Un fusibile elettrico è un dispositivo di sicurezza progettato per proteggere i circuiti da correnti eccessive. È composto tipicamente da un filamento o da una lamina metallica a basso punto di fusione, posto in serie all’impianto. Quando la corrente supera un valore limite sicuro (per cortocircuito o sovraccarico), l’elemento si riscalda per effetto Joule e fonde, aprendo il circuito. La funzione principale del fusibile è interrompere il flusso elettrico prima che la sovracorrente causi danni gravi, prevenendo incendi, guasti alle apparecchiature e rischi di folgorazione.
Che cos’è un fusibile in elettrotecnica?
In elettrotecnica, un fusibile è sostanzialmente un “punto debole controllato” all’interno di un circuito. È costituito da un corpo (vetro, ceramica o altro materiale isolante) che ospita un conduttore metallico calibrato. Questo conduttore è un’lega che fonde a una certa temperatura (per esempio piombo-stagno, rame o argento). Installato in serie, tutta la corrente del circuito lo attraversa. In condizioni normali il fusibile lascia passare la corrente; se la corrente supera il valore nominale per un tempo sufficiente, il calore prodotto fonde l’elemento e lo interrompe.
In quell’istante il circuito si apre e la corrente cessa di fluire. Questo meccanismo semplice ma efficace ferma qualsiasi situazione pericolosa di sovracorrente prima che conduttori o apparecchi a valle subiscano danni. In sintesi, un fusibile è un elemento di sacrificio progettato per “cedere” in modo controllato e salvare il resto dell’impianto.
A cosa serve un fusibile e perché è importante?
Il fusibile garantisce la sicurezza e l’integrità di un impianto elettrico, proteggendo persone e apparecchiature. La sua importanza risiede nel fatto che agisce da “guardiano” contro le anomalie elettriche che, se non controllate, avrebbero conseguenze potenzialmente gravi. Ragioni principali:
- Protezione di apparecchi e cavi: Impedisce che una sovracorrente danneggi elettrodomestici, macchinari o elettronica. Fondendo in tempo, evita che arrivi alle utenze una corrente superiore a quella sopportabile.
- Prevenzione incendi: Correnti eccessive possono surriscaldare i cavi e innescare la combustione dell’isolante o dei materiali circostanti. Il fusibile interrompe prima che ciò accada, riducendo fortemente il rischio.
- Prevenzione di guasti a cascata: Un cortocircuito localizzato può danneggiare l’intera rete se non viene interrotto rapidamente. Il fusibile “localizza” il guasto e si sacrifica, evitando la propagazione.
- Sicurezza delle persone: Prevenendo incendi e disalimentando circuiti difettosi, i fusibili proteggono dalle situazioni pericolose. Molte norme impongono il loro impiego per tutelare la vita umana.
Nonostante il costo contenuto e la semplicità, i fusibili sono tra i metodi di protezione più affidabili. In ambito domestico, commerciale, industriale e automotive sono indispensabili per operare in sicurezza.
Tipi di fusibili elettrici
Esistono diversi tipi di fusibili, ciascuno pensato per applicazioni specifiche. Nella scelta occorre considerare corrente nominale, velocità d’intervento e ambiente d’uso. I più comuni:
- Fusibili a cartuccia: Diffusi in impianti domestici e industriali. Forma cilindrica, alloggiati in portafusibili. Rispondono sia a sovraccarichi prolungati sia a picchi da cortocircuito. Usati nei quadri e per la protezione di linee.
- Fusibili ultrarapidi (ad azione rapida): Reagiscono quasi istantaneamente alle sovracorrenti. Ideali per proteggere elettronica sensibile (alimentatori, strumenti, azionamenti), dove anche una breve sovratensione può arrecare danni. Limitano fortemente l’energia di guasto.
- Fusibili ripristinabili (PTC): Invece di distruggersi, aumentano drasticamente la resistenza quando la corrente è troppo alta e poi tornano conduttivi raffreddandosi. Usati in elettronica e in circuiti dove non si vuole perdere la protezione dopo un singolo evento. Correnti ammissibili limitate.
