Un fusibile elettrico protegge un circuito da sovraccarichi e cortocircuiti con tempi di intervento differenti.

Il fusibile è un dispositivo che protegge i circuiti dalle sovracorrenti (sovraccarichi e cortocircuiti) caratterizzato da un’estrema semplicità costruttiva, da bassi costi e presenta un elevato potere di interruzione. Ma ha anche aspetti negativi, quali la non garanzia di interruzione simultanea di tutte le fasi del circuito, tempi di ripristino lunghi e la mancanza di dimensioni costruttive unificate.

Il funzionamento del fusibile

Il fusibile può intervenire in presenza di sovraccarichi e i tempi di intervento devono essere inversamente proporzionali alla corrente stessa.

In presenza di correnti di cortocircuito, invece, la temperatura aumenta più rapidamente e l’intervento è pressoché istantaneo. Durante l’interruzione di un cortocircuito, l’andamento della corrente si discosta notevolmente dall’andamento presunto e il valore di picco non viene raggiunto: il fusibile presenta un’azione assai limitante sulla corrente di cortocircuito e per questo motivo, tramite opportuni coordinamenti, può anche essere usato come backup per aumentare il potere di interruzione degli interruttori automatici.

Nella modalità di intervento di un fusibile è possibile individuare due caratteristiche fondamentali: il prearco e il funzionamento.

La caratteristica di prearco rappresenta l’intervallo di tempo che intercorre tra l’inizio di una sovracorrente e l’istante in cui l’elemento fusibile fonde con formazione dell’arco.

La caratteristica di funzionamento rappresenta invece l’intervallo di tempo che intercorre tra l’inizio di una sovracorrente e l’istante in cui questa è interrotta (tempo di prearco più tempo di arco).

Tipologia di fusibili

La sigla che qualifica il comportamento di un fusibile è formata da due lettere: la prima in minuscolo, ne identifica il campo di interruzione della corrente; la seconda in maiuscolo, rappresenta invece la categoria di utilizzazione: ecco alcune sigle.

• “g” (a pieno campo per uso generale): in grado di interrompere tutte le sovracorrenti che determinano la fusione dell’elemento fusibile fino al valore corrispondente al suo potere di interruzione nominale.
• “a” (a campo parziale per uso combinato): in grado di interrompere tutte le correnti comprese tra la minima sovracorrente indicata sulla caratteristica tempo-corrente e il suo potere di interruzione nominale. Di fatto questi fusibili sono idonei a interrompere solo correnti di cortocircuito e non possono essere utilizzati per la protezione contro i sovraccarichi.
• G= Fusibile per utilizzo generale.
• M= Fusibile per la protezione dei motori.
• R e S= Fusibile per protezione semiconduttori.
• PV= Fusibile in corrente continua per impianti fotovoltaici.

Fusibili in trasformatori BT

I fusibili possono essere utilizzati per la protezione contro il cortocircuito dei motori ma possono anche essere usati come protezione a primario e secondario di trasformatori BT. Ecco alcuni esempi di tabelle di coordinamento.

TAB 1. Utilizzo dei fusibili per la protezione dei motori 400 V trifase

TAB. 2. Protezione primario trasformatore BT/BT

TAB. 3. Protezione secondario trasformatore BT/BT (il fusibile di tipo T è utilizzato in elettronica ed è un tipo di fusibile ritardato)

Fusibili in corrente continua

Nei circuiti in corrente continua, il processo di interruzione della corrente risulta molto più difficoltoso rispetto a quanto avviene con la corrente alternata, a causa del fatto che, mentre per quest’ultima si ha un passaggio naturale dallo zero ad ogni semiperiodo dell’onda (al quale corrisponde uno spegnimento dell’arco durante l’apertura del circuito) tale passaggio non esiste in corrente continua ed è quindi necessario, per poter estinguere l’arco, forzare la diminuzione della corrente fino ad annullarsi. Per questo motivo l’energia termica da assorbire sarà molto più elevata che in corrente alternata.

Per mantenere una sollecitazione termica equivalente al fusibile, bisogna limitare la sua tensione d’uso.

Esistono fusibili costruiti appositamente per la sezione continua degli impianti fotovoltaici; per le altre applicazioni si può fare riferimento alle tabelle di coordinamento dei vari costruttori. Si ricorda che i fusibili aM in corrente continua non sono utilizzabili.

TAB.4 – Esempio di tabella di coordinamento per l’utilizzo di fusibili in corrente continua.

Protezione di backup

La protezione di backup è la condizione che si realizza quando in un impianto si utilizza un dispositivo di protezione con potere di interruzione inferiore alla corrente presunta di cortocircuito, purché a monte del dispositivo stesso ve ne sia un altro con potere di interruzione adeguato in grado di intervenire in sostegno.

Il coordinamento di backup tra dispositivi di protezione deve essere confermato mediante specifiche prove di laboratorio non effettuabili certo dagli utilizzatori o dai progettisti di impianti elettrici. I costruttori solitamente rendono disponibili una serie di tabelle di coordinamento alle diverse tensioni. Questo tipo di protezione sfrutta di fatto la capacità di limitazione dei dispositivi di protezione in serie.

Utilizzando un fusibile di idonea taratura, si può raggiungere, con questa tecnica, la possibilità di installare interruttori magnetotermici con potere di interruzione 4,5 kA in punti di impianto con correnti di cortocircuito decisamente maggiori (in alcuni casi fino a 100 kA).

TAB.5 – Tabella di backup fra interruttore trifase 400V con Icn 4,5 kA a valle e fusibile gG a monte.