Guia de Aplicacion Ultra Rapidos by ISC Colombia

Fusibles Ultrarrápidos Guía de Aplicaciones

Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos Índice Introducción

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

Requisitos de protección para fusibles ultrarrápidos

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

Coordinación con características de semiconductores

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

Hoja de datos de fusibles ultrarrápidos

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

Dimensionamiento de voltaje nominal

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

Dimensionamiento de corriente nominal

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

Áreas de aplicación – Información general

Corrientes RMS en puentes comunes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

Circuitos rectificadores típicos Protección con fusibles

18 19

Fallas internas y fallas externas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 Protección contra fallas internas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 Protección contra fallas externas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 Interrupción del servicio después de la falla del dispositivo . . . . . . . . .19 Servicio sin interrupción después de la falla del dispositivo . . . . . . . .19

Fusibles bajo condiciones de DC

Sistemas alimentados por DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 Baterías como carga eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 Batería como única fuente de alimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 2

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

Ejemplo de cálculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

Sistemas fotovoltaicos Selección de fusibles para protección de unidades DC regenerativas

24 25

Falla interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Falla de cruce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Falla externa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Conclusiones acerca del modo rectificador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Falla de conmutación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Pérdida de alimentación de AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Disparo de DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Conclusiones acerca del modo regenerativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 Resumen de selección de voltaje para unidades regenerativas (Servicio 4Q) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

Protección de inversores

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

Ejemplos resueltos

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

Anexo 1 - Estándares internacionales y gama de productos Cooper Bussmann

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

Anexo 2 - Sistema de referencia para fusibles

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

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

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

Anexo 4 - Glosario

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Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos

Introducción A través de los años, los fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann han construido una larga y destacada historia. Desde 1984, Cooper Bussmann ha estado en continua expansión con el fin de proveer a sus clientes, fusibles que satisfacen los principales estándares mundiales. Con base en tres normas internacionales, además de la norma ISO 9000 en todas sus plantas de fabricación, Cooper Bussmann ofrece fusibles ultrarrápidos y accesorios para protección 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. El Centro de Tecnología de Alta Potencia “Paul G. Gubany”, de Cooper Bussmann, en donde se alcanzan corrientes de prueba de hasta 300 kA, 750 VCA, tres fases, y 100 kA, 1000 VDC, está a la disposición de sus clientes para realizar las pruebas necesarias. El propósito de esta guía es ofrecer a los usuarios un fácil acceso a la información y al sistema de referencia cruzada de fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann. Los diversos estándares se tratan con ejemplos de aplicaciones, y se señalan los aspectos a considerar en la selección de la tensión nominal, corriente nominal y demás datos principales en la protección de semiconductores de potencia. Además, se abordan los lineamientos para el montaje de fusibles, con explicaciones sobre cómo leer e interpretar hojas de datos y gráficas Cooper Bussmann.

Los fusibles modernos se fabrican en diferentes formas y tamaños, pero todos tienen las mismas características principales. Aunque todos los componentes del fusible influyen en su desempeño global, el componente clave es el elemento fusible, el cual se fabrica con material de alta conductividad y se troquela con una serie de secciones reducidas llamadas "cuellos" o "puntos débiles", que determinan las características de operación del fusible. El elemento fusible está rodeado de un material, comúnmente cuarzo de cierto grado granulométrico, 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 cuerpo del fusible, fabricado con cerámica o plásticos de ingeniería. Por último, la conexión del elemento fusible al circuito que protegerá, se realiza mediante conectores terminales, generalmente de cobre. El resto de los componentes de un fusible varía de acuerdo con el tipo de fusible y los métodos de fabricación empleados.

Costrucción típica de fusibles Placa terminal

Tornillo

Este documento no cubre la protección de todas las aplicaciones con semiconductores de potencia, el mercado es demasiado complejo como para elaborar tal documento. En algunos casos, la selección final de los fusibles requerirá de detalladas pláticas técnicas entre el usuario y el departamento de Ingeniería de Aplicación de Cooper Bussmann.

Cuerpo de cerámica

Sin embargo, la información mostrada representa una ayuda útil en el trabajo diario y ofrece al lector el conocimiento básico de nuestros productos y sus aplicaciones.

Elemento fusible

Conector terminal

Antecedentes El fusible ha existido desde los inicios del telégrafo; hoy se emplea en la protección de circuitos para distribución de energía y otros circuitos.

Cuerpo de fibra de vidrio

Desde su aparición, el fusible ha evolucionado permanente y notablemente. El moderno fusible de Alta Capacidad de Interrupción (HBC)/alta clasificación de interrupción proporciona una protección confiable y económica contra fallas de sobrecorriente en los sistemas eléctricos actuales. La operación básica del fusible es simple: la corriente en exceso que pasa a través del elemento fusible hace que se funda para aislar el circuito con falla. Hoy en día, se desarrollan fusibles para diversas aplicaciones, con corrientes nominales de algunos miliamperes hasta cientos de miles de amperes, y para usarse 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, en donde se instalan para proteger cables, transformadores, interruptores, dispositivos de control y equipos. Junto con los diversos voltajes y corrientes nominales, se modifican las características de operación de los fusibles, con el fin de satisfacer los requisitos específicos de aplicación y protección.

Elemento fusible Conector terminal

Tapa terminal exterior

Conector terminal

Elemento fusible

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

Cuerpo de cerámica Empaque

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Tapa terminal interior

Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos

Introducción Operación del fusible La operación del fusible depende principalmente de la relación entre el calor generado y el calor disipado hacia las conexiones exteriores y la atmósfera circundante. Para valores de corriente de hasta la clasificación máxima del fusible en régimen permanente, se garantiza que todo el calor generado es disipado, sin exceder las temperaturas máximas preestablecidas para el elemento fusible y el resto de los componentes. En condiciones de sobrecarga sostenida, el calor generado es mayor que el calor disipado, lo cual produce un aumento de temperatura en el elemento fusible. El aumento de temperatura en las secciones reducidas del elemento fusible será mayor que en cualquier otra parte, y una vez que la temperatura alcance el punto de fusión del material del elemento fusible, éste se "romperá", aislando así el circuito. El tiempo 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 de 4 horas, se denomina corriente mínima de fusión. La relación de corriente mínima de fusión a corriente nominal del fusible es llamada factor de fusión del fusible. Bajo condiciones de sobrecarga excesiva o cortocircuito, hay muy poco tiempo para disipar el calor del elemento fusible, y la temperatura en las secciones reducidas alcanza el punto de fusión de forma casi instantánea. En estas condiciones, el elemento fusible comenzará a fundirse mucho antes de que la corriente de falla presunta (AC) alcance su primer pico. El tiempo transcurrido desde el inicio de la falla hasta la fusión del elemento fusible se llama tiempo de prearco. La interrupción de una corriente excesiva da como resultado la formación de un arco en cada sección reducida del elemento fusible, lo cual presenta una mayor resistencia. El calor del arco vaporiza el material del elemento fusible, y el vapor se fusiona con el cuarzo para formar una sustancia no conductora, parecida a una roca, llamada fulgurita. El arco también tiende a quemar partes del elemento fusible alejadas de las secciones reducidas, lo que aumenta la longitud del arco y, a su vez, la resistencia del arco. El efecto acumulativo produce la extinción del arco en un tiempo muy corto y el aislamiento del circuito con falla. Bajo tales condiciones de cortocircuito y sobrecarga excesiva, el tiempo total desde el inicio de la falla hasta el despeje definitivo es muy corto, generalmente de unos pocos milisegundos. Por lo tanto, la corriente a través del fusible ha sido limitada. Dicha limitación de corriente se logra en niveles de corriente tan bajos como 4 veces la capacidad nominal del fusible en régimen permanente.

El arco produce una caída de tensión a través del fusible, que se denomina tensión de arco. Aunque esto depende del diseño del elemento fusible, también se rige por las condiciones del circuito. La tensión de arco supera a la tensión del sistema. El diseño del elemento fusible permite mantener la magnitud de la tensión de arco dentro de los límites establecidos. El uso de determinado número de secciones en el elemento fusible, en serie, ayuda a controlar el proceso de formación del arco y la tensión de arco resultante. Por lo tanto, un fusible bien diseñado no sólo limita el nivel de corriente probable, sino también asegura que la falla sea despejada en un tiempo muy corto y la energía liberada hacia el equipo protegido sea mucho menor que la disponible.

Corriente máxima Peak current al inicio arco start del of arcing Corriente real Actual current

Inicio falla Startde of la fault

Tiempo time Arcing Tiempo Pre-arcing time de prearco de arco

El tiempo transcurrido desde la aparición del arco hasta su extinción definitiva se llama tiempo de arco. La suma del tiempo de prearco y el tiempo de arco representa el tiempo total de operación. Durante el tiempo de prearco y el tiempo de arco se libera una determinada cantidad de energía, que depende de la magnitud de la corriente. Los términos energía de prearco y energía de arco corresponden al tiempo de prearco y al tiempo de arco, respectivamente. Esta energía es proporcional a la integral de la corriente al cuadrado multiplicada por el tiempo que fluye dicha corriente, I2t, donde “I” es el valor RMS de la corriente, en amperes, y “t” el tiempo, en segundos, que fluye la corriente. Para valores altos de corriente, el tiempo de fusión es demasiado corto para que 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 también depende de las condiciones del circuito. La información publicada se basa en las condiciones más desfavorables, y se toma de pruebas reales. Este punto se trata de manera detallada más adelante.

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Posible Possible corriente unrestricted de falla fault current no restringida

Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos

Requisitos de protección para fusibles ultrarrápidos El uso de dispositivos semiconductores de silicio (diodos, tiristores, tiristores de apagado por compuerta [GTO], transistores y transistores bipolares de compuerta aislada [IGBT]) se ha incrementado en aplicaciones de rectificación, inversión y regulación, en circuitos de potencia y de control. Su capacidad para manejar altos niveles de energía en un espacio muy pequeño, representa una gran ventaja; sin embargo, su masa relativamente pequeña, limita su capacidad para soportar sobrecargas y sobretensiones. En aplicaciones industriales, si una falla eléctrica se desarrolla en alguna parte del circuito, se generan corrientes de falla de cientos de miles de amperes. Los dispositivos semiconductores pueden soportar esas corrientes sólo por periodos de tiempo muy cortos. Los niveles altos de corriente causan dos efectos nocivos en los dispositivos semiconductores. Primero, una distribución no uniforme de corriente en las uniones p-n del silicio crean densidades de corriente anormales que producen daños. Segundo, se crea un efecto 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 en tiempos muy cortos. b. Limitar la corriente de paso a través del dispositivo. c. Limitar la energía térmica (I2t) que se libera a través del dispositivo durante la interrupción de la falla. Desafortunadamente, las interrupciones rápidas de corrientes muy altas generan altas sobretensiones. Un rectificador de silicio sometido a este tipo de interrupciones fallará debido a los fenómenos de ruptura. Por lo tanto, el dispositivo de protección seleccionado también debe limitar la sobretensión durante la interrupción de la falla. Hasta aquí, la atención se ha centrado principalmente en la protección contra altas 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 normales de sobrecarga transitoria. f.

Diferencias entre fusibles ultrarrápidos y los otros fusibles Los fusibles ultrarrápidos han sido desarrollados para reducir al mínimo la I2t, la corriente máxima de paso y la tensión de arco. Para asegurar la rápida fusión del elemento fusible del fusible ultrarrápido, sus secciones reducidas tienen un diseño diferente a las del fusible industrial con clasificación equivalente, y suelen operar a temperaturas más altas. Los fusibles ultrarrápidos operan generalmente con mayores exigencias de disipación de calor, debido a las mayores temperaturas de sus elementos, y frecuentemente vienen en encapsulados más pequeños. Para ayudar a disipar el calor, los materiales empleados en la fabricación del cuerpo o barril generalmente son de mayor calidad. Los fusibles ultrarrápidos se usan principalmente para proteger a los semiconductores contra cortocircuito en donde las altas temperaturas de operación frecuentemente restringen el uso de aleaciones de bajo punto de fusión contra cortocircuito, las cuales son auxiliares en la operación de sobrecorrientes bajas. El resultado es que los fusibles ultrarrápidos generalmente tienen una mayor capacidad limitadora, para protección contra dichas condiciones de sobrecorrientes bajas. Muchos fusibles ultrarrápidos son físicamente diferentes a los fusibles tipo estándar, y requieren montajes especiales, que tienen como ventaja evitar la instalación de fusibles incorrectos.

Características requeridas / estipuladas Para proteger con fusibles a los dispositivos semiconductores, deben considerarse parámetros tanto del fusible como de los dispositivos. Hay una serie de factores de influencia asociados con cada parámetro; a continuación se muestra la manera de presentarlos e interpretarlos. Estos parámetros y sus factores asociados deben aplicarse y considerarse con referencia a los requisitos específicos de los circuitos y las aplicaciones. Algunos de estos factores se incluyen en las secciones sobre dimensionamiento de tensión, dimensionamiento de corriente y aplicaciones.

Debe operar de la manera predeterminada cuando se presentan condiciones anormales.

