Акустический кабель для колонок — как выбрать сечение?

Провода и кабели, которые используются при инсталляции аудиосистемы, играют далеко не последнюю роль, и должны как минимум обеспечивать передачу питания и сигналов с минимальными потерями. Силовой кабель:

Основное требование к сечению силового кабеля, это падение напряжения не более 0,5 В на всей длине провода. Длина рассчитывается с учетом положительного и отрицательного проводов. Исходя из этих условий, сечение силового кабеля можно рассчитать по формуле:

Smin = 2•L• (Рнаг / (Umin bat•Nbat)) •р/ΔU, (кв.мм),

где L — расстояние от аккумулятора до потребителя(м); р; — коэффициент удельного сопротивления меди = 0,0175 (Ом•кв.мм/м)при 20 С; ΔU — допустимое падение напряжения на силовом кабеле = 0,2 В.(Допускается до 0,5В). Пример. Мощность нагрузки 200 Вт/13,4 В на расстояние 4 м.

Smin = 2•4•(200 / (13,4• 1)) • 0,0175 / 0,2 = 10,4 (кв.мм).

Акустический кабель:

Расчет акустического кабеля производится по следующей формуле:

где D — диаметр кабеля в, Pmax — максимальная мощность потребителя, в данном случае динамика (либо же максимальная мощность усилителя на канал). Лучше для расчета брать большее значение, дабы обеспечить запас для дальнейшего роста. U — напряжение сети, т.е. 12В. Формула упрощенная.

Пример для акустики с максимальной мощностью 300 Вт:

(300/12)/10=2,5 мм. Итого нужен кабель диаметром 2,5 мм.

Провода и кабели, которые используются при инсталляции аудиосистемы, играют далеко не последнюю роль, и должны как минимум обеспечивать передачу питания и сигналов с минимальными потерями. Силовой кабель:

Основное требование к сечению силового кабеля, это падение напряжения не более 0,5 В на всей длине провода. Длина рассчитывается с учетом положительного и отрицательного проводов. Исходя из этих условий, сечение силового кабеля можно рассчитать по формуле:

Smin = 2•L• (Рнаг / (Umin bat•Nbat)) •р/ΔU, (кв.мм),

где L — расстояние от аккумулятора до потребителя(м); р; — коэффициент удельного сопротивления меди = 0,0175 (Ом•кв.мм/м)при 20 С; ΔU — допустимое падение напряжения на силовом кабеле = 0,2 В.(Допускается до 0,5В). Пример. Мощность нагрузки 200 Вт/13,4 В на расстояние 4 м.

Smin = 2•4•(200 / (13,4• 1)) • 0,0175 / 0,2 = 10,4 (кв.мм).

Акустический кабель:

Расчет акустического кабеля производится по следующей формуле:

где D — диаметр кабеля в, Pmax — максимальная мощность потребителя, в данном случае динамика (либо же максимальная мощность усилителя на канал). Лучше для расчета брать большее значение, дабы обеспечить запас для дальнейшего роста. U — напряжение сети, т.е. 12В. Формула упрощенная.

Пример для акустики с максимальной мощностью 300 Вт:

(300/12)/10=2,5 мм. Итого нужен кабель диаметром 2,5 мм.

В многочисленных рекомендациях и отзывах меломанов по выбору акустического кабеля даны советы и озвучены субъективные мнения, не имеющие ничего общего с реальным положением вещей.

По мнению авторов, верящих рекламе производителей кабеля, на качество звука существенно влияет чистота и структура кристаллов меди, внешнее покрытие проводов, шаг скрутки и количество жил, материал изоляции и многое другое, что не подтверждено математическими расчетами. Физика наука точная и голословные утверждения не являются доказательством.

Как подобрать сечение?

Сечение провода – это важнейший показатель, на который стоит обращать первоочередное внимание при выборе акустического кабеля. Если визуально вообразить акустический кабель в виде воронки, посредством которой мощность от усилителя передается акустической системе, то сечение в таком воображаемом упражнении будет выполнять роль диаметра отверстия в этой воронке
Таким образом, если вы подберете кабель, который обладает недостаточной шириной сечения, то к системе не будет поступать необходимая для полноценной работы мощность. Такой недостаток будет слышен – звук не будет динамическим, а также очевидным будет отсутствие необходимых басов

Если визуально вообразить акустический кабель в виде воронки, посредством которой мощность от усилителя передается акустической системе, то сечение в таком воображаемом упражнении будет выполнять роль диаметра отверстия в этой воронке. Таким образом, если вы подберете кабель, который обладает недостаточной шириной сечения, то к системе не будет поступать необходимая для полноценной работы мощность. Такой недостаток будет слышен – звук не будет динамическим, а также очевидным будет отсутствие необходимых басов.

Для того чтобы правильно выбрать сечение, необходимо произвести необходимые расчеты, которые будут различны для каждого отдельного кабеля. Если же говорить о среднем допустимом значении, то для акустической системы средней мощности напольной категории будет достаточно сечения в 2,5 мм.

Краткие сведения о проводах

Соединительные линии систем противопожарной защиты должны выполняться огнестойкими кабелями с медными жилами с круглым поперечным сечением. Для жил сечением менее 0,5мм2 указывается диаметр. Для перехода от сечения (S, мм2) жилы к диаметру (d, мм) и обратно используется зависимость: S = πd2 / 4, где S — сечение токопроводящей жилы, мм2, d — диаметр провода, мм, π — константа 3,1415.

