¿Cómo calcular la potencia máxima de entrada en un altavoz?

La capacidad del cable del altavoz para transportar la corriente involucrada rara vez es un gran problema, excepto algunos altavoces bastante inusuales. El más notable en este sentido fue probablemente el Apogee Scintilla, con una impedancia nominal de un (1) ohm. Esa impedancia extremadamente baja se tradujo en un voltaje bajo y una corriente bastante alta. Pero todavía se recuerdan (treinta años después) principalmente porque eran excepcionalmente difíciles de conducir, en gran parte específicamente debido a esa impedancia excepcionalmente baja.

Con la mayoría de los altavoces razonablemente normales, la motivación detrás de mantener la impedancia del cable del altavoz extremadamente baja es completamente diferente. La verdadera razón es que el amplificador puede desempeñar un papel importante en la amortiguación del altavoz.

Considere lo que sucede cuando toca música con, digamos, un fuerte "golpe" en un bombo. Eso se traduce en una señal transitoria bastante corta que se envía al altavoz. Eso, a su vez, mueve el cono del altavoz. Hasta ahora, todo está bien y bien.

Pero luego llegamos a la segunda parte: tan pronto como termine el transitorio, queremos que el cono del altavoz deje de moverse . Pero un cono de altavoz es una cosa física con inercia. Una vez que comienza a moverse en una dirección particular, su tendencia es seguir moviéndose en esa dirección.

Pero lo que lo puso en movimiento fue la señal magnética en la bobina de voz que interactuaba con un campo magnético estático. Una vez que la señal entrante se detiene, el movimiento continuo del cono genera electricidad en la bobina móvil.

Esa electricidad luego se lleva de regreso a la etapa de salida del amplificador y fluye a través de la impedancia de salida del amplificador. Entonces, cuanto menor sea la impedancia de salida del amplificador, más amortiguará ese movimiento adicional del cono.

Pero, no es solo la impedancia de salida del amplificador lo que está involucrado. Si la impedancia de salida del amplificador es (digamos) de 0,1 ohmios, y el cable del altavoz agrega otros 0,1 ohmios, entonces la amortiguación está determinada por la impedancia total (aproximadamente) de 0,2 ohmios. Un amplificador de estado sólido generalmente tiene una impedancia de salida extremadamente baja: los 0,1 ohmios que mencioné anteriormente son realistas, pero en el extremo superior del rango típico. Los amplificadores más potentes suelen utilizar más transistores de salida en paralelo para lograr su mayor potencia de salida. Eso también se traduce en una impedancia de salida más baja, por lo que si tiene un amplificador de 140 vatios, es probable que la impedancia de salida de su amplificador sea considerablemente más baja que eso.

Como tal, para asegurarse de que los altavoces estén tan amortiguados como el amplificador es capaz de hacerlo, debe asegurarse de que la impedancia que está agregando en serie con el amplificador sea considerablemente más baja que la del propio amplificador. Solo por ejemplo, es posible que desee algo como 10 miliohmios (0,01 ohmios) como un objetivo decente.

Al hacer una verificación rápida, las especificaciones que ha elegido (cable de calibre 16 para 10 pies) dan como resultado 0,04 ohmios de resistencia de CC ¹ (0,08 para el total de 20 pies para el viaje de ida y vuelta). Si bien el cable de calibre 16 ciertamente es suficiente para transportar la corriente involucrada, esa resistencia es lo suficientemente alta como para que probablemente tenga al menos algún efecto en la amortiguación del sistema en su conjunto. Si su viaje de ida y vuelta total es de 10 pies, un cable de calibre 10 ofrece una resistencia de 0,01 ohmios. Si está hablando de una distancia de 10 pies (un total de 20 pies de cable), necesitará un cable de calibre 7 para alcanzar el mismo objetivo.

Para ser justos, la diferencia entre los dos ciertamente no será obvia, y dependiendo del amplificador que esté usando (específicamente su impedancia de salida) puede ser esencialmente irrelevante. Por otro lado, especialmente si tiene una impedancia de salida particularmente baja, podría marcar una diferencia mayor.

