得閒無事燒 Fuse ～唔玩燒煙花，改玩燒 Fuses ～

本帖最後由 idolclub 於 2022-5-23 07:33 編輯

關於保險絲的溫度測試部分本來打算是在這篇內接著做落去的，但考慮到這個溫度測試內容也不少，最終都係決定將溫度測試這一部分抽起，獨立成篇。

『得閒燒 Fuse 之二：保險絲滿載及超載溫度測試，輕鬆破百』
https://www.hkepc.com/forum/view ... &extra=page%3D1

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得閒無事燒 Fuse，唔玩燒煙花，改玩燒 Fuses

～～山寨 vs 品牌 Fuse 燒斷電流 PK 賽～～

保險絲 (Fuse) 相信大家一定唔會陌生，日常生活中亦會接觸過唔少，不過係呢度循例都要做少少介紹。

簡單黎講，保險絲 (Fuse) 既角色就係 "行又行先，死又死先，企就企埋一邊"。既要保障人身安全，又要保護電路安全。

既然係 "行又行先，死又死先"，即係萬一電器設備出現短路或故障而導致電流突然增大時，首當其衝最先要有反應的應該就是保險絲。

並且要不怕犧牲寧願自己去死都要保護使用者人身及電路既安全，但平時電器正常工作時，保險絲又要企埋一邊，最好是不要有存在感，不要讓人察覺有佢既存在就最好。

保險絲 (Fuse) 按燒斷時間和性能來區分的話，基本可以分為以下五大類：

1. FF (Very Fast-Acting / Super Fast Fuse) ：特快速燒斷保險絲

2. F (Fast-Acting Fuse) ：快速燒斷保險絲

3. M (Medium-Acting Fuse) ：中速燒斷保險絲

4. T (Time-Delay / Time-Lag / Slow-Blow / Slow-Acting Fuse) ：延時/慢速燒斷保險絲

5. TT (Very Slow-Acting / Super Time-Lag Fuse) ：特慢速燒斷保險絲

其實以上每一大類之下按功能還可再繼續細分下去，這裡就不再詳細討論了。

首先來個熱身賽，打頭陣的就是一般手持萬用錶中經常會用到的 0.2A (200mA) 快速熔斷玻璃保險絲。

第一位參賽者是山寨牌 F-0.2A Fast 快燒保險絲，標稱額定電流為 0.2A (200mA)。

另一位 PK 挑戰選手則是 LF (Littelfuse) F-200mA 快燒保險絲

山寨牌 F-0.2A Fast 快燒保險絲，一起跳就由 0.2A 開始挑戰，一粒標稱額定電流為 0.2A 的快燒保險絲到底電流要去到幾高才會燒斷？？
是 0.21A 便燒斷？ 0.25A 才斷？？還是到 0.3A 也不斷？？？亦或是......

一粒標稱額定電流為 0.2A 的保險絲，用 0.2A 去測，正常係唔應該會燒斷。
那繼續加大電流，由 0.2A 向上調升一倍到 0.4A，足足是標稱額定電流的 200%。
可以看到，仍然未燒斷。

繼續加大電流到標稱額定電流的 300%，即 0.6A，保險絲仍然未燒斷。

再繼續加大電流到標稱額定電流的 400%，去到 0.8A，保險絲仍然是未燒斷。

再往上調，加大電流到標稱額定電流的 500%，已上升到 1.0A，保險絲還是未燒斷。

繼續向上調，加大電流到標稱額定電流的 600%，去到 1.2A，結果是仍未燒斷。
那到底一粒標稱額定電流為 0.2A 的快燒保險絲，正常應該到多大電流才會燒斷？莫非呢粒保險絲唔正常？？

繼續加大電流，調升到標稱額定電流的 700%，達到了 1.4A，終於看到了保險絲開始燒紅發亮，但仍然未燒斷。

1.4A 電流，標稱額定電流 0.2A 的保險絲終於開始燒紅發亮。

加大電流到 1.6A，標稱額定電流 0.2A 的保險絲終於燒斷。

山寨牌 F-0.2A Fast 快燒保險絲，在 1.6A 電流時正式熔斷了，但熔斷距離並不大。

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山寨牌 F-0.2A 快熔保險絲有了測試結果，輪到第二位挑戰者 LF (Littelfuse) F-200mA Fast-Acting 快熔保險絲登場：
開始挑戰， LF (Littelfuse) F-200mA 快熔保險絲也是直接由 200mA (0.2A) 電流起跳。
大家可細心留意一下，同樣是 0.2A 測試電流，LF (Littelfuse) F-200mA 與山寨牌 F-0.2A 保險絲在 0.2A 時有什麼差別？

先把電流加大到 300mA (0.3A)，達到了 LF (Littelfuse) F-200mA 標稱額定電流的 150%，正常未斷。

繼續調高電流到 400mA (0.4A)，到標稱額定電流的 200%，仍然未熔斷，但保險絲已開始燒紅發亮。

0.4A 電流時 LF (Littelfuse) F-200mA 雖則未熔斷，但保險絲已整條燒紅發亮。
再把電流往上調到 0.5A，LF (Littelfuse) F-200mA 保險絲立刻便熔斷了。

