Схемы автозвука: особенности установки и подключения аудиосистемы в автомобиле

Какие бывают основные схемы построения автозвука. Как правильно выбрать и установить компоненты аудиосистемы в машине. Как настроить автозвук для получения качественного звучания. На что обратить внимание при подключении усилителя и динамиков.

Основные схемы построения автозвука

При планировании аудиосистемы в автомобиле можно выделить три основные схемы построения звука:

• Классическая — звук воспроизводится спереди, создавая эффект «сцены»
• Дискотечная — звук играет со всех сторон
• Мультимедийная — система окружающего многоканального звука

Рассмотрим подробнее особенности каждой схемы:

Классическая схема автозвука

Считается наиболее правильной с точки зрения звучания и восприятия. Основные компоненты:

• Фронтальная акустика (передние динамики)
• Сабвуфер

Особенности классической схемы:

• Создает эффект «сцены» в районе лобового стекла
• Сабвуфер располагается в багажнике, но бас слышен спереди
• Позволяет получить четкое стереозвучание
• Применяется в соревнованиях по автозвуку

Дискотечная схема

Особенности:

• Динамики расположены по всему салону
• Звук идет со всех сторон
• Отсутствует четкая стереокартина
• Подходит для электронной музыки

Мультимедийная схема

Воспроизводит многоканальный окружающий звук. Компоненты:

• 5 основных каналов (2 фронт, 2 тыл, 1 центр)
• Канал сабвуфера

Подходит для просмотра фильмов в машине. Требует специальных записей в формате 5.1.

Выбор компонентов автозвука

При подборе компонентов для автозвуковой системы необходимо учитывать следующие факторы:

Акустика

• Размер и место установки динамиков
• Установочная глубина
• Качество и бренд

Рекомендуется выбирать 2-компонентную акустику известных производителей.

Усилитель

• Мощность
• Количество каналов
• Качество компонентов
• Наличие защиты от перегрузок

Лучше отдавать предпочтение моделям известных брендов с качественной элементной базой.

Провода

Необходимы 3 типа проводов:

• Силовые — для питания компонентов
• Акустические — для подключения динамиков
• Межблочные — для передачи сигнала

Сечение силовых проводов — от 4 Ga, акустических — от 8 Ga. Межблочные провода влияют на чистоту звучания.

Схемы подключения автозвука

Существует несколько основных схем подключения компонентов автозвука:

1. Классическая 4-канальная схема

• Головное устройство
• Фронтальная акустика
• Сабвуфер
• 4-канальный усилитель

Особенности: простота настройки, компактность, экономия места.

2. Схема с тыловой акустикой

• Головное устройство
• Фронт
• Тыл
• Сабвуфер
• 5-канальный усилитель

Подходит для пассажиров на задних сиденьях. Сложнее в настройке.

3. Схема с мощным басом

• Головное устройство
• Фронт
• Сабвуфер
• 2-канальный усилитель на фронт
• 2-канальный усилитель на сабвуфер

Позволяет получить более мощный бас за счет отдельного усиления сабвуфера.

4. Схема с поканальным усилением

• Головное устройство
• Фронт
• Сабвуфер
• 4-канальный усилитель на фронт
• 2-канальный усилитель на сабвуфер

Обеспечивает максимальное качество звучания за счет индивидуального усиления каждого канала.

Установка компонентов автозвука

Процесс установки аудиосистемы включает следующие основные этапы:

1. Прокладка силовых проводов из подкапотного пространства в салон
2. Установка высокочастотных динамиков на стойках лобового стекла
3. Прокладка акустических и межблочных проводов к усилителю
4. Подключение проводов к усилителю
5. Установка и подключение сабвуфера

При прокладке проводов нужно соблюдать следующие правила:

• Силовые провода прокладывать отдельно от сигнальных
• Использовать защитные трубки в местах прохода через металл
• Обеспечить надежную фиксацию проводов

Настройка автозвука

После подключения всех компонентов необходимо выполнить настройку системы:

Настройка частот среза

1. Для сабвуфера установить фильтр LPF на 50-70 Гц
2. Для фронта установить фильтр HPF на 70-90 Гц

Настройка чувствительности

1. На усилителе выставить чувствительность в 0
2. На магнитоле включить максимальную громкость
3. Плавно увеличивать чувствительность до появления искажений
4. Немного уменьшить чувствительность

Правильная настройка позволит получить максимально качественное звучание без искажений.