Сечение токопроводящей жилы провода для случая, когда вся нагрузка (например, громкоговорители) подключена непосредственно к источнику (усилителю мощности, коммутатору), можно воспользоваться следующей зависимостью:

Подставляя в формулу (1) норму нагрузки для меди D = 2А/мм2, получим широко применяемое на практике соотношение:

Формула (2) используется для оценки и не учитывает протяженность и распределение нагрузки в линии.

Какие характеристики наиболее важны для высококачественной передачи сигнала?

С технической точки зрения кабель можно охарактеризовать тремя физическими величинами:

• Сопротивление.
• Индуктивность.
• Емкость.

Материал и сопротивление. Сопротивление, пожалуй, самый важный параметр для передачи аудио сигнала. 99% акустических кабелей делают из меди, т.к. у этого металла самое маленькое удельное сопротивление – 0,0175 мкОм*м. Меньше только у серебра — 0,016 мкОм*м, однако стоимость акустического кабеля из этого металла в разы превышает стоимость медного. Существует понятие бескислородной меди. Это чистая медь, изготовленная особым способом – процент содержания примесей в такой меди значительно меньше, чем в обычной, и показатель проводимости лучше – для лучшей марки М00 удельное сопротивление составляет 0,01707 мкОм*м. Именно такую медь применяют при производстве высококачественных акустических кабелей.

Скин-эффект, называемый также поверхностным эффектом, о котором очень много сказано, влияет на уровень сопротивления в кабеле. Обусловлен этот эффект тем, что ток при прохождении через проводник распределяется неоднородно, плотность тока у поверхности проводника больше, чем в его центре. Наиболее актуально влияние скин-эффекта для высоких частот, где плотность тока в центре проводника чрезвычайно мала, он весь распределяется по поверхностному слою, и как следствие – площадь используемого сечения уменьшается, а сопротивление возрастает. Однако, в конечном итоге, влияние поверхностного эффекта на качество звука для рядового пользователя вряд ли будет заметно.

Существуют кабеля с комбинированным применением нескольких металлов. Например, омедненный алюминий – когда алюминий покрыт слоем меди, или медный проводник покрыт серебром. Лучше такие кабеля, или нет – вопрос спорный, в большинстве случаев это лишь стремление производителя увеличить собственную прибыль, а не улучшить качество.

Длина кабеля. Правило, которое знакомо практически всем – чем меньше длина кабеля, тем лучше. При увеличении длины сопротивление кабеля растет, также увеличиваются шансы появления помех и шумов.

В случае, когда необходима большая длина кабеля, или если рядом находится большое количество источников наводок и помех, кабель экранируется – к диэлектрической оплетке добавляются слои оплеток из металла, которые уменьшают действие внешних факторов. Зачастую это критично для аудиосистем в автомобилях, а также для применения в звуковых студиях, где длина проводников может составлять 100 метров. В бытовых условиях в большинстве случаев достаточно и неэкранированного акустического кабеля.

Сечение кабеля и количество жил. Акустический кабель изготавливается, в основном, с сечением в диапазоне 2,5-4 кв. мм, не меньше. Это оптимальное сечение для передачи аудио сигнала. Акустический кабель всегда изготовлен из многожильного проводника. В отличие от обычного электрического кабеля в акустическом кабеле толщина сечения жил меньше, а их количество больше.

Индуктивность и емкость. В каждом кабеле при проходе через него электрического сигнала создается магнитное поле. При большом количестве параллельных проводников магнитное поле может оказывать существенное влияние на протекающий сигнал. Для уменьшения этого влияния проводники свивают между собой определенным образом. Также, для уменьшения влияния магнитного поля каждого проводника их экранируют нанесением слоя специального лака на каждую жилу.

Разъемы. Чаще всего источником плохого качества могут выступать разъемы акустического кабеля. Особенно это относится к продуктам китайской промышленности, в которых проводник внутри разъема не припаивается к клемме, а зажимается. Со временем поверхность проводника и клеммы окисляются, и в звуковом потоке появляется треск.

Выводы

• Измерения в очередной раз подтвердили теорию. Результаты совпали с тем, что я писал в предыдущей статье. Это и неудивительно.
• Обычный дешёвый кабель показал достаточно хорошие результаты. Настолько хорошие, что нет необходимости использовать что-то более дорогое.
• Когда инженеры говорят, что кабель не влияет на звучание усилителя и колонок, то они имеют в виду то, что правильно сконструированный и подобранный кабель изменяет параметры сигнала (амплитуду и фазу) настолько незначительно, что на слух это абсолютно незаметно. И это реально. Конечно, если вы не верите в волшебство, которое протекает по кабелю.
• И ещё инженеры имеют в виду, что кабель не должен влиять на звук. Как цвет вашего автомобиля не должен влиять на его ходовые качества. И это тоже реально.
• У дешёвого кабеля есть всего один, но очень большой недостаток – кабель дешёвый. На таком кабеле трудно заработать много денег как производителю, так и продавцу. Поэтому, они прикладывают много сил, чтобы заставить людей покупать дорогие кабели. Тем более что в дорогих кабелях под предлогом борьбы со скин-эффектом можно «нечаянно» сделать большую индуктивность или ёмкость. Тогда влияние индуктивности и/или ёмкости кабеля будет заметно на слух, кабель будет обладать «собственным звуком», и можно будет заставить потребителя многократно покупать различные дорогие кабели в поисках «наилучшего звучания».
• Поэтому существует очень много информации о том, как звучат те или иные кабели. И о том, что кабель существенно влияет на звук. И о том, что кабель – самый главный компонент аудиосистемы. Это естественно, люди хотят заработать деньги, продавая аудиокабели. Даже если для этого приходится немного обманывать.
• Я не пытаюсь бороться с этим явлением. Те, кто хочет быть обманутым, обязательно позволят себя обмануть. Я обращаюсь к тем, кто доверяет разуму.