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idolclub

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發表於 2022-2-12 23:12 | 只看該作者

本帖最後由 idolclub 於 2022-2-18 00:45 編輯

通過上面的熱身賽，主要是想帶出兩個問題：

1. 同樣標稱額定電流為 200mA (0.2A) 的快燒保險絲，為何熔斷電流會相差這麼大？

2. 到底這兩粒保險絲，那一粒才是正規合格的保險絲？

在回答這兩個問題前，我們先來釐清一個關於保險絲的誤區。

就是很多人對保險絲也會有一個誤解，認為一粒標稱額定電流為 1A 的保險絲，只要電流一超過 1A，例如達到了 1.01A，保險絲便會立刻燒斷。

而事實卻是保險絲並非一個精準的流控裝置，是不能在剛超過額定電流便馬上熔斷的，只會在超過額定電流某一百分比後才開始熔斷。

那到底要超過額定電流多少％才能便保險絲熔斷？國際上是有幾個不同的標準 (UL / IEC 等)，而不同種類的保險絲，例如快熔 (Fast-Acting) 和慢熔 (Time-Delay) 保險絲的標準亦不盡相同。

一般合規格的保險絲熔斷電流及熔斷時間，可參考以下兩幅圖：

可以看到，即使是快熔的保險絲，在電流超過額定電流 150% 時，也可維持電流最少 30分鐘也不會熔斷。
而當電流超過額定電流的 400% 時，最長也可支持 0.4秒才熔斷。

以下是慢熔 (Time-Delay) 保險絲的一般熔斷特性，與快熔保險絲相比，可看到在超過相同百分比的電流時，慢熔保險絲需要更長的時間才能熔斷。
例如超過額定電流 400% 時，慢熔保險絲最長可維持 3秒而不熔斷，但快熔保險絲在 0.4秒內便會熔斷。

由以上兩幅圖便可判斷，在之前的熱身賽中，山寨牌 F-0.2A 快熔保險絲明顯就是一粒不合格的保險絲，因電流已超過額定電流的 700%，在 3秒內也不能熔斷。

這個就是上述第二條問題的答案。山寨牌 F-0.2A 快熔保險絲並不符合國際標準，而 LF (Littelfuse) F-200mA 才是合規的快熔保險絲。

而上述第一條問題的答案也很簡單，就是山寨牌保險絲根本就是一件不合格的產品，熔絲的熔斷特性根本就不能符合 200mA 保險絲應有的規格要求。

在再進一步分析這兩粒保險絲的差別時，我們先看一看以下這幅圖：

由圖中可看到保險絲規格當中，有一項參數為：Nominal Cold Resistance (Ohms) 冷電阻 (Ω)。
冷電阻就是在小於 10% 額定電流時所測得的保險絲的電阻值，單為是 Ω。
在同一系列的保險絲中，不同額定電流的保險絲會有不同的冷電阻值 (Cold Resistance)，而由這個冷電阻值也可大約推算出這粒保險絲能過多少電流。

接下來，就測一測在熱身賽中的兩位參賽者的冷電阻值 (Cold Resistance) 分別是多少 Ω？看看他們到底有哪些差別。

先測一下山寨牌 F-0.2A 快熔保險絲的冷電阻值 (Cold Resistance)，測得結果大約是 175mΩ。

而另一粒 LF (Littelfuse) F-200mA 快熔保險絲的冷電阻值 (Cold Resistance) 則大約為 1,681mΩ。
與上面 Littelfuse 217 系列的冷電阻值 (Cold Resistance) 圖中所列的阻值基本一致。上圖中 0.2A 的冷電阻值為 1.7Ω。

兩粒同樣標稱額定電流為 200mA 的快熔保險絲，但冷電阻值 (Cold Resistance) 卻有這麼大的差異，阻值相差了接近十倍，莫非這就是導致兩者的熔斷電流差距這麼大的主因？