Особенности работы автомобильных усилителей

Современные автомобильные усилители обладают рядом особенностей:

Защита от низкого напряжения

В системах Start-Stop напряжение может падать ниже 7В. Усилители оснащаются схемами для работы при кратковременных провалах напряжения.

Защита от перегрузок

Усилители имеют схемы защиты от:

• Короткого замыкания
• Перегрева
• Перенапряжения

При срабатывании защиты усилитель отключается или снижает мощность.

Охлаждение

Для эффективного охлаждения усилители оснащаются:

• Радиаторами большой площади
• Вентиляторами

При выборе усилителя нужно учитывать условия его размещения и климатические особенности региона.

Установка автозвука ✪ Схема подключения автозвука

Любое нормальное дело начинается с планирования. Думаю с этим все согласятся! Ведь значительно проще составить заранее план и потом воплощать в жизнь его пункты, чем пытаться что-то сделать даже не понимая что, кидаясь из стороны в сторону. Автозвук не исключение.

На сегодняшний день можно выделить три основных схемы построения звука в автомобиле:

• «классическая» — где звук воспроизводиться спереди, как бы со «сцены»;
• «дискотечная» или «клубная» — где звук играет со всех сторон;
• «мультимедийная» — это как в системах «домашнего кинотеатра», т. е. система окружающего многоканального звука.

Теперь остановимся и рассмотрим вышеуказанные схемы более подробно. Выясним плюсы и минусы так сказать!

Схема №1 — «Классическая»

Такая схема, где весь звук идёт спереди (со «сцены») в мире caraudio считается наиболее правильной и для звука и для слушателя. Сразу скажу, что в соревнованиях по автозвуку применяется только она. И не зря! Человек всегда старается посмотреть в сторону источника звука. Разговаривая с собеседником, мы смотрим в его сторону. На концерте или спектакле мы ведь тоже не садимся спиной к сцене, правильно? Так уж устроены и взаимосвязаны наши органы чувств – зрение и слух. Поэтому в автомобиле вполне естественно стремление получить в результате звук «со сцены».

«Сценой» принято называть пространство в районе лобового стекла над приборной панелью автомобиля. В очень хороших аудиосистемах виртуальное пространство сцены выходит за пределы салона, и певица вполне может петь на краю вашего капота! Добиться этого тяжело, но возможно.

Итак «классическая» схема, как видно на рисунке, это фронтальная (передняя) акустика плюс сабвуфер. Вот тут первая проблема! Дело в том, что сабвуфер (это такой большой ящик литров на 20-30 с большим НЧ динамиком, вдруг кто-то ещё не знает), весьма проблематично расположить в передней части салона, зачастую единственное место — багажник. Но, а как же главный принцип «классической» схемы, где всё должно играть спереди, спросите вы?

Дело в том, что человеческое ухо не в состоянии локализовать (определить местоположение) частоты ниже 130-150Гц. Вот она «палочка-выручалочка»! Т. е. располагая сабвуфер в багажнике, при правильной настройке и хорошей фронтальной акустики мы чётко будем слышать бас спереди! Сделаю ударение на фронтальной акустике! Многие этому совершенно не уделяют внимание, но основной спектр (рисунок) БАСА играет именно ФРОНТАЛЬНАЯ АКУСТИКА, а не саб. Сабвуфер просто дополняет то, что уже фронт отыграть не в состоянии по физическим причинам.

