Типичная история из гаража. Поставил новый сабвуфер НОЭМА 300ГДН30-4, на коробке написано 4 Ом, а мультиметр на клеммах показывает 3,2. Первая мысль: брак или подделка. На деле всё правильно. Мультиметр меряет Re, сопротивление постоянному току, а 4 Ом на коробке означает номинальный импеданс. Откуда разница и где она реально влияет на звук, ниже по шагам.
Почему мультиметр показывает меньше номинала?
Мультиметр гонит через катушку постоянный ток, а музыка идёт переменным. Импеданс на переменном токе меняется с частотой: пик на Fs, рост на высоких частотах из-за Le. Re служит нижней «полкой», к которой импеданс приближается в районе своего минимума.
Обычно Re составляет 80–90 % от номинала: 3,2–3,6 Ом у 4-омного, 6–7 Ом у 8-омного. У НОЭМА 3,2 Ом при номинале 4 Ом, у СЧ динамика ESB 9.4m 4,1 Ом, у твитера ESB 9.1T-28 3,8 Ом.
Заодно мультиметр даёт самую быструю проверку катушки. Обрыв покажет бесконечность, КЗ покажет около нуля, а исправная катушка чуть меньше номинала.
Зачем знать Re, если на коробке есть номинал?
- Нагрузка на усилитель. Для оценки тока и мощности, отдаваемой в динамик, берут именно Re. При параллельном и последовательном соединении катушек тоже считай по Re, чтобы понять реальную нагрузку и не опустить её ниже допустимой.
- Электрическая добротность. Qes прямо пропорциональна Re.
Почему бас «сдувается» через час громкой музыки
Сабвуфер поиграл на громкости, и бас как будто сел. Как мотор, который на жаре едет вяло. Причина всё та же, Re. Медь увеличивает сопротивление примерно на 0,39 % на каждый градус. Катушка на громкости может нагреться до 150–200 °C, и её Re вырастет в полтора раза, а то и больше.
Прикинем для НОЭМА: при нагреве с 20 до 150 °C Re поднимется с 3,2 примерно до 4,8 Ом. Что это даёт:
- Компрессия мощности. При том же напряжении усилителя ток и мощность падают, и динамик играет тише, чем должен. Для нашего примера это около 1,8 дБ, а на длительной громкости потери в 2–3 дБ встречаются сплошь и рядом.
- Растёт Qes, у НОЭМА примерно с 0,24 до 0,36. Бас становится менее контролируемым.
- Уплывает настройка. Эквалайзер, выставленный на холодной системе, на прогретой звучит иначе.
Поэтому для громких систем выбирай динамики с хорошим теплоотводом: меньше нагрев, меньше компрессия.
Что проверить в своей машине
| Что смотреть | Зачем |
|---|---|
| Re вместе с номиналом | Понять реальную нагрузку на усилитель |
| Re при подключении нескольких катушек | Не опустить нагрузку ниже допустимой |
| Re холодного и прогретого динамика | Оценить компрессию мощности |
Когда берёшь в руки мультиметр, вопросы про Re обычно такие.
Отключи провода от усилителя, переведи мультиметр в режим измерения сопротивления и приложи щупы к клеммам динамика. Исправная катушка покажет Re чуть меньше номинала, обычно 80–90 %: у 4-омного динамика 3,2–3,6 Ом. Бесконечность означает обрыв, значение около нуля означает короткое замыкание витков или выводов.
Да, если нужна точность до десятых долей ома. Щупы и провода мультиметра сами дают небольшое сопротивление, у недорогих приборов оно бывает заметным. Сомкни щупы, запиши показание и вычти его из замера на клеммах динамика. Для проверки «жива ли катушка» это не нужно, а для расчёта нагрузки и Qes лучше учесть.
По номиналу 2 Ом, а по сопротивлению постоянному току меньше: две катушки с Re 3,2 Ом в параллель дают 1,6 Ом. Именно на эту цифру смотри, когда проверяешь, выдержит ли усилитель такую нагрузку. Последовательное соединение тех же катушек даёт 6,4 Ом по Re и 8 Ом по номиналу.
Электрическая добротность Qes прямо пропорциональна Re, поэтому при нагреве катушки она растёт вместе с сопротивлением. По прикидке для НОЭМА 300ГДН30-4 при нагреве с 20 до 150 °C Re растёт с 3,2 до 4,8 Ом, а Qes примерно с 0,24 до 0,36. Бас на прогретой системе становится мягче и хуже контролируется.
Меньше страдают динамики с хорошим теплоотводом: катушка греется слабее, и Re растёт меньше. На это работают крупный диаметр катушки, вентилируемый керн и металлический каркас катушки. Когда выбираешь сабвуфер для долгой громкой игры, смотри на эти особенности конструкции, а не только на паспортную мощность.
На соревнованиях система играет долго, катушки греются, Re растёт, и баланс «плывёт». Настройку проверяй на прогретой системе, а не только сразу после включения. Об этом и о подготовке к оценке написано в шаге «Оценка звучания и соревнования», а про нагрузку на усилитель в шаге «Проверка подключений и согласование системы».
Мультиметр показал что-то странное или не знаешь, как собрать катушки под свой усилитель? Спроси в Telegram-чате, подскажем схему.
Источники
- KLIPPEL: определения и методика измерения параметров Тиля-Смолла
- IEC 60268-5: Sound system equipment. Loudspeakers
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- Э. Л. Виноградова, «Конструирование громкоговорителей со сглаженными частотными характеристиками» (Массовая радиобиблиотека, вып. 966)
- С. Д. Бать, «Любительские громкоговорители»
- R. H. Small, серия статей о закрытых и фазоинверторных системах, Journal of the Audio Engineering Society, 1972–1973
См. также: Параметры Тиля-Смолла, Импеданс, Le.