05.05.2021

Total Page Visits: 1791 — Today Page Visits: 1

Как выбрать сечение акустического кабеля для колонок

Основными параметрами, при определении сечения кабеля для акустики, являются характеристики низкочастотного тракта. Обычно известна паспортная мощность усилителя низкой частоты и сопротивление колонок. Нужно использовать не номинальную, а максимальную или пиковую мощность. Сначала определяется напряжение в данной цепи. Для этого нужно умножить пиковую мощность усилителя на сопротивление акустики и из произведения извлечь квадратный корень. U=√P*R. Например при максимальной мощности УНЧ 60 ватт и сопротивлению акустической системы 4Ом, напряжение в кабеле будет порядка 15,4 вольта.

Далее нужно узнать ток. Для этого мощность усилителя делится на напряжение: I=P:U или полученное напряжение делится на сопротивление.I=U/R. В обоих случаях ток в цепи будет равен 3,8 А. Провод с сечением 1,5 мм2 выдерживает ток до 15 ампер, следовательно для данных параметров такого кабеля будет вполне достаточно. В бытовых музыкальных комплексах, длина соединения бывает небольшой, поэтому можно пренебречь собственным сопротивлением провода.Сопротивление провода между усилителем и колонками должно быть минимальным, поэтому большее сечение провода использовать рекомендуется, а уменьшать его нельзя.

Результаты измерений

Результаты измерений всех четырёх кабелей показаны на рисунке 9. Измерялись два параметра:

— активное (омическое) сопротивление, на графиках оно обозначено «R».

— реактивное (индуктивное) сопротивление, на графиках оно обозначено «X».

На самом деле измерительный прибор показывает значения сериесных — последовательных сопротивлений Rs и Xs (рис. 7). При измерении активного и индуктивного сопротивлений кабеля это не важно, а когда дойдёт до измерения ёмкости, я об этом расскажу подробнее.

Рис. 9.

Рисунок 9 сам по себе очень интересный, но им пользоваться неудобно из-за того, что все кабели имели различное сечение провода и разную длину: 10…12 метров. Поэтому дальше я показываю графики обработанных результатов измерений.

Для большей наглядности я нормировал графики параметров каждого из кабелей к активному сопротивлению этого кабеля на частоте 100 Гц. То есть все дальнейшие графики показывают, как изменяется сопротивление каждого из кабелей по отношению к его активному сопротивлению R на частоте 100 Гц. Тогда их можно корректно сравнивать. В этом случае на результаты не влияет ни длина кабеля, ни его сечение. Только конструкция.

И начнём, конечно же, с самого главного – страшного и ужасного скин-эффекта.

Физические характеристики аудио кабеля, влияющие на качество звуковоспроизведения

Рассмотрим степень влияния на качество аудио кабеля чистоты меди жилы, скин-эффекта, экранирующей оплетки, шероховатости, покрытия жил и изоляции.

Влияние на звуковой сигнал чистоты меди

Согласно ГОСТ 859-2001 для изготовления проводов кабелей используется медь чистотой более 99%, в которой максимальная доля примесей в худшем случае не превышает 1%, что практически не влияет на ее проводимость.

Присутствующий в меди кислород обладает вентильным эффектом, работает как диод, выпрямляя синусоиду. В бескислородной меди марки М0 количество кислорода не превышает 0,001%. В раскисленной марки М1 – 0,01%, что теоретически может добавлять нелинейные искажения в звуковой сигнал не более, чем на эту величину.

На практике вносимые искажения многократно меньше, так как диоды шунтируются чистой медью. Таким образом, наличие кислорода в меди не влияет на естественность звучания.

Для справки. Ученые В. М. Большов и В. И. Гукин установили, что человеческое ухо не фиксирует нелинейные искажения величиной менее 3%.

Влияние скин-эффекта

При прохождении переменного тока через проводник вокруг него возникает переменное электромагнитное поле, которое создает электрическое индукционное поле, нелинейно взаимодействующее с электромагнитным полем. В результате плотность тока от центра оси провода смещается к его поверхности. Это поведение переменного тока назвали скин-эффектом.

Скин-эффект начинает проявляться на частотах более 100 Гц в проводах сечением более чем 0,75 мм2. Таким образом на низкие частоты (басы) влияния не оказывает. С увеличением частоты начинается плавное проявление скин-эффекта, и на частоте 20 кГц потери увеличиваются до 0,25 дБ, что заметить практически невозможно. Но даже если имеется идеальный слух, то всегда можно скомпенсировать потери в высокочастотном диапазоне с помощью эквалайзера.

