In che modo i cavi di alimentazione possono fare la differenza?

Con molti chilometri di cavi elettrici tra la centrale  e la sottostazione di distribuzione locale  e centinaia di metri tra questa e l’abitazione domestica, la domanda ovvia è: come possono due metri di cavo di rete fare la differenza del suono di apparecchiature hi-fi? Ebbene, il motivo principale è che, a causa della sua piccola sezione trasversale, il cavo forma un collo di bottiglia per il trasferimento regolare della corrente all’apparecchio domestico in casa. L’energia elettrica viene trasferita dalla centrale alla sottostazione ad altissima tensione e bassa corrente in modo da ridurre al minimo le perdite di potenza. Una volta ridotta la tensione alla rete domestica a bassa tensione e alta corrente, è possibile che negli ultimi metri si perda più potenza nei cavi rispetto alle precedenti decine di chilometri, quindi sono necessari cavi proporzionalmente più spessi. All’interno della casa, un tipico anello principale del Regno Unito da 32 amp utilizza cavi di rame di grande sezione cablati in parallelo (equivalenti a 5 mm2) per ottenere una grande capacità di trasporto di corrente. Sebbene riuscissero a ridurre le perdite, questi sarebbero troppo ingombranti e poco pratici per l’uso con apparecchiature domestiche che sono tipicamente collegate alla rete utilizzando cavi flessibili sottili a volte non superiori a 0,5 mm2 di area della sezione trasversale. Questo va bene per qualcosa come una lampada da tavolo, ma può essere problematico per qualcosa di più complesso come un amplificatore o un lettore CD

È ben documentato che per conduttori paralleli che trasportano corrente alternata in fase (c.a.) in direzioni opposte, la densità di corrente sarà maggiore nelle porzioni di ciascun conduttore più vicine tra loro e molto ridotta nelle porzioni più lontane.

Questo fenomeno, noto come “effetto di prossimità”, diventa più pronunciato all’aumentare della frequenza, confinando il flusso di corrente in un’area sempre più piccola e facendo aumentare costantemente l’impedenza del cavo.

A frequenze relativamente basse come quelle della rete (50 Hz) il problema diventa rilevante solo nelle applicazioni ad alta corrente; ma può davvero essere un problema in un cavo di rete hi-fi domestico in cui l’assorbimento di corrente è relativamente costante e rimane sempre a una frequenza di 50 Hz? Ebbene, se le cose fossero così semplici non ci sarebbe bisogno di preoccuparsi

Tuttavia, la corrente assorbita da un tipico amplificatore hi-fi che riproduce musica a un’ampiezza anche modesta in una normale coppia di altoparlanti è tutt’altro che semplice o coerente, come possono rivelare un oscilloscopio e una pinza amperometrica. Come si può vedere nella figura 3, la corrente viene assorbita in piccoli transitori impulsivi discreti, che variano simpaticamente in ampiezza come risultato diretto delle richieste del segnale musicale in uscita.

Confronta questa traccia di corrente di ingresso con l’effettiva uscita del segnale musicale nella figura 4 e si può vedere che le variazioni della corrente richiesta dall’amplificatore assomigliano in qualche modo a quelle del segnale di uscita. Sebbene la forma d’onda creata dalle attuali richieste dell’amplificatore non sia molto musicale da ascoltare, i transitori che il cavo di alimentazione potrebbe incontrare causano la stessa modulazione dell’impedenza del cavo a causa dell’effetto di prossimità con lo stesso aumento del rumore e distorsione come quella che si trova nei cavi degli altoparlanti. Sembrerebbe quindi che, anche se i livelli di potenza sono bassi rispetto a quelli incontrati dagli ingegneri nella produzione di energia commerciale, molte delle tecniche da loro utilizzate per superare l’effetto di prossimità e la distribuzione uniforme della corrente nei cavi elettrici sarebbero applicabili a un impianto domestico cavo di alimentazione hi-fi

