交流电源与RPS NO.doc

交流电源与RPS NO.1 近十年来台湾经济快速发展及生活质量的高度提升，工业用电及民生用电大幅成长。为电合供电质量，必须在适当地点大量增设发电厂及输变电设备。 但由于环保意识的高涨及泛政治化的结果，发变电厂所用地难觅，使电力公司对提高供电质量的计划无法按期推展。尔来供电质量更亮起了红灯，尤其炎夏尖峰用电时刻，几乎已经面临随时限电的危机，在电力调度已百般困难之际，焉能兼顾供电质量。 　　为提高产品质量或工作效率，大多数工厂或办公室之机器设备，已采用动化设施。这些自动化设备，绝大多数系采用静态控制组件（SCR），操作运转之际将产生大量谐波注入电力系统，影响邻近地区用户之供电质量。此外，台湾地区迄今未制定「高谐波干扰管制办法」，以致无法针对产生高谐波干扰之业主予以强制取谛，使得交流电质量每况愈下，以致许多金耳族经常抱怨其昂贵音响器材能发出好声的时间愈来愈短，通常只有在深夜才能听到美妙的音乐。基于上述原因，近来市面上许多交流电源稳压器，滤波器及隔离变压等补救器材因应而生，俨然成为音响界的热门话题。 替交流电源把脉 　　有鉴于此，笔者根据多年研究电力与电磁原理的心得，历得各种实验，设计成RPS NO.1电源处理器。设计初衷原本是业余创作自娱之物，却意外获得音响同好们的喜爱，复蒙Desiger Audio公司选为创业面市的第一部产品，上市之后再次获得刘总编的肯定，并嘱为文介绍PRS NO.1的设计原理。由于PRSNO.1的设计理念系针对交流电的工作原理，传输特性及电力系统负载特性所引起的缺陷提供补救拱施。为方便大多数非理工科读者阅读起见，本文拟先概述基本电工原理及其相关术语，接着再述说交流电源质量劣化的原因，最后介绍PRS NO.1对交流电源的整治方法。换言之，本文要先替交流电源把脉，查出病因，再提出根治的药方，笔者认为唯有如此才能对症下药，避免滥用广效抗生素导致不必要的副作用。 直流电与交流电的特性： 　　所谓「直流」电，就是方向不变的电流。在直流电路中，其极性不变，电子永远依一个方向，由负向正作等量的流动。所谓「交流」，就是方向常在变换的电流。在交流电路中，电源的极性常在变动。在此瞬间为负极者，稍后就变为负极；在此瞬间为负极者，稍后就变为正极。交流电路中之电流不但经常变换方向，而且其电流之量也时时在变。即由零点沿一定方向（正极）渐渐增加至最大值，然后逐渐下降至零点，再继续往另一方向（负极）递增至最大值，然后返回至零点。图一所示即为交流电压或电流之「波形」，称为「正弦波」，横轴代表时间，纵轴代表电压或电流之幅度。此波形有一半在横轴之上（称为正交变或正半周），一半在横轴之下（称为负交变或负半周），交流电压（流）每秒所生的周数叫做「频率」，其单位为「赫兹」（Hertz简写Hz），电力公司送往用户之交流电，其频率为60Hz，即每秒有60周。图二所示，完成一周（0°～360°）所需的时间称为「周期」（Period），故60Hz每周占1/60，其周期即为1/60秒。交流电优于交流电之处，在于我们可以很容易的利用变压器将电压升高或降低，以适应各种需要。虽然有些电器设备可直接使用交流电源，但某些设备则非用直流不可，例如蓄电池之充电、电镀及电子电路的电源，均需采用直流电源。音响设备属于电子电路之应用产品，因此必须使直流电。采用直流电源的设备，除了轻便携带式或耗电量较小者采用电池外，其余均利用变压器，先将交流电压升高或降低至适当的电压，再经整流与滤波而得直流电源。较高级或精密的电子设备，为了获得更稳定与纯净的直流电源，会再经稳压与电子滤波电路处理。但无论如何，交流电源的质量坏将直接影响整流后交流电源质量，进而影响电子设备的性能。 正弦波有二点重要特性，若不合乎下列二项原理则即非正弦波。 一、单一频率。若数个不同频率的正弦波合并，其合成波形就不再为正弦波。二、正负两半周互为镜中之影像，两半周的起落变化速率完全相同。交流电的三要素 （一）、频率 　　有关频率的定义，前面已经讨论过，频率若不准，将导致控制电路的失常。例如，同步马达的转速依频率而变，频率高则转速变快；频率低则转速变慢。又许多控制电路之时间常数系依频率而变，频率高则时间缩短，频率低则动作时间延长，因此，频率不准将导致控制电路异常。 （二）、电压 　　通常我们说某交流电压为若干伏特或某交流电流为若干安培，都是指「有效值」（Effective value）而言。在交流中，有无数的瞬时值，电流和电压都随时在变，为了能将交流的效果与直流的效果相比较，我们找到一值，经试验结果（负载为纯电阻），其所产生的热（功率）与等值的直流电相等，此值称为「有效值」，又称为「均方根值」（Root Mean Square，简称RMS）。 若将电热炉接到110V交流电压，其发热量与接到110V直流电压所发之热量完全相等，此