

-UDC

UAC

+

-UAC UDC

+

-UDC

UAC

+

- UDC

Falla de cruce (transición)Esta falla se produce cuando un mal funcionamiento de uno de los tiristoresdel puente inversor da como resultado un cortocircuito línea a línea de AC.

Falla externaEsta falla se debe a un cortocircuito en el lado de salida de DC (por ejemplo,brinco de corriente en un motor). El voltaje de falla aplicado es nuevamenteigual a la tensión línea a línea de AC.

Pérdida de alimentación de ACSi falla el voltaje de AC, ocurre un corto en el motor –que actúa comogenerador– a través de los tiristores y el transformador.

+

-VaUAC UDC

Disparo de DCEsta falla ocurre debido a un mal funcionamiento de un tiristor, que da comoresultado un cortocircuito de DC.



Selección de fusibles para protección de unidades DC regenerativas

Conclusiones acerca del modo regenerativoComo puede verse en los circuitos con falla, también hay dos fusibles en serie(en los tres tipos de falla), pero el voltaje de falla es muy diferente.

Durante la falla de conmutación, el voltaje de falla es el voltaje de AC más elvoltaje de DC. En el peor de los casos, el voltaje pico será alrededor de:

0.8 x 1.35 x UAC + UAC x √2 ~~ 2.5 x UAC

En general, el voltaje de falla es la mitad de la onda sinusoidal a frecuenciamás baja. Por ejemplo, el valor RMS del voltaje de falla será alrededor de:

2.5 x UAC x 1/√2 ~~ 1.8 x UAC

Aunque este tipo de falla es poco común, se determinará el voltaje dedimensionamiento para el voltaje nominal del fusible en este sistema,es decir, la tensión nominal del fusible debe satisfacer:

Un _> 1.8 x UAC

Si es necesario el cálculo de I2t (principalmente para fallas internas), eldimensionamiento de voltaje de I2t con dos fusibles en la trayectoriade cortocircuito dará:

Un = 1.8 x 0.5 x 1.3 UAC = 1.2 x UAC

Para los otros dos tipos de falla en la operación del inversor, el voltaje de fallaserá únicamente voltaje de DC. Normalmente, la tensión máxima será:

0.8 x 1.35 x VAC = 1.1 x UAC

Un fusible de AC estándar puede operar en condiciones de DC con algunaslimitaciones en: voltaje de alimentación, mínima corriente de falla disponibley constante de tiempo.

Referirse a la sección que trata acerca de aplicaciones DC de fusibles AC.

Durante la falla de disparo de DC, las únicas impedancias del circuito estánen el motor y en la rama del inversor. La mínima corriente de falla presuntanormalmente es muy grande y la constante de tiempo en el circuito espequeña (10 a 25 ms). Bajo esta condición, con dos fusibles en serie, el valorI2t generalmente es igual al valor obtenido en AC, a un nivel de tensión de:

UDC x 1/√2 = 1.1 x UAC x 0.5 x 1.3 ~~ 0.5 x UAC

Con el fin de estar seguros de los valores calculados, deben estar disponiblestodos los datos del motor y otras impedancias en el circuito.

La situación empeora en caso de una disminución o pérdida total de laalimentación de AC. El nivel de corriente de falla puede ser muy bajo y laimpedancia del transformador da constantes de tiempo grandes.

Con el fin de seleccionar fusibles que puedan funcionar bajo estas condiciones,es necesario contar con información no sólo del motor y la impedancia delinversor, sino también del transformador.

Resumen de selección de voltaje para unidadesregenerativas (Servicio 4Q)La combinación de voltaje de línea y voltaje de carga requiere:

Voltaje nominal del fusible: Un = 1.8 x UAC (línea a línea)

Ejemplos: Sistema a 110 V: fusible para 200 V

Sistema a 380 V: fusible para 690 V

Sistema a 690 V: fusible para 1250 V

Para mayor información, ponerse en contacto con el departamentode Ingeniería de Aplicación Cooper Bussmann.



Protección de inversores

Existen muchos tipos de equipos para convertir corriente de DC a corriente deAC (la corriente de DC puede generarse con un rectificador de corriente de AC).

Estas aplicaciones incluyen unidades de AC de velocidad variable y sistemasde energia ininterrumpibles (UPS).

Todos estos inversores trabajan conmutando la corriente de DC (ON-OFF)de manera predeterminada. Los primeros inversores con tiristores eran tipoMcMurray (ver diagrama). Una vez activados, los tiristores continúanpermitiendo el paso de corriente hasta que el voltaje a través de ellos seinvierte, mediante componentes de conmutación. Los tiristores de conmutacióntambién requirieron protección.

Selección de I2tDebido a la magnitud de la corriente de falla del capacitor y a la pequeñainductancia del circuito, el índice de aumento de corriente puede ser muyalto. La elección de un estándar adecuado para el cálculo de I2t no es fácil,ya que podrían faltar los datos del dispositivo para tiempos menores a 3milisegundos, y la información del fusible no estaría determinada para esascondiciones. El funcionamiento del fusible variará ligeramente dependiendodel tamaño del capacitor, la inductancia y resistencia del circuto y el voltajede enlace de DC. La elección del fusible con la I2t más baja que satisfaga losrequisitos de dimensionamiento de corriente, será la mejor manera degarantizar la protección del dispositivo. Incluso si no se garantiza la proteccióndel dispositivo, la elección de este fusible sin duda limitará el daño a todoslos componentes del circuito.

También es importante seleccionar un fusible de baja I2t, en particular si elcapacitor es de un valor bajo. Cuando ocurre un cortocircuito en el inversor,la corriente aumenta rápidamente a un pico y después disminuye, estaforma de onda es típica de la descarga de un capacitor. Es importante que elfusible se abra y despeje la falla antes de que el voltaje en el capacitor hayaalcanzado un valor bajo. Si el fusible operó a bajo voltaje en el capacitor,quizá no alcanzó a desarrollar una resistencia suficiente de aislamiento parasoportar el voltaje de enlace de DC cuando se pone nuevamenteen funcionamiento.

Typical Inver tor - Thyr istorOne phase of three-phase unit

Filter Inductor

DC Supply

LOAD

FilterCapacitor

L1

Thy1

F1

D1

Commutation

Components

L2

Thy2

F2

D2

F3

Load

GTO InverterIncluso con la protección del fusible F3 en el enlace de DC, es mejor utilizartambién los fusibles F1 y F2 para protección de los tiristores. Para asegurarla protección de estos circuitos, es fundamental emplear los fusibles másrápidos disponibles (y seguir cumpliendo todo el dimensionamientode corriente) que también cuenten con una clasificación de voltaje de DCpor lo menos tan alta como el voltaje de enlace de DC.

La clave para la selección de fusibles en los inversores es elegir la velocidadmás alta disponible que cumpla los requisitos de dimensionamientode corriente y voltaje.

Selección de voltajeLos fusibles en el inversor deben tener una clasificación de voltaje DC de porlo menos el voltaje de alimentación del enlace. Aun cuando en la mayoría delas condiciones de falla hay dos fusibles en serie, éstos no compartirán demanera equitativa el voltaje. Además, en algunas situaciones de falla,el voltaje en el enlace de DC podría exceder, durante un corto periodode tiempo, el valor nominal hasta en 30 por ciento.

Selección de corrienteComo se muestra en el diagrama del circuito inversor, hay varios lugares paracolocar los fusibles. Al igual que en los circuitos impulsores de DC, el uso defusibles de enlace, o fusibles de línea de DC, permite obtener la clasificaciónmás alta de corriente; la protección más completa está determinada por losdispositivos individuales.

Como los circuitos inversores contienen componentes de alta frecuencia parala corriente, y su distribución física es muy compacta, los efectos de proximidadpueden influir en el funcionamiento de los fusibles, por lo tanto, debenrealizarse nuevas consideraciones en relación a la capacidad de conducciónde corriente.

Con el desarrollo de los GTO, fue posible conmutar el estado inactivo (OFF)de corriente sin el uso de componentes de conmutación. Cabe señalar quecon la reducción de los complicados circuitos de disparo (activación), seahorraró espacio y costos, y también se redujeron las pérdidas de energía.

Aunque los GTO son más caros que los tiristores, la reducción del número decomponentes lo compensa. En términos de protección, hay una pequeñadiferencia en los parámetros de selección. Sin embargo, los circuitos GTO sonpor naturaleza más confiables y tienen menos componentes de potencia queproteger.

