Il Fusibile

Che cos’è un fusibile?

I fusibili sono dei componenti elettrici di piccole dimensioni messi a protezione dei circuiti e delle apparecchiature elettriche ad essi collegate. Sono un sistema di difesa contro le sovracorrenti ed i cortocircuiti.

I fusibili sono caratterizzati da un alto potere di interruzione e quindi lavorano bene nell’interruzione e nella limitazione della corrente.

Sono facilmente adattabili in caso di ampliamenti degli impianti elettrici, non hanno bisogno di manutenzione e sono facilmente sostituibilii in caso di guasto, ristabilendo così il funzionamento del sistema.

Il circuito elettrico può però essere ripristinato solo dopo il rilevamento e la riparazione del guasto che ha determinato l’intervento del fusibile. La loro taratura è prestabilita e non modificabile.

A cosa servono i fusibili?

I fusibili interrompono la corrente elettrica in un circuito quando essa supera un limite consentito prestabilito, a causa di guasti che causano corto o flussi sovrabbondanti di corrente che possono causare danni ingenti a cose e persone, in particolare agli altri dispositivi presenti nel circuito elettrico.

Grazie ai fusibili che hanno generalmente un costo contenuto, è possibile quindi salvare elementi che avrebbero invece un costo ben maggiore.

I fusibili non sono adatti a proteggere tutte le tipologie di circuito come ad esempio i sistemi trifase, inoltre richiedono un certo tempo per ripristinare il circuito. Tuttavia sono componenti economici che funzionano bene come limitatori di corrente e proteggono efficacemente i circuiti elettrici ed i relativi componenti.

Dove si trovano i fusibili

I fusibili sono dei componenti molto diffusi e si possono trovare in particolar modo all’interno delle automobili per le più svariate funzionalità (clacson, fari, accendi sigari, luci, tergicristalli, sensori, radio, air-bag, ecc) . Si trovano anche nelle lampadine e in altre apparecchiature elettriche come ad esempio i telecomandi.

Come funzionano i fusibili?

Il principio fisico sfruttato da questo componente elettrico è l’Effetto Joule, secondo cui il flusso di corrente elettrica produce una quantità di calore che è direttamente proporzionale alla propria intensità. Significa che le sovracorrenti generano calore anche molto elevato e possono fondere i circuiti senza i dovuti accorgimenti di sicurezza. Il filamento del fusibile è progettato in modo tale da potersi fondere proprio in virtù dell’Effetto Joule e lasciare così aperto il circuito elettrico in cui esso è inserito.

Il fusibile dovrebbe lavorare con una corrente continua inferiore al 90% del valore di soglia che lo caratterizza, alla temperatura ambiente di 25°C.

Com’è fatto un fusibile?

I fusibili sono componenti di piccole dimensioni, costituiti da un involucro a forma di cilindro, fatto in materiale isolante come vetro, ceramica o porcellana, al cui interno è situato un conduttore filiforme. Alle estremità del filamento si trovano i terminali di contatto con il circuito elettrico e attraverso di esso passa la corrente consentita (corrente nominale), quando è al di sotto di un valore limite di sicurezza. In caso di corrente eccedente, la parte filiforme si fonde – da cui il nome di fusibile – ed il circuito elettrico si apre impedendo al flusso elettrico di circolare dato che i terminali di contatto risultano isolati.

L’involucro cilindrico che racchiude il filamento fusibile, è detto cartuccia ed è proprio la cartuccia che viene sostituita quando il componente svolge la sua funzione protettiva e si fonde al passaggio di sovracorrente. Il supporto del fusibile generalmente non viene rimosso e cambiato. La cartuccia in vetro è tipica dei piccoli fusibili e grazie alla trasparenza del vetro è possibile verificare l’integrità del componente. Invece le cartucce dei fusibili in ceramica o porcellana non consentono di vedere all’interno tuttavia sono dotati ugualmente di un sistema visivo che segnala il guasto del componente.

L’interno della cartuccia può contenere una particolare materiale o in genere sabbia quarzifera, in grado di estinguere l’arco elettrico causato dalla fusione del filamento in caso di corrente che vada oltre il valore nominale consentito. In commercio esistono moltissimi tipi di fusibili, ciascuno caratterizzato da forma, colore e caratteristiche ben definite.

Sostituzione di un fusibile

Quando i fusibili fanno ciò per cui sono progettati e si fondono, devono essere sostituiti. L’operazione va fatta con attenzione rispettando le norme di sicurezza, ovvero a corrente staccata e utilizzando lo stesso tipo di fusibile presente in origine.

E’ inoltre fondamentale comprendere il motivo che è stato causa dell’intervento del componente, per evitare che il problema si ripresenti e che possa scaturire un incendio.