Пока, на сегодняшний день (думаю и в ближайшем будущем) вся музыка, которую мы слушаем, записана в СТЕРЕО формате. Т. е. всего лишь два канала (правый и левый). Только-только начинают появляться записи с многоканальным звуком (как в фильмах). Но их количество пока просто ничтожно. Тем не менее, стереозапись позволяет при помощи двух разных каналов создать «панорамное» звучание, где мы четко можем определить, где расположен, допустим тот или иной инструмент или певец, т. е. определить КИЗ (кажущийся источник звука). Вот это и есть главная цель «классической» схемы — создание чёткого, объёмного стереозвучания.

Есть ещё одна проблема. В отличие от дома, где мы можем расположиться на одинаковом расстоянии между двумя колонками, в автомобиле мы всегда смещены от центра. Поэтому звук с ближних динамиков «долетает» до нас быстрее, чем с дальних. Из-за этого происходит перекос и разрущение стереообраза. Тем не менее, существует несколько вариантов борьбы с этой проблемой. Начиная от расположения динамиков, заканчивая применением DSP-процессора (процессор временных задержек).

Схема 2 — «Дискотечная»

До недавнего времени, да и сейчас у многих аудиосистема построена по этой схеме. Т. е. «фронт + тыл». Причем, зачастую, спереди стоит какая-то невразумительная акустика 10-13 см, зато сзади гордо возлежат многополосные овалы («блины», динамики 6”x9”). Либо вообще динамики в неограниченных количествах устанавливаются во всевозможные места в салоне автомобиля, по принципу – куда влезут. В результате – звук отовсюду и ниоткуда. Преимуществом такой системы является простота установки, недостатком – отсутствие «стереокартинки», невозможность определить месторасположение исполнителя и т. п. Вследствие чего наш бедный мозг, который так устроен, с сумасшедшей скоростью пытаясь определить, где же все-таки поёт певец, начинает «закипать»! Ну не понимает он, почему он (певец) мечется по всему салону!

Такая схема имеет право на жизнь при прослушивании электронной музыки типа «бум-бум», либо на автотусовках, где музыку слушают возле машины, а не в ней! Так же при мощном тыле хорошо глушить задних пассажиров (девчёнок), ведь вам (водителю) хочется БАСА, а им бедным этот динамик орёт в 10-20 см от уха! А когда к овалам ещё и добавляют сабвуфер – наступает «разрыв мозга»-))) Уверен, что фраза «сделай потише», от задесидящих, звучала неоднократно!-) . Также часто приходилось слышать фразы типа «я люблю звук вокруг». Но простите, это не «звук вокруг», это просто стереозапись где фронтальные (передние) два канала, просто продублированы на тыл. И всё! Это не «квадро» и не «домашний кинотеатр»! Вы где-нибудь видели, чтобы на концерте колонки располагались сзади слушателей? А эффект объёмности звучания достигается совсем другими способами. Для этого достаточно несколько маломощных динамиков, которые будут воспроизводить кусочек СЧ-диапазона.

Друзья, включайте мозги и ломайте стереотипы! Да-да, именно стереотипы, которые нам навязали автопроизводители. Рекомендую перечитать «Схему №1». При грамотном подходе можно и её организовать для автотусовок! Но кроме этого вы сможете и в машине слушать правильный звук!

Схема 3 – Мультимедийная

Это система многоканального звука. Что это означает? Это когда каждый канал (минимум 5.1) записывается отдельно и несёт свою (отдельную) звуковую информацию. Такая схема пришла из систем «домашнего кинотеатра», где с помощью звука создаётся «эффект присутствия».

В авто эта схема набирает обороты в основном для любителей посмотреть кино в машине. Есть и музыка в формате DTS (Digital Theater System). Возможно за ней будущее, но пока она очень мало распространена.

«5.1» -означает: 5 каналов (2 фронт, 2 тыл, 1 центральный) плюс 1 канал сабвуфера.

Построение музыкальной системы в автомобиле для начинающих и чайников

Построение музыкальной системы в машине состоит из следующих этапов: прослушивание и выбор компонентов, установка и настройка системы. Рассмотрим каждый этап подробнее для начинающих и чайников.

