Корзина
28 отзывов
Надежный продавец Prom.ua
Инсталляционная компания «Велмекс»

Трансформаторные линии: принципы и преимущества

Трансформаторные линии: принципы и преимущества

18.12.13

Трансформаторные линии. Принципы и преимущества

Обычно, системы фонового озвучивания и оповещения представляют собой набор акустических систем, которые работают на одной линии усиления, подключены, преимущественно, параллельно. Как правило, различные АС звукового комплекса должны воспроизводить звуковой сигнал с разной интенсивностью. Через это, расчет общего сопротивления линии достаточно сложный и трудоемкий.

Решение этой проблемы пришло с появлением трансформаторных линий, которые значительно упростили расчеты при проектировании звуковых комплексов с большим количеством АС. В трансляционных усилителях, работающих на трансформаторные линии среднеквадратичное значение напряжения на выходе составляет 70, 100 или 120 В. На практике акустические системы подключаются к длинных линий с использованием понижающих трансформаторов, которые позволяют каждой АС „отбирать” с линии необходимую мощность, в то время как мощность на выходе усилителя максимальная.

Рассмотрим систему, состоящую из усилителя с выходом на 70 вольтовую линию и одной АС мощностью 5 Вт. При сопротивлении громкоговорителя 8 Ом, понижающий трансформатор в АС должен быть рассчитан таким образом, чтобы напряжение на его выходе, согласно закону Ома (U2=P*R), составляла 6,3В. Следовательно, коэффициент трансформации по напряжению равно в таком случае 0,09. Исходя из этого, можно утверждать, что усилитель испытывает на себе нагрузку сопротивлением:

Сопротивление нагрузки для различных мощностей акустической системы представлены в табл. 1 (70 вольтовая линия).

Таблица 1

Мощность

1 Вт

5 Вт

10 Вт

30 Вт

60 Вт

100 Вт

Сопротивление

5000 Ом

1000 Ом

500 Ом

167 Ом

83 Ом

50 Ом

Как видно из представленной таблицы, сопротивление акустических систем достаточно высокий, поэтому для расчета трансформаторной линии намного только просуммировать мощность всех АС, входящих в линию. Суммарная мощность АС должна равняться выходной мощности усилителя. На практике, желательно, чтобы суммарная мощность АС не превышала 80% максимальной выходной мощности усилителя.

Потери на линии

Предварительные расчеты были проведены для идеализированной системы, т.е. системы, в которые не имеет потерь мощности. На самом же деле, трансформатор, как и любой другой

элемент звуковой системы, приводит к определенным потерям мощности. В современных трансформаторов потери не должны превышать величину 1 дБ.

70 или 100 вольт

В мире существует несколько стандартов для трансформаторных линий. Большинство стран мира используют 100 вольтовые линии, страны же Северной Америки - 70 вольтовые. 100 вольтовые линии имеют преимущество над 70 вольтовыми в том, что суммарная мощность акустических систем может в большей при одном и том же общем сопротивлении всей линии.

В настоящее время многие производители акустических систем монтируют в АС переключатели режимов работы. При этом, при условии постоянного сопротивления первичной обмотки трансформатора, например, 500 Ом, АС мощностью 10 Вт 70 Вт будет иметь мощность 20 Вт при использовании 100 вольтовой линии. В таком случае, трансформатор АС должен быть рассчитан на наибольшее напряжение на котором может использоваться, чтобы избежать его повреждения.

Другие преимущества трансформаторных линий

Кроме того, использование трансформаторных линий значительно упрощает расчеты при разработке звукового комплекса, существует еще несколько убедительных технических аргументов.

Параллельное включение. Использование обычный АС с входным сопротивлением 8 Ом не дает возможности параллельного подключения большого количества систем. Это приводит к значительному снижению общего сопротивления линии и, как следствие, может привести к повреждению усилителя. Последовательно-параллельное подключение АС не всегда является оптимальным решением проблемы. В трансформаторных линиях сопротивление АС достаточно высок, чтобы обеспечить параллельное включение большого их количества.

Сечение кабеля. Высокое входное сопротивление АС дает возможность использовать кабели с меньшим сечением. Падение напряжения на кабеле, а как следствие и потеря мощности, прямо пропорциональное сопротивления кабеля и обратно пропорциональна сопротивлению АС. За использование 8-ми омных АС, сечение кабеля должен быть достаточно большим (соответственно, сопротивление - низким) для обеспечения минимальных потерь мощности. В то же время, если сопротивление АС составляет величину, допустим, 100 Ом, можно использовать кабель с большим внутренний сопротивлением. Такой кабель имеет меньшее сечение и более низкую стоимость. Это дает возможность сэкономить средства при создании системы.

Выбор мощности. Во многих системах озвучивания есть необходимость использовать АС на различных мощностях, что объясняется разной высотой потолка помещения, плотностью размещения АС или пожеланиями заказчика. Наличие переключателя мощности в трансформаторных АС позволяет выбирать нужный уровень мощности для каждой отдельной системы.

Почему трансформаторные линии называют „линиями с постоянным напряжением”

Иногда трансформаторные линии действительно называют линиями постоянного напряжения. Но это не означает, что по кабелям бежит ток с неизменным значением постоянного или переменного напряжения 100 В. Этот термин раньше применяется в первых телефонных линий.

Дело в том, что при высоком соотношении входного сопротивления АС к выходного сопротивления усилителя среднеквадратичное значение напряжения на входе АС остается практически неизменным при изменении сопротивления АС. То есть, это означает, что среднеквадратичное значение амплитуды звукового сигнала, который подается на 5-ти ваттную АС (что соответствует 1000 Ом входного сопротивления) составляет величину 70 В, останется неизменным, если 5-ти ваттную АС заменить на 50-ти ваттную (100 Ом). Следовательно, напряжение в системе практически не зависит от сопротивления линии. В случае, уменьшение входного сопротивления, АС потребляет от усилителя больший ток, и как следствие увеличивается мощность. Можно сделать вывод, что термин „постоянное напряжение” не является исчерпывающим для описания принципа работы трансформаторных линий.

Вывод

Полное понимание концепции создания трансформаторных линий, это первый шаг к успешному завершению любого проекта. Использование простых математических расчетов дает возможность инсталляторам устанавливать большие системы озвучения для парков, стадионов, больших торговых комплексов, и т.д. Кроме того, трансформаторные линии экономят средства за использования более дешевых кабелей для акустических систем.