Pourquoi les fusibles ont-ils un pouvoir de coupure maximum?

Wikipedia m'a dit que le pouvoir de coupure est le courant maximum qui peut être interrompu en toute sécurité par le fusible. Je ne comprends pas pourquoi, si un petit courant peut faire sauter le fusible, un plus gros courant ne le peut pas. Si le courant qui est plus grand que le pouvoir de coupure provoquera un arc, pourquoi un petit courant avec la même tension ne le fera pas?

fuses arc

— Mei sy
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Je pense que cela a quelque chose à voir avec la capacité thermique du fusible et non avec un arc électrique, mais je ne suis pas sûr.

— Vladimir Cravero

Si vous ajoutez suffisamment d'énergie thermique à un fusible assez rapidement, il peut exploser physiquement et éjecter des particules chaudes dans toutes les directions. Normalement, cela n'est pas souhaité. La puissance est proportionnelle à I ^ 2. Ainsi, l'énergie totale peut devenir incontrôlable assez rapidement si le courant augmente. Les fusibles approuvés par l'agence utilisés dans les batteries de bateaux sont généralement évalués à 10 000 ampères. Quand on y pense, j'espère que l'idée d'interrompre un courant de défaut de 10 000 ampères vous impressionne d'une certaine manière. Le calibre d'interruption du fusible doit être au moins aussi grand que le plus grand courant de défaut possible.

— mkeith

Réponses:

Pour élaborer un peu sur la réponse de Neil_UK ...

À une surcharge modeste, le fil du fusible fondra à son point le plus faible et coupera le courant.

À une surcharge plus importante, un arc se forme aux extrémités du fil cassé. Cet arc persistera jusqu'à ce que plus de fil ait fondu et que l'espace soit trop long pour soutenir l'arc.

En cas de surcharge massive, le fil se vaporise. La vapeur métallique soutiendra un arc sur toute la longueur du fusible. Cet arc persistera jusqu'à ce que quelque chose d'autre coupe le courant ou que le fusible se déclenche.

Les fusibles à courant élevé sont souvent remplis de sable pour aider à éteindre l'arc et ont des corps en céramique dure, plutôt que du verre, pour résister à l'explosion.

Addendum, après quelques commentaires sur la question et l'autre réponse.

Idéalement, le fusible doit être conçu pour couper le courant de défaut potentiel maximal pour le circuit qu'il protège. C'est-à-dire le courant maximum qui pourrait circuler si vous mettez un court-circuit mort à la sortie du fusible, en tenant compte de la taille du transformateur d'alimentation et de tout le câblage de ce transformateur.

Parfois, ce n'est pas pratique, et vous devez vous fier aux fusibles en amont qui sautent dans les cas de court-circuit les plus extrêmes. Cela peut être acceptable si vous savez que le fusible en amont va sauter avant que celui en aval tombe en panne de façon catastrophique.

— Simon B
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Et à un certain niveau physiquement plus grand, de sorte que l'arc devra couvrir un espace plus grand.

— vidarlo

Cela ne dépend-il pas également de la tension? Un arc ne se formera que si la tension est suffisamment élevée, non? En supposant que le fusible est entouré d'air plutôt que de vide, le problème ne peut-il être résolu simplement en allongeant le fusible, de sorte qu'un arc ne peut pas se former à la tension attendue?

— Vilx

@ Vilx - Ma compréhension est qu'une tension minimale (claquage) est requise pour former un arc à travers un espace existant. La raison en est que l'air est un isolant et qu'il doit d'abord se décomposer en ionisant des parties de l'air, ce qui lui permet d'entrer dans l'état plasma (-> brillant) et de devenir conducteur. Dans le cas d'un fusible de fusion, l'intervalle initial est très petit et donc pratiquement aucune tension n'est nécessaire. De plus, l'espace est plein de vapeur métallique (et éventuellement d'air chaud), étant très conducteur. Maintenant que l'arc s'est formé (quoique très petit), il peut étendre sa longueur en vaporisant les bords. Aucune haute tension nécessaire.

