Расчет предохранителя для авто усилителя
Рассчитываем мощность усилителя по предохранителям!
Очень интересная информация. Бороздил просторы интернета и вот на что обратил внимание. Оказывается мощность усилителя (ориентировочную) можно рассчитать, зная всего лишь сумму номиналов его предохранителей…
Для начинающих, да и для любителей автозвука будет очень интересно!
По поводу авторских прав — текст из интернета, второй пример будет личный, сделаю его на основе своего усилителя Fusion FP-804.
Читаем внимательно)))
Не секрет, что уже давно производители используют нечестные методы борьбы за потребителя и сфера car audio не исключение. Многие люди, покупая аудио компоненты, смотрят прежде всего на мощность. Маркетологи всех автозвуковых компаний это прекрасно понимают и стараются продать покупателю именно то, что он хочет. Таким образом и появляются усилители, у которых на борту красуются цифры с большим количеством нулей с припиской watts. Как же можно оценить реальную мощность усилителя? На самом деле очень просто! Достаточно посмотреть на его предохранитель и вспомнить курс школьной физики. Для тех, кто забыл (а может и не знал), предназначена эта статья.
Для расчёта мощности усилителя по номиналу предохранителя нам надо узнать его КПД (коэффициент полезного действия), который зависит от класса работы усилителя. Ниже приведено описание основных классов усилителей, которые используются в автозвуковой индустрии:
Класс А. Усилители данного класса обладают низким КПД около 20-30%, но дают сигнал очень высокого качества. Усилители А-класса можно встретить лишь в очень дорогих аудиосистемах Hi-End уровня.
Класс АВ. Большинство автомобильных усилителей принадлежат именно к этому классу. Они способны выдавать достаточно качественный сигнал при относительно неплохой эффективности. КПД этих усилителей около 50%. Усилители AB-класса используются в головных устройствах (ГУ).
Класс D. Это самый современный класс усилителей, в котором применяется цифровая обработка сигнала. Усилители D класса очень мощные, компактные и выделяют меньше тепла, однако в данный момент применяются только для работы в НЧ-диапазоне, т.е. с сабвуферами. Большинство 1-канальных усилителей (моноблоков) относится к этому классу. КПД таких усилителей примерно 70-80%.
Зная класс усилителя и номинал его предохранителя можно расчитать примерную мощность, которую он способен выдать. Предохранитель ограничивает потребляемую мощность, т.е. усилитель не может долговременно потреблять ток, сила которого больше, чем номинал предохранителя. Из общего курса физики известно, что потребляемая мощность равняется произведению напряжения на силу тока:
P=U*I (потребляемая мощность)
В нашем случае значение U равняется напряжению бортовой сети автомобиля
14В при заведённом двигателе, а значение I равняется номиналу предохранителя или их сумме, если предохранителей несколько.
По данной формуле мы можем рассчитать потребляемую усилителем мощность. Умножив это значение на КПД, мы получим мощность, которую усилитель способен отдать. Если обозначить КПД буквой E (effectiveness), то формула примет вид:
P=U*I*E (выдаваемая мощность)
Это значение равно суммарной мощности всех каналов усилителя, и если этих каналов больше, чем 1, то это число необходимо разделить на количество каналов N:
P=(U*I*E)/N (мощность на канал)
Это и есть общая формула для оценки мощности любого усилителя.
Пример 1:
Люди часто спрашивают о мощности усилителей, встроенных в головные устройства. Многие считают, что их магнитолы действительно выдают те самые 4х50W, которые написаны на панели или коробке. Давайте посчитаем, так ли это на самом деле.
В большинстве ГУ стоят предохранители на 10А и используются усилители класса AB с КПД
50%. Подставляем данные в формулу:
P=(14В*10А*0,5)/4=17,5Вт на канал! Примерно такую мощность способен выдать усилитель ГУ. Самые мощные образцы с предохранителями на 15А выдают порядка 25Вт на канал. Результаты расчёта совпадают с реально замеренными значениями мощности.
При расчёте стоит учитывать, что полученное значение характеризует максимальную долговременную мощность усилителя на минимальную нагрузку (если усилитель способен работать на 2Ома, 1Ом или даже ниже). Это особенно важно при сравнении моноблоков, т.к. их мощность уменьшается при повышении сопротивления акустической системы.
Пример 2:
Как и писал, этот пример попробую представить на основе моего Fusion FP-804.
