Fusibles Ultrarrápidos de Bussmann

Los fusibles ultrarrápidos frecuentemente son llamados “fusibles semiconductores”, y algunas veces tienen en su etiqueta el símbolo de un diodo. Esto no significa que en su construcción se utilicen diodos. El símbolo aparece ahí para indicar que el fusible se usa principalmente para proteger dispositivos de estado sólido.

Un diodo es un dispositivo semiconductor que actúa como un interruptor unidireccional para la corriente. Permite que la corriente fluya en una dirección, pero no permite a la corriente fluir en la dirección opuesta.

En términos generales, los fusibles ultrarrápidos no son fusibles de rango completo. Se aplican para protección contra cortocircuito donde se requiere una respuesta de muy “alta velocidad” a las fallas. Como tal, su selección y especificación adecuadas requieren mayor atención a los detalles de aplicación; sin embargo, sus factores de corrección son demasiados para tratarlos en esta sección.

Más información acerca de este tema está disponible en la Guía de Aplicaciones de Fusibles Ultrarrápidos, Bussmann series, publicación número 11075.

La protección de equipo de potencia de estado sólido a menudo difiere de manera significativa de la del equipo eléctrico y requiere las características de operación únicas ofrecidas solamente por los fusibles ultrarrápidos. Ya que los diodos de potencia y los rectificadores controlados de silicio (SCRs) no pueden soportar corrientes de falla intensas, requieren fusibles con limitación de corriente de ultrafalla. Los circuitos donde se aplican estos fusibles tienen ciertos requisitos que, generalmente, son más estrictos que los requisitos de los típicos sistemas de distribución de energía de CA, 60 ciclos.

Los diodos o SCR de equipos de potencia de estado sólido tienen capacidad relativamente baja para soportar corrientes de falla. Su fina capa de silicio tiene una capacidad térmica transitoria que los hace altamente susceptibles de daño a causa del calor producido por fallas bajas, moderadas y altas, que pueden ocurrir durante un corto periodo de tiempo. Por lo tanto, es necesario restringir la energía de la falla con un fusible ultrarrápido.

La 430.52(C)(5) del NEC admite el uso de fusibles ultrarrápidos para protección de motores

• Existen varios criterios que se usan para evaluar el desempeño de los fusibles ultrarrápidos. Entre ellos están la capacidad de limitación de corriente/cortocircuito y la habilidad para interrumpir rápidamente las corrientes CD que se encuentran en rectificadores y actuadores.

I²t (amperios al cuadrado por segundo): Medida de la energía térmica desarrollada dentro de un circuito durante la operación del fusible. “I” representa la corriente pasante eficaz (RMS), al cuadrado, y “t” representa el tiempo de apertura, en segundos. Se puede expresar como I²t de fusión, I²t de arco eléctrico o la suma de ellas como I²t de interrupción.

• Desde el punto de vista de diseño, I²t se usa con mayor frecuencia para evaluar el desempeño de limitación de corriente/cortocircuito. I²t (amperes al cuadrado, RMS, por segundo) indica el efecto de calentamiento asociado con un pulso de corriente. La hoja de datos de un semiconductor con frecuencia especifica su capacidad de soporte I²t máx. Si el fusible seleccionado tiene una I²t de paso libre menor que la clasificación de soporte I²t del semiconductor, entonces este está protegido.

• Los fusibles ultrarrápidos frecuentemente se aplican donde las capacidades de interrupción en CD son esenciales, con algunos fusibles ultrarrápidos diseñados específicamente y probados rigurosamente para tener excelentes características de operación en CD.

Un conocimiento especializado acerca de los tipos de circuitos es fundamental para una aplicación adecuada. Las figuras 1 a 8 muestran circuitos comunes protegidos por fusibles ultrarrápidos.

No todos los sistemas con diodos o SCRs tienen el fusible que proporciona protección total, y se aplican para lograr diversos objetivos de diseño:

1. Evitar la ruptura del dispositivo. El fusible únicamente necesita interrumpir la corriente antes que se destruya el diodo o SCR.

2. Aislar el dispositivo con falla. Usado comúnmente donde solo se utilizan tres o más diodos o SCRs por ruta de conducción. Un fusible individual no está diseñado para proteger un dispositivo individual, más bien su objetivo es aislar el diodo o SCR después de un cortocircuito y permitir que el resto del circuito continúe funcionando. Al respecto, el fusible debe ser capaz de proteger los diodos o SCRs que están dividiendo la corriente de falla en otra rama del circuito, como se ilustra en la figura 9.

3. Proteger el dispositivo (de fallas). En este caso, el fusible se aplica para proteger al diodo o SCR contra fallas externas al SCR o diodo. Normalmente, el fusible se selecciona para entregar corrientede paso libre mucho más baja que la requerida por los objetivos de diseño 1 y 2 mencionados.