Потери в трансляционной линии СОУЭ

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)

Взаимосвязь этих компонент между собой показана на так называемом «классическом колесе» (смотри рисунок ниже)

d0b1d0b5d0b7d18bd0bcd18fd0bdd0bdd18bd0b91052

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)

Для примера рассмотрим трансляционную линию длиной 150 метров, выполненную, например, кабелем КПСВВ 1х2х0,75, 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 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 ( 61,45 / 70 )  = -1,13 дБ

Если же мы применим провод КПСВВ 1х2х1,5, то результат будет следующим:

SPL = 20 * Log ( 65.76 / 70 )  = -0,54 дБ

Потери, обусловленные сопротивлением проводов, в этом случае составляют уже менее 1дБ и это дает 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.

Марка кабеля

Сечение проводника, кв.мм

Удельное электрическое сопротивление шлейфа, Ом/км

Сопротивление линии, Ом

Падение напряжения, В

Относительное падение напряжения, %

Потери в линии, дБ

КПСВВ 1х2х0.5

0.5

70.0

10.5

11.97

17.1

-1.63

КПСВВ 1х2х0.75

0.75

50.0

7.5

8.55

12.2

— 1.13

КПСВВ 1х2х1.0

1.0

37.0

5.55

6.33

9.0

-0.75

ПРППМ 1х2х1.2

1.2

32.0

4.8

5.47

7.8

-0.71

КПСВВ 1х2х1.5

1.5

24.8

3.72

4.24

6.1

— 0.54

Приведенные примеры в достаточно упрощенном виде показывают способы расчета трансляционной линии СОУЭ и причины потери качества и громкости оповещения в зависимости от параметров линии,
в реальной практике гораздо удобнее пользоваться соответствующей программой для автоматического расчета сетей оповещения и трансляции.

Кроме этого, согласно новых требований ныне действующих нормативных документов при открытой прокладке кабелей систем оповещения и управления эвакуацией следует применять огнестойкие кабели, соответствующие требованиям пожарной безопасности по нераспространению горения при пучковой прокладке, а также требованиям по огнестойкости, например, кабели марки КПСЭСнг-FRLS (FRHF) и др. Кабели марки КПСВВ и КПСВЭВ не поддерживают горение при единичной прокладке, кабели повышенной пожаробезопасности марки КПСВВнг и КПСВЭВнг – также не поддерживают горение при прокладке пучком.
В обоснованных случаях допускается прокладка обычных кабелей в пустотах строительных конструкций класса К0 или кабелями и проводами, прокладываемыми с использованием негорючих коробов и кабельных каналов.

Более подробная информация по вопросам проектирования СОУЭ представлена здесь в разделе "Оповещение и эвакуация".


Скачать:
1. Программа по расчету длины трансляционной линии речевого оповещения – Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту
2. Программа расчета сечения провода для линий оповещения — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту.


Похожие статьи...