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réactions au dossier [Bien débuter] La puissance admissible

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Sujet de la discussion [Bien débuter] La puissance admissible
La puissance admissible
La puissance est une notion tout le temps mise en avant, autant chez les vendeurs que chez les utilisateurs d'enceintes. Il semble qu'elle possède un pouvoir supérieur de séduction, au point que sa signification réelle se dissout dans l'image que le grand public s'en est fait. Pour ça, elle est souvent sujette à caution, d'autant plus que la route vers des conditions de test identiques chez tous les constructeurs est encore longue.

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On peut calculer ou mesurer l'énergie reçue par un HP (ou n'importe quel appareil), ça ne pose pas de problème. Ce qui pose soucis, c'est plutôt de calculer une puissance admissible. En fonction des caractéristiques du signal (notamment le facteur de crête), un HP peut tenir - ou pas - alors que les deux signaux auront délivré la même puissance et la même énergie.

Ça dépend aussi d'où tu pars. Avec un HP froid, tu as une marge supplémentaire le temps que la bobine chauffe. Tu peux donc envoyer la grosse purée pendant quelques secondes ou dizaines de secondes, et le HP tiendra. Mais si ce même HP sert déjà pour diffuser du drum'n'bass depuis deux heures, la bobine est très chaude et un excès même modéré la détruira. Ça dépend donc de l’historique de ce que tu as envoyé au HP.

Et puis ça dépend de la conception de l'enceinte, qui peut ventiler plus ou moins bien le HP (et donc le refroidir plus ou moins). C'est l'un des inconvénient des caissons clos (mais ils ont aussi des avantages). On peut avoir un caisson de basse de puissance admissible inférieure à ce que son HP peut tenir monté sur un baffle plan.
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Citation de Danbei :
Les constructeurs annoncent la puissance moyenne ou la valeur efficace de la puissance du coup ?
L'article dit qu'il devrait y avoir un facteur 16 entre la puissance moyenne et la puissance crête or on voit souvent des facteurs 2 dans les fiches techniques, du coup ce qui est indiqué comme puissance crête c'est quoi ?
La première chose à faire est d'éplucher la doc du constructeur. S'il subsiste une ambiguïté tu peux te méfier du matériel et des chiffres annoncés.

Le constructeur donne le PAPR (Peak to Average Power Ratio) ou le facteur de crête C qui est la racine carrée du PAPR = C².

Le PAPR est calculé en faisant le rapport entre la puissance pic et la puissance moyenne admissibles.

Sous une impédance donnée, le facteur de crête peut être calculé comme le rapport entre la tension pic et la tension efficace (et ça marche aussi en courant).

En audio tu le trouveras souvent fourni en décibels : 10*log10(PAPR) = 10*log10(C²) = 20*log10(C).
6dB ==> Un facteur de crête C = 10^(6/20) = 2
ou PAPR = 10^(6/10) = 4


Le facteur de crête recommandé par l'AES (depuis la dernière actualisation) pour les signaux de test est de 4, soit un PAPR de 16.

Citation de bass-man13 :
J'ai appris en cours qu'on pouvait la calculer par Pmoy = 1/T*integ[u(t)*i(t)dt] entre 0 et T, en régime sinusoïdal, donc on ne peut pas l'appliquer pour de l'audio en faisant des approximations? Car en prenant en compte une période cela devient complexe à estimer non?
C'est bien l'idée. La "vraie" formule demande de faire tendre T vers +oo ; si le signal est périodique tu peux te limiter à une période (puisque c'est le même motif qui se répète à l'infini), sans faire d'approximation.

Si le signal varie et n'est pas parfaitement périodique... On calcule la puissance sur une fenêtre en faisant l'hypothèse qu'il est quasi-stationnaire sur celle-ci. Cette approximation est courante en audio.


En régime sinusoïdale, la puissance moyenne est égale à la puissance active.

La puissance apparente aussi appelée puissance efficace est la puissance maximale que peut prendre la puissance active, lorsque tension et courant sont en phase (cos phi = 1, ça doit te parler).
Celle-ci peut alors être calculée en faisant la produit des tension et courant efficaces.

Attention, ce n'est pas la puissance pic admissible : C'est la borne supérieure de la puissance moyenne pour une tension et un courant efficace donnés.


La puissance moyenne va permettre notamment de surveiller l'échauffement d'un appareil ; si celui-ci est capable de dissiper la chaleur alors sa température ne grimpe pas. Bien sûr, la chaleur ne peut pas être diffusée instantanément et ceci limite la puissance moyenne qui peut être absorbée.