На проводах сечением менее 0,75 мм2 скин-эффект в звуковом диапазоне отсутствует. Поэтому, для получения кабеля без скин-эффекта для подключения звуковых колонок к усилителю, например, сечением 1,5 мм2, достаточно свить два изолированных провода сечением 0,75 мм2. Так делают многие производители аудиокабелей.

Об экранирующей оплетке кабеля

Применяемая в дорогостоящих аудио кабелях экранирующая оплетка из цветных металлов не защищает от низкочастотных электромагнитных полей, а высокочастотные поля, от которых экранирование может защитить, в нормальных условиях создают ЭДС в проводах кабеля величиной несколько микровольт.

Уровень влияния такого поля составляет сотые доли дБ, что услышать, даже когда сигнал на колонки не поступает, невозможно.

О количестве жил и их диаметре в проводах акустического кабеля

Количество и сечение жил в проводах кабеля на качество звука не влияет. Чем больше жил и меньше их диаметр, тем эластичнее будет кабель. Вопрос актуален для случая, если необходимо часто транспортировать аудиосистему и свивать кабель.

Влияние шероховатости и покрытия проводов кабеля

Согласно Закону Ома, сила тока в замкнутой цепи зависит только от ее сопротивления, поэтому даже большая шероховатость проводов снизит на 0,1% сечение провода, что практического влияния не окажет.

Покрытие проводов благородными металлами оправдано только для снижения влияния скин-эффекта на частотах выше 100 кГц. Поэтому для аудио кабеля значения не имеет. Изоляционное покрытие вполне справляется с защитой меди от внешних воздействий. Оправданным может быть покрытие только клемм на концах проводов.

Влияние материала изоляции проводов кабеля

Любые электрические провода, в том числе и для подключения звуковых колонок, для защиты от короткого замыкания и внешних воздействий окружающей среды покрываются изоляцией. Изоляция делается из диэлектрического материала и в прохождении тока по кабелю участия не принимает. Так как напряжение, подаваемое с усилителя на колонки, не превышает сотни вольт, то материал изоляции значения не имеет.

Вывод

Качество акустического кабеля определяется только его поперечным сечением.

Чистота и структура кристаллов меди, внешнее покрытие проводов, шаг скрутки, сечение жил в проводе и их количество, материал изоляции – практически не оказывает влияние на естественность воспроизведения музыкальных произведений.

При недостаточном сечении проводов часть мощности будет рассеиваться на них и в моменты максимальной громкости низкие частоты (басы) будут звучать без искажений, но несколько тише, потому что в общей звуковой мощности они составляют более 70%.

Эксплуатация

В завершение дадим несколько рекомендаций относительно эксплуатации акустического кабеля. Поскольку он представляет собой довольно деликатную конструкцию, необходимо придерживаться определенных правил, что позволит существенно продлить срок эксплуатации:

• недопустимо скручивать, ломать или изгибать кабель, особенно это касается моножильных моделей;
• звуковой провод нельзя передавливать, сжимать, а также оказывать на него другие механические воздействия;
• акустические кабели не рекомендуется располагать параллельно с сетевыми, поскольку это может вызвать наводки и, как следствие, потерю качества звука;
• не прокладывайте кабель рядом с конструкциями, в которых используются ферромагнитные материалы;
• концы провода нельзя оставлять «открытыми»;
• соединять между собой положительные и отрицательные жилы недопустимо, поскольку это может привести к короткому замыканию и, как следствие, поломке усилителя;
• не используемый кабель лучше отсоединить;
• не стоит наращивать провод, это приведет к возникновению устойчивых помех;
• в процессе эксплуатации контакты могут подвергнуться окислению, поэтому их необходимо время от времени очищать;
• по возможности старайтесь не использовать кабели большой длинны, если в этом нет необходимости.

Расчет сечения акустического кабеля для подключения звуковой колонки

Согласно рекомендациям, сопротивление провода для подключения звуковой колонки не должно превышать 5% ее сопротивления. В таблице представлено максимально допустимое сопротивление проводов кабеля в зависимости от величины сопротивления звуковой колонки.

При расчете следует учесть, что общее сопротивление кабеля будет в два раза больше, так как он состоит из двух проводников. Чем сопротивление кабеля меньше, тем лучше.

Метр длины медного провода любого сечения имеет известное сопротивление. Поэтому зная допустимое сопротивление кабеля и его длину по таблице можно выбрать подходящий.

Например, нужно выбрать кабель длиной 2 метра для подключения звуковой колонки сопротивлением 4 Ома. Из таблицы «Допустимое сопротивление кабеля для подключения звуковой колонки» определяем, что сопротивление проводов кабеля не должно превышать 0,2 Ом. Кабель имеет два провода, значит, значение нужно поделить на два, получается 0,1 Ом. В столбце 2 метра подходящим значением является 0,08 Ом, перемещая взгляд влево по горизонтали видим, что подойдет кабель с сечением провода 0,5 мм2 (диаметр 0,8 мм).

Как видите, по вышеприведенным таблицам выбирать сечение провода для динамика неудобно. Поэтому обе таблицы были сведены в одну, что позволит быстро и безошибочно выбрать кабель.

