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聆听室处理专辑——示範級的音響電源(转帖)

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发表于 2008-9-25 09:26:28 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
上一期,編輯部製作了長久以來夢寐以求的專題:電源處理專題,這是每位音響迷都應該知道的內容,也是玩音響的基本動作之一,有了好的電源,就如同有了好的引擎,車子才跑得順,聲音才聽得爽。

編輯部以幾位主筆家中的電源處理,以拍照及敘述的方式,讓大家重視電源的問題,對於電源處理,有沒有標準的施工法?該如何做才符合規範?最高標準是如何?適逢本刊資深主筆陳運雙先生剛剛替音響前輩曹永坤先生家中的音響室,重新規劃音響專用電源,趁此機會商請在台電上班的陳運雙先生,解說示範級的音響電源處理。

陳運雙先生目前服務於台電公司,負責核能電廠稽查的工作,核能電廠的運作講求安全,一切都得按照規定來,曹永坤先生邀請陳運雙先生設計音響室專用電源,除了符合台電規章外,也以標準方法施工,本篇報導本應由陳運雙先生主筆,但編輯期間陳先生正好南下墾丁核三廠進行督導,因此相約一天於曹先生家中,由陳先生口述,我負責記錄及拍照,讀者若有其他問題,歡迎來信討論。
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 楼主| 发表于 2008-9-25 09:26:48 | 只看该作者
示範級的音響電源

曹永坤在音響圈或音樂圈都是知名人士,一方面經營瑩昇公司代理PMC、Nakamichi等產品,另一方面推動音樂活動。近年來計畫在家中蓋一個私人錄音室,同時也著手進行水泥號角的工程,因此電源處理便在一切工程進行之前規劃,並且施工。

「要做就一次做最好的」,曹先生這樣說著。他說過去的音響在性能上有所限制,電源對於聲音的影響有限,因此過去的人少有注意到電源問題。但器材品質不斷的提昇,對於小細節越來越挑惕,尤其是前幾年使用Genesis 1大型喇叭的時候,擴大機及低音伺服器每每一開,屋內電力就會明顯受到干擾(如燈光變暗等),為此特別從一樓電源箱拉了兩條電纜,問題才獲得解決。除了二樓的大空間外,一樓也打算重溫舊夢--建造一個大型水泥號角的試聽室及錄音室,因此基於這次大手筆,一定要妥善規劃電源,日後才不會遺憾。

為了要做到最好這一句話,陳運雙先生特別向台電申請一個獨立的「用戶變壓器」,從台電的高壓配線直接拉進屋內,換句話說曹先生家中的電源是獨立的,直接與台電連接,不與他人共用。用戶變壓器經常見於電線桿上的變壓器,變壓器的一端連接22KV高壓電,另一段則降壓為110V單相三線式,再分別連接到用戶電表,若您府上的電表為圓形電表,就是採用此種方式連接。如果您家中有重型電機必須消耗較大的電力,台電也可以為用家連接三相三線式或三相四線式,曹先生家中即使用上者,實在因為家中有大型中央空調等眾多電器,不得不「發燒」一點以免電表過荷冒煙,如此一來,獨立使用一個用戶變壓器,而且又是大容量供應,電力自然充沛了。
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 楼主| 发表于 2008-9-25 09:27:20 | 只看该作者
盡量使用大口徑電纜

從電線桿上的變壓器開始,連接到用戶電表之間,台電以38mm平方的電纜連接,電纜長度大約五十米左右就進入屋內電表,三相供電有兩個電表,一個為實功率電表,一個為虛功率電表,從兩個電表的度數中可以查出家中電器使用的效率,但這一點與本文無關我們不多談。經過電表之後電纜連接到大型總開關箱,總電源經過大型無熔絲開關之後,連接在配電匯流排(BUS)上,再以銅棒連接至不同的無熔絲開關分路。

