brommende trafo's in DIY Pass Aleph

[SuperR]

Volgens Nelson Pass is die CL-60 is 3 seconden warm. Met andere woorden, dat ding heeft alleen invloed op de stroom naar de transformator in de eerste 3 seconden.

[markbakk]

Volgens mij kan Walter dus ofwel kiezen voor brommende trafo's óf brommende speakers
Misschien eens vlakbij een luidspreker gaan luisteren of je nu een brom hoort. Zo niet, dan is halveren van de buffer een optie. Zo niet, hmmm.... Is de voeding van de voortrap (Front End) apart te stabiliseren? Wanneer dat zo is, kun je m.i. rustig de buffercapaciteit flink verlagen.

De CL60's (NTC-thermistors) zitten er trouwens wel in (die in de voedingsaansluitingen van de trafo's i.i.g.), zo aan de foto te zien. Anders zou het ding ook niet in te schakelen zijn.

[Tom Magchielse]

Nog eens over die trafo's: (met dank aan Pjotr)
brommen/ratelen kan veroorzaakt zijn door :
1. magnetostrictie. Die hangt samen met de fluxdichtheid B. B hangt alleen van de aangelegde spanning af, dus niet van de stroom. Daar kunnen we dus niets aan doen.
2. krachten op de windingen. De kracht op de windingen is evenredig met het aangelegde magnetische veld H, dat weer evenredig is met de stroom. Een hoge piekwaarde van de stroom geeft dus een hoge piek in de kracht op de windingen. En in ieder geval zal de stroom door de secundaire hoge pieken vertonen, omdat de laadstroom door de elco's ook door die secundaire loopt. Hoge piek-laadstromen leiden dus tot hoge krachtpieken op de windingen, en dus mogelijkerwijs tot zoemen/ratelen.
Wat de verliezen betreft:
1. ijzerverliezen (vooral hysteresisverliezen en wervelstroomverliezen) hangen van B af, dus die nemen niet toe met de belasting.
2. Koperverliezen hangen af ven de primaire en secundaire stromen, en nemen dus wel toe met de belasting. Nemen we eens aan dat een schakeling 10 A (DC) trekt uit een gelijkrichter met elco's, en dat de openingshoek 20% is, d.w.z. dat in elke halve periode van 10 ms slechts gedurende 2 ms een laadstroom loopt. In die 2 ms zal die laadstroom dan gemiddeld 50 A moeten zijn.
Verdubbelen we de elco's, dan gaat de openingshoek naar 10 % en de laadstroom verdubbelt naar 100 A gedurende 10 ms. Het vermogen dat in de koperweerstand van de trafo wordt gedissipeerd, komt nu gedurende 10 ms vrij, maar is 4x zo groot (I^2) als eerder bij een openingshoek van 20%. Over een halve periode gemiddeld is het vermogen in de koperweerstand dus 2x zo hoog geworden door de kleinere openingshoek. Door de elco's te vergroten maken we dus de koperverliezen groter ( en de piekspanning die de trafo afgeeft lager) We krijgen wel minder rimpel, maar de warmte-afgifte in de trafo neemt toe. Dat is de reden dat men niet straffeloos de elco's onbeperkt mag vergroten. De ontwerper van de trafo had gerekend met een sinusvormige laststroom, niet met stroompieken tot het 20-voudige!
Voor het goede begrip (of om te checken of ik het nog begrijp): Een transformator zet de inkomende energie E1 xI1 om in magnetische veldenergie BxH. Deze magnetische veldenergie wordt in de secundaire weer omgezet in E2 x I2. Bij nettransformatoren is B ongeveer constant, dus een energietoename moet komen van een toename van H. Een belaste trafo heeft dus grotere stromen en grotere H-waarden.
Tom

[Pjotr]

Ha Tom,

Hier nog even het vervanginsschema van een transformator:

Aan de rechterkant staat een ideale verliesvrije transformator en representeert de transformatieverhouding en aan de linkerkant de zelfinducties en verliesweerstanden.

