Che ruolo gioca il coltello a contatto con il corpo cilindrico durante il processo di soffiaggio del fusibile?

Innanzitutto, esaminiamo il processo di fusione per sovraccarico. Quando in un circuito si verifica una corrente di sovraccarico prolungata, l'elemento fusibile all'interno del corpo del fusibile inizia a riscaldarsi in modo anomalo. Poiché la corrente di sovraccarico varia tipicamente da 1,3 a 2 volte la corrente nominale, il processo di riscaldamento è graduale; di conseguenza, il tempo di prearco è relativamente lungo, da pochi secondi a diversi minuti, a seconda della gravità del sovraccarico. Durante la fase di prearco, sezioni specifiche dell'elemento fusibile raggiungono per prime il punto di fusione e iniziano a sciogliersi, accompagnata dalla generazione di un arco elettrico. Questa fase è denominata tempo di prearco e costituisce la prima distinzione fondamentale tra fusibili per sovraccarico e fusibili per cortocircuito. Nei fusibili dotati di struttura a lama di contatto con corpo cilindrico, il design dell'interfaccia di contatto tra l'elemento fusibile e il cappuccio terminale in metallo influenza l'efficienza di conduzione termica, influenzando così la durata del tempo di prearco.

Una volta generato l'arco elettrico, il processo entra nella fase temporale dell'arco. In questa fase, entra rapidamente in gioco il materiale di riempimento per l'estinzione dell'arco (tipicamente sabbia di quarzo) all'interno del corpo del fusibile; assorbendo l'energia dell'arco e raffreddando il canale dell'arco, estingue l'arco in un tempo estremamente breve, completando così l'interruzione della corrente. L'intervallo che va dalla generazione dell'arco alla sua completa estinzione è definito tempo d'arco. Il tempo di fusione totale è la somma del tempo di prearco e del tempo di arco. In condizioni di sovraccarico, a causa della quantità relativamente limitata di calore generato, il tempo di fusione totale è in genere piuttosto lungo-potenzialmente compreso tra 1 e 4 ore. Questo fenomeno serve come manifestazione della caratteristica temporale inversa-del fusibile: quanto più grave è il sovraccarico, tanto più veloce avviene la fusione. Nelle applicazioni che utilizzano fusibili di tipo NH-con contatti a coltello, questa caratteristica di ritardo- è particolarmente cruciale, poiché impedisce interventi fastidiosi causati da correnti di spunto transitorie, come quelle generate durante l'avvio del motore.

Successivamente, analizzeremo il-processo di fusione del cortocircuito-lo scenario operativo più impegnativo per un fusibile. Quando si verifica un cortocircuito, la corrente può aumentare fino a decine o addirittura centinaia di volte il suo valore nominale; di conseguenza, tutti gli elementi fusibili all'interno del corpo del fusibile raggiungono il punto di fusione e fondono quasi simultaneamente ed istantaneamente, accompagnati dalla generazione di un potente arco elettrico. Rispetto agli scenari di sovraccarico, il tempo di prearco è estremamente breve e viene generalmente misurato in millisecondi. Per i fusibili ad azione rapida di tipo R--progettati per la protezione dei semiconduttori, l'intero processo-dall'inizio del guasto fino all'interruzione completa della corrente di cortocircuito-può essere controllato entro 10 millisecondi. Durante questo processo, il materiale e la struttura dei contatti del fusibile sono soggetti a immense forze elettrodinamiche e sollecitazioni termiche; la loro qualità determina direttamente se il fusibile può interrompere in modo affidabile il circuito.

Anche la fase di estinzione dell'arco-è dominata dal materiale di riempimento di estinzione dell'arco-; tuttavia, poiché l'energia di un arco di corto-circuito è di gran lunga maggiore di quella di un arco di sovraccarico, i requisiti prestazionali per il materiale di estinzione sono significativamente più rigorosi. La sabbia di quarzo deve assorbire un'enorme quantità di energia dell'arco in un periodo di tempo estremamente breve e stabilire una rigidità dielettrica sufficiente per impedire la riaccensione dell'arco. Una volta completato il processo di interruzione, l'elemento fusibile all'interno del corpo del fusibile si è completamente fuso, creando una separazione isolante affidabile tra i cappucci terminali metallici. Nella progettazione dei contatti a lama di fusibile, il materiale del contatto è generalmente costituito da rame argentato-o ottone argentato-, una scelta che bilancia l'elevata conduttività elettrica con la resistenza all'erosione dell'arco.

La selezione dei materiali di contatto è di fondamentale importanza durante il processo di fusione. Essendo l'interfaccia che collega il fusibile al circuito esterno, la resistenza di contatto dei terminali del fusibile influenza direttamente la quantità di calore generata durante il normale funzionamento. I contatti ad alte-prestazioni utilizzano spesso contatti a coltello in rame-placcato in argento, sfruttando l'elevata conduttività dell'argento per ridurre al minimo la resistenza dei contatti e facendo affidamento sull'elevata resistenza meccanica del rame per garantire l'affidabilità meccanica. Al contrario, nelle applicazioni che richiedono resistenza alle alte-temperature, i contatti a coltello in ottone argentato- sono spesso preferiti a causa della superiore resistenza al calore del substrato di ottone. Inoltre, l'uso di campane terminali in lega di rame placcato argento- alle estremità del fusibile previene efficacemente la deformazione dei cappucci terminali dovuta all'erosione dell'arco a seguito di molteplici interruzioni del circuito.