disjuntores e fusível

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DISJUNTORES
Disjuntores são equipamentos de manobra cujo objetivo é de estabelecer, conduzir, interromper e suportar correntes elétricas sob sua tensão máxima de rede nas condições normais de serviço e nas condições anormais especificadas. Esses dispositivos eletromecânicos são essenciais em qualquer sistema elétrico.
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SUMARIO
DISJUNTORES 
NORMAS APLICÁVEIS
CATEGORIAS DE DISJUNTORES
TIPO DE EXECUÇÃO
MECANISMO DE OPERAÇÃO 
ACESSÓRIOS
PRINCÍPIOS
SISTEMAS DE PROTEÇÃO DE EXTINÇÃO DO ARCO E DETALHES CONSTRUTIVOS
SISTEMAS DE PROTEÇÃO
FUSÍVEIS
DEFINIÇÃO
FINALIDADE
CONSTRUÇÃO
ELEMENTOS ISOLANTES
CARACTERÍSTICAS
CLASSIFICAÇÃO
TIPOS DE FUSÍVEIS
NORMAS APLICADAS A FUSÍVEIS
PRINCIPAIS FABRICANTES
TECNOLOGIAS UTILIZADAS E PESQUISA E DESENVOLVIMENTO
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Suas principais características 
As principais características de um disjuntor são:
Tensão nominal; 
Corrente Nominal; 
Corrente de Curta Duração; 
Valor de Crista da Corrente de Curta Duração;
 Capacidade de Interrupção; 
Tempo de Abertura.
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NORMAS APLICÁVEIS 
IEC 56-1 – Generalidades e definições. 
IEC 56-2 – Características nominais. 
IEC 56-3 – Projeto e construção. 
IEC 56-4 – Ensaios de tipo e rotina. 
IEC 56-5 – Regras para seleção de disjuntores. 
IEC 56-6 – Informações a serem dadas em especificações; Regras para 
transporte, instalação e manutenção. 
IEC 694 – Cláusulas comuns para as normas de equipamentos de 
manobra de alta tensão. 
ANSI Série C37. 
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Classificação dos disjuntores 
Podemos classificar os disjuntores em função de sua tensão de trabalho, tipo de execução, mecanismo de operação e em relação ao princípio de extinção do arco elétrico. 
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NORMAS APLICÁVEIS 
ABNT NBR IEC 62271-100:2006 - Equipamentos de alta tensão. 
ABNT NBR NM 60898:2004 - Disjuntores para proteção de sobre correntes.
para instalações domésticas e similares. 
ABNT NBR IEC 60947-2:1998 Errata 1:1999 - Dispositivos de manobra e 
comando de baixa tensão. 
ABNT NBR IEC 60694:2002 - Especificações comuns para normas de equipamentos de manobra de alta-tensão e mecanismos de comando. 
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Disjuntor a vácuo 
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SISTEMAS DE PROTEÇÃO 
Retrofit da proteção: 
Para disjuntores de baixa tensão, é usual optar-se pelo retrofit, que consiste em substituir relés por outros de concepção mais moderna, como os eletrônicos ou microprocessados, com instalação de sensores e disparadores que permitam a abertura do disjuntor em situações anormais, indicando o motivo de abertura. 
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FUSÍVEIS
A primeira aparição oficial do fusível se deu com a patente de Thomas Edison em 1880, com a finalidade de proteger lâmpadas elétricas.
Anteriormente a esta data, por volta de 1864, existiam dispositivos semelhantes a um fusível, que utilizava fios de platina para a proteção de cabos submarinos, porém há indícios de que seu surgimento se deu em meados de 1774.
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DEFINIÇÃO
As simbologias mais comuns para representação de um fusível são apresentadas, onde a segunda simbologia é a determinada pela IEC. 
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FINALIDADE 
Um fusível tem a finalidade de seccionar um circuito caso ocorra qualquer distúrbio em sua corrente de entrada, protegendo os seus elementos de danos, ou no caso de equipamentos eletrônicos ou instalações elétricas até mesmo um incêndio. Tecnicamente um fusível protege as instalações ou equipamentos de danos causados por sobre correntes ou curtos-circuitos, rompendo seus componentes fundíveis caso ocorra um destes eventos. 
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CONSTRUÇÃO
A qual é denominada “coeficiente de Preece” e depende do tipo de material utilizado. Comumente os valores de “a” são tabelados, na Tabela 1 estão os valores do coeficiente de Preece para alguns tipos de materiais. 
