Как подключить низкоомный динамик к радиотрансляционной сети?

Как подключить низкоомный динамик к радиотрансляционной сети?
Существует заблуждение, что всегда, при уменьшении сопротивления нагрузки, увеличивается выделяющаяся на ней мощность, за счёт увеличения протекающего тока. Это утверждение верно только при пренебрежительно малом сопротивлении источника тока, когда верен закон Ома для участка цепи: I=U/R, тогда выделенная на нагрузке мощность определяется выражением: P=UxI=IxRxI, т.е. равна квадрату тока, помноженному на сопротивление. Т.е. прямо пропорциональна квадрату тока и обратно пропорциональна сопротивлению нагрузки.
Но в случаях,когда сопротивления источника тока и нагрузки соизмеримы, вступает в силу закон Ома для полной цепи I=E/(R+r). Здесь в формировании тока нагрузки участвует внутреннее сопротивление источника тока, r.
Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе Е источника тока и обратно пропорциональна сумме электрических сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи. Выражение называется законом Ома для полной цепи. I = E/(R + r).
Частным случаем применения закона Ома для полной цепи является подключение динамиков к радиотрансляционной сети.
Между магистралью и радиорозетками в квартирах установлены распределительные коробки. Коробка является одновременно ограничительной и ответвительной на несколько потребителей. Фактически, в каждой квартире между радиорозеткой и магистралью в разрыв обоих проводов установлены резисторы по 75 ом (при напряжении в радиосети 15в.) Это в Москве. А в пригороде, где это напряжение равно 30в, устанавливаются сопротивления по 240 ом. Эти сопротивления можно считать внутренним сопротивлением источника. Неверно подключать низкоомный динамик в радиорозетку, т.к.. из-за наличия распределительной коробки нельзя получить полную мощность. При этом могут сгореть ограничительные резисторы. А, если исключите резисторы в распределительной коробке, лишите соседей возможности пользоваться радиорозеткой. При этом возможно срабатывание защитных устройств МГРС…
Попробуем разобраться в этом и попытаться найти выход из такого положения.
Считая сопротивление источника сигнала пренебрежительно малым, принимаем его равным нулю. И в формуле закона Ома для полной цепи сопротивление r будет равен r=2х75=150 ом,
а сопротивление нагрузки Rд ( т. е. динамика) примем равным 8 ом,
напряжение в радиосети Е равно 15в,
а ток нагрузки будет равен: I= Е/(r+Rд)=15в/(150+8)ом=95mА.
При этом на динамике выделится Pд=IxIxRд=0,072W=72mW,
на двух резисторах по 75 ом в сумме выделится мощность Pr, равная 95х95х150ом=1,35W(На каждом резисторе выделится мощность, более чем в два раза превышающая-допустимую) .
При этом мощность, взятая из радиосети равна 1,425W.
Т.е. полезно использовано менее 5,05% мощности радиосети.
А, как использовать радиосеть с большим КПД? Для этого нужно увеличить сопротивление динамика, т. к. отношение мощностей пропорционально отношению сопротивлений нагрузки и ограничительных сопротивлений: Pд/P r=Rд/r.
Попытаемся рассчитать необходимое сопротивление нагрузки (динамика):
Е=15в,
r=75+75=150 ом.
Pr=0,25+0,25=0,5W.
Рассчитаем максимальный ток нагрузки, определяемый допустимой мощностью ограничительных резисторов (Pr=0,5 W): I=квадратный корень из 0,5/150=58mA.
Рассчитаем падение напряжения резисторах:Ur=r x I= 150x 0,058A=8,7в.
Рассчитаем падение напряжения на нагрузке UH=15-8,7=6,3в.
Рассчитаем максимальную мощность выделяемую на нагрузке: P=6,3×0,058=0,36W.
Рассчитаем сопротивление нагрузки Rн= 6,3/0,058=108,62 ома.
Таким параметрам соответствует громкоговоритель «Рекорд» с электромагнитной системой, знаменитая чёрная тарелка с сопротивлением 60-150 ом. Но выпуск её прекращён в середине 50-х годов прошлого века. На смену им прошли громкоговорители электродинамической системы (динамики), которые напрямую нельзя подключать к радиотрансляционной сети ввиду их низкого сопротивления (4-28 ом).
А, как же подключить к радиотрансляционной сети динамик с сопротивлением катушки равным 8 ом ? Видимо, нужно применить устройство, которое при заданном сопротивлении на входе потребило бы расчётную мощность, а на выходе выделило бы на низком сопротивлении динамика мощность, равную мощности на входе.
Т.е. Pн=Pд, то IнxIнxRн=IдxIдxRд, оттуда Rн/Rд=IдxIд/IнxIн .или Iд/Iн= корню квадратному из (Rн/Rд).
Устройство, удовлетворяющее такому условию-создано. Это трансформатор. В данном случае он понижающий, ведь нам нужно подключить низкоомную нагрузку к высокоомному источнику, т. е. получить на динамике увеличенный ток, при пониженном напряжении.
Трансформатор состоит из двух обмоток .Первичная обмотка W1 подключена непосредственно к радиорозетке. Её эквивалентное сопротивление соответствует — расчётному. Ко вторичной обмотке W2 подключается динамик. Соотношение количества витков в обмотках соответствует квадратному корню из соотношения (Rн/Rд) и называется коэффициентом трансформации Kтр=W1/W2.
В нашем случае: Kтр=квдратный корень из (108,62/8)=3,68в.
Зачем нужно применять ограничительные коробки?
Для того, чтобы ослабить влияние коротких замыканий в абонентских радиолиниях на работу всей радиотрансляционной сети.
Ограничитель представляет собой устройство (резисторы) , пропускающее только такой ток, который необходим для нормальной работы громкоговорителя. В качестве ограничителя, можно применить, например,ограничительную и ответвительную коробку РОН-2 , показанную на рисунке.

Технические характеристики: РОН-2
1.Номинальное напряжение 15/30В.
2. Число направлений – 2.
3. Изоляция между токоведущими частями выдерживает в нормальных климатических условиях без пробоя в течение 1 мин эффективное напряжение переменного тока частотой 50 Гц, 500В.
4. В коробке установлены 4 резистора типа МЛТ-0,25 или МЛТ-0,5 сопротивлением 75 Ом или 240 Ом в зависимости от номинального значения напряжения в абонентской сети. Крышка и корпус коробки изготовляются из полистирола УПМ-508.
5. Масса, кг, не более — 0,15
6. Габаритные размеры: 72х70х20 мм
P.S. Все расчеты приблизительные и призваны только помочь разобраться в поставленных вопросах.

Механик. 26.02.12г.

2 thoughts on “Как подключить низкоомный динамик к радиотрансляционной сети?

  1. У меня сделано не правильно ❗ Два динамика соеденены последовательно. Каждый 3 ома. Вместе 6ом. Теперь осталось дело за трансом. Полезная статья спасибо. А как быть с тем, что бы установить трансформатор прямо в щите. И почему ОНИ это сразу не делают в новых домах например? Вопрос а можно ли другую частоту слушать и как обойтись минимальными средствми без питания 220 и прочих извращений. От тех же 15 вольт запитать схему?

Comments are closed.