La puissance pic est limitée par d'autres contraintes et elles sont assez nombreuses, liées de manières plus ou moins directes à la puissance électrique :
- Pour un ampli tu vas rapidement tomber sur sa limite en saturation ; il va être limité par les perfo de la régulation de son alimentation ;
- Dans une bobine (aussi bien dans le HP que dans l'éventuelle transfo de sortie de l'ampli) tu peux atteindre la saturation magnétique du noyau si le courant monte trop haut ;
- Dans une enceinte bass reflex, le HP est mis en résonance avec l'air d'une cavité ; la membrane peut atteindre un déplacement qui va au-delà de son élongation linéaire maximale (noté X max dans les doc des HP) ==> Au mieux on sort de la zone de fonctionnement linéaire, une sorte de saturation mécanique, au pire on détruit le HP.


Citation de Nick Zefish :
Et puis ça dépend de la conception de l'enceinte, qui peut ventiler plus ou moins bien le HP (et donc le refroidir plus ou moins). C'est l'un des inconvénient des caissons clos (mais ils ont aussi des avantages). On peut avoir un caisson de basse de puissance admissible inférieure à ce que son HP peut tenir monté sur un baffle plan.
+1.
L'enceinte close permet également de "protéger" le HP des excursions trop importantes ; peu de chance d'atteindre le Xmax : On ventile moins bien qu'un bass reflex (ce qui peut limiter le puissance moyenne admissible) mais on peut augmenter le facteur de crête si le Xmax était le paramètre limitant.

[ Dernière édition du message le 27/12/2015 à 19:31:41 ]

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Merci beaucoup EraTom pour ces réponses constructives !! ;)
29
À une époque, la Fnac faisait et donnait une mesure qui me semble tout à fait intéressante : c'était la pression acoustique maximale sous un taux de distorsion fixé. Du coup ça ne dépendait pas de la sensibilité de l'enceinte, de la puissance indiquée par le constructeur etc...

Et surtout, c'était assez radical pour distinguer les produits bien faits, de ceux fabriqués n'importe comment.

Dommage que plus personne ne fasse ça, bien que visiblement ça n'est pas très loin de la démarche de mesure de puissance normalisée par l'AES. Si jamais AF faisait des mesures, ça pourrait être intéressant. Par contre ça risque de contrarier certains constructeurs qui obtiendront de mauvais chiffres (c'est probablement sous leur pression que la Fnac a cessé de publier ces mesures).
30
Bonjour à tous,

La puissance reste un sujet particulier qui demanderait des pages de réflexions. Pour moi, la bonne question n'est pas dans la puissance. Si l'on revient au fonctionnement d'un HP, on se rend compte que ce transducteur est un transducteur en tension: appliquez une pile à ses bornes, il se déplacera et surtout, il reste dans cette position tant que la pile reste appliquée. Mes explications sont concrètes, peu de théorie ici, pas mal de choses ont été dites, je ne vais pas en ajouter.
Donc, à priori, le HP est un récepteur de tension. Si vous bougez la membrane, et donc, la bobine plongée dans le champ magnétique de l'entrefer, la bobine produit une tension contre électromotrice: ceci prouve bien que le HP est, une fois de plus un élément (dans ce cas) émetteur de tension.
Comme fondamentalement le HP est un élément qui fonctionne avec une tension à ses bornes, et que tant que sa bobine est dans l'entrefer (déplacements sous Xmax électrique), le HP est à la fois récepteur de tension (de l'ampli vers le HP) et dès lors qu'il se met à bouger, le HP devient émetteur (B x l x v avec B l'induction magnétique, v la vitesse et l la longueur du fil de la bobine DANS l'entrefer) du HP vers l'ampli. Nous avons donc un système qui tend à s'équilibrer puisque notre ampli sort une tension, débite un courant via sa résistance interne (proche de 0) vers le HP qui lui dès qu'il se déplace, émet une tension contre électromotrice qui équilibre le tout.

ce système permet de soumettre le haut parleur à une tension très élevée à ses bornes tant que la bobine est encore dans l'entrefer (X<Xmax électrique). Les problèmes arrivent dès que le déplacement va au delà de cette valeur car le produit B x l tend vers 0, et donc, B x l x v tend vers 0. tout se passe alors comme si la bobine (à peu de choses près) était bloquée ou simplement dans l'air!!! Dans ce cas, la tension de sortie de l'ampli est intégralement appliquée aux bornes de la bobine qui risque d'être détruite à cause des dissipations thermiques. Le système PPS que certains connaissent a pour rôle d'empêcher le HP de dépasser cette valeur.