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ELEMENTOS ISOLANTES 
Tendo em vista que durante a operação do fusível criam-se elevadas temperaturas e pressões, o material utilizado no invólucro do elemento fusível deve suportar estas condições sem sofrer nenhum dano em sua estrutura. Os invólucros normalmente utilizados são fabricados com papelão, fenolite, cerâmica, vidro, plástico, etc. Normalmente o material utilizado para a extinção do arco fica na forma granular no interior do encapsulamento.
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CARACTERÍSTICAS 
No dimensionamento dos fusíveis algumas características são de extrema importância para um dimensionamento correto e sua correta atuação no caso de uma falta em um sistema elétrico ou eletrônico. Algumas destas características estão apresentadas a seguir:
CORRENTE NOMINAL (IN) 
CORRENTE TÉRMICA NOMINAL (ITH) 
CORRENTE DE AJUSTE 
CORRENTE CONVENCIONAL DE FUSÃO (IF) 
CORRENTE CONVENCIONAL DE NÃO FUSÃO (INF) 
TENSÃO MÁXIMA DE OPERAÇÃO 
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TIPOS DE FUSÍVEIS 
Existem vários tipos de fusíveis, os quais se diferenciam pela capacidade de interrupção, pela tensão de operação e principalmente pela forma construtiva. São exemplos de tipos de fusíveis o fusível tipo rolha, tipo cartucho, diazed, NH a expulsão, a ácido bórico, a areia de quartzo, etc. Os principais tipos estão apresentados a seguir. 
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TIPOS DE FUSÍVEIS 
FUSÍVEIS DH 
Os fusíveis do tipo DH são utilizados em média tensão na proteção de equipamentos e ramais de distribuição de energia. Montados em uma base do tipo “C” possuem um mecanismo que tenciona o seu elemento fusível fazendo com que ao atuar, este sinalize o seu rompimento tornando possível a identificação a distância, agilizando o processo de correção de falhas em uma rede. 
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NORMAS APLICADAS A FUSÍVEIS 
ABNT NBR 9030:1985: Sistema de proteção para interligação concessionária - Consumidor a partir de 69kV – Procedimento. Esta Norma fixa as condições exigíveis para aplicação efetiva e uniforme de chaves fusíveis, relés e seus equipamentos associados de chaveamento localizados no ponto de interligação entre os sistemas da concessionária de energia elétrica e do consumidor, a partir de 69 kV.
ABNT NBR 11849:1991: Dispositivos- fusíveis de baixa tensão para uso por pessoas autorizadas – Fusíveis com contatos cilíndricos – Especificação - Esta Norma fixa as condições exigíveis para dispositivos para uso por pessoas autorizadas – fusíveis com contatos cilíndricos. 
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PRINCIPAIS FABRICANTES 
Existem vários fabricantes de fusíveis no mercado, se distinguindo principalmente na aplicação de cada tipo de fusível. Fusíveis de média tensão e de uso industrial são na maioria dos casos produzidos por grandes fabricantes, já fusíveis de uso em equipamentos eletrônicos e pequenas aplicações são também fabricados por pequenas indústrias. Abaixo seguem alguns fabricantes de fusíveis existentes no mercado: 
WEG; SIEMENS; METALTEX; ABB ;CROMATEK; DELMAR; INTERFUSS; 
AMERICAN FUSE; TEE; BELFUSE; SOC 
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MECANISMO DE OPERAÇÃO
Mecanismo do disjuntor tipo VGA - Fabricação Toshiba:
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ACESSÓRIOS 
O disjuntor é conceitualmente uma chave elétrica. Para que possa caracterizar-se como dispositivo automático para proteção à sobre corrente, faz-se necessária a utilização de acessórios.
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PRINCÍPIOS DE EXTINÇÃO DO ARCO E DETALHES CONSTRUTIVOS 
A extinção do arco elétrico durante a abertura rápida dos contatos é, em geral, obtida através de lâminas radiadoras montadas em câmaras de extinção. Este sistema provoca o resfriamento do arco elétrico e sua consequente extinção que, por intermédio das referidas lâminas, seccionam o percurso do mesmo em pequenos segmentos. 
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Disjuntor a óleo mineral isolante 
Nos disjuntores a óleo podem-se distinguir dois efeitos principais de extinção do arco voltaico: 
O efeito de hidrogênio 
O efeito de fluxo líquido
Existem dois tipos de óleos isolantes para disjuntores: 
Parafínico 
Naftênico
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Disjuntor a óleo mineral isolante 
Disjuntor a grande volume de óleo GVO: Este é o tipo mais antigo de disjuntores a óleo. No passado, consistia apenas de um recipiente metálico com os contatos simplesmente imersos no óleo sem nenhuma câmara de extinção. 
