Philip Newell - Project studios |
45 |
Филипп Ньюэлл – Project-студии |
|
Глава 4 Источники питания и заземление.
Крупные профессиональные студии обычно имеют т.н. систему "технического заземления", которая предусматривает наличие специального отдельного штыря, вбитого в землю. Сюда подключается только аудио оборудование. Иногда эта система изолирована от других систем заземления, а иногда соединена с заземлением электросети. Нормативные документы по этому в разных странах значительно отличаются, поэтому в этой книге, предназначенной для международного читателя, на эту тему можно говорить только обобщённо. Однако каковым бы ни было Ваше мнение в этом вопросе, его обязательно необходимо обсудить с местным лицензированным электриком, который в совершенстве знает местные нормативные документы. Основная проблема заключается в том, что многие квалифицированные электрики абсолютно не знакомы с концепцией "технического заземления". Даже профессиональные студии иногда испытывают трудности, пытаясь объяснить им свои потребности.
Задача в том, чтобы обеспечить нулевой уровень напряжения с низким сопротивлением по отношению к земле. Эта система выступает в роли большой "сливной раковины" для электрической "грязи". Так как полное сопротивление поверхности планеты очень мало, а масса её огромна, то если Вам удастся обеспечить как можно меньшее полное сопротивление заземления, то уже будет практически не важно, подключено ли техническое заземление к нулевой шине системы электроснабжения или нет. Смысл в том, чтобы заземление аудиосистемы было подключено к другим системам заземления так, чтобы общее полное сопротивление было минимальным. На рис.7 и 8 показаны правильный и неправильный варианты, которые не нуждаются в пояснениях. Любой читатель, незнакомый с концепцией полного сопротивления или с преимуществами источников с низким полным сопротивлением, может обратиться к словарю в конце книги.
География, или скорее местная геология, играют большую роль в эффективности системы заземления. Если студия находится в районе с плохой проводимостью почвы, то тут ничего не поделаешь. Однако, как указывалось в предыдущей главе, если аудиосистема тщательно и правильно согласована, то значительно снижается необходимость в хорошем заземлении. С другой стороны, при отличной системе заземления аудиосистема может работать не совсем в режиме и не создавать при этом слишком много проблем. Но необходимо стремиться к наилучшей реализации обоих аспектов.
Philip Newell - Project studios |
46 |
Филипп Ньюэлл – Project-студии |
|
Общий уровень электромагнитных помех за последнее время постоянно увеличивается, и сейчас мы уже тонем в них.
Philip Newell - Project studios |
47 |
Филипп Ньюэлл – Project-студии |
|
Объёмы радиообмена сегодня огромны. Эфир засоряется электромагнитными сигналами всевозможных видов. Даже в земле, как это ни удивительно, могут наблюдаться значительные шумовые токи около железнодорожных линий, где используется цифровое оборудование сигнализации и управления. В промышленных районах есть сильное электромагнитное загрязнение в воздухе, земле и в линиях электроснабжения. Но, уделяя должное внимание каждому потенциальному источнику шумов, мы можем сократить его воздействие до незначительного уровня. К несчастью оборудование, наиболее часто встречающееся в project-студиях, более подвержено внешним помехам, чем оборудование высшего класса. Эта проблема осложнена ещё и тем, что в таких студиях не всегда знают, как нужно бороться с этими шумами. Я попытаюсь упростить эту главу насколько это возможно, но на сложные проблемы не бывает простых ответов.
Правильное согласование и заземление аудиоаппаратуры помогает попутно решить проблему взаимных помех, но это мало поможет в борьбе с помехами, идущими по сети. Европейский Союз и другие мировые организации уже ввели в действие законодательство, ограничивающее как величину шумов, которые может генерировать оборудование, так и чувствительность оборудования к ним. Но пройдут годы, прежде чем это даст реальный эффект. В самом же деле при бесконечном росте использования электрического и электронного оборудования принятые законодательные акты в этой сфере могут только замедлить темпы роста электромагнитного загрязнения, а не сократить его нынешний уровень.
Необходимо соблюдать два основных правила: 1) студийное оборудование должно запитываться от источника электроснабжения с наименьшим полным сопротивлением; 2) подключайте все приборы только к одной фазе.