IGBT como dispositivo de conmutaciónLa llegada del IGBT como dispositivo de conmutación ha hecho mássencillos los circuitos de control y ha reducido la disipación de energía en lassecciones de conmutación. La capacidad de frecuencia más alta deconmutación y la facilidad de control permiten un uso más eficiente de lastécnicas de modulación del ancho del pulso, mejorando la calidad de laforma de onda de salida.

Inversor típico - TiristorUna fase de unidad trifásica

Filtro inductor

Fuente dealimentaciónde DC

Filtrocapacitor

Conmutación

Componentes

Tiristor 1

Tiristor 2

CARGA

L1

F1

F2

L2

D1

F3

D2

Inversor GTO

Carga



Protección de inversores Ejemplos resueltos

Inversor IGBT La información presentada puede entenderse mejor mediante el estudiode ejemplos típicos y de la forma de seleccionar los fusibles Cooper Bussmannadecuados para satisfacer los requisitos.

Ejemplo 1 - Impulsor de DC con tiristor

Información básicai. Motor de 500 Hp con velocidad variable.

ii. Motor, voltaje DC nominal: 660 V.

iii. Motor, corriente DC máxima: 600 A.

iv. Transformador de alimentación: 750 kVA, 5 % de impedancia.

v. Voltaje de alimentación: 480 V, RMS.

vi. La protección contra sobrecarga la proporciona el circuito limitador decorriente (control directo del disparo del tiristor), con un tiempo derespuesta de 25 milisegundos.

vii. El equipo tiene que operar a una temperatura ambiente máximade 40 °C, con ventilación por convección.

viii. El circuito empleado es un puente con tiristores, 3 fases, con un tiristorpor cada brazo.

ix. Características del tiristor: Clasificación I2t: 120,000 A2s; voltaje de picoinverso, debe soportar Urrm = 1600 V.

x. En este ejemplo no se incluyen detalles de la carga cíclica.

Diseño básicoPara mejor protección, se analizará la protección del dispositivo con seisfusibles.

Dado que los fusibles son únicamente para protección contra cortocircuito,se trata simplemente de una cuestión de coordinación entre la I2t, la corrientepico y las clasificaciones de corriente RMS máximas del fusible. La corrienteRMS que pasa por cada tiristor está dada por el factor correspondienteal diseño del circuito, multiplicado por la corriente DC de carga:

= 0.58 x 600 (Fig. 5 de la sección Circuitos rectificadores típicos)

= 348 A

Del catálogo se selecciona un fusible de alrededor de 400 A, del tipo adecuado.Para la aplicación se requiere un fusible con cuerpo cuadrado. De la hoja dedatos para fusibles tamaño 00, se eligen inicialmente fusibles de 400 A, 690V. De la gráfica de clasificación de temperatura, Fig. 1 de la secciónDimensionamiento de corriente nominal, se requiere una reducción a 90 %para 40 °C. No se requieren otros factores térmicos de reducción:

0.9 x 400 = 360 A

Dado que este valor está por encima de los 348 A requeridos, su clasificaciónes adecuada.

A continuación, se tiene que verificar que la I2t del fusible sea menor a la quesoporta el dispositivo.

Para un fusible de 400 A, tamaño 00, la I2t total es 125,000 a 660 V. Alobservar, en la hoja de datos, el factor para la I2t con respecto a la tensiónaplicada, se puede ver que la I2t a 480 V será sólo 0.7 del valor a 660 V,es decir, 87,500, valor muy inferior al que soporta el tiristor.

Al observar la gráfica de la tensión de arco en la hoja de datos, se confirmaque la tensión de arco de 1000 V del fusible está por debajo de la clasificaciónde voltaje de 1600 V del tiristor.

Load

Sin embargo, el circuito IGBT tiene algunos problemas de protección.

Con el fin de reducir las pérdidas por conmutación, la inductancia del filtrocondensador y los IGBT debe ser tan baja como sea posible. Esto se logramediante una disposición cuidadosa de la barra alimentadora, que a menudoimposibilita el uso de fusibles.

Debido al diseño del elemento de conmutación de silicio, un módulo IGBTpuede limitar la corriente durante un periodo corto. Además, frecuentementees posible detectar las corrientes de falla y conmutar el IGBT a la posiciónde inactivo (OFF) antes que ocurra el daño. Sin embargo, si el IGBT no esconmutado a la posición de inactivo (OFF) antes de que el dispositivo se dañe,el silicio se fundirá y vaporizará.

Con los módulos IGBT plásticos se da otro tipo de falla que ocurre antes deque el silicio se funda. Las conexiones internas de los IGBT y de otroscomponentes se hacen con cables delgados de aluminio. Bajo condicionesde falla, estos cables se funden y producen un arco eléctrico, provocando quela caja del módulo se desprenda de la base. En algunos casos, se produce undaño a la caja del módulo. Por lo tanto, la protección debe ser para proteger alos cables y a la caja del módulo, y a los dispositivo. Desafortunadamente, escomún que no se proporcione la información de la I2t para los módulos IGBT.

Protección de circuitos impulsoresSi se causa un daño al dispositivo IGBT o a los cables de conexión, loscircuitos de control por compuerta podrían estar involucrados con el altovoltaje y corriente del circuito. Para evitar, o al menos limitar, el daño a loscircuitos de control, deben usarse en los circuitos impulsores fusiblesminiatura con alta clasificación de interrupción. No son adecuados los fusiblesde vidrio con baja capacidad de interrupción.

Transistores bipolares de potencia y DarlingtonEs difícil proteger con fusibles a los transistores de potencia. Por lo general, eltransistor de potencia opera muy cerca de sus límtes de potencia de corrientey de tensión. Una pequeña desviación fuera del área de operación segura.dañará la funcionalidad del transistor; incluso los fusibles ultrarrápidos noreaccionarán con suficiente rapidez para proteger el dispositivo. Sin embargo,como en los IGBT, cuando la funcionalidad del transistor se pierde, la corrientesólo estará limitada por la baja resistencia del silicio dañado y, por lo tanto,se generarán corrientes muy altas. Esto fundirá los cables de conexión y, en elcaso de fusibles para montaje a presión, eventualmente fundirá el silicio. Losarcos formados producirán la falla del paquete de fusibles, con resultadoscatastróficos. Aunque los fusibles no pueden proteger al dispositivo, esindispensable utilizarlos, para evitar la ruptura de la cápsula del fusible,y aislar el circuito.

Carga



Ejemplos resueltos

Así, puede seleccionarse el fusible 170M2621, tamaño 00, 690 V, 400 A,80 mm entre centros de fijación. Si la pérdida de potencia del equipo escrítica y no hay limitaciones físicas, es posible utilizar una solución alternativa.

Al seleccionar un fusible con clasificación de corriente más alta y usarlo enuna corriente cuyo valor esté muy por debajo de su capacidad, se logrará unareducción considerable en la disipación de energía.

Para este ejemplo, podemos elegir un fusible tamaño 2 y clasificación de500 A. Aunque a 600 V la I2t es 145,000 A2s, a 480 V se reduce a 101,000A2s, como se describió. La disipación de potencia del fusible de 400 Aa 348 A (87 por ciento) se reducirá a 80 por ciento de los 70 watts mostradosen la hoja de datos, ó 56 watts.

Si el fusible tamaño 2, 500 A, se usa en 348 A (70 por ciento), los 75 wattsque se muestran en la hoja de datos se reducirán a 45 por ciento, ó 34 watts.

Como se utilizan seis fusibles, el ahorro total de energía por emplear fusiblesde mayor capacidad será de 132 watts.

Ejemplo 2 - Fuente DC con diodos redundantesUn circuito rectificador debe proveer un suministro de 7,500 A, 80 VDC de unafuente de 50 Hz.

Información básicai. Puente de diodos trifásico, seis diodos en paralelo por brazo.

ii. 100 % de sobrecarga durante 1 minuto.

iii. Temperatura ambiente máxima: 55 °C. Flujo de aire suministrado: 4 m/s

iv. Barra alimentadora de 1 A/mm2.

v. Clasificación de los diodos: A. Clasificación media máxima (convecciónlibre, se especifica disipador de calor): 1000 A; B. Clasificación de I2t,10 milisegundos: 1,000,000 A2s, tensión de pico inverso para soportarUrrm = 500 V.

vi. Corriente de falla de AC presunta máxima: 125,000 A, RMS, simétrica.

Requisitos de protecciónLos fusibles deben proteger a los diodos contra fallas internas, aislando a losdiodos dañados, sin interrumpir el suministro.

