Il fusibile nella protezione contro
le sovracorrenti in bassa tensione
(1/4)

1. Generalità

Un'apparecchiatura elettrica in condizioni di normale funzionamento  (condizioni specificate dai dati di targa) assorbe una corrente che viene definita corrente nominale. Alcune apparecchiature elettriche, a seconda dell'impiego,  funzionano però ad una potenza variabile, con un assorbimento di corrente anch'esso variabile. Ogni qualvolta una di queste apparecchiature  assorbe  un valore di corrente maggiore di quello nominale si dice che funziona in regime di sovracorrente. 

Un tale funzionamento si manifesta con sovracorrenti  riconducibili fondamentalmente a  due casi:

·      sovracorrenti dovute a sovraccarichi

Sono correnti tipiche di un circuito elettricamente sano percorso da correnti che possono raggiungere le  6 - 8 volte la corrente  nominale, sopportabili per un tempo determinato perché producono sollecitazioni termiche. Un sovraccarico non controllato può evolvere rapidamente in un corto circuito e quindi dovranno essere adottate delle protezioni che intervengano in tempi tanto più brevi quanto maggiore  è l'entità del sovraccarico.

·      sovracorrenti dovute a guasti o corto circuiti 

Si verificano in un circuito elettricamente guasto a causa di un contatto, di impedenza nulla tra due parti in tensione, che  esclude la parte di impianto a valle del guasto. La corrente aumenta molto rapidamente  sottoponendo il circuito a sollecitazioni termiche e a sforzi elettrodinamici e provocando archi elettrici che possono essere causa di innesco d'incendio o di esplosioni. Poiché gli effetti di un corto circuito si manifestano in tempi brevissimi il guasto deve essere eliminato quasi istantaneamente.
Un dispositivo particolarmente efficace nella protezione contro le sovracorrenti è il fusibile.

2. Protezione contro le sovracorrenti mediante fusibili

I fusibili non godono di grandi simpatie tra gli addetti ai lavori anche se possiedono, accanto a pochi difetti, numerosi pregi. Negli impianti di bassa tensione il campo di impiego è  estremamente vasto. Possono essere impiegati come dispositivi di protezione contro le sovracorrenti oppure, associati ad altri dispositivi, come sistemi di protezione per particolari necessità come, ad esempio,  nelle apparecchiature di marcia e arresto dei motori. Rispetto alla protezione mediante interruttori automatici presentano alcuni aspetti negativi:
- non assicurano, in caso di intervento, l'interruzione contemporanea di tutte le fasi del circuito creando, nei sistemi trifase, una situazione di funzionamento bifase che potrebbe danneggiare i motori (anche se esistono relè termici differenziali che risolvono egregiamente il problema);
- sono richiesti tempi di ripristino del circuito relativamente elevati.
Tutto sommato, come vedremo, gli aspetti negativi sono di gran lunga inferiori rispetto a quelli positivi.

2.1 Protezione dal sovraccarico

I criteri generali da seguire nel coordinamento tra dispositivo di protezione contro il sovraccarico e conduttura sono indicati dalla norma CEI 64-8  che richiede  siano verificate  le seguenti condizioni (fig.2.1):

 _(2.1)

 _(2.2)

Dove:
- I_b, corrente di impiego del circuito;
- I_z, portata del cavo ;
- I_f, corrente convenzionale di sicuro intervento del dispositivo di protezione;
- I_n, corrente nominale del dispositivo di protezione.

Fig. 2.1 – Condizione di massimo sfruttamento del cavo secondo la norma CEI 64-8

Secondo le norme CEI 32-1 la I_f dei fusibili, corrente convenzionale di sicuro intervento della protezione, è legata alla corrente nominale per mezzo di un coefficiente k che vale:

Da cui:

Considerando le due condizioni stabilite dalla 64-8  sostituendo I_f nella 2.2 si ottiene:

La protezione da sovraccarico mediante fusibile è soddisfatta scegliendo un fusibile avente corrente nominale non superiore a 0,9 volte la portata I_z della conduttura e non inferiore alla corrente di impiego I_b:

Come si può notare l'uso dei fusibili comporta una sotto utilizzazione  del cavo rispetto agli interruttori automatici per i quali il rapporto tra la corrente convenzionale di sicuro intervento I_f e la corrente nominale I_n vale rispettivamente 1,45 per quelli ad uso domestico e 1,25  per quelli ad uso industriale. Il cavo protetto mediante fusibili, infatti,  non può essere impiegato alla sua massima portata bensì ad una portata ridotta del 10%, dovendo essere la corrente di impiego I_b non superiore alla corrente nominale del fusibile onde evitarne la fusione indesiderata (fig.2.2). Da non dimenticare però che le norme CEI 23-1 prescrivono per i fusibili prove alla corrente I_f a freddo, cioè a temperatura ambiente, diversamente dagli interruttori automatici che sono provati a caldo, cioè dopo una verifica alla corrente nominale. Se i fusibili fossero provati con le stesse modalità il rapporto k tra corrente convenzionale di fusione e corrente nominale sarebbe addirittura minore.   

Fig. 2.2 – Esempio di confronto tra interruttori automatici e fusibili nella protezione contro il sovraccarico

continua...