На рис.9 и 10 показаны правильный и неправильный способы подключения питания.
4.1 Источники питания с малым полным сопротивлением
Большое количество используемых в студии приборов (например, усилители мощности) потребляют электрический ток неравномерно. На рис.11 и 12 показан типичный график пикового
Philip Newell - Project studios |
48 |
Филипп Ньюэлл – Project-студии |
|
увеличения силы тока, потребляемого усилителем от сети (кроме неэффективных усилителей класса А с постоянным током на выходном контуре), в ответ на резкий звук бас-бочки. Сначала усилитель потребляет ток от резервных конденсаторов. Но как только напряжение на входном выпрямителе падает ниже граничного уровня, потребление тока от внешнего источника резко увеличивается для восстановления потенциала конденсаторов. Таким образом, электроэнергия потребляется не равномерно, а в виде серии импульсов. Так как полное сопротивление сети подключено к усилителю последовательно, то возникнет разница потенциалов, где усилитель будет последним элементом. При резком увеличении потребления тока полное сопротивление усилителя в точке подключения к сети будет падать. И если полное сопротивление блока питания не значительно ниже, то напряжение, например, в розетке, с каждым таким импульсом будет падать. Это приводит к тому, что изменения напряжения будут иметь волнообразный характер (рис.12), что чревато значительными гармоническими искажениями.
Это очень плохо, так как эти гармоники могут достигать довольно высоких частот, и генерируются они непосредственно в студии. Поэтому их воздействие, независимо от того, имеется ли стабилизатор напряжения на входе питающей сети в студию или нет, будет таким же, как и воздействие внешнегенерируемых гармоник при отсутствии стабилизатора на входе.
Гармоники в сети могут привести к целому ряду проблем, которые будут обсуждаться в этой главе. Однако если полное сопротивление сети питания достаточно малое, то оно будет играть роль своеобразного стабилизатора, и в определённых пределах будет по-прежнему обеспечивать подачу плавно изменяемого напряжения даже при скачкообразном потреблении тока. Это напоминает работу усилителя с высоким демпинг-фактором, действующим в качестве источника постоянного напряжения для переменной нагрузки, которой являются большинство звуковых колонок. В звуковом плане это будет означать резкую атаку при воспроизведении басовых частот, но если усилитель не запитан от источника с низким полным сопротивлением, то эта атака может быть «размазана», особенно при работе на пределе его выходной мощности.
Блоки питания многих приборов не слишком хороши для фильтрации гармоник, идущих по сети. Во всех трансформаторах существует ёмкостная утечка между обмотками, способствующая удобному пути проникновения в цепи прохождения сигнала гармоник с более высокой частотой. В аналоговых приборах это может вызывать жёсткость звука. Но, к удивлению многих, и в работе цифрового оборудования это может стать причиной шумовых выбросов, отказов, может вносить ошибки в цепи управления и вызывать "дрожание" цифровых аудио сигналов. Удивительно, сколько подобных проблем решаются только лишь с помощью сети питания с низким полным сопротивлением.
Студия по возможности всегда должна подключаться напрямую к электрическому щиту у входа в здание, а не к какой-либо вторичной цепи. Не должно быть общих участков силового кабеля с другими частями здания. К сети питания аудио оборудования не должны подключаться кондиционеры или холодильники. Очень желательно использовать как можно более толстые в сечении провода, даже если используемые предохранители рассчитаны на значительно меньший ток.
Данное требование очень трудно объяснять электрикам, так как для многих из них мощность есть мощность, а кабель и предохранители должны соответствовать друг другу. Электрики недоумевают, когда их просят протянуть кабель, рассчитанный на 100 и более Ампер, хотя предохранитель рассчитан лишь на 50 Ампер. Но стоит объяснить им причины, и они с готовностью выполняют это требование. Эта похоже на ситуацию с нагрузочными кабелями к звуковым колонкам, рассчитанными на значительно больший ток, чем это необходимо при постоянной нагрузке на колонки. Правило, фактически, то же: и нагрузочные кабеля колонок, и кабеля питания студии должны быть минимально короткими и с минимальным полным сопротивлением, насколько это практически возможно.
Philip Newell - Project studios |
49 |
Филипп Ньюэлл – Project-студии |
|