- Fusibili ad alta capacità: Per correnti e potenze elevate, tipici in ambito industriale e di distribuzione. Includono i NH (a coltello). Hanno alta capacità di interruzione e si montano su basi robuste. Proteggono alimentazioni principali, trasformatori, motori di potenza.
La scelta del tipo di fusibile adeguato dipende dalle caratteristiche dell’impianto: corrente nominale, sensibilità dei carichi e corrente di cortocircuito attesa. In ambito domestico si usano cartucce standard (o oggi interruttori magnetotermici); per elettronica sensibile, ultrarapidi; per motori industriali, fusibili ad alta capacità ad esempio di classe aM.
Tabella comparativa dei tipi di fusibili
Di seguito un riepilogo comparativo dei principali tipi, caratteristiche e usi:
| Tipo di fusibile | Caratteristiche principali | Usi tipici |
|---|---|---|
| Cartuccia cilindrica | Filamento interno in tubo di vetro o ceramica. Buona capacità di interruzione e risposta standard. | Quadri domestici e industriali, protezioni di linee, elettrodomestici. |
| Ultrarapido (rapido) | Elemento che fonde in millisecondi ai picchi. Forte limitazione dell’energia di guasto. | Apparecchi elettronici sensibili, alimentatori, strumentazione, semiconduttori di potenza. |
| Ritardato (lento) | Impiega più tempo a fondere con sovraccarichi lievi. Sopporta brevi spunti d’avviamento. | Protezione di motori elettrici, trasformatori e carichi con forte corrente di spunto. |
| Ripristinabile (PTC) | Polimero che aumenta la resistenza con correnti alte. Recupera a freddo. | Circuiti elettronici, porte e periferiche, caricabatterie, dispositivi con autoripristino. |
| Alta capacità (NH, a coltello) | Alti amperaggi e elevata capacità di interruzione (decine di kA). | Impianti industriali, quadri generali BT, linee di alimentazione, banchi batterie. |
Nota: Esistono anche fusibili speciali per applicazioni dedicate, come i fusibili automobilistici “blade” e i fusibili termici (sensibili alla temperatura).
Esempi pratici d’uso in vari settori
- Residenziale: In abitazioni e condomìni i fusibili (o gli equivalenti interruttori) proteggono circuiti di illuminazione, prese e elettrodomestici. Molti dispositivi includono fusibili interni.
- Industriale: In stabilimenti, fusibili ad alta capacità proteggono linee di distribuzione e macchinari pesanti. Anche motori, banchi di condensatori, azionamenti e quadri MCC.
- Automotive: Veicoli dotati di cassette portafusibili proteggono tutti i sistemi elettrici. Ogni circuito ha un fusibile con specifico amperaggio. Diffuso il tipo piatto colorato.
- Elettronica e telecomunicazioni: Dispositivi di precisione impiegano fusibili rapidi di basso valore per proteggere componenti sensibili. I polifusibili sono comuni sulle porte d’ingresso.
- Energie rinnovabili: Nel fotovoltaico, un fusibile per stringa protegge da correnti inverse. Sono fusibili in corrente continua, calibrati per la tensione della stringa (es. 1000 V DC), spesso in scatole di combinazione. In eolico e sistemi a batteria si impiegano fusibili ad alta capacità per isolare i guasti.
Domande frequenti
- Cosa succede se un fusibile fonde? – Il circuito si apre e la corrente si interrompe. Bisogna individuare la causa della sovracorrente e, dopo averla risolta, sostituire il fusibile con uno nuovo dello stesso tipo e amperaggio.
- Qual è la differenza tra fusibile rapido e lento? – Un rapido (fast-blow) reagisce quasi immediatamente, anche a picchi brevi. Un lento (slow-blow) tollera sovracorrenti di breve durata, come lo spunto di un motore, ma fonde se la sovracorrente persiste.