Теперь достаточно по сопротивлению динамика узнать необходимое сечение провода в столбце длины кабеля. Например, для подключения звуковой колонки сопротивлением 4 Ом, удаленной от усилителя на 3 метра понадобится кабель с сечением провода 0,54 мм2.

ГОСТ 22483-2012 предписывает стандартный ряд сечений проводов кабелей для производителей и провод выбранного сечения в продаже может отсутствовать.

Поэтому решил сделать таблицу, с помощью которой выбор сечения провода для акустического кабеля можно сделать с учетом стандартного ряда сечений.

Выбирается сечение провода по этой таблице, так же, как и с помощью предыдущей, только в результате вы получите сразу стандартное значение.

Если у вас есть в наличии отрезки медного кабеля достаточной длины, то можно узнать, подойдет ли он для использования в качестве акустического.

Сечение провода измерять приборами невозможно, но его можно вычислить по диаметру, измеренному штангенциркулем или микрометром.

Для акустического кабеля подойдет любой многожильный медный провод для электропроводки. Если сечение многожильного провода кабеля неизвестно, то его можно определить с помощью опубликованной на сайте методике.

Введение

Системы оповещения широко применяются в различных сферах человеческой деятельности, например, системы оповещения и управления эвакуацией СОУЭ, системы оповещения о чрезвычайных ситуациях (локальные ЛСО и централизованные ЦСО системы оповещения). Основное назначение системы оповещения – оповещение людей о той или иной угрозе, донесение до них информации, касающейся их личной безопасности в случае каких-либо экстренных ситуаций: пожаров, техногенных катастроф, террористических угрозах. Системы оповещения являются обязательной составляющей практически любой системы безопасности, в которой являются конечным исполнительным элементом – посредником между техническими средствами и человеком. Достоверность передачи информации в системе оповещения подтверждается электроакустическим расчетом, частью которого является расчет оптимального сечения токопроводящей жилы провода, минимизирующего потери
.

Системы оповещения, в зависимости от условий применения и способа передачи, можно разделить на беспроводные и проводные. Проводные системы, транслирующие звуковую или речевую информацию называются трансляционными системами.

Трансляционные системы, в зависимости от принципа построения, можно разделить на локальные и распределенные. В распределенных системах звуковой трансляции используется принцип трансформаторного согласования, в котором к трансляционным усилителям – усилителям с трансформаторным выходным каскадом, подключаются специализированные трансформаторные громкоговорители. При построении распределенных систем громкоговорители, являющиеся нагрузкой, подключаются к соединительной линии параллельно и распределяются вдоль нее. При трансформаторном согласовании звуковая информация передается на повышенном напряжении, что позволяет снизить токи, а следовательно, и нагрузку на провода, увеличить длину соединительной линии и дальность передачи сигнала. Протяженные трансляционные линии строятся следующим образом: вначале прокладывается основная линия, к которой через распределительные коробки подключается нагрузка.

В трансляционных линиях неизбежно возникают потери вызванные наличием собственного сопротивления токопроводящей жилы. Большие потери могут привести к снижению уровня и качества передаваемого сигнала, поэтому не маловажной является задача расчета потерь на проводах и сопряженная с ней задача расчета оптимального сечения токопроводящей жилы провода соединительной линии.

Какими кабелями подключать

Для подключения акустики к телевизору используется множество кабелей, в зависимости от типа подключения и имеющихся выходов на обоих устройствах. Чаще всего используются провода 2RCA – 2RCA, mini Jack – mini Jack, SCARD – SCARD или комбинированные на их основе, реже – коаксиальный или оптический.

Если на подсоединяемых устройствах имеются выходы HDMI, рекомендуется использовать их, потому что это обеспечит наивысшее качество звука. Однако, независимо от типа подключения, нужно приобретать высококачественный кабель. Дешевый китайский провод характеризуется значительными потерями сигнала при его передаче, а значит – плохим качеством звука. В худшем случае — такие провода вовсе не будут работать.

Поток сигналов

Первое, что нужно знать о передаче аудио, – это то, что звук линеен. Обычно для этого требуется выход или вход. К портам первого типа подключаются приемники аудиосигнала, а второго – его источники. При этом выходы соединяются со входами через цепочку устройств.

Например, при подключении CDJ или контроллера к DJ-микшеру, выходы первого устройства должны направлять аудио на входы второго. При этом порты MASTER, BOOTH и REC OUT являются выходами, а каналы – входами.

Что такое витая пара

Выбирая кабель, вы столкнетесь с таким термином, как витая пара. Это попарно скрученные и изолированные проводники. Использование сразу двух изолированных шнуров позволяет снизить магнитные помехи и обеспечить дополнительную защиту от механических или химических повреждений. В продаже такие шнуры маркируются TP: Twisted Pair.

Витую пару используют в акустике, когда длина проводников должна быть значительной. Но будьте внимательны: есть 7 категорий этих шнуров. Выбирайте проводники 6 или 7 категории, потому что их делают только из меди, в то время как другие пары могут быть сделаны из омедненного алюминия или стали. Чистая медь увеличивает стоимость акустики, но она окупается чистотой звучания.

Кабели этого типа могут быть одножильными и многожильными. Это влияет на звучание: чем дальше друг от друга разнесены проводники, тем меньше слитность звука.

