電源供應器輸出功率與其交流的關係

wish

很久沒有跟大家聊到原理的話題了，因為最近版上有幾個與標題相關的問題，我在這裡跟大家聊一下基本電學的小常識。

設有一部400W的電源供應器，我們知道所謂400W的意思是12V+5V+3.3V+....輸出功率總共是400W，我們當它工作時真的就輸出400W，我們也當它很正常的工作著，那這時候它插在市電的導線上是流過多少電流呢？
如果我們忽略電源供應器的效率、損耗等等，那答案也要是400W。
在計算交流的功率是P=VICosθ，因為Cosθ影響不是很大，我們可以先忽略它，所以在交流端的功牽是110V*X=400W。
我們移項後得知其流過電流為400W/110V=3.63A。
是的，當這部400W的電源供應器全功率輸出時，交流端就是大約流過3.63A的電流。
咦！好像不是很大嘛對不對？是的，本來就不太大，而且有可能400W的電源供應器你讓它滿載輸出嗎？這個只有使用者才知道。
我這裡沒有電工法規也沒有導線內徑換算表，但是以我們一般家庭內配線用的1.6mm幾乎可以使用15A到20A的範圍，大家應該可以稍微換算應該要多粗才對。
例如常見的0.75mm導線我就覺得很足夠了，反而是接頭的地方要確實做好比較重要。

說到這裡想到以前有一位老朋友說從大陸買回來的熱風槍是220V很不方便，如果我們把上面的例子改成是220V會變成如何呢？
結果變成400W/220V=1.81A
覺得電費很貴嗎？如果你的電腦常常在開而且還很多部，改用220V是個不錯的選擇喔！當然此時要記得把電源供應器後面的開關切到220V，不然還沒省到電費就要先修電源供應器了(哦！不用怕嘛，反正修理是常來這裡的朋友的專長)。
因為"政策"的關係我們大部份的電器用品都是110V，如果比較耗電的電器產品大家要記得儘量能購買220V的，這會讓你省下不少電費喔！

下面這一張是我用110V空板測試的電流值︰



下面這張是在相同條件下用220V測得的電流值︰



差很多對吧！以上當然是我們忽略了一些沒有計算到的東西，實際還是會不止這個數字，但是相差不是很大就是了。

tony6605

恩恩~這以前老師好像有說過...
記得400W的足瓦POWER,理論上他的實際功率要超過400W。
因為轉換不可能１００％，現在都８０ＰＬＵＳ，我記得以前公司的要求是要做到９０ＰＬＵＳ。
看到公司裡的工程師整天在唉～喊效率都是0.幾%在修正，要９０很難挨！

感謝ＷＩＳＨ大的解說。

港都狼仔

這裡要補充一下，一般無帶功因修正的電源供應器，功率因數都在0.65~0.7間，比起帶有功因修正的機種(可修正至0.95以上)，同實功率下線電流會較高，所以要乘上功因才是電源實際消耗的實功率。
例如：某PF=0.65的電源在110V下消耗2A，其消耗實功率為110V * 2A * 0.65 = 143W。
至於其效率就得計算出當下直流輸出後，以直流輸出 / 交流輸出 * 100%求出。

還有就是改用220V，必須要做好接地作業，不然外殼上會帶有輸入電壓/2 = 110V的電位差，人體觸摸將會有感電現象。
不然就是改用隔離變壓器供電(自耦型不行)，也可以避免外殼帶電感電。

wish

感謝港都狼仔針對我省略部份做補充！

doraemon

嗯 , 原來原理是這樣
我的朋友把電腦改成220的供電 , 說這樣比較穩定
真是這樣嗎 ? 還是他的錯覺 ?
220V會比較乾淨和穩定嗎 ?
n_109|

HappyMaChi

不知w大或其他大可否回答我的疑問?

為什麼很多人都說用 220V 比較省電, 聽大家說電表的計費方式是用電流!

但我的疑問是既然功率等於 VICosθ, V 220V 時 I 小, V 110V 時 I 大!
但功率一樣是相同的啊! 難道台電計價只計電流量,  卻不管電壓值麼?