— Jonas Schäfer

@ Vilx- Oui. C'est pourquoi les fusibles ont également une tension nominale maximale - comme 250 V pour les petits fusibles à cartouche de 20 mm.

— Simon B

juste pour ajouter 2 cents: pour les fusibles en verre typiques 5x20 mm <10A @ 250V: les types à faible pouvoir de coupure ont un pouvoir de coupure d'environ 10 fois le courant nominal. Les types à haut pouvoir de coupure ont généralement un pouvoir de coupure de 1500 A. En comparaison, les fusibles HRC (High Rupture Capacity) ont le pouvoir de coupure spécifié sur le fusible lui-même, généralement supérieur à 80 000 A (> 80 kA)

— Pau Coma Ramirez

Je ne comprends pas que si un petit courant peut faire sauter le fusible, pourquoi un courant plus gros ne le peut pas.

Un courant plus important fera en effet fondre le fil du fusible. La question est, que se passe-t-il après cela?

Si le fusible est trop petit, de sorte que le courant qu'il essaie d'interrompre est supérieur à son intensité nominale maximale, l'arc peut ne pas s'éteindre et continuer à conduire pendant une longue période après qu'il devrait avoir `` sauté ''. Les fusibles contiennent souvent des matériaux pour refroidir et éteindre l'arc, du sable par exemple. Si plus d'énergie y est déversée qu'elle n'est conçue pour l'éteindre, elle ne s'éteindra pas.

Dans un mode de défaillance plus extrême, le fusible peut exploser physiquement.

— Neil_UK
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Ah! Mais alors, ce fusible ne transporterait probablement pas la quantité de courant attendue dans cette application? Ou peut-être que ce serait le cas! Une meilleure question est: existe-t-il des exemples de situations dans lesquelles un fusible ne peut pas être utilisé uniquement en raison d'un paramètre de courant de coupure maximal insuffisant?

— Kaz

Il apparaît essentiellement lorsque vous devez alimenter une petite charge avec une grande alimentation. Idéalement, vous voulez que le pouvoir de coupure de votre fusible soit plus grand que le courant de défaut potentiel de votre alimentation, mais au moins vous voulez qu'il soit significativement plus grand que le courant nominal du fusible / disjoncteur suivant en amont.

— Peter Green

@Kaz Par exemple, la plupart des fusibles que vous trouvez dans les multimètres bon marché ne sont pas capables de couper en toute sécurité le courant attendu qui circulerait si vous court-circuitiez une prise murale. Le fusible à l'intérieur de mon plus beau coup de chance est probablement 3 fois plus gros (en volume), assez lourd (apparemment il est rempli de sable), et dit explicitement qu'il peut casser 100 000 ampères.

— mbrig

Si votre équipement ne parvient pas à déconnecter le courant de manière décisive, des choses passionnantes peuvent se produire pendant une période remarquablement longue

— RedGrittyBrick

@Sean Il est déchargé sur eux, peu importe la façon dont vous concevez votre fusible. Que se passe-t-il si le court-circuit est devant votre fusible?

— user253751

Disons, nous avons un fusible de 13 A dans une prise.

À <13 A de courant continu - le fusible ne sautera pas; il s'agit de la plage de courant que le fusible peut gérer en toute sécurité pendant une durée indéterminée

À 13-20 A de courant de surcharge continu - le fusible ne sautera pas mais les pièces environnantes dans la fiche peuvent surchauffer

À 22 A de courant de surcharge continu - le fusible sautera en quelques minutes à quelques heures; un fusible de 13 A sautera à un courant de surcharge d'environ 1,6 × son courant nominal

À 50 A de courant de surcharge continu - le fusible sautera en 0,1 à 20 secondes

À 400 A de courant de défaut - le fusible sautera en <0,04 seconde

À 3000 A de courant de défaut - le fusible sautera instantanément; un fusible de 13 A peut sauter en toute sécurité jusqu'à 6000 A, autrement connu comme son pouvoir de coupure

À> 6000 A de courant de défaut - le fusible peut exploser ou provoquer un arc électrique dangereux

— reniz77
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