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idolclub

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發表於 2022-2-12 23:13 | 只看該作者

本帖最後由 idolclub 於 2022-2-23 08:32 編輯

之前的熱身賽只是一個熱身，測得的也只是保險絲的大約熔斷電流，屬於粗測不是太精準的。

接下來就會測一下保險絲在大電流衝擊下的實際熔斷時間，而這個熔斷時間將會測量到毫秒(mS)級，然後再比較一下不同保險絲在大電流衝擊下熔斷特性的差別。

與上次的測試一樣，今次落場 PK 挑戰的也會有幾位不同的選手，而其中一位當然選手肯定會包括山寨牌，山寨牌是非常適合拿來做對比參考的。

第二輪測試共有三名參賽者，分別是：

1. Littelfuse (LF) 235 F-1A / 250V Fast-Acting 5×20 mm 玻璃快燒保險絲

2. Bussmann (BUSS) GMC T-1.25A / 250V Medium Time-Delay 5×20 mm 玻璃慢燒保險絲

3. 山寨牌 F-1A / 250V Fast-Acting 5×20 mm 玻璃快燒保險絲

在開始正式 PK 前，先來補充一下一般保險絲的燒斷原理，以便進行賽後分析。

簡單來說，保險絲的燒斷過程，其實就是一個吸收熱量的過程。

我們可把保險絲內裡所使用的熔絲(熔斷絲)簡化理解為是一條電阻絲，當有電流流過這條電阻絲時便會發熱，熔絲的溫度亦會上升。

而這個發熱量是與流過的電流、電阻絲的阻值和時間的長短成正比的，當產生的熱量足以令溫度升高到保險絲的熔點時，保險絲便會熔斷。

搞清楚熔斷原理後，第二個問題又來了。那就是到底要多大電流或多長時間，所產生的熱量才足以令保險絲熔斷呢？

要找到這個答案，就要參考由保險絲生產商所提供的熔斷特性曲線圖 Time Current Curves (I-T曲線圖)，每一款不同的保險絲都是有自己對應的 I-T 曲線圖的，不能共用。

再深入一點，就是保險絲的熔斷時間，其實也是由幾個不同的部份組成，而並非說斷便斷，也是需要一定的時間才可完成整個熔斷過程的。

講解暫時到這裡，馬上便可看到實際例子。

第二輪測試正式開始，測試項目為大電流的熔斷測試。

也就是會以比保險絲額定電流高 20倍 (2,000%) 的大電流，去測試不同保險絲的實際熔斷時間。

首先出場的選手是 Littelfuse (LF) 235 F-1A / 250V Fast-Acting 5×20 mm 玻璃快燒保險絲。

LF F-1A 玻璃快燒保險絲

測得 LF F-1A 的阻值大約為 150mΩ。

以下是 Littelfuse 235 系列的規格表

Littelfuse 235 系列的熔斷曲線圖 Time Current Curves (I-T曲線圖)。

以下是以 24A 大電流，相當於 Littelfuse 235 F-1A 額定電流 24倍 (2,400%) 的電流流過保險絲時，熔絲熔斷實際所需的時間。

可看到 24A 電流流過保險絲，熔絲累積熱能發熱升溫開始熔化，自 320us (0.00032秒) 之後電流便逐漸減少。

流過保險絲的電流逐步減少，直到 1.88ms (0.00188秒) 時電流才完全下降到 0，這時保險絲才算是正式熔斷，電路再沒有電流流過。
Littelfuse (LF) 235 F-1A 的這個熔斷時間與原廠提供的 Time Current Curves I-T熔斷曲線圖基本吻合，也符合快熔保險絲的特性。

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第二位 PK 的參賽者是 Bussmann (BUSS) GMC T-1.25A / 250V Medium Time-Delay 5×20 mm 玻璃慢燒保險絲。

Bussmann GMC T-1.25A Time-Delay 玻璃慢燒保險絲。

測得 Bussmann GMC T-1.25A 的阻值大約為 108mΩ。

以下是 Bussmann GMC 系列的規格表。

Bussmann GMC 系列的熔斷曲線圖 Time Current Curves (I-T曲線圖)。

以下是以 24A 大電流，約相當於 Bussmann GMC T-1.25A 額定電流 20倍 (2,000%) 的電流流過保險絲時，熔絲熔斷實際所需的時間。

24A 電流流過保險絲，熔絲累積熱能發熱升溫開始熔化，自 3.86ms (0.00386秒) 之後電流開始逐漸減少。

流過保險絲的電流不斷下降，直到 5.62ms (0.00562秒) 時電流才完全下降到 0，這時保險絲便正式熔斷，電路再沒有電流流過。
由於 Bussmann 的原廠 Time Current Curves I-T熔斷圖只提供到 0.01 秒的參考曲線，時間低於 0.01 秒便沒有數據，唯一能確定的是在20倍電流下熔斷時間必須少於 10ms。

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壓軸出場的參賽者就是自動當選，必然入圍的山寨牌 F-1A / 250V Fast-Acting 5×20 mm 玻璃快燒保險絲

落場前，先過磅，測得山寨牌 F-1A 的阻值大約為 131mΩ。

山寨牌並沒有任何規格及熔斷曲線圖 Time Current Curves (I-T曲線圖) 等可供參考，下面就直接進行測試。
同樣以 24A 大電流，約相當於山寨牌 F-1A 額定電流 24倍 (2,400%) 的電流流過保險絲，以下是熔絲熔斷實際所需的時間。

24A 電流流過保險絲，熔絲累積熱能發熱升溫開始熔化，自 2.80ms (0.0028秒) 之後電流便逐漸減少。

流過保險絲的電流逐步減少，直到 32.0ms (0.032秒) 時電流才完全下降到 0，這時保險絲便正式熔斷，電路再沒有電流流過。
這個山寨牌 F-1A 快熔保險絲，雖則標稱的是快熔，但實際熔斷時間比 Bussmann GMC T-1.25A 的慢熔保險絲還要慢了 5倍以上，而比 Littelfuse (LF) 235 F-1A 快熔保險絲則更慢了超過 10倍，這顯然並不符合快熔的標準。

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