Wieso X_max, da wo man es braucht, keine Rolle spielt.

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SRAM
Inventar
#1 erstellt: 22. Mrz 2016, 15:14
In letzter Zeit wird immer wieder die angeblich ach so verbrauchertäuschende Angabe von X_max auch bei bedeutenden Herstellern beklagt.

Dass dem nicht so ist, kann man sich (angenähert) selbst auf einfache Art und Weise klarmachen:

a) wo benötigen wir denn X_max ? --> bei tiefen Frequenzen

b) und wie ist "tiefe Frequenz" bei einem Chassis gekennzeichnet --> durch die Resonanzfrequenz (eingebaut oder nicht spielt keine Rolle, die Frequenzen sind dann halt unterschiedlich)

c) --> X_max spielt also in aller Regel (echte Horntreiber außen vor) in der Umgebung der Resonanzfrequenz des Chassis (in eingebautem Zustand natürlich) eine Rolle.

d) Kann ein Chassis mit 7 mm Luftspalthöhe und 15 mm langer Spule um 6 mm auslenken ? --> sicher: schließlich sind noch 5 von möglichen 7 mm der Spule angetrieben. Ganz aus dem Spalt (und damit ohne Antrieb) wäre die Spule erst bei 11 mm Auslenkung.

e) was stört uns daran ? --> die meisten würden antworten: die abnehmende Antriebskraft und damit stärker werdende Unsymmetrie ( Klirr ! ) beim Austauchen.

f) Jetzt steigt aber, wie jeder weis, die Impedanz eines Chassis in der Umgebung der Resonanzfrequenz stark an. Nehmen wir ein ordentlich stark motorisiertes Chassis (im Beispiel verwende ich den 8P300Fe/N von Beyma ), so können das in der Spitze bei einem 8 Ohm Chassis über 200 Ohm sein !

g) offenbar addiert sich zum ohmschen Widerstand der Spule die durch Induktion der Spule im Luftspalt (Gegen-EMK) hervorgerufene Impedanz.

h) Nun interessiert uns nicht eine singuläre Frequenz, sondern ein Frequenzbereich um die Reso herum. In diesem Bereich ist die Impedanz mit ca. 100 Ohm immer noch sehr viel höher wie der Gleichstromwiderstand.

i) Dementsprechend fließt in diesem Bereich auch nur ein stark verminderter Strom: die Antriebskraft eines Chassis in diesem Bereich ist nur gering, da ja gilt F = B*L*I.

j) Nun wird aber mit zunehmendem Austauchen der Spule die Gegen-EMK linear geringer um bei vollständigem Austauchen zu null zu werden.

k) wir können also für jede Spulenlage den Gesamtwiderstand, den Strom und damit auch die Antriebskraft bestimmen (annähernd, denn das Feld streut natürlich aus dem Luftspalt, aber das macht das Ganze nur besser ).

l) Da der Widerstand abnimmt, fließt ein stärkerer Strom beim Austauchen, was den Kraftverlust durch weniger Spulenlänge im Feld teilweise kompensiert.

m) bei einem Chassis mit starkem Antrieb ist diese Kompensation erstaunlich weitgehend (wieder das Beispiel Beyma): sind 2 mm des Spaltes nichtmehr mit Spule gefüllt, beträgt also die Auslenkung 6 mm (das angegebene X_Max des Herstellers), so beträgt die Antriebskraft immer noch 98,06% des Normwertes, bei 8 mm Auslenkung sind es immer noch 93,82% und selbst wenn die Spule nur noch 1 mm im Spalt ist, sind es noch respektable 77,13% ! (bitte selber nachrechnen: sonst glaubt das eh keiner.....)


Wohlgemerkt:

- das gilt für Chassis mit starkem Antrieb, HiFi Chassis mit Winzantrieb sind sehr (!) viel schlechter !

- das gilt, wenn der Verstärker auch den stark ansteigenden Strombedarf, der noch dazu mit der jeweiligen Frequenz moduliert ist (!) auch stabil liefern kann (auch hier versagt der größte Teil des HiFi-Geraffels....)


Das erklärt auch, wieso ordentlich dimensionierte Chassis und Verstärker Welten bei der Basswiedergabe machen können.....insbesondere im Grenzbereich.

Und jetzt meine Bitte: vergleicht bitte in Zukunft nicht mehr Äpfel mit Birnen --> ein Chassis mit ordentlichem Antrieb und einem geometrischen X_max von 4 mm kann einer ultraweich aufgehängten HiFi Lusche mit 8 mm geometrischem X_max im VERZERRUNGSFREIEN X_Max deutlich überlegen sein !


