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音响用电十四问

      问一:为何音响开机时,电灯会闪一下?
答:这是因为音响器材开机时,由于器材内部大容量电容,在关机前处于空载的放电状态,按下电源开关时,电容马上从变压器吸取电力,由于吸取的电流极大(称为充电电流),以致于电力突然下降,日光灯自然会暗一下了。
一般的后级只要滤波电容容量总和超过20,000μF,开机时就会发生此现象。因此部份设计完善的大功率扩大机,在开机时具有"缓冲电路",也就是说开机时会经过大型水泥电阻缓冲,让内部电容慢慢充电,一段时间后(约几秒钟)再以继电器接通,如此既可以保护保险丝不会一下子烧断,也可以避免电灯闪一下的困扰。

问二:台电的供电真的很烂吗?
答:当大家遇到电源不稳定时,总不管三七二十一先把责任怪到台电再说。如果了解台电的人,则一定会大力辩解,并且提出合理的解释。事实上,台电的供电一点问题也没有,电力不稳定的现象,是配送过程中受到干扰而来的。
先从发电厂说起好了,目前台弯主要的发电厂分成两大类,其一是核能发电,另一则是火力发电厂。不论是核能发电或火力发电,他们皆采用蒸气的力量,驱动蒸气涡轮带动发电机。这是一套极为精密的发电设备,涡轮的转速关系到频率的稳定性,大型的发电机与涡轮之间,具有计算机控制的变速系统,以确保在各种负载下维持稳定的输出频率(60Hz)。再者,涡轮发电机输出的电压绝对是稳定的正弦波电压,这是基本的物理原理,换句话说,要制造出扭斜的正弦波还有问题呢!所以,从台电送出的电力绝对是稳定的60Hz正弦波电力。至于干扰及电压不稳的问题,请见下题。

问三:为何电力传输时,总是使用高压电,这不是很危险吗?
答:电压超过100V时,就存在着危险性,但为何台电的配送电力总在22KV以上呢?这不是很危险吗?当然危险,所以高压电塔上总是挂着醒目的招牌,警告闲人勿近,否则容易发生触电的危险。使用高压传输,最主要是为了节省配线时电缆的用铜量,同时也降低电力传送时的损耗,因此从发电厂送出的电力是以超高压的方式传送。超高压传送的最大好处,就是电压高、电流小,电子流经导体时,发热量是以电流的比例计算,而不是以电压计算,因此有效降低导体的电流量,就能降低损耗,因此虽然危险,但只要做好防范措施,就可以避免危险发生。以高压传送的另一个理由,是为了降低客户端的电压变动率。如果以1:1传送,也就是说台电送出110V的电力直接到家庭,台电每降低1V电压,客户端的电压也会随之降1V。但如果以目前普遍使用的22KV传送,当电厂送出的电压有1V的震动时,客户端几乎没有任何感觉。

问四:为何我家的电压经常不稳定?
答:电压不稳定的情形经常发生在各种用电户,尤其是工业区附近。当建筑物申请台电配接管线时,会依照申请表格的数字,配接适当的电力给建筑物,但这只是一个预估值,如果用电户的用电量超过当初申请的电力容量,则容易产生电压下降等电力不足的现象。这不是台电不给你充足的电力,而是用户应该提出更大的用电申请。例如,某工业园区原来申请一万千瓦的用电量,台电当然依照申请配接一万千瓦的用电供应,如果工业园区的用电量超过额定负载,电力当然会发生吃紧的现象,电压自然会不敷使用而下降了。光口头骂骂没有用,其实只要向台电提出更大的用电申请,供电不足的情形就容易解决。所以下次电力下降的时候,请不要动不动就咒骂,赶快衡量自己的用电量,看看是不是超过了用电契约上的额定供电量?如果长期处于低压状态(例如电压低于100V),也可以向台电反应,他们会派员改变用户变压器的抽头,让您的电压恢复正常。

问五:一般家庭使用的电力供应如何?
答:家庭用电与工业用电不同,不但供电的形式不同,用电容量也不同。一般家庭没有大型电器设备,最耗电的电力器材顶多是冷气机或电热器,这些器材使用的电压不会超过220V,因此一般家庭用电多为乙类用电,110V单相三线供应。如何判断?看看自己的电表是不是圆形的?如果是,就表示为110V单相三线供应,如果是方形电表,则是最普通的110V单相双线供应。
单相三线具有两条火线及一条水线,两条火线是互为反相的110V/60Hz,经过适当的连接,可以分别拉出两股100V或一股220V的电线,其中110V供应一般电器使用,而220V则提供冷气机及电热水器使用。使用单相三线供电方式的理由,最主要还是为了节省电力传送过程的损耗。经由适当的配线,从两条火线拉出去的两股100V电线,如果两边用电量均等,则依照相位抵销的原理,水线将不会产生任何电流,这就表示可以降低水线的线径,也可以避免无谓的电力损耗。换句话说,如果您家中维持固定的电力消耗量,在最理想的配线组合下,还有机会节省用电度数。

