Jeder in der Szene kennt das Problem
Jeder in der Szene kennt das Problem : Der 500-Watt-Bass macht keinen Muckser mehr - der Verstärker hatte aber bloß 200 Watt ! Ein Fall für die Garantie-Abteilung ? Leider nur selten !
Jawoll, im Grunde genommen ist ein Lautsprecher nichts anderes als ein sehr schnell zappelnder Bierdeckel mit elektromagnetischem Antrieb und recht armseligen Wirkungsgrad. Und dieser Wirkungsgrad beträgt gerade mal zwischen einem halben und maximal 3 (DREI !) Prozent. Das bedeutet, daß von den Anfangs erwähnten 200 Watt nur etwa 5 Watt in Schalldruck umgesetzt werden, die restlichen 195 Watt aber mächtig Wärme in der Schwingspule erzeugen. 200 Grad sind da schnell erreicht und überschritten ! Wer mal eine 100 Watt Glühbirne im Betrieb angelangt hat, weiß wovon ich spreche.
Und genau hierin liegt das Geheimnis der verbruzzelten Lautsprecher : Wärme ohne Ende bei wenig Chancen wirklichen Schalldruck zu machen ! Ja, aber die Hersteller haben doch Leistungsangaben gemacht. Sind die denn falsch ?
Abgesehen von der Tatsache, daß die Hersteller zu Werbezwecken gerne maßlos übertreiben, haben die Leistungsangaben von Verstärkern sowie die Belastbarkeits-Angaben von Lautsprechern zwar einen realen Hintergrund, wegen verschiedener Meßnormen sind sie aber nicht direkt vergleichbar. Da gibt es Begriffe wie Sinus -Leistung, Musik-Leistung, Spitzen-Leistung, Impuls- Belastbarkeit, Leistung nach RMS und.... und.... und, sehr übersichtlich, oder ?
Uns interessiert hier nur die Norm zur Messung von Lautsprechern. In der DIN 45573 ist das Meßverfahren zur Belastbarkeit von Lautsprechern geregelt. Man erzeugt ein Rauschsignal (Rosa Rauschen) mit unterschiedlich hohen Pegeln bei verschiedenen Frequenzen. Diese Verteilung entspricht der statistischen Verteilung bei normaler(!) Musik.
Der Testlautsprecher wird mit diesem Signal und der zu prüfenden Verstärkerleistung belastet. Eine Minute lang. Dann zwei Minuten Pause (zum Abkühlen). Dann wieder eine Minute Rauschsignal. Und wieder zwei Minuten Pause. Das ganze wird 300 Stunden (sind über 12 Tage) durchgezogen. Mit diesem Test wird die Nennbelastbarkeit ermittelt.
Damit ist aber nur eines erwiesen : Der Lautsprecher kann dieses spezielle Rauschsignal problemlos ertragen. Stundenlang. Tagelang. Solange er nach 1 Minute Betrieb 2 Minuten Pause bekommt. Wer hört aber schon gern "Rosa Rauschen" im 3 Minuten-Takt ?
Die heutige Musik basiert außerdem auf einer ganz anderen Energiedichte im Bassbereich ! Schwarze Bässe, speziell aufbereitet und hochkomprimiert, 120 mal pro Minute mit Maximaldruck, und das ohne Pause ! Und was die Sache noch riskanter macht : Oft werkeln hier billige "1000-Watt-möchte-gern-Verstärker" mit in Wirklichkeit viel geringerer Leistung, die völlig übersteuert reine Rechtecksignale (Clipping) liefern !
Die nächste Todesursache für Chassis ist der falsche Gebrauch der Klangregler oder gar der Loudness-Taste. Bei einer Anhebung von nur 6 dB (der übliche Regelbereich liegt bei 18 dB) muß der Verstärker in diesem Bereich etwa die doppelte Leistung abgeben, ohne daß die Lautstärke dabei spürbar zunimmt ( +3dB Schalldruck ) ! Wer den Schalldruck in einem beliebigen Frequenzbereich durch Anheben des Klangreglers verdoppeln will, verlangt von seinem Verstärker eine verZEHN-fachung der Leistung ! Da sind die Leistungsgrenzen kleiner Verstärker schnell erschöpft und das mörderische Clipping setzt ein.