該分配多少電力給音響使用?從匯流排上拉出了兩條獨立電源,分別以100A無熔絲開關做總開關,一條給二樓音響室,一條給一樓的錄音室使用,從此一分為二。配線,其實只是整個設計的一部份,要做到最完美,還得要防止屋外及屋內的電器干擾,由於獨自使用一個用戶變壓器,因此不必擔心被鄰居干擾,但家中裝設有大型中央空調冷氣,重型電機產生的雜訊絕對不可忽視,於是「隔離」以及「接地」也成了兩個施工的要點。

為了隔離,陳先生找來了六個大型隔離變壓器,是美國惠普(HP)的產品,每個容量高達5KV(也就是5000瓦),利用隔離變壓器的特性,將高頻雜訊隔離在外。而接地處理更是不容忽視,詳情待述。

從保險箱裡可以見到好幾條粗如蟒蛇的電纜,這些都是38mm平方的大電纜,每條電纜裡有三芯,是以多條直徑約2mm的銅線混絞而成的,外皮具有多層隔離,一方面防止蟲咬,另一方面也可隔絕水氣。38mm平方的電纜相當堅硬,必須使用特殊工具才能剪斷,一般用家可以使用鋼鋸鋸斷,不論如何,38mm平方的線材對於音響及家庭來說都已經措措有餘。
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 楼主| 发表于 2008-9-25 09:27:53 | 只看该作者
裝設隔離變壓器

一樓及二樓各採用獨立的38mm平方電纜,兩條電纜一起先拉到一樓的音響專用配電室,在這裡擺設著六個大型隔離變壓器以及接地電盤,兩條電纜分別經過七個30A無熔絲開關之後,分別進入六個隔離變壓器。隔離變壓器工作時會產生溫度,由於目前整個電力系統只有二樓的音響正在使用,用手摸摸隔離變壓器,確實發出相當的高溫,用家在家中裝設隔離變壓器時,應注意震動及通風的問題。

為了實驗隔離變壓器的效果,也為了驗證使用或不使用隔離變壓器時何者為佳,陳先生在此特別設計了一個大型電磁開關,經由簡單配線,可以輕易控制電力經過隔離變壓器或By Pass跳過,雖然隔離變壓器在學理上有絕對的優點,但一牽捨到聲音問題,則仍以實際聽感為準,所以可別一昧的使用類似產品,最好的方法是自己實驗看看最重要。

隔離變壓器上有三個接地端子,其一是初級線圈的隔離接地;其二是鐵芯的隔離接地;其三為次級線圈的隔離接地,要讓隔離變壓器有最佳的工作環境,請為府上的隔離變壓器準備好接地的動作,否則光使用隔離變壓器以求心安的方式是不健康的。
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 楼主| 发表于 2008-9-25 09:28:23 | 只看该作者
該用多大的電纜?

電力經過隔離變壓器之後,分成七路電力供給音響及器材使用。衡量實際用電量以及參考台電配線規章,決定每路使用14mm平方的電纜分別拉至七個獨立的電源插頭,擺設在不同的位置供器材使用。是不是電線越粗越好?要考慮到配線管線的散熱問題以及集膚效應來計算衡量。每款電纜都有其安全電流,其規格建立在工作環境的溫度。當電纜的溫度越高時,安全電流便會降低。換句話說如果您使用金屬導管時,由於金屬散熱效果較好,電纜安全電流將較接近空氣散熱的效果。如果您使用PVC等塑膠導管,則熱氣悶在管線中不易發散,電纜將會發生熱跑脫的現象(熱跑脫是一種惡性循環,溫度升高無法散熱,導致電線電阻增加,反而更增加熱量的產生,一直循環不已直到達到平衡狀態)。

一般而言,像此次使用電纜的安全電流已經超過實際用電量許多,因此散熱問題可以忽視不考慮,但如果府上配電為3.5mm平方左右的細電線,則要注意此類問題,以防止電線過熱導致電線走火。

集膚效應也是隱藏於電力傳導的隱形問題,太粗的電纜不建議使用,因為交流具有集膚作用,大導線的每一單位面積之截流量遠小於小導線者,過粗的導線,還不如使用兩條小導線為佳,這時候就不是越粗越好了。但以家庭用電而言,38mm平方的電纜可以說是上限,再粗似乎就沒有太大意義了。