E’ importante anche considerare la temperatura ambiente a cui lavora il fusibile (che deve essere di 25 gradi) perchè per temperature superiori potrebbe non funzionare come ci si aspetta in caso di sovracorrente.

Proprio per l’ampia gamma di fusibili presenti in commercio, non è remota la possibilità di scegliere quello sbagliato. Il modo migliore per fare le cose correttamente è aver ben presente come vengono catalogati i fusibili e come devono essere dimensionati. Ecco perchè nei prossimi paragrafi si parlerà dei codici colore e delle caratteristiche tecniche generali del fusibile.

Il fusibile da cambiare deve essere sempre della stessa dimensione, dello stesso colore e dello stesso valore, di quello che si è bruciato. Generalmente valore e colore coincidono. Le case costruttrici di automobili o di altre apparecchiature dotate di fusibili, riportano nei propri datasheet le tabelle dei colori-valori dei fusibili che impiegano.

Codice colore a punto dei fusibili

Ogni fusibile è caratterizzato da una corrente nominale misurata in Ampere che rappresenta la massima corrente tollerata al di sopra della quale il fusibile interviene, aprendo il circuito elettrico in cui esso è inserito.

Esistono fusibili in grado di sopportare correnti di poche Ampere e altri tipi di fusibili che invece lavorano con oltre mille Ampere.

La soglia di corrente che caratterizza ciascun fusibile può essere identificata in base ad un codice colorimetrico.

Nel listato seguente è riportato il codice generale dei colori attribuiti ai fusibili tramite 1 punto; consultare questa tipologia di listati è importante se si desidera sostituire un fusibile, in quanto è necessario utilizzarne uno uguale a quello che si è rotto :

• Salmone o rosa 50 mA (milli Ampere)
• Nero 60 mA (ossia 0,06 A)
• Grigio 100 mA (ossia 0,1 A)
• Rosso 150 mA (ossia 0,15 A)
• Marrone 250 mA (ossia 0,25 A)
• Giallo 500 mA (ossia 0,50 A)
• Verde 750 mA (ossia 0,75 A)
• Blu 1 A
• Azzurro 1.5 A

Per fare un esempio, nell’automobile per convenzione i sensori di parcheggio hanno un valore nominale di 5A e sono di colore arancio; le luci hanno invece colore rosso e la soglia è più elevata (10A). I tergicristalli hanno invece fusibili di colore blu e soglia di 15A e così via.

Codice colore a strisce dei fusibili

Nel listato seguente è riportato invece il codice generale dei colori attribuiti ai fusibili tramite 4 strisce (sequenza composta da prima, seconda e terza striscia):

• Arancio Rosso Nero 32 mA
• Giallo Nero Nero 40 mA
• Verde Nero Nero 50 mA
• Blu Nero Nero 63 mA
• Grigio Nero Nero 80 mA
• Marrone Nero Marrone 100 mA
• Marrone Rosso Marrone 125 mA
• Marrone Blu Maarrone 160 mA
• Rosso Nero Marrone 200 mA
• Rosso Verde Marrone 250 mA
• Giallo Nero Marrone 400 mA
• Verde Nero Marrone 500 mA
• Blu Arancio marrone 630 mA
• Marrone Nero Rosso 1 A
• Marrone Rosso Rosso 1,25 A
• Marrone Blu Rosso 1,6 A
• Rosso Nero Rosso 2 A
• Rosso Verde Rosso 2,5 A
• Arancio Marrone Rosso 3,15 A
• Giallo Nero Rosso 4 A
• Verde Nro Rosso 5 A
• Blu Arancio Rosso 6,3 A

Quarta striscia Rosso = Fusibile Tipo Rapido Quarta striscia Blu = Fusibile Tipo Ritardato

Anche in questo caso, la consultazione dei listati permette di sostituire un fusibile danneggiato con uno equivalente.

Numeri e colori sui fusibili

Il fusibile è caratterizzato da un filamento che si fonde quando viene attraversato da una corrente maggiore rispetto quella per cui è stato tarato. La taratura della soglia è diversa nei vari fusibili. Più la dimensione del fusibile è grande e più sarà elevata la soglia di corrente che determina la rottura del filamento. Esistono quindi fusibili di dimensioni differenti, ciascuno con un determinato limite di amperaggio. I numeri indicati sui fusibili rappresentano la soglia in Ampere. I colori, invece, rappresentano il valore limite di resistenza. Le tabelle dei colori sono convenzionali e sono state descritte nei paragrafi precedenti.

Per sostituire un fusibile, è necessario utilizzare lo stesso colore e lo stesso valore.