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Disjuntor a óleo mineral isolante 
Disjuntor GVO de Alta Tensão Westinghouse :
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Disjuntor a óleo mineral isolanteDisjuntor a pequeno volume de óleo PVO: Estes disjuntores representam o desenvolvimento natural dos antigos disjuntores GVO, na medida em que se procura projetar uma câmara de extinção com fluxo forçado de óleo sobre o arco aumentando-se a eficiência do processo de interrupção da corrente e diminuindo-se drasticamente o volume de óleo no disjuntor. 
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Disjuntor a óleo mineral isolante 
Disjuntor tipo HPTW – Sprecher :
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Disjuntor a sopro magnético 
Neste tipo de disjuntor, os contatos se abrem no ar, induzindo o arco voltaico para dentro das câmaras de extinção, onde ocorre a interrupção, devido a um aumento na resistência do arco e, consequentemente, na sua tensão. 
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Disjuntor a sopro magnético 
As forças que induzem o arco para dentro das fendas da câmara são produzidas pelo campo magnético da própria corrente, passando por uma ou mais bobinas (daí o nome de sopro magnético) e, eventualmente, por um sopro pneumático auxiliar produzido pelo mecanismo de acionamento. 
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Disjuntor a gás hexafluoreto de enxofre - SF6 
Esta categoria pode ser dividida em dois tipos principais: 
Disjuntor a dupla pressão 
Disjuntor a pressão única 
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Disjuntor a vácuo 
Na abertura dos contatos, é iniciada pela corrente a ser interrompida, uma descarga elétrica em forma de vapor metálico. Através deste vapor metálico, flui uma corrente de arco até a próxima passagem da corrente pelo zero. 
O arco extingue-se próximo ao ponto zero de corrente e o vapor metálico condutivo se condensa em poucos microssegundos sobre as superfícies de contato; desta forma, a rigidez dielétrica entre contatos, se recupera rapidamente. 
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SISTEMAS DE PROTEÇÃO 
Existem basicamente dois tipos de sistemas de proteção: 
Direto:
É o sistema de concepção mais antigo, que consiste na utilização de relés geralmente termomagnéticos instalados fase-a-fase. 
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SISTEMAS DE PROTEÇÃO 
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SISTEMAS DE PROTEÇÃO 
Indireto:
Este sistema caracteriza-se pelo emprego de transformadores de corrente (TC´s) que transforma a corrente circulante no disjuntor, em um sinal equivalente que é monitorado por um relé de proteção que, na ocorrência de uma falha provoca o fechamento de um contato deste relé que energiza a bobina de abertura do disjuntor. 
 
 
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DEFINIÇÃO
Os dispositivos fusíveis são elementos de proteção que atuam através da fusão de uma parte dimensionada para tal, secionando o circuito em que estão instalados e interrompendo a corrente elétrica quando esta excede um valor estabelecido por um determinado intervalo de tempo. 
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CONSTRUÇÃO
Elementos Fusíveis:
Os fusíveis possuem como elementos fusíveis ligas metálicas denominadas “Ligas fusíveis”. Os principais elementos que às compões são bismuto, cádmio, chumbo e estanho. Em fusíveis especiais pode ser encontrada como elemento constituinte a prata. 
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CONSTRUÇÃO
A corrente necessária para fundir um elemento fusível de determinado tipo de dispositivo é calculada através da fórmula de Preece.
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CONSTRUÇÃO
Para uma pequena elevação de temperatura acima do ambiente, o calor perdido pelo condutor pode ser calculado pela lei de Newton:
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CONSTRUÇÃO
A potência P emitida por um fio de seção circular, com o diâmetro d e o comprimento l é, portanto: 
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CONSTRUÇÃO
Considerando que a potência transformada por efeito joule é: 
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CONSTRUÇÃO
E a resistência de acordo com a segunda a lei de ohm é: 
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ELEMENTOS ISOLANTES 
Os fusíveis de modo geral devem possuir um elemento isolante que garanta a circulação de corrente em apenas seus elementos funcionais. Além da função de isolação, em fusíveis que operam com tensões elevadas ou correntes elevadas têm-se o problema do arco elétrico que surge durante seu rompimento, com isso além da função de isolante o invólucro do fusível também se destina a extinção deste arco elétrico produzido. 
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CLASSIFICAÇÃO 
De modo geral existem algumas classificações baseadas nos parâmetros dos fusíveis como, por exemplo, as categorias de utilização. A categoria de utilização especifica a corrente que o fusível é capaz de conduzir sem danos aos seus componentes, bem como a faixa de sobre correntes que este é capaz de interromper. 
