Как рассчитать максимальную входную мощность динамика?

Способность провода громкоговорителя пропускать соответствующий ток редко представляет большую проблему, за исключением нескольких довольно необычных громкоговорителей. Наиболее заметным в этом отношении был, вероятно, Apogee Scintilla с номинальным сопротивлением один (1) Ом. Этот чрезвычайно низкий импеданс привел к низкому напряжению и довольно высокому току. Но о них до сих пор помнят (тридцать лет спустя) в первую очередь потому, что ими было невероятно трудно управлять, в значительной степени именно из-за этого исключительно низкого импеданса.

С большинством достаточно обычных громкоговорителей мотивация поддержания крайне низкого импеданса провода громкоговорителя совершенно иная. Настоящая причина в том, что усилитель может играть значительную роль в демпфировании динамика.

Подумайте, что происходит, когда вы играете какую-нибудь музыку, скажем, с громким «ударом» по большому барабану. Это означает, что на громкоговоритель посылается довольно короткий переходный сигнал. Это, в свою очередь, приводит в движение конус громкоговорителя. Пока все хорошо и хорошо.

Но затем мы переходим ко второй части: как только этот переходный процесс закончится, мы хотим, чтобы диффузор динамика перестал двигаться . Но диффузор динамика — это физическая вещь с инерцией. Как только он начинает двигаться в определенном направлении, его тенденция состоит в том, чтобы продолжать двигаться в этом направлении.

Но то, что заставило его двигаться, было магнитным сигналом в звуковой катушке, взаимодействующим со статическим магнитным полем. Как только этот входящий сигнал прекращается, продолжающееся движение конуса фактически генерирует электричество в звуковой катушке.

Затем это электричество возвращается к выходному каскаду усилителя и проходит через выходной импеданс усилителя. Таким образом, чем ниже выходной импеданс усилителя, тем больше он гасит это дополнительное движение диффузора.

Но дело не только в выходном сопротивлении усилителя. Если выходное сопротивление усилителя составляет (скажем) 0,1 Ом, а провод динамика добавляет еще 0,1 Ом, то демпфирование определяется общим сопротивлением (примерно) 0,2 Ом. Твердотельный усилитель обычно имеет чрезвычайно низкий выходной импеданс — 0,1 Ом, о которых я упоминал выше, является реалистичным, но находится на верхней границе типичного диапазона. Более мощные усилители обычно используют больше выходных транзисторов, включенных параллельно, для достижения более высокой выходной мощности. Это также приводит к более низкому выходному импедансу, поэтому, если у вас есть усилитель мощностью 140 Вт, скорее всего, выходное сопротивление вашего усилителя значительно ниже.

Таким образом, чтобы гарантировать, что громкоговорители демпфируются так же хорошо, как усилитель, вы должны убедиться, что импеданс, который вы добавляете последовательно с усилителем, значительно ниже, чем у самого усилителя. Например, вам может понадобиться что-то вроде 10 мОм (0,01 Ом) в качестве приличной цели.

Выполняя быструю проверку, выбранные вами характеристики (провод 16 калибра для 10 футов) соответствуют 0,04 Ом сопротивления постоянного тока ¹ (0,08 для всего 20 футов в оба конца). Хотя провода калибра 16, безусловно, достаточно для передачи соответствующего тока, это сопротивление достаточно велико, чтобы, вероятно, оказывать хоть какое-то влияние на демпфирование системы в целом. Если ваш общий путь туда и обратно составляет 10 футов, провод 10 калибра дает сопротивление 0,01 Ом. Если вы говорите на расстоянии 10 футов (то есть всего 20 футов провода), вам понадобится провод 7-го калибра для достижения той же цели.

Справедливости ради, разница между ними определенно не будет очевидной, и в зависимости от используемого вами усилителя (в частности, его выходного сопротивления) она может быть практически несущественной. С другой стороны, особенно если он имеет особенно низкий выходной импеданс, это может иметь большее значение.

