Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Philip Newell- Project Studios.pdf
Скачиваний:
176
Добавлен:
13.02.2015
Размер:
15.3 Mб
Скачать

Philip Newell - Project studios

50

Филипп Ньюэлл – Project-студии

 

Полное сопротивление, для незнакомых с этим термином, состоит из активного и реактивного сопротивлений. Последнее действует только при переменном токе. Оно является комбинацией сопротивления по постоянному току, измеряемому Омметром, и реактивных сопротивлений ёмкостей и индуктивностей. Это может ввести в заблуждение многих людей. Короткая, тонкая, переплетённая пара проводов может иметь то же сопротивление, что и два отдельных длинных и толстых провода. Но первая будет иметь меньшее полное сопротивление, чем последняя. Индуктивность — это электромагнитный феномен, который стремится к нулю, если пара проводов, формирующая цепь, сдвигается ближе друг к другу, так как равные и противоположные по знаку магнитные поля компенсируют друг друга. Ёмкость при сближении проводов будет увеличиваться, но её сопротивление будет параллельным обычному сопротивлению, в то время как индуктивное реактивное сопротивление действует последовательно. На практике, при подаче питания на аудио частотах и при обычной для студий длине кабелей, воздействие ёмкостного реактивного сопротивления ничтожно малое.

С точки зрения как подключения питания, так и подключения громкоговорителей, кабели, подключаемые к одному и тому же внешнему разъёму, и, тем самым, спаренные физически, имеют наименьшее полное сопротивление, а поэтому наилучшим образом подходят для использования в студии. Во многих странах также требуют, чтобы шина заземления прокладывалась около нейтрального и фазового проводов. Трудно найти специальные данные на этот счёт, но считается, что полное сопротивление заземления также уменьшается в этом случае, хотя конкретные условия могут быть самыми разнообразными. Одним словом, необходимо стремиться к получению наименьшего полного сопротивления между землей и каждым прибором. Система заземления должна основываться на тех же правилах, что и система питания, а именно: провод заземления не должен иметь общих отрезков с любыми другими проводами заземления здания, как показано на рис.8.

4.2 Количество фаз

Многие рассмеялись, прочитав последнее заявление. И тем более все рассмеются, услышав заявление, что все скоммутированные между собой приборы должны запитываться от одной и той же фазы. Только причины смеха будут разными. В таких странах, как Великобритания, действующими нормами разрешено только однофазное подключение. Причём на расстоянии вытянутых рук может размещаться только электрооборудование, подключённое к одной фазе. Это делается для того, чтобы нельзя было коснуться одновременно двух элементов оборудования с разными фазами. С другой стороны, в Южной Европе я встречал щиты питания на 12 розеток, установленные в рэковых стойках, и при этом каждые четыре розетки были подключены к каждой из трёх фаз. Эти щиты монтировались квалифицированными электриками, которые не могли понять, чего я от них хочу, когда я спрашивал их об этом. Для них это было абсолютно нормальным явлением. Я припоминаю одну свою работу на студии дублирования фильмов во Франции, где многодорожечный магнитофон был запитан от одной фазы, микшерный пульт - от другой, а усилители мощности и блоки эффектов – от третьей. Для того чтобы запитать всю студию от одной фазы, которая должна быть достаточно мощной для питания всей аппаратуры, необходимо было бы перекроить всю систему питания здания, к чему владелец был не готов.

Электрические компании предоставляют трёхфазное питание, потому что это наиболее эффективный способ как производства, так и распределения электроэнергии в больших объёмах. Точно так же, как многоцилиндровый поршневой двигатель лучше и эффективнее одноцилиндрового собрата, так и трёхфазный генератор лучше и эффективнее однофазного, в котором электромагнитное воздействие каждого оборота менее сбалансировано. Если все три фазы сбалансированы по мощности, то для передачи электроэнергии требуется кабель потоньше, так как по нейтральному проводу идут

Philip Newell - Project studios

51

Филипп Ньюэлл – Project-студии

 

составляющие различных фаз, что меньше нагревает кабель, в отличие от суммарного тока, идущего в одной фазе при нейтральной "обратке". Более эффективные генераторы и система распределения означают меньшие расходы для электрических компаний, и тем самым более дешёвое электричество для потребителей.

