Gleichrichterröhre beim anheizen voll belastbar?

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Keksstein
Inventar
#1 erstellt: 21. Mai 2021, 09:48
Hallo,

in einem ziemlich durchgeknallten Projekt geht es darum mit Röhren eine Halbleiter Verstärkerschaltung zu versorgen. Nein, nicht wegen Wohlklang natürlich sondern Spaß an der Sache mit den Glühkolben

Dafür werden 2 Stück GZ34 benutzt die 70V~ Gleichrichten, diese Spannung mit hohem Ripple wird von einem diskreten Linearregler Heruntergebraten auf 18V @ 500mA. Es gibt eine Hilfsspannung die einmal für den Betrieb im Sommer gedacht ist, (viel weniger Abwärme, die Röhren werden nicht benutzt) wenn die Röhren am Lebensdauer Ende angekommen sind wird die Last daraus versorgt. Diese Hilfsspannung sind 24V

Ich stelle mir die Frage, sobald am Siebkondensator nach der GZ34 mehr als 24V anliegen zieht die Schaltung die vollen erlaubten 250mA aus der Röhre. Ist das beim heizen zulässig?

Vielen Dank!

Gruß Jan
pragmatiker
Administrator
#2 erstellt: 21. Mai 2021, 09:58
Servus Jan,

da die 250[mA] bereits die Grenzdaten sind, wird's mit Lebensdauer eh' nicht soweit her sein sein - da macht die Lebensdauerverkürzung, die durch die Stromentnahme während der (vergleichsweise kurzen) Anheizperiode eventuell noch zusätzlich dazu kommt, vermutlich nicht so viel aus.

Viel wichtiger scheint mir zu sein, daß der Ladekondensator bei einer GZ34 maximal 60[µF] groß sein darf. Kommst Du damit hin? Der nächste Punkt ist der, daß bei der GZ34, um innerhalb ihrer Grenzdaten zu bleiben, der Innenwiderstand der Sekundärwicklung des Trafos bestimmte Werte nicht unterschreiten darf - bei 2 x 300[V] Trafospannung dürfen das nicht weniger als 2 x 50[Ohm] sein. Bricht man das über den Daumen gepeilt linear auf die 2 x 70[V] runter, dann dürfte die Sekundärwicklung nicht niederohmiger als ca. 2 x 11,7[Ohm] sein.

Grüße

Herbert


[Beitrag von pragmatiker am 21. Mai 2021, 10:03 bearbeitet]
Keksstein
Inventar
#3 erstellt: 21. Mai 2021, 10:20
Hallo Herbert,

die 250mA pro Röhre sind der Grenzfall, die vollen 500mA sind dauerhaft unwahrscheinlich. Bei einem Kurzschluss fließen ~550mA insgesamt, die Schaltung merkt das aber und schaltet den Ausgang einfach ab. Die echte Last zieht ca. 300mA, also 150mA pro Röhre.

Die 60uF reichen mir ziemlich gut, das sind bei 250mA Laststrom maximal 21V Ripple. Das ganze ist ein wenig aufwendiger als ich es ausgedrückt habe: Jede GZ34 hat einen eigenen Siebelko mit 60uF und einen eigenen diskreten Regler auf 20V. Diese Regler sind "nur" darauf ausgelegt mit der hohen Spannung klarzukommen und auf wenige mV gleiche Ausgangsspannungen zu liefern. Über 2 niederohmige Widerstände werden die Spannungen zusammengeführt, dadurch fließt durch jede Röhre der gleiche Strom. (Laut Simulation auf ca. 10mA genau) Es folgt eine Schutzschaltung falls ein Transistor durchlegiert sowie ein Nachregler der den Ripple auf praktisch nichts reduziert und die Strombegrenzung erledigt.
Den Schutzwiderstand kann ich bei Bedarf einfügen, ich bin davon ausgegangen das man ihn bei so kleiner Spannung nicht braucht bzw. der Innenwiderstand vom Trafo locker reicht. Im Notfall kommen halt 12Ohm in Serie zum Trafo. :-)
Die GZ34 ist ziemlich niederohmig, die erste Serie dieser Röhren war das noch nicht. Der Trafo hat eine Zusatzwicklung, im Notfall kann ich einlenken.