Detalles de diseñoPara proteger esta aplicación se requieren fusibles para dispositivossemiconductores. Corriente RMS máxima del fusible (tomando en cuenta undiodo dañado, n-1 = 5, y un factor de distribución de 90 por ciento): Corrientede carga x factor para circuito rectificador / 0.9 / número de trayectorias útiles:

7,500 x 0.58 / 0.9 / 5 = 966 A

El fusible seleccionado debe tener una clasificación de corriente por encimade 966 A después de aplicar las correcciones térmicas, las cuales sonrequeridas por alta temperatura ambiental y enfriamiento por aire. La barraalimentadora de 1 A/mm2 no requiere ningún ajuste.

En la sección Dimensionamiento de corriente nominal encontramos que:Kt = 0.85, debido a la temperatura ambiente, y Kv = 1.2, por un flujo de airede 4 m/s.

La corriente nominal, In, del fusible seleccionado debe ser:

In >_ 966 / 0.85 / 1.2 = 947 A

Para la aplicación de baja tensión, con un diodo de voltaje inverso pico bajo,se requiere un fusible tipo americano o tipo británico de baja tensión.

Para lograr 950 A en el rango británico de 240 V, sería necesario usar tresfusibles con clasificación de 350 A. Para evitar el uso de fusibles en paralelo,debe seleccionarse fusibles FWA. Esta es la opción que se tendrá en cuentapara las consideraciones de sobrecarga.

SobrecargaEl fusible seleccionado debe llevar 100 por ciento extra (o el doble de laclasificación) de la corriente, durante 60 segundos, una vez al mes.Como sólo se trata de una sobrecarga ocasional, es posible seleccionar unfusible de hasta 80 por ciento de la curva tiempo-corriente, a un tiempode operación de 60 segundos. Es decir, el fusible debe tener unacorriente de operación mayor a:

966 x 2 / 0.8 = 2415 A

Para un tiempo de operación de 60 segundos, el fusible FWA-1200AH es eladecuado para esta aplicación.

Tensión de arcoDe la hoja de datos del fusible puede verse que la tensión de arco de 190 Ves menor a la capacidad de voltaje inverso de 500 A de los diodos elegidos.

Protección contra cortocircuitoLa I2t del FWA-1200AH es 730,000 A2s, a 130 V; con tensiones más bajas,la I2t se reducirá. De la hoja de datos se puede observar que la reducción a80 volts es 75 por ciento, ó 548,000 A2s.

Para garantizar la continuidad del suministro cuando falla un dispositivo, la I2ttotal del fusible en serie con el dispositivo con falla debe ser menor que la I2tde prearco combinada (240,000 A2s cada uno) de los seis fusibles en seriecon la falla (en un brazo diferente del puente).

Es decir, 548,000 < 62 x 240.000 = 8,640,000 A2s, lo que confirma la

Current

1000 10,000

Pre

-arc

ing

time

(sec

onds

)

100

1000

10

1

0.1

0.01

60

2415

FWA-1200AH

Tie

mpo

depr

earc

o,en

segu

ndos

Corriente



Ejemplos resueltos Anexo 1 - Estándares internacionalesy gama de productos Cooper Bussmann

Ejemplo 3 - Aplicación de unidad regenerativaDurante muchos años no existieron normas internacionales específicaspara fusibles ultrarrápidos. Con el tiempo y a medida que más fabricantesproducían estos fusibles, se tomaron una serie de acuerdos con respectoa las dimensiones. En la actualidad, los fusibles ultrarrápidos son un productocompletamente desarrollado; además se han elaborado estándares interna-cionales que incluyen métodos de prueba y dimensiones de dichos fusibles.

En Europa

Los requisitos de prueba de la BS88, Parte 4 (1976), fueron los mismos quelos de la IEC269-4, e incluyeron las dimensiones de los fusibles ultrarrápidosde uso común en el Reino Unido. La IEC 269-4 incluyó las condicionesde prueba para circuitos de AC y DC más adecuadas para fusiblesultrarrápidos. La especificación alemana VDE 0623, Parte 23, era específicapara las pruebas de fusibles ultrarrápidos. Las dimensiones se incluyeron enla norma DIN 43620 (la misma que para fusibles industriales) y la DIN 43653(cuerpo cuadrado, ultrarrápido, tipo europeo). Los fusibles cilíndricos solían serdimensionados en la norma francesa NF C63211.

La versión más reciente de la EN60269-4 incluye las dimensiones de fusiblesultrarrápidos, tomadas de las normas americanas y europeas anteriores;también incluye pruebas estandarizadas para los fusibles utilizadosen inversores fuente de voltaje (VSI). En la actualidad, esta norma reemplazaa todas las anteriores.

En los Estados Unidos

Las dimensiones comunes se convirtieron en una “norma de la industria”,pero no fueron publicadas en ninguna norma, hasta que estas dimensionesse incluyeron en la EN60269. Las pruebas se realizaban bajo lasespecificaciones del cliente, o bien, cuando se requería el reconocimiento ULde algún componente, las pruebas realizadas eran similares a las de UL.

En la actualidad, las especificaciones definen los métodos y condicionesde prueba. Aunque estas condiciones son similares, hay pequeñas diferenciasque van más allá del alcance de esta guía. La diferencia principal entrelas especificaciones IEC y UL es la clasificación de tensión. Esta diferenciaes común a muchas especificaciones eléctricas y se basa en lejanosantecedentes históricos. En pocas palabras, las normas europeas requierenpruebas de tensión con un porcentaje por encima de la tensión normalde los componentes, resultando un margen de seguridad. La práctica en EUArequiere realizar pruebas a la tensión nominal. Por lo tanto, es comúnen el diseño usar el voltaje máximo disponible para el dimensionamientode la tensión nominal de los componentes.

-

+UDCUAC

Aplicación típicaUnidad de alta inercia que emplea un motor de DC de 500 Hp, alimentado porla red de distribución de 380 VAC, tres fases.

Para simplificar la aplicación, suponga que las barras alimentadoras estánclasificadas correctamente entre 1 y 1.6 A/mm2.

Suponga un sistema de enfriamiento y una temperatura ambiente de 35 ºC,sin flujo de aire adicional.

Aunque se espera que las sobrecargas sean cíclicas, las unidades regenerativasno serían rentables si las cargas no se detuvieran con regularidad. Porsimplicidad, los detalles de las cargas cíclicas no se incluirán en el ejemplo.En la práctica, deben seguirse las reglas para las cargas cíclicas, explicadasen esta guía, y aplicarse a la clasificación de corriente y a las clasificacionesdescritas en este ejemplo. Una fuente de 380 VAC dará un voltaje nominalde 500 VDC, de un puente de seis pulsos.

Un motor de 500 Hp a 500 VDC tendrá una corriente de motor de 750 A,aproximadamente.

El mejor lugar para colocar los fusibles es en serie con cada dispositivo. Lacorriente en cada brazo será:

0.58 x 750 = 435 A

Por reducción de temperatura ambiente, encontramos Kt = 0.94; siendo laclasificación de corriente del fusible mínima: 435 / 0.94 = 462 A. Debeelegirse la siguiente clasificación disponible por encima de ésta. Parala mayoría de los fusibles es de 500 A.

Consideraciones de la clasificación de tensiónEl peor de los casos para la clasificación de la tensión en una unidadregenerativa, es una falla de conmutación. Por lo tanto, se requiere un fusiblecon una clasificación de voltaje de AC de al menos 1.8 x 380 = 640 V (ver lasección Selección de fusibles para protección de unidades DC regenerativas),por lo tanto, podemos seleccionar un fusible para 690 V.

La selección del fusible se basa entonces en el montaje, las limitaciones físicas,las aprobaciones requeridas, etc.

Nota sobre la clasificación de tensión

Si el sistema de la unidad tuviera que adoptar el voltaje estándar internacional(no los antiguos valores de tensión), la unidad debería ser clasificada parauna fuente de 400 VAC, con la tensión de DC mantenida a la misma tensiónmediante control de ángulo de fase de los dispositivos del puente. En estecaso, usar un fusible para 690 V podría ser inadecuado, y se requeriría elegirun fusible de mayor tensión.