Gruß SRAM
P.Krips
Inventar
#2 erstellt: 22. Mrz 2016, 18:13
Hallo SRAM,
Tusch, dass du das Thema mal ansprichst / aufdröselst.
Das konnte man aber schon im ollen Schwamkrug nachlesen, dass die Antriebskraft durch den "Zusammenbruch" der Gegen-EMK steigt, wenn nicht mehr alle Spulenwindungen im Luftspalt sind.
Auch wurde da erwähnt, dass bei (guten) PA-Chassis das Verhalten durch eine entsprechend ausgelegte progressive Einspannung ausgeglichen wird.


SRAM (Beitrag #1) schrieb:

d) Kann ein Chassis mit 7 mm Luftspalthöhe und 15 mm langer Spule um 6 mm auslenken ? --> sicher: schließlich sind noch 5 von möglichen 7 mm der Spule angetrieben. Ganz aus dem Spalt (und damit ohne Antrieb) wäre die Spule erst bei 11 mm Auslenkung.

e) was stört uns daran ? --> die meisten würden antworten: die abnehmende Antriebskraft und damit stärker werdende Unsymmetrie ( Klirr ! ) beim Austauchen.

Nun, der Klirr steigt dann wohl tatsächlich.


l) Da der Widerstand abnimmt, fließt ein stärkerer Strom beim Austauchen, was den Kraftverlust durch weniger Spulenlänge im Feld teilweise kompensiert.

m) bei einem Chassis mit starkem Antrieb ist diese Kompensation erstaunlich weitgehend (wieder das Beispiel Beyma): sind 2 mm des Spaltes nichtmehr mit Spule gefüllt, beträgt also die Auslenkung 6 mm (das angegebene X_Max des Herstellers), so beträgt die Antriebskraft immer noch 98,06% des Normwertes, bei 8 mm Auslenkung sind es immer noch 93,82% und selbst wenn die Spule nur noch 1 mm im Spalt ist, sind es noch respektable 77,13% ! (bitte selber nachrechnen: sonst glaubt das eh keiner.....)

Immerhin haben wir da eine sichtbare Dynamikkompression (die sich aber in Grenzen hält) und Qts/Qtc des Treibers ist anders als im Kleinsignalbereich.
Daher unterscheiden sich -da habe ich schon mehrmals darauf hingewiesen- die BR-Abstimmungen von PA-BR-Boxen deutlich von HiFi-Abstimmungen


- das gilt für Chassis mit starkem Antrieb, HiFi Chassis mit Winzantrieb sind sehr (!) viel schlechter !

Da wäre mal ein Rechenbeispiel zum Vergleich nützlich gewesen.


Und jetzt meine Bitte: vergleicht bitte in Zukunft nicht mehr Äpfel mit Birnen --> ein Chassis mit ordentlichem Antrieb und einem geometrischen X_max von 4 mm kann einer ultraweich aufgehängten HiFi Lusche mit 8 mm geometrischem X_max im VERZERRUNGSFREIEN X_Max deutlich überlegen sein !

Kann, muss aber nicht sein, zumal auch bei den PA-Chassis x_max ja nicht immer nach gleichen Kriterien ermittelt wird.
Da gibt es ja wohl recht unterschiedliche Berechnungsvarianten bis hin zur Angabe von X_max bei 10 % Klirr, wobei auch nicht immer klar ist, bei welcher Frequenz.

Grundsätzlich ist dein Hinweis aber richtig, dass der geometrische x_max noch nicht die ganze Wahrheit beinhaltet.

Gruß
Peter Krips


[Beitrag von P.Krips am 22. Mrz 2016, 18:14 bearbeitet]
Big_Määääc
Inventar
#3 erstellt: 22. Mrz 2016, 18:42
hab hier nen,
leider kaputtes,
TT Chassi rumliegen.
X-max linear 11mm
X-damage 11mm

das ist scheiß egal ob die Gegeninduktion nun über X-max in Keller geht oder nicht

also so einfach ists nicht
SRAM
Inventar
#4 erstellt: 22. Mrz 2016, 19:01
Von welcher Firma ?

Sowas ist natürlich recht witzlos. Aber hat nichts mit den physikalischen Grundlagen zu tun.

___________________________

Normale Konstruktionen haben ein X-damage , das deutlich über X_max liegt. Der Beyma oben beispielsweise von 24/2 = 12 mm, also da, wo die Spule aus dem Spalt hüpft.