Im is de magnetiseringsstroom die door de primaire zelfinductie loopt en het ijzer magnetiseert. Je ziet dat deze alleen van de ingangsspanning afhangt en zelfs kleiner wordt als er belastingsstroom gaat lopen (t.g.v. Rp en Xp). Rc is het ijzerverlies. Wordt de trafo belast dan loopt de belastingsstroom door Rp, Xp, Rs en Xs. Rp en Rs zijn de respectievelijke primaire en secundaire koperverliesweerstanden en Xp en Xs de respectievelijke lekinducties. Die lekinducties worden veroorzaakt door het lekveld wat door de lucht langs het ijzer gaat en niet omsloten wordt door de primaire en secundaire wikkelingen tegelijk. Lucht kan niet in verzadiging gaan en er gaat dan ook niets in verzadiging door de belastingsstromen.

Verder maakt het ook niet uit of de belastingsstroom al dan niet sinusvormig is. Dat mogen best korte piekstromen zijn. Het gaat om de rms waarde daarvan, die stookt Rp en Rs warm. En als die rms waarde onder de stroomwaarde blijft die gegeven wordt door de VA specificatie van de trafo is er niets aan de hand. De grootte van de piek maakt dan niet uit voor eventuele magnetisatie: Xp en Xs zijn immers luchtspoelen.

Hier een wat uitgebreider verhaal waarvan ik bovenstaand plaatje even "geleend" heb: http://en.wikipedia.org/wiki/Transformer

[Tom Magchielse]

Ha Tom,

Verder maakt het ook niet uit of de belastingsstroom al dan niet sinusvormig is. Dat mogen best korte piekstromen zijn. Het gaat om de rms waarde daarvan, die stookt Rp en Rs warm. En als die rms waarde onder de stroomwaarde blijft die gegeven wordt door de VA specificatie van de trafo is er niets aan de hand. De grootte van de piek maakt dan niet uit voor eventuele magnetisatie: Xp en Xs zijn immers luchtspoelen.

Hier een wat uitgebreider verhaal waarvan ik bovenstaand plaatje even "geleend" heb: http://en.wikipedia.org/wiki/Transformer

Dag Pjotr,
Ik ben het eens met je hele betoog, behalve met die laatste alinea. Het maakt namelijk wel uit wat de golfvorm is.
Als je de effectieve waarde berekent van twee sinusvormige stroompulsen, die bijv 0.1xpi en 0.2xpi lang zijn, waarbij de hele periode gemakshalve dus 2xpi is, en je neemt de amplitude van die stroompulsen 10A resp 5A, zodat ze per halve periode (pi) evenveel lading overbrengen nl. 2 coulomb , dan blijkt de effectieve waarde van de korte, hoge puls 3.97 A, die van de andere 2.82 A te zijn. De verhouding is dus 1.414 of wortel(2). In een serieweerstand komt dus met de korte, hoge puls tweemaal zoveel vermogen vrij. En dat veroorzaakt de extra warmte-ontwikkeling die je in de trafo krijgt als je heel grote elco's toepast.
( De integraal van 0 tot 0.1pi van (10x sin(t/0.1pi))^2 is precies 2 x de integraal van 0 tot 0.2pi van (5xsin(t/0.2pi))^2 )
groeten,
Tom

[markbakk]

@Tom: Maar hoe moet ik de factor tijd dan zien waar we het over warmte hebben?
@Pjotr: Het vervangingsschema van de trafo gaat toch ervan uit dat een en ander lineair is? Dat zal effectief wel ongeveer zo zijn, maar of dat momentaan ook zo is?
Leuke discussie trouwens weer. Ik volg 'm graag en stel even graag domme vragen.

[Pjotr]

Dat maakt toch niet uit Mark. Dat betekent alleen maar dat Im niet-linear is. En meestal is een transformator zo gedimensioneerd dat die Im_max 70% - 80% onder de verzadigingsstroom blijft.

