原来我们一直错了!音响系统“用电”难题(破解版)!
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通常来说，音响系统的设备类型不外乎无线话筒接收机、音乐播放设备、调音台、周边设备、数字处理器、功放、音箱；但是在系统规模上可能相差甚远，小型的扩声系统可能只有1-2台功放，而大型的扩声系统可能包含上百台功放。什么规模的系统能达到多大的总功率必须有清晰的计算方法。
计算方法：
1、通过设备的产品手册查询各个设备的额定功率
2、将所有设备的额定功率相加得到总功率。不过这里要交代一个问题，无源的音箱由功率放大器驱动，功放的功率和音箱的功率不要重复计算，否则结果会比实际大很多。
那么问题来了！我该按照功放功率算还是按照音箱功率算？
①、理论上应该按照功率放大器的功率计算，因为音箱是功率放大器的负载，功放才是那个接入电网的设备。然而实际上，系统设计者通常会选用额定功率高于音箱额定功率两倍甚至数倍功率放大器，这样一来按照功放的功率计算得到的结果会比实际功率偏高很多。
②、实际操作中，建议可以按照音箱的额定功率计算，得到一个既较为实际又安全保守的功率值。
做个简单的EXCEL表格可以帮助你迅速计算。下图分别列出了典型的ZSOUND中小型演出系统功率。
图一：典型ZSOUND 8只LA110及配套系统的功率计算
图二：典型ZSOUND 8只LA212及配套系统的功率计算
- 要用多粗线径的电缆才能保证安全？
电流计算：
在清晰明确的系统功率的基础上，我们才可以回答这个问题——我要选用多粗的电缆？这类问题在网络上有各路大神老炮儿的经验总结，而小编的建议是借鉴经验的同时，自己也要明了其中的道理。
让我们回到初中的物理课堂上，体育老师，哦不，是物理老师告诉我们有个叫欧姆的人发现了P=UI，于是乎这个定律被叫做欧姆定律。根据欧姆定律我们知道，I=P/U，给定功率和电压，我们可以计算电路的电流。以上图所示的两个系统的功率为例，以220V市电电压来计算总电流。
对于8只LA110及配套演出系统： I=P/U≈11000W/220V=50A
对于8只LA212及配套演出系统： I=P/U≈22000W/220V≈100 A
在知道电路可能达到的电流后，我们要根据电缆生产商提供的电缆载流指标来选择对应的线径产品。下图是小编曾使用过的某厂牌提供的某款电缆的参数。What?! 你买的电缆厂家没有提供这些参数，额，那你还是假装犹豫一下，然后果断换个地方买吧。
图3：某品牌国标电缆的产品参数
①、单相电好还是三相电好？
这本身是个错误的问题，现实中的很多问题显然不是只有好和坏两个端点。
②、换个问法，我的系统应该用单相电还是三相电？
这要根据系统规模和总功率来决定。
小型的室内会议扩声系统，比如用2只CM15作主扩声，2只CM15作返送，总的系统功率小于2300W；这时比较适合采用单相电源，不难算出电路电流约为10A左右，按照图3所示产品参数表，可以选用3x1.5mm²（铜芯电缆，在空气中，下同）的线缆产品。这样的系统建议采用单相电源，接电方便快捷，而且这样的小房间可能也只有单相电可以使用。
再看看图一所示的8只LA110的配套系统，如果采用单相电源，总电路的电流可以达到50A，对应的电缆线径要求为3x6mm²。在场地可以提供50A或以上的单相空气开关，主电缆达到线径要求下可以采用单相电源。
而图二所示的8只LA212的系统配置，如果采用单相电源，主电缆的电流可能达到100A，对电缆线径要求为3x25mm²。
这时问题来了——场地能否提供安数足够的单相空气开关？
根据小编本人的演出经历，答案通常是否定的。针对20KW的功率负载，场地的电路设计几乎都只会预留3相电源，他们根本不会在电井或墙壁里敷设25mm²的单相电缆！采用3相电源是唯一的安全选择，负载分摊在3相上，每相火线的平均电流约为33A，这时可以采用5x4mm²主电缆。更细的线径承载更大的功率，这就是3相电源的优势所在。这也是为什么国家的主干电网全部采用三相电来输送电能。
我们再结合ZSOUND的产品设计来看看其中缘由，两款用于流动演出系统的电柜分别是用于中小型系统的PR-32A和用于中型及大型演出系统的PR-63A。PR-32A采用三相输入、单相输出，既能确保主电的足够功率容量，又能使电源分配轻便快捷，16A的单相输出口和小型系统机柜6U机柜中分配器TCD-4的16A防水插头匹配对接。而大型演出适用的PR-63A，则采用三相输入三相输出，保证主电缆和分电缆都能承受足够的功率，32A三相输出口和10U机柜、12U机柜中的TCD-6/TCD-8分配器的32A三相防水插头相匹配，从电源柜到功放机柜的电源分配安全、稳定、快捷。
图4： PR-32A电源柜，红色接口为32A三相接口，蓝色输出插座为16A单相输出