Характеристики (заводские)
• Выходная мощность, 2 Ом: 120 Вт х 4
• Выходная мощность, 4 Ом: 80 Вт х 4
• Выходная мощность, мостовой режим, 4 Ом: 240 Вт х 2
• Число каналов (тип усилителя): 4
4-канальный усилитель AB-класса Fusion FP-804 имеет 2 предохранителя по 30А. КПД возьмём равным 50 %:
P=(14В*60А*0,5) / 4=105 Вт на канал.
Данная цифра характеризует, как и написано выше, максимальную долговременную мощность усилителя на минимальную нагрузку. Так как усилитель может работать при нагрузке в 2 и 4 Ома, то данную мощность будем считать при нагрузке в 2 Ома.
При увеличении нагрузки в 2 раза мощность уменьшится примерно в 1,5 раза. Т.е. для 4 Ом это где-то 70 Вт на канал. Очень похоже на правду, учитывая заявленные 80 Вт на канал при 4 Омах.
Приведённые расчёты имеют довольно большую погрешность, т.к. невозможно учитывать искажения, выдаваемые усилителем. Точные цифры может дать только замер усилителя при использовании специального оборудования. Основной целью этой статьи является развеяние мифа о киловаттных усилителях размером с видеокассету и предохранителем, скажем на 25А. Также данный способ подойдёт для сравнения нескольких аппаратов одного класса, т.к. в большинстве случаев будет мощнее тот, у которого номинал предохранителя больше. Всё таки законы физики никто обманывать пока не научился и усилитель не может отдать больше энергии, чем потребляет. Не забывайте об этом, когда в следующий раз пойдёте в магазин за новой покупкой
Кто прочитал до конца-тот молодец))))
Рассчитываем мощность усилителя по предохранителям!
Очень интересная информация. Бороздил просторы интернета и вот на что обратил внимание. Оказывается мощность усилителя (ориентировочную) можно рассчитать, зная всего лишь сумму номиналов его предохранителей…
Для начинающих, да и для любителей автозвука будет очень интересно!
По поводу авторских прав — текст из интернета, второй пример будет личный, сделаю его на основе своего усилителя Fusion FP-804.
Читаем внимательно)))
Не секрет, что уже давно производители используют нечестные методы борьбы за потребителя и сфера car audio не исключение. Многие люди, покупая аудио компоненты, смотрят прежде всего на мощность. Маркетологи всех автозвуковых компаний это прекрасно понимают и стараются продать покупателю именно то, что он хочет. Таким образом и появляются усилители, у которых на борту красуются цифры с большим количеством нулей с припиской watts. Как же можно оценить реальную мощность усилителя? На самом деле очень просто! Достаточно посмотреть на его предохранитель и вспомнить курс школьной физики. Для тех, кто забыл (а может и не знал), предназначена эта статья.
Для расчёта мощности усилителя по номиналу предохранителя нам надо узнать его КПД (коэффициент полезного действия), который зависит от класса работы усилителя. Ниже приведено описание основных классов усилителей, которые используются в автозвуковой индустрии:
Класс А. Усилители данного класса обладают низким КПД около 20-30%, но дают сигнал очень высокого качества. Усилители А-класса можно встретить лишь в очень дорогих аудиосистемах Hi-End уровня.
Класс АВ. Большинство автомобильных усилителей принадлежат именно к этому классу. Они способны выдавать достаточно качественный сигнал при относительно неплохой эффективности. КПД этих усилителей около 50%. Усилители AB-класса используются в головных устройствах (ГУ).
Класс D. Это самый современный класс усилителей, в котором применяется цифровая обработка сигнала. Усилители D класса очень мощные, компактные и выделяют меньше тепла, однако в данный момент применяются только для работы в НЧ-диапазоне, т.е. с сабвуферами. Большинство 1-канальных усилителей (моноблоков) относится к этому классу. КПД таких усилителей примерно 70-80%.
Зная класс усилителя и номинал его предохранителя можно расчитать примерную мощность, которую он способен выдать. Предохранитель ограничивает потребляемую мощность, т.е. усилитель не может долговременно потреблять ток, сила которого больше, чем номинал предохранителя. Из общего курса физики известно, что потребляемая мощность равняется произведению напряжения на силу тока:
P=U*I (потребляемая мощность)
В нашем случае значение U равняется напряжению бортовой сети автомобиля
14В при заведённом двигателе, а значение I равняется номиналу предохранителя или их сумме, если предохранителей несколько.