Wer es soweit treibt, dem ist nicht mehr zu helfen.......



Gruß SRAM
Ezeqiel
Inventar
#5 erstellt: 22. Mrz 2016, 19:21
Da fehlt mal wieder dieser neumodische "Gefällt mir"-Button.

Viele Grüße,
Ezeqiel
Big_Määääc
Inventar
#6 erstellt: 22. Mrz 2016, 19:36
25092013221

der ganz alte Ciare 12.00SW Neo

aber er ist nicht an X-max oder Überlast gestorben,
sondern an Neo-Krebs


ist wohl eher OT hier .
Ezeqiel
Inventar
#7 erstellt: 22. Mrz 2016, 19:42
Da müsste man noch wissen, wie weit es von der Mitte der vorderen Polplatte bis zur hinteren Polplatte ist.

Neo-Krebs..... ....kenne ich von diesen kleinen Neodymmagneten an Namensschildchen.

Viele Grüße,
Ezeqiel


[Beitrag von Ezeqiel am 22. Mrz 2016, 19:43 bearbeitet]
SRAM
Inventar
#8 erstellt: 22. Mrz 2016, 19:43
Stimmt. Der war so ein Fall: einfach wickeln bis zum Spider. Hat Dieter auch immer vor gewarnt: Tod ohne Warnung......

Zum Glück sind die Hersteller inzwischen vorsichtiger und die meisten geben X_Max und X_damage an.



Gruß SRAM
Ezeqiel
Inventar
#9 erstellt: 22. Mrz 2016, 19:44
Stimmt, bis zur Sicke ist hart. Die kommt mir für so eine Schwingspulenlänge auch recht klein vor.

Viele Grüße,
Ezeqiel
SRAM
Inventar
#10 erstellt: 22. Mrz 2016, 19:45

Da müsste man noch wissen, wie weit es von der Mitte der vorderen Polplatte bis zur hinteren Polplatte ist.


Nicht nötig: schaue dir die Spule an: was wohl passiert, wenn diese in den Luftspalt eintaucht ?

Eben: es schert den Spider ab.......


Gruß SRAM
Giustolisi
Inventar
#11 erstellt: 23. Mrz 2016, 09:28
Das Problem bei zu großem Hub ist, dass der Antrieb an der Spitze der Halbwelle schwächer ist. Die Spitze des Signals wird also verrundet.
Dass die Impedanz im Bereich der resonanzfrequenz steigt, ist egal. das hat nur damit zu tun, dass der Antrieb in diesem Bereich leichtes Spiel hat. Das hat er auch, wenn der Xmax überschritten wird, die Frequenz ändert sich ja nicht und die Einheit aus Feder und Masse weiß ja nicht, wie viel der Schwingspule gerade im Luftspalt ist.
Eine progressive Einspannung macht das nicht besser, denn die setzt dem Treiber mit zunehmendem Hub einen überproportional steigenden Widerstand entgegen, um mechanische Überlastung zu verhindern. Sinnvollerweise ist die Aufhängung so ausgelegt, dass deren Federkennlinie knapp über dem Xmax einen Knick aufweist und ab da den Hub begrenzt.
SRAM
Inventar
#12 erstellt: 23. Mrz 2016, 19:41

Das Problem bei zu großem Hub ist, dass der Antrieb an der Spitze der Halbwelle schwächer ist.


Ja, aber nur unwesentlich: siehe Rechnung


und die Einheit aus Feder und Masse weiß ja nicht, wie viel der Schwingspule gerade im Luftspalt ist.


Doch, das ist ja gerade der Witz: die Schwingspule ist so ziemlich das genaueste Instrument um die genaue Lage derselben im Luftspalt festzustellen. Damit hast du schon die Auslenkung der Feder. Und bei der Masse interessiert die resultierende Induktionskraft, die der Geschwindigkeit der Spule (und damit der Masse) direkt proportional ist (pro Leiterlänge, versteht sich). Gerade die Änderung der im Magnetfeld befindlichen Leiterlänge ist ja der Knackpunkt.

Ich geb zu: ist nicht einfach herzuleiten, weil eine statische Betrachtung nicht hilft und man den dynamischen Vorgang an jeden Punkt des Hubes vergleichen und in Beziehung setzen muß.

