Tipos de fusibles en sus diferentes configuraciones

Protecciones contra corriente

Los convertidores de potencia pueden provocar cortos circuitos o fallas y las corrientes resultantes deberán eliminarse con rapidez. Normalmente se utilizan fusibles de acción rápida a fin de proteger los dispositivos semiconductores. Conforme aumenta la corriente de falla, el fusible se abre y elimina el problema en unos cuantos milisegundos.

Empleo de fusibles

Los dispositivos semiconductores pueden protegerse si se selecciona cuidadosamente la localización de los fusibles como se muestra en los siguientes circuitos:

Protección de dispositivos de Potencia

Sin embargo, los fabricantes de fusibles recomiendan que se coloque el fusible en serie con cada uno de los dispositivos, tal y como en la figura 1. La protección individual que permite una mejor coordinación entre el dispositivo y su fusible también proporciona una utilización superior de las capacitancías del dispositivo y protege del corto a través de fallas. Como en el circuito de la figura 1(a).

Cuando se eleva la corriente de falla también se eleva la temperatura del fusible hasta que t = tm tiempo en el cual el fusible se funde y se desarrollan arcos a través del mismo. En razón del arco, aumenta la impedancia del fusible, produciendo por lo tanto la corriente. Sin embargo, se forma un voltaje de arqueo a través del fusible. El calor generado vaporiza el elemento fusible, lo que da como resultado una longitud de arco mayor y una reducción aun más grande de la corriente. El efecto acumulado es la extinción del arco en un tiempo muy corto. Cuando el arco esta terminado en el tiempo ta la falla se ha liberado. Mientras más aprisa se libere el fusible, mas alto será el voltaje de arco.

El tiempo de liberación tc es la suma del tiempo de fusión tm y el tiempo del arco ta*tm depende de la corriente de carga, en tanto que ta depende del factor de potencia o de los parámetros e los circuitos de falla. El problema normalmente queda superado después de que la corriente de falla llega a su primer pico. Esta corriente de falla, que podría haberse elevado si no existiera fusible, se denomina corriente de falla posible. Lo anterior se muestra aquí:

corriente del fusible

Al seleccionar un fusible es necesario estimar la corriente de falla y a continuación satisfacer los requisitos siguientes:

1.-El fusible debe conducir en forma continua la corriente de especificación del dispositivo.

2.-El valor i t permitido del fusible antes de que se libere la corriente de falla debe ser menor que el i t del dispositivo protegido.

3.-El fusible debe ser capaz de soportar el voltaje después de la extinción del arco.

4.-El voltaje de arco en su valor pico debe ser menor que la especificación de voltaje pico del dispositivo.

En algunas aplicaciones puede ser necesario añadir una inductancia en serie, a fin de limitar el di/dt de la corriente de falla, y evitar un esfuerzo di/dt excesivo sobre el dispositivo y su fusible. Sin embargo, esta inductancia puede afectar el rendimiento normal del convertidor.

Los fusibles de acción rápida pueden No ser apropiados para la protección de los transistores bipolares bajo condiciones de falla.

Los transistores pueden protegerse mediante un circuito crowbar, tal y como se muestra en la figura de abajo:

circuito crowbar

Un crowbar se utiliza para la protección de circuitos o de equipo bajo condiciones de falla, en las que la cantidad de energía involucrada resulta demasiada alta y no se puede utilizar los circuitos normales de protección. Un crowbar esta formado por un tiristor con un circuito de disparo sensible al voltaje o a la corriente. El tiristor crowbar se coloca a través del circuito del convertidor a proteger. Si se detectan condiciones de falla y el tiristor crowbar Tc se dispara, se crea un cortocircuito virtual que hace que el eslabón fusible F1, se funda liberando por lo tanto al convertidor de cualquier sobrecorriente.

Los fusibles adecuados para la protección de dispositivos semiconductores de alta potencia son: ·

• Fusible semiconductor Serie T350 de 290v/175-450 a rms.
• Fusible semiconductor Serie TT350 de 290v/400-900 a rms