Norme CEI per i fusibili

I fusibili sono oggetto di Norme CEI del Comitato Tecnico 32, in particolare della CEI EN 60269-1 (CEI 32-1) che tratta delle prescrizioni generali, la CEI EN 60269-2 (CEI 32-4) che parla dei fusibili ad uso industriale, la CEI EN 60269-3 (CEI 32-5) che regolamenta l’uso di fusibili in ambito domestico e similare, la CEI EN 60269-4 (CEI 32-7) inerente i dispositivi a semiconduttori, la CEI EN 61459 (CEI 32-15) che riguarda il coordinamento tra fusibili e avviatori, la CEI 32-16 che riguarda l’impiego dei fusibili per avviatori e motori, la CEI 32-18 che regolamenta le applicazioni dei fusibili a bassa tensione.

Classificazione dei fusibili

La classificazione tipica dei fusibili si basa sulla loro caratteristica di intervenire più o meno rapidamente. Ecco di seguito le 4 tipologie in base alla velocità di intervento:

Fusibili super rapidi

I fusibili ultrarapidi sono meno frequenti e vengono utilizzati per proteggere dispositivi delicati, facili a danneggiarsi, in modo da intervenire prima che si verifichi qualsiasi piccolo danno. Intervengono molto prima dei fusibili rapidi. Il simbolo della caratteristica tempo/corrente è FF.

Fusibili rapidi

Meno veloci, ma pur sempre rapidi sono i fusibili super rapidi. Sono componenti in grado di proteggere repentinamente i circuiti elettrici. I fusibili rapidi si attivano quasi immediatamente, appena si verifica un sovraccarico di corrente. Il simbolo della caratteristica tempo/corrente è F. Esempio di codice fusibile: F 1,6A L 250V ad indicare fusibile rapido da 1,6A a 250V.

Fusibili semirapidi

Questi fusibili sono noto anche con il nome di fusibili semiritardati, intervengono in tempi e con sollecitazioni che sono una via di mezzo tra i rapidi e gli ultimi in classifica, ossia i ritardati. Il simbolo della caratteristica tempo/corrente è M.

Fusibili ritardati

I fusibili ritardati hanno la peculiarità di intervenire con un breve ritardo, utilizzati ad esempio in presenza di trasformatori, per non aprire il circuito ad ogni accensione. I modelli ritardati intervengono in presenza di un sovraccarico conseguente ad un guasto. Il simbolo della caratteristica tempo/corrente è T. Esempio di codice fusibile: T 315mA L 250V ad indicare fusibile ritardato da 315 mA a 250 V.

Dimensionamento dei fusibili

I fusibili sono caratterizzati da parametri che determinano le loro prestazioni come ad esempio: corrente nominale in Ampere, tensione nominale in Volt, velocità d’intervento, potere di apertura in Ampere. Di seguito la descrizione dei principali fattori che contraddistinguono i fusibili.

Corrente nominale

É il valore limite di corrente (In) oltre cui il fusibile si fonde per impedire il passaggio di corrente. In altre parole, rappresenta la corrente che può scorrere nel fusibile continuativamente senza causare la fusione del filamento.

Tensione nominale

Rappresenta il limite massimo di tensione (Un) che può sussistere ai capi del fusibile, quando il filamento si fonde. La tensione nominale generalmente è maggiore rispetto quella di alimentazione. Entro questo valore, il fusibile è in grado di interrompere un flusso sovraelevato di corrente.

Potere di Interruzione

E’ il valore massimo di corrente che un fusibile può interrompere quando si trova alla tensione nominale.

Potere di apertura del fusibile

Indica il valore limite di corrente oltre cui il fusibile può far passare la corrente anche se fuso, poichè dà luogo ad un arco elettrico. Per impedire che questo avvenga, esistono dei fusibili che contengono materiale polveroso in grado di spegnere l’arco. Il potere di apertura è dell’ordine delle centinaia o migliaia di Ampere.

Conclusioni

Per poter scegliere un fusibile adatto alle proprie esigenze, bisogna consultare le caratteristiche tecniche del componente e verificare la tensione del circuito e la frequenza e la corrente presunta di cortocircuito.

Per quanto riguarda il datasheet del costruttore, è importante leggere le caratteristiche tempo-corrente e di interruzione del sistema in modo da capire se sono necessarie altre precauzioni per la protezione del proprio impianto elettrico.

I fusibili a campo pieno possono essere impiegati da soli per proteggere circuiti da correnti che superano il loro valore caratteristico di soglia.

I fusibili a campo parziale sono utilizzabili in abbinata con altri sistemi di prevenzione e controllo e intervengono in presenza di correnti di cortocircuito.

I fusibili presenti in commercio sono moltissimi ma ciascuno è caratterizzato da un codice colore e da un amperaggio limite. Ogni costruttore stabilisce la colorazione dei propri fusibili, ad esempio nelle automobili, il libretto di istruzioni riporta la tabella dei colori e dei relativi amperaggi ma ciascuna marca di auto ha le proprie specifiche. E’ importante tener presente che la sostituzione di un fusibile deve rispettare esattamente colore e amperaggio del fusibile originale.