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Alt 16.02.2020, 10:45   #1
Mr Bombasti
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Bemessung von Spulen und Widerständen in Bezug auf P max

Guten Morgen zusammen,

mich würde mal sehr interessieren, wie die o.g. Weichenbauteile zu bemessen sind. Ich habe jetzt bei Strassacker (lautsprechershop.de) erstmalig Angaben zur Maximalbelastbarkeit von Spulen (in Reihe geschaltet) gesehen. Diese scheint demnach überwiegend abhängig von Drahtstärke und Induktivität. Danach habe ich auch mal in den Bauvorschlägen von Visaton geschaut. Bei der BIJOU 170 wird im Bassbereich eine Spule mit einer Drahtstärke von 1,0 mm verwendet; bei der BIJOU 170 WG hingegen von 1,3 mm. Bei der Atlas Compact scheint im Tiefpass für den AL 170 eine Spule mit 0,6 mm zu genügen. Letzteres leuchtet mir ein, da der leistungshungrige Bassbereich wegfällt. Aber wonach sollte man die Spulen letztlich bemessen?

Darüber hinaus frage ich, wie das mit den Widerständen ist. Die handelsüblichen MOX-Widerstände sind ja mit max. 10 Watt angegeben und sollten nur im Mittel- und Hochtonbereich (in Reihe geschaltet) zum Einsatz kommen. Für den Hochtonzweig reichen wahrscheinlich 10 Watt, aber tut es das auch im Mitteltonbereich, z.B. bei der DSM 50?
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Alt 23.02.2020, 21:21   #2
ubix
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Ich muss sagen, das mir bei einigen Hoch belastbaren Boxen, die 10 watt Widerstände auch etwas knapp vorkommen. Zumindestens, wenn man ein Freund des Laut Hörens ist, würde ich eher schon zu ca. 20 watt tendieren, außer vielleicht im Hochtonbereich. Im PA Bereich sogar noch mehr.
Die Spulen werden wohl A. nach Leistung bemessen, vorrangig im Bassbereich, aber auch nach B. ihrem DC (Gleichstromwiderstand)
Im Bassbereich sind eher größere Drahtdurchmesser angesagt, ab 1mm² bis zu ultradicken ,6 mm² Drahtstärke ,und ultrateuren Null-Ohm Trafokernspulen, https://www.lautsprechershop.de/hifi...-ohm-spule.htm

Bei dem Rest ist es sicher auch eine Geldsache, wie dick man den Draht der Spule nimmt. Zuviel kann nie schaden, aber oft geht ja auch der Widerstand von dünndrähtigen Spulen in die Weichenberechnung mit ein.
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Alt 27.03.2020, 15:24   #3
GabbaGandalf
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Versuch macht kluch oder so ähnlich...

Wenn ich Zweifel habe, ob der Innenwiderstand der Spule gering genug ist oder der Widerstand ausreichend dimensioniert, schließe ich an die Ausgänge der Frequenzweiche Leistungswiderstände (4 oder 8 Ohm, je 100W) an (Lautsprecherchassis natürlich abklemmen) und spiele danach rosa Rauschen oder ein Musiksignal auf dem maximalen Pegel, den ich normalerweise fahren kann ohne dass mir die Ohren abfallen.

Dann schaue ich mir die Erwärmung der Bauteile an. Spulen sollten nach einigen Minuten höchstens gut handwarm sein, Widerstände sollten nicht kokeln/abbrennen.

Für Kernspulen ist allerdings nicht nur die Erwärmung zu beachten, sondern auch der Sättigungsstrom. Leider wird der von vielen Herstellern nicht angegeben. Wenn man das Glück hat, an die Daten zu kommen: Pmax=Isat²*R

Da R beim Lautsprecher ja Frequenzabhängig ist, empfielt sich die Simulation z.B. mit LTspice um sicherzustellen, dass die Spule bei der gewünschten Leistung über den gesamten Frequenzbereich nicht in die Sättigung gerät.

