音响电源示范处理

HiFi秀 | 2016-12-14

上一期,编辑部制作了长久以来梦寐以求的专题:电源处理专题,这是每位音响迷都应该知道的内容,也是玩音响的基本动作之一,有了好的电源,就如同有了好的引擎,车子才跑得顺,声音才听得爽。

编辑部以几位主笔家中的电源处理,以拍照及叙述的方式,让大家重视电源的问题,对于电源处理,有没有标准的施工法?该如何做才符合规范?最高标准是如何?适逢本刊资深主笔陈运双先生刚刚替音响前辈曹永坤先生家中的音响室,重新规划音响专用电源,趁此机会商请在台电上班的陈运双先生,解说示范级的音响电源处理。

陈运双先生目前服务于台电公司,负责核能电厂稽查的工作,核能电厂的运作讲求安全,一切都得按照规定来,曹永坤先生邀请陈运双先生设计音响室专用电源,除了符合台电规章外,也以标准方法施工,本篇报导本应由陈运双先生主笔,但编辑期间陈先生正好南下垦丁核三厂进行督导,因此相约一天于曹先生家中,由陈先生口述,我负责记录及拍照,读者若有其他问题,欢迎来信讨论。

示范级的音响电源

曹永坤在音响圈或音乐圈都是知名人士,一方面经营莹升公司代理PMCNakamichi等产品,另一方面推动音乐活动。近年来计划在家中盖一个私人录音室,同时也着手进行水泥号角的工程,因此电源处理便在一切工程进行之前规划,并且施工。

「要做就一次做最好的」,曹先生这样说着。他说过去的音响在性能上有所限制,电源对于声音的影响有限,因此过去的人少有注意到电源问题。但器材质量不断的提升,对于小细节越来越挑惕,尤其是前几年使用Genesis 1大型喇叭的时候,扩大机及低音服务器每每一开,屋内电力就会明显受到干扰(如灯光变暗等),为此特别从一楼电源箱拉了两条电缆,问题才获得解决。除了二楼的大空间外,一楼也打算重温旧梦--建造一个大型水泥号角的试听室及录音室,因此基于这次大手笔,一定要妥善规划电源,日后才不会遗憾。

为了要做到最好这一句话,陈运双先生特别向台电申请一个独立的「用户变压器」,从台电的高压配线直接拉进屋内,换句话说曹先生家中的电源是独立的,直接与台电连接,不与他人共享。用户变压器经常见于电线杆上的变压器,变压器的一端连接22KV高压电,另一段则降压为110V单相三线式,再分别连接到用户电表,若您府上的电表为圆形电表,就是采用此种方式连接。如果您家中有重型电机必须消耗较大的电力,台电也可以为用家连接三相三线式或三相四线式,曹先生家中即使用上者,实在因为家中有大型中央空调等众多电器,不得不「发烧」一点以免电表过荷冒烟,如此一来,独立使用一个用户变压器,而且又是大容量供应,电力自然充沛了。

尽量使用大口径电缆

从电线杆上的变压器开始,连接到用户电表之间,台电以38mm平方的电缆连接,电缆长度大约五十米左右就进入屋内电表,三相供电有两个电表,一个为实功率电表,一个为虚功率电表,从两个电表的度数中可以查出家中电器使用的效率,但这一点与本文无关我们不多谈。经过电表之后电缆连接到大型总开关箱,总电源经过大型无熔丝开关之后,连接在配电总线(BUS)上,再以铜棒连接至不同的无熔丝开关分路。

该分配多少电力给音响使用?从总线上拉出了两条独立电源,分别以100A无熔丝开关做总开关,一条给二楼音响室,一条给一楼的录音室使用,从此一分为二。配线,其实只是整个设计的一部份,要做到最完美,还得要防止屋外及屋内的电器干扰,由于独自使用一个用户变压器,因此不必担心被邻居干扰,但家中装设有大型中央空调冷气,重型电机产生的噪声绝对不可忽视,于是「隔离」以及「接地」也成了两个施工的要点。

为了隔离,陈先生找来了六个大型隔离变压器,是美国惠普(HP)的产品,每个容量高达5KV(也就是5000瓦),利用隔离变压器的特性,将高频噪声隔离在外。而接地处理更是不容忽视,详情待述。

从保险箱里可以见到好几条粗如蟒蛇的电缆,这些都是38mm平方的大电缆,每条电缆里有三芯,是以多条直径约2mm的铜线混绞而成的,外皮具有多层隔离,一方面防止虫咬,另一方面也可隔绝水气。38mm平方的电缆相当坚硬,必须使用特殊工具才能剪断,一般用家可以使用钢锯锯断,不论如何,38mm平方的线材对于音响及家庭来说都已经措措有余。

装设隔离变压器

一楼及二楼各采用独立的38mm平方电缆,两条电缆一起先拉到一楼的音响专用配电室,在这里摆设着六个大型隔离变压器以及接地电盘,两条电缆分别经过七个30A无熔丝开关之后,分别进入六个隔离变压器。隔离变压器工作时会产生温度,由于目前整个电力系统只有二楼的音响正在使用,用手摸摸隔离变压器,确实发出相当的高温,用家在家中装设隔离变压器时,应注意震动及通风的问题。