Великобритания - богатая индустриально-развитая страна с большим количеством производимой электроэнергии и серьёзным отношением к технике безопасности. Потребление одним домом или квартирой тока в 100 А (по одной фазе) считается вполне нормальным явлением. А вот в Испании, где ощущается нехватка электроэнергии, потребление тока одним домом может быть ограничено 15 А однофазного питания, а многие коммерческие предприятия могут потреблять только 20 А трёхфазного тока. Увеличение потребляемой мощности приведёт к значительным расходам и к крупным наценкам за каждый киловатт-час сверх нормы. Британское требование обеспечить питание от одной фазы для всех взаимосвязанных единиц аудио и/или видео оборудования основывается на том, что из-за разницы потенциалов между фазами в почти 400 В вероятность пробоя изоляции оборудования более высока, чем при использовании одной фазы номинальным напряжением 230 В. Более того, в первом случае последствия нарушения целостности изоляции будут более тяжёлыми. Испанская философия в этом отношении по-моему следует принципу: "Это всё, что мы можем сделать; соглашайтесь или отказывайтесь". Французы объясняют это пресловутой "галльской беззаботностью". В США существует двухфазное питание, получаемое от двух полуобмоток трансформатора, которое даёт по 120 В от каждой половины; каждая такая фаза идёт на один из пары рядом стоящих домов. В международной практике эти вопросы далеки от стандартизации.

4.2.1 Почему только одна фаза?

Научный подход подсказывает необходимость использования однофазного питания. Если бы питание всего студийного оборудования распределялось по трём фазам, то всё было бы нормально, пока все три фазы имели бы чёткую синусоидальную форму при одинаковой силе потребляемого тока. Однако совершенная синусоидальная форма - довольно редкое явление в электрической сети, а студийное оборудование совсем не схоже с тремя сбалансированными обмотками трёхфазного электромотора. Оно не потребляет ток постоянной величины, так как различные приборы постоянно включаются и выключаются (например, двигатели магнитофонов), или изменяется потребляемая мощность (как у большинства усилителей при работе с музыкальным сигналом). Несбалансированность потребляемого тока создаёт гармонические помехи, при этом в общей нейтральной жиле могут генерироваться “блуждающие” токи. Этот вопрос очень подробно освещён в двух книгах, приводимых в библиографии в конце предыдущей главы. Так в книге Дэвиса (1997, стр. 394) говорится: "Таким образом можно сказать… что помехи, создаваемые системой питания, возможно свести к минимуму при использовании только одной питающей фазы для всего электронного оборудования". В книге Гиддингса (1995, стр. 54-56) также сказано: "Другим вопросом в отношении переменного тока является вопрос о количестве фаз, используемых для запитки аудиосистемы. Идеальный ответ - одна, из-за ёмкостной связи между корпусами электронного оборудования и питающей сети. Эта связь вызывает флуктуации на корпусе на частоте сети, которая служит в качестве тактовой частоты для электронного оборудования внутри корпуса ... Различное оборудование, подключенное к одной фазе, будет иметь схожую осциллограмму этой тактовой частоты, и флуктуации будут скомпенсированы. Если же различные приборы, запитанные от разных фаз, будут подключены друг к другу, то будет появляться небольшая разница напряжений тактовых частот в связи со сдвигом фаз, которая будет проявляться как обычный шумовой фон и затем усиливаться … Чем чаще сигнал проходит через различные элементы оборудования, запитанные от разных фаз, и чем больше величина усиления, обеспечиваемая этим оборудованием, тем больше проблем возникает".

На протяжении многих лет, я использовал следующий метод распределения фаз для небольших студий: запитывал всю аудиотехнику от одной фазы, все кондиционеры воздуха или электрокалориферы - от другой, а освещение, вентиляцию и т.п. - от третьей фазы. Если одна фаза является более “чистой” или более стабильной, чем другие, она должна быть выбрана для аудиооборудования. Но за этим нужно постоянно следить, так как условия могут изменяться даже в результате каких-либо модификаций в соседнем здании.