图5：PR-63A 电源柜，输入为63A三相输入，输出为32A三相输出
图5：用于标准6U机柜的TCD-4 （背面），蓝色输入插头为16A单相防水插头
图6：用于标准10U/12U机柜TCD-6/ TCD-8（背面），红色输入插头为32A三相防水插头
文章来源：ZSOUND声扬
相关阅读：音响师必知的电子学基础知识
1、欧姆定律电功率
2、阻抗
3、复合负载
4、共振（谐振）
5、扬声器负载的串联——并联
6、电阻、电感和电容器的串联——并联
7、分贝
两只音箱一只指标为10～50W、87dB/W/m，另一只为10～50 90dB/W/m，哪一只响?响多少?两只功放一只标记频响10Hz～40kHz，另一只标记20Hz～20kHz±0.2dB，哪一只质量高?如果不清楚“分贝(dB)”的确切含义，您就说不到点子上。
简单地说，分贝就是放大器增益的单位。放大器输出与输入的比值为放大倍数，单位是“倍”，如10倍放大器，100倍放大器。当改用“分贝”做单位时，放大倍数就称之为增益，这是一个概念的两种称呼。
电学中分贝与放大倍数的转换关系为：
AV(I)(dB)=20lg[Vo/Vi(Io/Ii)]；Ap(dB)=10lg(Po/Pi)
分贝定义时电压(电流)增益和功率增益的公式不同，但我们都知道功率与电压、电流的关系是P=V2/R=I2R。采用这套公式后，两者的增益数值就一样了：
10lg[Po/Pi]=10lg(V2o/R)/(V2i/R)=20lg(Vo/Vi)
使用分贝做单位主要有3大好处。
数值变小，读写方便
电子系统的总放大倍数常常是几千、几万甚至几十万，一架收音机从天线收到的信号至送入喇叭放音输出，一共要放大2万倍左右。用分贝表示先取个对数，数值就小得多。附表为放大倍数与增益的对应关系。
放大倍数与增益的对应关系
电压(电流)放大倍数 1/10 1/
1/2 1
2 10 100 103 104 105
增益(dB) -20 -6 -3 0 3 6 20 40 60 80 100
功率放大倍数 1/10 1/
1/2 1
2 10 100 103 104 105
功率增益(dB) -10 -3 -1.5 0 1.5 3 10 20 30 40 50
运算方便
放大器级联时，总的放大倍数是各级相乘。用分贝做单位时，总增益就是相加。若某功放前级是100倍(20dB)，后级是20倍(13dB)，那么总功率放大倍数是100×20=2000倍，总增益为20dB＋13dB=33dB。
符合听感，估算方便
人听到声音的响度是与功率的相对增长呈正相关的。例如，当电功率从0.1瓦增长到1.1瓦时，听到的声音就响了很多；而从1瓦增强到2瓦时，响度就差不太多；再从10瓦增强到11瓦时，没有人能听出响度的差别来。如果用功率的绝对值表示都是1瓦，而用增益表示分别为10.4dB，3dB和0.4dB，这就能比较一致地反映出人耳听到的响度差别了。您若注意一下就会发现，Hi－Fi功放上的音量旋钮刻度都是标的分贝，使您改变音量时直观些。
分贝数值中，－3dB和0dB两个点是必须了解的。－3dB也叫半功率点或截止频率点。这时功率是正常时的一半，电压或电流是正常时的1/2。在电声系统中，±3dB的差别被认为不会影响总特性。所以各种设备指标，如频率范围，输出电平等，不加说明的话都可能有±3dB的出入。例如，前面提到的频响10Hz～40kHz，就是表示在这段频率中，输出幅度不会超过±3dB，也就是说在10Hz和40kHz这二个端点频率上，输出电压幅度只有中间频率段的0.707(1/ )倍了。0dB表示输出与输入或两个比较信号一样大。
分贝是一个相对大小的量，没有绝对的量值。可您在电平表或马路上的噪声计上也能看到多少dB的测出值，这是因为人们给0dB先定了一个基准。例如声级计的0dB是2×10－4μb(微巴)，这样马路上的噪声是50dB、60dB就有了绝对的轻响概念。
常用的0dB基准有下面几种：dBFS——以满刻度的量值为0dB，常用于各种特性曲线上；dBm——在600Ω负载上产生1mW功率(或0.775V电压)为0dB，常用于交流电平测量仪表上；dBV——以1伏为0dB；dBW——以1瓦为0dB。
一般读出多少dB后，就不用再化为电压、声压等物理量值了，专业人士都能明白。只有在极少数场合才要折合。这时只需代入公式：10A/20(或A/10)×D0计算即可。A为读出的分贝数值，D0为0dB时的基准值，电压、电流或声压用A/20，电功率、声功率或声强则用A/10。
现在您就可以来回答本文开头的问题了。第二只音箱在相同输入时比第一只音箱响一倍，如果保持两只音箱一样响的话，第二只音箱只要输入一半功率即可。第一只功放只是很普通的品种，第二只功放却很Hi－Fi，整个频率范围内输出电压只有±2.3％的差别!