El único dispositivo de protección contra sobrecorriente con todas estas características, a un bajo costo, es el moderno fusible ultrarrápido. Los fusibles normales (los que cumplen con la IEC60269-2) están diseñados principalmente para proteger equipo industrial y poseen todas las características mencionadas, pero no al grado requerido para protección de dispositivos semiconductores. Por todo lo anterior, se han desarrollado tipos especiales de fusibles para proteger dispositivos semiconductores, que se caracterizan por su alta velocidad de operación, los cuales se conocen como fusibles semiconductores o, más exactamente, fusibles ultrarrápidos. El término “fusible semiconductor” es inapropiado, ya que no se fabrica con material semiconductor.

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Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos

Requisitos de protección para fusibles ultrarrápidos Tabla 1. Factores que afectan a los parámetros de selección de fusibles Factores que afectan al parámetro

Parámetro

Fusible

Información proporcionada

Diodo o tiristor*

Fusible Corriente nominal máxima bajo condiciones específicas, factores ambientales, máxima clasificación por enfriamiento forzado, tamaño del conductor

Diodo o tiristor*

Corriente RMS en régimen permanente

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

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

Energía disipada (watts) en régimen permanente

Los mismos que para la corriente

Se menciona el valor máximo para condiciones específicas

Información completa

Capacidad de sobrecarga

Precarga, sobretensiones transitorias de carga cíclica, tolerancias de fabricación

Precarga, sobretensiones transitorias de carga cíclica

Curvas características nominales de tiempo-corriente para fusibles inicialmente fríos. Lineamientos para el cálculo de ciclos de trabajo

Curvas de sobrecarga, impedancias térmicas transitorias

Capacidad de interrupción

Nivel de cortocircuito/tensión de AC o DC

Clasificaciones I2t

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

Duración de la falla de precarga

Corriente máxima de paso

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

Duración de la falla de precarga

Tensión de arco

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

Clasificaciones PIV (no repetitivo)

Curvas características (generalmente en valores de corriente media)

Clasificación de interrupción Fusibles inicialmente fríos: curvas de I2t total para las condiciones más desfavorables, constante I2t de prearco, tiempo de despeje del fusible Curvas para las condiciones más desfavorables de eslabones fusibles inicialmente fríos Pico máximo de tensión de arco graficado contra tensión aplicada

Valor de medio ciclo o valores para diferentes duraciones de pulsos Corriente máxima de fusión Clasificaciones PIV (no repetitivo)

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

Temperaturas ambiente

Características tiempo-corriente

Para temperaturas ambiente mayores a 21 °C, debe reducirse la capacidad nominal de los fusibles para proteger semiconductores. Las clasificaciones para otras temperaturas se muestran en las gráficas de reducción.

Estas características se obtienen mediante la misma secuencia de pruebas que se utlizan para aumento de temperatura, con el fusible a temperatura ambiente antes de cada prueba. Para fusibles estándar, los tiempos nominales de fusión se grafican contra los valores RMS de corriente, con tiempos de fusión de hasta 10 ms. Para fusibles ultrarrápidos, se usa el tiempo virtual de fusión, que es del orden de 0.1 ms.

Temperatura ambiente circundante El montaje deficiente del fusible, fusibles encerrados y la cercanía con otros aparatos y fusibles puede dar lugar a altas temperaturas ambiente circundante. En estos casos, la clasificación máxima del fusible debe determinarse para cada aplicación, mediante la temperatura ambiente circundante, como se indica en la sección sobre dimensionamiento de corriente.

Enfriamiento forzado

Sobretensiones transitorias Al coordinar las características tiempo-corriente con los valores RMS de corriente y la duración de la sobretensión, deben considerarse los efectos de carga cíclica y sobretensiones transitorias. Los siguientes puntos deben tenerse presentes al utilizar las características publicadas:

En muchas instalaciones, diodos y tiristores son forzados a enfriarse por medio de aire para lograr las clasificaciones máximas. Asimismo, los fusibles pueden mejorar su clasificación cuando son enfriados mediante una corriente de aire. Las velocidades de aire mayores a 5 m/s no producen un incremento significativo en las clasificaciones. Para mayor información, consulte las hojas de datos y la sección sobre dimensionamiento de corriente.

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

Corrientes RMS, media y pico

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

Debe tenerse cuidado especial al coordinar las corrientes de los fusibles con las corrientes del circuito. Las corrientes de los fusibles comúnmente se expresan en valores RMS (valor cuadrático medio), mientras que en diodos y tiristores se indican en valores medios. 6

2. Para tiempos menores a 1 segundo, la duración de la falla y las constantes del circuito afectan las características tiempo-corriente. Los tiempos nominales mínimos son expresados con relación a las corrientes RMS simétricas.

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Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos

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

Clasificaciones I2t La I2t de prearco (fusión) tiende a un valor mínimo cuando el fusible está sujeto a corrientes altas; este valor se encuentra en la hoja de datos. La I2t de arqueo varía con la tensión aplicada, el nivel de falla, el factor de potencia y el punto sobre la onda del inicio del cortocircuito. Los valores de la I2t total mostrados corresponden a la condición más desfavorable. La mayoría de fabricantes de semiconductores proporcionan las clasificaciones I2t para sus semiconductores de potencia que no deben ser rebasadas durante la fusión, siempre abajo de 10 ms. Estadísticamente, estos son los valores más bajos para un dispositivo precargado. Para lograr una protección eficaz del dispositivo, la I2t total del fusible debe ser menor que la capacidad de I2t del dispositivo.

Corrientes pico de fusibles En condiciones de cortocircuito, los fusibles ultrarrápidos son básicamente limitadores de corriente (la corriente pico a través del fusible es menor que la corriente probable (pico). Las características de “corte” (corriente pico del fusible contra valor RMS de la corriente probable simétrica ) se encuentran en las hojas de datos. Las corrientes pico del fusible deben ser coordinadas con los datos del diodo o tiristor, además de la I2t.

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

Tamaño del conductor Las clasificaciones de corriente RMS asignadas a los fusibles Cooper Bussmann consideran conductores estándar en cada extremo del fusible durante las pruebas de clasificación; con valores de 1 a 1.6 A/mm2. El uso de conductores más cortos o más largos afecta la clasificación de corriente del fusible.

Protección del encapsulado Algunos dispositivos semiconductores son muy sensibles a sobrecorrientes y sobretensiones en las que los fusibles no pueden operar suficientemente rápido a fin de evitar el daño parcial o total del dispositivo. Los fusibles ultrarrápidos continúan empleándose en esos casos para reducir al mínimo las sobrecorrientes cuando el silicio o los alambres de conexión pequeños se funden. Sin este tipo de fusibles, puede fracturarse el encapsulado que contiene al silicio, con el potencial de causar daño al equipo o lesionar a las personas.

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

Fig. 1

La curva tiempo-corriente, también conocida como curva de fusión, contiene informacion 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 fusión de un fusible determinado puede encontrarse con base en un valor de corriente de cortocircuito conocido. En la práctica, los tiempos virtuales mayores de 100 ms, aproximadamente, son equivalentes a tiempo real. Con los valores de Ip y tv tomados directamente de la curva tiempo-corriente del fusible se puede calcular su integral de fusión, en A2s (Ip2 x tv), para encontrar el valor real de corriente probable. El siguiente método muestra dos ejemplos (I1 e I2) y señala las instrucciones para determinar el efecto de una sobrecarga o cortocircuito sobre un fusible. -

Primero, determinar la corriente real de sobrecarga o cortocircuito, ya sea como 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 valor RMS de la corriente en un tiempo dado se encuentra con la fórmula siguiente:

IRMS (t1) =

Tiempo de prearco, Virtualvirtual Pre-arcing Timeen in segundos Seconds

Curva característica tiempo-corriente

Fusión

Corriente presunta, en amperes RMS

Prospective Current in Amps RMS

i2 dt t1

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

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

Fig. 2

IRMS = f(tr)

El método descrito y los lineamientos acerca de sobrecargas de la sección Dimensionamiento de corriente nominal, determinarán si a largo plazo el fusible 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.

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i2 = f(tr) IRMS, 2 = f(tr)

IRMS, 1 = f(tr)

i1 = f(tr)

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Hoja de datos de fusibles ultrarrápidos Curva característica AA

Fig. 4

Relacionada con la curva de fusión, se da la curva AA (sólo fusibles aR). Debido al riesgo de sobrecarga térmica, la cual puede disminuir la capacidad de interrupción del fusible, está prohibida la fusión o carga más allá de este punto.

1.0 0.5 0.4

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

La Ip correspondiente al tiempo igual al cruce de la curva horizontal AA y la curva de fusión real, debe multiplicarse por 0.9 (Ip x 0.9); el valor resultante 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 línea vertical Ip = In (In = corriente nominal del fusible).

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

1.5

0.3 0.2 100 200 300 400 500 600 660

Fig. 5

1.1

1.0

Fig. 3

104

0.9 0.8

103

0.7

102

0.1

0.2

0.3

0.4 0.5

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

101

Fig. 6

Información de despeje Comúnmente, la máxima I2t en condiciones de cortocircuito será la I2tcl de despeje completo, para 10 ms, del fusible, la cual está dada para una tensión de trabajo igual a la tensión nominal del fusible, con un factor de potencia: cos ϕ = 0.15, y a un nivel de cortocircuito de 10-15 veces la corriente nominal.

I2 t I2t (de despeje) = f(Ip) I2t – Clearing = f(Ip)

10ms

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 confirmar que se garantice la protección; incluso para I2tcl = I2tscr se tiene un margen razonable de seguridad (fusible frío vs. SCR caliente). Si el fusible despeja a una 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 I2tcl resultante de despeje completo será igual a: I2tcl • K • X

7ms

3ms

100MA2s at 900V

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

La I tscr del dispositivo deberá ser comparada con este resultado.

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Hoja de datos de fusibles ultrarrápidos Curva característica de corriente de corte Los fusibles son dispositivos limitadores de corriente de cortocircuito. Esto significa que si ocurre un cortocircuito, se reducirán a un nivel aceptable las fuerzas mecánicas y térmicas, destructivas y presuntas, en los equipos modernos. En la práctica, la corriente de cortocircuito está dada como el valor RMS de la corriente de cortocircuito simétrica disponible, llamada Ip. El pico máximo real (condición asimétrica) de esta corriente depende del factor de potencia del circuito. Para cos ϕ = 0.15, el valor pico permanecerá entre:

Fig. 8

√2 x I y 2.3 x I

p 2 x I p and up to 2.3p x I p

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

105

Peak Let through Current

Corriente máxima de paso

Fig. 7

Curva característica de corrección por energía disipada

104

En condiciones específicas, la energía disipada nominal está dada para cada fusible. Para calcular la energía disipada con una corriente de carga menor a la corriente nominal, la energía disipada nominal debe multiplicarse por el factor de corrección Kp. Este factor está dado como función de la corriente de carga RMS, Ib, en porcentaje de corriente nominal, ver Fig. 9.

103 Sin limitación

Non current de corriente limiting

Con limitación Current de corriente

limiting

2x102 102

103

104

105

Prospective Current Amps RMSRMS Corriente probable, eninamperes

106

Fig. 9

Curva característica de tensión de arco La tensión de arco pico del fusible y la tensión pico inversa del semiconductor siempre deben estar coordinadas. Cuando el fusible se funde, la corriente ha alcanzado un nivel dado durante el tiempo de fusión. Pero la tensión de arco se genera debido a las secciones reducidas del elemento fusible, que están inmersas en arena. Esto fuerza a 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 secciones reducidas del elemento fusible, que son convertidas en fulgurita (mezcla de 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 acuerdo con la Fig. 8, para una clasificación dada de tensión del fusible, la tensión de arco 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 cuerpo fusible no están incluidas en la hoja de datos, pero pueden proporcionarse a solicitud del cliente. Debe recordarse que los datos de temperatura no es una información confiable para la elección correcta de un fusible en una aplicación dada. Para mayores detalles, consultar la sección que trata sobre el dimensionamiento de la corriente nominal. Generalmente, para fusibles con cuerpo de porcelana, el aumento de temperatura se encuentra en el rango de 70-110 ºC en las terminales, y de 90-130 ºC en el cuerpo fusible cargado al máximo, bajo condiciones IEC.

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Dimensionamiento de voltaje nominal Clasificación de voltaje El voltaje nominal del fusible indica el voltaje de AC o DC al cual está diseñado para operar. La mayoría de los fusibles comerciales están clasificados para voltajes RMS de AC (45-62 Hz), a menos que en la etiqueta del fusible se especifique otra cosa.

Fig. 1

% de voltaje nominal, 50 Hz

Voltaje nominal vs. Frecuencia

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

Clasificaciones internacionales de voltaje Frecuencia, en Hz

Clasificaciones IEC de voltaje La IEC requiere que las pruebas de voltaje de AC se realicen al 110 por ciento del 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 del mundo, virtualmente, sin temor a la severidad de las condiciones de prueba. El porcentaje extra abarca las fluctuaciones del voltaje de alimentación encontradas en algunos convertidores.