По данной формуле мы можем рассчитать потребляемую усилителем мощность. Умножив это значение на КПД, мы получим мощность, которую усилитель способен отдать. Если обозначить КПД буквой E (effectiveness), то формула примет вид:
P=U*I*E (выдаваемая мощность)
Это значение равно суммарной мощности всех каналов усилителя, и если этих каналов больше, чем 1, то это число необходимо разделить на количество каналов N:
P=(U*I*E)/N (мощность на канал)
Это и есть общая формула для оценки мощности любого усилителя.
Пример 1:
Люди часто спрашивают о мощности усилителей, встроенных в головные устройства. Многие считают, что их магнитолы действительно выдают те самые 4х50W, которые написаны на панели или коробке. Давайте посчитаем, так ли это на самом деле.
В большинстве ГУ стоят предохранители на 10А и используются усилители класса AB с КПД
50%. Подставляем данные в формулу:
P=(14В*10А*0,5)/4=17,5Вт на канал! Примерно такую мощность способен выдать усилитель ГУ. Самые мощные образцы с предохранителями на 15А выдают порядка 25Вт на канал. Результаты расчёта совпадают с реально замеренными значениями мощности.
При расчёте стоит учитывать, что полученное значение характеризует максимальную долговременную мощность усилителя на минимальную нагрузку (если усилитель способен работать на 2Ома, 1Ом или даже ниже). Это особенно важно при сравнении моноблоков, т.к. их мощность уменьшается при повышении сопротивления акустической системы.
Пример 2:
Как и писал, этот пример попробую представить на основе моего Fusion FP-804.
Характеристики (заводские)
• Выходная мощность, 2 Ом: 120 Вт х 4
• Выходная мощность, 4 Ом: 80 Вт х 4
• Выходная мощность, мостовой режим, 4 Ом: 240 Вт х 2
• Число каналов (тип усилителя): 4
4-канальный усилитель AB-класса Fusion FP-804 имеет 2 предохранителя по 30А. КПД возьмём равным 50 %:
P=(14В*60А*0,5) / 4=105 Вт на канал.
Данная цифра характеризует, как и написано выше, максимальную долговременную мощность усилителя на минимальную нагрузку. Так как усилитель может работать при нагрузке в 2 и 4 Ома, то данную мощность будем считать при нагрузке в 2 Ома.
При увеличении нагрузки в 2 раза мощность уменьшится примерно в 1,5 раза. Т.е. для 4 Ом это где-то 70 Вт на канал. Очень похоже на правду, учитывая заявленные 80 Вт на канал при 4 Омах.
Приведённые расчёты имеют довольно большую погрешность, т.к. невозможно учитывать искажения, выдаваемые усилителем. Точные цифры может дать только замер усилителя при использовании специального оборудования. Основной целью этой статьи является развеяние мифа о киловаттных усилителях размером с видеокассету и предохранителем, скажем на 25А. Также данный способ подойдёт для сравнения нескольких аппаратов одного класса, т.к. в большинстве случаев будет мощнее тот, у которого номинал предохранителя больше. Всё таки законы физики никто обманывать пока не научился и усилитель не может отдать больше энергии, чем потребляет. Не забывайте об этом, когда в следующий раз пойдёте в магазин за новой покупкой
Кто прочитал до конца-тот молодец))))
Выбор предохранителей и выбор сечения провода. ВАЖНО!
С безопасностью не шутят, поэтому постараюсь изложить кратко, емко и доступно. Без заумностей, кому они нужны — лезем в спец литературу.
1. Любой силовой провод, даже слаботочная сопля ДОЛЖЕН БЫТЬ ЗАЩИЩЕН ПРЕДОХРАНИТЕЛЕМ! Даже я, со своим маниакальным отношениям к проводке и немалым опытом горел разок именно из-за слаботочной проводки, которую впопыхах криво подключил!
2. Пред защищает ВСЕ, что идет ЗА НИМ до следующего предохранителя, поэтому если за предом провод разделяется на несколько меньших и в точке разделения НЕТ предохранителя, номинал предохранителя выбирается ПО МЕНЬШЕМУ сечению провода. Иными словами — предохранитель должен сгореть РАНЬШЕ, чем ЛЮБОЙ из проводков ЗА НИМ!
3. Не забываем о том, что помимо защищаемого + провода, у нас есть еще и — провод! Если сечение — провода МЕНЬШЕ сечения +, номинал предохранителя выбирается исходя из МЕНЬШЕГО сечения!
4. Также не забываем дублировать штатную развязку массы АКБ проводом того же номинала, что и — нагрузки, даже если — провод подключен не на кузов, а напрямую от АКБ, т.к. в случае его обрыва, ток пойдет по штатной массе, номинал которой не велик.