七條14mm平方的電纜如何分配使用呢?一條給一樓LP設備使用,曹先生擁有數量驚人的LP典藏,LP系統絕對不能忽略。兩條給一樓的錄音及視聽系統使用,這是為將來建造的錄音室做準備的。兩條給正在興建中的水泥號角聆聽室使用,關於這個號角聆聽室,是曹先生多年來的心願,讀者可以從照片中見到號角的體積以及壯觀程度,日後這個低音號角每聲道將使用四個TAD的單體,完成後編輯部必定再度採訪,以餉讀者。最後的兩條則拉到二樓副系統,也就是前兩期音響論壇在「現場報導」中介紹的PMC BB5/XBD以及Bryston擴大機群所使用的電力。過去曹先生的Genesis大喇叭就是擺在這個地方。
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 楼主| 发表于 2008-9-25 09:28:52 | 只看该作者
插頭如何處理?

準備好了電纜,如何讓音響使用呢?當然要透過連接插頭。目前市面上最好的插座,莫過於醫院級的插座,由於醫療器材攸關人命,因此插座的規格必須優於常態,除了必須符合額定規格以外,安全、可靠、耐用,任何狀況都不能出問題,正是此類插座的最大特點。生產醫院級插座的公司很多,但品質最好的幾乎都是美國產品,尤其是Hubbel,更可以說是插座之王,拿來當作音響用插座最適合不過。

Hubbel插座有多好呢?Hubbel是一家老公司,自從愛迪生時代就開始開張營業,是醫院必定採用的插座,因此品質絕對可靠。試著把三孔AC頭插入Hubbel的插座內,您會發現非常緊密,尤其是要將插頭拔開時,不用點力氣還真拔不出來,可見內部接頭有多麼穩固。

Hubbel插座具有多種規格,基本上每一種都適用,陳運雙先生建議大家使用「獨立接地」的插座,這類的插座特點在於:內部的接地端子與外部的螺絲是絕緣的,換句話說一整排插頭共同鎖在同一個金屬機箱的時候,內部接地點不會與外箱接觸,藉此可以達到單點接地的好處。這類插座如何辨別?仔細看看三孔AC座的表面有無三角形接地符號,若有,表示這類的插頭接地點為獨立絕緣設計。

電纜拉到了預定位置,您可以使用「電源插座配電箱」,如圖所示,它是一個可以開啟的金屬箱,電纜拉到金屬箱內部之後,就像保險箱一樣將電線固定在接線架上,然後兵分三路連接在匯流排上,個別的插座則從匯流排上用電線將電力引入,如此每個插座即可獲得充足的電路供應。當然,您也可以在開關箱上裝設一個交流電表,隨時偵測交流電壓。

以曹先生的電源插座配線箱為例,一個配電箱內裝六組雙連插座,共計有十二個插孔,連接插座時可不要小氣,電纜導線單股直徑為14mm平方,即使連接到插座內也不要用太細的導線,盡可能用粗一些的導線,以免形成瓶頸阻礙電流的通過。至於插座後面連接到音響的電源線,則不在此次討論的範圍了,不論您使用原廠附贈細細的電源線,還是要用粗如蟒蛇的NBS,隨個人高興,至少,您已經為它準備了充足的電力了。如此一來,使用發燒線才有意義。

如果無法使用電源插座配電箱,也可以使用木板釘在牆壁上絕緣,然後將插座固定在木板上,再進行配線即可。無論如何,務必遵循安全、穩固、可靠的原則,才不會發生意外造成危險。

電纜拉好了,電源配電箱也完成了,還缺什麼?對了,還缺了接地的步驟。
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 楼主| 发表于 2008-9-25 09:29:27 | 只看该作者
確實做好接地

接地對很多人來說是件頭痛的事,住在公寓或大廈,如何接地?即使有心做好接地的工作,去哪裡找一塊地可以讓你接?很幸運的,曹先生自家有一塊泥土地的院子,在自家院子裡進行接地工程,當然可以盡善盡美。