QED utilizza da tempo adattamenti su misura di queste idee universali sotto forma di tecnologia X-Tube™ e Aircore™ per migliorare le prestazioni dei cavi degli altoparlanti e ora questo può essere applicato altrettanto efficacemente ai nuovi cavi di alimentazione. I cavi di alimentazione QED XT5 sono dotati di una versione appositamente adattata della tecnologia X-Tube™ simile a quella utilizzata nei nostri cavi per altoparlanti, ma specificatamente sintonizzata per essere adatta a questa nuova applicazione. I singoli conduttori intrecciati nei conduttori attivi e neutri sono resi sufficientemente piccoli da non essere influenzati dalle correnti parassite dei conduttori adiacenti che contribuiscono all’effetto di prossimità. Poiché sono efficacemente isolati l’uno dall’altro, la velocità di torsione dei trefoli accuratamente calcolata significa che nessun conduttore rimane uno accanto all’altro nella configurazione parallela per più di pochi millimetri, migliorando ulteriormente il flusso di corrente uniforme lungo il cavo a tutte le frequenze . I fasci separati sono isolati individualmente utilizzando il PVC K130 per controllare la capacità del cavo e fornire il livello di isolamento elettrico richiesto dagli standard di sicurezza internazionali. L’intera disposizione è dotata di un nucleo cavo in LDPE per controllare l’induttanza del cavo. In questo modo il corretto rapporto di fase tra tensione e corrente non viene alterato dai parametri del cavo, diminuendo ulteriormente la distorsione rispetto ad un normale cavo di rete. Il grafico seguente mostra quanto poco cambia l’impedenza di un cavo di rete QED XT5 all’aumentare della frequenza rispetto a un cavo di rete ordinario della stessa sezione trasversale. Mostra anche come l’area della sezione trasversale effettiva del cavo XT5 diminuisce molto meno rapidamente all’aumentare della frequenza rispetto a quella del cavo standard. Isolamento in ferrite Jack esterno

Per scoprire come l’impedenza più uniforme caratteristica del nuovo cavo di alimentazione possa migliorare il suono anche di normali apparecchiature audio, abbiamo misurato il rumore di fondo udibile generato da un tipico amplificatore integrato durante la riproduzione di vari segnali musicali del mondo reale. I risultati sono stati molto interessanti. Il grafico di figura 7 mostra il rumore di fondo dell’audio generato dall’amplificatore quando si utilizza il cavo di rete QED XT5 (viola) rispetto a quello che si utilizza un normale cavo di rete (giallo). In entrambe le misurazioni è stato utilizzato lo stesso passaggio di musica. C’è un utile miglioramento del rumore di fondo dell’audio nell’intero spettro udibile fino a 10 dB. Si noti come il nuovo cavo fornisca anche un miglioramento eccezionalmente utile alla frequenza di ronzio di rete di 50 Hz, un vantaggio che sarebbe apprezzato anche in apparecchiature più costose. T

Come sappiamo, l’alimentazione di rete domestica non è del tutto pulita. Teoricamente dovrebbe essere una semplice onda sinusoidale a 50 Hz, ma la forma d’onda ideale è già distorta con componenti a frequenza più alta nel momento in cui raggiunge la presa domestica. A questo si aggiunge il rumore a radiofrequenza in casa iniettato nella rete da apparecchiature informatiche sia intenzionalmente (ethernet su rete) che non intenzionalmente (apparecchiature mal progettate con conformità EMC marginale) ed è facile vedere come anche il sistema hi-fi dell’audiofilo più diligente potrebbe essere danneggiato da un’interferenza di rete. QED XT5 è stato deliberatamente potenziato per affrontare questo problema. Incorpora in modo univoco una giacca interna integrale impregnata di ferrite che avvolge i nuclei X-Tube™ in una coltre di silenzio radio. La distribuzione uniforme del materiale ferritico su tutta la lunghezza del cavo si è rivelata estremamente efficace nell’assorbire segnali di rumore ad alta frequenza che possono influenzare il nostro godimento di ascolto e questo fenomeno è stato già sfruttato da QED nella fortunata gamma Audio 40 di segnali analogici e interconnessioni digitali con cui il cavo di rete QED XT5 è completamente compatibile. Nell’indagine mostrata nella Figura 8a abbiamo sottoposto un normale cavo di rete a un picco RF centrato su 440 MHz e quindi misurato l’uscita del cavo utilizzando una trasformata di Fourier veloce per rilevare la frequenza fondamentale e le eventuali armoniche correlate captate dal cavo.