Warum ich frage: Ich kann den Nachregler abschalten. Es wäre denkbar das Gerät erst nach z.B. 30 Sekunden freizuschalten, dann fließt ab dann der Hohe Strom. Ist aber weniger Komfortabel und bedeutet das ich im Betrieb nicht zwischen Transistor/Röhre so einfach wechseln kann.

Gruß,
Jan


[Beitrag von Keksstein am 21. Mai 2021, 10:24 bearbeitet]
pragmatiker
Administrator
#4 erstellt: 21. Mai 2021, 12:38
Servus Jan,

sofern das Gerät nicht alle 5 Minuten ein- und wieder ausgeschaltet wird, würde ich mir bei der Belastung während der Anheizzeit da wenig denken. Das ist ja das Schöne an Röhren, daß unsere robusten "thermionic friends" mit ihrer "inherent forgiving nature" (Zitat Jim Williams - R.I.P. - auf Seite AN18-8: https://www.analog.c...tion-notes/an18f.pdf ) bei temporärer Aus- und Überlastung nicht halbleiter-mimosenhaft sofort die Segel streichen........

Keksstein (Beitrag #3) schrieb:
Die 60uF reichen mir ziemlich gut, das sind bei 250mA Laststrom maximal 21V Ripple

Ist das ein in der Realität gemessener oder simulierter / berechneter Wert? Falls simuliert oder berechnet: Klar, da gibt es einige, unterschiedliche Berechnungs- und Betrachtungsmethoden - und es gibt ja auch eine Menge (unbekannte) Einflüsse von Netztrafo und Gleichrichter, aber: Der Herr Krucker kommt da auf Seite 1-3 von http://www.krucker.c...ittel/GLIterativ.pdf bei niederohmigen Halbleitergleichrichtern (also keine recht hochohmige Röhre), 50[Hz] Netzfrequenz, Zweiweggleichrichtung, 60[µF] Ladekondensator und 250[mA] Laststrom auf eine Brummspannung von ca. 33,3[Vss]. Wenn die Sache hochohmiger wird, ist da die Brummspannung unter Umständen noch größer. Und: Die 60[µF] gibt es ja vermutlich nicht direkt zu kaufen - der nächstzulässige, vielleicht erhältliche Normwert dürfte 56[µF] sein (oder dachtest Du an Parallelschaltung von mehreren Elkos?).

Grüße

Herbert


[Beitrag von pragmatiker am 21. Mai 2021, 14:55 bearbeitet]
Keksstein
Inventar
#5 erstellt: 21. Mai 2021, 15:27
Hallo Herbert.


Das ist ja das Schöne an Röhren, daß unsere robusten "thermionic friends" mit ihrer "inherent forgiving nature" (Zitat Jim Williams - R.I.P. - auf Seite AN18-8: https://www.analog.c...tion-notes/an18f.pdf ) bei temporärer Aus- und Überlastung nicht halbleiter-mimosenhaft sofort die Segel streichen........


Da fällt mir mein Großvater ein der Radio und Fernsehtechniker gelernt hatte. Er hatte eine Röhre, ich glaube PL504, in seiner Sammlung die wegen Überlastung so warm wurde das das Glas angeschmolzen ist. Er meinte das die Röhre im reparierten Gerät einwandfrei gearbeitet hätte, zur Sicherheit wurde sie dann halt doch getauscht.

Aber Prima, das macht es Komfortabler. Damit kann das Gerät sofort beim einschalten benutzt werden, die Röhren übernehmen automatisch wenn sie Warm sind. Danke!


Ist das ein in der Realität gemessener oder simulierter / berechneter Wert?


