高週波的基本知識-變壓器電壓調整率及效率

(1)調整率
電力及配電變壓器之設計是在定電壓之情形下將電力供給負載,若負載突然增加時,輸出電壓可能急劇下降,電壓下降其他電器設備無法得到正常工作電壓。若長時間在此種低壓情況下繼續操作,將使這些機器過熱甚至燒壞,因此要避免配電線路上因過載之增加而電源降壓之情況發生,就得使用磁漏阻抗較小之配電變壓器,而鑑別這種特性之優劣,即稱電壓調整。
變壓器電壓調整率之定義是無載與滿載時,二次線圈端電壓差除以副線圈滿載電壓對之百分數。此定義與直流發電機頗相似,但是對變壓器尚有一些條件與直流發電機不同:
1.必須強調原線圈之外加電壓,於無載與滿載時一定要相同。
2.必須標明負載之功率因數,因調整率百分率並非恒定,而是依功率因數而改變。
(2)效率
變壓器之效率可定義為輸出功率與輸入功率之比值,即損失=鐵心損失+銅損失。
在配電變壓器中,因其在所有時間均連接於電源線,但在一日之中祇有小部份時間供給負載功率,故討論全日效率尤為重要,所謂全日效率即一日24小時內,能量輸出與能量輸入之比值。

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高週波的基本知識-變壓器之構造

變壓器之鐵心為了減少磁滯損失所以使用矽鋼,又為了減少渦流損失而使用矽鋼片疊成。繞組構成電路,鐵心構成磁路。
鐵心又有內鐵式與外鐵式。
內鐵式變壓器,鐵心配置於線圈內部。外鐵式變壓器,鐵心配置於線圈外部。
鐵心之構造把矽鋼板作成鐵心,需要把矽鋼板衝成固定形狀而疊成。此叫做衝片鐵心。鐵心疊法有重疊連接和對接。有時用方向性矽鋼帶繞成無縫之鐵心。把鋼帶繞成鐵心切斷,叫做割切鐵心,繞組穿進以後,加壓力對接。
變壓器由鐵損和銅損發熱,把它浸於油中幫助冷卻而增強絕緣。鐵心中使油容易通過設油路。把鐵片鐵心用被絕緣螺釘拼緊為一,為了減少螺釘數,鋼板用粘著劑貼成。

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高週波的基本知識-變壓器原理

變壓器的優點是沒有轉動部份,而能造成電壓的改變。因此其效率甚高,高達98%、99%並不為奇。而且由於無轉動部份,維護簡單,費用較少,對極高之電壓亦較容易絕緣。
變壓器之工作原理,係利用電磁感應作用,將一線之能量轉變為另一線圈之電能。在發電機中,不論線圈運動割切靜止的磁場或者運動磁場割切靜止的線圈,均能在線圈中感應電勢;而變壓器中,線圈與磁路均為靜止的,祇是磁通值卻隨著時間變化,因而感應電壓與電流。此種變化的磁通可由加交流電於線圈中而得,因通過線圈的電流值隨著時間而變化,故電流所生之磁力線亦隨時間而變。
變壓器之主要部份為鐵心繞有兩組獨立線圈,其一用以接收電能,稱一次線圈,其他用以釋放電能稱二次線圈,在鐵心之環閉磁路上,繞有匝數分別為N1和N2二個線圈,二者均分佈於鐵心兩側,高壓線包圈繞低壓線圈,若以e1i1表示由電源加於一次線圈上電壓及電流瞬時值,以e2i2表示創次線圈輸出之電壓及電流瞬時值,有效值以V1I1V2/I2記之,實際瞬時電壓,電流及磁通交替流於二方,每週期變換為二次。

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高週波的基本知識-電路符號

(1)能量及功率
電池傳輸能量至c與d端間之電路元件。設流經裝置之電流為i,跨於裝置兩端之電壓為c,則知e表每單位電荷由c端經電路元件至d端所釋放之能量。功率表裝置在單位時間內能量傳輸或能量吸收之能力。
(2)電路電源
有一個或多個電源與一個或多個電能接收器互聯,為電路之特徵。理想電源傳送定電流或定電壓。理想電壓電源之電壓,與其終端之連接情形無關。電壓電源之電壓e通常多為時間之函數,空電壓電源E(與時間無關)常以B表之。理想電流電源之表示法如圖所示,圖中箭頭指示正電流之方向。理想電流電源之特徵,為電流不受終端連接情形之影響
(3)電路元件
個別另件形成接收器,為電網路之一部份,稱為電路元件(Elements)或參數(Parameter)。電路中電壓與電流間之關係,係建立於實驗基礎上。有三種不同之相互關係存在,故必須認識三種不同型式之電路元件,以便將其全部納入。
第一種電路元件,需要與流經其中之電流成正比之電壓跨於元件之上。第二種電路元件,需要跨接此元件之電壓與流經其中電流之變率成正比。第三種需要流統元件與跨接元件電壓之時間導數成正比之電流。