• Прослушивание и выбор компонентов
• Нужен ли конденсатор
• 4 схемы автозвука в машине
• Установка музыкальных компонентов
• Настройка музыкальной системы

Прослушивание и выбор компонентов

При выборе акустики для авто надо определиться с её размером и местом установки. Наиболее популярной является установка в подиумы на двери. Не меньшую роль играет размер и установочная глубина акустики. Нередко бывает, что дверь, её внутреннюю начинку и обшивку приходится подгонять под купленные компоненты. Рекомендации при выборе акустики — хорошие 2-компонентные динамики известного бренда.

Чем отличаются компонентная акустика от коаксиальной — подробнее в данной статье.

Усилитель — неотъемлемое звено грамотно построенной аудио системы в автомобиле. Выбирать следует среди продукции именитых фирм-производителей. Они сделаны из качественных комплектующих, имеют защиту от перегрузки и перегрева, обеспечивают качественное звучание. С выбором поможет статья — как выбрать усилитель.

Не менее важную роль играют провода для автозвука. Они подразделяются на силовые, акустические и межблочные. Силовые провода обеспечивают питанием головное устройство и усилитель. Сечение силового провода должно быть 4 Ga, акустического — 8 Ga. Это не является стандартом, а зависит от номинальной мощности инсталлируемой системы. Межблочные провода различаются длиной и наличием/отсутствием управляющего провода.

Бытует мнение, что дорогие межблочные провода лучше. От «межблоков» зависит чистота звучания, они отвечают за передачу звука. Хорошо зарекомендовали себя провода Daxx, Stinger и Чернов.

Как провод может влиять на звук? Каждый кабель — это линия передачи сигнала со своим комплексным сопротивлением. У него собственная емкость и индуктивность, которые влияют на взаимодействие со входными и выходными цепями соединяемой аппаратуры. Конечно, этим можно пренебречь и поставить дешевые кабели, но бывают фанаты автозвука, которым важно качество.

Нужен ли конденсатор для автозвука

Многие добавляют в систему конденсатор. При выборе нужно учитывать, что на 500 Вт номинальной мощности системы, достаточно конденсатора емкостью 0,5 Ф. Ориентироваться лучше на модели с автоматикой, чтобы избежать проблем при подключении.

Конденсатор устанавливают, чтобы избежать «просадки» баса при пиковых нагрузках, когда энергии аккумулятора и генератора автомобиля становится недостаточно. У меня стояла 2 усилка и мощный саб, от которого дрожали стекла. Без конденсатора. Это просто красивая игрушка и большинству автолюбителей не нужна. Ее применяют только профессионалы, которые знают для чего нужен.

Когда в машине установлен усилитель с сабвуфером и они играют на 90-100% мощности, напряжение на аккумуляторе может значительно падать, т. к. они потребляют очень большую мощность. Просадка при работающем двигателе может достигать 12,5-13,0 В. Но дело не в конденсаторе, а в силовых проводах и способе их подключения. Если установлены китайские провода, то просадка напряжения бывает значительной. Если ставим хорошие толстые провода и обеспечиваем надежный контакт — просадка будет минимальной.

Конденсатор не защищает, а только накапливает энергию внутри, чтобы потом выдать накопленную мощность для работы усилков. Если стоит качественный аккумулятор и надежные провода, то никакой конденсатор не нужен.

Если в пике пошла просадка, «кондёр» мгновенно отдал заряд, а потом? На мгновенных пиках он поможет, а если баса много — чем заряжаться будет. В большинстве случаев конденсатор превратиться в красивый бочонок с вольтметром, т.к. толку от него будет ноль. Кабель должен быть качественным и не более.

