En este post se analiza una medición obtenida con el sistema VCTemp. Se muestra la curva de incremento de temperatura de bobina móvil en función del tiempo junto con la potencia eléctrica, tensión y corriente obtenidas en bornes del altoparlante para luego analizar los resultados.
La figura 1 es una captura de pantalla de la medición (hacer click para ampliar). Un altoparlante de 12 pulgadas, empotrado en un gabinete, fue sometido durante 37 minutos a una señal de ruido rosa con factor de cresta de 6 dB y nivel de 50 V RMS constantes.
Figura 1 – Medición con sistema VCTemp
La curva roja indica la temperatura en grados centígrados de la bobina móvil, la curva azul muestra el nivel en volts RMS de la señal aplicada, en magenta se muestra la corriente RMS que circula por el altoparlante y, por último, la curva verde muestra la potencia eléctrica RMS calculada como el producto entre tensión y corriente. En los recuadros azules se muestran los valores referidos a la posición del cursor de cada uno de los parámetros, así también como los máximos obtenidos a lo largo de toda la medición.
Al iniciar la medición el altoparlante se encontraba a 14 ºC, en equilibrio térmico con la temperatura ambiente de aquel día. A los 25 segundos es disparado de forma abrupta el ruido rosa. La tensión se eleva a 50 V RMS y se mantiene constante durante los 37 minutos de medición. La corriente muestra un máximo de 5 A RMS al inicio y en menos de dos minutos se reduce a 4,7 A RMS aproximadamente para finalizar en 4,5 A RMS. Lo mismo se observa en la curva de potencia, en la cual hay un pico de 260 W al comienzo, un valor cercano a los 240 W luego de un minuto y finaliza en 224 W. Se observa que la temperatura de bobina aumenta de forma exponencial. Durante los primeros segundos aumentó 75ºC, desde 14 a 89ºC y luego continuó en aumento pero de forma más progresiva hasta alcanzar los 160 ºC a los 37 minutos (ver figura 1).
Tal como se explicó en el post anterior (Efectos de la temperatura en el altoparlante) la circulación de corriente aumenta la temperatura de la bobina y en consecuencia su resistencia eléctrica. Al aumentar la resistencia de un conductor se reduce la corriente eléctrica que circula por él y en consecuencia la potencia que desarrolla (compresión térmica). Este fenómeno queda visible en la medición.
El rápido incremento de temperatura corresponde al calentamiento instantáneo del conductor, es decir, del alambre. Debido a que tiene poca masa, casi no posee inercia térmica y puede calentarse rápidamente. Sin embargo, la bobina está enrollada en un carrete y rodeada de aire, de una estructura metálica y de un imán que se encuentran a temperatura ambiente al iniciar la medición. Estos elementos poseen mayor inercia térmica y son los que ralentizan la elevación de temperatura.
La compresión térmica se observa en la reducción de potencia. Al iniciar la medición, con los componentes «frios» se desarrollan aproximadamente 260 W RMS, luego del primer incremento abrupto de temperatura la potencia enseguida se reduce a un valor aproximado de 240 W RMS y termina siendo de 224 W RMS en los últimos segundos de señal. La diferencia logarítmica entre 260 W y 224 W dan un valor de compresión de potencia de 0,6 dB (teóricamente corresponde a una compresión de SPL de 1,2 dB).
Al interrumpir la señal la bobina pierde una gran cantidad de calor, el cual era generado por la circulación de corriente, y se equilibra con la temperatura de los componentes que la rodean. Es decir, el valor final de la curva roja indica a qué temperatura están los componentes que rodean a la bobina. Se observa que la diferencia entre temperatura de bobina con señal y sin señal se mantuvo constante en 75 °C.
En resumen, el primer incremento abrupto de temperatura está relacionado con la potencia desarrollada en la bobina, es decir, el nivel en W RMS que se aplican. Mientras que el incremento más «suave» queda regido por la capacidad de disipación que tenga el bobinado, es decir, ventilación del gabinete y estructuras circundantes en las que pueda transferir el calor generado.
Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon