在《為什麼都是垃圾?(熱泵版)(Why is everything junk? (Heat-pump edition)》這篇文章中,我回顧與分析了我的熱泵系統的電子和功能特性,以及所導致與電磁爐相關的問題。我假設在240V交流線路上放置一些電容,可以透過吸收熱泵產生的干擾音頻線路噪音來解決我的問題。嗯,我終於嘗試這麼做了,結果是不一定。

20170509NT01P1 圖1 15μFX2(交流線額定)電容組件。

對於我的初次嘗試,我將電容組件連接到一對備用的斷路器極點。在將斷路器翻轉後,我馬上注意到電容發出驚人的高聲波雜訊!這令人擔心,不過並沒有爆出火花、爆炸,或甚至變熱。

但是它具有預期的電磁爐靜音效果?只有一點效果。

所以...它正在運作,但效果不是很大。我接下來將電容與爐子的斷路器的輸出端並聯(儘管無法永久地將兩根電線連接到同一個斷路器)。這一次,爐子的靜音效果更為顯著,但還是沒有什麼可提的。

20170509NT01P2 圖2 電容阻抗與頻率:在10μF和30μF線之間進行插補,在1kHz~20kHz頻段範圍內,阻抗介於0.5Ω~10Ω,我們距離250kHz自諧振(self-resonance)有足夠遠的距離,電容的阻抗接近於理想值。(p/n:B32926D3156K;圖片來源:TDK/Epcos)。

以下是一些電容的圖表作為參考:

使用Epcos可能是為了幫助解釋圖3。我需要測量通過電容的電壓或電流(藉由示波器(scope)/FFT),以清楚地了解發生了什麼事情。但是回到可怕的電容聲響,我做了一些研究,當然,製造商的應用說明中有提到:

**6.4蜂鳴噪音(Buzz noise) 在交流的狀態下,由於電極之間存在相反極性的庫侖靜電力(Coulomb force),薄膜電容器經由薄膜的機械振動而產生嗡嗡聲。如果施加的電壓波形呈現失真和/或高頻諧波,則嗡嗡聲會變大。

20170509NT01P3 圖3 允許交流電流通過的電容:外推至60Hz、回流約1.5安培(A)。XC @ 60Hz為177歐姆(Ω)。在240 VAC,電流為1.4安培(A),沒有太多空間提供給更高頻噪音電流(noise current)。推測是該曲線僅適用於單頻零件(single frequency component),而且必須以某種方式「整合」整個頻帶的電流。 (圖片來源:TDK/Epcos)。

嗡嗡聲不會影響到電容的結構,也不會影響電子特性或可靠性。

假設電容稍微但可顯著地使爐子安靜下來,我猜想並聯幾個電容可能會大大改善。此外,我可以將電容放在地下室電箱的線路負載端(load-end)附近,這將提供約5公尺的接線阻抗(wiring impedance),在濾波方面可帶來幫助。

我必須確認電容不會產生「運作成本」。理論上,純電容性負載不會轉動電錶,但眾所周知,理論和實際情況總是不同。