Curso Técnico de Eletrotécnica Disciplina: Prática de acionamentos elétricos I Prof. Epaminondas de Souza Lage Fusíveis

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1 1. Conceituação Prof. Epaminondas Lage Os fusíveis são dispositivos de proteção que, pelas suas características, apresentam destaque na proteção contra correntes de curto-circuito, podendo também atuar em circuitos sob condições de sobrecarga. Uma das principais vantagens é que são limitadores de corrente. Sua atuação vem baseada na fusão de um elemento fusível (elo), segundo o aquecimento resultante devido as perdas joule (energia) que ocorrem durante a circulação dessa corrente. Como dispositivo de proteção contra sobrecorrente em circuitos. Consiste de um filamento ou lâmina de um metal ou liga metálica de baixo ponto de fusão que se intercala em um ponto determinado de uma instalação elétrica para que se funda, por efeito Joule, quando a intensidade de corrente elétrica superar, devido a um curto-circuito ou sobrecarga, um determinado valor que poderia danificar a integridade dos condutores com o risco de incêndio ou destruição de outros elementos do circuito. A corrente de curto circuito é provocada por danos ocasionados à rede elétrica ou pela falha de montagem do sistema. Tais anomalias levam a impedância em determinado ponto a um valor quase nulo, causando assim um acréscimo significativo no valor da corrente (Lei de Ohm). As correntes de curto circuito (I cc ) são de curtíssima duração, muito elevadas e muito danosas. Provoca uma considerada elevação de temperatura, que os dispositivos e sistemas elétricos não podem suportar daí seu efeito destrutivo e oneroso. Por esta razão, as correntes de curto circuito devem sem imediatamente interrompidas, tão logo apareçam. 2. Princípio de atuação de um fusível. Sua atuação deve-se a fusão (rompimento), pelo efeito Joule, de um elemento, chamado elo fusível. Esta ruptura é provocada pela súbita elevação da corrente no circuito, superior àquela da sua especificação e dimensionamento. O elo fusível tem propriedades físicas tais que o seu ponto de fusão é inferior ao ponto de fusão do cobre, material mais utilizado em condutores de aplicação geral. Com esta fusão, o circuito é interrompido e a corrente de curto circuito desaparece. O fusível não pode, em nenhuma hipótese, ser recauchutado ou reparado. Tal situação descaracteriza totalmente o fusível, colocando em risco toda a instalação elétrica. Portanto, o fusível é uma peça descartável, isto é, uma vez que tenha atuado deve ser substituído por um novo nas mesmas condições de especificação. Os fusíveis geralmente são dimensionados entre 20% a 25% (no máximo) acima da corrente nominal do circuito.

2 3. Teste de um fusível Partindo do comportamento elétrico do fusível, podemos dizer que se ele estiver bom, deve apresentar uma baixa resistência, uma resistência praticamente nula, com continuidade para a corrente, enquanto que um fusível queimado ou aberto não deixa passar a corrente, ou seja, tem uma resistência infinita. Conhecendo este comportamento elétrico, o teste básico de um fusível consiste em se verificar se ele deixa ou não passar a corrente. Se ele deixar passar a corrente, com uma resistência muito baixa então ele está bom. Se não deixar, isso indica que o seu elemento está interrompido ou queimado e ele deve ser substituído, pois está "aberto" ou queimado. Interpretação do teste: Figura 1. Teste de um fusível com um multímetro. a) Se houver continuidade ou resistência muito baixa (inferior a 1 ohm) o fusível está em bom estado. b) Se não houver continuidade ou resistência infinita, então o fusível está aberto (queimado). Substitua por um de mesma corrente. c) Estados intermediários, ou seja, resistências altas podem indicar a presença de umidade, mas de qualquer forma o fusível estará aberto, devendo ser substituído. 4. Classificação dos fusíveis segundo a sua atuação. Em curto-circuito ou sobrecarga, o elemento fusível funde-se, abrindo o circuito elétrico, interrompendo a passagem de corrente. Durante o curto-circuito, haverá uma limitação da corrente de curto circuito presumida conforme figura abaixo:

