Kaiutinkaapelin mitoitus

Kaapelimateriaalin valinta

Materiaalit ( CCA ja OFC ) on käsitelty täällä: OFC vs. CCA eli Kaapelimateriaalin valinta

Häviöt kaiutinkaapelissa

Kaiutinkaapeli lisää sarjavastusta vahvistimen ja kaiuttimen väliin. Kun sarjavastus kasvaa, jännitehäviö kasvaa. Jännittehäviö aiheuttaa tehohäviötä: kaiutin saa vähemmän tehoa. Seuraavat asiat vaikuttavat tehohäviön määrään:

kaapelin pituus ( pidempi kasvattaa häviötä )
kaiuttimen impedanssi ( pienempi impedanssi kasvattaa häviötä )
vahvistimen antama teho ( suurempi teho kasvattaa häviötä )
kaapelin poikkipinta-ala ( pienempi pinta-ala kasvattaa häviötä )

Miten kaiutinkaapelin koko vaikuttaa kaiuttimelle menevään tehoon?

Katso allaolevalla laskurilla, miten paljon tehoa kaapelin takia häviää. Laskenta tapahtuu nimelliskuormalla ja oletuksena on että kaikki tarjolla oleva teho yritetään kaiuttimeen syöttää.

Kaiutinkaapelin häviölaskuri

Laskuri laskee kaiutinkaapelin resistanssista aiheutuvat häviöt, kun kaapeli on sarjassa kaiuttimen nimellisimpedanssin kanssa. Syötä kaapelin vetopituus (yksisuuntainen) — laskuri huomioi meno+paluu (×2).

1) Kaapeli

Poikkipinta-ala (mm²) Materiaali

OFC on happivapaata puhdasta kuparia.

Kaapelin vetopituus (m)

Vetopituus = matka vahvistimelta kaiuttimelle (yksisuuntainen). Laskenta käyttää lenkkiä: 2 × vetopituus.

2) Kuorma

Nimellisimpedanssi (Ω) Vahvistimen RMS-teho nimelliskuormaan (W)

Tulokset

Laskennassa käytetty lenkkipituus (meno+paluu): – m

Kaapelin resistanssi (meno+paluu): – mΩ

Vahvistimen ulostulon RMS-jännite (nimelliskuormalla): – V

Virta: – A

Kaiuttimelle tuleva RMS-jännite: – V

Kaiuttimelle menevä teho: – W (– %)

Kaapelin lämpöhäviö: – W (– %)

Kaapelin lämpöhäviö per vetometri: – W/m

Puuttuva teho (kaapeli nostaa kuormaa): – W (– %)

Tehoerosta arvioitu äänenpainehäviö (dB): –

Huomio

Laskenta käyttää nimellisimpedanssia; todellinen impedanssi vaihtelee taajuuden mukaan.
Huonot liitokset voivat lisätä häviöitä enemmän kuin itse kaapeli.

Esimerkit tehohäviöistä

Kolme esimerkkiä käytännön tilanteista kaiutinkaapelin aiheuttamasta häviöstä.

Esimerkki 1: 100 W RMS vahvistin tavaratilassa, 4 Ω kaiutin etuovessa, kaapelin pituus 6 metriä.

0.75 mm² CCA-kaapelilla kaiuttimelle asti menee 81.4 W
2.1 mm² OFC-kaapelilla kaiuttimelle asti menee 95.3 W
4.0 mm² OFC-kaapelilla kaiuttimelle asti menee 97.5 W

Esimerkki 2: 500 W RMS vahvistin tavaratilassa, 2 Ω midbassot etuovessa, kaapelin pituus 6 metriä

1.33 mm² CCA-kaapelilla kaiuttimelle asti menee 397 W
3.3 mm² OFC-kaapelilla kaiuttimelle asti menee 470 W
6.0 mm² OFC-kaapelilla kaiuttimelle asti menee 483 W

Esimerkki 3: 3000 W RMS vahvistin tavaratilassa, 1 Ω subwoofer tavaratilassa, kaapelin pituus 2 metriä

1.5 mm² CCA-kaapelilla kaiuttimelle asti menee 2608 W
4.0 mm² OFC-kaapelilla kaiuttimelle asti menee 2899 W
10.0 mm² OFC-kaapelilla kaiuttimelle asti menee 2959 W

Näistä esimerkeistä nähdään, että selvästi alimitoitettu kaapeli aiheuttaa isoja häviöitä. Toinen havainto on, että selvästi ylimitoitettu ei paljoa muuta tilannetta järkevän kokoiseen verrattuna. Suosittelen valitsemaan sopivan kaapelin, ellei tarkoituksena ole vaihtaa suurempaa vahvistinta tai matalamman impedanssi kaiuttimia.

Soitettavan taajuuden vaikutus kaapelin mitoitukseen

Mitä alempia taajuuksia soitetaan, sitä enemmän elementti joutuu tekemään työtä saman äänenpaineen saavuttamiseen. Suurempi työmäärä vaatii enemmän virtaa ja kaapelin sarjavastus vaikuttaa enemmän. Siksi käytännössä diskantille riittää ohuempi kaapeli kuin keskiäänelle ja keskiäänelle riittää ohuempi kaapeli kuin midbassolle, vaikka pituus olisi sama ja vahvistimen RMS kapasiteetti olisi sama.

Loppukommentti

Laskurin näyttämä on käytännön elämässä extreme-tilanne. Nimellisimpedanssiin syötetään koko ajan ”kaikki mitä irti lähtee” vahvistimesta. Normaalissa musiikinkuuntelussa häviö on pienempi kuin laskurin näyttämä, sillä kuormitus ei ole jatkuvaa ”täyttä tehoa”. Äänenpainekilpailuissa vedon aikana ollaan sitten lähellä laskurin näyttämää tilannetta.

Yksikin huono liitos voi aiheuttaa suuremman häviön kuin alimitoitettu kaapeli. Tee liitokset vahvistimeen, kaiutinkaapeleihin ja kaiuttimiin huolellisesti.