Clasificación americana de voltaje La clasificación americana de voltaje requiere que los fusibles sean probados sólo 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 por encima de los requisitos del sistema. En algunos circuitos, son normales fluctuaciones de +10 %; esté consciente de esto al seleccionar fusibles tipo americano, ya que no han sido probados para voltajes por encima de su clasificación.

Dimensionamiento simple de voltaje nominal

Dimensionamiento ampliado de voltaje nominal Combinaciones posibles de AC/DC Incluso en convertidores relativamente simples, como el puente de seis pulsos (ver Fig. 2), existe la posibilidad de que el voltaje de dimensionamiento para la selección del voltaje nominal del fusible sea mucho mayor que el voltaje de suministro de AC. Esto es cierto si se trata de un convertidor regenerativo, el cual es capaz de regresar energía al suministro. Aquí, en caso de un falla de conmutación, serán superimpuestos el voltaje AC de alimentación, UAC, y el voltaje DC de 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 la protección de unidades DC regenerativas.

En la mayoría de los circuitos convertidores, es evidente la clase y el tamaño del dimensionamiento de voltaje, por lo tanto, la selección del voltaje puede hacerse de inmediato. Comúnmente se dice que un fusible por sí mismo debe ser capaz de despejar frente al voltaje máximo del sistema. Si dos fusibles están en serie en la misma trayectoria de cortocircuito, cada fusible debe estar clasificado para el voltaje del sistema.

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

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Dimensionamiento de voltaje nominal

Fig. 2

Fig. 4

UAC

UDC + -

UDC

Fusibles bajo AC en circuitos de DC

Fusibles en serie

El proceso de selección se vuelve más complejo cuando se usan fusibles de AC en circuitos de excitación y motores de DC (ver Fig. 3).

No es común conectar directamente fusibles en serie. En condiciones de sobrecorriente baja, una pequeña variación en el funcionamiento del fusible puede ocasionar que uno de los fusibles se abra antes que el otro, por lo tanto el fusible abierto debe ser capaz de despejar el voltaje total del sistema. Bajo corrientes de falla más altas, ambos fusibles se abren, pero es poco probable que el voltaje se comparta equitativamente. Por lo tanto, si se conectan fusibles en serie, debe observarse lo siguiente:

Los parámetros de dimensionamiento son: voltaje de DC del sistema, corriente mínima de cortocircuito y constante de tiempo máxima asociada (L/R ). Para mayores detalles, refiérase a Aplicaciones de DC de fusibles AC Typower Zilox de Cooper Bussmann.

Fig. 3

+U -

Deben estar siempre disponibles corrientes de falla con nivel suficiente para 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 fusión mayores a 10 ms, entonces la clasificación de voltaje del fusible debe ser mayor o igual que el voltaje aplicado.

Fusibles en DC oscilatoria Los fusibles de AC pueden usarse para protección y aislamiento de los GTO e 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 clasificación de voltaje de AC (para IEC o UL). Para mayor información, póngase en contacto con el departamento de Ingeniería de Aplicación de Cooper Bussmann.

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

Parte 1. Selección básica Esta parte aborda solamente los criterios de selección básicos de la corriente nominal 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 carga máxima permitida calculada, llamada Ib. Ib = In x Kt x Ke x Kv x Kf x Ka x Kb Ib:

Corriente de carga RMS continua máxima permitida*

In:

Corriente nominal del fusible

Kt:

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

Por ejemplo, un fusible de 200 A, cuerpo cuadrado, se monta en una barra alimentadora con área de sección transversal de 120 mm2. Para un fusible de 200 A, el área mínima de sección transversal de la barra alimentadora para satisfacer 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 encontrarse mediante la fórmula: (Ke1 + Ke2)/2 El montaje de fusibles dentro de gabinetes y otros factores reducen el enfriamiento por convección, comparado con las condiciones IEC. Con base en el sentido común, debe elegirse un factor Ke adicional. En general, a los fusibles montados dentro de gabinetes se les asigna un factor Ke de 0.8, adicional.

Ke: Factor de conexión térmica, según la Fig. 2 Kv: Factor de corrección por enfriamiento de aire, según la Fig. 3 Kf:

La densidad mínima de corriente de la barra alimentadora en la que se montan los 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 reducirse la clasificación del fusible según la gráfica de la Fig. 2.

Fig. 3

Factor de corrección por frecuencia, según la Fig. 4

corrección por enfriamiento Cooling Air Correction Factor de aire Kv Factor de 1.30

Ka: Corrección por altitud excesiva

1.25

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

1.15

1.20 1.10 1.05

En caso de terminales de fusible enfriadas por agua, consultar al departamento de Ingeniería de Aplicación de Cooper Bussmann. *Para periodos de duración de 10 minutos o más, el valor RMS de la corriente de carga no debe exceder este valor.

Fig.1

% de corriente % of 50Hz nominal, 50 Hz load current

MáximaMax corriente de carga permitida permissible load current due to High Frequency debido a altas frecuencias

120

100

60 100

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Temperatura ambienteinenoCoC Ambient Temperature

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

Fig. 2 Ke

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

Factor de corrección por temperatura Temperature Correction Factor

1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 -50 -40 -30 -20 -10 0

m/seg m/sec

Fig. 4

Factor deConnection conexión térmica Thermal Factor

1000

Frequency in Hz Frecuencia, en Hz

1 0 ,0 0 0

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

1.0

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

0.9

Cuando la aplicación es por encima de 2000 metros, debe considerarse una corrección Ka a la clasificación del fusible: I = In*(1 – (h-2000)/100*0.5/100)

0.8 50%

60%

70%

80%

90%

2 100% equals 1.3amperes/mm amp/mm2 100 % igual a 1.3

100%

Donde:

I = Clasificación de corriente a altitud excesiva In = Corriente nominal del fusible h = Altitud, en metros

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Dimensionamiento de corriente nominal Ejemplo 1

Fig. 5

Un fusible de 200 A, cuerpo cuadrado, es aplicado a una temperatura ambiente de 40 °C, y alambrado con cables que tienen una área de sección transversal de 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 será el valor RMS de la máxima corriente Ib permitida en régimen permanente?

Frecuencia de ocurrencia

Sobrecargas (> 2 segundos)

Menos de una vez al mes

Imáx < 80 % x lt Imáx < 70 % x lt

Menos de dos veces a la semana

Imáx < 70 % x lt Imáx < 60 % x lt

Varias veces al día

Imáx < 60 % x lt Imáx < 50 % x lt

Ib = In x Kt x Ke x Kv x Kf x Ka x Kb Ib = 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

Cargas de impulso (< 1 segundo)

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

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

Kf = 0.85, para una frecuencia de 3000 Hz, Fig. 4 Ka = 1, al nivel del mar, abajo de 2000 metros

Fig. 6

Kb= 1, para cuerpo de porcelana Procesos electroquímicos, etc. Electrochemical Processes, etc.

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

1.5 : 1 min

Control de amperaje del fusible

1.0

La máxima corriente de carga permitida, Ib, de un fusible en régimen permanente, puede comprobarse empíricamente realizando mediciones simples de tensión bajo condiciones de operación reales. Esto debe hacerse después de instalar el fusible en su lugar de operación y de cargarlo al valor Ib calculado:

24h

Light Industrial de andtracción Light Traction Substation Service Subestaciones e industriales ligeras 2.0 : 10 s

_N E2/E1 x ( 0.92 + 0.004 x t ) >

1.5 : 1 min

Donde: 1.0

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

0.7

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

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

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

Servicio industrial, servicio pesado Industrial Service, Heavy Duty

24h

2.0 : 10 s

Parte 2. Influencia de sobrecargas La corriente de sobrecarga máxima, Imáx, a la que puede ser sometido el fusible de la Parte 1, depende de la duración y la frecuencia de ocurrencia.

1.0 0

Las duraciones se clasifican en dos categorías:

1.25 6 8

0.7 14 16

24h

1) Sobrecargas con duración mayor a un segundo 2) Sobrecargas con duración menor a un segundo (llamadas cargas de impulso) La siguiente tabla contiene los lineamientos generales de aplicación. En la expresión Imáx < (factor de %) x It, It es la corriente de fusión correspondiente al tiempo t de duración de la sobrecarga, tomado de la curva característica corriente-tiempo del fusible. Los límites dados permiten calcular la Imáx para una clasificación de fusible dada o, a la inversa, la clasificación de corriente del fusible requerida para una sobrecarga determinada, expresada por:

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

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

Imáx < (factor de %) x It

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

Fig. 7 Servicio Clase II G = 1.5 Duty Class II G=1.5 60 s 15 min.

100%

150% t

De la Fig. 5, el límite real es: Imáx < 60 % x It = 60 % x 600 = 360 A

Servicio ClaseIIIIII Duty Class

Esto significa que pueden soportarse sobrecargas temporales de hasta 360 A y 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 esta aplicación.

120 s

G = 1.6 G=1.6

15 min

150%

100% t

Parte 3. Carga cíclica

Servicio Clase Duty Class IIIIII

La carga cíclica que conduce a la fatiga prematura del fusible se define como las variaciones regulares o irregulares de la corriente de carga, de magnitud y duración suficientes para modificar la temperatura de los elementos fusibles, de tal manera que las secciones reducidas sensibles del elemento fusible se dañarán. Con el fin de evitar esta situación, deben realizarse los cálculos necesarios para asegurar que exista un margen de seguridad apropiado para el fusible seleccionado.

G = 1.8 G=1.8 15 min. 10 sec.

200 100

t Servicio ClaseIVIV Duty Class

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

120 min.

G = 1.3 G=1.3 15 min

T 100

125%

1) Ib > IRMS * G Ib es la corriente de carga máxima permitida, calculada con base en el criterio establecido en la Parte 1, IRMS es el valor RMS de la carga cíclica. En los ejemplos 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:

Subestaciones de tracción media Minería G=2 G = 1.3 Medium Traction Substations andy Mining

2.0 : 30 s Id : t

G = 1.6 Por lo tanto, la corriente nominal del fusible puede encontrarse mediante la siguiente fórmula: IRMS* G In > _

Fig. 8 0.7

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

0.6

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

1.5 : 90 s

Id (p.u.) 1.3 0.8 1.3 0.7

t (min.) 10 15 10 30

Kt * Ke * Kv * Kf * Ka * Kb

2) Ipulso < It * B

0h - 2h 2h - 10h 10h - 12h 12h - 24h

Factor B de pulso cíclico Cyclic Pulse Factor B

0.5 0.4 0.3 0.2

100

Periodo T, en T Period Time inminutos Minutes

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1000

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

Fig. 9

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: (150 2 * 2) + (100 2 * 15) = 107AArms ≈ 107 RMS 17

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 que el 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 se satisface, y debe seleccionarse un fusible con clasificación más alta: 250 A.

Fusibles en paralelo Hay muchas aplicaciones en donde se emplean fusibles en paralelo. Debido a que el área superficial de dos fusibles pequeños frecuentemente es mayor que la de un fusible grande con clasificación equivalente, el efecto de enfriamiento también es mayor. Esto da una I2t menor, permitiendo una 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 estado del fusible. Los fusibles deben montarse de manera que permitan una corriente de aire y un flujo de calor uniformes en las conexiones. En instalaciones grandes, lo mejor es conectar en paralelo fusibles que tengan valores de resistencia en 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 fusibles en paralelo adyacentes.

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Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos

Áreas de aplicación - Información general Los semiconductores y los fusibles ultrarrápidos asociados se usan en 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 alimentación puede ser la red de alimentación, un generador propio o baterías. El diseño de los circuitos para estas aplicaciones varía mucho. Algunos de los circuitos más representativos se muestran en las páginas siguientes, junto con información acerca de cómo encontrar el valor RMS de la corriente de carga para la instalación del fusible. Todos estos tipos de fusible pueden operar a sólo unos amperes o a varios miles de amperes. En general, los principios de operación del circuito son los mismos para todas las clasificaciones, ya que el nivel de protección depende de, por ejemplo, la necesidad de proteger al personal contra accidentes y lesiones, la seguridad de los componentes, etc.

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 conexión a tierra y voltajes de aislamiento si la toma central del transformador está conectada a tierra. Desde un punto de vista energético, es eficiente usar sistemas trifásicos donde sea posible; por lo tanto, los sistemas monofásicos se encuentran comúnmente en aplicaciones de baja potencia que implican corrientes por debajo de 50 amperes en el primario. Sin embargo, para sistemas de bajo voltaje con baterías y electroplateado, esto puede significar varios cientos de amperes en el secundario. El sistema trifásico más común es el que se muestra en el quinto diagrama.

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

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

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

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

Para efectos de selección de fusibles, las aplicaciones que utilizan inversores de DC a AC –controladores de AC de velocidad variable, sistemas de energía ininterrumpibles (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 sistemas rectificadores y los interruptores.

