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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。
 
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。(請參見附圖一)
 
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。
 
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。(請參見附圖二,總配線圖請見附圖三)
 
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。
 
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。
 
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。
 
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。
 
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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