5. Подбор номинала провода осуществляется исходя из его длины и нагрузки (ее можно получить путем сложения номиналов предов на усилителях) по таблице
6. Подбор номинала предохранителя осуществляется исходя из длины и сечения защищаемого кабеля (в случае нескольких кабелей — наименьшего, см. п2) В условиях автомобиля, при длине проводов до 8м (условно), максимальный ток, который может пропустить провод узнаем из таблицы.
Предохранитель выбирается НЕ БОЛЕЕ ближайшего МЕНЬШЕГО номинала. Например, имея провод 4 AWG, видим макс ток 105,7А, соответственно пред — не более 100А
Примечание: Все цифры приведены для медных проводов. Если провод аллюминевый, то пред нужно выбирать на 40% меньшим номиналом. Если провод КГ, где оплетка не терпима к температурам, то пред нужно выбирать на 15% меньшим номиналом.
ЗЫ В некоторых соревновательных лигах подбор предохранителя осуществляется по другим принципам, но для общей пожаробезопасности — этих таблиц достаточно, поэтому здесь я другие варианты не рассматривал.
ЗЫЫ Поправки-дополнения приветствуются. Я давно не практиковался, мог что-то упустить.
Расчет сечения и подбор предохранителя
Безопасность питания аудиосистемы очень важна. И здесь мы обсудим ключевой монент «построения фунндамента» этой безопасности — расчет сечения и подбор предохранителя.
И так. У нас есть усилитель. У нас есть все необходимое для начала работ: колба под предохранитель, дистрибьютор(если потребителей несколько), делитель массы, комплект необходимых клемм. Какой необходим кабель питания и предохранитель нашему усилителю? Что бы это понять необходимо знать 2 вещи: расстояние от акумулятора до усилителя и общую RMS мощность. Берем четырехканальный усилитель мощностью 100 ватт на канал. Суммируем мощность, 4*100 = 400 ватт. Умножаем на 2, и делим на 13 вольт, получаем потребление усилителя при максимальной нагрузке. Формула: 100х4х2/13,5 = 59,25 Ампер. Допустим необходимая длина нашего кабеля 3,2 метра. Смотрим в таблицу 1
Нам необходим кабель сечением не менее 4 Ga.
Теперь пред. По умолчанию помним, что он расположен рядом с акумулятором, и длина кабеля от плюсовой клеммы до предохранителя не превышает 30 сантиметров. Смотрим таблицу 2.
Нам необходим предохранитель не более 100 А.
Что делать, когда усилителей в машине несколько? Все тоже самое, НО. Можно протянуть отдельную ветку питания, но рациональнее протянуть один кабель, и применить дистрибьютор. Необходимое сечение высчитываем суммируя потребление усилителей. По нашему примеру, два четырехканальника по 100 ватт на каждый канал, получаем общее потребление 118,5 Ампер. Таким образом, теперь нам необходим кабель не менее 2 Ga, при длине 3,2 м. Пред соответственно не более 150 А.
А что же делать с кабелем от дистрибьютора (который мы расположем в непосредственной близости от потребителей) до усилителе? Так же расчитываем сечение. Допустим от уся до дистра пол метра. Потребление уся знаем (59,25 А). Смотрим в таблицу. Видим 8 Ga. Пред под 8 Га — не более 50 Ампер.
Что еще нам нужно знать?
Кабель массы должен как минимум соответствовать кабелю питания!
Надежность всех соединений не должна вызывать сомнения!
Никакого бардака и «змеиной свадьбы»!
В теории данный алгоритм действий гарантирует безопасность как аудиосистемы, так и личную. Конечный результат будет напрямую зависеть от качества реализации. Не забывайте об этом.
Питалово системы (Подбор сечения кабеля и предохранителя)
Подбор сечения силового кабеля.
Работу электрической схемы постоянного тока можно легко объяснить, применяя аналогию движения электронов по проводнику движению воды по трубопроводу. Электрическая цепь ведет себя аналогично гидравлической системе подачи воды под
давлением. Электрический провод, по которому движутся электроны — это труба, по которой течет вода. Аккумуляторная батарея аналогична водонапорной башне (или насосу), которая создает давление в системе. Разность давления воды между начальной
точкой трубы, где установлен насос и ее конечной точкой заставляет течь воду по трубопроводу. Точно так же, разность потенциалов (напряжение) на концах проводника обеспечивает движение электронов по проводу. Количество воды, протекающее за
определенный промежуток времени через сечение трубы называют расходом воды в трубе (литр/сек). Аналогично расходу воды, сила тока в проводнике определяется как количество электрического заряда, переносимого за определенный промежуток времени
через сечение провода. Если сила тока со временем не меняется, то такой ток называют постоянным. Прение, возникающее в процессе движения электронов о кристаллическую решетку проводника принято называть сопротивлением проводника. Сопротивление
измеряется в Омах. По закону Ома для участка цепи сопротивление равно отношению напряжения к силе тока.