Corrientes RMS en puentes comunes La mayoría de los circuitos comunes involucran rectificadores que convierten AC a DC. Existe una serie de formas en las que pueden ser dispuestos los transformadores de alimentación y los dispositivos de rectificación. Para el propósito de los siguientes diagramas, se usan diodos, aunque también pueden utilizarse GTO o tiristores, lo que permitiría controlar el voltaje o 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 ciclos de corriente que estarán fluyendo. Esto aplica para diodos, pero en circuitos controlados estos valores pueden ser diferentes, aunque no excederán los valores mostrados, ya que es lo mismo que en un dispositivo controlado permanentemente activado. En los siguientes diagramas se muestran los más comunes. Los pros y los contras de cada una de las posiciones se considerarán en detalle más adelante, para cada uno de los diseños. El circuito 1 no es frecuente en sistemas electrónicos de potencia, porque la salida de media onda podría ser ineficiente, con mucha distorsión reflejada a la fuente.

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

6.6. Seis fases, estrella Six-Phase, Star

1.1.Una fase, media onda Single-Phase, Half Wave

I1 157%

41%

CARGA

L O A D

100% L O A D

CARGA

2.2.Una fase, onda completa, toma centralTap Single-Phase, Full Wave, Center I1

71%

100%

CARGA

L O A D

7. 7. Seis fases, paralelo (sin(without IPT) Six-Phase Parallel IPT) I1 100%

3. Una fase, puente I1 100%

CARGA

L O A D

I2 71%

41%

CARGA

3. Single-Phase, Bridge

L O A D

I3 58%

I3 100%

8. 8. Seis fases, paralelo (con IPT) IPT) Six-Phase Parallel (with

4.4.Tres fases, Y Three-Phase, Wye

I1 100%

CARGA

L O A D

CARGA

I1 100%

58%

L O A D

29%

I3 41%

5. Tres fases, puente

5. Three-Phase, Bridge I1

9. 9. Una fase, antiparalelo, controlador deController AC Single-Phase, Anti-Parallel, AC

100%

I3 82%

L O A D

CARGA

58%

71%

CARGA

I2 100%

10.10 Tres fases, antiparalelo, controlador AC Three-Phase, Anti-Parallel, ACde Control I3

100%

I2 71%

100%

CARGA

L O A D

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Protección con fusibles En principio, el fusible debe conducir de manera ininterrumpida toda la corriente requerida y cualquier sobrecarga esperada; cuando ocurra una falla, debe limitar la energía que pasa a través del semiconductor, a un valor que evite su daño.

Falla internas y fallas externas Como podemos ver en los diagramas, los fusibles pueden colocarse en diferentes posiciones del circuito. Los fusibles pueden colocarse en serie con los dispositivos semiconductores, en las líneas de alimentación y, algunas veces, en las líneas de salida. Únicamente los fusibles en los brazos del puente permitirán la máxima capacidad portadora de corriente del semiconductor como la mínima corriente RMS de cada fusible. En el diseño de equipo rectificador de alta potencia, hay dos tipos de fallas que 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 rectificador de potencia de silicio. Sin embargo, este tipo de falla puede determinarse mediante circuitos de detección. b) La presencia de un cortocircuito o de carga excesiva en las terminales de salida del equipo, comúnmente llamada “falla externa”.

Cuando “n” es menor que 4, la experiencia ha demostrado que frecuentemente es difícil lograr el tipo de protección mencionada. En aplicaciones que utilizan fusibles tanto en la línea como en las celdas individuales, debe asegurarse que el fusible de la celda se coordine selectivamente con el fusible de la línea en caso de una falla interna; es decir, la I2t del fusible de la celda 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 externas En caso de una falla externa, no es deseable que se abran los fusibles de las celdas individuales. En la práctica se acostumbra incluir un fusible en serie con la línea de alimentación. Para asegurar que el fusible de la línea despeje la falla antes que el fusible de la celda individual, la I2t total del fusible de la línea debe ser menor que la suma de las I2t de prearco de los fusibles utilizados en una rama del equipo, es decir:

Protección contra fallas internas

I2t1 < I2t2 x n2

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

donde:

Consideraciones adicionales para rectificadores con trayectorias paralelas

I2t2 = I2t de prearco del fusible de cada celda

Es importante señalar que en el diseño de equipo rectificador de alta potencia, la continuidad en la alimentación es una característica deseable en caso de una falla interna. El equipo debe ser diseñado para proporcionar la salida requerida bajo todas las condiciones de carga, con uno o más dispositivos semiconductores sin operar, de acuerdo a las especificaciones del fabricante. Para asegurar la continuidad en caso de una falla interna, el fusible conectado en serie con el brazo con falla del puente, debe abrirse y despejar la falla sin abrir los fusibles conectados en serie con las celdas rectificadoras en buen estado. Con el fin de satisfacer esta condición, la I2t total de un sólo fusible debe ser menor que la suma de las I2t de prearco de todos los fusibles en una rama del equipo, es decir: I2t2 < I2t1 x n2 donde: I2t2 = I2t total de un sólo fusible I2t1 = I2t de prearco de cada fusible

I2t1 = I2t total del fusible de la línea n = fusibles de celdas en paralelo

Interrupción del servicio después de la falla del dispositivo La mayoría de las fallas en rectificación de media y baja potencia y en equipo de conversión son de esta clase. Los fusibles en serie con los dispositivos semiconductores y los fusibles de las líneas de alimentación, se usan para protección 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 las clasificaciones de voltaje de DC para cada aplicación. También pueden ocurrir fallas de DC después de la falla de semiconductores en circuitos puente cuando otras fuentes alimentan la misma barra de alimentación de DC, o cuando la carga consiste en motores, capacitores o baterías. El ejemplo 1 de la sección Ejemplos resueltos, ilustra la protección de un típico circuito de DC impulsor con tiristor.

n = número de trayectorias paralelas en cada rama del equipo

Servicio sin interrupción después de la falla del dispositivo

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

Las grandes plantas rectificadoras, como las que suministran DC para aplicaciones electroquímicas, no toleran interrupciones en el servicio eléctrico.

Además, si el diseño determina que la continuidad en la alimentación debe mantenerse 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 de celdas no operativas.

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

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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 valor final es llamado constante de tiempo, también referida como L/R.

current corriente

Fig. 1

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

tiempo time

El índice de aumento de corriente influye en el índice de entrada de energía que funde el elemento fusible. Esto influye en la corriente máxima de paso pico y en las características corriente-tiempo de fusión del fusible. Para tiempos de operación largos (mayores a un segundo) el efecto de calentamiento por corriente de AC es el mismo que el de DC y las características convergen. Ver Fig. 2.

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

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

InCo timtiecrenst cre mpasan ecco o in te ie ns Dg Dde nt ta C C e nt

Melting de Time Tiempo fusión

Fig. 2

Peak Current Corriente pico

La tensión bajo la cual el fusible puede operar de manera segura, depende de la constante de tiempo del circuito. Debe observarse que cuando la constante de tiempo es pequeña, es posible que la clasificación de tensión de DC sea mayor que la clasificación de tensión de AC (IEC o UL). Sin embargo, para la mayoría 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 aún más conforme aumenta la constante de tiempo del circuito.

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

Corriente Availabledisponible Current

Current Corriente

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 las especificaciones IEC. Las constantes de tiempo mayores a 20 milesegundos no son comunes fuera de las aplicaciones en sistemas de tracción por tercer carril, donde grandes longitudes de carril ofrecen una relación inductancia/resistencia muy alta. Con respecto a situaciones de cortocircuito, deberá emplearse el valor de la constante de tiempo del circuito bajo condiciones de falla, que puede ser diferente a la constante de tiempo durante condiciones normales de operación. En muchos circuitos rectificadores, incluso bajo condiciones de falla, el fusible estará 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, la extinción del arco dentro del fusible, bajo condiciones de falla, está apoyada por la reducción a cero de la tensión. Cuando un fusible se usa en una aplicación DC pura, el proceso de extinción del arco del fusible no es apoyada por la reducción de la tensión, o los ceros de tensión de una situación de AC. La inductancia en el circuito almacena energía eléctrica, lo que influye en la forma en que el arco del fusible reduce la corriente en el circuito.

Baterías como carga eléctrica En principio, los circuitos para recarga de baterías son similares a los sistemas de electrólisis. En estos sistemas, comúnmente se emplean diseños de puente estándar. Los fusibles pueden colocarse en la línea de AC, en los brazos o en la línea de DC. El uso de fusibles en los brazos del puente no sólo ofrece una mayor protección al dispositivo semiconductor, también protege al puente contra fallas internas del puente y fallas en el sistema de DC. En circuitos de corriente alta, el control de la corriente se realiza frecuentemente por control de fase mediante tiristores. En sistemas de baja potencia, la corriente de falla puede ser limitada únicamente por la impedancia del secundario del transformador, y el rectificador estará formado por diodos solamente. En los circuitos de corriente alta, pueden ocurrir corrientes de falla altas si falla el control en los tiristores. La selección de fusibles para este tipo de 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 se conecte con la polaridad invertida, la corriente de falla pasará directamente a través de los diodos, y será limitada únicamente por la impedancia interna de la batería. Se requiere un rápido aislamiento para proteger a los diodos y 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 carga durante un tiempo corto antes de aplicar una velocidad constante menor. Los lineamientos al respecto se encuentran en la sección sobre cargas cíclicas.

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Fusibles bajo condiciones de DC Baterías como única fuente de alimentación El uso de baterías es amplio y está en continuo crecimiento debido a la demanda de energía renovable en donde las aplicaciones con baterías son comunes y esenciales como dispositivos de almacenamiento de energía. La protección de una o varias baterías es particularmente difícil debido a las características que presentan las baterías bajo condiciones de falla. El problema se hace más complejo por la enorme cantidad y variedad de fabricantes y tipos de baterías disponibles. Un fusible ultrarrápido representa una buena elección para proteger baterías bajo condiciones de cortocircuito, debido al efecto limitador de corriente del fusible. Sin embargo, para que un fusible ultrarrápido opere eficazmente, se requiere que la corriente de falla sea de un nivel suficientemente alto para fundir rápidamente el elemento fusible. El índice de aumento (constante de tiempo) de la corriente de falla debe ser suficientemente rápido para permitir que el fusible despeje el arco de DC generado durante el despeje de la falla. Las condiciones 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 de falla en condiciones de cortocircuito es limitada drásticamente por la impedancia interna de la propia batería y su estado de carga. Si una batería está totalmente cargada, puede haber suficiente energía para que el fusible opere; pero cuando la batería pierde carga, su nivel de energía podría ser menor al nivel requerido para la operación del fusible. Al igual que las constantes de tiempo altas, generalmente mayores a 15 milisegundos, una corriente de falla insuficiente podría provocar una falla similar del fusible. Las corrientes de falla aplicadas al fusible que se encuentran por arriba de la línea A-A, en la parte punteada de la curva de corriente-tiempo, podrían ser más importantes. Es esencial conocer todos los parámetros posibles de la batería antes de seleccionar el fusible para su protección. Información detallada y hojas de datos pueden obtenerse con el fabricante. Podría requerirse que el fusible seleccionado pueda usarse siempre que las baterías sean mantenidas a un nivel de carga determinado y, en caso de cortocircuito, el fabricante pueda garantizar una constante de tiempo de cortocircuito. Por supuesto, un fusible ultrarrápido proporcionará sólo protección contra cortocircuito. Para protección del cable, deberá aplicarse un fusible de propósito general que sea capaz de operar bajo condiciones de sobrecarga baja. Esto genera otros problemas, ya que los fusibles de propósito general no son capaces de manejar tensiones de DC al mismo nivel que los fusibles ultrarrápidos. Una falla de sobrecarga baja sostenida a altas tensiones de DC, puede requerir un fusible diseñado específicamente para aplicaciones de DC, a fin de proporcionar una protección confiable y segura. Para mayor información, ponerse en contacto con el departamento de Ingeniería de Aplicación de Cooper Bussmann.

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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 han sido probados ni asignados específicamente para tensiones de DC.

Fig. 1

Fusibles serie Typower Zilox, 660-690 VAC

Estos fusibles también pueden usarse en circuitos donde ocurren fallas de DC. Sin embargo, debe tenerse cuidado en el procedimiento de seleccción. Se recomienda probar los fusibles después de seguir el procedimiento de 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 Máxima tensión de DC aplicada

- Constante de tiempo del circuito (L/R) - Corriente de cortocircuito presunta mínima, Ipmín, del circuito - I2t de prearco del fusible seleccionado

Fig. 2

Fusibles serie Typower Zilox, 1000-1250 VAC

Para aplicar correctamente un fusible, debe usarse un factor F que relacione la 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. Las figuras 1 y 2 muestran la dependencia de la máxima tensión de DC aplicada sobre 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 encuentra inmediatamente por encima del punto de la tensión conocida disponible y la constante de tiempo del circuito. Si no hay curva por encima del punto voltaje-L/R entonces debe elegirse un fusible con clasificación de AC mayor a 1250 V. Para mayor información, ponerse en contacto con Cooper Bussmann.

Máxima tensión de DC aplicada

Fig. 3

El factor F se encuentra en la Fig. 3 como una función de la L/R del circuito y la curva 1, 2 ó 3 seleccionada como parámetro. Si el nivel mínimo de corriente disponible (Ipmín) en el circuito de DC real está de acuerdo con las selecciones hechas en la Fig. 1 ó Fig. 2, entonces la siguiente condición debe satisfacerse:

Ipmin ≥ F x I 2 t [A] donde I2t es la integral de prearco (desde el fusible frío), en A2s, del fusible en cuestión; es importante que el fusible sea capaz de interrumpir esta corriente mínima. 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.

