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玩电 (续)--无功补偿器的制作

2009-8-11 09:40| 发布者: | 查看: 1105| 评论: 0

当我们在津津乐道滤波器、隔离变压器、稳压器等玩意的时候,我们可能忽略了一个问题,那就是这些东西的在线工作方式都是串联于交流电路中的,如此一来,带来优点的同时也"馈赠"了缺点,其利弊前文已经简述,接下来我们将叙述一种并联在线工作方式的电源小"道具""无功补偿器"

原理简述

大家日常接触的交流电分为"有功电力""无功电力"两大部分,对于电力工作人员来说对这两者的概念理解是非常清楚的。但是对于未接触过的朋友来说要弄明白这两大部分的话,是比较困难的。简单省略的描述只能是越说越糊涂。所以本文在此不再赘述,感兴趣的朋友可以参考有关电力书籍。这里只是简单的就"无功补偿"定性的说几句。

电力系统的负载大多是电感性的,会消耗无功电力,使得负载电流相位滞后于电压,相角差越大,无功电力需求越大,要供给固定的有效功率,势必提高电流而增加线路损耗。因此在配电系统里几乎都使用电容器来补偿负载所需的无功电力,以改善功率因数。好处是:

一、减少电力损失,一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况,其电力损耗约2%--3%左右,使用电容提高功率因数后,总电流降低,可降低供电端与用电端的电力损失。

二、改善供电品质,提高功率因数,减少负载总电流及电压降。于变压器二次侧加装电容可改善功率因数提高二次侧电压。

三、延长设备寿命。 改善功率因数后线路总电流减少,使接近或已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷降低,因此可以降低温升增加寿命(温度每降低10°c,寿命可延长1倍)。

对于音响来说,进行无功补偿又有什么意义呢?音响器材中的电源变压器,特别是大功率或纯a类放大器以及电子管放大器,同属电感性负载,所以对其进行无功补偿相对于电网与负载(音响系统)来说,同样有好处。经过无功补偿后,电流相位滞后于电压相位的情况能够得到明显改善(电流能够达到与电压同相是最理想的),可以让电压与电流工作得更加齐心协力。

大家都知道音响器材对电源的反应是非常敏感的,那么接入"无功补偿器"后由于改善了交流电源的部分"因数",所以肯定会影响到器材的声音表现。本文试着从另一个方面来分析。接入"无功补偿器"的等效电路见图1 ,不难看出电容c、电感l1与器材的电源变压器初级绕组l2,组成了一个等效调谐回路,根据调谐回路的特点,我们知道在调谐中心频率附近,所对应的频率呈现低阻抗,而偏离调谐回路的频率则呈现高阻抗,这样一来相对于频率较高的电源谐波与rf干扰的频率来说,这个等效调谐回路呈现出相对高阻抗,从而起到一定的滤波作用(称为"阻波"似乎更确切些)。所以听感上会更安静,音场更宽阔深邃。而调谐频率附近的频率则具有电路等效的低阻抗特性,这可能就是有些发烧友反映使用补偿器后低频段有量感和质感改善的原因之一吧。因此不难看出,改变电容容量就改变了这个回路的调谐频率,从而对声音的影响也趋向于不同:增大电容声底向低段下移,减小电容则中高频有可闻的改变。实验中也支持这一推理。大家在制作中可以结合自己器材的声底表现来调节电容容量大小,以求达到最佳效果。

实验制作

所谓"无功补偿器"实际上是由一枚电容和一只电感组成。由于各地电网及负载的情况不尽相同,电容与电感的取值也不相同。大多数情况下电容在10--40μf,电感在8-20mh之间选取就足可以适合大部分家居环境的需要了。因为电网与负载之间的关系比较复杂,所以这个补偿器的电容、电感数值制作成可调节的是比较合理的,以适合在不同环境条件下工作。

选取电容

电容的质量品种对声音有一定的影响。通常可以选用油浸电容、cbb聚丙烯电容,前者声音顺滑柔细些,而后者更具层次感。要选择交流耐压250v以上的,没有交流耐压标志的要按照400v选择。很多进口旧电机上的启动电容往往是一些质量非常好的电容。广州的旧货店里也经常可以看到一些进口的名牌拆机油浸电容,价格也不贵,可以试用。几种电容外观见图2