为了实验隔离变压器的效果,也为了验证使用或不使用隔离变压器时何者为佳,陈先生在此特别设计了一个大型电磁开关,经由简单配线,可以轻易控制电力经过隔离变压器或By Pass跳过,虽然隔离变压器在学理上有绝对的优点,但一牵舍到声音问题,则仍以实际听感为准,所以可别一昧的使用类似产品,最好的方法是自己实验看看最重要。

隔离变压器上有三个接地端子,其一是初级线圈的隔离接地;其二是铁芯的隔离接地;其三为次级线圈的隔离接地,要让隔离变压器有最佳的工作环境,请为府上的隔离变压器准备好接地的动作,否则光使用隔离变压器以求心安的方式是不健康的。

该用多大的电缆?

电力经过隔离变压器之后,分成七路电力供给音响及器材使用。衡量实际用电量以及参考台电配线规章,决定每路使用14mm平方的电缆分别拉至七个独立的电源插头,摆设在不同的位置供器材使用。是不是电线越粗越好?要考虑到配线管线的散热问题以及集肤效应来计算衡量。每款电缆都有其安全电流,其规格建立在工作环境的温度。当电缆的温度越高时,安全电流便会降低。换句话说如果您使用金属导管时,由于金属散热效果较好,电缆安全电流将较接近空气散热的效果。如果您使用PVC等塑料导管,则热气闷在管线中不易发散,电缆将会发生热跑脱的现象(热跑脱是一种恶性循环,温度升高无法散热,导致电线电阻增加,反而更增加热量的产生,一直循环不已直到达到平衡状态)。

一般而言,像此次使用电缆的安全电流已经超过实际用电量许多,因此散热问题可以忽视不考虑,但如果府上配电为3.5mm平方左右的细电线,则要注意此类问题,以防止电线过热导致电线走火。

集肤效应也是隐藏于电力传导的隐形问题,太粗的电缆不建议使用,因为交流具有集肤作用,大导线的每一单位面积之截流量远小于小导线者,过粗的导线,还不如使用两条小导线为佳,这时候就不是越粗越好了。但以家庭用电而言,38mm平方的电缆可以说是上限,再粗似乎就没有太大意义了。

七条14mm平方的电缆如何分配使用呢?一条给一楼LP设备使用,曹先生拥有数量惊人的LP典藏,LP系统绝对不能忽略。两条给一楼的录音及视听系统使用,这是为将来建造的录音室做准备的。两条给正在兴建中的水泥号角聆听室使用,关于这个号角聆听室,是曹先生多年来的心愿,读者可以从照片中见到号角的体积以及壮观程度,日后这个低音号角每声道将使用四个TAD的单体,完成后编辑部必定再度采访,以饷读者。最后的两条则拉到二楼副系统,也就是前两期音响论坛在「现场报导」中介绍的PMC BB5/XBD以及Bryston扩大机群所使用的电力。过去曹先生的Genesis大喇叭就是摆在这个地方。

插头如何处理?

准备好了电缆,如何让音响使用呢?当然要透过连接插头。目前市面上最好的插座,莫过于医院级的插座,由于医疗器材攸关人命,因此插座的规格必须优于常态,除了必须符合额定规格以外,安全、可靠、耐用,任何状况都不能出问题,正是此类插座的最大特点。生产医院级插座的公司很多,但质量最好的几乎都是美国产品,尤其是Hubbel,更可以说是插座之王,拿来当作音响用插座最适合不过。

Hubbel插座有多好呢?Hubbel是一家老公司,自从爱迪生时代就开始开张营业,是医院必定采用的插座,因此质量绝对可靠。试着把三孔AC头插入Hubbel的插座内,您会发现非常紧密,尤其是要将插头拔开时,不用点力气还真拔不出来,可见内部接头有多么稳固。

Hubbel插座具有多种规格,基本上每一种都适用,陈运双先生建议大家使用「独立接地」的插座,这类的插座特点在于:内部的接地端子与外部的螺丝是绝缘的,换句话说一整排插头共同锁在同一个金属机箱的时候,内部接地点不会与外箱接触,藉此可以达到单点接地的好处。这类插座如何辨别?仔细看看三孔AC座的表面有无三角形接地符号,若有,表示这类的插头接地点为独立绝缘设计。

电缆拉到了预定位置,您可以使用「电源插座配电箱」,如图所示,它是一个可以开启的金属箱,电缆拉到金属箱内部之后,就像保险箱一样将电线固定在接线架上,然后兵分三路连接在总线上,个别的插座则从总线上用电线将电力引入,如此每个插座即可获得充足的电路供应。当然,您也可以在开关箱上装设一个交流电表,随时侦测交流电压。