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高週波的基本知識-週波

(1)定義及符號
波形:某一量,依據某些變數,如位置、時間、及溫度等的變化,所描繪的線。
瞬時值:在某一瞬時的波形大小數值。用小寫英文字母表示。
波幅或峰值:波形中之最大數值。用大寫英文字母表示。
週期性波形,在一定時間連續重覆的波形。
週期(T):週期性波形連續重覆中一週的時間。
週:時間為週期的波形部份。
頻率(f):1秒時間之週數
(2)正弦波
因可用來說明交流電的數學及物理現象,故特別有用。此種波形的產生,可藉一具有大小及方向的矢量半徑,繞一固定點,均勻旋轉一周,所形成的垂真投,經a開始,先向右畫出伐表大小的量,再將此半徑矢量以逆時針方向旋轉360度,b到1完成全部波形。
(3)角速度
為便於以後分析,需以頻率或週期表示旋轉矢量的冉角度關系式,因其旋轉所需時間,等於波形週期,所以角速度可用波形表示。

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高週波的基本知識-電壓的意義

要使二帶正電荷體聚合,必須有一種力量能夠克服二電荷依庫倫靜電力定徑所決定的斥力。有一小的正電荷n及一大的正電荷C,卻使n電荷到達x及y兩不同的位置,現在要考慮需要多大的力量。
為探求二電荷接近所需之力量,必先有一參考基準,方可便於計算。假設二定量電荷間的距離極大,由庫倫定律可知,二電荷間之斥力必極小,若將距離增至無窮逺,則其相互斥力更小,甚至可以說此二電荷間將互不影響。故參考基準定在無窮遠的距離。
使正電荷n到達x點位置,需要有定量的能量加於電荷,此種使質點變更位置的力量,稱為位能。電荷n在x點,若失去位能,則因二電荷間之斥力,將返回無窮遠的位置,該位置的位能為零。若將電荷n於x點移至y點,則需要更大的力量,克服二電荷間增大的斥力,所以電荷n在y點較在x點有較高電位,二位置的電位差數,稱為電位差(Potential difference)。
在MKS制,此種移動電荷力量的單位為焦耳,若移動1庫倫電荷從一點到另一點,需要一焦耳的能量,則此兩點間存在的電位差為1伏特。
能使電流流動的電能動力稱為電動勢(electromotive force)電池的正負極端及直流發電機的接端就有電勢存在。須注意者,不論電池或直流發電機的通路接通與否,它們本身具有其電動勢,正極端帶有正電荷,負極端有負電荷,接端的電荷存有能量。一互電接通,電動勢使電荷中存有的能量用來推動電子,形成電流。兩個電荷間的電位差就是兩個電荷間的電動勢,通常稱為電壓(Voltage)。以伏特為測量單位。

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高週波的基本知識-電的分類

電流的性質雖可分為下列四種,但其單位都是安培。
(1)直流電流(Direct Current)
方向和大小都不隨時間變化的電流叫做直流電流。蓄電池,乾電池供給的電都是真流電,簡稱D.C.
(2)交流電流(Alternating Current)
方向和大小都隨時間作正弦波變化的電流叫做交流電流,通常用交流發電機產生之電都是交流電,簡稱A.C.。
(3)脈動電流(Pulsating Current)
直流和交流相疊成的電流,即方向不變,但大小隨時間變化的電流稱為脈動電流。真空管之屏極電流或交流電經過整流後不經過濾波裝置(Filter)而產生之電流,乃是脈動電流。嚴格的總直流發電機所發出來的電流也是脈動電流,但是脈動的情形不明顯,也可以稱為直流。
(4)暫態電流(Transienting Curent)
暫態電流是一種瞬時電流,發生在電鍵開或關的一剎那,很短時間電流就由零達到其額定值。在這期間電流並不是電壓與電阻的比值,這種電流稱為整態電流。