问六:电力干扰哪里来?
答:刚刚说道,台电送出的电力为完美的60Hz正弦波,但干扰从哪里来?其实,最主要的干扰源,仍然来自用电户本身。试着想想看家中有多少电器用品?当这些电器用品全部插上插头使用时,会产生多少干扰?冷气机、电风扇、日光灯等,没有一样是纯电阻负载,它们具有感抗也有容抗,只要开启就会回授干扰电力系统,将噪声寄生在电源上。开日光灯时音响会传来"啪啪"的声响,这就是日光灯的干扰。
即使自己非常洁身自爱,听音响时尽量不开其它电器使用,也不能保证用电一定干净,因为您府上电表的前端,仍然与其它用电户连接在一起,别人家里只要使用电器设备,也会对您产生干扰,程度则视情况而定。运气好者没有感觉,运气不好者叹气也没用,除非您自行申请一颗用户变压器使用。

问七:如何避免干扰?
答:这是大家所关切的问题,如何避免干扰?最直接有效的方法就是隔离。隔离别人对你的干扰,隔离自己家中电器彼此间的干扰。大型用电设备以及计算机最容易产生干扰,它们会产生高频噪声,也会产生电源谐波,寄生在电力系统中干扰其它电器产品。如果要获得干净的电力,使用隔离变压器或电源滤波器是一个好方法,利用变压器频宽不足的原理,滤除高频噪声,只让频率较低的60Hz电力通过,如此即可有效滤除高频噪声或频率较高的电源谐波。但隔离变压器也并非万灵丹,请见下题分晓。

问八:电源滤波器有用吗?
答:我比你还关切这个问题,如果家中有太多因素无法克服干扰,市售的电源滤波器有用吗?先说说电源滤波器的工作原理。简单的讲,电源滤波器所使用的材料多为电感、电容等材料,将电容与电感组装成一个"低通滤波器",只让60Hz左右(或以下)的频率通过,即可阻挡60Hz以上的讯号(或称为噪声),进而达到滤除噪声的目的。
电源滤波器有好几种,有的有附设稳压功能,并且具有自动调节输出电压的能力,利用变压器抽头不同的搭 配组合,以侦测电路配合继电器,连接不同的抽头,即可达到实时调整输出电压的目的,大多数的计算机用稳压器皆为此工作原理。但请别忘了,继电器连接抽头的瞬间,也会产生突波,这对电源又是另一种干扰。还有,低通滤波器的特性,就是阻挡较高频率的讯号通过,如果扩大机对电力供应需求的速度大过低通滤波器的供电能力,则会形成一个瓶颈,反而造成阻碍。例如:某某电源滤波器对于滤除60Hz以上的噪声非常有效,但如果此时扩大机抽取的电流量大过滤波器的供电能力,或扩大机需要快过于60Hz以上的供电速度,电源滤波器反而成为绊脚石。
一般而言,电源滤波器适用于用电稳定、电力消耗较小的器材,如讯源、前级等,而功率后级及超低音,则直接插在墙壁上为佳。无论如何,不要以为加装电源滤波器就有正面效果,自己试试看最重要。

问九:如何为音响设备准备一套理想的电源?
答:自己盖一座电厂吗?当然不可能,不过要准备一套理想的电源倒没有想象中的困难,只要为它拉一条独立的电源线就解决了大半问题,剩下的还可以靠电源线及适当的小道具进行微调的动作。关于拉电源线的方法,请参阅上一期的专题以及本期的内文,尤其是这一期的曹先生家中的电源处理,可以说是一个理想的实现,如果您真的有心,不妨进行规划设计。您也许没有那么好的运气可以独自使用一个"杆上变压器",直接获得从台电来的干净电源,但如果您住在公寓大厦,最起码也可以从电表处拉一条至少22mm平方以上的电源线给音响使用,这样一来就说得上尽心尽力了。信不信,花八千元换装一条独立电源线,比换一条八万元的电源线还有实质效果。还有,拉线时请一鼓作气,一定要拉22mm平方以上的,苦差事做两次是很累的,千万别相信水电行老板说3.5mm平方就够用了。