以曹先生的电源插座配线箱为例,一个配电箱内装六组双连插座,共计有十二个插孔,连接插座时可不要小气,电缆导线单股直径为14mm平方,即使连接到插座内也不要用太细的导线,尽可能用粗一些的导线,以免形成瓶颈阻碍电流的通过。至于插座后面连接到音响的电源线,则不在此次讨论的范围了,不论您使用原厂附赠细细的电源线,还是要用粗如蟒蛇的NBS,随个人高兴,至少,您已经为它准备了充足的电力了。如此一来,使用发烧线才有意义。

如果无法使用电源插座配电箱,也可以使用木板钉在墙壁上绝缘,然后将插座固定在木板上,再进行配线即可。无论如何,务必遵循安全、稳固、可靠的原则,才不会发生意外造成危险。

电缆拉好了,电源配电箱也完成了,还缺什么?对了,还缺了接地的步骤。

确实做好接地

接地对很多人来说是件头痛的事,住在公寓或大厦,如何接地?即使有心做好接地的工作,去哪里找一块地可以让你接?很幸运的,曹先生自家有一块泥土地的院子,在自家院子里进行接地工程,当然可以尽善尽美。

接地时要注意很多事,首先要了解建筑物避雷针的接地在何处,再来要了解附近有没有大型用电户的接地,最后要了解接地处泥土的导电效果。

曹先生的房子位于天母山区,建筑物装设有避雷针,由于年代久远,无法确定避雷针的接地导线位于何处,有可能与建筑物的钢筋连接,也有可能独立落地接地,唯一可以掌握的原则就是:远离建筑物,以避免不必要的干扰。

地也会导电,接地的用意就在于将电力导入地下,既然泥土会导电,如果您的接地点太靠近散播噪声的其他设备接地点,别人散播的噪声也会藉由地线传导到您的电力系统。有人甚至做实验,发现不接地比接地好听,极有可能就是您处理的接地点导入了别人的噪声,进而干扰到整套音响器材声音的表现,为此,接地处理不可不慎。

曹先生家居附近皆为大型住户,并没有工厂,推断附近没有散播噪声的接地点,因此选定较远离建筑物的院子附近实施接地。如何接地呢?将电线埋入地下吗?答对了一半,但有更好的方法。

将接地棒打入地下!

您可以购买专用的接地棒,此类接地棒长度约1.5米至2.5米不等,直径约为2公分以上,材质有纯铜棒、镍包铜棒等,合金材质目的在于防止氧化腐蚀,若接地点附近土质含盐,则应该选择合金等耐腐蚀的接地棒,以延长接地棒寿命及增加效果。施工点应选择湿地或软质泥土地,石头多泥土少的土地导电效果较差,而干地接地效果也远低于湿地,如果附近没有适当的接地点,也可以利用增加接地棒降低接地电阻。

陈先生利用22mm平方的电缆,从屋内的接地电盘拉至屋外,除去外皮之后利用特制油压钳,将导线与接地棒紧紧压接在一起,使用压接的好处在于能够确保接触电阻几乎等于零,而使用焊接等方式,虽然也可以达到类似效果,但应注意表面腐蚀的问题。总之,一切仍以「可靠」及「高信赖度」为施工第一准则。

陈先生分别在院子里连接六支接地棒,并且打入地下,完成接地后以专用的「大地电阻表」,以比较法测试接地电阻,经过测试接地电阻约为6奥姆,几乎可以视为短路。部份施工包商,为了让数据好看,在完成接地之后会在接地棒附近灌入盐水,虽然短时间内接地电阻可以维持在极低的范围内,但却会造成接地棒快速腐蚀的严重后果,提供给您做参考。

刚刚提到,屋内有一块接地盘,其实它是一块纯铜板,经过电木绝缘之后固定在墙壁上,22mm平方的接地线就连接在这块铜板的中央,其他室内大小电缆的地线,包括隔离变压器的接地,通通拉到这块铜板上,因此这块铜板也可以说是整个电力系统的「星状接地点」或称为「一点接地点」。当然接地或不接地何者好听,也可以从这里做实验,陈先生另外加装了一个无熔丝开关,藉此可以让系统接地或不接地。

这个无熔丝开关必须注意电流量,由于接地的功能之一,是为了将漏电导地,以保护人员及器材的安全,因此如果使用无熔丝开关当作开关,则开关的容量不应小于供电总开关的容量。也就是说,当发生意外时,电力由总开关流出,经由接地的无熔丝开关导地,接地无熔丝开关绝对不能比总开关提早跳开,这样就失去了接地的意义。如果您的总开关使用100A,接地开关至少应该使用120A以上,这是基于安全的原则。

行文至此,曹先生家中的音响电力系统已经说明完毕,不论从哪个方向来看,这套电力系统遵循着安全以及可靠的原则,日后不论音响器材如何更换,它们都享受得到充足电力供应的最基本好处。当然,曹先生是本着「要做就做最好的」的精神来处理电源问题,您居住的环境也许没有独立的电筒可以使用,您家居附近也许没有空地可以让您接地,但无论如何,为音响准备一条独立的电源线绝对是应该的。

 

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