- Come scelgo il fusibile giusto? – Conosci la corrente nominale del circuito/apparecchio e il tipo di carico. Scegli un amperaggio poco sopra la corrente nominale attesa. Per carichi con spunti transitori preferisci i ritardati; per elettronica sensibile i rapidi. Consulta le specifiche del produttore e la normativa applicabile.
- È obbligatoria l’installazione di fusibili? – In Italia la CEI 64-8 e le guide CEI 82-25 / CEI 64-8/7-712 (fotovoltaico) richiedono protezione contro le sovracorrenti su pressoché tutti i circuiti, mediante fusibili o interruttori magnetotermici conformi IEC/EN con marcatura CE.
- Posso sostituire con un fusibile di valore più alto? – No. Aumentare l’amperaggio elimina la protezione effettiva e può causare incendi. Se un fusibile fonde spesso, c’è un problema di circuito o di scelta del calibro; non aumentare il valore senza analisi tecnica.
Storia ed evoluzione dei fusibili
Il fusibile elettrico è tra i più antichi dispositivi di protezione. Esperimenti con fili fusibili risalgono al XVIII secolo. A fine XIX secolo, con l’espansione dell’elettrificazione, il fusibile si afferma come componente essenziale nelle reti di distribuzione per migliorare la sicurezza degli impianti urbani.
Nel XX e XXI secolo, con l’adozione massiva della corrente alternata e la crescente domanda di energia, i fusibili evolvono in progettazione e materiali: cartucce riempite di sabbia per estinguere l’arco e aumentare la capacità di interruzione, fusibili miniatura in vetro per l’elettronica, e NH per impianti industriali.
Nascono varianti specialistiche: ultrarapidi per semiconduttori, ritardati per gli spunti dei motori e fusibili automotive standardizzati. Nonostante lo sviluppo di interruttori magnetotermici e di interruttori differenziali, il fusibile resta insostituibile in molti contesti per semplicità, affidabilità e basso costo. Esistono modelli da pochi milliampere fino a capacità di interruzione superiori a 100 kA.
Dai piccoli elettrodomestici ai sistemi di energia solare fotovoltaica, i fusibili continuano a proteggere apparecchiature critiche e a salvaguardare le persone. Per un quadro normativo, consulta Direttive e regolamenti e, per gli aspetti ambientali e fine vita, Legislazione ambientale.
Comparativa tecnica con interruttori magnetotermici e differenziali
Nella protezione moderna, i fusibili coesistono con interruttori magnetotermici e interruttori differenziali. Ruoli e differenze principali:
| Caratteristica | Fusibile | Interruttore magnetotermico |
|---|---|---|
| Modo di intervento | Fonde e si distrugge. Uso singolo. | Meccanismo interno riarmabile manualmente. |
| Protezione contro | Sovraccarichi e cortocircuiti. | Sovraccarichi (termica) e corti (magnetica). |
| Velocità d’intervento | Molto rapida, eccellente limitazione di corrente. | Rapida, soprattutto in corto, ma in genere inferiore al fusibile. |
| Potere di interruzione | Fino a 50 kA o più (industriale). | Circa 3–10 kA nelle gamme domestiche comuni. |
| Riutilizzo | No, va sostituito dopo l’intervento. | Sì, riarmabile dopo la risoluzione del guasto. |
| Semplicità d’uso | Bassa: richiede sostituzione fisica. | Alta: leva visibile, riarmo semplice. |
| Costo | Basso, ma consumabile. | Investimento iniziale maggiore, minori costi operativi. |
| Applicazioni | Industria, elettronica sensibile. | Residenziale, terziario e industriale. |
- Fusibile vs interruttore magnetotermico: Entrambi proteggono dalla sovracorrente ma con logiche diverse. Il fusibile si sacrifica; l’interruttore magnetotermico apre il circuito e si può riarmare. Un fusibile correttamente dimensionato interviene molto rapidamente nei corti severi, limitando l’energia. I magnetotermici reagiscono rapidamente, ma con poteri di interruzione spesso più contenuti nelle versioni domestiche.