问十:讯源器材与后级需要分开处理吗?
答:最好是分开处理,最好的方法是拉两条电源线,一条给消耗电力较小的讯源器材、前级等使用,另一条则给消耗电力较大的功率扩大机、超低音等使用,虽然电源线的源头都是同一条,但仍然听得出效果。至于拉了电源线之后还需不需要电源滤波器,则请自行试试看,通常我的经验是:只要有充足的电力供应,滤波器不一定有正面效果。

问十一:需不需要接地线?
答:由于台电的供电形式,并没有真正的地线给用户使用,所以用户必须自行准备地线。接地线的方式以及原则,请参阅专题内文说明,曹先生家中的接地方式,虽然无法称得上最完美,但对于音响迷来说已经够发烧,接与不接哪个好?也必须实验才知道,因此曹先生也为此设计了一个接地开关,测试何者为佳。
高级的音响器材大多使用三孔AC电源线,其中一条就是接地线,这条地线与机箱连接,经过电线传导之后直接与大地(地球)连接。接地之后的最大好处是:手摸扩大机机箱表面,不会再有麻麻的感觉,也就是说机箱的对地电压会非常低,低到无法感电。从安全的度来看,接地是有必要的,但从声音的角度来看,何者为佳谁也不敢打包票。

问十二:一般家庭如何接地线?
答:其实台电送来的单相三线电力线当中,其中一条已经接地,但由于路径过长加上有电流通过,因此多少存在着电压,这个电压会因为用电的情形改变,而随着升降。我在家中以AC电表测量,最低时约1V,最高时为6V。如果利用这条水线接地,也可以达到接地的效果,但最好加装一个AC电压表,随时观察AC电压。但就安全的观点来看,仍然不建议使用。连接水管或连接建筑物钢筋的方式也不建议,因为这容易导入其它干扰,例如雷击时,或其它电器漏电时,也容易藉由地线传导到音响器材。

问十三:接地就能避免干扰吗?
答:答案不是绝对肯定的,如果您接地接得不够彻底、不够小心,反而会带来坏处,将别人的噪声导入音响器材里。接地的目的大致可分成两类,其一是安全考量的电力接地,其一则是讯号接地。前者通常用于大型机械,例如洗衣机、马达等,当产生漏电现象时,可以藉由地线的传导,将电力传导至大地,以保护人员的安全。后者则为提升器材或仪器的讯噪比,将电路接地,以降低噪声。
将器材接地连接在建筑物钢筋或金属水管上,不能保证别人也如此接地,如果音响器材的地与别人的洗衣机共享同一个接地,结果只会更坏不会变好,因此不建议将音响器材以连接建筑物钢筋或水管的方式,那是非常不卫生的。另外,地线既会导电,也会带来噪声,与别人共享接地,没事则矣,有事则将别人的噪声也导入音响系统,此时不如不接地。

问十四:电缆线需要避震吗?
答:粗重的电缆线,其实也可以视为音响电源线的一部份,既然音响电源线要注意材质及避震,电缆线也应该注意此现象。台电公司的配电所,由于传输的电缆长度相当远,电缆在电线杆上随风晃来晃去,彼此电缆间也会因为互相感应,而产生低频震荡;如果两条电缆平行传送,也会彼此产生电容效应,而变成电容式麦克风,这些现象虽然不会从喇叭中传出,但台电配电所里的鉴听设备却听得相当清楚。要做到最好,电缆行经的路径中,接触点可以以杀绵包覆,两条电缆尽量不要平行,这样就可以将噪声降得更低。

结论:
关于电源的问题牵涉广泛,各家自然有其独特的解释与说法,但基本上,电源供应应该尽量保持电力充足、电压稳定、寄生噪声低的处理原则,方法千百种,处理电源的器材也比比皆是,只要能够达到这些原则,对音响器材就有正面的帮助。
最近曾经到一位音响迷家中听音响,他对于电源问题相当重视,所有的音响器材都使用市售电源滤波器处理,企图营造最干净的电源给音响器材使用。结果我带了一张非常严苛的发烧片前往测试,竟然发现大动态以及极低频出现的片段,扩大机的指示灯竟然暗下来甚至快熄灭了,很明显,这是由于输出大电流时由于供电不足,导致器材电压下降,器材本身电力没喂饱,再多的滤波器还有效果吗?那只不过是增加电力供应的瓶颈而已。事后这位音响迷根据我的建议,换装两条38mm平方的电缆,从此以后不论音量开多大,指示灯闪也不闪一下,这才是从基本面上解决电源问题。

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