Home
Accesso / Registrazione
 di 

Polyswitch, ovvero il fusibile autopristinante

Polyswitch fusibile autopristinante

Disponibili già da alcuni anni ed impiegati su larga scala in campo industriale, i fusibili autoripristinanti sono praticamente sconosciuti al grande pubblico. Con questo articolo cerchiamo di colmare questa lacuna.

Corto circuito? Nessun problema, c’è il fusibile che interviene salvaguardando l’apparecchiatura. E poi? Poi l’apparecchio smette di funzionare e per ripristinare il tutto è necessario come prima cosa rimuovere la causa del corto, aprire il dispositivo, sostituire il fusibile e dare nuovamente tensione. Tutto ciò se l’apparecchiatura utilizza un fusibile tradizionale, il classico cilindretto di vetro con all’interno un sottile filo conduttore che brucia qualora l’assorbimento superi il valore di soglia. Se invece si utilizza un PolySwitch (fusibile autopristinante) tutto ciò avviene automaticamente.

Questo componente blocca il passaggio della corrente sino a quando permane la causa del corto o dell’eccessivo assorbimento. Non appena viene meno la ragione del corto, il PolySwitch si ripristina automaticamente lasciando fluire nuovamente la corrente. Da notare che il componente entra in azione sia quando la corrente raggiunge il valore di soglia sia quando la temperatura supera un certo livello.

Ma com’è fatto e come funziona un PolySwitch?

Prodotto dalla Raychem, questo componente appartiene alla famiglia dei resistori PTC ma a differenza di questi ultimi utilizza la nuova tecnologia dei polimeri conduttivi irradiati cambiando rapidamente da uno stato di resistenza molto bassa ad uno stato di resistenza molto alta quando viene riscaldato oltre un certo limite da una sovracorrente o da una sovratemperatura. Questo aumento di resistenza riduce la corrente del circuito a pochi milliampère, proteggendolo . Eliminando il corto e interrompendo la corrente, il Polyswitch si ripristina ed è pronto per un nuovo intervento.

E’ evidente, da quanto fin qui esposto, l’utilità di questo componente. Non a caso i Polyswitch vengono utilizzati in tutto il mondo per la protezione di circuiti telecom, motori elettrici, trasformatori, casse acustiche, giocattoli, elettrodomestici a batteria eccetera.

polyswitch_dati_tecnici

L’efficacia di protezione è garantita da una resistenza serie molto bassa e da tempi di intervento molto rapidi. Non avendo parti meccaniche, i PolySwitch (fusibili autopristinanti) sono utilizzabili nei più svariati ambienti. Rispetto ai normali fusibili, il costo dei PolySwitch è sicuramente superiore; tuttavia considerando anche il costo del portafusibile e quello del montaggio meccanico i due costi si equivalgono.

variazione_resistenza_interna_polyswitch

L’aspetto fisico di un fusibile autopristinante è solitamente quello di un dischetto non polarizzato di diametro compreso tra 10 e 20 millimetri; esistono anche dei modelli rettangolari, a goccia e persino per montaggio superficiale (SMD). I PolySwitch possono essere suddivisi in tre grandi famiglie, a seconda della tensione massima di lavoro. I componenti della famiglia RUE sono adatti per circuiti con tensione massima di lavoro di 30 volt, tipicamente quindi per dispositivi a batteria o con tensioni molto basse; la famiglia RXE è adatta per circuiti con tensioni massime di 50-60 volt, quindi per apparecchiature audio di potenza e simili; infine la famiglia PSR può funzionare con tensioni massime comprese tra 120 e 600volt ed è quindi adatta per circuiti telecom, motori, ed apparecchiature alimentate a tensione di rete.

Caratteristiche tecniche dei PolySwitch serie RUE

Le altre caratteristiche di questi componenti sono evidenziate in tabella. Tra le più importanti segnaliamo la corrente massima continua di passaggio senza intervento del componente (IHOLD). Tale valore è solitamente riferito ad una temperatura di 20 o 60 gradi.

Nella tabella troviamo poi un altro valore di corrente (ITRIP) che indica la soglia oltre la quale il componente è sicuramente entrato in funzione (resistenza alta). Anche questo dato viene riferito alla temperatura di 20 e 60 gradi. La resistenza del componente a riposo (condizione normale di funzionamento) viene indicata nelle successive due colonne (RNOMINALE e RMASSIMA, sempre con componente a riposo). Troviamo poi il valore di corrente massima al quale il componente può lavorare; tale valore è di ben 40 ampère per le prime due famiglie. Con la sigla PD viene indicata la potenza dissipata dal PolySwitch nello stato di intervento. Tale valore, come vedremo meglio in seguito, va utilizzato per calcolare la resistenza del componente. Il tempo tipico d’intervento dei PolySwitch varia a seconda del modello e della corrente di lavoro.