制作电感

电感的作用是为了防止电路呈电容性而增大谐波,在电容上串联一电感(电抗器)使电路呈现电感性。电感线圈可以使用线径1-1.2毫米的漆包线绕制,线径太细会使电感内阻增大影响充放电速度,太粗会使体积很大绕制困难,从性能上讲也没有必要。 没有电感表测量的情况下,可以在直径2毫米高4毫米的骨架上紧密整齐的绕400匝,共绕三个。每只的电感量大约在5mh左右。见图3 按照图4电路把电容和电感组合起来。然后安装到一个合适的盒子里面。或者干脆与滤波器、插座混合安装好,做成一个专用电源拖板。而对功率放大器供电的插座就不要经过滤波器了。 接入"补偿器"的插座需要有保险管,以防电容质量问题造成击穿短路。也可以直接在"补偿器"内安装5a的保险管。安装完毕检查无误后就可以接通电源了,先别忙于接入器材,空载工作半小时后切断电源,用手摸一下电容是否有温升,正常情况下应该与环境温度一样,如果有温度增高,说明电容有漏电现象,应该更换。如果有条件可以在"补偿器"回路上串联一个交流电流表(为防止接通电源瞬间电感反电动势打坏表头,应该先把表头短路起来,待接通电源后再把短路线去掉),调节电感量大小如果电流变化不大,说明电源的谐波电流不大,比较干净。如果在某一电感值上有一个电流增大的峰,这表示"补偿器"已经发挥吸收谐波的功能。如果测量过程中有两个峰,那么最好按照出现峰时的电感量,再增加一组"补偿器"。经过上述调试后,就可以接通器材开机试听了。

试听

笔者在试听时采用了以下器材: 音箱:b&w m802siii 放大器:自制前胆后石放大器(纯a80w 音源:marantz 15 cd 试听软件可以说是比较全面的,各种类型的都有,以便尽可能地反映出"补偿器"的功效。

开声并没有惊喜出现,这本也在预料之中,因为我的电源线是从配电室拉的独立专用线,离开配电室有100多米。在配电室的控制柜中,已经对主变压器二次侧进行了电容无功电力补偿,而且几乎没有大的干扰源和大功率消耗设备。因此对于这个"补偿器"在我这里的表现并没有抱什么太大的期望。由于夜深,声音太大怕影响邻居,只好作罢。 第二天,开机重试,声音也开大了些。这回感觉明显了,首先是觉得背景更为安静深邃了,聆听小编制乐队以及独奏乐器时,有一种更传神的感觉。人声、女声合唱时更为顺畅柔细。听《龙韵》第三段"渔光曲"1分至109秒有一段历时9秒的小提琴演奏,使用"补偿器"后能够明显地听出琴声柔顺了,少了很多"毛刺",接下来的童声合唱更为顺滑悦耳,而且声底厚度增加了不少。特别是放交响乐大场面时,乐器之间的层次感有了显著的改善。总体的感觉是:中低频的改变比较明显,低频的量感、下潜、弹跳感更好。大鼓好像增大了一圈,鼓皮被鼓锤捶击时可以感觉到鼓锤的下陷深度更深。只是这种感觉在小音量下不容易感受得出来,大音量下效果比较显著。有一位发烧友体会说:"使用(补偿器)后觉得放大器的力水更足,好像换了一台机。总之使用上后是取不下来了。" 另一位发烧友h兄在描述使用体会时说:"总之而言,我觉得这个'补偿器'要比我花费1000多元更换的高级进口名牌电源线效果好多了"。也有个别发烧友反映说没有听出什么改变来,这也是很正常的。环境、条件、个人听音习惯,都会影响到听音评价的。

变换电容的容量后声音有一定变化,容量大些中低频改变大些,反之高频的改变大些。而电容型号的改变没有出现介绍中所描绘的那样具有"调色板的效果"。虽然有可闻的变化但是并不十分明显。至于电感量大小的改变,我真的觉得不太明显,不知道是我的电源比较"卫生"的缘故,还是其他原因。在不同地区的电网上使用该"补偿器"时,效果也大小不一。特别是远离变压器,而且配电线路老化、动力设备比较多的地方,效果是十分显著的。 总之,这个小道具花费不多,制作简单,几乎人人都可以照单抓药。并且由于是并联在线工作,对器材几乎可以说没有什么负面影响。大家一定要动手实验一下,既得到了一定的改善,又提高了玩电的兴趣,何乐而不为呢!

《音响世界》

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