100 Volt P.A. systemen, omroepinstallaties

100 Volt PA systemen

Bij PA en omroepinstallaties waarbij lange kabels nodig zijn naar de luidsprekers worden nog vaak zogenaamde 100 Volt systemen toegepast.

Sinds de prijsdalingen van actieve speakers (boxen met ingebouwde eindversterkers) zijn 100V systemen wat minder populair. Bij actieve boxen wordt het geluid gedistribueerd op line signaalniveau via symmetrische XLR verbindingen, elke box heeft dan wel netvoeding nodig.

100V speaker Gangbare luidsprekers hebben een lage impedantie, meestal 4 of 8 Ohm. Ze werken bij een relatief lage spanning en een grote stroomsterkte. Dat betekent dat om verliezen in de bekabeling te vermijden, de weerstand van de kabel zeer laag moet zijn, bijvoorbeeld maximaal 1/20 maal de impedantie. Bij grote kabellengtes zou dit leiden tot zeer dikke kabels. Een voorbeeld: 4 Ohm bij 100 Watt levert een stroomsterkte op van 5 Ampère bij een spanning van 20V. Bij een 100m lange kabel zouden we dan al 8mm² kabels moeten gebruiken! Stel dat we nu die spanning omhoog brengen naar 100V, dan wordt de stroomsterkte 1A en de impedantie 100 Ohm. We kunnen dan veel dunnere kabels gebruiken, zo'n 0.5mm²!

Dat is dan ook de reden dat omroepsystemen voor bijvoorbeeld supermarkten, kerken, treinstations, vergaderzalen, expositieruimtes, stadions, ed. vaak als 100V systeem worden uitgevoerd. Je kunt dan zonder problemen lange kabels gebruiken die niet erg dik hoeven te zijn.

Elke luidsprekerbox die gebouwd is voor een 100V systeem bevat een transformator, die ervoor zorgt dat de box bestand is tegen 100V. Je kunt dus geen normale speaker rechtstreeks aansluiten! Als op een 100V luidspreker staat "10W", dan neemt die speaker 10W op van het 100V systeem als het systeem op maximaal volume werkt. Sluit je een tweede speaker aan van bijvoorbeeld 50W, dan zal die op hetzelfde moment 50W opnemen. Je 100V versterker moet dit uiteraard wél kunnen leveren! Sluit je een speakertje aan van 0,5W op hetzelfde systeem, dan zal dat bij maximaal volume van de 100V installatie ook maar 0,5W opnemen. Je blaast het dus niet op. Op een 150W 100V versterker kun je zo bijvoorbeeld 50 1W speakertjes aansluite plus vier 25W speakers, zolang je maar niet boven die 150W uitkomt. Alle speakers van een 100V systeem staan parallel aan elkaar. Kabellengtes van honderden meters zijn mogelijk zonder noemenswaardige verliezen. Zie de onderstaande tabel en calculator.

Eigenlijk lijkt zo'n 100V systeem een beetje op het 230V lichtnet: ook daar kun je allerlei apparaten parallel op aansluiten, die elk precies zoveel vermogen (Watts) uit het stopcontact trekken als waarvoor ze gemaakt zijn. Totdat bij 16A (16 x 230 = 3680W) de zekering doorslaat... Om die reden wordt een 100V systeem ook wel een "Constant Voltage System" genoemd, hoewel dit niet helemaal klopt: als er geen geluid wordt weergegeven, is er natuurlijk geen 100V aanwezig.