4 схемы автозвука в машине

Перед приобретением компонентов необходимо выбрать схему, по которой будете осуществлять установку выбранных компонентов. Приведу наиболее распространенные схемы:

1. Головное устройство — фронт — сабвуфер — 4-канальный усилитель на фронт и сабвуфер. Классическая схема подключения, по которой осуществляется 80% инсталляций. В основе лежит простота настройки и установки. Такая инсталляция экономит место в автомобиле за счет компактности расположения компонентов. Особенностью звучания является невысокая мощность системы. Качество звучания теряется несильно, и на слух неискушенного меломана абсолютно незаметно.
2. Головное устройство — фронт — тыл — сабвуфер — 5-канальный усилитель на фронт, тыл и сабвуфер. В основе лежит описанная выше схема, сохраняя достоинства и недостатки. Сюда добавлена подзвучка тыла, на отсутствие которой жалуются пассажиры, сидящие сзади. В настройке система сложнее, чем первая и не всегда удается добиться желаемого результата.
3. Головное устройство — фронт — сабвуфер — 2-канальный усилитель на фронт — 2-канальный усилитель на сабвуфер. Данная схема подойдет любителям мощного баса. Включив мостом на сабвуфер двухканальный усилитель, получим большую мощность, чем в вариантах выше.
4. Головное устройство — фронт — сабвуфер — 4-канальный усилитель на фронт — 2-канальный усилитель на сабвуфер. Эта схема стоит на вершине по стоимости и качеству звучания. Она позволит отказаться от кроссоверов, входящих в комплект фронтальной акустики и использовать кроссоверы внешнего усилителя. Т.е. осуществить так называемое поканальное усиление. Это заметно отразится на качестве и мощности звучания автозвука.

Перед установкой следует произвести шумоизоляцию автомобиля.

Установка музыкальных компонентов

Установка начинается с прокладки силовых проводов из подкапотного пространства в салон. Подобрав провода, тянем плюсовой и минусовой провод от аккумулятора в салон автомобиля, сквозь технологические отверстия в моторном щите. Провода, проходя через металл, должны быть одеты в кусочек пластиковой или резиновой трубки, во избежание короткого замыкания на массу.

Плюсовой провод должен быть подключен через колбу с предохранителем, по номиналу соответствующему предохранителю на усилителе, сама колба должна располагаться на расстоянии не далее 30 см от аккумулятора.

Начинаем установку высокочастотных динамиков. Высокочастотные динамики с мидбасовыми формируют «звуковую сцену». Располагаем их на облицовке стоек ветрового стекла авто, примерно на уровне глаз, с разворотом в центр лобового стекла. Таким образом, заставляем динамики играть на отражение, формируя ширину и высоту звуковой сцены. Иными словами левый высокочастотник играет на правое пассажирское сидение, правый — на водительское.

Ведем к усилителю акустические, межблочные и силовые провода. Силовые провода должны быть проложены отдельно от акустических и межблочных. Допускается их взаимное пересечение под углом в 90 градусов. Желательно каждую группу проводов проложить отдельно, в том числе и от штатной проводки автомобиля.

Подсоединяем провода к усилителю, подключаем сабвуфер. Если сабвуфер предполагается использовать в корпусе, и он был куплен вместе с готовым корпусом, то для машин с кузовом «седан» разворачиваем сабвуфер динамиком к спинке заднего сидения, а для авто с кузовами «хэтчбек» и «универсал» — в сторону пятой двери. Если планируется самостоятельное изготовление корпуса, пригодится статья — как сделать корпус для сабвуфера.

Настройка музыкальной системы

После подключения, музыкальную аудио систему необходимо настроить. Под настройкой подразумевается установка на усилителе частот среза для акустики и сабвуфера и настройка чувствительности.

Будем считать, что фильтры в усилителе лучше, чем в головном устройстве, поэтому настройку будем проводить при выставленных на головном устройстве настройках в «0».

Три шага настройки

• Устанавливаем на усилителе фильтр для сабвуфера в положение «LPF». Частоту среза кроссовера устанавливаем в диапазоне 50-70 Гц.
• Устанавливаем на усилителе фильтр для фронтального канала в положение «HPF». Частоту среза кроссовера устанавливаем в диапазоне 70-90 Гц.
• Настройку чувствительности производим следующим образом: на усилителе ставим в «0», на автомагнитоле увеличиваем громкость до максимума. Затем поворачиваем регулятор чувствительности на усилителе в сторону увеличения, до появления искажений в звучании системы. Немного убавляем — чувствительность настроена.