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高週波的基本知識-電

電之最基本之量為電荷(Electric Charge),早在西元前600年,吾人發現若以乾物質摩擦琥珀,琥珀將吸引諸如羽毛,通草球等輕物質,事實上,琥珀之希臘字elektron即為目前電一字之起源。在此情況下,吾人以摩擦琥珀經電荷之堆聚而稱為摩擦起電(Frictional electricity)。直至十九世紀末葉,此種摩擦電仍為人員們所熟知之唯一電之形式。然而在1799年,阿里仙德羅伏特(Allessandro Volta)發明銅鋅電池,此種電池能在導線中以連續流動之狀態產生電。原先此稱電為流動電(Current electricity),以與摩擦所產生之電有所區別。但伏特經更進一步之實驗發現此兩種形式之電完全相同;兩者能產生相同之結果,當然目前吾人由物質原子結之知識能夠證實伏特之驗證為真實。
由原子論而言,所有物質均由原子(Atom)所構成。原子包含再為原子核(nucleus)之中心物,及為電子(eletron)之較小粒子,電子以近似橢圓軌道繞原子核運轉。電子為電之最小個別粒子。美國物理學家密立根(R.A.Millikan)在其名之油滴實驗中證明電之最小電荷為庫倫,並稱之為負電荷(NegativeCharge)。原子核由質子(proton)及中子(neutron)所構成,質子之質量為電子質量之1837倍,原子核並具有與原子中總電子電量相等之正電荷(positive Charge)。中子質量約與質子質量相等,但無電荷。由此可正電荷與負電荷在物質論中擔當一甚為重要之角色。

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高週波的基本知識-保養職責

二、職責與組織
保養部門之職責,須同時負擔日常與定期保養工作,一般保養部門之職責為:
(一)事故及臨時修理。
(二)定期檢查機器及生產設備等,並予以適當之修理。
(三)定期檢查廠房、電力、燈光、給水、通風與空調及輸送裝置等設備,並予以適當之修理。
(四)定期油潤各種機械及設備。
(五)籌劃及排定檢查及保養工作之順序。
(六)建議及協助機器及設備配件之改進工作與其實施。
(七)機器及設備最佳運用方法之建議。
(八)保養資料之登記與保管。
保養部主管人員稱保養(全)主管,或保養工程師,但太多工廠稱之為廠務工程師,在美、日等國家工廠內大多直屬廠長管轄,至工廠保養部門之內部組職,乃以所負保養任務與範圍而決定,故不同工廠之組織不盡相同,即同業工廠由於規模大小不同,其組織亦不盡同。普通工保養部門含有關土木、機械及氣等多種工作。土木工作主要是廠房修建築作,含土木、油漆。機械部份含器之加油、潤滑、調整、修理、配件、佈置及安全等工作。電氣部份含動力供應,電器保養似修配、電力或照明之保養、警報及信號裝置之保養。一般中小型工廠,可在廠長下設一保養負責之,至於組織型態應視工廠性質而異,通常可分為集、分區和混合等三種形態成之。

三、保養階段之區分
規模龐大之工廠,可將保養工作區分為三級,一級保養係由操作人員負責,包括運作前後的檢視、調整、校正,性能的測試,過荷的防止等較簡單之作業。二級保養為保養人員至現場維護,依據製造廠之技手冊,實施校正,換件等工作。三級保養則應將設備送至修理工場維修。小型工廠則由保養組綜合負責,不採用分階之劃分,以簡化保養作業及程序。

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高週波的基本知識-保養

人體需要保健,如適當之營養,正確之檢驗,以及良好之醫療設備,以維護人之健康。機電設置之保護,一如人之保健同等重要,須經常維持良好狀態,並延長使用年限,以求降低成本,發揮最高效益,茲將機電設備保養之種類,職責與組織,保養階段之區分等,分別簡述如下:
一、保養之種類
保養分日常保養與定保養兩大類,如依技術及作業特性則可分區為:
(一)預防保養
預防保養Preventive Maintenance 係將機電設備實施定期及有計畫之檢查,發現其微小缺點或不良情況,則予以適當的調整與修理,使不至擴大其故障損害,影響生產作業。
(二)糾正保養
糾正保養Corrective Maintenance 是在預防保養過程中發現某部份機件特別易於損壞,效果失靈或具有明顯之缺點時應將此種現象予以實施,並研究該機件在設計上之先天性缺點;如機件尺寸,用料品質、材料強度,以利提供適當之修理作業。所糾正保養,通常都是由於問題趨於嚴重,已達非修不可的情形下進行檢修。
(三)生產保養
生產保養Productive Maintenance 係在經濟價值之衡量下,實施裝備檢查,週期性的潤滑,以及小規模之修配作業,以減少發生嚴重性損壞時之大修及停工損失。生產保養也可以是將預防保養,事後保養和糾正保養三者加以綜合的運用,以達到經濟生產之目的。
(四)事後保養
事後保養Breakdown Maintenance 係常機器設備有故障或損壞,方予以檢修,雖然生產勢必停頓,但若干生產工作,並非絕對可賴預防,生產和糾正保養可以解決。無法停工去做預防保養,又如果實施預防保養的直接間接所費超過事保養所費時,以事後保養為宜,故通常應準備充分之另件與總成,以減低停工待料仍理之時間損失。
(五)改進保養
改進保養 Improvenent Maintenance係由工程部皆或施工單位研究機器設備方面之缺點,著眼於改善工程設計替新的另件或設備,以減少保養工時,或只需極簡單的保養作業時行之。

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