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Vier Trafos in unserem ersten Funktions-/Vergleichstest.

Ein 2 x 30 Watt Digitalverstärker soll mit ausreichend Strom versorgt werden

Bei den Transformatoren hatte auch ich alten weit verbreiteten (und erlernten und geglaubte) Infomationen (und angebliche Tatsachen) im Kopf und hatte die auch nie Infrage gestellt. Erst bei der Suche nach einem nahezu perfekten Trafo (-Typ) für einen 2 x 30 Watt Digitalverstärker bin ich über deren echte Eigenschaften gestolpert und beinahe auf die Nase gefallen, nämlich die echten Trafo-Eigenschaften die ich so nicht (mehr ?) wußte (denn ich hatte das doch studiert - vor 45 Jahren - glaubte ich).
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Die Messungen aus dem Juni 2022 sind erhelllend und erschreckend zugleich. Wir haben inzwischen unsere Umwelt soweit kaputt, daß wir mit dem Verschwenden von Strom sachte machen müssen. Einen Ansatz hatte ich bei einem relativ neuen YAMAHA Receiver gefunden. Doch schaun Sie mal in meine Messungen rein und erschrecken Sie nicht.

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Wir haben die Trafos (für uns) einfach mal durchnummeriert.

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(Nr.1) Wir beginnen mit einem hochwertigen Standard Industrie- E/I-Kern- Trafo ......

Industrie Trafos wurden seit langem auf langjährigen Dauerbetrieb und geringste Leerlauf-Verluste dimensioniert und natürlich tauchgetränkt bzw. vergossen und mit professionellen Klemmen ausgestattet. Auch wurden immer Reserven eingebaut. Das war eben nicht billig, eher teuer. Unser Muster hier kann locker 8 Ampere bei 24~ Volt anliefern und wird dabei fast nicht warm.
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Der Trafo hat bei 230 Volt eine Leerlauf- Leistungs-Aufnahme von 10,7 Watt

Im späteren Vergleich mit den Ringkern-Trafos und dem Schnittband-Kern Trafo ist das viel. Der Trafo liefert im Leerlauf knapp 25 Volt~, die natürlich unter Last doch noch etwas einknicken.
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Die Anschlüsse - Schraubklemmen für hohe Ströme

Links sehen Sie die Netz-Zuleitung (schwarz-weiß) und rechts unsere beiden grünen Sekundär-Leitungen zum Regelnetzteil.
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Die Spannung im Leerlauf mit angeschlossenem Verstärker und ohne zusätzliche Belastung

Die gleichgerichtete und gesiebte Spannung am Gleichrichter vor dem 24V= Regler und mit angeschlossenem Verstärker beträgt 32,33 Volt=.


Die primäre Leerlauf-Leistungs-Aufnahme aus dem 230 Volt Netz steigt (mit angeschlossenem Verstärker) auf insgesamt 14 Watt.
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und jetzt mit zusätzlichen 4A Last-Strom

Wie weit geht der Trafo bei Belastung in die Knie ? Wir simulieren einen Last-Stom von 3 bis 4 Ampere, wenn solch ein Verstärker mal mit Sinunsfrequenzen voll ausgelastet wäre. Die Spannung vor dem Regler muß etwa "3 Volt=" über den eingestellten 24V= liegen, sonst geht die Spannung hinter dem Regler auch in die Knie.
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Die elektronische Last zeigt die Spannung vor dem Regeler an. Im Leerlauf sind das die gemessenen 32,3 Volt.


Bei einem zusätzlichen Last-Strom von 4A sinkt die Gleichspannung vor der Regelung auf 27,1 Volt ab. Es ist ja auch nur die halbe Stromstärke laut der technischen Daten auf dem Aufkleber.




Das ist aber voll ausreichend, um am Ausgang des Reglers die geforderten 24,0 Volt an den Verstärker abzugeben.



Der Trafo saugt / entnimmt mit dieser 4A Last ca. 147 Watt (VA) aus dem Stromnetz ........ und er brummt heftig auf dem Labortisch - das ist für Audio-Zwecke unakzeptabel laut !!!!
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(Nr.2) Ein professioneller 5A Ringkern-Trafo von Zentro Elektrik

Leerlauf-Verbrauch 8 Watt

Ich hatte zwar ein fertiges professionelles 24V / 5A (DC) Netzteil, dachte ich (unreguliert mit überdimensionierten Kondensatoren - es lieferte aber über 29 Volt DC im Leerlauf). Meine Idee : Also dann verbinde doch gleich diese erzeugte Gleichspannung an die nachfolgende Regler-Platine. Aber leider falsch gedacht, die Schaltung der Regler-Platine will die Gleichspannung selbst machen und braucht zum Stabilisieren auch "ein Stückchen" Wechselspannung aus dem Trafo - steht auch im Handbuch. Das hatte ich ignoriert und darum lief der Regler nicht auf Anhieb. Weiterhin braucht die Regler-Platine eine (kleine) Grundlast, ohne die auch "nichts" geht.
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Messungen des Zentro-Trafos im Leerlauf

Ringkern-Trafos sind nach meinem bisherigen Wissen die Königsklasse unter den Trafos, sehr klein, hocheffizient, brummfrei, kein magnetisches Streufeld und fast keine Wärmeentwicklung und vor allem : spannungsstabil. So weit so gut.

Im Leerlauf nimmt der Zentro-Trafo nur 1,9 Watt auf, Das ist eigentlich urgesund. Doch stimmt die sekundäre Spannung nicht mit dem Label überein, es sind bei 230 Volt~ Netzspannung sekundär nur 22,3 Volt~. es müssten viel mehr sein.