Constante de tiempo, en ms

Fig. 4

Tensión de arco pico en la peor situación

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

Máxima tensión de DC aplicada

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Aplicaciones DC de fusibles AC, cuerpo cuadrado, de Cooper Bussmann Ejemplo de cálculo Typower Zilox, 1100 A, 1250 VAC, 3/110, 170M6149, 575,000 A2s (integral de prearco).

Fig. 3

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) Fusible Fuse

Fig. 1

Constante de tiempo, en ms

E R

16 mΩ mH RR==16m Ω LL==0.64 0.64mH

Fig. 4

Tensión de arco pico en la peor situación

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 a fin de tener un margen de seguridad.

Fig. 2

Fusibles 1000-1250 VAC Fusibles serieTypower Typowerilox Zilox 1000-1250 VAC

Máxima tensión de DC aplicada

De la Fig. 3 encontramos F = 26.5, con base en la combinación L/R = 40 ms y la curva 2. Junto con la I2t de prearco = 575,000 A2s del fusible real, se requiere:

min. Ip = 20kA (26.5 x

575.000 )

Verificando con los parámetros reales del circuito, se puede ver que es válida la capacidad de ruptura del fusible seleccionado, teniendo satisfechos los siguientes 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 permitir hasta 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 menor a 1900 V, de acuerdo con la Fig. 4.

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Sistemas fotovoltaicos Los sistemas fotovoltaicos (PV) presentan casos especiales de protección con fusibles. El requisito de usar fusibles en sistemas PV está incluido en los requisitos de instalación 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 tableros o módulos PV contra corriente excesiva en caso de falla de uno de ellos. En la mayoría de los sistemas, la corriente disponible es muy baja, de manera que sólo deben emplearse fusibles gPV para proteger las cadenas. Los fusibles gPV de Cooper Bussmann son capaces de interrumpir sobrecorrientes muy bajas a máxima tensión.

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 sistema se usan muchas cadenas. En sistemas grandes también puede ser necesario usar fusibles con clasificación gPV en ramales para proteger los cables, dichos fusibles son llamados 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

Sin embargo, en caso de una falla en el sistema y dentro del inversor, los fusibles 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 interrumpir la tensión más alta disponible a la corriente más baja disponible (cuando los paneles PV están más fríos). Además, el fusible debe tener una clasificación de corriente suficiente para la corriente más alta disponible (paneles más calientes a alta iluminación), tomando en consideración la temperatura ambiente, cargas cíclicas, montaje y altitud, como se explica en esta guía.

Fusible de cadena

Fusible ramal

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Selección de fusibles para protección de unidades DC regenerativas Para seleccionar la tensión nominal del fusible, deben conocerse los tipos de falla 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 interna Esta falla se debe a la pérdida de capacidad de bloqueo de un tiristor, lo que conduce a un cortocircuito entre dos líneas de AC.

F2 F1 UAC

+ -

Conclusiones acerca del modo rectificador En los tres tipos de falla, la corriente de cortocircuito pasa a través de dos fusibles en serie. Esto significa que normalmente, los dos fusibles participan en el despeje de la falla. Por seguridad, la tensión nominal del fusible, Un, debe ser Un ≥ UAC, como mínimo (poner atención a las fallas de conmutación). Cuando se trata de proteger a los semiconductores y a la I2t calculada, dos fusibles en serie representan una ventaja. En la trayectoria de cortocircuito, si la corriente probable es muy alta, la I2t puede calcularse con igual participación del voltaje de falla. A niveles de corriente de falla menores, no se considera seguro usar una participación igual de voltaje total, lo usual es emplear un factor de seguridad de 1.3. Por lo tanto, los valores de I2t se calculan con: UAC x 0.5 x 1.3 ~ 0.65 x UAC

UDC

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

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

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

UAC

+ -

UDC

UDC Pérdida de alimentación de AC Si falla el voltaje de AC, ocurre un corto en el motor –que actúa como generador– a través de los tiristores y el transformador.

Falla externa Esta 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 nuevamente igual a la tensión línea a línea de AC.

+ -

UAC

+ -

UDC

Disparo de DC Esta falla ocurre debido a un mal funcionamiento de un tiristor, que da como resultado un cortocircuito de DC.

UAC

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+ -

UDC

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Selección de fusibles para protección de unidades DC regenerativas Conclusiones acerca del modo regenerativo Como 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 el voltaje de DC. En el peor de los casos, el voltaje pico será alrededor de: ~ 2.5 x UAC 0.8 x 1.35 x UAC + UAC x √2 ~

En general, el voltaje de falla es la mitad de la onda sinusoidal a frecuencia más baja. Por ejemplo, el valor RMS del voltaje de falla será alrededor de: ~ 1.8 x UAC 2.5 x UAC x 1/√2 ~ Aunque este tipo de falla es poco común, se determinará el voltaje de dimensionamiento para el voltaje nominal del fusible en este sistema, es decir, la tensión nominal del fusible debe satisfacer: _ 1.8 x UAC Un > 2

Si es necesario el cálculo de I t (principalmente para fallas internas), el dimensionamiento de voltaje de I2t con dos fusibles en la trayectoria de 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 falla será 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 algunas limitaciones en: voltaje de alimentación, mínima corriente de falla disponible y 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 están en el motor y en la rama del inversor. La mínima corriente de falla presunta normalmente es muy grande y la constante de tiempo en el circuito es pequeña (10 a 25 ms). Bajo esta condición, con dos fusibles en serie, el valor I2t 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 disponibles todos los datos del motor y otras impedancias en el circuito. La situación empeora en caso de una disminución o pérdida total de la alimentación de AC. El nivel de corriente de falla puede ser muy bajo y la impedancia 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 del inversor, sino también del transformador.

Resumen de selección de voltaje para unidades regenerativas (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 departamento de Ingeniería de Aplicación Cooper Bussmann.

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Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos

Protección de inversores Existen muchos tipos de equipos para convertir corriente de DC a corriente de AC (la corriente de DC puede generarse con un rectificador de corriente de AC). Estas aplicaciones incluyen unidades de AC de velocidad variable y sistemas de energia ininterrumpibles (UPS). Todos estos inversores trabajan conmutando la corriente de DC (ON-OFF) de manera predeterminada. Los primeros inversores con tiristores eran tipo McMurray (ver diagrama). Una vez activados, los tiristores continúan permitiendo el paso de corriente hasta que el voltaje a través de ellos se invierte, mediante componentes de conmutación. Los tiristores de conmutación también requirieron protección. Inversor Typ ical típico Inver tor- -Tiristor Thyr istor Una fase de unidad trifásicaunit phase of three-phase One Filtro Filterinductor Inductor DC Supply Fuente de alimentación de DC

L1 L1 D1 D1

Filtro Filter capacitor Capacitor

Conmutación Commutation

F1 F1 F2 F2

Components Componentes

D2 D2

Tiristor Thy1 1

Tiristor Thy22 L2 L2

CARGA LOAD

Incluso con la protección del fusible F3 en el enlace de DC, es mejor utilizar también los fusibles F1 y F2 para protección de los tiristores. Para asegurar la protección de estos circuitos, es fundamental emplear los fusibles más rápidos disponibles (y seguir cumpliendo todo el dimensionamiento de corriente) que también cuenten con una clasificación de voltaje de DC por lo menos tan alta como el voltaje de enlace de DC.

Selección de I2t Debido a la magnitud de la corriente de falla del capacitor y a la pequeña inductancia del circuito, el índice de aumento de corriente puede ser muy alto. 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 3 milisegundos, y la información del fusible no estaría determinada para esas condiciones. El funcionamiento del fusible variará ligeramente dependiendo del tamaño del capacitor, la inductancia y resistencia del circuto y el voltaje de enlace de DC. La elección del fusible con la I2t más baja que satisfaga los requisitos de dimensionamiento de corriente, será la mejor manera de garantizar la protección del dispositivo. Incluso si no se garantiza la protección del dispositivo, la elección de este fusible sin duda limitará el daño a todos los componentes del circuito. También es importante seleccionar un fusible de baja I2t, en particular si el capacitor es de un valor bajo. Cuando ocurre un cortocircuito en el inversor, la corriente aumenta rápidamente a un pico y después disminuye, esta forma de onda es típica de la descarga de un capacitor. Es importante que el fusible se abra y despeje la falla antes de que el voltaje en el capacitor haya alcanzado un valor bajo. Si el fusible operó a bajo voltaje en el capacitor, quizá no alcanzó a desarrollar una resistencia suficiente de aislamiento para soportar el voltaje de enlace de DC cuando se pone nuevamente en funcionamiento. Inversor GTO GTO Inverter

Carga Load

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

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

Selección de corriente Como se muestra en el diagrama del circuito inversor, hay varios lugares para colocar los fusibles. Al igual que en los circuitos impulsores de DC, el uso de fusibles de enlace, o fusibles de línea de DC, permite obtener la clasificación más alta de corriente; la protección más completa está determinada por los dispositivos individuales. Como los circuitos inversores contienen componentes de alta frecuencia para la corriente, y su distribución física es muy compacta, los efectos de proximidad pueden influir en el funcionamiento de los fusibles, por lo tanto, deben realizarse nuevas consideraciones en relación a la capacidad de conducción de 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 que con la reducción de los complicados circuitos de disparo (activación), se ahorraró espacio y costos, y también se redujeron las pérdidas de energía. Aunque los GTO son más caros que los tiristores, la reducción del número de componentes lo compensa. En términos de protección, hay una pequeña diferencia en los parámetros de selección. Sin embargo, los circuitos GTO son por naturaleza más confiables y tienen menos componentes de potencia que proteger.

IGBT como dispositivo de conmutación La llegada del IGBT como dispositivo de conmutación ha hecho más sencillos los circuitos de control y ha reducido la disipación de energía en las secciones de conmutación. La capacidad de frecuencia más alta de conmutación y la facilidad de control permiten un uso más eficiente de las técnicas de modulación del ancho del pulso, mejorando la calidad de la forma de onda de salida.

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Protección de inversores

Ejemplos resueltos

Inversor IGBT

La información presentada puede entenderse mejor mediante el estudio de ejemplos típicos y de la forma de seleccionar los fusibles Cooper Bussmann adecuados para satisfacer los requisitos.

Ejemplo 1 - Impulsor de DC con tiristor Carga Load

Información básica i.

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. Sin embargo, el circuito IGBT tiene algunos problemas de protección. Con el fin de reducir las pérdidas por conmutación, la inductancia del filtro condensador y los IGBT debe ser tan baja como sea posible. Esto se logra mediante una disposición cuidadosa de la barra alimentadora, que a menudo imposibilita el uso de fusibles. Debido al diseño del elemento de conmutación de silicio, un módulo IGBT puede limitar la corriente durante un periodo corto. Además, frecuentemente es posible detectar las corrientes de falla y conmutar el IGBT a la posición de inactivo (OFF) antes que ocurra el daño. Sin embargo, si el IGBT no es conmutado 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 de que el silicio se funda. Las conexiones internas de los IGBT y de otros componentes se hacen con cables delgados de aluminio. Bajo condiciones de falla, estos cables se funden y producen un arco eléctrico, provocando que la caja del módulo se desprenda de la base. En algunos casos, se produce un daño a la caja del módulo. Por lo tanto, la protección debe ser para proteger a los cables y a la caja del módulo, y a los dispositivo. Desafortunadamente, es común que no se proporcione la información de la I2t para los módulos IGBT.

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

Transistores bipolares de potencia y Darlington Es difícil proteger con fusibles a los transistores de potencia. Por lo general, el transistor de potencia opera muy cerca de sus límtes de potencia de corriente y de tensión. Una pequeña desviación fuera del área de operación segura. dañará la funcionalidad del transistor; incluso los fusibles ultrarrápidos no reaccionarán con suficiente rapidez para proteger el dispositivo. Sin embargo, como en los IGBT, cuando la funcionalidad del transistor se pierde, la corriente sólo 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 el caso de fusibles para montaje a presión, eventualmente fundirá el silicio. Los arcos formados producirán la falla del paquete de fusibles, con resultados catastróficos. Aunque los fusibles no pueden proteger al dispositivo, es indispensable utilizarlos, para evitar la ruptura de la cápsula del fusible, y aislar el circuito.

Voltaje de alimentación: 480 V, RMS.

vi. La protección contra sobrecarga la proporciona el circuito limitador de corriente (control directo del disparo del tiristor), con un tiempo de respuesta de 25 milisegundos. vii. El equipo tiene que operar a una temperatura ambiente máxima de 40 °C, con ventilación por convección. viii. El circuito empleado es un puente con tiristores, 3 fases, con un tiristor por cada brazo. ix. Características del tiristor: Clasificación I2t: 120,000 A2s; voltaje de pico inverso, debe soportar Urrm = 1600 V. x. En este ejemplo no se incluyen detalles de la carga cíclica.