Anexo 1 - Continuación

Gama de productos Cooper BussmannLas diversas construcciones de fusibles provienen de diferentes lugaresdel mundo. Cooper Bussmann fabrica fusibles ultrarrápidos en Europay Estados Unidos. Desde finales de los años cincuentas, se han desarrolladoen esos lugares, estándares para los fusibles utilizados en la protecciónde semiconductores. Por lo tanto, los fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmannpueden clasificarse en cuatro estándares reconocidos mundialmente:• Estándar europeo - Cuerpo cuadrado• Estándar europeo - Cuerpo redondo BS88 (British Standard)• Estilo americano - Cuchilla tipo americano y contactos roscados• Fusibles férula - Cilíndricos

Estándar europeoEn Europa, a excepción del Reino Unido, dos tipos de montaje han demostradoser los preferidos en aplicaciones que requieren fusibles ultrarrápidos: los

British Standard - BS88No es sorprendente que este tipode montaje haya encontrado su usoprincipalmente, pero no exclusivamente,en el Reino Unido y los países de lamancomunidad británica. Tambiénlos fabricantes norteamericanos hanempezado a especificar fusibles estilobritánico, sobre todo en aplicacionescomo equipos UPS con voltajesde 240 V o menores. Las ventajasque ofrecen son su tamaño, desempeñoy costo-beneficio. Aprovechando las dimensiones especificadas en lanorma BS88 para fusibles ultrarrápidos, las cuales no son físicamenteintercambiables con los fusibles industriales para el mismo estándar, estetipo de montaje ha demostrado ser una solución muy popular y a un costocompetitivo para aplicaciones con fusibles ultrarrápidos.

Estilo americano – Cuchilla tipo americanoy contactos roscadosCon los años, el mercado americano ha adaptado supropio estilo de montaje para fusibles ultrarrápidos.Aunque hasta el momento no existe norma publicadapara el montaje, la industria se ha estandarizadoen centros de fijación que aceptan fusibles CooperBussmann.

En muchos sentidos, los fusibles estilo americanoy estilo europeo son similares. Se fabrican en dosversiones: de cuchilla y con contactos roscados, perodos grandes diferencias los distinguen: los fusiblesestilo americano se fabrican generalmente con cuerpode fibra mineral y sus centros de fijación dependen de la corriente y la tensiónnominales.

Fusibles cilíndricosA menudo llamados fusibles férula.Este estilo es usado y aceptado en todoel mundo. En la mayoría de los casos,los fusibles fabricados por CooperBussmann tienen dimensiones quecumplen con la norma CEI 60269.Las dimensiones estándar son10 mm x 38 mm, 14 mm x 51 mm,22 mm x 58 mm; Cooper Bussmannfabrica los portafusibles modularescorrespondientes. Estos fusibles handemostrado ser muy popularesen aplicaciones con clasificacionesde hasta 660 V, 100 A, debidoa su sencilla instalación.

fusibles tipo cuchilla y las versiones con contactos roscados.

Fusibles tipo cuchillaEn Europa, dos normas alemanas para el montaje del fusible cubren la mayoríade los estilos de fusibles ultrarrápidos tipo cuchilla Cooper Bussmann:

- El estilo DIN 43620 se usa para fusibles gG (antes gL). También se utilizapara fusibles ultrarrápidos, sin embargo, algunas partes del fusibleultrarrápido suelen alcanzar temperaturas más altas que un fusible gGnormal, durante el funcionamiento en régimen permanente. Comoresultado, los fusibles ultrarrápidos estilo DIN 43620 no pueden lograruna clasificación suficiente si son violados los límites de temperaturade sus portafusibles. Cuchillas con perforaciones para montar los fusiblesdirectamente en la barra alimentadora son la solución a este problema.

- La norma DIN 43653 llegó en 1973 con la posibilidad de montar el fusibledirectamente en la barra alimentadora. Al mismo tiempo aparecieronnuevos portafusibles. Para las clasificaciones de tensión más comunes,los fusibles con cuchillas siempre tendrán los centros de fijacióna 80 mm ó 110 mm, de acuerdo con la DIN 43653.

Fusibles con contactos roscadosAl igual que el estilo DIN 43653, la versióncon contactos roscados ha demostrado serun fusible ultrarrápido, muy eficaz y popular,debido a su flexibilidad de instalacióny a que su capacidad portadora de corrientees la más eficiente de todos los fusibles.En la actualidad, es un estilo estándar en laindustria y está incluido en la normainternacional IEC 60269-4-1.

DIN 43653

DIN 43620



Anexo 2 - Sistema de referencia para fusibles

Debido a la gran variedad de fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann,el sistema de referencia es complejo. Se usa un sistema de referenciaen Europa –excepto el Reino Unido–, otro en el Reino Unido y un terceroen EUA. En diversas ocasiones se han llevado a cabo debates acercade reemplazar todas las referencias por una sola. Sin embargo, todoslos sistemas han existido un tiempo suficiente para que las referenciassean bien conocidas en los respectivos mercados de los estilos particulares, yse tomó la decisión de conservar los sistemas existentes.

A continuación se describe detalladamente el sistema de referencia CooperBussmann, estilo por estilo.

Sistema de referencia para fusibles ultrarrápidos europeosUn fusible típico de nuestra gama de fusibles europeos podría tener el númerode parte 170M3473. Sin embargo, este número no da ninguna informaciónsobre la clasificación y el tipo de montaje de este fusible. El usuario primeronecesitará conocer la clasificación, aunque el tipo de montaje también esimportante. Por esta razón, se utiliza una descripción de tipos para determinarde qué estilo se trata. De acuerdo con la norma alemana DIN 43620,los fusibles siempre se catalogan según el tipo, por ejemplo, DIN 3, DIN 00,etc. Para otros fusibles, con contactos roscados y especiales, según la normaDIN 43653, esta descripción indica el tipo real del fusible. Para la referenciamencionada, la denominación del tipo será la siguiente:

1*BKN/50

Para interpretar este Código de Tipos hemos elaborado la siguiente guíageneral, que cubrirá la mayoría de los fusibles europeos.

Posición 2 - Tamaño de cuerpo

1* B K N / 80P

S Customisedfuse 2SKN/210

None Slotted Bladetype DIN 43653 2TN/110

F US or BS 88blade style 1*FKE/78

BFlush-end

version - metricthread

3BKN/50

GFlush-endversion - USthread

1GKN/50

DDouble Bolt,flush-end

version - metric3DKN/65

E French styleblades 1EKN/86

P Press Pack 3PKN/85

HBlade, without

slots(not DIN 43620)

3SHT

Las siguientes tablas muestran las diferentes opciones para todaslas posiciones en el Código de Tipos mencionado:

Posición 1 - Código principal

El código principal puede ser uno de los siguientes valores:

None DIN 43653 orother style 3KN/110

DIN DIN 43620 DIN 3

2//

Two fuses inparallel

connected withfish joint

2//3BKN/100

2

Two fuses inparallelintegrated

between plates

24BKN/85

0000 17x17 mm 0000U/80000 21x36 mm 000/8000 30x47 mm DIN 000 35x45 mm 0S/551* 45x45 mm 1*BKN/901 53x53 mm DIN 12 61x61 mm 2TN/1103 76x76 mm 2//3SBKN/554 105x105 mm 4PKN/1504+ 115x115 mm 24+BKN/555 159x159 mm 5BKN/65

Posición 3 - Opcional

Con los años, Cooper Bussmann se ha convertido en un proveedor capazde adaptarse a las necesidades del cliente. Por lo tanto, una gran cantidadde fusibles especiales, hechos a la medida, ahora forman parte del catálogoCooper Bussmann. La posición 3 del Código de Tipos, podría ser una S,por especial. Para dichas referencias, consulte a Cooper Bussmann.

Posición 4 - Fijación mecánica

Rosca métrica

Rosca inglesa

CódigoprincipalPos. 1

Opcional

Pos. 3

Tipo deindicador

Pos. 5

Distanciaentre centros

Pos. 7

Pos. 2Tamaño

de cuerpo

Pos. 4Fijación

mecánica

Pos. 6Posición

de indicador

Ninguno

DIN

DIN 43653u otro estilo

3KN/110

DIN 43620 DIN 3

2//Dos fusibles en

paralelo conectadoscon junta a tope

2//3BKN/100

2Dos fusibles en

parelelo integradosentre placas

24BKN/85

S Fusible a la medida 2SKN/210

NingunoCuchilla ranuradatipo DIN 43653

2TN/110

FCuchilla estiloUS o BS 88

1*FKE/78

BContactos roscados,

rosca métrica3BKN/50

GContactos roscados,

rosca inglesa1GKN/50

DContactos roscados,

dobletornillo métrico

3DKN/65

ECuchillas

estilo francés1EKN/86

P Montaje a presión 3PKN/85

HCuchillas sin ranuras(no DIN 43620)

3SHT




80 L E TP

Posición 5 - Tipo de indicador

A menudo un fusible tendrá algún tipo de indicador para mostrar si seha abierto. Algunos indicadores están integrados al fusible y otros debenser instalados externamente. De manera opcional están disponiblesmicrointerruptores de disparo para indicación a distancia. En la posición 5del Código de Tipos, son posibles las siguientes opciones:

Sistema de referencia para fusibles ultrarrápidos BS88Desde que los fusibles fueron producidos primero en las dimensionesque se estandarizaron en la BS88, Parte 4, la tecnología de fusiblesha mejorado. Ahora es posible fabricar fusibles con muchas característicasde operación diferentes. En estas dimensiones los fusibles ultrarrápidosCooper Bussmann están disponibles en dos clasificaciones de velocidad:el rango T y el rango F. Los fusibles pueden ser seleccionados de acuerdoa los códigos siguientes.