Le rôle d'un fabriquant d'enceinte acoustique qui veut des enceintes fiables est donc d'obtenir une plage de fonctionnement en dessous du Xmax (ou en tout cas, que cette valeur soir peu dépassée), et faire développer des bobines capables de tenir des tensions de claquage élevées. Un HP brule rarement à cause de la puissance directement, mais généralement à cause de la bobine dont un spire se met en court-circuit avec ses voisines. Le vernis entre les spires doit avoir une tension de claquage élevée. Les spires en court circuit provoquent ainsi une diminution de la résistance globale en se rapprochant du court circuit. on peut souvent voir des HP avec des arcs électriques sur la bobines alors qu'ils ne sont pas brûlés.

Considérons maintenant un signal musical: il a une dynamique typique de 30dBspl, soit un rapport de puissance de 1000. Donc, un tweeter dont la bobine de 8ohms a été optimalisée pour résister à une tension de 90V peak, soit (90x90)*8 soit 1000Wpeak est capable de résister à une telle valeur durant un temps très court.
Et c'est là que la valeur moyenne quadratique explique beaucoup de choses: la valeur rms représente une valeur de dissipation thermique. or la valeur rms d'un signal audio est très faible par rapport à sa valeur crête. La valeur rms donnée par un constructeur est en mode sinusoidal. le rapport entre Prms et Pcrête sur un sinus est de 2, soit 3dBspl.

Or, le seul signal audio proche d'un sinus est celui créé par un signal...périodique: guitare basse, instrus à vent etc etc

Vous avez vu que nulle part je ne mentionne précisément la puissance car elle est pour moi un facteur négligeable. Un tweeter de 60Wrms est capable de supporter des crêtes à 1kW si sa bobine est correctement dimensionnée au niveau tension max admissible, avec des matériaux stables en tension et une partie mécanique stable également.

J'espère avoir fait avancer le chmilblick :-)

Xavier,
AudioFocus, Belgique
EmiX

[ Dernière édition du message le 28/01/2016 à 16:53:00 ]

31
Sonomag fesait des mesures en pression dans le grave. C'est très parlant.
Le test des caissons actif par A.P.G. est révélateur de certains modèles incapables de descendre un tant soit peu avec du niveau et moins de 10% de thd, chose que l'on ne peut pas voir sur une courbe de réponse.

On rejoint là en partie les problèmes de x-max exprimés précédemment.

[ Dernière édition du message le 28/01/2016 à 18:43:50 ]

32
Oula...

D'abord on passe sans problème d'un modèle de Thévenin (tension + impédance série) à un modèle de Norton (courant + impédance parallèle) rigoureusement équivalents.

Ensuite, ce qui provoque le mouvement de la bobine (et de la membrane) c'est la force magnétique qui résulte du déplacement des porteurs de charge (autrement dit le courant dans le conducteur) dans un champ magnétique.
Il s'agit de la force de Laplace qui est un cas particulier de la force de Lorentz pour des courants dans un conducteur (les porteurs de charges se déplacent le long du fil conducteur, et dans un conducteur le champs électrique est nul).
https://fr.wikipedia.org/wiki/Force_de_Laplace

Pour un champs magnétique et une charge q avec une vitesse de déplacement normale au champ, la force magnétique est normale au champs et au déplacement et sa norme vaut q*V*B avec :
- q la charge ;
- V la vitesse ;
- B l'intensité du champ magnétique.

Si l'on somme toutes les charges qui passent à une vitesse V dans une section du fil par unité de temps... Et bien on tombe sur le courant.
Et en sommant sur toute la longueur de la bobine on trouve F = B.L.I

Une tension provoque un déplacement ? Ben oui, I = U/Z, et pour un HP Z n'est pas égale à l'infini.
F = B.L.U/Z

On peut bosser en tension mais comme Z varie avec la fréquence de U c'est pas forcément pratique, alors que si l'on connait le courant on calcul F directement...
33
Merci Xavier pour les précisions.

Je confirme tes dires que j'ai constaté avec mon 15LW1500. Dans mon BP6, avec le limiteur calé à 1,2kW et un passe-haut à 35Hz, je pouvais chatouiller la led limit du proce. Avec le BR optimisé pour une écoute hifi que 'utilise maintenant pour le même HP, j'ai réussi à dépasser le Xmax avec un ampli de 500W.

Par contre, ça ne serait pas plutôt le courant qui et la cause de rupture de la bobine? (Tu me diras, c'et juste une équivalence thévenin-norton à faire avec l'impédance du HP...). La tension de claquage par contre, c'et vrai que je n'y avais pas pensé.
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Je suis peut être hors sujet mais il y a des trucs que je ne pige pas.