Diseño básico Para mejor protección, se analizará la protección del dispositivo con seis fusibles. Dado que los fusibles son únicamente para protección contra cortocircuito, se trata simplemente de una cuestión de coordinación entre la I2t, la corriente pico y las clasificaciones de corriente RMS máximas del fusible. La corriente RMS que pasa por cada tiristor está dada por el factor correspondiente al 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 de datos para fusibles tamaño 00, se eligen inicialmente fusibles de 400 A, 690 V. De la gráfica de clasificación de temperatura, Fig. 1 de la sección Dimensionamiento 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 clasificación es adecuada. A continuación, se tiene que verificar que la I2t del fusible sea menor a la que soporta el dispositivo. Para un fusible de 400 A, tamaño 00, la I2t total es 125,000 a 660 V. Al observar, en la hoja de datos, el factor para la I2t con respecto a la tensión aplicada, 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 confirma que la tensión de arco de 1000 V del fusible está por debajo de la clasificación de voltaje de 1600 V del tiristor.

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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 es crítica y no hay limitaciones físicas, es posible utilizar una solución alternativa. Al seleccionar un fusible con clasificación de corriente más alta y usarlo en una corriente cuyo valor esté muy por debajo de su capacidad, se logrará una reducción considerable en la disipación de energía. Para este ejemplo, podemos elegir un fusible tamaño 2 y clasificación de 500 A. Aunque a 600 V la I2t es 145,000 A2s, a 480 V se reduce a 101,000 A2s, como se describió. La disipación de potencia del fusible de 400 A a 348 A (87 por ciento) se reducirá a 80 por ciento de los 70 watts mostrados en la hoja de datos, ó 56 watts. Si el fusible tamaño 2, 500 A, se usa en 348 A (70 por ciento), los 75 watts que 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 fusibles de mayor capacidad será de 132 watts.

Ejemplo 2 - Fuente DC con diodos redundantes Un circuito rectificador debe proveer un suministro de 7,500 A, 80 VDC de una fuente de 50 Hz.

Para lograr 950 A en el rango británico de 240 V, sería necesario usar tres fusibles 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 cuenta para las consideraciones de sobrecarga.

Sobrecarga El fusible seleccionado debe llevar 100 por ciento extra (o el doble de la clasificación) de la corriente, durante 60 segundos, una vez al mes. Como sólo se trata de una sobrecarga ocasional, es posible seleccionar un fusible de hasta 80 por ciento de la curva tiempo-corriente, a un tiempo de operación de 60 segundos. Es decir, el fusible debe tener una corriente de operación mayor a: 966 x 2 / 0.8 = 2415 A Para un tiempo de operación de 60 segundos, el fusible FWA-1200AH es el adecuado para esta aplicación.

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

Información básica

Protección contra cortocircuito

La 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 a 80 volts es 75 por ciento, ó 548,000 A2s.

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 (convección libre, se especifica disipador de calor): 1000 A; B. Clasificación de I2t, 10 milisegundos: 1,000,000 A2s, tensión de pico inverso para soportar Urrm = 500 V.

Para garantizar la continuidad del suministro cuando falla un dispositivo, la I2t total del fusible en serie con el dispositivo con falla debe ser menor que la I2t de prearco combinada (240,000 A2s cada uno) de los seis fusibles en serie con la falla (en un brazo diferente del puente). Es decir, 548,000 < 62 x 240.000 = 8,640,000 A2s, lo que confirma la

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

Requisitos de protección

1000

Los fusibles deben proteger a los diodos contra fallas internas, aislando a los diodos dañados, sin interrumpir el suministro.

Detalles de diseño Para proteger esta aplicación se requieren fusibles para dispositivos semiconductores. Corriente RMS máxima del fusible (tomando en cuenta un diodo dañado, n-1 = 5, y un factor de distribución de 90 por ciento): Corriente de 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 encima de 966 A después de aplicar las correcciones térmicas, las cuales son requeridas por alta temperatura ambiental y enfriamiento por aire. La barra alimentadora 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 aire de 4 m/s. La corriente nominal, In, del fusible seleccionado debe ser:

Tiempo de prearco, segundos Pre-arcing time en (seconds)

FWA-1200AH

100

0.1

0.01

1000

_ 966 / 0.85 / 1.2 = 947 A In > 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.

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10,000

Corriente Current

2415

Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos Anexo 1 - Estándares internacionales y gama de productos Cooper Bussmann

Ejemplos resueltos Ejemplo 3 - Aplicación de unidad regenerativa

UAC

UDC

Aplicación típica Unidad de alta inercia que emplea un motor de DC de 500 Hp, alimentado por la red de distribución de 380 VAC, tres fases. Para simplificar la aplicación, suponga que las barras alimentadoras están clasificadas 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 regenerativas no serían rentables si las cargas no se detuvieran con regularidad. Por simplicidad, los detalles de las cargas cíclicas no se incluirán en el ejemplo. En la práctica, deben seguirse las reglas para las cargas cíclicas, explicadas en esta guía, y aplicarse a la clasificación de corriente y a las clasificaciones descritas en este ejemplo. Una fuente de 380 VAC dará un voltaje nominal de 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. La corriente en cada brazo será: 0.58 x 750 = 435 A Por reducción de temperatura ambiente, encontramos Kt = 0.94; siendo la clasificación de corriente del fusible mínima: 435 / 0.94 = 462 A. Debe elegirse la siguiente clasificación disponible por encima de ésta. Para la mayoría de los fusibles es de 500 A.

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

Durante muchos años no existieron normas internacionales específicas para fusibles ultrarrápidos. Con el tiempo y a medida que más fabricantes producían estos fusibles, se tomaron una serie de acuerdos con respecto a las dimensiones. En la actualidad, los fusibles ultrarrápidos son un producto completamente desarrollado; además se han elaborado estándares internacionales 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 que los de la IEC269-4, e incluyeron las dimensiones de los fusibles ultrarrápidos de uso común en el Reino Unido. La IEC 269-4 incluyó las condiciones de prueba para circuitos de AC y DC más adecuadas para fusibles ultrarrápidos. La especificación alemana VDE 0623, Parte 23, era específica para las pruebas de fusibles ultrarrápidos. Las dimensiones se incluyeron en la norma DIN 43620 (la misma que para fusibles industriales) y la DIN 43653 (cuerpo cuadrado, ultrarrápido, tipo europeo). Los fusibles cilíndricos solían ser dimensionados en la norma francesa NF C63211. La versión más reciente de la EN60269-4 incluye las dimensiones de fusibles ultrarrápidos, tomadas de las normas americanas y europeas anteriores; también incluye pruebas estandarizadas para los fusibles utilizados en inversores fuente de voltaje (VSI). En la actualidad, esta norma reemplaza a 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 dimensiones se incluyeron en la EN60269. Las pruebas se realizaban bajo las especificaciones del cliente, o bien, cuando se requería el reconocimiento UL de algún componente, las pruebas realizadas eran similares a las de UL. En la actualidad, las especificaciones definen los métodos y condiciones de prueba. Aunque estas condiciones son similares, hay pequeñas diferencias que van más allá del alcance de esta guía. La diferencia principal entre las especificaciones IEC y UL es la clasificación de tensión. Esta diferencia es común a muchas especificaciones eléctricas y se basa en lejanos antecedentes históricos. En pocas palabras, las normas europeas requieren pruebas de tensión con un porcentaje por encima de la tensión normal de los componentes, resultando un margen de seguridad. La práctica en EUA requiere realizar pruebas a la tensión nominal. Por lo tanto, es común en el diseño usar el voltaje máximo disponible para el dimensionamiento de la tensión nominal de los componentes.

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 para una fuente de 400 VAC, con la tensión de DC mantenida a la misma tensión mediante control de ángulo de fase de los dispositivos del puente. En este caso, usar un fusible para 690 V podría ser inadecuado, y se requeriría elegir un fusible de mayor tensión.

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Anexo 1 - Continuación Gama de productos Cooper Bussmann

British Standard - BS88

Las diversas construcciones de fusibles provienen de diferentes lugares del mundo. Cooper Bussmann fabrica fusibles ultrarrápidos en Europa y Estados Unidos. Desde finales de los años cincuentas, se han desarrollado en esos lugares, estándares para los fusibles utilizados en la protección de semiconductores. Por lo tanto, los fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann pueden 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

No es sorprendente que este tipo de montaje haya encontrado su uso principalmente, pero no exclusivamente, en el Reino Unido y los países de la mancomunidad británica. También los fabricantes norteamericanos han empezado a especificar fusibles estilo británico, sobre todo en aplicaciones como equipos UPS con voltajes de 240 V o menores. Las ventajas que ofrecen son su tamaño, desempeño y costo-beneficio. Aprovechando las dimensiones especificadas en la norma BS88 para fusibles ultrarrápidos, las cuales no son físicamente intercambiables con los fusibles industriales para el mismo estándar, este tipo de montaje ha demostrado ser una solución muy popular y a un costo competitivo para aplicaciones con fusibles ultrarrápidos.

Estándar europeo En Europa, a excepción del Reino Unido, dos tipos de montaje han demostrado ser los preferidos en aplicaciones que requieren fusibles ultrarrápidos: los DIN 43653

Estilo americano – Cuchilla tipo americano y contactos roscados Con los años, el mercado americano ha adaptado su propio estilo de montaje para fusibles ultrarrápidos. Aunque hasta el momento no existe norma publicada para el montaje, la industria se ha estandarizado en centros de fijación que aceptan fusibles Cooper Bussmann.

DIN 43620

fusibles tipo cuchilla y las versiones con contactos roscados.

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

El estilo DIN 43620 se usa para fusibles gG (antes gL). También se utiliza para fusibles ultrarrápidos, sin embargo, algunas partes del fusible ultrarrápido suelen alcanzar temperaturas más altas que un fusible gG normal, durante el funcionamiento en régimen permanente. Como resultado, los fusibles ultrarrápidos estilo DIN 43620 no pueden lograr una clasificación suficiente si son violados los límites de temperatura de sus portafusibles. Cuchillas con perforaciones para montar los fusibles directamente en la barra alimentadora son la solución a este problema. La norma DIN 43653 llegó en 1973 con la posibilidad de montar el fusible directamente en la barra alimentadora. Al mismo tiempo aparecieron nuevos portafusibles. Para las clasificaciones de tensión más comunes, los fusibles con cuchillas siempre tendrán los centros de fijación a 80 mm ó 110 mm, de acuerdo con la DIN 43653.

Fusibles con contactos roscados Al igual que el estilo DIN 43653, la versión con contactos roscados ha demostrado ser un fusible ultrarrápido, muy eficaz y popular, debido a su flexibilidad de instalación y a que su capacidad portadora de corriente es la más eficiente de todos los fusibles. En la actualidad, es un estilo estándar en la industria y está incluido en la norma internacional IEC 60269-4-1.

En muchos sentidos, los fusibles estilo americano y estilo europeo son similares. Se fabrican en dos versiones: de cuchilla y con contactos roscados, pero dos grandes diferencias los distinguen: los fusibles estilo americano se fabrican generalmente con cuerpo de fibra mineral y sus centros de fijación dependen de la corriente y la tensión nominales.

Fusibles cilíndricos A menudo llamados fusibles férula. Este estilo es usado y aceptado en todo el mundo. En la mayoría de los casos, los fusibles fabricados por Cooper Bussmann tienen dimensiones que cumplen con la norma CEI 60269. Las dimensiones estándar son 10 mm x 38 mm, 14 mm x 51 mm, 22 mm x 58 mm; Cooper Bussmann fabrica los portafusibles modulares correspondientes. Estos fusibles han demostrado ser muy populares en aplicaciones con clasificaciones de hasta 660 V, 100 A, debido a su sencilla instalación.

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Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos

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 referencia en Europa –excepto el Reino Unido–, otro en el Reino Unido y un tercero en EUA. En diversas ocasiones se han llevado a cabo debates acerca de reemplazar todas las referencias por una sola. Sin embargo, todos los sistemas han existido un tiempo suficiente para que las referencias sean bien conocidas en los respectivos mercados de los estilos particulares, y se tomó la decisión de conservar los sistemas existentes. A continuación se describe detalladamente el sistema de referencia Cooper Bussmann, estilo por estilo.