Posición 6 – Posición del indicador

La posición del indicador puede variar de un fusible a otro. El montajeestándar es el denominado Posición N (Norte), las posiciones alternativas son:E (Este), W (Oeste) y S (Sur).

Posición 7 - Distancia entre centros de fijación

Indica la distancia entre centros para montaje, o la longitud total de fusiblescon contactos roscados, expresada en milímetros.

None Standard visualindicator 1/80

U No indicator 2U/110

K

Adapter typeindicator

mounted on thefuse preparedfor microswitch

3KN/110

T

Tag-typeindicator

prepared formicroswitch

2TN/110

(European Projection)

NNorth position

(standardfixation)

2KN/110

E East position 1FKE/78

W West position 2KW/110

S South position 2SKS/110

Rango T

Posición 1 - Clasificación de corriente

Clasificación de corriente, en amperes, en régimen permanente.

L

Voltage rating240 volts.

Fixings as BS88 part 4

80LET

AVoltage rating660 volts.

Fixings 80 mm80AET

CVoltage rating660 volts.

Fixings 110 mm250CMT

None



20CT

Posición 2 - Tensión o estilo

Posición 3 - Estilo de cuerpo

En la BS88, Parte 4, los fusibles tienen tres diámetros. Mediante unaletra en la posición 3, Cooper Bussmann indica el diámetro del fusible.Para lograr mayores clasificaciones de corriente, es posible colocardos fusibles en paralelo. Cooper Bussmann fabrica estos fusibles.Para indicar que se utilizan dos barriles de fusible, se repite la letraque indica el diámetro.

Indicador

Adaptador paramicrointerruptor

IndicadorExtremo paramicrointerruptor

NingunoIndicador visual

estándar1/80

U Sin indicador 2U/110

K

Indicador tipoadaptador montado

en el fusible,preparado paramicrointerruptor

3KN/110

TIndicador tipo

marbete preparadopara microinterruptor

2TN/110

(Vista europea)

NPosición Norte

(fijación estándar)2KN/110

E Posición Este 1FKE/78

W Posición Oeste 2KW/110

S Posición Sur 2SKS/110

L

Clasificación de tensión240 volts

Fijación como la BS 88Parte 4

80LET

AClasificación de tensión

660 voltsFijación 80 mm

80AET

CClasificación de tensión

660 voltsFijación 110 mm

250CMT

Ninguno



20CT

Clasificación de corrientePos. 1

Tamaño de cuerpoPos. 3

Pos. 2Tensión o estilo

Pos. 4Rango T




AVoltage rating660 volts.

Fixings 80 mm20AFE

CVoltage rating660 volts.

Fixings 110 mm250CFM

No mark



80FE

Posición 4 - Rango T

Los fusibles de rango T Cooper Bussmann tienen una T en esta posición.Algunos fusibles de aplicación específica con dimensiones “estándar” ofijación especial pueden tener una letra alternativa en esta posición. Paramayores detalles, consulte a Cooper Bussmann. Por ejemplo, 80LET es unfusible de 80 A, 240 V, 18 mm de diámetro. 160AEET es un fusible de 160 A,660 V, con dos barriles de 18 mm de diámetro y montaje de 80 mm.

Rango F

Posición 4 - Estilo de cuerpo

En la BS88, Parte 4, los fusibles tienen tres diámetros. Mediante una letraen la posición 4, Cooper Bussmann indica el diámetro del fusible. Para lograrmayores clasificaciones de corriente, es posible colocar dos fusiblesen paralelo. Cooper Bussmann ofrece dichos fusibles. Para indicar quese utilizan dos barriles de fusible, se repite la letra que indica el diámetro.

C 8.4 mm

E 18 mm 35FE

M 38 mm 200FM

EE 2 x 18 mm 180FEE

MM 2 x 38 mm 630FMM

C 8.4 mm 6CT

E 18 mm 35LET

M 38 mm 315LMT

EE 2 x 18 mm 140EET

MM 2 x 38 mm 710LMMT


Clasificación de corriente, en amperes, en régimen permanente.

Posición 2 - Tensión o estilo

Por ejemplo, 80FE es un fusible de 80 A, 660 V, 18 mm de diámetro.

Sistema de referencia para fusiblesultrarrápidos americanosAl igual que los fusibles europeos de cuerpo redondo y de cuerpo cuadrado,los fusibles americanos también tienen números de parte descriptivos.Aunque no hay un estándar americano dimensional reconocido para fusiblesultrarrápidos, éstos cumplen los estándares industriales.

Las siguientes tablas muestran las diferentes opciones para todaslas posiciones en el Código de Tipos mencionado.

Fusibles estándar - Tipo FWLos fusibles pueden seleccionarse mediante los códigos siguientes:

Posición 3 - Rango F

Los fusibles de rango F Cooper Bussmann (de acción más rápida que los derango T) tienen una F en esta posición.

Posición 1 - Código principal

Todos los fusibles ultrarrápidos estándar estilo americano Cooper Bussmannse designan con el prefijo FW.

Clasificación de corrientePos. 1

Rango FPos. 3

Pos. 2Tensión o estilo

Pos. 4Tamaño de cuerpo

A

C


Fijación 80 mm20AFE


Fijación 110 mm250CFM

Sin marca



80FE


Clasificaciónde corriente

Pos. 3

Estilo defijaciónPos. 5

Pos. 2Clasificaciónde tensión

Pos. 4Revisióntécnica

Pos. 6Tipo de

indicador

FW X – 1000 A H I

80 L E T




Posición 2 - Clasificación de tensión

Clasificación de tensión AC del fusible.

Fusibles especiales – Tipos SF y XLAdemás de los fusibles FW estándar, Cooper Bussmann ofrece fusiblesde aplicación específica, así como versiones de mayor velocidad, comoalternativa para algunos fusibles de la gama FW. Estos fusibles especialespueden seleccionarse mediante los siguientes códigos.

No mark The first versionof this product

A, B, Cetc.

Later improvedversion FWP-10B

Empty Standard product

IIndication by additional external type TIindicating fuse that also takes MA typemicroswitch (see BS style accessories)

SI Indication by external indicator that also takes170H0069 microswitch.

Empty Standard blade FWX-90A

HFlush end

fixings – UNCthread

FWX-1000AH

BBFlush end

fixings – metricthread

FWA-2000ABB

FWH-30A6FFWC-20A10FFWH-30A14FFWA-35A21FFWP-100A22FFWK-25A20F

**F

Cylindricalblade- less

(ferrule) where** is the

diameter in mmof the end cap

FWK-60A25F

Posición 5 - Estilo de fijación

La mayoría de los fusibles FW tienen cuchillas centradas, con orificios de montaje.Sin embargo, el montaje con contactos roscados (a menudo llamado “HockeyPuck”) es común y también lo son los tipos cilíndricos o de férula.

Nota: Cuando la posición 5 es F, la primera versión del productose designará con una A.

Posición 6 - Indicador

Como norma, los fusibles FW no cuentan con indicación visual de la operacióndel fusible.

Posición 1 - Código principalLos fusibles Cooper Bussmann estilo americano ultrarrápidos y losde aplicación específica se designan con el prefijo SF o XL.

Posición 2 - Clasificación de tensiónEn general, es una décima parte de la clasificación de tensión de ACdel fusible. Para fusibles de aplicación especial, consulte a Cooper Bussmann.

Posición 3 - Estilo

A 130 ó 150 FWA-80A K 750 FWK-5A20F

X 250 FWX-1A14F J 1000 FWJ-20A14F

H 500 FWH-175B L 1250 FWL-20A20F

C 600 FWC-12A10F S 1500 FWS-15A20F

P 700 FWP-15A14F

Lo anterior es sólo un ejemplo de las letras empleadas, pueden usarse otras.


En los fusibles ultrarrápidos estándar, usualmente representa la clasificaciónde corriente en régimen permanente. Para los tipos especiales, esta posiciónpodría representar únicamente una indicación de capacidad, ya que, paraaplicaciones especiales, muchas de estas asignaciones se han acordadocon los fabricantes de equipo original (OEM).