Für den Laien erstaunlich aber wahr : Große Verstärker, die mehr Leistung abgeben können, als der Lautsprecher Belastbarkeit besitzt, beschädigen nur selten ein Chassis ! Solange ein Lautsprecher keine mechanischen Geräusche von sich gibt, besteht nämlich noch keine Gefahr. Ein kleiner Verstärker mit nur 20 Watt Leistung, völlig in die Übersteuerungsgrenze gefahren, kann aber durch das sogenannte Clipping sehr wohl auch Lautsprecher verbraten, die eine mehrfach höhere Belastbarkeit besitzen !
Fazit :
Um die thermische Belastbarkeit eines Lautsprechers richtig einzuschätzen, traut man lieber nicht der aufgedruckten Wattzahl, sondern man schaut auf den SCHWINGSPULEN-DURCHMESSER ! Dazu hinter der Membran die Stelle betrachten, wo Membrane und Schwingspule im Spider eingeklebt sind. Gute Werte sind bei Coax und 2-Weg-Systemen 25-37 mm Durchmesser, bei Bässen 50-100 mm Durchmesser. Je größer, desto höher liegt die zu erwartende Belastbarkeit !
Ein kräftiger, hochwertiger ( und damit leider auch teurer ) Verstärker ist die beste Investition in die Lebensdauer der Lautsprecher und ganz nebenbei in die Klangqualität einer Anlage !
20 Antworten
Sehr nett mal aufgeschrieben, was jedem der davon weisz tierisch auf den Senkel geht.
Wobei man rein durch den Durchmesser der Schwinspule nur seeehr grob die max. Leistungsaufnahme abschaetzen kann.
}Ein kleiner Verstärker mit nur 20 Watt Leistung, völlig in die Übersteuerungsgrenze gefahren, kann aber durch das sogenannte Clipping sehr wohl auch Lautsprecher verbraten, die eine mehrfach höhere Belastbarkeit besitzen !{
Was mich als elektrotechnisch Interessierter nun Frage ist: Wie kann man mit einem 20W Verstaerker der, sage ich mal, mit einer 3A Sicherung gesichert ist (ca. 50% Wirkungsgrad) einen Lautsprecher zerschieszen der 100W Dauerleistung umsetzen kann?
Bei 3A x 13,8V = 40W muesste doch Schluss sein.
Oder anders: Das Netzteil liefert eine bestimmte Spannung, z.B. 10V. Mehr kann nicht an den Ausgaengen des Verstaerkers anliegen.
Die maximale saubere Leistung habe ich (ungefaehr) wenn ich eine Sinusspannung mit eine Spitzenspannung von 10V rausgebe. Nun kann ich ihn ins Clipping fahren bis zur Rechteckspannung. Die Leistung die bei Rechteckspannung erzeugt wird ist doppelt so grosz wie die bei einer Sinuspannung (Flaeche unter der Kurve des Spannungsquadrates).
Womit ich bei einem 20W Verstaerker auch wieder bei den 40W waere.
Habe ich da irgendwas nicht bedacht, oder wird der Lautsprecher bei Clipping mechanisch zerstoert?
Grusz
Danny
Zum Thema Clipping:
Wenn ein Woofer "normal" spielt bewegt sich die Schwingspule. Durch die Leistung, die in der Schwingspule umgesetzt wird entsteht Wärme. Diese Wärem muss irgendwo hin. Die Bewegung der Scwhingspule hat allerdings eine schönen Nebeneffekt. Durch die Bewegung wird "Wind" erzeugt, welcher die Wärme abtransportiert und die Schwingspule kühlt (Polkernbohrung)!
Beim Clipping (keine Rechteckspannung, es entstehen nur Gleichsspannunganteile, bzw die Sinuskurven sind abgeflacht)! Wenn der Woofer diese Signale abgeben will bleibt er in dem Flachen Teil bei einer bestimmten auslenkung stehen und erzeugt keinen Wind mehr, der die Wärme abtransportieren könnte, zugleich fließt aber ein beachtlicher (im gegensatz zur normalen sinuskurve) durch die Spule, der in Wärme umgesetzt wird. DEn REst kann man sich wohl denken
Gruß
Mike
ausserdem wird mehr leistung an den sub gegeben, da bei gleicher amplitude die Spannung und der Strom länger ihren maximalwert behalten. (durchgehend)
Danke für die Antworten
@ PoRcUpInE:
Heißt das, dass die max. Balastungsfähigkeit des Lautsprechers von der Frequenz abhängt? (Da der Hub bei niedrigen Frequenzen größer ist) Würde Sinn machen...
