MATERIAIS UTILIZADOS EM FUSÍVEIS Anderson V. Silva Rodrigo A. Aguiar 541 ÍNDICE • O que são fusíveis • Partes • Como funcionam • Tipos • Materiais dos Condutores - Propriedades • Materiais dos Isolantes - Propriedades • Exemplos de Fabricantes O QUE SÃO FUSÍVEIS Os fusíveis são dispositivos que protegem os circuitos elétricos contra danos causados por sobrecargas de corrente, que podem provocar até incêndios, explosões e eletrocutamentos. PARTES DE UM FUSÍVEIS COMO FUNCIONAM O funcionamento do fusível baseia-se no princípio segundo o qual uma corrente que passa por um condutor gera calor proporcional ao quadrado de sua intensidade (P=RI2). Quando a corrente atinge a intensidade máxima tolerável, o calor gerado não se dissipa com rapidez suficiente, fundindo o “elemento fusível” e interrompendo o circuito. COMO FUNCIONAM O “elemento fusível” é um condutor de pequena seção transversal, que sofre, devido a sua alta resistência, um aquecimento maior que o dos outros condutores. A corrente necessária para fundir o condutor é calculada pela fórmula de Preece: I = a*d 3/2 TIPOS • Baixa Tensão: • São fusíveis mais simples tendo em vista que há pouca preocupação com a formação de arco elétrico; podem ser resetáveis ou não. – Alta Tensão: – São fusíveis mais complexos tendo em vista que há grande preocupação com a formação de arco elétrico; podem ser resetáveis ou não. Principais Características : Tempo de Atuação Limite de ultrapassagem de corrente Temperatura de atuação Dimensões, etc. • Fusíveis DIAZED • Fusíveis NH • Fusíveis NEOZED • Seccionadores-fusível MINIZED • Fusíveis cilíndricos • Fusíveis ultra-rápidos SILIZED • Fusíveis ultra-rápidos SITOR • Fusíveis cilíndricos ultra-rápidos MATERIAIS DOS CONDUTORES Para construção de fusíveis, é necessário um “elemento fusível” que se funda entre 60 e 200oC. O “elemento fusível” é um fio ou uma lâmina, geralmente, cádmio, chumbo, estanho, prata ou ligas. PROPRIEDADES DOS CONDUTORES Está sempre presente nos minérios de Zinco, sendo porém mais mole, brilhante e comumente utilizado como material de recobrimento, para proteção contra oxidação. Cádmio: Temp. de Fusão: 321oC Temp. de Evaporação: 767oC Resistividade: 0,062Ωmm2/m Peso Específico: 8,6g/cm3 PROPRIEDADES DOS CONDUTORES material de coloração cinzenta, apresentando alto brilho quando não oxidado, sendo muito mole. Apresenta grande resistência contra a ação da água e outras substâncias, porém é atacado por vinagres, materiais orgânicos e cal. É venenoso. Usado comumente nas blindagens de cabos, etc., porém seu principal uso nas soldas e elos-fusíveis. Apresenta alta resistividade, apresentando um alto aquecimento devido à passagem de corrente. É encontrado em ligas junto com antimônio, telúrio, cádmio, cobre e estanho. Chumbo: É um Temp. de Fusão: 327oC Temp. de Evaporação: 1560oC Resistividade: 0,2Ωmm2/m Peso Específico: 11,4g/cm3 PROPRIEDADES DOS CONDUTORES material de coloração branca prateada, sendo um pouco mais duro que o chumbo. Assim como o chumbo, também, apresenta alta resistividade, apresentando aquecimento devido à passagem de corrente. É muito usado em revestimentos, pelo fato de não ser atacado pela água e outras substâncias (ou muito lentamente atacados). É encontrado comumente em ligas junto com bronze. Estanho: É um Temp. de Fusão: 232oC Temp. de Evaporação: 2360oC Resistividade: 0,144Ωmm2/m Peso Específico: 7,3g/cm3 PROPRIEDADES DOS CONDUTORES É o material de maior uso comercial, principalmente nas peças de contato. Sua obtenção é feita a partir de minérios combinado de prata, chumbo e cobre. Se oxida facilmente, porém nos fusíveis, estão protegidos do oxigênio e umidade. Prata: Temp. de Fusão: 960oC Temp. de Evaporação: 1918oC Resistividade: 0,0162Ωmm2/m Peso Específico: 10,5g/cm3 Obs.: As temperaturas de fusão de todos os condutores apresentados está acima dos 200oC, porém, na maioria dos casos, o uso em fusíveis é feito através de ligas, o que reduz essa temperatura. MATERIAIS DOS ISOLANTES Como não se deve deixar os condutores expostos, a maioria dos fusíveis possui encapsulamentos isolantes. Os principais materiais utilizados nos encapsulamentos dos fusíveis são: porcelana e o vidro, porém existem outros menos comuns, como plásticos (PVC),etc. PROPRIEDADES DOS ISOLANTES é um dielétrico inorgânico, sólido com polarização eletrônica, iônica dipolar, possuindo fase vítrea e pouco flexibilidade. Muito utilizado em isoladores de linhas aéreas, isolantes capacitivos, em encapsulamentos de vários equipamentos, como os fusíveis, resistores, etc. Dependendo da aplicação podem ou não apresentar alta resistência mecânica. Elevado ponto de fusão (>2000oC). Seus componentes principais são: quartzo, feldspato, caolim e a argila. Porcelana: PROPRIEDADES DOS ISOLANTES Vidro: é um material amorfo utilizado em duas formas: normal e a temperada. É composto de óxido de silício e de boro. Alto valor de temperatura de fusão, boa resistência química e elevada estabilidade térmica. Baixo Peso Específico: 2,5g/cm3 Apresenta elevadas perdas dielétricas, aumentando com a temperatura e freqüência. PROPRIEDADES DOS ISOLANTES Os fusíveis possuem ainda no seu interior, envolvendo o elemento fusível um material isolante responsável pela redução do arco elétrico criado no momento da atuação. Esse material fica na forma granular, sendo geralmente constituído por quartzo, areia, amianto, etc. PROPRIEDADES DOS ISOLANTES é um dos principais constituintes dos materiais cerâmicos. Como suporte altas temperaturas, é o componente responsável pela temperatura de operação das ligas. Possui baixo coeficiente de dilatação térmica. Grandemente utilizado nos extintores de arco dos fusíveis. Quartzo: PROPRIEDADES DOS ISOLANTES dos mais importantes componentes ligados à resistência mecânica. Suporta altas temperaturas e possui baixo coeficiente de dilatação térmica, assim como o quartzo. Utilizado nos extintores de arco dos fusíveis, sendo atualmente substituído pelo amianto. Areia: é um PROPRIEDADES DOS ISOLANTES Amianto: é um material mineral fibroso que suporta altas temperaturas, possui alta estabilidade térmica mantendo sua resistência mecânica e flexibilidade praticamente inalteradas. É usado comumente sob a forma de pó. Substitui atualmente a areia nos extintores de arco dos fusíveis. FABRICANTES • WEG • SIEMENS • Metaltex • Cromatek • Entre outros.