Come si sceglie un polyswitch

Vediamo ora come scegliere il componente in funzione di quelle che sono le caratteristiche del circuito. Innanzitutto va selezionata la linea di PolySwitch più adatta in base alla tensione di lavoro. Se, ad esempio, il fusibile autoripristinante dovrà proteggere un’apparecchiatura funzionante a 12 volt, dovremo utilizzare un elemento della famiglia RUE.

polyswitch_applicazioni

In base alla corrente normale di funzionamento del dispositivo dovremo scegliere un PolySwitch che abbia un valore di IHOLD di poco superiore a questo valore. Così, ad esempio, se la corrente di lavoro non supera normalmente i 500 mA, sceglieremo il modello RXE065 che a 20 gradi presenta un valore di IHOLD di 650 mA. In questo modo il componente entrerà in funzione quando l’assorbimento supererà i 650 mA. Sicuramente il PolySwitch passerà nello stato di alta resistenza quando la corrente raggiungerà i 980‘95mA (valore di ITRIP). Se durante il funzionamento la temperatura ambientale nelle vicinanze del componente dovesse risultare maggiore di 20 gradi centigradi, dovremo fare riferimento per la nostra scelta alla tabella di IHOLD relativa a 60 gradi.

Nell’esempio, la scelta cadrà sul modello RX090 (soglia di intervento di 590 mA e valore di ITRIP di 880 mA). Nella maggior parte dei casi questi criteri di scelta sono più che accettabili e il componente selezionato risulterà sicuramente adatto allo scopo.

Per quanti volessero approfondire il discorso, anche solo a titolo informativo, riportiamo qui di seguito altri ulteriori parametri che possono entrare in gioco durante la scelta di un PolySwitch. I valori delle correnti di intervento ( IHOLD e ITRIP) che in tabella sono riferiti solamente a due temperature (20 e 60 gradi) possono essere calcolati per qualsiasi temperatura facendo riferimento al grafico della deriva termica tipico di ciascuna famiglia di PolySwitch. Così, ad esempio, (vedi tabella) per la famiglia RUE il valore di IHOLD a -40°C è superiore del 150% rispetto alla stesso valore a 20°C ed analogamente il valore di ITRIP è superiore del 270% rispetto a quello di riferimento. Anche per i tempi di intervento esiste un apposito grafico che consente di calcolare con precisione la velocità del componente.

Approfondiamo l’argomento facendo riferimento ad un esempio pratico, un motore alimentato a 12 volt con un assorbimento nominale di 1,2 A e con una corrente di corto circuito (a rotore bloccato) di 12 A. Il circuito di protezione deve poter funzionare tra - 20°C e +40°C. Risulta evidente che può essere utilizzato un elemento della famiglia RUE che consente di operare con una tensione ed una corrente massima rispettivamente di 30 volt e di 40 ampère. Essendo la corrente nominale di 1,2 A, dovremo scegliere un componente che alla massima temperatura presenti questo valore di soglia o un valore leggermente superiore. Osservando il grafico della deriva termica della famiglia, notiamo che a 40 gradi il valore nominale è di circa il 20% inferiore; pertanto è necessario scegliere un componente che a 20°C presenti una corrente del 20% superiore ovvero una corrente di circa 1,5 A. La scelta non può che cadere sul modello RUE160 che presenta (a 20°C) una corrente IHOLD di 1,6 A ed una corrente ITRIP di 2,88 A. A questo punto bisogna verificare che anche alla temperatura minima di funzionamento il PolySwitch entri sicuramente in funzione.

Sempre osservando il grafico troviamo che a - 20°C la corrente IHOLD aumenta del 135% portandosi quindi a 2,16 A mentre (questo è il dato più importante) la corrente ITRIP sale del 240% passando da 2,88 A a quasi 7 A. Pertanto, a -20°C , il PolySwitch interverrà a 2,16 A e risulterà sicuramente nello stato di massima resistenza a 7 A. Tale valore è inferiore a quello di corto circuito del motore (12 A) e quindi la scelta effettuata va considerata corretta.

tipica_applicazione_polyswitch

La resistenza che presenta il PolySwitch nello stato di intervento è data dalla seguente semplice formula:
R = V2/PD
dove V è la tensione di lavoro del circuito e PD la potenza dissipata dal componente. Nel nostro caso, essendo il valore di PD del RUE160 di 0,9 W, il valore della resistenza del PolySwitch nello stato di alta resistenza è il seguente:
R = V2/PD = 144/0,9 = 160 Ohm

Per calcolare il tempo di intervento del dispositivo nel caso di passaggio dalla corrente di 1,2 A a quella di corto circuito di 12 A, è sufficiente fare riferimento al grafico relativo prendendo in considerazione la curva B a cui appartiene il modello RUE160. Il tempo d’intervento risulta di circa 0,2 secondi. Sono pochissimi i rivenditori al minuto di materiale elettronico che dispongono di questi componenti; tra questi segnaliamo la ditta Futura Elettronica che dispone di una vasta gamma di PolySwitch e che effettua anche vendita per corrispondenza.

 

 

Scrivi un commento all'articolo esprimendo la tua opinione sul tema, chiedendo eventuali spiegazioni e/o approfondimenti e contribuendo allo sviluppo dell'argomento proposto. Verranno accettati solo commenti a tema con l'argomento dell'articolo stesso. Commenti NON a tema dovranno essere necessariamente inseriti nel Forum creando un "nuovo argomento di discussione". Per commentare devi accedere al Blog

 

 

Login   
 Twitter Facebook LinkedIn Youtube Google RSS

Chi è online

Ci sono attualmente 20 utenti e 55 visitatori collegati.

Ultimi Commenti