Потери в трансляционной линии системы речевого оповещения и управления эвакуацией

Скачать статью в формате Word

Потери электрической энергии в трансляционной линии приводят к уменьшению уровня звукового давления, развиваемого громкоговорителями или речевыми оповещателями и, соответственно, к уменьшению громкости звука передаваемых сигналов.  Потери электрической энергии в трансляционной линии непосредственно связаны с сопротивлением проводов этой линии. Поэтому, выбранное сечение проводов сильно влияет на  характеристики системы речевого оповещения и управления эвакуацией.

Закон Ома

Закон Ома позволяет нам отображать характеристики электрических цепей через взаимосвязь четырех основных компонент:

-                     A – ток (в Амперах)

-                     V – напряжение (в Вольтах)

-                     R – сопротивление (в Омах)

-                     P – мощность (в Ваттах)

Эта простая и удобная схема помогает нам понять фундаментальные взаимосвязи в электрических цепях. Электрические цепи, по которым передаются аудио-сигналы, не являются исключением.

Потери электрической энергии в линии передачи обусловлены сопротивлением проводов, из которых  состоит эта линия.  Наиболее наглядно это можно выразить через падение напряжения. Падение напряжения определяется следующим соотношением:

Vd = AL x RL

где:

Vd – падение напряжения (в Вольтах)

AL – ток нагрузки (в Амперах)

RL – сопротивление линии (в Омах)

Давайте рассмотрим трансляционную линию длиной 150 метров, выполненную кабелем КПСВВ 1х2х1.5, предназначенную для питания нагрузки мощностью 80Вт. В большинстве линий в системах радиотрансляции и в речевых системах оповещения используется напряжение 70В, мы будем использовать его как стандартное рабочее напряжение.   80Вт – это суммарная мощность, потребляемая всеми громкоговорителями, включенными в трансляционную линию, но не номинальная выходная мощность усилителя. Посмотрим на «классическое колесо» – там мы увидим, что сила тока (в Амперах) определяется делением мощности (в Ваттах) на напряжение (в Вольтах).

A = P / V

поэтому, для рассматриваемой нами трансляционной линии:

А = 80Вт / 70В = 1.14А

Итак, нам известен ток, который потребляет нагрузка мощностью 80Вт в трансляционной линии с напряжением 70В. Сопротивление линии – это просто сопротивление медного проводника на всей длине линии. Трансляционная линия, в которую включаются громкоговорители, состоит из двух проводников: один проводник идет к нагрузке, другой – возвращается от нагрузки к усилителю. Будем считать, что в нашем случае, эти проводники имеют одинаковую длину. Таблицы удельного сопротивления проводников доступны во многих справочниках. Мы воспользуемся данными, приведенными изготовителем кабеля КПСВВ: электрическое сопротивление шлейфа (двух жил пары) при температуре 20°С составляет не более 50 Ом/км. Умножая эту величину на длину рассматриваемой нами линии 0.15 км (150 м), получим, что общее сопротивление проводов в линии будет равно 7.5 Ом.

Подставив полученное значение в формулу для расчета величины падения напряжения, получим:

Vd = 1.14 А  х  7.5 Ом = 8.55 В

Итак, падение напряжения в нашей трансляционной линии составляет 8.55 В. Это означает, что рабочее напряжении в линии, с которым нам приходится иметь дело, составляет всего лишь 61.45 В. Заметим, что в данном примере относительное падение напряжения в линии составляет 12.2% (уполномоченные надзорные органы допускают не более 10% падения напряжения в цепях сигнализации).

Потери можно выразить в децибелах (дБ) следующим образом:

SPL = 20 * Log ( Vf / Vi )

где:

Vf – рабочее напряжение в линии с подключенной нагрузкой

Vi – исходное напряжение

Результатом является отрицательное число, выражающее потери. Таким образом, для рассматриваемой нами линии:

SPL = 20 * Log ( 65.42 / 70 )  = -0.58 дБ

Потери, обусловленные сопротивлением проводов, составляют менее 1дБ и это полностью приемлемый результат. В большинстве случаев при строительстве трансляционных линий допускаются потери порядка 0.5дБ, обусловленные сопротивлением проводов. Следует заметить, что увеличение потерь в линии на 10дБ приводит к тому, что теряется половина громкости звука.

По материалам техподдержки Wheelock