Allerdings geht die Polkernbohrung unter die Staubkalotte, die Luft geht dadurch eben nicht an der Schwingspule vorbei sondern nach draussen ( http://www.jlaudio.com/subwoofers/W7_DMA.html ).
Die Schwingspule bewegt sich hin und her, aber z.B. der untere Teil befindet sich ständig im Magneten ohne Lüftungslöcher und Schlitze.
Was mir neu ist ist, dass Endstufen bei Ueberlastung Gleichspannung rausgeben sollen. Oder meinst du Rechteckspannung als wechselnde Gleichspannung? Bei 50Hz hätte man dann 1/100 Sekunde Gleichspannung. Da heizt sich der Lautsprecher aber verdammt schnell auf wenn er in der Zeit durchbrennt.
Und im Gegensatz zur Sinusspannung fließt ein etwa 1,4 mal so großer Strom durch die Spule. So beachtlich finde ich das nicht gerade.
@ Kobold
Richtig, etwa die doppelte Leistung.
Grusz
Danny
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Im extrem fall wirft ein Amp Recheckspannungen aus.
Stell dir einfach Vor ein Amp liefert eine maximale ausgangsspannung von 15V! die sinuskurve geht jetzt aber bis 20V Amplitude!
(Sinus wirste malen können *g*)
Jetzt ziehste du bei 15V einen Strich durch, denn höher geht die Spannung ja net. Dann kannste Dir Vorstellen, wei die Spannung aussieht. unten ein schöner Sinus bis hoch zu den 15V, die bleiben dann konnstant, bis der Sinus wieder unter die 15V sinken und dann geht der sinus weiter!
So ich habs mal selbst gemalt, Das Rote wäre die Ausgangsspannung vom Amp! Das Grüne der "normale" Verlauf!
ist aber nur sehr leichtes clipping... 😉
mit der höheren Belastung durch tiefere Frequenzen ist auch korrekt, Deshlab nimmt man auch nen Subsonicfilter (sehr steiler Hochpass), der die nichthörbaren Frequenzen (Infraschall) einfach wegschneidet und somit den Woofer schont.
Zitat:
ist aber nur sehr leichtes clipping...
Ich würde behaupten es reicht ;-)
kommt auf die Dauer an...
Aber halt als Beispiel hätte es noch krasser ausfallen können. Aber die Realität trifft es schon sehr gut! 😉
mir war so als ob ich mal gehört habe, das bereits 10 echte pure watt musik (also wärme, schwingung und all die anderen abzüge bereits abgezogen) reichen, um einen das trommelfell platzen zu lassen.
Zitat:
Original geschrieben von PoRcUpInE
So ich habs mal selbst gemalt, Das Rote wäre die Ausgangsspannung vom Amp! Das Grüne der "normale" Verlauf!
richtiges clipping ist wenn die rote linie oben an der grünen endet. richtig fett übertsteuert 😉
Zitat:
richtiges clipping ist wenn die rote linie oben an der grünen endet. richtig fett übertsteuert
Wieso sollte sie oben enden?
Nene, das Clipping ist schon richtig gezeichnet. Das gruene ist die Kurve die der Verstaerker rausgeben soll, die Rote die die er schafft.
@Payday
89dB/W entsprechen einem Wirkungsgrad von 0,5%. Das heiszt um 10W akustische Leistung zu erhalten muesste man 2000W draufgeben, dass ist schon maechtig laut.
1m vor der Box haette man dann etwa 122dB. Schmerzgrenze knapp ueberschritten....
Grusz
Danny
meinte damit nur, dass der verlauf ruhig hätte krasser gezeichnet werden können, sprich nicht erst das oebere drittel des sinus weg, sonder im wirklichen extrem bis zum rechteck hin, wenn der amp komplett uasgesteurt ist