Posición 5 - Revisión técnica

Cooper Bussmann constantemente mejora sus productos. Cuando estoocurre, es necesario diferenciar cada revisión técnica sin tener que cambiarlos números de parte existentes. Al igual que la industria de lossemiconductores, Cooper Bussmann utiliza un código de letras para este fin.Por razones técnicas, puede ser necesario conservar más de una de estasrevisiones para algunas aplicaciones, pero la mayoría de las aplicacionesdeben usar la última revisión.

Posición 7 - Indicador

Posición 6 - Estilo de fijaciónLa mayoría de los fusibles tipos SF y XL tienen cuchillas centradascon orificios de montaje.

Posición 3 – Clasificación de corriente

Para los fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann, generalmentees la clasificación de corriente en régimen permanente.

Posición 4 - Revisión técnica

Cooper Bussmann constantemente mejora sus productos, la gama de fusiblesFW es el resultado de varias revisiones. Por lo tanto, es necesario diferenciarcada revisión sin tener que cambiar los números de parte existentes. Igualque la industria de semiconductores, Cooper Bussmann utiliza un códigode letras para este fin. Por razones técnicas, puede ser necesario conservarmás de una de estas revisiones para algunas aplicaciones, pero la mayoríade las aplicaciones deben usar la última revisión.

Sinmarca

A, B, C,etc.

Primera versióndel producto

Última versiónmejorada FWP-10B

Vacío Cuchillas estándar FWX-90A

HFijaciones con

contactos roscados- rosca UNC

FWX-1000AH

BBFijaciones con

contactos roscados- rosca métrica

FWA-2000ABB

**F

Cilíndricossin cuchillas (de

férula), donde ** esel diámetro, enmilímetros, de latapa terminal

FWH-30A6FFWC-20A10FFWH-30A14FFWA-35A21FFWP-100A22FFWK-25A20FFWK-60A25F

I

SI

Indicación mediante indicador TI externo, que indicaque el fusible también lleva microinterruptor tipo MA(ver accesorios estilo BS)Indicación mediante un indicador externo que tambiénlleva microinterruptor 170H0069.

Vacío Producto estándar


EstiloPos. 3

RevisióntécnicaPos. 5

Tipo deindicador

Pos. 7

Pos. 2Clasificaciónde tensión

Pos. 4Clasificaciónde corriente

Pos. 6Estilo

de fijación

Sin marca Primera versión del producto

A, B, C, etc Última versión mejorada

F Desempeño de alta velocidad.También significa buen desempeño de tensión de DC

X Velocidad lenta, frecuentemente para aplicacionesde tracción eléctrica

Vacío Cuchillas estándarHP Fijaciones con contactos roscados - rosca inglesaBB Fijaciones con contactos roscados - rosca métricaOtros Acordados con los OEM

Vacío Producto estándar

IIndicación mediante indicador TI externo, que indicaque el fusible también lleva microinterruptor tipo MA(ver accesorios estilo BS)

M Microinterruptor instalado

SF 75 X 1000 H I

Número Par de apriete N•m*de parte Tornillos del portafusible Tornillos de cables/fusibles170H1007 4 (M6) 12 (M8)170H3003 – 170H3006** 10 (M8) 20 (M10)**

Par de torsión lb•pulg.Tornillo del conductor Tornillo de montaje del fusible

1BS101 120 701BS102 275 1201BS103 275 1701BS104 375 170BH-1,2,3 --- ---



Anexo 3 - Instalación, servicio, mantenimiento y aspectos ambientales y de almacenamiento

Los fusibles ultrarrápidos son dispositivos muy sofisticados y requieren aten-ción especial para lograr una instalación y un mantenimiento adecuados, loque asegurará un funcionamiento confiable durante la vida del fusible. Estasección trata acerca de los siguientes temas:

• Par de apriete y presión de contacto

• Alineación del montaje

• Materiales de la superficie de contacto

• Resistencia a la vibración y al choque

• Servicio y mantenimiento

• Aspectos ambientales

Par de apriete y presión de contactoLos fusibles ultrarrápidos son dispositivos electromecánicos. Su funciona-miento depende de la calidad del contacto eléctrico entre el fusible y los cablesde conexión/barras de alimentación, o entre el fusible y el portafusible.Esto no sólo es importante para lograr un contacto eléctrico adecuado, sinoporque los fusibles ultrarrápidos generan una gran cantidad de calorque es disipado parcialmente por conducción a través de las conexionesdel fusible. Una conexión deficiente puede producir sobrecalentamiento delfusible y reducir su vida. Por lo tanto, es importante aplicar el par de aprieteadecuado al instalar los fusibles.

Fusibles con contactos roscadosPara todas las clases de fusibles con contactos roscados, Cooper Bussmannrecomienda pernos atornillables, de acuerdo a la DIN 913. Los pernos debenser apretados cuidadosamente, aplicando un par de apriete de 5-8 N•m.Como regla general, el par de apriete sobre las tuercas depende del diámetrodel orificio roscado en el contacto del fusible. Cooper Bussmann recomiendauna llave de par de apriete calibrada con una tolerancia máxima de ± 4 %.La siguiente tabla contiene los pares de apriete recomendados:

Tipos especiales con contactos roscadosLos tipos especiales, como el 4SB o el 24SB, tienen un orificio roscado en unextremo y una placa en el otro para instalación en barras alimentadoras(enfriadas por agua). En este caso, el perno atornillable y la tuerca parael orificio roscado usan los valores de la tabla, en tanto que la placa se instalasobre la barra alimentadora con un par de apriete de 50 N•m.

Fusibles con cuchillas de contactoEstos fusibles se dividen en dos grupos. Fusibles con cuchillas ranuradas,de acuerdo con la DIN 43653, para montar directamente sobre la barraalimentadora o en portafusibles especiales; y fusibles con cuchillas sólidas,de acuerdo con la DIN 43620, para montar en portafusibles con muelles.

DIN 43653 - Sobre barras alimentadorasLos fusibles para montaje sobre barras alimentadoras deben asegurarsecon tornillos/pernos suficientemente largos, tuercas y arandelas. Se recomiendausar arandelas. En los tornillos/tuercas se aplica un par de apriete adecuadoa su tamaño y esfuerzo tensil, por ejemplo, el tipo M8, 30 N•m (lubricado).

DIN 43653 - En portafusiblesLos fusibles montados en portafusibles especiales deben apretarse de acuerdoa las especificaciones proporcionadas con el portafusible.

El máximo par de apriete para algunos portafusibles Cooper Bussmannse da a continuación:

Orificio roscado Par de aprieteTamaño/tipo mm - pulg. N•m* N•m**

00B M8 20 10

1*B - 1*G M8 - 5/16 20 10

1B - 1G M8 - 5/16 20 10

2B - 2G M10 - 3/8 40 20

3B - 3G M12 - 1/2 50 40

23B - 23G 2 x M10 - 2 x 3/8 40 20

4B - 4G 4 x M10 - 4 x 3/8 40 20

24B - 24G 3 x M12 - 3 x 1/2 50 40

5B - 5G 5 x M12 - 5 x 1/2 50 40

FWX, FWA, KBC 3/8 40 20

F: Establish Balance

* Rosca no lubricada.** Rosca lubricada (por ejemplo, Pasta # 4 Rhodorsil).

1 lb•pulg. x 0.11298 = 1 N•m* Rosca lubricada con Pasta # 4 Rhodorsil (Rhone- Poulenc), por ejemplo.

** Para portafusible 170Hxxxx estos valores pueden incrementarse 25 %

si no hay partes de plástico que puedan dañarse.

Contrapeso



Anexo 3 - Instalación, servicio, mantenimiento y aspectos ambientales y de almacenamiento

DIN 43620Esta clase de portafusibles está equipada con uno o más muelles paraproporcionar la presión de contacto correcta al instalar el fusible. No se danespecificaciones para el par de apriete que debe aplicarse. Para el montajedel portafusible 170H3040-47 de Cooper Bussmann, aplicar un par de aprietemáximo de 10 N•m al montarlo en el equipo.

Fusibles para montaje a presiónAlgunos de los semiconductores más complejos pueden instalarse a compre-sión mediante una fuerza de sujeción. Está disponible una gama de fusiblespara montaje a presión con cuerpos tipos 3P y 4P que permiten reducir lacantidad de componentes. Esto puede lograrse sujetando juntos el semicon-ductor y el fusible con cajas de refrigeración en un sólo montaje. La fuerzamáxima de sujeción que un fusible puede soportar depende de muchosfactores, como:

- Longitud y área de la sección transversal del cuerpo del fusible

- Gradiente de temperatura ente los contactos del fusible

- Condiciones de la carga eléctrica

Al sujetar un fusible en una aplicación, deben satisfacerse tres requisitos:

1. La fuerza máxima de sujeción aplicada al fusible para montaje a presiónno debe exceder el valor establecido (ver la siguiente tabla), ya que estopodría dañar el cuerpo de cerámica.