Nella figura è facile individuare sia il segnale originale a 440 MHz che una sub-armonica a 220 MHz. Successivamente abbiamo ripetuto l’esperimento ma questa volta abbiamo utilizzato il cavo QED XT5 con la guaina impregnata di ferrite. Si può vedere in figura 8b come la frequenza fondamentale sia stata utilmente abbassata di circa una divisione e che la frequenza armonica sia stata completamente soppressa dalla camicia di ferrite. È importante notare che l’entità del picco indotto artificialmente era di gran lunga maggiore di qualsiasi segnale del mondo reale, ma è un’utile illustrazione dell’efficacia della protezione RFI aggiunta al cavo XT5 in questo ambiente audio cruciale.

QED XT5 è stato progettato per essere il più sottile e flessibile possibile e come parte di questo solo i nuclei attivi e neutri hanno ricevuto il trattamento X-Tube™ lasciando il nucleo terrestre (che è richiesto solo in condizioni di guasto) in una geometria convenzionale . Questo ci ha permesso di mantenere il nostro obiettivo di progettazione che era quello di inserire un cavo tecnicamente superiore in spine e prese di rete standard di alta qualità e questo significava mantenere il diametro esterno all’interno dell’intervallo specificato dalle norme armonizzate pertinenti per i cavi flessibili. Poiché la geometria X-Tube™ consente all’intera area della sezione trasversale del cavo di essere sempre disponibile per il flusso di corrente, i singoli conduttori possono anche essere mantenuti a un ragionevole 1,5 mm2, il che a sua volta ci ha permesso di realizzare un cavo estremamente flessibile .

È chiaro che con la tecnologia X-Tube™ applicata al cavo di alimentazione QED XT5, meno distorsioni causate dalla modulazione dell’impedenza del cavo influenzeranno il flusso di corrente alle apparecchiature audio e quindi è meno probabile che si inseriscano nella musica. Senza il cavo XT5 per alimentarli con corrente pulita e priva di rumore, molti amplificatori possono suonare vitrei e duri con una minore capacità di rispondere ai transienti musicali, dando una mancanza di dinamica e prestazioni dei bassi deboli. Con una corrente di ingresso pulita, avvolta in una coltre di silenzio radio, qualsiasi foschia introdotta nei dettagli superiori della musica viene rimossa, dando più aria e vita alla presentazione musicale finale. Infine, con la garanzia della qualità di un design completamente testato, il cavo di alimentazione QED XT5 può essere affidabile per apportare in sicurezza miglioramenti udibili al suono di qualsiasi componente hi-fi audiofilo a cui è applicato.   Tipo di conduttore X-Tube™ 99,999% Rame privo di ossigeno Area della sezione 1,5 mm2 Rivestimento in ferrite 10% Zn/Mn Capacità 98 pF/m Induttanza 0,52 uH/m Resistenza del circuito 0,026 ohm/m Rigidità dielettrica 2 kV (ac per 15 min) Conforme a EN 50525, EN 0320, EN 60884 Rivestimento esterno Nero Perla Diametro esterno nominale 11 mm Tappi UK: MK Tappo resistente 655 BLK; UE: connettore Schuko 516 IEC C13 794