4.3 Линейные фильтры и стабилизаторы напряжения

Как уже упоминалось в этой главе, стабилизация напряжения питания по входу не даст существенного результата, если внутри системы имеется оборудование, генерирующее электромагнитные помехи. Тем не менее, дополнительная фильтрация питающего напряжения не помешает. Однако проблема в том, что очень большое количество электромагнитных и радиочастотных помех фильтры не в состоянии подавить. В результате они всего лишь сбрасывают даже большее количество жёстких шумов на систему заземления. На рис.13 показано, как это обычно происходит. Мнение о том, что источники бесперебойного питания обеспечивают абсолютно "чистое" напряжение, очень часто ошибочно. Только внутренние блоки выходного напряжения с обратной связью обеспечивают чистую синусоидальную форму напряжения. Но такие блоки часто должны иметь

Philip Newell - Project studios

52

Филипп Ньюэлл – Project-студии

 

значительно большую мощность, чем предполагается вначале, иначе даже они могут создать больше проблем, чем разрешить. Они редко имеют достаточно низкое полное сопротивление на выходе, что способствует генерированию шумовых гармоник в результате действия таких явлений, как переходное потребление тока усилителями мощности. Некоторые из этих аппаратов могут вызвать отказ компьютера, если только они не подключены к отдельным компьютерам без какого либо другого запитанного от них оборудования (читателям, незнакомых с этим вопросом, полезно внимательно изучить рис.11 и 12).

4.4 Сбалансированное питание

На рис.14 показано сбалансированное устройство, эквивалентное показанному на рис.13.

Рисунок взят из статьи Мартина Гласбанда (Martin Glassband), автора поправки от 1996 года в Национальный электрический кодекс США (разделы с 530-70 по 530-73). Давно известно, что подача питания на чувствительную аудиоаппаратуру от сбалансированного источника питания может разрешить много проблем, связанных с шумами и отказами техники. Его суть заключается в использовании трансформатора с центральным отводом, который служит в качестве двух источников питания с противоположной полярностью, каждый с напряжением, составляющим половину от общего. Например, питание напряжением 230 В заменяется на питание от трансформатора с центральным заземлённым отводом, с двух половин которого снимается сбалансированное напряжение в 115В. На рис.15 показано, как трудно устранить проблему реактивных токов за счет сбалансирования источников питания.

В некоторых странах питание настенных розеток подобным образом может быть запрещено

Philip Newell - Project studios

53

Филипп Ньюэлл – Project-студии

 

местным законодательством, которое, как правило, отстаёт от потребностей быстро развивающейся технологии.

В США в конце 80-х годов было признано, что определённые системы высоких технологий настолько чувствительны, что обычные источники электроснабжения ограничивают их технические возможности. В 1996 г. в Национальный Электрический Кодекс США была внесена поправка, дающая возможность запитывать аудио-, видео- и т.п. оборудование от сбалансированных источников при удовлетворении определённых условий. В других странах после соответствующих разъяснений можно убедить местные органы, отвечающие за технику безопасности при эксплуатации электросетей, в необходимости таких систем. Но поскольку эти правила касаются только систем, устанавливаемых в качестве структурного элемента внутри зданий, возможно использование балансировочного трансформатора, как отдельно стоящего аппарата, запитывающего распределительный щит, к которому подключается оборудование. Но такие вещи нельзя делать без консультации с опытным специалистом, так как применение изолирующих трансформаторов может блокировать работу предохранителейавтоматов, которые являются ключевым элементом в обеспечении техники безопасности во многих зданиях.

Сбалансированные источники питания использовались на многих объектах, и достигаемые при этом преимущества были самыми разнообразными. На студиях, где постоянно испытывали трудности с шумами, отмечали снижение взаимных помех на 15 dB. Благодаря способности уничтожать

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]