Edit: Wer keine Nachbarn hat (und keine Angst im sein Gehör), kann den Erwärmungs-Test natürlich auch mit angeschlossenen Lautsprecherchassis durchführen, dann spart man sich die Anschaffung der Hochlastwiderstände. ;-)
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Alt 29.03.2020, 23:22   #4
fabi
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Zitat:
Zumindestens, wenn man ein Freund des Laut Hörens ist, würde ich eher schon zu ca. 20 watt tendieren, außer vielleicht im Hochtonbereich. Im PA Bereich sogar noch mehr.
Quatsch. Für den Widerstand ist nur die durschnittliche Leistung interessant, Leistungsspitzen können ohne Probleme verkraftet werden (anders als etwa Kern-Spulen, die wegen der Sättigung auf den Spitzenstrom ausgelegt werden müssen). Musik hat einen Crest-Faktor von wenigstens 10dB. Für 20W Abwärme müsste die Spitzenleistung des Verstärkers 200W betragen - als Spannungsabfall x Strom am Widerstand - nicht an der ganzen Box. Würde also 1/10 der Leistung am Widerstand verloren gehen, müsste der Verstärker 2000W Spitzenleistung liefern.

In den 90er/2000er Jahren waren Hochleistungs PA-Systeme oft noch passiv getrennt. 15/20W Keramik-Widerstände waren absolut üblich, auch bei Hornsystemen, die als Trauben ganze Stadien beschallte haben und tatsächlich mit >1.5kW pro Box geampt wurden.

Viel kritischer ist, dass der Widerstand die Wärme auch abgeben kann. Also nicht in Dämmwolle packen.
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Alt 30.03.2020, 02:51   #5
ubix
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Also ich stelle mir keinen Lautsprecher hin, der einen ganzen abend auch mal lauter spielen soll, wenn ich dabei das Gefühl habe, das dabei einige Widerstände mal eben 100° und mehr erreichen. Widerstände sind nicht sehr teuer, und lieber zuviel, als zu wenig Leistung.

Sicher kann ein 10 Watt widerstand kurzfristig eine deutlich höhere leistung vertragen. Aber wenn dann die effektive Durschnittsleistung , die beim Widerstand ankommt bei 10 Watt liegt, wird es meiner Meinung nach eng. Ein paar Stunden Party bei Leistungsstarken Chassis schaffen das locker. Da denke ich auch bei HiFi Lautsprechern eher PA mäßig. Einfach einen 12-15 Ohm Widerstand an eine 12 Volt Spannung klemmen, Autobatterie z.b. und 15 Minuten warten. Das wären dann effektive 10 Watt. Dann aber bitte nicht mehr mit dem Finger drauf packen!Ich werde das mal messen, wie heiß so ein Widerstand dabei wird.
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Alt 30.03.2020, 05:21   #6
jama
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das gleiche gilt auch für die Kondensatoren , besonders für GHP und Mitteltöner

eine 10 micro 630 V kann viel mehr strom abgeben als eine 10 micro 100 V

noch besser 10 mal 1 micro parallel, fordert aber platz (und geld) und eine professionnelle bearbeitung mit sorgfätigem löten

bei offizielle bausätze müssen die innenwiderstände der spulen eingehaltet werden sonst verfälscht ihr die tonale balance !
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Alt 01.04.2020, 02:40   #7
ubix
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Zitat:
Zitat von jama Beitrag anzeigen
das gleiche gilt auch für die Kondensatoren , besonders für GHP und Mitteltöner

eine 10 micro 630 V kann viel mehr strom abgeben als eine 10 micro 100 V[/U] !
Bei Kondensatoren weiß ich gar nicht, wie es da mit der Belastbarkeit aussieht. Klar, mit einer höheren Spannung kann man automatisch auch mehr Leistung durchjagen. Aber wieviel Ampere kann ein Kondensator eigentlich verkraften. Unabhängig von der Spannung.
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Alt 01.04.2020, 04:28   #8
jama
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Zitat:
Zitat von ubix Beitrag anzeigen
Bei Kondensatoren weiß ich gar nicht, wie es da mit der Belastbarkeit aussieht. Klar, mit einer höheren Spannung kann man automatisch auch mehr Leistung durchjagen. Aber wieviel Ampere kann ein Kondensator eigentlich verkraften. Unabhängig von der Spannung.
Die von einem Kondensator empfangene Momentanleistung kann wie folgt geschrieben werden:


die Energie, die der Kondensator während eines Zeitintervalls t erhält:


Wenn wir annehmen, dass der Kondensator anfänglich entladen ist, finden wir den Ausdruck der elektrostatischen Energie wieder, die in einem Kondensator gespeichert ist:

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Alt 01.04.2020, 19:15   #9
Cossart
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Zitat:
Zitat von ubix Beitrag anzeigen
Bei Kondensatoren weiß ich gar nicht, wie es da mit der Belastbarkeit aussieht.
1) Überspannung -> Durchschlag
2) Überstrom und Transientenüberlast: Durchbrennen

Zahlen gibt's in den Datenblättern, hier bspw. WIMA MKP4. Halte ich jetzt im Heimbereich für nicht so relevant, weil wir seltenst hohe Dauerleistungen fahren. Und im PA-Bereich setzt man üblicherweise Aktivweichen ein.

