交流電線控車

之前為了玩具醫生培訓課程設計了風力線控車

再來看看另一種用交流電的有趣設計

基本上輸入直流馬達的電流方向不同就可以讓馬達正轉或反轉

因次若電源是交流電

就可以利用二極體來控制電流方向

是的，就這麼簡單

控制板做好像這樣

驅動馬達要用減速馬達扭力才夠

裝好像這樣

影片如下

更換LED燈管

家裡日光燈黑頭了

結果現在竟然已經買不到四尺長的日光燈

五金行全部都改成LED燈管了

很多學校的水電師傅都會跟你說燈座可以不用換

只要拔掉啟動器就可以直接裝了

是這樣嗎？

先看看歐司朗怎麼跟你說的

「...不適用於帶傳統電感鎮流器和電子鎮流器燈具使用」

「禁止在沒有去除電子鎮流器的傳統T8燈具中直接替換傳統T8光源使用」

這件事其實大家都只說了一半

首先要先從原理開始說起

詳細實驗和說明可以參考這篇

日光燈啟動時還是需要點亮燈絲

所以可以看到兩頭會先發光

因為燈絲兩端的高壓使得游離電子順向漂移

此時阻抗下降讓整支燈管導通

導通之後電流瞬間會拉高

這時串接在電路中的電感(安定器，鎮流器)就會因電流瞬間變大產生感抗

這個感抗就會阻止電路中突然產生的大電流

不然這個大電流可能會爆掉燈管的

燈管內部汞蒸氣電子也因為導通的電場被激發

電子回到基態時會釋放出紫外光

紫外光再被燈管內壁的螢光粉吸收放出可見光

這就是日光燈呈現出來的光線了

所以燈絲通電的目的只是要預先加熱內部的汞蒸氣

待游離電子能量夠之後就可以斷電

這個裝置就是氖燈啟動器

所以燈亮後拆掉是不會有影響的

換句話說，也可以手動用開關啟動

電路圖如下

因此若沒有拔掉啟動器就直接裝上LED燈管是會短路的!!

(LED燈管同一端的接點是相接的)

一定要拔掉啟動器，非常重要

但是否要拔掉安定器(鎮流器)呢？

換上LED燈管後並不會像原本日光燈在啟動時產生大電流的波動

因此傳統安定器(就是一個大線圈)不會發揮電感的功能

只是一組金屬電阻而已

實際測量約有18歐的電阻

這個電阻就會消耗電路中的電能

但是否會影響LED燈管的工作呢？

理論上通常也不會，因為LED燈管內部還有整流變壓器

這個整流變壓器通常都是用交換式電源

大部分也都會設計為國際電壓

有電壓反饋，不管輸入電壓是多少，輸出都會是穩定的

因此在不拔掉傳統安定器的情況下直接裝LED燈管

這個安定器只會發熱浪費電能，LED燈管確實還是可以正常運作

但如果是電子安定器就一定要拆除了

否則LED燈管會無法工作

那實際上應該怎麼做？

當然最好就是越過安定器(不管是傳統或是電子)