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CLASSIFICAÇÃO 
QUANTO A CATEGORIA DE UTILIZAÇÃO:
Segundo a norma DIN/VDE, os fusíveis podem ser classificados como 
categoria “a” ou categoria “g”.
QUANTO A CLASSE DE OPERAÇÃO:
Juntamente com as categorias de utilização na norma DIN/VDE existe uma segunda letra que define a classe de operação dos fusíveis, que podem ser: 
R – semicondutores 
B – instalações de mineração 
L – condutores 
TR – transformadores 
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CLASSIFICAÇÃO 
Semelhante à norma DIN/VDE, a norma NBR IEC 60269 estabelece a primeira letra para classificar os fusíveis quanto à categoria, porém a segunda letra se diferencia um pouco para definir a classe de operação destes, como segue: 
G – Proteção de linha (uso geral) 
M – Proteção de circuito de motores 
R – Proteção de semicondutores (ultra rápido) 
L – Proteção de linha (DIN/VDE) 
Tr – Proteção de transformadores 
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TIPOS DE FUSÍVEIS 
FUSÍVEL TIPO FACA 
Os fusíveis “tipo faca” possuem o seu elemento fundível com uma redução na área transversal em alguns trechos, de forma a localizar a área onde ocorrerá a fusão. Possuem capacidades de corrente na faixa de 80 A a 100 A e tensão máxima de trabalho ficando em torno de 500V. 
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TIPOS DE FUSÍVEIS 
FUSÍVEIS DE ROLHA 
São fusíveis de baixa tensão em que um dos contatos é uma peça roscada, que se fixa no contato roscado correspondente da base. A norma que certifica estes tipos de fusíveis é a NBR5113, NBR5117 e a NBR6280. 
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TIPOS DE FUSÍVEIS 
FUSÍVEIS DO TIPO CARTUCHO 
É um fusível de baixa tensão cujo elemento fusível é encerrado em um tubo protetor feito com material isolante, com contatos nas extremidades. 
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TIPOS DE FUSÍVEIS 
FUSÍVEIS TIPO D 
Sua nomenclatura Tipo “D” deriva do nome “Diazed”. É um fusível limitador de corrente, de baixa tensão, cujo tempo de interrupção é tão curto que o valor de crista da corrente presumida do circuito não é atingido. Possuem categoria de utilização gL/gG, em três tamanhos e atendem as correntes nominais de 2 A a 100 A.
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TIPOS DE FUSÍVEIS 
FUSÍVEIS TIPO NEOZED 
Os fusíveis NEOZED possuem tamanho reduzido e são aplicados na proteção de curto circuito em instalações típicas residenciais, comerciais e industriais. Possui categoria de utilização gL/gG, em dois tamanhos atendendo as correntes nominais de 2 A a 63 A. São aplicados para até 50 kA em 400 VCA. A sua forma construtiva garante total proteção de toque acidental quando da montagem ou substituição dos fusíveis. Possui anéis de ajuste que evitam a alteração dos fusíveis para valores superiores de corrente, mantendo a adequada qualidade de proteção da instalação. 
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TIPOS DE FUSÍVEIS 
FUSÍVEIS TIPO SILIZED 
Os fusíveis ultra-rápidos SILIZED são utilizados na proteção de curto-circuito de semicondutores, estão adaptados às curvas de carga dos tiristores e diodos de potência,permitindo quando da sua instalação seu manuseio sem riscos de toque acidental.Possui categoria de utilização gR, em três tamanhos e atendem as correntes nominais de 16 A a 100 A.Limitadores de corrente, possuem capacidade de interrupção: 50 kA em até 500 VCA.
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TIPOS DE FUSÍVEIS 
Os fusíveis SITOR são fusíveis ultra-rápidos apropriados para instalações industriais onde a proteção de semicondutores, tiristores, GTOs e diodos são necessárias. Possuem categoria de utilização gR / aR, atendendo as correntes nominais de 16 A a 900 A. Encontrado em cinco tamanhos diferentes, podendo ser utilizados em tensão alternada de 690 V a 2500 V ou em tensão contínua de 440 V a 600 V. 
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TIPOS DE FUSÍVEIS 
FUSÍVEIS NH 
São fusíveis que possuem alta capacidade de interrupção, para correntes de 6 A a 1000 A em aplicações industriais. A nomenclatura “NH” vem do alemão “Niederspannungs Hochleistrungs”, que o “N” significa, baixa tensãoe o “H” significa, alta capacidade de ruptura. Protegem os circuitos contra curto circuito e sobrecargas de curta duração, como na partida de motores de indução com rotor em gaiola. 