2. Para garantizar el contacto eléctrico y térmico apropiados entre el contactodel fusible y la caja de refrigeración o la barra alimentadora, debe aplicarseal área de contacto del fusible una fuerza de 2 N/mm2, como mínimo.

3. Para garantizar un contacto térmico seguro debe aplicarse al áreade contacto del fusible una presión máxima de 15 N/mm2. La presióntotal no debe exceder las cantidades indicadas en la siguiente tabla.

La siguiente tabla contiene valores máximos de fuerza de sujeción.

Materiales de la superficie de contactoLas partes metálicas conductoras de electricidad de los fusibles ultrarrápidosde Cooper Bussmann, comúnmente son estañadas o plateadaspara mantener unas superficie de contacto aceptable. En la actualidad,el estaño es el material más común en los contactos del fusible.

Debe evitarse tensión, compresión y par de apriete excesivos, debidosa la falta de alineación entre el fusible y la barra de alimentación (véaseel siguiente ejemplo). Si es posible, el procedimiento de montaje debeempezar con los ajustes necesarios entre el fusible y los componentesde la barra alimentadora y, a continuación, proceder a su apriete.

Nota: Mayores presiones de sujeción permitidas pueden aplicarse a algunosfusibles para montaje a presión, consulte a Cooper Bussmann.

Si se enfría sólo un extremo de un fusible para montaje a presión, existiráuna diferencia entre las temperaturas de cada extremo de contacto. Cuandola diferencia entre las temperaturas es mayor que 55 K, entonces los valoresde sujeción de la tabla anterior no pueden aplicarse. En fusibles que usanenfriamiento en ambos extremos, la diferencia de temperaturas entrelos contactos del fusible es insignificante y, por lo tanto, los valores de la tablaanterior pueden aplicarse.

Cooper Bussmann también fabrica fusibles para montaje a presión de doblecuerpo (24B y 24+B). Consulte al departamento de Servicios a las Aplicacionesde Cooper Bussmann cuando use este fusible en su aplicación.

Alineación del montajeLos fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann generalmente se suministran lis-tos para instalar.

3P/80 30 40

4P/80 50 60

Size Single-sided coolingkN

Double-sided coolingkN

3P/55 22 30

4P/60 40 50

Concentration – DurationPPM – h According to Standard

H2S 12,5ppm – 96h IEC 68-2-43 Kd

SO2 25ppm – 504h IEC 68-2-42 Kd

OKOK

Contactos estañadosLa mayoría de contactos de los fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann estánrecubiertos con una capa de 5 mµ de estaño. El estaño proporciona unaexcelente interconexión térmica y eléctrica con los portafusibleso cables/barras alimentadoras de cobre puro o cobre/aluminio recubiertocon estaño/níquel o plata.

Muchas pruebas y más de 30 años de experiencia han demostrado que unasuperficie recubierta con estaño, níquel o plata, es estable tanto eléctricacomo mecánicamente en el rango completo de temperatura de operaciónde los fusibles ultrarrápidos (hasta 130 °C como máximo).

Resistencia a la vibración y al choqueLos fusibles ultrarrápidos no deben ser sometidos a vibración excesiva.Sin embargo, los fusibles ultrarrápidos estándar pueden soportar vibracionesde 5g durante lapsos largos y de 7g durante lapsos cortos (choques), comomáximo. Antes de usar fusibles en aplicaciones con mayor vibración, consulteal departamento de Ingeniería de Aplicación de Cooper Bussmann.

Servicio y mantenimientoDurante el mantenimiento de gabinetes eléctricos y equipo de conmutación,deben verificarse los siguientes puntos.1. Verificar las conexiones y examinar el cuerpo de los fusibles de cerámica

en busca de fisuras visibles. Apriete o reemplace, según sea necesario.2. Verificar el funcionamiento de los indicadores de todos los fusibles. En

caso de apertura de un fusible, reemplace todos los fusibles abiertosY LOS NO ABIERTOS que hayan sido sometidos a la misma corrientede falla o a una parte de ella. Incluso si la resistencia (Ω) de los fusiblesno abiertos está inalterada, podrían haber sido dañados por la corrientede falla y deben reemplazarse para evitar molestas aperturas.

CORRECTO CORRECTO

Tamaño Enfriamientoen un extremo, kN

Enfriamientoen ambos extremos, kN

Concentración - DuraciónPPM - h

De acuerdo a la norma



Anexo 3 - Instalación, servicio, mantenimientoy aspectos ambientales y de almacenamiento

Anexo 4 - GlosarioAmpere

Medida de la intensidad de corriente en un circuito eléctrico. Un amperees la cantidad de corriente que fluye a través de una resistencia de un ohmbajo una diferencia de potencial de un volt.

Capacidad de interrupción / Capacidad de ruptura /Clasificación de interrupción

Es el valor máximo de la corriente probable, RMS, simétrica, que un fusiblees capaz de interrumpir bajo condiciones establecidas.

Capacidad de ruptura

Véase Capacidad de interrupción.

Carga eléctrica

Parte del sistema eléctrico que utiliza realmente la energía o realiza el trabajorequerido.

Carga inductivaCarga que tiene propiedades inductivas. Las formas comunes de este tipo decarga son motores, transformadores, equipos auxiliares con bobinas. Este tipode carga requiere una gran cantidad de corriente en el arranque.

Carga resistiva

Carga eléctrica que se caracteriza por no tener componente inductivao capacitiva. Cuando una carga resistiva se activa, la corriente aumentainstantáneamente a su valor de régimen permanente, sin aumentar primeroa un valor más alto.

Clasificación de amperes

Capacidad de un fusible para llevar corriente. Se da en amperes RMS(raíz cuadrada media, también llamado valor eficaz).

Clasificación de corriente de cortocircuito (SCCR)

La máxima corriente de cortocircuito que un componente eléctrico puedesoportar sin sufrir un daño excesivo, cuando está protegido con un dispositivode protección contra sobrecorriente.

Clasificación de interrupción

Véase Capacidad de interrupción.

Clasificación de tensión

La tensión máxima RMS de circuito abierto en la que puede usarse un fusible,y que interrumpa de manera segura una sobrecorriente. Exceder la clasificaciónde tensión del fusible va en deterioro de su capacidad para despejar de manerasegura una sobrecarga o un cortocircuito.

Clasificación no descriptiva

Corriente máxima que un componente eléctrico sin protección puede soportardurante un periodo de tiempo determinado sin sufrir daño excesivo. VéaseClasificación de corriente de cortocircuito (SCCR).

Corriente de corte/Corriente máxima de paso

Valor máximo alcanzado por la corriente de falla durante la operaciónde un fusible. En muchos casos, el fusible será limitador de corriente.

Corriente de cortocircuito

Puede definirse como la sobrecorriente que excede varias veces la corrientenormal de carga total.

Corriente mínima de limitación

Corriente RMS, simétrica, disponible en corriente mínima de limitación delrango de limitación de corriente, donde el fusible se convierte en limitador decorriente cuando se prueba bajo los estándares correspondientes. Este valorse puede tomar de una tabla de corriente máxima de paso donde la curva delfusible cruza la línea AB. La razón de umbral es la relación de la corrientemínima de interrupción a la clasificación de corriente del fusible en régimencontinuo. Esta corriente se usa durante las pruebas para especificaciones UL.

Corriente máxima de paso

Valor instantáneo de la corriente pico que deja pasar un fusible limitadorde corriente, cuando opera en su rango de limitación de corriente.

Corriente presunta de cortocircuito

Es la corriente que fluiría en el circuito con falla si el fusible fuera sustituidopor un eslabón con impedancia muy pequeña. Comúnmente se da comoel valor RMS, simétrico. También es llamada IP.

Corriente RMS

También conocida como valor eficaz. Corresponde al valor instantáneo picode una onda sinusoidal dividido entre la raiz cuadrada de dos. El valor RMSde una corriente alterna (AC) es equivalente al valor de la corriente continua(DC) que produciría la misma cantidad de calor o energía.

Factor de potencia

Relación de potencia activa (kW) a potencia aparente (kVA) de una carga.Corresponde al coseno del ángulo de fase entre la tensión y la corriente (cos ϕ).

Fusible

Dispositivo de protección contra sobrecorriente, con un elemento fusibleque abre el circuito al entrar en operación una sobrecorriente.

Fusible con retardo de tiempo

Fusible con un retardo de tiempo incorporado, que permite el pasode corrientes momentáneas y no dañinas de empuje; pero está diseñadopara que se abra en sobrecargas sostenidas y cortocircuitos.