Многожильная витая пара 6 категории

Измерения аудиокабелей

Пример результата измерений показан на рисунке 7. В принципе, можно пользоваться и такими результатами, они достаточно хороши. Но для большего удобства я экспортировал результаты измерений в программу Excel и там строил более удобные и наглядные графики.

Рис. 7.

Измерения проводились в диапазоне от 100 Гц до 100 кГц. Использовать более низкие и более высокие частоты не имеет смысла. Шаг по оси частот был равен 1/6 октавы, что обеспечило отличное разрешение по частоте. На рисунке 8 показан пример графика, построенного по результатам измерений. На графике показаны точки, в которых производилось измерения – их шестьдесят штук. На других графиках такие точки не показаны для большей наглядности графиков.

Рис. 8.

Сравнение акустического провода и электрического

Внешний вид и жесткость

И так, продолжим изучение и сравнение. Зачистим изоляцию и рассмотрим сами медные жилы.

Этот провод акустический, название производителя – OEHLBACH

Другой провод электрический, производитель может быть любой, но внешний вид его будет такой.

Чисто визуально – они сразу имеют отличия

Первый образец на ощупь и на изгибание – очень мягкий, что у меня это вызывало некую осторожность и подозрения – “а он реально сможет выдержать те нагрузки, которые заявлены производителем?” Надеюсь, что да. Второй провод раза в три жестче на изгиб

Чем это вызвано? Рассматривая жилы можно сразу заметить, что у второго провода (электрического) каждая жилка значительно толще, чем у аудиопровода (акустического). Это и является причиной такой “мягкости” на ощупь.

Второе, что придает гибкости акустическому проводу – отсутствие второй защитной оболочки. В электрическом проводе, каждая жила имеет свою изолирующую оболочку. Сверху провода покрыты общей (обычно белого цвета) оболочкой. Она достаточно толстая и изготовлена из ПВХ.

Акустические провода покрыты, мягким на ощупь, материалом на основе силикона (прозрачный). И отсутствие второй изолирующей оболочки позволяет получить “мягкий” провод для акустики.

Расчет потерь в линии

Протяженные линии имеют достаточно большое собственное сопротивление, что приводит к рассеянию (потере) на них части мощности. Данный факт нельзя не учитывать. На практике первоначально рассчитывают потери по напряжению, а уже от них переходят к потерям по мощности.

Потери по напряжению – отношение напряжения на линии Uл к общему напряжению на входе линии Uвх:

По закону Кирхгофа отношение сопротивлений пропорционально отношению падающих на них напряжений, поэтому потери по напряжению Пн удобнее выразить через полученные ранее сопротивление линии Rл и сопротивление нагрузки Rн:

Определим величину потерь по напряжению для распределенной линии. Так как коэффициент распределения Кр (Таблица 2) демонстрирует словное уменьшение длины линии, а, следовательно, и ее сопротивление Rл, то и потери в такой линии должны соответственно уменьшиться.

Дополним формулу (15) коэффициентом распределения Кр, Таблица (2):

На практике рассчитывают не только потери по напряжению, но и потери по мощности.

Потери по мощности – отношение мощности выделенной на линии Pл к общей приложенной мощности: сумме мощностей выделенной на линии и на нагрузке Pн.

Потери по мощности удобно рассчитывать через потери по напряжению (16), для чего достаточно учесть, что мощность нагрузки прямо пропорциональна квадрату напряжения на нагрузке (см. формулу 6):

Пример: Из (18) видно, что при потерях по напряжению более 25% (Величина 25% по существующим нормативам является максимально-допустимой), потери по мощности (Пм=(1–((100–25)/100)2)*100=44%) приближаются к 50% (мощность уменьшается в 2 раза (уменьшение мощности в 2 раза (соответствует уменьшению звукового давления на 3дБ), что ощутимо для слушателя)), поэтому величину потерь по напряжению Пн > 25% будем считать критической.

Критерии выбора

Подбор акустического кабеля для колонок – это важная и ответственная задача, к которой следует подходить со всей серьезностью и ответственностью. Лучше всего полагаться на технические факторы. Рассмотрим некоторые из них:

• при покупке кабеля для соединения колонок между собой не следует автоматически рассчитывать на то, что вы приобретете товар высокого качества, будьте готовы даже к негативному исходу;
• отдавайте предпочтение продукции, изготовленной проверенными, популярными и пользующимися авторитетом среди пользователей компаниями – такой товар будет соответствовать всем международным стандартам;
• при выборе сечения кабеля лучше всего выбирать вариант достаточной ширины – это необходимо для того, чтобы по нему могло проходить достаточное количество тока;
• если сомневаетесь, какой кабель взять, то отдавайте предпочтение тому варианту, который сверху покрыт лаком (все дело в том, что подобное покрытие поможет обезопасить вас от возникновения короткого замыкания);
• при проверке работы кабеля вы должны убедиться в том, что качество звука с течением времени не ухудшается;
• что касается показателей сопротивления, то они должны обладать значениями, которые превышают средние арифметические (помните, что сопротивление оказывает влияние на уровень качества передачи сигнала) и т. д.