在电声系统中采用分贝的几种表达式：
1）、功率增益分贝值=10lg（P1/Po）dB 基准功率Po=1W
2）、电压增益分贝值=20lg（U1/ Uo）dB 基准电压Uo=775(dBmV)或Uo=1 （dBV）
3）、电流增益分贝值=20lg（I1 / Io）dB 基准电流Io=1(dBmA)或Io=1 （dBA）
4）、声压级分贝值（SPL）=20 lg(pre1/preo) dB 基准声压级preo=20×10-6N/m2是人在1KHZ-3KHZ的听觉门限值
5）、声压级在自由空间中衰减=20lg（R1 / Ro）dB 基准距离Ro=1m
8、变压器
1) 功率处理 变压器不是没有损耗的装置，在传输功率期间会产生热量。
2) 带宽
3) 插入损耗和失真 良好的变压器在中频段的插入损耗小于1 dB，通常低频和高频段的插入损耗及失真会增大。
9、功率传输的线路损耗
一般说来，良好的工程，要求导线不大于0.5个dB（10%）
低阻抗传输线路功率损耗计算
低阻抗传输用于低阻抗输出的功率放大器与低阻抗扬声器（一般低于16欧）直接连接的功率传输线路。这种传输线路的特点是信号失真小、频响特性宽和音质好，但是传输线路中信号电流大，必须采用截面积大的导线才能有效地进行传输，否则会造成极大的功率损耗。
功率损耗（dB）=20 lg（RL/ 2R1+ RL）
R1=ΡL/S
20度密度 银=0.0159 铜=0.0172 铝=0.0282
高阻抗（定电压）传输线路功率损耗的计算
在大型扩声系统中（如大型体育场、广场或背景音响系统等），传输线路都很长（一般都超过200M，甚至数公里），此时如果用低阻抗传输线路传输，必须使用大量很粗的导线，还要增加许多功率损耗。为此，采用另一种高阻抗/定电压输出（50V、70V和100V三种标准电压）的传输系统。这样可以大大减少线路的功率损耗。但这种方式引入了匹配变压器，明显地影响了传输信号的低频和高频。
线路损耗为10%时：
高阻抗至少需要的截面积S为：
S≧（0.37×L×P）/U2
低阻抗至少需要的截面积S为：
S≧（0.37×L）/Z
L导线长度
P传输功率
U传输线两端的电压
Z扬声器的负载阻抗
定电压传输系统的功率匹配和阻抗匹配
定电压传输系统中各个扬声器负载的适应状态
状态
阻抗 功率 效 果 备注
Z（SP）=Z（AMP）P（SP）= P（AMP） 从功放到扬声器达到最大功率传输 最佳
Z（SP）>Z（AMP）P（SP）= P（AMP） 供给扬声器的功率低于扬声器额定功率 不产生安全问题
Z（SP）<Z（AMP）P（SP）= P（AMP） 功放过载 功放损害
Z（SP）= Z（AMP）P（SP）> P（AMP）供给扬声器的功率低于扬声器额定功率 安全运行
Z（SP）= Z（AMP）P（SP）< P（AMP）扬声器过载
Z（SP）= Z（AMP）P（SP）≥ P（AMP） 功率分配不当会损害扬声器；分配扬声器的功率适当时，工作正常
100V电压传输中电压降为1 dB时最大允许溃线的长度m
导线截面积 传输功率
/mm2 4 10 20 40 100 200 400 1000
0.3 2500 1000 500 250 100 50 25 10
0.5 4000 1600 800 400 160 80 40 16
0.75 6000 2400 1200 600 240 120 60 24
1.0 8000 3200 1600 800 320 160 80 32
1.5 12000 4800 2400 1200 480 240 120 48
2.5 20000 8000 4000 2000 800 400 200 80
4.0 32000 12800 6000 3200 1280 640 320 128
6.0 48000 19200 9600 4800 1920 960 480 192
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