Fusible de acción rápida

Fusible que se abre rápidamente en condición de sobrecarga o de cortocircuito.Este tipo de fusible no está diseñado para soportar las corrientes de cargatemporales asociadas con algunos tipos de cargas eléctricas, cuandoes dimensionado cerca del valor de la corriente total de carga del circuito.

Aspectos ambientales y materiales básicosGeneralmente, los fusibles ultrarrápidos se fabrican con los siguientes materi-ales básicos:

- Cerámica - Fibra de vidrio - Plata - Cobre

- Bronce - Acero - Arena sílica

Los accesorios, como microinterruptores y portafusibles, se fabrican condiversos plásticos. Para mayor información sobre estos materiales plásticos,póngase en contacto con Ingeniería de Aplicación de Cooper Bussmann.

AlmacenamientoLos fusibles deben almacenarse en su empaque original bajo condicionestípicas de almacenaje de productos electromecánicos (libre de suciedady polvo). Las condiciones de almacenamiento deben ser: humedad relativa:no más de 70 %; temperatura ambiente: de -40 °C a +85 °C.



Anexo 4 - Glosario

Fusible semiconductor

Fusible que se utiliza para proteger dispositivos de estado sólido. VéaseFusible ultrarrápido.

Fusible ultrarrápido

Fusible sin tiempo de retardo en el rango de sobrecarga; diseñado paraabrirse tan rápido como sea posible en el rango de corriente de cortocircuito.Se usa frecuentemente para proteger dispositivos de estado sólido.

I2t [amperes cuadrados • segundo (A2s)]

Medida de la energía calorífica desarrollada en un circuito durante laoperación del fusible. “I” representa la corriente efectiva de paso (RMS),que es al cuadrado, y “t” representa el tiempo de operación, en segundos.Puede ser expresada como I2t de fusión, I2t de arco, o la suma de ellascomo I2t de despeje.

I2t de arco

Valor de la I2t durante el tiempo de arco bajo condiciones dadas.

I2t total de interrupción

El valor de I2t total de operación es la suma del valor I2t de prearco másel valor I2t de arco, bajo condiciones determinadas.

Limitación de corriente

Operación del fusible relacionada sólo con cortocircuitos. Cuando un fusibleopera en su rango de limitación de corriente, despejará un cortocircuito antesdel primer pico de corriente y limitará la corriente máxima de paso instantáneaa un valor considerablemente menor al que se obtendría en el mismo circuitosi el fusible se reemplazara por un conductor sólido de la misma impedancia.

Ohm

Unidad de medida de la resistencia eléctrica. Un ohm es la cantidad deresistencia que permite un flujo de corriente de un ampere en una diferenciade potencial de un volt.

Pérdidas de energía/Pérdidas de watts

Energía liberada en un fusible cuando se carga de acuerdo a condicionesestablecidas.

Sobrecarga

Situación en la que una sobrecorriente excede la corriente normal de cargatotal de un circuito, que de otra manera estaría en buenas condiciones.

Sobrecorriente

Situación que existe en un circuito eléctrico cuando se rebasa la corrientenormal de carga. La sobrecorriente se presenta durante las sobrecargaso durante los cortocircuitos.

Tensión de arco

Es la diferencia de potencial que ocurre entre las terminales de un fusibledurante su operación. La magnitud de la tensión de arco para un fusibledado depende de la tensión de alimentación.

Tensión de recuperación

Es la tensión que se puede medir a través de las conexiones del fusibledespués de su operación.

Tiempo de arco

Cantidad de tiempo desde el instante en que el fusible se funde hastaque la sobrecorriente se interrumpe con seguridad (se despeja).

Tiempo de despeje (operación total)

Tiempo total transcurrido desde el comienzo de la sobrecorriente hastala apertura definitiva del circuito a la tensión del sistema. El tiempode despeje es la suma del tiempo de fusión más el tiempo de arco.

Tiempo de fusión (prearco)

Cantidad de tiempo requerida para fundir el elemento fusible durante unasobrecorriente determinada. (Véase Tiempo de arco y Tiempo de despeje.)

Tiempo virtual de fusión

Es un modo de presentar el tiempo de fusión, independiente de la formade onda de la corriente. Es el tiempo que tardaría una corriente de DCcon valor igual a Ip, para generar la I

2t de fusión. Véase I2t total de operación(despeje).

Tipos de fusibles/clase de fusible

Los estándares nacionales e internacionales han desarrollado especificacionesfísicas básicas y requisitos eléctricos de funcionamiento para fusibles conclasificaciones de tensión que se refieren a países específicos.

La clase de fusible se refiere a la característica de interrupción diseñada parael fusible. Las siguientes clases de fusibles, que se encuentran en la IEC60269, son aplicables a fusibles ultrarrápidos.

• aR - Capacidad de interrupción de rango parcial (sólo protección contracortocircuito), para protección de semiconductores de potencia (Categoríade uso IEC)

Otras clases son:

• gG (gL) - Capacidad de interrupción de rango completo (protección contrasobrecarga y cortocircuito), de aplicación general (Categoría de uso IEC)

• gM - Capacidad de interrupción de rango completo (protección contrasobrecarga y cortocircuito), para protección de circuitos con motores(Categoría de uso IEC)

• aM - Capacidad de interrupción de rango parcial (sólo protección contracortocircuito), para protección de circuitos con motores (Categoríade uso IEC)

• gR - Capacidad de interrupción de rango completo (protección contrasobrecarga y cortocircuito), para protección de semiconductoresde potencia (Pendiente).

UL

UL significa Underwriters Laboratories Inc. Es una organización independiente,sin fines de lucro, no gubernamental, enfocada en la seguridad de los produc-tos. UL emite normas y proporciona pruebas realizadas por terceros.

Esta publicación tiene el propósito de presentar de manera clara, informacióntécnica completa que ayude al usuario en su aplicación. Cooper Bussmannse reserva el derecho de cambiar el diseño o la construcción de cualquierade sus productos.

Cooper Bussmann también se reserva el derecho de modificar o actualizar,sin previo aviso, cualquier información técnica contenida en esta publicación.

Después de seleccionar algún producto, el usuario debe probarlo en todaslas aplicaciones posibles.

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Distribuidor autorizado Cooper Bussmann:

Asistencia comercialEl Equipo de Asistencia Comercial está disponible paracontestar preguntas relacionadas con los productosy servicios Cooper Bussmann, de lunes a viernes,de 8:00 a.m. a 6:00 p.m., hora del centro de EUA.Puede ponerse en contacto vía:• Teléfono: 636-527-3877• Fax gratuito: 800-544-2570• Correo electrónico: [email protected]

Emergencias y pedidos fuera del horario normalPara pedidos urgentes de productos o servicios,Cooper Bussmann ofrece un servicio de emergencia.Los clientes pagan únicamente el precio estándar delproducto, el cargo por envío y una pequeña cuota porel servicio de emergencia. Durante el horario normal,los pedidos urgentes pueden colocarse a través delEquipo de Asistencia Comercial. Fuera del horarionormal, póngase en contacto vía:• Teléfono: 314-995-1342

C3 – Centro de atención Cooper en líneaProporciona la existencia de productos en tiempo real,precios netos, estatus de pedidos y rastreo de embar-ques, a través de seis divisiones de Cooper: B-Line,Bussmann, Crouse-Hinds, Lighting, Power Systemsy Wiring Devices. Asistencia para ingresar al sistema:877-995-5955. Disponible en:• www.cooperc3.com

Ingeniería de AplicaciónEl soporte técnico está disponible para todos losclientes. Es atendido por ingenieros calificados. Estádisponible de lunes a viernes, de 8:00 a.m. a 5:00 p.m.,hora del centro de EUA. Póngase en contacto vía:• Teléfono: 636-527-1270• Fax: 636-527-1607• Correo electrónico: [email protected]• Conversación directa: www.cooperbussmann.com

Recursos en líneaVisite www.cooperbussmann.com para los siguientesrecursos:• Búsqueda de productos y tablas de referencia• Productos y materiales técnicos• Centros de soluciones para información de temas

como: arco destello, coordinación selectivay clasificación de corriente de cortocircuito (SCCR)

• Herramientas técnicas, como nuestra calculadorade arco destello

• Distribuidores de productos Cooper Bussmann

ServiciosEl equipo de Servicios Cooper Bussmann proporcionaasesoría especializada para la revisión de sistemaseléctricos, entrenamiento en seguridad eléctrica yprueba de componentes, para cumplir la normatividadde las agencias certificadoras. Póngase en contacto vía:• Teléfono: 636-207-3294• Correo electrónico: [email protected]

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