Sistema de referencia para fusibles ultrarrápidos europeos Un fusible típico de nuestra gama de fusibles europeos podría tener el número de parte 170M3473. Sin embargo, este número no da ninguna información sobre la clasificación y el tipo de montaje de este fusible. El usuario primero necesitará conocer la clasificación, aunque el tipo de montaje también es importante. Por esta razón, se utiliza una descripción de tipos para determinar de 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 norma DIN 43653, esta descripción indica el tipo real del fusible. Para la referencia mencionada, la denominación del tipo será la siguiente:

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

Tipo de indicador Pos. 5

Pos. 3

PPos. 2 Tamaño de cuerpo

Pos. 4 Fijación mecánica

0000 000 00 0 1* 1 2 3 4 4+ 5

Distancia entre centros Pos. 7

/ 80

Pos. 6 Posición de indicador

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

Posición 1 - Código principal

17x17 mm 21x36 mm 30x47 mm 35x45 mm 45x45 mm 53x53 mm 61x61 mm 76x76 mm 105x105 mm 115x115 mm 159x159 mm

0000U/80 000/80 DIN 00 0S/55 1*BKN/90 DIN 1 2TN/110 2//3SBKN/55 4PKN/150 24+BKN/55 5BKN/65

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

S S

1*BKN/50

Código principal Pos. 1

Posición 2 - Tamaño de cuerpo

Customised Fusible a la medida fuse

2SKN/210 2SKN/210

Posición 4 - Fijación mecánica

Ninguno None

Cuchilla ranurada Slotted Blade tipoDIN DIN 43653 type 43653

2TN/110 2TN/110

F F

Cuchilla estilo88 US or BS US o BSstyle 88 blade

1*FKE/78 1*FKE/78

B B

Flush-end Contactos roscados, version - metric rosca métrica thread

3BKN/50 3BKN/50

Rosca métrica

1GKN/50 1GKN/50

Rosca inglesa

El código principal puede ser uno de los siguientes valores: G G Ninguno None

DIN43653 43653 or DIN u otro estilo other style

3KN/110 3KN/110

DIN DIN

DIN 43620 DIN 43620

DIN 33 DIN

2// 2//

Twofusibles fusesenin Dos parallel paralelo conectados connected with con junta a tope fish joint

2//3BKN/100 2//3BKN/100

2 2

Twofusibles fusesenin Dos parallel parelelo integrados integrated entre placas between plates

24BKN/85 24BKN/85

Flush-end Contactos roscados, version - US rosca inglesa thread

D D

Contactos Doubleroscados, Bolt, doble flush-end tornillo métrico version - metric

3DKN/65 3DKN/65

E E

Cuchillas French style estilo francés blades

1EKN/86 1EKN/86

P P

Montaje presión Pressa Pack

3PKN/85 3PKN/85

H H

Blade,sin without Cuchillas ranuras slots (no DIN 43620)

3SHT 3SHT

(not DIN 43620)

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Guía de aplicaciones de fusibles ultrarrápidos

Anexo 2 - Sistema de referencia para fusibles Posición 5 - Tipo de indicador

Posición 7 - Distancia entre centros de fijación

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

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

Indicador

Ninguno None

Indicador visual Standard visual estándar indicator

1/80 1/80

Sistema de referencia para fusibles ultrarrápidos BS88 U U

Sinindicator indicador No

Indicador type tipo Adapter adaptador montado indicator en el fusible, mounted on the preparado para fuse prepared microinterruptor

2U/110 2U/110 Adaptador para microinterruptor

3KN/110 3KN/110

for microswitch

Tag-type Indicador tipo indicator marbete preparado prepared for para microinterruptor

Indicador

Extremo para microinterruptor

Desde que los fusibles fueron producidos primero en las dimensiones que se estandarizaron en la BS88, Parte 4, la tecnología de fusibles ha mejorado. Ahora es posible fabricar fusibles con muchas características de operación diferentes. En estas dimensiones los fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann están disponibles en dos clasificaciones de velocidad: el rango T y el rango F. Los fusibles pueden ser seleccionados de acuerdo a los códigos siguientes. Clasificación de corriente Pos. 1

2TN/110 2TN/110

microswitch

Posición 6 – Posición del indicador La posición del indicador puede variar de un fusible a otro. El montaje estándar es el denominado Posición N (Norte), las posiciones alternativas son: E (Este), W (Oeste) y S (Sur).

Tamaño de cuerpo Pos. 3

PPos. 2 Tensión o estilo

T Pos. 4 Rango T

Rango T Posición 1 - Clasificación de corriente Clasificación de corriente, en amperes, en régimen permanente.

(Vista(European europea) Projection)

Voltagederating Clasificación tensión 240 volts. volts 240 Fijación como la 88 Fixings asBSBS Parte 4

80LET 80LET

88 part 4

N N

North position Posición Norte (standard (fijación estándar) fixation)

2KN/110 2KN/110

A A

Voltagederating Clasificación tensión 660volts. volts 660 Fijación 80 Fixings 80mmmm

80AET 80AET

E E

Posición Este East position

1FKE/78 1FKE/78

C C

Voltagederating Clasificación tensión 660volts. volts 660 Fijación 110 Fixings 110mmmm

250CMT 250CMT

W W

Posición Oeste West position

2KW/110 2KW/110

Ninguno None

Voltagederating Clasificación tensión 660volts. volts 660 Fijación como la BS 88 Fixings as BS Parte 4

20CT 20CT

88 part 4

S S

Posición Sur South position

2SKS/110 2SKS/110

Posición 2 - Tensión o estilo Posición 3 - Estilo de cuerpo En la BS88, Parte 4, los fusibles tienen tres diámetros. Mediante una letra en la posición 3, Cooper Bussmann indica el diámetro del fusible. Para lograr mayores clasificaciones de corriente, es posible colocar dos fusibles en paralelo. Cooper Bussmann fabrica estos fusibles. Para indicar que se utilizan dos barriles de fusible, se repite la letra que indica el diámetro.

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Anexo 2 - Sistema de referencia para fusibles Posición 4 - Estilo de cuerpo En la BS88, Parte 4, los fusibles tienen tres diámetros. Mediante una letra en la posición 4, Cooper Bussmann indica el diámetro del fusible. Para lograr mayores clasificaciones de corriente, es posible colocar dos fusibles en paralelo. Cooper Bussmann ofrece dichos fusibles. Para indicar que se utilizan dos barriles de fusible, se repite la letra que indica el diámetro.

8.4 mm

6CT

18 mm

35LET

38 mm

315LMT

8.4 mm

2 x 18 mm

140EET

18 mm

35FE

2 x 38 mm

710LMMT

38 mm

200FM

2 x 18 mm

180FEE

2 x 38 mm

630FMM

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” o fijación especial pueden tener una letra alternativa en esta posición. Para mayores detalles, consulte a Cooper Bussmann. Por ejemplo, 80LET es un fusible 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.

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

Rango F Clasificación de corriente Pos. 1

Rango F Pos. 3

L Pos. 2 Tensión o estilo

T Pos. 4 Tamaño de cuerpo

Posición 1 - Clasificación de corriente Clasificación de corriente, en amperes, en régimen permanente.

Posición 2 - Tensión o estilo

Sistema de referencia para fusibles ultrarrápidos americanos Al 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 fusibles ultrarrápidos, éstos cumplen los estándares industriales. Las siguientes tablas muestran las diferentes opciones para todas las posiciones en el Código de Tipos mencionado.

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

A A

Clasificación de tensión Voltage rating 660 volts 660 volts. Fijación80 80mm mm Fixings

C C

Clasificación de tensión Voltage rating 660 volts 250CFM 660 volts. 250CFM Fijación110 110mm mm Fixings

Clasificación de tensión Voltage rating 660volts. volts 660 Sin marca No mark Fijación como la BS 88 Fixings as BS 88 Parte part 44

20AFE 20AFE

80FE 80FE

Código principal Pos. 1

Clasificación de corriente Pos. 3

FW X – 1000 A Pos. 2 Clasificación de tensión

Estilo de fijación Pos. 5

Pos. 4 Revisión técnica

Pos. 6 Tipo de indicador

Posición 3 - Rango F

Posición 1 - Código principal

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

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

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Anexo 2 - Sistema de referencia para fusibles Posición 2 - Clasificación de tensión

Fusibles especiales – Tipos SF y XL

Clasificación de tensión AC del fusible.

Además de los fusibles FW estándar, Cooper Bussmann ofrece fusibles de aplicación específica, así como versiones de mayor velocidad, como alternativa para algunos fusibles de la gama FW. Estos fusibles especiales pueden seleccionarse mediante los siguientes códigos.

A 130 ó 150

FWA-80A

750

FWK-5A20F

250

FWX-1A14F

1000

FWJ-20A14F

500

FWH-175B

1250

FWL-20A20F

600

FWC-12A10F

1500

FWS-15A20F

700

FWP-15A14F

Posición 3 – Clasificación de corriente Para los fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann, generalmente es la clasificación de corriente en régimen permanente.

Código principal Pos. 1

Estilo Pos. 3

SF 75 X 1000 Pos. 2 Clasificación de tensión

Revisión técnica Pos. 5

Pos. 4 Clasificación de corriente

Tipo de indicador Pos. 7

Pos. 6 Estilo de fijación

Posición 4 - Revisión técnica

Posición 1 - Código principal

Cooper Bussmann constantemente mejora sus productos, la gama de fusibles FW es el resultado de varias revisiones. Por lo tanto, es necesario diferenciar cada revisión sin tener que cambiar los números de parte existentes. Igual que la industria de semiconductores, Cooper Bussmann utiliza un código de letras para este fin. Por razones técnicas, puede ser necesario conservar más de una de estas revisiones para algunas aplicaciones, pero la mayoría de las aplicaciones deben usar la última revisión.

Los fusibles Cooper Bussmann estilo americano ultrarrápidos y los de aplicación específica se designan con el prefijo SF o XL.

Primera The first versión version producto ofdel this product Última versión A, B, C, A, B, C Later improved mejorada etc. version etc.

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

Posición 3 - Estilo Desempeño de alta velocidad. También significa buen desempeño de tensión de DC Velocidad lenta, frecuentemente para aplicaciones de tracción eléctrica

Sin

No mark marca

FWP-10B FWP-10B

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

Posición 5 - Estilo de fijación

Posición 4 - Clasificación de corriente

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

En los fusibles ultrarrápidos estándar, usualmente representa la clasificación de corriente en régimen permanente. Para los tipos especiales, esta posición podría representar únicamente una indicación de capacidad, ya que, para aplicaciones especiales, muchas de estas asignaciones se han acordado con los fabricantes de equipo original (OEM).

Vacío Empty

Cuchillas estándar Standard blade

FWX-90A FWX-90A

H H

Fijaciones con Flush end FWX-1000AH contactos fixings –roscados UNC FWX-1000AH - rosca UNC thread

BB BB

Fijaciones con Flush end FWA-2000ABB contactos fixings –roscados metric FWA-2000ABB - rosca métrica thread

**F **F

Cilíndricos Cylindrical sin cuchillas (de bladeless férula), donde ** es (ferrule) where el diámetro, ** is the en milímetros,indemm la diameter oftapa the terminal end cap

FWH-30A6F FWH-30A6F FWC-20A10F FWC-20A10F FWH-30A14F FWH-30A14F FWA-35A21F FWA-35A21F FWP-100A22F FWP-100A22F FWK-25A20F FWK-25A20F FWK-60A25F FWK-60A25F

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

Posición 6 - Indicador Como norma, los fusibles FW no cuentan con indicación visual de la operación del fusible. Vacío Empty

SI SI

Producto estándar Standard product

Indicación indicador TI externo, Indicationmediante by additional external typeque TI indica que el fusiblefuse también lleva microinterruptor indicating that also takes MA type tipo MA (ver accesorios(see estiloBS BS)style accessories) microswitch Indicación un indicador externo Indicationmediante by external indicator that que alsotambién takes lleva microinterruptor 170H0069. 170H0069 microswitch.

Posición 5 - Revisión técnica Cooper Bussmann constantemente mejora sus productos. Cuando esto ocurre, es necesario diferenciar cada revisión técnica sin tener que cambiar los números de parte existentes. Al igual que la industria de los semiconductores, Cooper Bussmann utiliza un código de letras para este fin. Por razones técnicas, puede ser necesario conservar más de una de estas revisiones para algunas aplicaciones, pero la mayoría de las aplicaciones deben usar la última revisión. Sin marca A, B, C, etc

Primera versión del producto Última versión mejorada

Posición 6 - Estilo de fijación La mayoría de los fusibles tipos SF y XL tienen cuchillas centradas con orificios de montaje. Vacío HP BB Otros

Cuchillas estándar Fijaciones con contactos roscados - rosca inglesa Fijaciones con contactos roscados - rosca métrica Acordados con los OEM

Posición 7 - Indicador Vacío I M

Producto estándar Indicación mediante indicador TI externo, que indica que el fusible también lleva microinterruptor tipo MA (ver accesorios estilo BS) Microinterruptor instalado

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Anexo 3 - Instalación, servicio, mantenimiento y aspectos ambientales y de almacenamiento Los fusibles ultrarrápidos son dispositivos muy sofisticados y requieren atención especial para lograr una instalación y un mantenimiento adecuados, lo que asegurará un funcionamiento confiable durante la vida del fusible. Esta sección trata acerca de los siguientes temas:

Contrapeso F: Establish Balance

•

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 contacto Los fusibles ultrarrápidos son dispositivos electromecánicos. Su funcionamiento depende de la calidad del contacto eléctrico entre el fusible y los cables de conexión/barras de alimentación, o entre el fusible y el portafusible. Esto no sólo es importante para lograr un contacto eléctrico adecuado, sino porque los fusibles ultrarrápidos generan una gran cantidad de calor que es disipado parcialmente por conducción a través de las conexiones del fusible. Una conexión deficiente puede producir sobrecalentamiento del fusible y reducir su vida. Por lo tanto, es importante aplicar el par de apriete adecuado al instalar los fusibles.