另外我以前做過電路上用過 PWM 的穩壓來驅動電路, 當時滿載功因大約 0.6 時, 產生上百瓦的電力損耗, 整個穩壓 IC 的散熱片真夠燙的! 後來改良電路功因到 0.9X 多, 功率只消耗到 3~5W, 溫度差很多! 電力省很多!

wish

用110V或220V跟穩定及"乾淨"無關。

wish

台電接在各位家前的電錶叫做瓦時錶，瓦時錶顧名思義就是指瓦特(W)與時間。台電是以千瓦(KW)小時為一度電，而瓦特(W)又為VICosθ，所以當然電流當然是瓦時錶必須要知道的項目之一。我想你聽大家說電表的計費方式是用電流應該是指這個意思吧！

你問到既然功率等於 VICosθ, V 220V 時 I 小, V 110V 時 I 大!但功率一樣是相同的啊! 難道台電計價只計電流量,  卻不管電壓值麼?
這是你想法上一時轉不過來而已，因為你是想成這樣︰
220V*2A=440W
110V*2A=220W

如果你要獲得220W的功率用110V要用到2A才行，但是如果你改用220V則只要1A。你的想法應該是要獲得多少功率要多少的V與I。

抵消無效的功率本來就有好處的，有機會也可以開另一篇幅討論。

hope

我想一般人都會有以下的疑問 :

既然度數是以千瓦小時為單位 : 那是不是 1000 瓦的電器用一小時就是一度電了嗎 ??
那我用 220V x 5A = 1100 W  和我用 110V x 10A = 1100W 都用一小時, 電費不是都一樣嗎 ??
n_054|

HappyMaChi

謝謝w大回覆~ 其實我的想法是跟 9# hope 大一樣!
只不過這幾天有看到一則新聞, 說什麼只要把家中的 BreKa 無溶絲開關的每條迴路電流改成平均大小,就能省電!

以我自己的理解實在很不能認同, 怎麼可能? 本來想在閒聊版開一篇來討論, 剛好看到這版就進來問問了!

就電表來說, 所有的電流來是一個迴路, 怎麼可能把家中各線路的迴路接線電流改成平均後就能省電? 我實在是不能理解呀! 不知道各位有沒有看到那則新聞呢?

cakey

電壓變大  電流就變小  在迴路阻抗值固定的情況下  損耗(I平方 X R)就會變小

maxcar

如果家電100w以下110v跟220v沒差多少
如果是幾千w那就有差
你只要想電線是電組........這樣就容易了解

反推電線越粗越省.......所以老房子把電線換一換省電又安全

HappyMaChi

回復 12# 的帖子

瞭了瞭了~ 原來指的不是在電器上功率的減低, 而是線材上阻抗上的電力損耗!

這就跟電力為何用高壓傳送的原理相同, 高壓低流, 電力線上的功率消耗降低!
最近家中正準備要裝一台 110V 的變頻冷氣, 這個有關 220v 與 110v 省電的問題讓我很疑惑, 為什麼店家都說 220v 比較省電? 而我都專注在規格上與 EER! 搞的混亂!

感謝大家解釋了我的疑惑, 這樣我就放心了!(因為我的線徑 5.5mmx4C)

wish

如果從結果論來看，那用110V與220V當然是相同的，但是它們兩者的差異就是如cakey說的I會變小，我們還是先省略cosθ︰
P=VI也=i^2R
如果把上述公式套在你的家中配電箱，那就是【家中消耗總功率=家中線路電流平方*家中線路電阻】，延用上述例子，我們設線路中的電阻不變，那電流越大是不是消耗總功率也越大？這些在線路中損失的功率就變成熱存在於電線中，這些損失的功率電力公司會照算電費。
舉個實際的例子，我們公司的孵化機一部可以孵約10萬顆蛋，它加熱是用兩支3000~3500W的加熱器，如果我用110V要27A~31A，如果用220V可以少一半，但是我的電線卻可以小很多號，省下的不只是電線及減少損耗的費用，最重要的還有"安全"。

當初在製作公司的孵化機時曾經測試，我請製造加熱器的工廠做110V/3000W及220V/3000W兩種加熱器來讓我在兩台孵化機上做比較，結果220V/3000W的加熱器就比110V/3000W的加熱器短1/3的時間加熱到我設定的溫度，這也可以印證在某些負載下，越高電壓省電會越明顯。

carzy1kimo

看的有點輝輝的 ~但是也要慢慢的吸收~..恩恩~220V 聽說比較省 恩恩 是真的
但是 台灣一些家電 ~幾乎都用110V 有些特定的產品220V ~還真擔心不小心~差錯~碰 一聲 嚇死囉........
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HappyMaChi

謝謝w大的分享!
非常好的實例說明! 想必大家都看懂了! ~hm247~

港都狼仔

在下對於電源使用高壓輸入方面還有一些小小附加說明：
以傳統無帶功因修正(w/o-PFC)電源的交流整流電路來說，在115V下屬於倍壓整流，230V下為橋式全波整流，整流效率較倍壓整流好。
以帶有主動功因修正(w/i-APFC)電源來說，在230V輸入下比起115V輸入時APFC電路損失較少，也就是說電源的整體效率可以獲得提升。

不過不是所有的電源都適用高壓輸入，一般來說以中高瓦數有較明顯的改善成效，小型低瓦數(<100W)者不會有太大變化，甚至還有比較耗電或長時間使用下造成損壞的可能。

wish

給大家看一下自動功率因數補償器的電路。