Ich hatte erstmal die gesamte Stufe mit LTSpice simuliert, den Röhrenwiderstand habe ich an einem Arbeitspunkt berechnet (Spannungsabfall an 250mA). ich weiß, kommt nicht hin. Die 70V kommen daher, mit Ripple ist noch genug Reserve für den Regler vorhanden, auch wenn die Röhre altert. Ich habe es so ausgelegt das auch die erste Serie, die deutlich hochohmiger war, noch funktioniert. Das ganze dann nochmal realitätsnäher mit dem PSU-Designer betrachtet. 33V^^ kann die Schaltung auch noch. Der Nachteil ist dass man unter Volllast am Regler mit der momentanen Auslegung 20W in Wärme umwandelt.
Ich bin in der Bauhöhe begrenzt, habe deshalb vor 3 Elkos parallel zu schalten. 22uF + 22uF + 10uF.

Gruß,
Jan


[Beitrag von Keksstein am 21. Mai 2021, 15:28 bearbeitet]
pragmatiker
Administrator
#6 erstellt: 21. Mai 2021, 15:56

Keksstein (Beitrag #5) schrieb:
Er hatte eine Röhre, ich glaube PL504, in seiner Sammlung die wegen Überlastung so warm wurde das das Glas angeschmolzen ist

In jungen Jahren (lang, lang ist's her) hatte ich öfter Philips Goya (einen der ersten Farbfernseher dieser Firma, noch mit vielen Röhren bestückt, so um die knapp 400[W] Leistungsaufnahme - ich glaube, das Chassis hieß "K6") oder artverwandte Kameraden zur Reparatur auf dem Tisch. Die Zeilenendstufe war da (neben anderen Leistungsröhren) u.a. mit einer PL519 bestückt - und einer PD500 oder PD510 Ballasttriode, die bei dunklem Bild (d.h. bei wenig Strahlstrom) ganz ordentlich Röntgenstrahlung (und Hitze) von sich gab. Die PL519 dieser Kisten sahen dann zuweilen auch wie folgt aus (und funktionierten oft noch!):

http://www.vintageradio.nl/buizen/PL519.htm

Grüße

Herbert


[Beitrag von pragmatiker am 21. Mai 2021, 16:12 bearbeitet]
Keksstein
Inventar
#7 erstellt: 22. Mai 2021, 19:36
Hallo Herbert,

die Röhre sah praktisch genauso aus! Es könnte auch eine PL519 gewesen sein, das ist >15 Jahre her. So sicher bin ich mir da nicht mehr.
Ich hab mich damals nur am Rande für Röhren interessiert bzw. fing das gerade erst an. Leider kam ich zu spät, die "guten" Radioröhren hatte um 2000 ein Radiosammler gekauft, mein Opa freute sich über ca. 200DM, der Sammler über einige 100 Originalverpackte Bauteile. Übrig geblieben sind "nur" die moderneren Fernsehröhren. Fairerhalber muss man aber sagen das er ja nicht wissen konnte das sein Enkel mal eine Leidenschaft für Röhrenradios der Zeit entwickelt.

Gruß,
Jan
pragmatiker
Administrator
#8 erstellt: 23. Mai 2021, 07:25
Servus Jan,

wenn ich das noch richtig in Erinnerung habe, wurde (mindestens bei der PD510) bei diesen Röhren, die für den Einbau in den Hochspannungskäfig von Farbfernsehern mit großer Bildröhre gedacht waren, bei den letzten Röhrentypen vor dem Umstieg auf Halbleiterendstufen der Bleianteil im Glas deutlich erhöht, um damit der Röntgenstrahlung besser Herr zu werden. Hierdurch wurde das Glas weicher. Möglicherweise ist das der Grund, daß bei hochbelasteten Röhren zuweilen der Glaskolben "nachgab" - bei anderen Röhrentypen aus dem "Nicht-Horizontal-Ablenk-und-HV-Bereich" habe ich solche Glaseinschnürungen jedenfalls noch nie gesehen.

Grüße

Herbert
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