3 Figura 2. Limitação de corrente pelo fusível. Quanto ao tempo de ruptura são classificados: a. Ultra-Rápidos. Os fusíveis de ação ultra rápida são uma excelente proteção contra curtoscircuitos, porém são inadequados para a proteção contra sobrecargas. Projetados para a proteção de dispositivos semicondutores de potência. b. rápidos. Os fusíveis de ação rápida são adequados para a utilização onde não há variações de corrente. São destinados à atuação instantânea, sob correntes elevadas ou anormais. Sua fusão ocorre imediatamente, ao ato da circulação de correntes para valores acima das quais foi dimensionado. Os fusíveis de ação rápida são utilizados em cargas onde não ocorre a IP, como as cargas resistivas e em circuitos eletrônicos, na proteção de componentes semicondutores, como o diodo e o tiristor em conversores estáticos de potência. Esta categoria de fusíveis não possui a gota de estanho em seu elo fusível. c. retardados. São utilizados em circuitos onde a corrente de partida IP atinge valores superiores à nominal IN. Os fusíveis de ação retardada possuem uma gota de estanho no elo fusível. Esta gota absorve parte do calor provocado pela

4 corrente de partida dos motores elétricos (cargas indutivas). A corrente de partida dos motores, apesar de elevada, não alcança os parâmetros das correntes de curto circuito. A corrente de partida IP desaparece logo após o motor se aproximar de sua velocidade nominal, estabilizando o circuito aos valores nominais de corrente. Caso a corrente de partida do motor não regrida, nos tempos determinado pelo fabricante do fusível, ocorre a queima do fusível, sinalizando um problema na instalação. 5. Classificação dos fusíveis segundo faixa de interrupção e categoria de utilização. Esta classificação é composta de 2 letras. A primeira letra, minúscula, indica a Faixa de Interrupção, isto é, para qual tipo de corrente excessiva, o fusível irá atuar. "g" - Atuação para correntes de sobrecarga e de curto circuito. "a" - Atuação apenas para correntes de curto circuito. A segunda letra, maiúscula, designa a categoria de Utilização, ou seja, que tipo de equipamento elétrico o fusível irá proteger. "L/G" - Proteção de linhas, cabos e uso geral. "M" - Proteção de circuitos de motores. "R" - Proteção de circuitos com semicondutores. Tr - Proteção de transformadores. 6. Tipos de fusíveis a. ROLHA Tipo de fusível, atualmente pouco usado, mas que já foi muito utilizado, geralmente em conjunto com um tipo de chave faca, também pouco usada hoje em dia. Abaixo temos a figura e a descrição de um fusível tipo ROLHA Figura 2. Fusível tipo Rolha e base de chave faca.

5 b. Fusível CARTUCHO. São montados em cartucho de papelão, cerâmica, vidro, etc. Maior uso em instalações industriais de pequeno porte e mais antigas, domiciliares mais antigas. Eletrodomésticos eletrônicos, automóveis, etc. a) Cartucho de papelão b) cartucho de Vidro c) Partes do fusível cartucho. c. Fusível NH. Figura 3. tipo cartucho. As letras N e H são as iniciais de Niederspannungs Hochleistungs, que em língua alemã significa "Baixa Tensão e Alta Capacidade de Interrupção". É fabricado para correntes normalizadas de 4 a 1250 A. Possuem tensão nominal de 500 V CA ou 250 V CC. Sua capacidade de interrupção chega a 120 KA para 500 V CA e 100 KA para 250 V CC. Oferecem categorias de utilização gl ou gg, em quatro tamanhos. O conjunto é formado por fusível e base. A colocação e/ou retirada do fusível é feita com o punho saca-fusível, porém devem ser manuseados por pessoas qualificadas. Figura 4. Fusível NH Corte esquemático. Possui um indicador de seu estado queimado/não queimado, de rápida e fácil identificação. Possui fina areia de quartzo em seu interior, com a finalidade de abafar o arco elétrico formado no momento da sua ruptura. Excelente para uso na proteção de curto-circuito em instalações elétricas industriais de maior porte, subestações, em grandes painéis com muitos circuitos e em chaves seccionadoras.

6 a) Fusível NH. b) Bases para fusíveis NH. c) Punho saca-fusível. d) Fusível NH montado na base. Figura 5. NH e acessórios. d. Fusível Diazed-D É o modelo de fusível utilizado na proteção de curto-circuito em instalações elétricas comerciais e industriais, e que, quando corretamente instalados, permitem o seu manuseio sem riscos de toque acidental. Destina-se a proteção de motores, painéis de comando entre outros. Oferecem categoria de utilização gl/gg, em três tamanhos, com ações retardada, rápida e ultra rápida. Seu elemento fusível é fabricado em liga de cobre ou de prata. As áreas de contato ou bases, em liga latão com tratamento da superfície em níquel. Já seu corpo em material cerâmico (esteatita). Oferece faixa de atuação 2A a 100A em 500V CA. Possui como indicador de atuação uma espoleta de aviso, que é expelida no momento da ruptura do elo fusível. A espoleta de aviso segue o mesmo código de cores do parafuso de ajuste, que define a corrente nominal da peça. Também possui fina areia de quartzo em seu interior, com a finalidade de abafar o arco elétrico formado no momento da sua ruptura. a) Montagem Diazed. b)fusível Diazed. c)tampa, fusível Diazed e parafuso de ajuste. Figura 6. Partes do fusível Diazed