Адаптеры

Иногда случается, что разная аудиоаппаратуры, требующая соединения, оборудована разъемами разного типа (например, когда требуется подключить двухканальный контроллер DDJ-SR, у которого имеются только 1/4″ выходы, к двум динамикам с XLR-входами). Самый простой способ решить эту проблему – использовать специальные адаптеры. Хотя они удобны, лучше применять специальные акустические кабели (их тоже можно считать адаптерами с проводом между разъемами).

Адаптеры могут быть громоздкими, а в случае некоторых производителей – не самыми надежными устройствами, способными снижать уровень сигнала и привносить в него шум. Учитывая, что большинство акустической аппаратуры имеет тенденцию подключаться горизонтально, тяжелый вес переходника может перегрузить гнезда и привести к поломке оборудования.

Толщина имеет значение!

Так какой толщины следует выбирать провод для подключения акустики? Если не задаваться вопросом о качестве меди, то возьмем в рассуждения только длину и сечение. Далее буду говорить “акустический провод”, а подразумевать простой провод (электрический). Для многих меломанов, а тем более аудиофилов – это очень важный момент. Но не будем обсуждать бренды даже у электрических проводов. Мы уже затрагивали эту тему.

Длина акустического провода

У каждой акустики будет свой провод, своя длина, так как у всех разные помещения где предполагается слушать музыку. И подбирать длину следует так, что бы провода хватало точь-в-точь для подключения, ну или по удобному месту прокладки, что бы потом не спотыкаться через провод, что бы было удобно производить уборку помещения.

Но следует помнить, что чем длиннее провод, тем толще он должен быть. Чисто из школьной физики, что бы “больше электронов проносились по проводу за единицу времени”. Чем больше размер акустики, предполагаю, тем будут более мощные динамики и они потребуют много энергии. Только в том случае, колонки смогут отдавать весь свой потенциал.

Представим, что колонки (высота их предположим – 1,2 метра) стоят в трех метрах друг от друга, а по середине расположена аппаратура, которая будет “раскачивать” акустику. Тогда, для подключения потребуется 2-2,5 метров провода на каждую колонку. Примерно пол метра оставляем на подключение к терминалам, так как они часто расположены выше чем 30 сантиметров от пола. И ещё по полметра для подключения к терминалам усилителя.

Но это всё приблизительно! Примерно так и получится, ну может даже чуть меньше. Но однозначно, что делать бухту провода под стойкой аппаратуры из “лишнего” провода, совершенно не стоит.

Толщина акустического провода

Теперь о том, ради чего и затевалась эта статья – о толщине.

Сделаем проще. Изучите таблицу, что расположена ниже. Ограничимся таблицей до 10 метров. Дальше цифры будут примерно такие же, как при использовании провода длиной в 10 метров. Но не думаю, что кто-то в домашних условиях намерен использовать провод даже в 10 метров.

Сравниваем значения, указанные на колонках и смотрим на таблицу. К примеру, на моих колонках указано – 8 Ом. Я смотрю на левый столбик, ищу свою строку. Смотрю соответствующий столбик – длинна провода. У меня длина – 4 метра получается. И на пересечении строки (4 Ом) и столбца (4 метра) – получается сечение провода, которое мне нужно – 0,35 мм 2 . Но как-то меня эти цифры смущают…

В действительности, сейчас у меня подключена акустика проводом ПВС 2*1,5 мм 2 , в круглой ПВХ изоляции, с многожильными медными проводками. Они хорошо стыкуются с коннекторами терминалов. Скажете – он жесткий, и чересчур – толстый! Но это относительно. Стоит один раз проложить провод, раскрутить его, что бы он не тянулся в кольца, и он пролежит так хоть сто лет. Жесткость тут особой роли не играет и ни как не мешает.

Расчет сопротивления токопроводящей жилы провода в зависимости от длины и температуры

Для определения сопротивления жилы провода воспользуемся известным соотношением: сопротивление жилы провода прямо пропорционально длине и обратно пропорционально сечению жилы провода

:

В большинстве ссылок приводится значение удельного сопротивления токопроводящей жилы провода для меди r = 0,0175 Ом*мм2/м. Эта величина соответствует температуре t=0°С. С увеличением температуры удельное сопротивление жилы провода заметно увеличивается, что нельзя не учитывать при расчетах.

Зависимость удельного сопротивления жилы провода от температуры:

ВНИМАНИЕ: Формулы (3) и (4) можно использовать, только в том случае, если характеристики применяемого кабеля отсутствуют.

Пример: для огнестойкого кабеля UTP-3нг(А)-FRLS Nx2x0,52 на сайте производителя приводятся следующие характеристики (см. рис.1 ):

Рис. 1 — Электрические параметры огнестойкого кабеля UTP-3нг(А)-FRLS Nx2x0,52

Характеристики акустических проводов

Отличный звук, получаемый в результате передачи, зависит от следующих факторов:

1. Тип материала.
2. Характеристика изоляции.
3. Внутренняя схема строения материала.

Например, чистота и глубина басов абсолютно зависима от эксплуатируемого металла. Другие параметры влияют на тембр и слитность получаемого звука. Как и упоминалось выше, только медь является наилучшим металлом для подобных проводов. Но и она бывает разного качества.