Допуски по напряжению и схемы защиты

серия обучающих статей по спецификациям усилителей, мы поговорим об ограничениях рабочего напряжения и, по ассоциации, о схемах защиты, встроенных в автомобильный усилитель звука. В старые добрые времена, когда электрические системы состояли из генератора переменного тока, аккумулятора, переключателей и пары реле, подавать относительно постоянное напряжение на автомобильный аудиоусилитель было легко. Новые технологии и ограничения на аккумулятор, генератор переменного тока и сечение проводов значительно усложнили задачу по поддержанию работоспособности наших усилителей.

Автомобильные системы Start-Stop вызывают низкое рабочее напряжение

В условиях нескончаемой борьбы за максимально эффективное использование топлива автомобилями, которыми мы управляем, автопроизводители прибегают к системам, которые выключают двигатель для экономии топлива на холостом ходу. Переход из стандартного режима ожидания в выключенное состояние не представляет проблемы для большинства усилителей, поскольку напряжение батареи падает только до диапазона от 12,2 до 11,5 вольт. Если напряжение начнет падать из-за того, что автомобиль слишком долго работал на холостом ходу, двигатель автоматически перезапустится.

Проблемой для современных автомобильных аудиоусилителей являются провалы напряжения, связанные с запуском двигателя. В обычных автомобилях стереосистема выключена, когда вы заводите двигатель. Эти системы «старт-стоп» поддерживают все в рабочем состоянии при перезапуске двигателя. Напряжение электрической системы может упасть ниже семи вольт во время запуска двигателя. Многие усилители отключаются ниже девяти или десяти вольт, и поэтому ваша музыка перестает играть. Хотя пауза в вашей музыке на самом деле не проблема, она может раздражать, если вы застряли в пробке.

Новые конструкции усилителей включают схемы, поддерживающие работу усилителя в течение кратковременных периодов низкого рабочего напряжения. Некоторые компании указывают, что их усилители способны выдерживать всего 6 вольт в течение 5 секунд, чтобы ваша музыка играла без перерыва. Такая же схема соответствия требованиям «старт-стоп» требуется для процессоров цифровых сигналов, чтобы предотвратить их отключение во время перезапуска двигателя.

Схема защиты автомобильного аудиоусилителя

Три десятилетия назад, если закоротить выходы усилителя, он взорвался, что иногда приводило к впечатляющим результатам. Современные усилители включают схемы защиты, которые контролируют различные функции и автоматически отключают усилитель при возникновении нежелательных условий. В большинстве усилителей предусмотрена защита от перегрева или короткого замыкания на проводах динамиков. Лучшие усилители могут выдавать предупреждение, если возникает состояние перенапряжения в силовом соединении, которое может повредить компоненты внутри усилителя.

Несколько избранных производителей обеспечивают компьютеризированный мониторинг различных частей своих усилителей и мигают коды ошибок, чтобы пользователи знали, почему усилитель находится под защитой. Предусмотрены короткие замыкания, перенапряжение, пониженное напряжение, перегрев на блоке питания и выходном каскаде и оповещение о повторных коротких замыканиях. Эта информация позволяет техническому специалисту гораздо проще и эффективнее устранять неполадки, связанные с установкой или динамиком.

Как автомобильные аудио усилители справляются с перегревом

Усилитель может защитить себя от перегрева двумя способами. Наиболее распространенным режимом является прекращение воспроизведения музыки усилителем, чтобы источник питания и устройства переключения выходов могли остыть. Второй вариант заключается в том, чтобы усилитель уменьшал выходной сигнал, чтобы выделялось меньше тепла. Хотя приятно, что ваша музыка не перестанет играть, большинство потребителей, как правило, пытаются увеличить громкость, когда музыка становится тише. В конце концов, усилители, которые сбрасывают мощность, перейдут в состояние полной защиты и отключатся, чтобы защитить компоненты.

Если вы живете в районе, где летом становится жарко, хорошей идеей будет выбор усилителя с достаточным охлаждением от большого радиатора или вентилятора. Запихивание крошечного усилителя в угол багажника или грузового отсека может быть не лучшим выбором в этой ситуации.