Au niveau du ressenti (ouais, je sais, mais la finalité de tout ceci c'est bien dans l'oreille que cela se passe), donc au niveau du ressenti, j'ai un ampli lampe de 15 Watts( Blackstar Artisan 15), qui surclasse ce que je peux sortir de mes enceintes de sono RCF annoncées pour 700 Watts (RMS).

Ce sont quels genre de watts ceux qui sont annoncés dans mon ampli?



"J'ai dit que c'était simple, pas que c'était facile!"

35
Sur le principe, un ampli à tube et un ampli à transistors sont différents:
-Un ampli à transistors est un "générateur de tension parfait". C'est à dire que son impédance de sortie est très faible (par rapport à l’impédance d'un HP). Il sort une tension de sortie proportionnelle à son entrée (sans tenir compte de la force électromotrice du HP qui complique les choses et fait que tous les amplis ne sont pas égaux sur du sub).
-Les montages à tube ont des impédances de sorties très èlevée. De ce fait, on met un transfo et on le dimensionne pour que l'ampli ait la même impédance de sortie que celle de la charge qui y est branchée, ce qui correspond au meilleur cas de transfert de puissance. Cette impédance apportée par le transfo peut considérablement changer la réponse de l’enceinte dont le filtre voit une impédance supplémentaire à son entrée. Les harmoniques sont également différentes si mes souvenirs sont bons.

La puissance de sortie RMS quant à elle reste ce qu'elle est. Ce que tu entends est surtout une différence de comportement face à la charge.

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Citation de Ju :
...
La puissance de sortie RMS quant à elle reste ce qu'elle est. Ce que tu entends est surtout une différence de comportement face à la charge.


Merci des infos ...
Je me dis quand même que si un truc annoncé presque 50 x moins puissant en RMS qu'un autre sonne plus fort, c'est qu'il y a un blème dans les échelles.

"J'ai dit que c'était simple, pas que c'était facile!"

[ Dernière édition du message le 29/01/2016 à 00:04:56 ]

37
personnellement, je bride les limiteurs de mon processeur numérique a puissance aes hp /2 avec des ampli qui ont 2 a 3 fois la puissance nescessaire, comme cela je réduis la compression thermique, réduit la chauffe des bobines a long terme, les haut parleur sont ainsi pas sur exploité, pas de vieillissement prématuré, ils tournent a régime trés modéré.

ce n'est que bénéfique.

par exemple, un hp sub de 600w aes, sur un ampli de 1800w rms, je bride a 300 - 350w avec le limiteur en musique compressé, cd, mp3 etc....en live c'est différent.

si je devais le limité a 600w ( donc 3 db de plus par rapport 300w ), j'aurai de la compression thermique qui arriverait qui me ferait perdre 1 a 2.5db suivant les hp, pas rentable au final de mettre plus de watts dans la bobine pour les perdres en compression, et "d'usé" plus rapidement le hp....pour gagné 1.5db.....

attention je parle en régime de musique trés compressé avec aucune dynamique et un niveau moyen RMS trés élevé qui chauffe les bobines, du guetta mp3 ou meme wav, et autre soirée électro sur cd ou pc...

en live, concert c'est encore autre chose avec des marges différentes....

je préfère perdre 1 a 3db mais soulagé mon système, et le gardé 20 ans.....car rappelons nous que de passer de 500w a 1000w sur un hp, on augmente que de 3db le niveau sonore ( sans compté la compression thermique ) pour un doublement de puissance que la bobine va elle bien percevoir....

la vrai question est : ca vaut vraiment la peine d'utilisé un hp a sa puissance nominal pendant des heures ? le rapport usure / db gagné ?

pas si sur....maintenant c'est toujours utile d'avoir un ampli 1 a 2 fois plus puissant que le hp meme en limitant la puissance du hp par 2, pour un signal toujours clean, et passé les pointes de dynamiques sans avoir une belle distorsion qui ne sera surment pas audible mais qui bousille les HP....

[ Dernière édition du message le 29/01/2016 à 13:56:14 ]

38
Citation de c.heil :
attention je parle en régime de musique trés compressé avec aucune dynamique et un niveau moyen RMS trés élevé qui chauffe les bobines, du guetta mp3 ou meme wav, et autre soirée électro sur cd ou pc...

en live, concert c'est encore autre chose avec des marges différentes....