Miré el cuadro donde obtuvo su información https://soundcertified.com/what-size-speaker-wire-guide/#Speaker_wire_power_size_chart y no me impresionó. Para calcular el calibre del cable que necesita, primero calcule la corriente que espera que fluya a través del cable. La formula$I=\sqrt{\frac{P}{R}}$se puede utilizar para este cálculo. Por ejemplo, si espera tener 140 W de forma continua en su altavoz, que es de 8$\Omega$, su actual sería$I=\sqrt{\frac{140W}{8\Omega}}=4.183A$. Tenga en cuenta que cualquiera que sea la clasificación de su amplificador (o la clasificación de su altavoz), es poco probable que realmente esté alimentando tanta potencia al altavoz durante un período sostenido. Por lo tanto, probablemente pueda salirse con la suposición de una corriente más pequeña. Sin embargo, si elegimos ser conservadores, podemos usar el valor 4.183A.

Luego buscamos el calibre del cable que puede manejar 4.183A. Vemos en una tabla de tamaños de cables (por ejemplo, https://www.powerstream.com/Wire_Size.htm ) que el cable de calibre 15 manejará 4.7A. Tenga en cuenta que este cable de calibre manejará 4.7A, ya sea que el cable tenga 3 pies de largo o 300 pies de largo. Como han señalado otros aquí, es probable que pueda salirse con la suya con calibre 16, calibre 18 o incluso calibre 20 porque probablemente no usará 140 W de forma continua, pero la reducción de potencia que desea hacer depende de usted.

Ahora, la tabla que proporcionó dice que para 3 pies. longitudes tiene una capacidad de "potencia" (realmente actual), y para longitudes más largas, tiene una capacidad significativamente menor. Ahí es donde tomo el problema. Sí, para longitudes más largas, perderá más potencia en el cableado. Pero, a efectos prácticos, puede ignorar esto. Simplemente es incorrecto afirmar que un cable de calibre 16 de 3 pies manejará 664 vatios en un 8$\Omega$carga, mientras que 16 pies del mismo cable solo manejarán 125 W, y 25 pies solo 80 W.

El cable de calibre 16 manejará 3,7 amperios. Alimentado en un 8$\Omega$cargar esto se traduce a$(3.7)^2(8)=109.5 W$. Nunca debes alimentarlo con 664 watts en un 8$\Omega$carga, incluso si el cable tiene solo 3 pies de largo. Tampoco hay problema en alimentarlo con 109.5W aunque la longitud sea de 50 pies. (El gráfico dice que solo puede alimentarlo con 40 W a 50 pies). En mi humilde opinión, el gráfico es cuestionable.

Como ya se mencionó, una configuración de 140 W en realidad generará 140 W solo en los picos y estará significativamente por debajo de eso durante la mayor parte del tiempo. En esos picos, sin embargo, querrá que la resistencia del cable resulte en una caída de voltaje lo más pequeña posible: el parlante tiene solo 8 ohmios, por lo que incluso 1 ohm de resistencia del cable causará una pérdida significativa de potencia de salida, y más significativamente lo hará. resultar en la pérdida de la calidad del sonido a través de la distorsión y la reducción del factor de amortiguamiento. El cable delgado funcionará, pero una gran sección transversal hará una diferencia notable. En los años 80, usábamos 79 hilos para los tweeters y un cable de CA de 30 A separado para los woofers. Sugeriría probar un par de tamaños y ver por ti mismo si la diferencia vale la pena.

Siento que estás pensando demasiado en esto al menos en un orden de magnitud.

Como observa, la resistencia de los cables debe ser pequeña en comparación con la impedancia del altavoz. Hay tablas por toda la web que le dirán la resistencia por pie para diferentes calibres de cable, por lo que es fácil de averiguar.

En segundo lugar, desea utilizar cables con suficiente capacidad de carga de corriente ("amperaje"). Nuevamente, hay muchas tablas para darle una idea de cuánta corriente puede transportar un cable. La parte más complicada es calcular cuánta corriente realmente enviará a los altavoces. Para propósitos de audio normales, la potencia promedio es mucho menor que la potencia máxima.

Si tiene un altavoz de 140 W, creo que 18 o 20 AWG funcionarían bien. Simplemente use el cable "zip cord" barato que se usa para pequeños electrodomésticos y cómprelo en la ferretería.