1 Ом = 1 Вольт /1 Ампер
Сопротивление проводника вызывает его нагрев. Поэтому правильный выбор сечения кабеля является очень важной задачей. Чем больше сечение кабеля, тем меньше его сопротивление, и тем больший ток он сможет пропустить. Следует помнить,
что с увеличением длины проводника сопротивление растет.
Автомобильные аудиосистемы потребляют большой ток, особенно если устанавливается несколько усилителей мощности. Напряжение в энергосистеме автомобиля постоянно и равно 12В, поэтому для обеспечения высокой мощности аудиосистема вынуждена потреблять большое количество тока. Усилитель является самым энергопотребляющим компонентом в звуковых системах. Поэтому для расчета
сечения силового кабеля нам прежде всего необходимо будет определить максимальную мощность усилителя. Для начала надо в спецификации к усилителю прочитать его среднюю мощность при 2 Ом или 4 омной нагрузке. Допустим, что мы имеем четырехканальный усилитель, RMS мощность которого равна 35 Вт на канал. Полная RMS мощность равна произведению количества каналов на мощность одного канала:
35 Вт х 4 = 140 Вт. (средняя мощность)
Зная, что средняя (RMS) мощность соответствует приблизительно 50% эффективности усилителя, то для определения максимальной мощности надо удвоить ее значение:
140 Вт х 2
280 Вт. (максимальная мощность)
Из физики известно, что мощность равна произведению силы тока на напряжение. Следовательно, сила тока равна:
Ампер = Ватт/Вольт.
Напряжение в сети автомобиля известно и равно приблизительно 13В. Значит, ток потребляемый нашим усилителем будет равен:
280 Вт /13 В = 21.53 A
Подобные вычисления следует произвести для каждого усилителя в аудиосистеме. После необходимо определить длину силового кабеля от аккумулятора до распределительного блока, а затем от этого блока до каждого компонента системы. Зная потребляемую силу тока и длину кабеля, обращаемся к специальной таблице подбора сечения и длины кабеля и подбираем необходимый калибр кабеля. Данные в таблице учитывают тот факт, что силовой кабель, сечение которого подобрано удовлетворяет не только потреблению тока усилителем, но и рассчитано на питание остальных компонентов аудиосистемы. Сечение заземляющих кабелей должно быть такое же, как и сечение питающих проводов. Плюсовой провод и заземление желательно тянуть от аккамулятора, если это невозможно по какой-то причине, заземлять ВСЕ компоненты системы нужно в одной точке, дабы исключить разность потенциалов между компонентами.
Расчет номинала предохранителя.
Расстояние от плюсовой клеммы аккумулятора до потребителя в основном превышает 40 сантиметров, поэтому устанавливаем защитный предохранитель, естественно не далее 40 сантиметров от аккумуляторной клеммы, а лучше устанавливать главный предохранитель возможно ближе к плюсовой клемме аккумулятора. Его назначение, защитить питающий кабель от возгорания, например в случае аварии автомобиля (ДТП). Повреждение автомобиля может быть пустяковым, но пережатый питающий кабель приведет к короткому замыканию, возгоранию и уничтожению автомобиля. Номинал главного предохранителя определяется МАКСИМАЛЬНО возможным номиналом предохранителя для данного сечения кабеля. Например для кабеля сечением 2 GA МАКСИМАЛЬНО возможный номинал предохранителя составляет 150 Ампер. А можно поставить предохранитель номиналом, допустим 100 Ампер, 80Ампер или 50 Ампер? Да можно! Можно поставить любой предохранитель, при одном условии, что он НЕ БУДЕТ превышать номинал 150 Ампер (иначе смысл этого предохранителя пропадает). Общий максимальный ток, который может быть потреблен к примеру двумя усилителями (моноблок 80А и двухканальник 30А), составляет 110 Ампер, так что если поставить главный предохранитель номиналом 100 Ампер, существует вероятность того, что он будет перегорать на пиках максимальной громкости. Исходя из вышеизложенного, я рекомендую выбрать предохранитель номиналом 150 Ампер, в случае нештатной ситуации он сработает.