Медные кабели подразделяются на несколько категорий:

• ТРС — медь грубой очистки, используется в проводах бюджетного ценового сегмента. Применяется при невысоких требованиях к звучанию.
• OFC — бескислородная и с отличной проводимостью. Этот проводник доступен лишь в средней бюджетной категории товара, так как передает сигнал без малейших потерь и помех. Приемлемая цена и достойное качество сделали данный товар популярным во всем мире.
• РСОСС — чистая медь, полученная по принципу вытяжки расплава без прерываний. Технология создана в Китае. Продукция с такой медью занимает лидирующее место и позиционируется как дорогостоящий товар.

В отличие от меди, драгоценные металлы лучше проводят ток. Но вот по ценовому вопросу серебро гораздо чаще используется для производства проводов. К примеру, лучший акустический кабель с внедренным серебром может стоить от 100 евро. Такие дорогие провода в основном эксплуатируются для элитного или концертного оборудования. Еще перспективными считаются композитные провода. Кроме этого, существуют и компонентные, куда вместе с медью добавляют углерод, благодаря чему создается дополнительная защита от искажений и другие положительные свойства.

Алгоритмы расчета

Алгори

1. Рассчитаем коэффициент потерь, формула (19).
2. Рассчитаем коэффициент распределения, Таблица (2).
3. Рассчитаем удельное сопротивление по меди, с учетом температуры, формула (4).
4. Рассчитаем суммарную нагрузку в линии, формула (8).
5. Подставим полученные значения в формулу (20).

Алгоритм №1 «Расчет потерь по напряжению в существующей линии

1. Рассчитаем сопротивление жилы провода, с учетом температуры, формулы (4), (5).
2. Рассчитаем суммарную нагрузку в линии, формула (8).
3. Рассчитаем сопротивление нагрузки, формула (6).
4. Рассчитаем коэффициент распределения, Таблица (2).
5. Рассчитаем потери по напряжению, формула (16).

Что такое бутылочное горлышко

Метафора «бутылочное горлышко», прижившаяся в терминологии компьютерной индустрии и электроники, менеджмента, психологии и других сфер человеческих знаний и деятельности, обозначает элемент, тормозящий всю систему независимо от качества ее компонентов.

Акустический кабель тоже может стать «бутылочным горлышком»: неверно подобранный или некачественный кабель снижает производительность системы и деформирует звучание, поскольку не способен корректно передавать частоты, исходящие от усилителя.

Итак, какие характеристики проводника необходимо учитывать при выборе?

Кабельная продукция

Здесь ассортимент производителей намного шире, чем в случае с разъёмами. Вдобавок, как показывает практика, здесь есть такой момент, что не все типы или марки кабелей одинаково хороши. То есть наряду с отличными кабелями, в линейке производителя может быть как отличный, так и довольно посредственный кабель. Самые известные производители кабельной продукции — японские Canare, немецкие Klotz, Sommer Cable и Cordial, слышно много хорошего о компании Belden, основанной еще в 1902 году Джозефом Белденом в Чикаго, США. Говорят вся коммутация одной из самых крупной в мире прокатной выполнена на продукции Belden.

Какой акустический кабель лучше

По своей конструкции провода для звуковых систем могут быть одножильными и многожильными. В качестве изоляции в них применяется полихлорвинил, полиэтилен или тефлон. Провода могут быть одиночными или спаренными, круглыми или плоскими. Чтобы избежать большого количества соединительных линий для акустических систем обычно применяется сдвоенный шнур, где два изолированных параллельных проводника, помещены в общий пластиковый рукав. Для повышения помехозащищённости, некоторые типы соединительных линий, имеют в своей конструкции металлический экран.

Для придания проводу дополнительной жесткости, поверх пластиковой изоляции, может находиться защитная сетка из упругой пластмассы или композита. На концах, ближе к точкам подключения, линия делится на два отдельных проводника. Для соединения проводов с усилителем и выходными системами, провода оснащены концевыми разъёмами. На качественную передачу сигналов звуковой частоты влияет конструкция токопроводящих линий. Чаще всего, в качестве соединительных линий, используется многожильная конструкция, где проводник состоит из большого количества тонких жил. Одножильные провода применяются крайне редко. Многожильный проводник может иметь следующую конфигурацию:

• Пучкообразная
• Концентрическая
• Верёвочная

В первом случае жилы расположены произвольным пучком. Такой акустический кабель для колонок обладает низкими характеристиками и для подключения почти не применяется. Во втором случае жилы образуют пакет правильной круглой формы. Параметры такой линии соответствуют всем стандартам качественного звука. При веревочной конфигурации отдельные жилы образуют витые пары, что способствует хорошей передаче сигнала. Выходной НЧ провод может иметь не круглое, а плоское сечение. В нём каждая линия состоит из нескольких изолированных проводников, расположенных параллельно.

Мужские и женские типы разъемов

Неофициально штыревые соединения, которые имеют выступающую часть, называют «папами», а гнездовые контакты – «мамами».

Большинство проводов, используемых для подключения звуковой аппаратуры, с обеих сторон имеют разъемы мужского типа, а порты женского типа устанавливаются на оборудовании. XLR-кабели (более подробно они рассмотрены ниже) с одной стороны имеют соединитель типа «папа», а с другой – «мама». При этом выходы на аппаратуре всегда имеют штыревые контакты, а входы – гнездовые.