Während meiner aktiven Zeit als Funkamateur habe ich so einige Kondensatoren beim Senderbasteln verdampft.

Geändert von Cossart (01.04.2020 um 19:26 Uhr)
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Alt 01.04.2020, 20:27   #10
Fosti
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Zitat:
Zitat von ubix Beitrag anzeigen
Bei Kondensatoren weiß ich gar nicht, wie es da mit der Belastbarkeit aussieht. Klar, mit einer höheren Spannung kann man automatisch auch mehr Leistung durchjagen. Aber wieviel Ampere kann ein Kondensator eigentlich verkraften. Unabhängig von der Spannung.
Ich schätze mal, dass die Grenzspannung die Belastbarkeitsgrenze vorgibt. Die Stromstärke ist wohl eher nebensächlich, da ja eher die Stromdichte A/m^2 interessiert. Da aber die Fläche eines Kondensators rel. groß ist, wird da nichts passieren.

So das ist vielleicht verständlich, aber physikalisch nicht korrekt, weil: Durch den Kondensator fließt kein Strom, bis auf den Durchschlagsfall! Beim Kondensator redet man von der Verschiebungsstromdichte:
D = epsilon0 * epsilon_r * E
wobei E die elektrische Feldstärke
epsilon0 die Dieelektrizitätskonstante des Vakuums
epsilon_r die materialabhängige relative Dielektrizitätskonstante ist
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Alt 01.04.2020, 20:40   #11
Cossart
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Zitat:
Zitat von Fosti Beitrag anzeigen
Durch den Kondensator fließt kein Strom, ...
Sicher tut er das. Kein Gleich-, aber Wechselstrom. Und der kann, bei entsprechender Höhe, den Kondensator durchaus grillen. Hab ich selber oft genug erlebt. Kein Kondensator ist ideal. An den Dielektrikumsverlusten, sowie den Folien- bzw. Metallisierungswiderständen, Kontaktierungs- und Anschlußdrahtwiderständen fällt Spannung ab, die mit dem durchfließenden Strom in Phase ist und somit Wirkleistung erzeugt, die den Kondensator aufheizt.

Dahin kommt man schneller, als einem lieb ist. Schau einfach mal ins Datenblatt von MKS4: Bei einem 100-µF-Kondensator, wie er in höherwertigen Weichen durchaus als Folie und nicht als Elko eingesetzt wird, ist bei 1 kHz bereits bei 10 Volt effektiv am Kondensator Schluß.

Geändert von Cossart (01.04.2020 um 20:58 Uhr)
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Alt 01.04.2020, 21:51   #12
Fosti
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Cossart: Wie groß ist der Verlustwinkel bei einem vernünftigen Kondensator?
Du möchtest also behaupten, dass diese Verlustströme für den Exitus eines Kondensators verantwortlich sind und nicht die Grenzspannung?
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Alt 01.04.2020, 21:52   #13
Cossart
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Zitat:
Zitat von Fosti Beitrag anzeigen
Du möchtest also behaupten, dass diese Verlustströme für den Exitus eines Kondensators verantwortlich sind...
Nein, sondern die Summe aus Dielektrikumsverlusten, sowie an den Folien- bzw. Metallisierungswiderständen, Kontaktierungs- und Anschlußdrahtwiderständen auftretenden Spannungsfällen. Lies halt bitte, was ich geschrieben habe, ja?

Mir brauchst du auch nicht zu glauben, guck halt einfach in die verlinkten Datenblätter.

Und ja, ich habe schon Kondensatoren verdampft - pffffffff macht das.
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Alt 01.04.2020, 22:07   #14
Fosti
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So, ein 100uF Kondi hat bei 1kHz einen Blindwiderstand von 1,6 Ohm. Wenn der jetzt bei 10V wegen mir das zeitliche segnet, wieviel Volt fallen dann bei einer einfachen 6dB/okt Weiche an einem 4 Ohm oder an einem 8 Ohm Lautsprecher ab?
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Alt 01.04.2020, 22:10   #15
Fosti
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BTW: Ich habe mir das Diagramm welches Du meinst herausgesucht. Toller Hinweis, für jemanden der sich vielleicht nicht auskennt für 1 Diagramm auf das Du ansprichst, mehr als 10 Seiten zu verlinken
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