Por que os fusíveis têm uma capacidade máxima de interrupção?

A Wikipedia me disse que a capacidade de interrupção é a corrente máxima que pode ser interrompida com segurança pelo fusível. Não entendo por que, se uma corrente pequena pode queimar o fusível, uma corrente maior não pode. Se a corrente que é maior que a capacidade de interrupção causa arco, por que uma corrente pequena com a mesma tensão não?

fuses arc

— Mei sy
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Eu acho que tem algo a ver com a capacidade térmica do fusível, e não com arco, mas não tenho certeza.

— Vladimir Cravero

Se você adicionar energia térmica suficiente a um fusível rápido o suficiente, ele poderá explodir fisicamente e ejetar partículas quentes em todas as direções. Normalmente isso não é desejado. A potência é proporcional a I ^ 2. Portanto, a energia total pode ficar fora de controle rapidamente, se a corrente for aumentada. Os fusíveis aprovados pela agência, usados em bancos de baterias em barcos, são tipicamente classificados para 10.000 Amperes. Quando você pensa sobre isso, espero que a idéia de interromper uma corrente de falha de 10.000 Amp o impressione de alguma maneira. A classificação de interrupção do fusível deve ser pelo menos tão grande quanto a maior corrente de falha possível.

— Mkeith

Respostas:

Para elaborar um pouco a resposta de Neil_UK ...

Em uma sobrecarga modesta, o fio do fusível derreterá no ponto mais fraco e interromperá a corrente.

Em uma sobrecarga maior, um arco se formará nas extremidades do fio quebrado. Esse arco persistirá até que mais fio derreta e a folga seja longa demais para sustentar o arco.

Em uma sobrecarga maciça, o fio irá vaporizar. O vapor metálico suporta um arco que percorre todo o comprimento do fusível. Esse arco persistirá até que outra coisa quebre a corrente ou o fusível quebre.

Os fusíveis de alta corrente geralmente são preenchidos com areia para ajudar a extinguir o arco e possuem corpos cerâmicos duros, em vez de vidro, para resistir à explosão.

Adendo, após alguns comentários sobre a pergunta e a outra resposta.

Idealmente, o fusível deve ser classificado para quebrar a corrente máxima potencial de falha em potencial para o circuito que está protegendo. Ou seja, a corrente máxima que pode fluir se você colocar um curto-circuito na saída do fusível, levando em consideração o tamanho do transformador de alimentação e todo o cabeamento de volta ao transformador.

Às vezes isso não é prático, e você precisa confiar nos fusíveis a montante que explodem nos casos mais extremos de curto-circuito. Isso pode ser aceitável se você souber que o fusível a montante queimará antes do fusível a jusante falhar catastroficamente.

— Simon B
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E em algum nível fisicamente maior, para que o arco tenha que cobrir uma lacuna maior.

— Vidarlo

Isso também não depende da tensão? Um arco só se formará se a tensão for alta o suficiente, não? Supondo que o fusível esteja rodeado de ar e não de vácuo, o problema não pode ser resolvido simplesmente prolongando o fusível, de modo que um arco não possa se formar na tensão esperada?

— Vilx-

@ Vilx- Meu entendimento é que é necessária uma tensão mínima (quebra) para formar um arco através de uma lacuna existente. A razão é que o ar é um isolador e precisa primeiro se decompor ionizando partes do ar, permitindo que ele entre no estado plasmático (-> brilhante) e se torne condutor. No caso de um fusível de fusão, a folga inicial é muito pequena e, portanto, praticamente nenhuma tensão é necessária. Além disso, o espaço está cheio de vapor de metal (e possivelmente ar quente), sendo muito condutor. Agora que o arco se formou (embora muito pequeno), ele pode estender seu comprimento vaporizando as bordas. Não é necessária alta tensão.

— Jonas Schäfer

@ Vilx- Sim. É por isso que os fusíveis também têm uma classificação de tensão máxima - como 250V para fusíveis pequenos de 20 mm.

— Simon B

apenas para adicionar 2 centavos: para fusíveis de vidro típicos de 5x20mm <10A a 250V: Tipos de baixa capacidade de interrupção, possuem uma capacidade de interrupção de aproximadamente 10 vezes a corrente nominal. Tipos de alta capacidade de interrupção têm uma capacidade de interrupção de 1500A normalmente. Em comparação (Alta capacidade de ruptura) HRC fusíveis têm o poder de corte especificado no próprio fusível, normalmente superiores a 80.000 A (> 80kA)

— Pau Coma Ramirez

Não entendo que se uma corrente pequena pode queimar o fusível, por que uma corrente maior não pode.

Uma corrente maior de fato derreterá o fio do fusível. A questão é: o que acontece depois disso?

Se o fusível for muito pequeno, a corrente que ele está tentando interromper estiver acima da sua classificação máxima de corrente, o arco poderá falhar ao extinguir-se e continuar a funcionar por um longo tempo depois de ter 'queimado'. Os fusíveis geralmente contêm materiais para resfriar e extinguir o arco, como a areia, por exemplo. Se mais energia for despejada nele do que foi projetada para saciar, ela não funcionará.

Em um modo de falha mais extrema, o fusível pode explodir fisicamente.

— Neil_UK
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Ah! Mas então esse fusível provavelmente não carregaria a quantidade esperada de corrente nessa aplicação? Ou talvez sim! Uma pergunta melhor é: existem exemplos de situações em que um fusível não pode ser usado apenas devido a um parâmetro de corrente de interrupção máxima insuficiente?

— Kaz

Basicamente, surge quando você precisa alimentar uma pequena carga de um grande suprimento. Idealmente, você deseja que a capacidade de interrupção do seu fusível seja maior que a corrente de falha em potencial do seu suprimento, mas pelo menos você deseja que seja significativamente maior que a classificação atual do próximo fusível / disjuntor a montante.

— Peter Green

@Kaz Como exemplo, a maioria dos fusíveis encontrados em multímetros baratos não é capaz de interromper com segurança a corrente esperada que fluiria se você abrisse um curto-circuito na tomada. O fusível dentro do meu Fluke mais agradável é provavelmente três vezes o tamanho (em volume), bastante pesado (aparentemente está cheio de areia) e diz explicitamente que pode quebrar 100.000 amperes.

— mbrig

Se o seu equipamento não current decisivamente, coisas interessantes podem acontecer por um tempo consideravelmente longo

— RedGrittyBrick

@Sean É descarregado neles, não importa como você projete seu fusível. O que acontece se o curto estiver antes do seu fusível?

— User253751

Digamos, temos um fusível de 13 A em um plugue.

A <13 A de corrente contínua - o fusível não queima; esta é a faixa de corrente que o fusível pode suportar com segurança por um período indeterminado de tempo

Entre 13 e 20 A de corrente contínua de sobrecarga - o fusível não queima, mas as partes ao redor do plugue podem superaquecer

Aos 22 A de corrente contínua de sobrecarga - o fusível queimará em minutos a horas; um fusível de 13 A queimará com uma corrente de sobrecarga de cerca de 1,6 × sua corrente nominal

A 50 A de corrente contínua de sobrecarga - o fusível queimará dentro de 0,1 a 20 segundos

Com 400 A de corrente de falha - o fusível queimará em <0,04 segundos

A 3000 A de corrente de falta - o fusível queima instantaneamente; um fusível de 13 A pode explodir com segurança até 6000 A, também conhecido como sua capacidade de interrupção

A> 6000 A de corrente de falha - o fusível pode explodir ou causar um arco elétrico perigoso

— reniz77
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