Perso je ne fais que du concert (petit groupe de Rock/blues), çà m'intéresserais bien si tu pouvais me donner un "exemple type" concernant les marges dans ce cas précis, histoire d'utiliser au mieux ma sono.

Il faut faire ce qu'on a envie quand on en a envie

[ Dernière édition du message le 29/01/2016 à 14:12:13 ]

39
Je ne suis pas un expert, j'apprend comme tout le monde depuis des années...mais....

en générale, en live , concert, il y a bcp de dynamique, le niveau moyen rms est plus faible mais il y a bcp de crète a passer ( des sons plus fort que d'autre d'un seul coup ), donc il faut utiliser un ampli de 1.2 a 2 fois plus puissant que les enceintes, c'est impératif si l'on veut garder une certaine marge, passé les crètes et avoir un bon niveau sonore ( en étant sur deja a la base de disposé du bon matériel adéquate, puissance et rendement d'enceinte adapté etc.... ).

Les limiteurs sont en générales calés a puissance AES du HP ou certain les cales a 2x puissance aes du hp comme les vrais professionnels digne de ce nom , avec de vrai systeme pro a plusieurs K€€€€ car ils connaissent la marge nescessaire, connaissent leurs métériels, les enceintes, connaissent la limite et savent trés bien régler leurs limiteurs, maintenant une personne débutante mettre le limiteur a Paes des enceintes c'est le bon deal je pense, MAIS il faut savoir bien réglé ses limiteurs, par rapport au gain des amplis, la puissance des enceintes, étalonner sa chaine correctement ( gain, 0db etc....), avoir du matériel assez pro, car ce que je dit la ca vaut lorsqu'on a un minimun de qualité en matériel.

maintenant si tu n'a pas les ampli plus puissant que les enceintes, ou des enceinte de merde qui n'encaisseront pas la puissance, et que tu ne sais pas réglé les limiteur par rapport au gain des ampli....faut oublié, prendre les regles de base, pas de clip si ampli moins puissant ou equivalent a la puissance des enceintes, si plus puissant le mieux est un limiteur surtout si ce sont des enceinte de merdes, et le reste a l'oreille, un niveau trop conséquent pour l'enceinte, ca peut s'entendre deja , il faut rester raisonnable, et si pas assez de puissance ca ne sert a rien de grapillé les qq watts en plus de l'ampli en étant limite clip, c'est a tout cramé....aprés il faut soit changé de sono et prende qq chose de meilleur qualité / puissance, ou savoir resté sage avec ce que l'on a....en fesant le mieux possible sans brulé les hp...

[ Dernière édition du message le 29/01/2016 à 15:54:45 ]

40
Citation de c.heil :
Je ne suis pas un expert, j'apprend comme tout le monde depuis des années...mais....


En tous les cas c'est très bien expliqué et je t'en remercie. ;)

Mais pour être plus précis, toutes mes enceintes et tous mes subs sont actifs, alors dans ce cas précis, quelles seraient les règles de base à adopter pour optimiser au mieux ces "marges" ?

Il faut faire ce qu'on a envie quand on en a envie

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Citation :
Par contre, ça ne serait pas plutôt le courant qui et la cause de rupture de la bobine?
Ce qui provoque la rupture de la bobine c'est tout ce qui peut induire un travail en fatigue mécanique :
- Les dilatations / contractions répétés par le cycle thermique (j'allume ça chauffe, j'éteins ça refroidi) ;
- Les vibrations mécaniques (et un truc qui fait du son ça vibre...) ;
- Les forces magnétiques entre les spires.

D'ailleurs en électronique, sauf erreur de conception et utilisation hors spec des composants, les pannes aléatoires sont dues à des défaillances mécaniques :
- Carte qui vibre et brasure qui saute ;
- Boitier enfermant le composant qui se fissure ;
- etc.


Et dans le cas d'un haut parleur, si l'on a une excursion trop importante c'est toute la partie mobile qui peut être détruite. Un courant important produit la force magnétique qui donnera l'élongation en fonction de la raideur du ressort (+pression dans l'enceinte si enceinte close).

[ Dernière édition du message le 29/01/2016 à 18:36:39 ]

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en actif, pas grand chose vu que chaque enceinte a son ampli et limiteur, pas grand chose a faire dans ce cas, tu cable et t'envoie, mtn evite aussi d'allumer le clip, meme si c'est protéger, il y a quand meme des mauvaises choses qui arrivent a passer...mais en actif tu n'a pas bcp de chose a te soucié.....
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OK merci c.heil

Il faut faire ce qu'on a envie quand on en a envie

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mais de rien ;-)