Посетите местного продавца аксессуаров для мобильных устройств сегодня.

Если вы заинтересованы в обновлении аудиосистемы своего автомобиля, грузовика или внедорожника, покупка нового усилителя станет фундаментальной частью процесса. Ваш местный специализированный магазин автомобильных стереосистем может помочь вам разобраться с сотнями вариантов усилителей на рынке, чтобы найти решение, которое звучит потрясающе и соответствует вашему бюджету и ожиданиям по производительности.

Рубрики: СТАТЬИ, Автомобильная аудиосистема, Библиотека ресурсов С тегами: Усилители, Схема защиты, Динамики, Технология старт-стоп индустрия мобильных улучшений. Медиа-команда 1sixty8 включает в себя множество знаменитостей в отрасли, от владельцев магазинов и отраслевых писателей до отмеченных наградами монтажников и производителей. Чтобы узнать больше о средствах массовой информации 1sixty8, посетите сайт www.1sixty8.com.

сообщите об этом объявлении

Подпишитесь на нашу рассылку сегодня. Отказаться в любое время одним щелчком мыши.

Электрическая теория автомобильной аудиосистемы — расчет работы и мощности в цепях постоянного тока

В нашей продолжающейся серии статей об электрической теории автомобильной аудиосистемы мы собираемся представить концепцию источников питания и сигналов переменного тока. Понимание основ AC имеет решающее значение для понимания того, как работает мобильная аудиосистема. В этой статье используется множество ссылок на системы подачи электроэнергии, используемые в наших домах и офисах, чтобы помочь получить базовое представление о цепях переменного тока. Мы будем опираться на эту основу в этой и последующих статьях, чтобы лучше понять сложности систем переменного тока.

Разница между переменным и постоянным током

Напряжение, создаваемое электрической системой наших автомобилей, называется постоянным током. Электроны текут в одном направлении от одной клеммы батареи к другой (кроме случаев, когда мы перезаряжаем батарею). Несмотря на то, что уровень напряжения меняется, когда мы добавляем нагрузки в цепь или когда генератор переменного тока начинает перезаряжать аккумулятор, направление тока, протекающего к электрическим и электронным устройствам в автомобиле, никогда не меняется.

И наоборот, электроэнергия, поставляемая местной электроэнергетической компанией для освещения и электроприборов в наших домах и на работе, называется переменным током. Такое название он получил потому, что поток электронов меняет направление 60 раз в секунду. Да, это звучит странно. Кто хотел бы, чтобы их сила ходила туда-сюда? Не волнуйтесь; мы объясним все это в ближайшее время. 2 x R). Если мы можем передавать энергию с большим напряжением и меньшим током, меньше энергии теряется в проводах передачи.

Внедрение переменного тока

Существенным преимуществом источников питания переменного тока в коммерческих и жилых помещениях является простота изменения соотношения между напряжением и током с помощью трансформатора. Трансформатор — это устройство, которое использует магнитные поля для увеличения или уменьшения отношения напряжения к току. Например, идеальный трансформатор 2:1 преобразует 10 вольт и 5 ампер переменного тока в 5 вольт и 10 ампер.

Джорджу Вестингаузу приписывают популяризацию подачи электроэнергии переменного тока в дома благодаря заключению контракта на поставку электроэнергии для освещения 1893 Всемирная выставка Columbian Exposition. Вестингауз использовал трансформаторы на основе патентов, которые он приобрел у Люсьена Голара и Джона Диксона Гиббса. Голар и Гиббс изобрели трансформатор в Лондоне в 1881 году.

Выходная мощность генератора на атомной, угольной или гидроэлектростанции составляет от 20 до 22 киловольт. Это напряжение повышается от 155 000 до 765 000 вольт с помощью трансформатора для распределения по штату или провинции. Большинство высоковольтных опор, которые вы видите вдоль шоссе или на полянах, имеют около 500 000 вольт, протекающих по трем силовым проводникам.