接地時要注意很多事,首先要了解建築物避雷針的接地在何處,再來要了解附近有沒有大型用電戶的接地,最後要了解接地處泥土的導電效果。

曹先生的房子位於天母山區,建築物裝設有避雷針,由於年代久遠,無法確定避雷針的接地導線位於何處,有可能與建築物的鋼筋連接,也有可能獨立落地接地,唯一可以掌握的原則就是:遠離建築物,以避免不必要的干擾。

地也會導電,接地的用意就在於將電力導入地下,既然泥土會導電,如果您的接地點太靠近散播雜訊的其他設備接地點,別人散播的雜訊也會藉由地線傳導到您的電力系統。有人甚至做實驗,發現不接地比接地好聽,極有可能就是您處理的接地點導入了別人的雜訊,進而干擾到整套音響器材聲音的表現,為此,接地處理不可不慎。

曹先生家居附近皆為大型住戶,並沒有工廠,推斷附近沒有散播雜訊的接地點,因此選定較遠離建築物的院子附近實施接地。如何接地呢?將電線埋入地下嗎?答對了一半,但有更好的方法。
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 楼主| 发表于 2008-9-25 09:30:07 | 只看该作者
將接地棒打入地下!

您可以購買專用的接地棒,此類接地棒長度約1.5米至2.5米不等,直徑約為2公分以上,材質有純銅棒、鎳包銅棒等,合金材質目的在於防止氧化腐蝕,若接地點附近土質含鹽,則應該選擇合金等耐腐蝕的接地棒,以延長接地棒壽命及增加效果。施工點應選擇溼地或軟質泥土地,石頭多泥土少的土地導電效果較差,而乾地接地效果也遠低於溼地,如果附近沒有適當的接地點,也可以利用增加接地棒降低接地電阻。

陳先生利用22mm平方的電纜,從屋內的接地電盤拉至屋外,除去外皮之後利用特製油壓鉗,將導線與接地棒緊緊壓接在一起,使用壓接的好處在於能夠確保接觸電阻幾乎等於零,而使用銲接等方式,雖然也可以達到類似效果,但應注意表面腐蝕的問題。總之,一切仍以「可靠」及「高信賴度」為施工第一準則。

陳先生分別在院子裡連接六支接地棒,並且打入地下,完成接地後以專用的「大地電阻表」,以比較法測試接地電阻,經過測試接地電阻約為6歐姆,幾乎可以視為短路。部份施工包商,為了讓數據好看,在完成接地之後會在接地棒附近灌入鹽水,雖然短時間內接地電阻可以維持在極低的範圍內,但卻會造成接地棒快速腐蝕的嚴重後果,提供給您做參考。

剛剛提到,屋內有一塊接地盤,其實它是一塊純銅板,經過電木絕緣之後固定在牆壁上,22mm平方的接地線就連接在這塊銅板的中央,其他室內大小電纜的地線,包括隔離變壓器的接地,通通拉到這塊銅板上,因此這塊銅板也可以說是整個電力系統的「星狀接地點」或稱為「一點接地點」。當然接地或不接地何者好聽,也可以從這裡做實驗,陳先生另外加裝了一個無熔絲開關,藉此可以讓系統接地或不接地。

這個無熔絲開關必須注意電流量,由於接地的功能之一,是為了將漏電導地,以保護人員及器材的安全,因此如果使用無熔絲開關當作開關,則開關的容量不應小於供電總開關的容量。也就是說,當發生意外時,電力由總開關流出,經由接地的無熔絲開關導地,接地無熔絲開關絕對不能比總開關提早跳開,這樣就失去了接地的意義。如果您的總開關使用100A,接地開關至少應該使用120A以上,這是基於安全的原則。

行文至此,曹先生家中的音響電力系統已經說明完畢,不論從哪個方向來看,這套電力系統遵循著安全以及可靠的原則,日後不論音響器材如何更換,它們都享受得到充足電力供應的最基本好處。當然,曹先生是本著「要做就做最好的」的精神來處理電源問題,您居住的環境也許沒有獨立的電筒可以使用,您家居附近也許沒有空地可以讓您接地,但無論如何,為音響準備一條獨立的電源線絕對是應該的。
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