100V Luidsprekers

Als een normale luidspreker (van bijv. 8 Ohm) voor een 100V systeem wilt gebruiken, heb je een 100V lijntransformator nodig. Een luidspreker 8 Ohm/35W zal zijn maximum vermogen afgeven als we daar een spanning op aansluiten van 16,7 Volt. Je kunt uitrekenen wanneer de luidspreker 10W afgeeft. Dat doet hij bij een spanning van 8,9 Volt. We moeten dan dus de 100V spanning met een step-down trafo naar beneden brengen tot die 8,9V en hij moet minimaal geschikt zijn voor een vermogen van 10W of groter. De vermogensdoorlaat van de transformator is niet bepalend voor de vermogens afgifte aan de luidspreker. Zo gauw die trafo 8,9 Volt afgeeft is de zaak rond, het gaat om de spanning. Een zwaardere trafo met meer vermogen verbetert wél de basweergave. Standaard 100V lijntrafo's zijn gewoon te koop, bijvoorbeeld een trafo voor 100V, 8 Ohm en 10W.

Speakers voor 100V systemen zijn vaak alleen bedoeld voor spraak. Zeker de hoornluidsprekers klinken vreselijk bij muziekweergave, maar wél hard! Dat komt omdat ze geoptimaliseerd zijn voor het spraakgebied en geen lage bassen en geen al te hoge tonen weergeven. Er zijn ook full-range luidsprekers voor 100V systemen, maar door de transformatoren in de versterker en in de luidsprekerboxen klinken ze nooit zo goed als HiFi speakers in laagohmige systemen.

100V versterkers

Er zijn speciale 100V versterkers voor dit soort omroepsystemen. Gebruik de versterkers bij spraak niet boven 90% van het maximum vermogen, bij muziek is 70% een veilige bovengrens. De meeste moderne 100V versterkers werken als normale versterkers en hebben een step-up transformator aan de uitgang. Soms hebben ze behalve de 100V uitgangen ook nog normale 4 Ohm of 8 Ohm uitgangen. Gebruik die niet tegelijk! Door alle transformators, aan de uitgang van de versterker en in de luidsprekerkasten, wordt het geluid nooit HiFi!

De meeste 100V versterkers hebben naast de 100V aansluiting ook nog een 70V aansluiting. Gebruik je die in plaats van de 100V trap dan kun je daar zonder meer het dubbele aantal luidsprekers op aansluiten. Als je het uitrekent is die versterker weer optimaal aangepast. Het resultaat is dat alle luidsprekers 3dB geluid minder geven, maar dat hoor je nauwelijks. De kabelverliezen zijn wel groter door de lagere spanning, zoals je met onderstaande calculatior kunt uitrekenen.

Kabeldoorsnedes

In onderstaande tabel vind je de kabeldoorsnedes (per ader!) voor verschillende lengtes en vermogens waarbij de verliezen nog te verwaarlozen gering zijn (10%, ongeveer 1dB).

	0.75mm²	1mm²	1.5mm²	2.5mm²	4mm²	6mm²
30W	800m	1066m	1600m	2666m	4266m	6400m
60W	400m	533m	800m	1333m	2133m	3200m
120W	200m	266m	400m	661m	1066m	1600m
240W	100m	133m	200m	331m	533m	800m

Omdat de spanning op de kabels behoorlijk is, dienen deze goed (liefst dubbel!) geïsoleerd te zijn. Een stevige kwaliteit netsnoer voldoet vaak goed. Let op de polariteit in verband met fase-problemen. Leg deze kabels ook nooit parallel aan andere audiokabels of digitale kabels, omdat ze een sterk stoorveld uitstralen door de hoge spanningen.

Calculator voor maximale kabellengte

De formule voor de maximale kabellengte bij een 100V of 70V systeem. Uitgaande van standaard kabeldoorsnedes, en van gangbaar koperdraad:

L = (n * U² * q)/(0.035 * P * (100-n))

L = Lengte kabel in m
P = Vermogen in Watts
U = Spanning in Volt bij begin kabel
n = Toegestane spanningsverlies in % (10% is ongeveer 1dB verlies)
q = Kabeldoorsnede in mm2

Vul hier eerst het aantal Watts in, dan voltage kiezen, kabeldoorsnede kiezen en het toegestane verliespercentage. De maximale kabellengte wordt dan berekend.

Popschool Maastricht