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

Fusibles con cuchillas de contacto

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

Tamaño/tipo

Tipos especiales con contactos roscados

Orificio roscado mm - pulg.

Par de apriete N•m* N•m**

Estos fusibles se dividen en dos grupos. Fusibles con cuchillas ranuradas, de acuerdo con la DIN 43653, para montar directamente sobre la barra alimentadora 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 alimentadoras Los fusibles para montaje sobre barras alimentadoras deben asegurarse con tornillos/pernos suficientemente largos, tuercas y arandelas. Se recomienda usar arandelas. En los tornillos/tuercas se aplica un par de apriete adecuado a su tamaño y esfuerzo tensil, por ejemplo, el tipo M8, 30 N•m (lubricado).

00B

DIN 43653 - En portafusibles

1*B - 1*G

M8 - 5/16

1B - 1G

M8 - 5/16

Los fusibles montados en portafusibles especiales deben apretarse de acuerdo a las especificaciones proporcionadas con el portafusible.

2B - 2G

M10 - 3/8

3B - 3G

M12 - /2

23B - 23G

2 x M10 - 2 x 3/8

4B - 4G

4 x M10 - 4 x /8

24B - 24G

3 x M12 - 3 x 1/2

5B - 5G

5 x M12 - 5 x /2

FWX, FWA, KBC

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

El máximo par de apriete para algunos portafusibles Cooper Bussmann se da a continuación: Número Par de apriete N•m* de parte Tornillos del portafusible Tornillos de cables/fusibles 170H1007 4 (M6) 12 (M8) 170H3003 – 170H3006** 10 (M8) 20 (M10)** Par de torsión lb•pulg. Tornillo del conductor

1BS101 1BS102 1BS103 1BS104 BH-1,2,3

120 275 275 375 ---

Tornillo de montaje del fusible

70 120 170 170 ---

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.

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Anexo 3 - Instalación, servicio, mantenimiento y aspectos ambientales y de almacenamiento DIN 43620 Esta clase de portafusibles está equipada con uno o más muelles para proporcionar la presión de contacto correcta al instalar el fusible. No se dan especificaciones para el par de apriete que debe aplicarse. Para el montaje del portafusible 170H3040-47 de Cooper Bussmann, aplicar un par de apriete máximo de 10 N•m al montarlo en el equipo.

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

Fusibles para montaje a presión Algunos de los semiconductores más complejos pueden instalarse a compresión mediante una fuerza de sujeción. Está disponible una gama de fusibles para montaje a presión con cuerpos tipos 3P y 4P que permiten reducir la cantidad de componentes. Esto puede lograrse sujetando juntos el semiconductor y el fusible con cajas de refrigeración en un sólo montaje. La fuerza máxima de sujeción que un fusible puede soportar depende de muchos factores, como:

CORRECTO

- Longitud y área de la sección transversal del cuerpo del fusible - Gradiente de temperatura ente los contactos del fusible

Materiales de la superficie de contacto

- Condiciones de la carga eléctrica

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

Al sujetar un fusible en una aplicación, deben satisfacerse tres requisitos: 1. La fuerza máxima de sujeción aplicada al fusible para montaje a presión no debe exceder el valor establecido (ver la siguiente tabla), ya que esto podría dañar el cuerpo de cerámica. 2. Para garantizar el contacto eléctrico y térmico apropiados entre el contacto del fusible y la caja de refrigeración o la barra alimentadora, debe aplicarse al área de contacto del fusible una fuerza de 2 N/mm2, como mínimo. 3. Para garantizar un contacto térmico seguro debe aplicarse al área de contacto del fusible una presión máxima de 15 N/mm2. La presión total no debe exceder las cantidades indicadas en la siguiente tabla. La siguiente tabla contiene valores máximos de fuerza de sujeción. Size Tamaño 3P/55 4P/60 3P/80 4P/80

Single-sided cooling Double-sided cooling Enfriamiento kN kN Enfriamiento en un extremo, kN en ambos extremos, kN 22 30 40

Nota: Mayores presiones de sujeción permitidas pueden aplicarse a algunos fusibles para montaje a presión, consulte a Cooper Bussmann. Si se enfría sólo un extremo de un fusible para montaje a presión, existirá una diferencia entre las temperaturas de cada extremo de contacto. Cuando la diferencia entre las temperaturas es mayor que 55 K, entonces los valores de sujeción de la tabla anterior no pueden aplicarse. En fusibles que usan enfriamiento en ambos extremos, la diferencia de temperaturas entre los contactos del fusible es insignificante y, por lo tanto, los valores de la tabla anterior pueden aplicarse. Cooper Bussmann también fabrica fusibles para montaje a presión de doble cuerpo (24B y 24+B). Consulte al departamento de Servicios a las Aplicaciones de Cooper Bussmann cuando use este fusible en su aplicación.

Alineación del montaje Los fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann generalmente se suministran listos para instalar.

Concentration Duration De acuerdo a la norma Concentración -– Duración According to Standard PPM – - hh PPM

H2S

12,5ppm – 96h

IEC 68-2-43 Kd

SO2

25ppm – 504h

IEC 68-2-42 Kd

Contactos estañados La mayoría de contactos de los fusibles ultrarrápidos Cooper Bussmann están recubiertos con una capa de 5 mµ de estaño. El estaño proporciona una excelente interconexión térmica y eléctrica con los portafusibles o cables/barras alimentadoras de cobre puro o cobre/aluminio recubierto con estaño/níquel o plata. Muchas pruebas y más de 30 años de experiencia han demostrado que una superficie recubierta con estaño, níquel o plata, es estable tanto eléctrica como mecánicamente en el rango completo de temperatura de operación de los fusibles ultrarrápidos (hasta 130 °C como máximo).

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

Servicio y mantenimiento Durante 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 abiertos Y LOS NO ABIERTOS que hayan sido sometidos a la misma corriente de falla o a una parte de ella. Incluso si la resistencia (Ω) de los fusibles no abiertos está inalterada, podrían haber sido dañados por la corriente de falla y deben reemplazarse para evitar molestas aperturas.

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Anexo 3 - Instalación, servicio, mantenimiento y aspectos ambientales y de almacenamiento Aspectos ambientales y materiales básicos Generalmente, los fusibles ultrarrápidos se fabrican con los siguientes materiales básicos: - Cerámica - Fibra de vidrio - Plata - Cobre - Bronce - Acero - Arena sílica Los accesorios, como microinterruptores y portafusibles, se fabrican con diversos plásticos. Para mayor información sobre estos materiales plásticos, póngase en contacto con Ingeniería de Aplicación de Cooper Bussmann.

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 clasificación de tensión del fusible va en deterioro de su capacidad para despejar de manera segura una sobrecarga o un cortocircuito.

Clasificación no descriptiva Corriente máxima que un componente eléctrico sin protección puede soportar durante un periodo de tiempo determinado sin sufrir daño excesivo. Véase Clasificación de corriente de cortocircuito (SCCR).

Corriente de corte/Corriente máxima de paso

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

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

Corriente de cortocircuito Puede definirse como la sobrecorriente que excede varias veces la corriente normal de carga total.

Corriente mínima de limitación

Anexo 4 - Glosario Ampere Medida de la intensidad de corriente en un circuito eléctrico. Un ampere es la cantidad de corriente que fluye a través de una resistencia de un ohm bajo 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 fusible es capaz de interrumpir bajo condiciones establecidas.

Capacidad de ruptura

Corriente RMS, simétrica, disponible en corriente mínima de limitación del rango de limitación de corriente, donde el fusible se convierte en limitador de corriente cuando se prueba bajo los estándares correspondientes. Este valor se puede tomar de una tabla de corriente máxima de paso donde la curva del fusible cruza la línea AB. La razón de umbral es la relación de la corriente mínima de interrupción a la clasificación de corriente del fusible en régimen continuo. 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 limitador de corriente, cuando opera en su rango de limitación de corriente.

Corriente presunta de cortocircuito

Véase Capacidad de interrupción.

Carga eléctrica Parte del sistema eléctrico que utiliza realmente la energía o realiza el trabajo requerido.

Carga inductiva

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

Corriente RMS

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

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

Carga resistiva

Factor de potencia

Carga eléctrica que se caracteriza por no tener componente inductiva o capacitiva. Cuando una carga resistiva se activa, la corriente aumenta instantáneamente a su valor de régimen permanente, sin aumentar primero a un valor más alto.

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

Clasificación de amperes

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

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

Fusible con retardo de tiempo

Clasificación de corriente de cortocircuito (SCCR) La máxima corriente de cortocircuito que un componente eléctrico puede soportar sin sufrir un daño excesivo, cuando está protegido con un dispositivo de protección contra sobrecorriente.

Clasificación de interrupción Véase Capacidad de interrupción.

Fusible con un retardo de tiempo incorporado, que permite el paso de corrientes momentáneas y no dañinas de empuje; pero está diseñado para 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 carga temporales asociadas con algunos tipos de cargas eléctricas, cuando es dimensionado cerca del valor de la corriente total de carga del circuito.

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Anexo 4 - Glosario Fusible semiconductor

Tiempo de despeje (operación total)

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

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

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

Tiempo de fusión (prearco) Cantidad de tiempo requerida para fundir el elemento fusible durante una sobrecorriente determinada. (Véase Tiempo de arco y Tiempo de despeje.)

I2t [amperes cuadrados • segundo (A2s)]

Tiempo virtual de fusión

Medida de la energía calorífica desarrollada en un circuito durante la operación 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 ellas como I2t de despeje.

Es un modo de presentar el tiempo de fusión, independiente de la forma de onda de la corriente. Es el tiempo que tardaría una corriente de DC con valor igual a Ip, para generar la I2t de fusión. Véase I2t total de operación (despeje).

I2t de arco

Los estándares nacionales e internacionales han desarrollado especificaciones físicas básicas y requisitos eléctricos de funcionamiento para fusibles con clasificaciones de tensión que se refieren a países específicos.

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

I2t total de interrupción

Tipos de fusibles/clase de fusible

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

La clase de fusible se refiere a la característica de interrupción diseñada para el fusible. Las siguientes clases de fusibles, que se encuentran en la IEC 60269, son aplicables a fusibles ultrarrápidos.

Limitación de corriente

•

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

Otras clases son:

aR - Capacidad de interrupción de rango parcial (sólo protección contra cortocircuito), para protección de semiconductores de potencia (Categoría de uso IEC)

•

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

Ohm

•

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

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

•

aM - Capacidad de interrupción de rango parcial (sólo protección contra cortocircuito), para protección de circuitos con motores (Categoría de uso IEC)

•

gR - Capacidad de interrupción de rango completo (protección contra sobrecarga y cortocircuito), para protección de semiconductores de potencia (Pendiente).

Pérdidas de energía/Pérdidas de watts Energía liberada en un fusible cuando se carga de acuerdo a condiciones establecidas.

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

Sobrecorriente Situación que existe en un circuito eléctrico cuando se rebasa la corriente normal de carga. La sobrecorriente se presenta durante las sobrecargas o durante los cortocircuitos.

Tensión de arco Es la diferencia de potencial que ocurre entre las terminales de un fusible durante su operación. La magnitud de la tensión de arco para un fusible dado depende de la tensión de alimentación.

Tensión de recuperación Es la tensión que se puede medir a través de las conexiones del fusible después de su operación.

UL UL significa Underwriters Laboratories Inc. Es una organización independiente, sin fines de lucro, no gubernamental, enfocada en la seguridad de los productos. UL emite normas y proporciona pruebas realizadas por terceros. Esta publicación tiene el propósito de presentar de manera clara, información técnica completa que ayude al usuario en su aplicación. Cooper Bussmann se reserva el derecho de cambiar el diseño o la construcción de cualquiera de 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 todas las aplicaciones posibles.

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

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Asistencia comercial El Equipo de Asistencia Comercial está disponible para contestar preguntas relacionadas con los productos y 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: busscustsat@cooperindustries.com Emergencias y pedidos fuera del horario normal Para pedidos urgentes de productos o servicios, Cooper Bussmann ofrece un servicio de emergencia. Los clientes pagan únicamente el precio estándar del producto, el cargo por envío y una pequeña cuota por el servicio de emergencia. Durante el horario normal, los pedidos urgentes pueden colocarse a través del Equipo de Asistencia Comercial. Fuera del horario normal, póngase en contacto vía: • Teléfono: 314-995-1342

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

Ingeniería de Aplicación El soporte técnico está disponible para todos los clientes. Es atendido por ingenieros calificados. Está disponible 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: fusetech@cooperindustries.com • Conversación directa: www.cooperbussmann.com Recursos en línea Visite www.cooperbussmann.com para los siguientes recursos: • Búsqueda de productos y tablas de referencia • Productos y materiales técnicos • Centros de soluciones para información de temas como: arco destello, coordinación selectiva y clasificación de corriente de cortocircuito (SCCR) • Herramientas técnicas, como nuestra calculadora de arco destello • Distribuidores de productos Cooper Bussmann

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