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TIPOS DE FUSÍVEIS 
FUSÍVEIS HH (XE "FUSÍVEIS HH") 
Os fusíveis do tipo “HH” são utilizados para a proteção de motores e transformadores em média tensão. Semelhante aos fusíveis do tipo “NH” sua nomenclatura vem de “H” alta tensão (High voltage) e o segundo H significa alta capacidade. 
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NORMAS APLICADAS A FUSÍVEIS 
Existem normas que regulamentam a produção e utilização dos fusíveis, algumas destas normas estão são apresentadas a seguir. 
NBR/IEC 60269-1: Condições exigíveis para dispositivo-fusíveis limitadores de corrente, com capacidade de interrupção não inferior a 6 kA, destinados proteção de circuitos de potência em corrente alternada cuja tensão nominal não exceda 1 000 V, ou de circuitos Dc, cuja tensão nominal não ultrapasse 1 500 V. 
ABNT NBR 9030:1985: Sistema de proteção para interligação concessionária - Consumidor a partir de 69kV – Procedimento. Esta Norma fixa as condições exigíveis para aplicação efetiva e uniforme de chaves fusíveis, relés e seus equipamentos associados de chaveamento localizados no ponto de interligação entre os sistemas da concessionária de energia elétrica e do consumidor, a partir de 69 kV.
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NORMAS APLICADAS A FUSÍVEIS 
IEC 60269-2: 1986: Dispositivo-fusíveis de baixa tensão Parte 2: Requisitos adicionais para dispositivo-fusível 	para 	uso 	por 	pessoas 	autorizadas (dispositivo-fusíveis principalmente para aplicação industrial). 
ABNT/EB 1301: Dispositivos fusíveis de alta tensão - Dispositivos tipo expulsão - Requisitos e métodos de ensaio. Esta Norma estabelece os requisitos exigíveis para dispositivos fusíveis de alta tensão tipo expulsão e similares para uso interno ou externo em sistemas decorrente alternada de 60 Hz e tensões nominais acima de 1 000 V. 
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NORMAS APLICADAS A FUSÍVEIS 
IEC 60269-1: 1998: Dispositivos- fusíveis de baixa tensão Parte 1: Requisitos gerais. Esta Norma fixa as condições exigíveis para dispositivos- fusíveis limitadores de corrente, com capacidade de interrupção não inferior a 6 kA, destinados à proteção de circuitos de potência em corrente alternada, cuja tensão nominal não exceda 1 000 V, ou de circuitos em corrente contínua, cuja tensão nominal não ultrapasse 1 500 V. 
IEC 60269-3: 1987: Dispositivo-fusíveis de baixa tensão Parte 3: Requisitos suplementares para uso por pessoas não qualificadas (principalmente para aplicações domésticas e similares). Estes requisitos são aplicáveis aos dispositivos fusíveis do tipo "gG", usados por pessoas não qualificadas para aplicações domésticas e similares com corrente nominal até 100 A e tensão nominal até 500 V em corrente alternada. 
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NORMAS APLICADAS A FUSÍVEIS 
ABNT NBR 9125: 1985: Dispositivos fusíveis de baixa tensão para uso doméstico - Verificação de requisitos - Método de ensaio. Esta Norma prescreve o método de ensaio para dispositivos fusíveis de baixa tensão para uso doméstico. 
ABNT NBR 6996:1988: Fusíveis cartuchos – Ensaios - Esta Norma prescreve o método de ensaio de fusíveis cartucho faca e virola, de ação rápida (R) e retardada ( L), de corrente nominal de até 600 A, para circuitos de até 600 V para corrente alternada de frequência industrial. 
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TECNOLOGIAS UTILIZADAS E PESQUISA E DESENVOLVIMENTO 
Os fusíveis mesmo com o passar do tempo e o surgimento de novas tecnologias se mantém no mercado devido ao seu baixo custo e sua simplicidade. Aos poucos estes dispositivos estão sendo substituídos por mecanismos mais eficientes.
Na área de eletrônica, por exemplo, a qual resiste a sua aplicação, existem dispositivos denominados fusíveis rearmáveis (termistores), os quais são na verdade resistores que elevam a sua resistência com o aumento da temperatura, assim caso ocorra uma sobre corrente este dispositivo irá elevar sua resistência a um valor extremamente alto, reduzindo a corrente a um valor mínimo, fazendo com que esta não tenha energia suficiente para danificar o circuito.
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