只要將原本進入安定器的兩條電線接在一起就可以了

這樣才是標準做法

維修熱顯像儀

這個熱顯像儀已經被我修過無數次

在維修找短路元件時很好用

從最早為他量身設計的轉接頭

後續又更換了電池

換手機之後再弄了一個type C轉接

最近電又充不進去了

必須插個充電頭才能開機

但充電的micro usb母座似乎又有點接觸不良

轉接頭也讓熱顯像儀很不牢靠

乾脆整個大改造好了

先在轉接處加強，避免不小心撞到就毀了

開機的部分如果要插上充電線會很不方便

直接配一個電源給他，6V是可以的

也方便換電池

不常用，其實也不需要用到鋰電

插座已經不能用了

直接從內部的電路找到充電正負極的等位點

從等位點拉出正負極連接在電池座即可

整個做好像這樣

插在手機上就穩定多了

串激式馬達實驗

我們熟知的馬達都需要一組場磁鐵

那如果場磁鐵直接用電磁鐵呢？

當然可以，那就是串(並)激式馬達

基本原理和教具實驗可以看這篇

這種東西通常都會出現在需要高扭力和高轉速並行的電器裡面

例如果汁機和高價位的電鑽

馬達功率通常都很大，加上沒有負載的情況下轉速會非常快

因此8年前寫這篇介紹的時候不敢直上AC110V

這麼大的功率(轉速)會出事的

但現在我可以用容抗電路降功率操作了~~

串激式因為場磁鐵(電磁鐵)和電樞共用一組電源

因此改變電流方向就會同時改變場磁鐵和電樞電流方向

轉動方向就會維持不變

因此不管接直流或交流結果都一樣

是很方便的一種馬達

實驗影片如下

風扇的外觀

馬達絕對是我們生活中最常見的電器之一

從最早的法拉第馬達(還可以做成漂漂船)

到教科書裡說的直流電刷馬達(原理教具可以看這篇)

但實際上我們日常生活中最常見的其實是交流單相感應式馬達(原理教具可以看這篇)

當然也有上一篇提到的蔽極式馬達

加上電腦風扇常用的直流無刷馬達(原理、電路模型)

種類非常多(之後再慢慢補充)，也適用在不同場合

必須了解構造和原理才能真正有效的去運用

但怎麼區分呢？

外觀當然是最簡單的

看看以下三個大小不同的風扇

你覺得是相同原理設計的嗎？

拆看看看就知道

小風扇和中風扇的轉子內圈都有一層黑色的東西

這其實是永磁，但磁極分布很特別

可以參考上述直流無刷馬達的原理篇

電路板上也可以看到霍爾

但線圈的設計就不一樣了

小風扇為了爭取空間，將兩組線圈放在一起

中風扇就分開放置了(效能和轉矩都可以提高許多)

那這個大風扇呢？

這個大風扇是直插110V交流電的

轉子明顯和感應式馬達一樣是鼠籠式的

線圈有兩個(可能是獨立也可以能是串聯)

乍看之下很像單相感應式，但沒有啟動電容

仔細看就會發現矽鋼片內有兩個短路線圈在相對位置

沒錯~~其實這是蔽極式馬達

知人知面不知心啊!!

高功率容抗降壓(限流)電源

為了接下來家電醫生的外掛課程設計了另一個高功率的容抗降壓(限流)電源

基本上家電都要吃AC

但有些高功率電器要演示實在危險

所以降功率才會比較安全

怎麼降？限流就是最老的方法

之前已經改裝過一個低功率的容抗降壓電源

相關原理也可以參考這篇

但無法驅動高功率家電

因此這次將電容並聯三個，最大電流將近1A

這樣100W功率應該就夠大了

再大上去就更危險

實測若是阻性負載，PF只有0.62實在不好看

但如果後端配一個對應感值的電感式負載(例如線性變壓器)

PF就會拉高到0.84了

可以對照單純只有變壓器時PF為0.68

蔽極式馬達的原理

之前介紹過單相感應式馬達

另外，蔽極式馬達(shaded-pole motor)也是很常見的交流馬達

相關原理在教科書中已經說明得很詳細，就不再贅述

想複習的可以看這個影片

基本上短路線圈很重要的功能就是模擬一個旋轉的磁場

這樣就能讓內部的轉子產生感應而旋轉

所以蔽極式馬達基本上也是感應式馬達的一種

只是蔽極式馬達若要改變轉向就要將短路線圈換位置

如下兩個蔽極式馬達

短路線圈位置不同，轉向就不一樣

這是逆時針旋轉

這是順時針旋轉

那如果沒有短路線圈呢？

那就像是單向感應式馬達沒有啟動線圈一樣

一開始是不會旋轉的

但只要你讓轉子旋轉某個方向，線圈就會讓他持續旋轉下去

我們將黑色馬達的短路線圈拆掉

直接實驗給你看

影片如下