@Tom,

Maak je het nu niet nodeloos ingewikkeld? Wat ik aangaf gaat over de rms stroom: Dat is de stroom die uiteindelijk een maat is voor de warmteontwikkeling. Uiteraard geven smallere pulsen een hogere rms stroom voor de dezelfde uiteindelijke gemiddelde stroom die de versterker vraagt. Smallere pulsen geven in verhouding een hogere rms stroom, dat wordt ook uitgedrukt in de crestfactor: Crestfactor = I_piek / I_rms. Bij pulsvormige stromen is die crestfactor hoger dan bij halve sinussen, dat klopt. Overigens gaat die crestfactor grof gezegd maar met de wortel van de duty cycle omhoog bij een impulsachtig signaal. Dus zo'n vaart loopt het ook weer niet. Wat ik aangaf is dat wanneer die rms stroom niet groter is dan wat de trafo mag hebben op grond van de opgegeven VA waarde, het geen probleem is. I.i.g. wat betreft het warm worden van de trafo zelf.

[Ah!buis]

Dat vervangschema van een trafo,heel mooi,....voor een trafo met luchtkern
Met een ijzerkern is de waarde van Xm afhankelijk van de µ van die kern.En die µ zakt in elkaar bij teveel stroom(verzadiging).
Bij stroompieken neemt daardoor de primaire stroom onevenredig veel toe en is het niet de secundaire maar de primaire spoel die verbrand .
Voor mij blijft de beste oplossing nog steeds (op eerst een smoorspoel na) de secundaire weerstand verhogen.Beter voor de gelijkrichter,voor de elkos,voor de trafo en een minder steile puls,makkelijker af te vlakken.Alleen een iets lagere gelijkspanning.
Anne

[Pjotr]

Sorry hoor buis maar hoe kom je daar allemaal bij? Het is gewoon eerste jaars studiestof en daar is recentelijk niets aan veranderd bij mijn weten.

[Ah!buis]

Als ze in het eerste jaar een kern als vast aannemen,mag dat wel.Later komen ze er wel achter dat een kern z'n grenzen heeft.Zit niet in dat vervangschema.
Haal maar 's een trafo,die zo geleden heeft,uit elkaar.Zul je zien dat niet de secundaire verbrand is .
Anne

[Pjotr]

Misschien toch maar eens een tekstboek er bij pakken. 'Tis echt allemaal geen hokus pokus hoor.

Vind het een beetje jammer dat nu de basis principes van een transformator probeert aan te vallen zonder duidelijke onderbouwing. De werking van dat ding is toch al zo'n 100 jaar bekend. De kern gaat echt niet in verzadiging door een te hoge belastingsstroom hoor. Hooguit wordt het koper dan overmatig heet.

[Ah!buis]

Ik vind het allemaal best hoor.
Na jaren herstellingen en de nodige verbrandde trafos vervangen,soms uit elkaar gehaald om te zien wat er gebeurt was,tot het besluit gekomen dat de primaire meestal de pineut is.
Anne

[Pjotr]

Ja logisch, die ligt meestal binnenin en wordt een stuk heter door slechtere warmteafvoer dan de secundaire bij mishandeling.

[markbakk]

Maar zijn we het er nu allemaal wel over eens dat een (ringkern)trafo aan de buitenkant niet zo heet mag worden dat je 'm niet meer kunt aanraken? Die van Walter zitten in elk geval nogal op de grens. Volgens mij lever(d)en sommige fabrikanten die dingen ook met een thermische zekering mee ingegoten. Zulke zitten er tenminste in mijn nog steeds spelende (Elektuur)Crescendo. Die heb ik destijds tot circa 8W in klasse A afgeregeld en dat ding wordt ook al best heet. Maar de twee 500VA-trafo's blijven redelijk koel (zat ook maar 80 milliFarad in...). Ik vind de discussie trouwens te theoretisch worden (met niet-100% ideale vervangingsschema's, sorry Peter ). Walter moet gewoon maar eens een skoop aan z'n voeding hangen en kijken wat er gebeurt.