7 O conjunto de proteção Diazed é formado por: tampa com visor transparente, anel de proteção, fusível, parafuso de ajuste e base unipolar ou tripolar (com fixação rápida ou por parafusos). Figura 7. Montagem do fusível Diazed. Na base, as conexões dos fios são executadas evitando que a parte roscada fique energizada quando sem fusível. A necessidade do uso de parafusos de ajuste, padronizados por tamanhos e cores, impede a troca impensada de fusíveis por outros de valores superiores, preservando assim as especificações do projeto. Os fusíveis Diazed possuem na sua extremidade inferior, um indicador de queima ou espoleta de aviso. Esta possui a cor correspondente à sua corrente nominal e que é a mesma cor do parafuso do ajuste. Os fusíveis Diazed podem ser fixados por engate rápido sobre trilho ou através de parafusos. Tabela de cores para a especificação da corrente nominal dos fusíveis DIAZED. Corrente (A) Cor Corrente (A) Cor Corrente (A) Cor 2 rosa 16 cinza 35 preto 4 marrom 20 azul 50 branco 6 verde 25 amarelo 63 laranja 10 vermelho

8 7. Outros tipos de fusíveis a. Neozed - D0 Os fusíveis NEOZED possuem tamanho reduzido e são aplicados na proteção de curto-circuito em instalações típicas residenciais, comerciais e industriais. Possui categoria de utilização gl/gg, em dois tamanhos (D01 e D02) atendendo as correntes nominais de 2 a 63A.Limitadores de corrente, são aplicados para até 50kA em 400VCA.

9 A sua forma construtiva garante total proteção de toque acidental quando da montagem ou substituição dos fusíveis. Possui anéis de ajuste que evitam a alteração dos fusíveis para valores superiores de corrente, mantendo a adequada qualidade de proteção da instalação.a fixação pode ser rápida por engate sobre trilho ou por parafusos e atendem a norma IEC 269. b. Fusível Sitor São fusíveis que oferecem dupla proteção: proteção de circuitos (gl/gg) e semicondutores (gr/ar), em uma mesma peça, atendendo as correntes nominais de 32 a 710 A. São ideais para proteção em instalações industriais de aparelhos equipados com semicondutores (tiristores e diodos) em retificadores e conversores. É um fusível de ação rápida ou ultra rápida. Construtivamente, seu aspecto físico é semelhante aos fusíveis NH. c. Fusível Silized São utilizados na proteção de curto-circuito de semicondutores, carga dos tiristores e diodos de potência,. em três tamanhos, atendendo as correntes nominais de 16 a 100A. Construtivamente, seu aspecto físico é semelhante aos fusíveis Diazed

10 8. Simbologia dos fusíveis. a) Fusível para os circuitos de potência. b) Fusível para os circuitos de comando. c) Fusível para os circuitos de comando. Figura 7. Simbologia de fusíveis Os fusíveis assim como todos os demais elementos de PROTEÇÃO são identificados pela letra maiúscula F e numerados em sequência a partir do número 1 (um). Ex: F1, F2, F3, etc. A numeração também pode ser feita utilizando-se dois algarismos. Neste caso o primeiro algarismo se refere ao circuito e o segundo algarismo ao fusível propriamente dito. Usa-se o algarismo 1 (um) para os circuitos de carga (principal) e o algarismo 2 (dois) para os circuitos auxiliares (de comando). Os fusíveis são numerados em sequência. A letra F não se altera. Ex: F11, F12 = fusíveis 1 e 2 do circuito de carga. F21, F22 = fusíveis 1 e 2 do circuito de comando. Bibliografia: 1.HENRIQUE, Jorge. Comandos Elétricos. CETEB-CA Disponível em: acesso em 18 Set 2012.

11 2.WEG Catálago Automação ar e gl/gg Disponível em: acesso em 19 Set SIEMENS. Catálogo técnico de fusíveis. Disponível em: acesso em 19 Set Almeida, Hilda Mara. Comandos Elétricos, Colégio Pe Eustáquio, 2012.