Я посмотрел на диаграмму, где вы получили свою информацию https://soundcertified.com/what-size-speaker-wire-guide/#Speaker_wire_power_size_chart , и я не был впечатлен. Чтобы рассчитать сечение провода, которое вам нужно, сначала рассчитайте ток, который, как вы ожидаете, будет течь по проводу. Формула$I=\sqrt{\frac{P}{R}}$можно использовать для этого расчета. Например, если вы ожидаете, что на ваш динамик будет непрерывно поступать 140 Вт, то есть на 8$\Omega$, ваш текущий будет$I=\sqrt{\frac{140W}{8\Omega}}=4.183A$. Обратите внимание, что независимо от рейтинга вашего усилителя (или рейтинга вашего динамика) маловероятно, что вы действительно будете подавать такую ​​большую мощность на динамик в течение длительного периода времени. Таким образом, вы, вероятно, можете уйти с предположением о меньшем токе. Однако, если мы решим быть консервативными, мы можем использовать значение 4,183A.

Затем мы ищем калибр провода, который выдерживает 4,183 А. Мы видим в таблице размеров проводов (например, https://www.powerstream.com/Wire_Size.htm ), что провод калибра 15 выдерживает 4,7 А. Обратите внимание, что провод этого калибра будет выдерживать 4,7 А, независимо от того, имеет ли длина провода 3 фута или 300 футов. Как уже отмечали другие здесь, вы, вероятно, можете обойтись 16-м, 18-м или даже 20-м калибром, потому что вы, вероятно, не будете постоянно использовать 140 Вт, но какое снижение характеристик вы хотите сделать, зависит от вас.

Теперь в приведенной вами таблице указано, что для 3 футов. длины у вас есть одна «силовая» (фактически текущая) емкость, а для большей длины у вас значительно меньшая емкость. Вот где я беру вопрос. Да, при большей длине вы потеряете больше мощности в проводке. Но в практических целях этим можно пренебречь. Просто неверно утверждать, что кабель 16 калибра длиной 3 фута выдержит 664 Вт при 8$\Omega$нагрузка, в то время как 16 футов того же кабеля будут выдерживать только 125 Вт, а 25 футов только 80 Вт.

Провод калибра 16 рассчитан на 3,7 ампера. кормить в 8$\Omega$загрузить это означает$(3.7)^2(8)=109.5 W$. Вы никогда не должны подавать на него 664 Вт в 8$\Omega$нагрузки, даже если длина кабеля всего 3 фута. Также нет никаких проблем с подачей на него 109,5 Вт, даже если длина составляет 50 футов. (В таблице указано, что вы можете питать его только мощностью 40 Вт на расстоянии 50 футов.) ИМХО, таблица сомнительна.

Как уже упоминалось, установка на 140 Вт на самом деле будет потреблять 140 Вт только в пиковые моменты и большую часть времени будет значительно ниже этого значения. На этих пиках, однако, вам нужно, чтобы сопротивление кабеля приводило к как можно меньшему падению напряжения — динамик всего 8 Ом, поэтому даже 1 Ом сопротивления кабеля вызовет значительную потерю выходной мощности, и, что более важно, привести к потере качества звука из-за искажений и снижения коэффициента демпфирования. Тонкая проволока подойдет, но большое сечение будет иметь заметную разницу. Еще в 80-х годах мы использовали 79-жильный кабель для твитеров и отдельный кабель переменного тока на 30 А для вуферов. Я бы посоветовал попробовать пару размеров и убедиться, что разница стоит того.

Я чувствую, что вы переоцениваете это, по крайней мере, на порядок.

Как вы заметили, сопротивление проводов должно быть небольшим по сравнению с сопротивлением динамика. В Интернете есть таблицы, в которых указано сопротивление на фут для проводов разного сечения, так что это легко понять.

Во-вторых, вы хотите использовать кабели с достаточной пропускной способностью по току («током»). Опять же, есть множество таблиц, чтобы дать вам представление о том, какой ток может нести кабель. Более сложная часть - выяснить, какой ток вы действительно будете посылать на динамики. Для обычных звуковых целей средняя мощность намного меньше максимальной мощности.

Если у вас есть динамик мощностью 140 Вт, я думаю, что 18 или 20 AWG будут работать нормально. Просто используйте дешевый провод «зип-корд», используемый для небольших электроприборов, и купите его в хозяйственном магазине.