[Pjotr]

Geen enkel model is ideaal Mark, als je nu maar snapt hoe dat werkt met een trafo.... Het is i.i.g. beter dan gevoelsmatige suggesties

Wat betreft temperatuur en beetpakken: Dat hangt ook erg af van het materiaal en de warmtegeleiding daarvan. Metaal kun je bij 50 graden al niet lang meer vast pakken, hout bij 90 - 100 graden. Die thermische zekering in een trafo is meestal 135 graden, da's knap warm hoor. Wat veel is en wat weinig is relatief in deze. De isolatie van het koperdraad is ook gespecificeerd op temperatuur. 120 graden is zo'n beetje de laagste klasse en zit nog veel in oude trafo's, 150 graden zo'n beetje de doorsnee standaard en polyimide isolatie gaat tot 220 graden.

Hoe heet je die trafo laat worden is een keuze en hangt meer af van de omging in de kast bij die Aleph. De trafo zelf mag best op 50 - 70 graden staan. Zou zeggen kijk hoe heet de lucht in de kast wordt. Daarvoor zou ik zelf niet hoger gaan dan ongeveer 50 graden. Maar zoals Walt zelf al aangeeft: Hij gaat toch al een tijdje mee en doet het nog prima op een zachte brom na.

[Walt]

Hallo Pjotr,

Inderdaad, deze zelfbouw versterker gaat al een tijdje mee inmiddels en afgezien van de trafobrom zijn er geen klachten. De ruis uit de speakers is trouwens minimaal nu, dus afkoppellen deel van de elco's is dan wellicht een optie.

Nogmaals, de versterker klinkt echt fantastisch, dus liefst pas ik niet teveel aan m.b.t. de gekozen opbouw en schakeling.

Groetjes Walter

[dre]

gewoon nergens aan komen.
je kan altijd in de toekomst nog eens andere trafo`s monteren,misschien iets zwaarder uitgevoerd.

[Pjotr]

Dikke kans dat dat net zo hard bromt Dre. Het hoort er een beetje bij met dit kaliber trafo's. Denk dat de huidige trafo mechanisch isoleren van de kast een betere (en goedkopere) weg is. Als is dat ook niet makkelijk, die dingen zijn behoorlijk zwaar.

[dre]

ik ben er ook wel eens mee bezig geweest en het trillingsvrij maken valt inderdaad niet mee.
ja,de eerste paar minuten.....

[Ah!buis]

Dat met die kern in verzadiging zat me toch niet lekker,per slot die piek stroom moet geleverd door de trafo wat met een verzadigde kern niet kan.Vond dat wel prettig want dan zou de trafo beschermen,de (te)grote piek smoort zichzelf
Na wat speurwerk in een ver verleden (eind '50 begin '60 jaren) weer ik het weer en wat denk je ,Peter heeft gelijk Niet dat ie daar aan twijfelde maar 'k moest het toch even kwijt.
Het gevolg is wel dat de trafozelfinduktie primair door de zowat kortgesloten windingen secundair heel klein wordt(net alsof er geen,of heel slechte,kern meer is).Maar van automatische bescherming door verzadiging zit er niet in.
Anne

[Pjotr]

Automatische bescherming heb je wel een beetje t.g.v. van de lekzelfinducties. Bij een ringkern zijn die erg klein en heb je daarom bij de grotere trafo's een inschakelbegrenzing nodig. Bij bloktrafo's (met E-kern) is die lekzelfinductie een stuk groter. Dan begrenst dat meestal wel voldoende de inschakelstroom.

[Walt]

Zit nu te luisteren en de brommende trafo's zijn opvallend stil.

Lijkt er toch op dat de brom dus niet altijd even hard is en dat er wellicht toch invloed is van een DC component op het net.

Groetjes Walter

[ray5150]

Zou je dat niet ergens mee kunnen meten ?

[Ah!buis]

Ja hoor,heel makkelijk
Zet bijv. 1M in serie met 1µ op het net.Op de C zit hoogstens nog een restje AC maar als er gelijkspanning is dan is die nog volledig aanwezig.Gelijkspanning meten en dan plus 1M maal meterverbruik (meestal verwaarloosbaar).
Anne

[ray5150]

Klinkt op zich simpel en logisch, maar Walt lijkt me niet het type dat met een R,C en een multimeter aan het stopkontakt gaat zitten prutsen.