Lies nochmal genau nach, wie man das berechnet (siehe oben), mache dir eine Zeichnung und rechne dann selbst. Du wirst erstaunt sein


Gruß SRAM


[Beitrag von SRAM am 23. Mrz 2016, 19:46 bearbeitet]
SRAM
Inventar
#13 erstellt: 23. Mrz 2016, 20:00
Noch ein Hinweis zur Auswahl von Chassis (-antrieben):

Die statische Betrachtung führt zur simplen und stockkonservativen Forderung nach (Länge Spule - HAG)/2. (HAG = height of air gap )

In diesem Kriterium taucht aber das Verhältnis Länge der Spule / HAG nicht auf, das für das Überlastverhalten mechanisch ( = Austauchen der Spule ) wie auch für die thermische Belastbarkeit ausschlaggebend ist:

- bei identischem geometrischem X_max ist das Chassis umso "weicher" beim Übergang in die Überlast, je kleiner das Verhältnis ist, also je größer HAG. D.h. je größer dieses Verhältnis ist, desto steiler steigt Klirr mit dem Austauchen an.

- Je kleiner das Verhältnis, desto größer ist der Anteil der Spule, der sich im Luftspalt befindet und daher gut gekühlt wird. Chassis mit dünner Polplatte sind also deutlich geringer belastbar, da diese in etwa linear mit der inneren Luftspaltoberfläche wächst.



Gruß SRAM
Big_Määääc
Inventar
#14 erstellt: 23. Mrz 2016, 20:08
ein ordenliches Chassi hat nen halb so tiefen Luftspalt wie die Schwingspule hoch ist.
obwohl im absoluten Tiefstbass glaub ich kaum, das Klirr fürs Ohr ne große rolle spielt.

die mechanische Xmax Bremse ist nen anderes Thema.
JBL hats ja eher elektrisch gelöst mit ihren Doppelspulen.
Giustolisi
Inventar
#15 erstellt: 23. Mrz 2016, 20:14

Ja, aber nur unwesentlich: siehe Rechnung

Genau deswegen ist der Xmax im Datenblatt oft deutlich größer als der Schwingspulenüberhang.

obwohl im absoluten Tiefstbass glaub ich kaum, das Klirr fürs Ohr ne große rolle spielt.

Das glaube ich auch, in der Musik kommt eh fast nix unter 40Hz und meistens nicht mal das.
Big_Määääc
Inventar
#16 erstellt: 23. Mrz 2016, 22:08
und selbst wenn was unter 40 Hz kommt,
was bei ElektroMukke nicht selten ist,
weiß niemand wie es klingen soll.

doch Pegel soll sehrwohl machen,
und da muß schon X-Max mit gewisser Leistungsfähigkeit / Klirrfreiheit her.

und nen sogenannter Langhuber mit dünnen Magnespallt bricht da halt härter ein,
als ein Treiber mit ausgeglichem Verhältnis Spulenhöhe/Gab-high

geht mit Lnaghuber halt lange verzerrungsfrei und da hart über
und mit anderen Treiber halt sachter bis zum Maxpegel.

aber wenn ende, dann ende
FoLLgoTT
Stammgast
#17 erstellt: 26. Mrz 2016, 00:24

SRAM (Beitrag #1) schrieb:
b) und wie ist "tiefe Frequenz" bei einem Chassis gekennzeichnet --> durch die Resonanzfrequenz (eingebaut oder nicht spielt keine Rolle, die Frequenzen sind dann halt unterschiedlich)


Für Tieftöner/Subwoofer gilt das so nicht unbedingt, da sie dank Druckkammereffekt auch deutlich unterhalb der Resonanzfrequenz betrieben werden können und werden.


m) bei einem Chassis mit starkem Antrieb ist diese Kompensation erstaunlich weitgehend (wieder das Beispiel Beyma): sind 2 mm des Spaltes nichtmehr mit Spule gefüllt, beträgt also die Auslenkung 6 mm (das angegebene X_Max des Herstellers), so beträgt die Antriebskraft immer noch 98,06% des Normwertes, bei 8 mm Auslenkung sind es immer noch 93,82% und selbst wenn die Spule nur noch 1 mm im Spalt ist, sind es noch respektable 77,13% ! (bitte selber nachrechnen: sonst glaubt das eh keiner.....)


Hast du dazu Klippel-Messungen? Die, die ich bisher von PA- und Hifi-Treibern gesehen habe, unterschieden sich bezüglich des Abfalls von BL nicht signifikant. Zumindest nicht so, dass man behaupten könnte, antriebsstarke PA-Treiber würden prinzipiell weniger klirren bei hoher Auslenkung.


[Beitrag von FoLLgoTT am 26. Mrz 2016, 00:25 bearbeitet]
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