В каждом городе или его части есть электрическая подстанция определенного типа, где электричество от этих высоковольтных линий понижается до более низкого напряжения для распределения по различным районам. Эти напряжения обычно находятся в диапазоне 16 кВ, чтобы поддерживать адекватный уровень эффективности передачи на этих коротких и умеренных расстояниях. Трансформаторы в ограждениях на обочине дороги или установленные под землей преобразуют это напряжение в 120 В, которое подается на электрические панели в наших домах.

В качестве примера рассмотрим 1 милю многожильного кабеля 8 AWG. Согласно стандарту American Wire Gauge, 1 миля медного провода 8 AWG будет иметь максимальное сопротивление 3,782 Ом и идеальное сопротивление 3,6 Ом.

Если мы хотим, чтобы через эту милю кабеля было передано 5000 ватт энергии, часть энергии будет потеряна на сопротивление в кабеле. Если мы будем передавать нашу мощность на 240 вольт, по кабелю будет течь ток 20,83 ампера. При сопротивлении 3,6 Ом сам кабель вызывает потери 1562,5 и мы теряем 75 вольт по кабелю. Понятно, что передача низковольтного сигнала на большие расстояния не работает.

Если мы увеличим напряжение до 16 000 вольт, потери мощности в кабеле упадут до 0,3125 Вт, и мы потеряем в кабеле только 1,125 вольт.

Высоковольтные линии электропередач — это то, как электрические компании могут передавать мегаватты электроэнергии на большие расстояния с минимальными потерями мощности. При напряжении 500 000 вольт мы можем передать 1 мегаватт электроэнергии на 100 миль и потерять только 720 вольт. Это 0,144 процента!

Хорошо, достаточно о соотношении мощности переменного тока и напряжения. Поговорим об аудиосистемах.

Первый взгляд на аудиосигналы

В отличие от волны переменного тока частотой 60 Гц, питающей наши дома, аудиосигналы содержат информацию о напряжении, которая имитирует изменения атмосферного давления, которые мы воспринимаем как звук. В большинстве случаев звуки записываются с помощью микрофона, который работает по принципу, противоположному динамику. Звуковая энергия перемещает небольшую диафрагму, включающую в себя катушку из проволоки. Катушка проволоки движется мимо неподвижного магнита. Движение катушки через магнитное поле индуцирует напряжение в проводе. Расстояние, на которое перемещается диафрагма, определяет амплитуду сигнала напряжения. Более громкие звуки производят более высокое напряжение.

Ниже приведено изображение звуковой волны, наблюдаемое на осциллографе. Говорящий сказал слово аудио.

Понимание мощности в цепях переменного тока

Основная концепция мощности в цепи переменного тока такая же, как и в цепи постоянного тока, но необходимо выполнить некоторые расчеты, прежде чем мы сможем применить закон Ома. Мы рассмотрим бытовой источник питания 120 В, 60 Гц, чтобы объяснить математику в самых простых терминах.

Чтобы измерить мощность, нам нужно посмотреть на объем работы, выполненной за определенный период. В случае лампочки, подключенной к розетке, нити накала не важно, в каком направлении течет ток, но количество создаваемого света и тепла зависит от амплитуды подаваемого напряжения. Работа, совершаемая лампочкой, рассчитывается по количеству электронов, прошедших через лампочку за заданный промежуток времени.

Чтобы определить работу, выполняемую переменным напряжением, нам нужно рассчитать значение этого сигнала, который выполняет ту же работу, что и постоянное напряжение. Это значение называется RMS или среднеквадратичным значением и составляет 1/sqrt 2 или 0,70711 для синусоидальных волн. Для нашего 120-вольтового питания, выходящего из стены, 120-вольтовое напряжение является среднеквадратичным значением. Пиковое напряжение составляет около 167,7 вольт. Чтобы было ясно, значение 0,70711 работает только для синусоидального сигнала. Среднеквадратичное значение прямоугольной волны равно 1,0, а симметричной треугольной волны равно 0,577.

По определению среднеквадратичное напряжение переменного тока может выполнять тот же объем работы, что и постоянное напряжение той же величины.