自动电力切换节电装置效能之探讨.pdfVIP

自動電力切換節電裝置效能之探討 研究者：劉妍君、魏銘儀 指導者：支裕文教授、陳怡芬老師 摘要 電力系統的省電源於利用當各相電源上負載所需電流大小相同時，根據電壓 高低的落差使中線上無電流流經的原理。本研究使用微處理器演算技術控制驅動 開關組切換動作，將負載進行平衡最佳化，減低因不平衡所產生之線路損失，以 達到省電節能的目的。更進一步探討使線路上之電能損耗降低的電力切換裝置， 使其適用於單相三線式電源系統及三相四線式電源系統，可更廣泛實際運用從東 亞至歐洲、東南亞、中東等各區域。 壹 、 研究動機 為了達到全民節能的成果，我們從日常生活中進行發想。我們發現，雖然節 約能源的方法多不勝數，但多偏重於節能電器的發展及減少電器使用時間以減少 耗能的方向，而著眼於減少線路能源損失上的想法卻並不常見。因此若達到節省 線路消耗的目標，將會大大提升全民節能的效果，提升用電效能。省能積少成多， 省下的將會是一筆數量不小的電能。 而在提高用電效率的部份，最佳的方法就是盡量去除損失的能源，而本研究 主要研究即以減少線路損失為主要研究目的，並進行系統設計與數據效能分析。 且在電力切換系統中，我們不只著眼於單相三線式電源上的狀況，也拓展至三相 四線式電源上的電能切換，增益系統的功能。 貳 、 研究目的 我們設想從線路能源損耗方面切入研究。有別於一般由內部改變機器運轉模 式的方法，我們期望在不改變負載電器型態的前提下，以減少線路上的電流流動， 來達到減少因多餘電流流動所造成的能源損耗。並設計出一個連接在電路上的系 統，從根本改善問題，使能源得到更有效率的運用。 同時歸納出系統的實質效能與節能數據進行分析，使至了解系統的功能性與 實用性。為增加在使用方的拓展，欲使系統也可適用於三相四線式電源供應。 根據上述動機，歸納出以下目的: 一、 完成單相三線式節能裝置系統。 二、 擴展系統適用範圍至三相四線式電力系統。  三、 探討節能系統實際運作之效能。  564    參 、 研究設備及器材 一、電流感知器(含腳座) 二、 繼電器(含腳座)  三、 IC 型繼電器(含腳座)  四、 電阻器  五、 二極體  六、 電晶體  七、 電容器  八、 印刷電路板  九、 PIN 腳  十、 烙鐵(含架)  十一、 電腦  十二、 焊錫  十三、 介面卡  十四、 連接線  十五、 信號測試線  十六、 電源插座組(含盒)  十七、 電源線  十八、 三用電表  十九、 Visual Basic6.0 軟體  肆 、 研究方法或過程 一、 自動切換裝置之節能原理基礎 由於現實中總電源提供的電流並不是全然使用在電路上，其中一部分的電流 能量在導線傳送電流的過程，會因為導線的電阻而消耗。所以我們要使用減少在 導線上電流大小的概念，減少電路中的能源浪費。如圖1 所示，由於導線具有電 阻，所以在電流的流動過程中會有能量的浪費。 565    圖 1 單相三線系統示意圖 在兩相上的負載電流大小相等時，中線電流為零的特性基礎上，得到將A 、 B 相電流越相近，則N 線上電流越少。 由於導線本身便具有電阻存在，電流通過時會產生消耗功率造成能量損失， 因此透過減少N 線上的電流，可以降低能源的浪費。 而三相四線式電力系統中，根據克希荷夫定律: 「當一個星形接法上的負載平 衡時，即使接上中線也沒有電流，而流過中性點的電流即三相電流的向量之和。」 可知，