- Fusibile vs interruttore differenziale: Dispositivi complementari. Un interruttore differenziale (RCD) non protegge dalla sovracorrente, ma dalle dispersioni a terra. Apre quando la differenza tra corrente di fase e di neutro supera una soglia (tipicamente 30 mA in ambito residenziale). Nei quadri moderni si combinano magnetotermici/fusibili per le sovracorrenti e differenziali per la protezione delle persone.
Considerazioni tecniche: curve di fusione, materiali, norme IEC
Curve tempo-corrente: Ogni fusibile ha una curva di risposta. Più alta è la sovracorrente, più rapido è l’intervento. La scelta della curva è cruciale: proteggere efficacemente senza reagire agli spunti transitori normali (es. avviamento motore 5–7 × In: preferire classe aM).
Materiali: L’elemento fusibile è spesso in leghe calibrate (argento, rame/stagno). Le cartucce di potenza impiegano sabbia di silice per estinguere l’arco e aumentare la capacità di interruzione. Corpi in vetro per ispezione visiva; ceramica per resistere a temperature e pressioni della rottura. Molti modelli includono indicatori d’intervento.
Norme IEC e classificazione: La serie IEC 60269 (EN/UNI/CEI) definisce le classi BT: gG (uso generale), aM (protezione parziale motori), ultrarapidi per semiconduttori, ecc. La IEC 60127 copre i miniatura; norme ISO/SAE si applicano all’automotive. In Italia fare riferimento anche alla CEI 64-8 e alle guide CEI 82-25 / CEI 64-8/7-712 per il fotovoltaico. Vedi Direttive e regolamenti e Legislazione ambientale.
Consigli di installazione e manutenzione
- Disalimentare: Tagliare l’energia prima di maneggiare fusibili. Evita shock e archi.
- Verificare valore e tipo: Sostituire con lo stesso amperaggio, tipo e velocità. Non scambiare rapidi con lenti senza criterio. Garantire potere di interruzione almeno equivalente.
- Installazione corretta: Inserire saldamente nel portafusibili. Contatti laschi generano surriscaldamenti. Nei modelli a vite serrare adeguatamente. Pulire morsetti ossidati.
- Non ponticellare: Mai annullare un fusibile con un conduttore o foglio di alluminio. Se fonde spesso, indagare la causa reale.
- Identificazione: Etichettare i portafusibili indicando il circuito protetto. Mantenere schemi aggiornati e accessibili.
- Ricambi adeguati: In ambienti critici tenere scorte di fusibili dei calibri corretti per ridurre i tempi di fermo.
- Manutenzione preventiva: Verificare periodicamente i portafusibili: tracce di surriscaldamento, serraggio delle connessioni, corretto innesto, assenza di polvere/umidità.
Casi reali di guasti per errata selezione o assenza di fusibili
- Caso 1 – Fusibile ponticellato = incendio: In un appartamento datato, un fusibile dell’illuminazione fondeva spesso. Invece di correggere un corto intermittente su un corpo illuminante, qualcuno lo ha ponticellato con un filo di rame. Giorni dopo, un corto franco ha incendiato il quadro. Lezione: mai annullare una protezione.
- Caso 2 – Sovraccarico distrugge un motore: In un’officina, un motore da 5 kW protetto con fusibili da 32 A a intervento lento non è stato interrotto in tempo durante un bloccaggio meccanico. Avvolgimenti bruciati. Un calibro adeguato (es. 25 A gG) o un relè termico avrebbero salvato il motore.
- Caso 3 – Sostituzione errata in auto: Un conducente ha sostituito un 15 A con un 30 A per evitare che “saltasse” la presa accendisigari. Il cablaggio si è surriscaldato quasi incendiando il cruscotto. Mai aumentare il calibro senza analisi.
Ogni esempio ribadisce la stessa regola: selezionare e installare correttamente i fusibili. Errori di protezione possono avere conseguenze gravi, mentre un impiego corretto evita danni e tutela le persone.