Am Gleichrichter vor dem Reger wären es dann im Leerlauf 28,7 Volt=. Das wäre scheinbar ok, ist aber für uns zu viel. Also muß der 24 Volt Regler dazwischen geschaltet werden, um die Spannung auf 24 V= zu begrenzen.
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Leistungsaufnahme mit angeschlossenem 24V Regler und Digital-Verstärker - 5,4 Watt (VA)

Das ist mit den 5,4 Watt (VA) natürlich begeisterungsfähig - im Vergleich zu den 14 Watt des Industrie-Trafos oben drüber.
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Es reicht nicht - der Zentro-Trafo kann keine 5 Ampere und schon gar keine 24V~ liefern

Im Leerlauf liegen am Gleichrichter mit dem angeschlossenen Verstärker an der elektronishen Last diese 28,6 Volt= an - siehe das Foto rechts.






Doch bereits bei einem zusätzlichen Last-Strom von weiteren 2 Ampere geht diese Spannung auf 25,1 Volt= runter. Und jetzt funktioniert die Regelung nicht mehr. Die Eingangsspannung muß 3 Volt über der Ausgangsspannung sein.




Jetzt kommen hinten aus dem Regler nur noch 23 Volt= zum Verstärker.

 

 


Steigere ich den Last-Strom auf die geforderten 3 Ampere, geht die Spannung vor dem Regler noch weiter runter





und am Verstärker kommen nur noch 22,4 Volt= an.


Bei einem Last-Strom von 3 Ampere (entsprechend 3A x 24V = 72 Watt) werden aus dem 230 Volt Netz 95 Watt (VA) entnommen.

Dieser Trafo kommt also auch nicht Infrage.
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(Nr.3) Ein professioneller Ringkern-Trafo mit unbekannten Daten

Dieser Trafo stammt aus einem englischen Studiogerät des professionellen Fernsehens. Nachdem die Messungen mit dem Edel-Trafo von Zentro so enttäuschend ausgefallen waren, wurde er einfach mal mit gemessen.
Das eigentliche Gerät zu diesem Trafo gibt es schon lange nicht mehr und dieser Trafo sieht äußerlich aus wie aus der Ostzone oder aus Russland. Erster Eindruck : wer war denn das ??? Doch die Messungen zeigen ein ganz anderes Bild und widerlegen alle Vorurteile.
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Die Messungen von Trafo (3)

Die Leerlaufmessung zeigt nichts an ...... "0" Watt im Leerlauf ? Das gibt es doch gar nicht. Ich habe es noch nicht rausgefunden, warum das so ist.





Die Leerlauspannung sekundär liegt bei 28 Volt~. Das ist für unsere Zwecke sehr gut.




Schließe ich den Spannungsregler-Platine mit dem Digital-Verstärker (beide im Leerlauf) an, .......




wird eine Leistung von 5,7 Watt angezeigt. Das klingt schon glaubwürdig.




Am Gleichrichter vor der Spannungsregler-Platine messe ich jetzt 36,7 Volt=
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Jetzt die zusätzliche Belastung mit der elektronischen Last ....






Daß aus dem Spannungsregler bei 36 Volt Eingangsspannung (Leerlauf) hinten die geregelten 24 Volt raus kommen, ist normal.




Bei einem zusätzlichen Last-Strom von 3 A sinkt auch hier die Gleich-Spannung vor dem Regler ab auf 26,6 Volt




und die Ausgangsspannung sinkt damit auf 23.7 Volt. Das wäre gerade noch akzeptabel, da die Daten des Trafos nicht bekannt sind. Dennoch ist dieses Absinken der Trafospannung für einen Ringkerntrafo schwach.
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Jetzt zieht der Trafo 120 Watt (VA) aus dem 230 Volt Netz.

Wir wollen es wissen - was kann der Trafo noch ?

Den Last-Strom fließend zu erhöhen, ist mit dem Drehpotentiometer an unserer elektronischen Last ein Leichtes. Also erhöhen wir auf 4 Ampere.



Die Spannung vor der Regler-Platine geht auf 24,1 Volt= runter und am Ausgang zum Verstärker sinkt sie auf 22,5 Volt=. (22,5V x 4A = 90 Watt) Das ist also die Grenze und damit wird es für unseren Zweck zu eng.




Jetzt entnimmt der Trafo 156 Watt (VA) aus dem 230 Volt Netz. Das muß also so ziemlich die obere Last-Grenze sein und das ist eigentlich enttäuschend.
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Zwei Trafos im Vergleich

(Nr.4) Ein professioneller Schnittband- kern- Trafo (im Vergleich zum Ringkern- Trafo)

Der Trafo Nr. 4 (= Schittbandkern) liefert im Leerlauf 29,9 Volt~ (AC), also deutlich mehr als die aufgedruckten 26 Volt~. Damit habe ich nach dem Gleichrichter bereits 39 Volt= (DC). Die Differenz zu den gewünschten 24 Volt DC muß demnach die Spannungsregelung über den Leistungstransistor verbraten.
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Eine sehr erfreulich geringe Leerlauf-Aufnahme

Dieser Trafo stammt aus einem Panasonc Schwenk- und Neígekopf für Überwachungskameras, für die die Firma Panasonic damals vor 30 und mehr Jahren schon sehr bekannt war. Die Kunden, die diese Kamera-Ausstattungen gekauft hatten, achteten schon auf den Dauer-Stromverbrauch der Gerätschaften. Denn bei 20 oder mehr Kameras, die den ganzen lieben langen Tag in Betrieb waren, spielte das eine Rolle, damals sogar schon.


Wir sind dennoch bei den semiprofessionellen Geräten - aus Parkhäusern, Tiefgaragen, Untergrund-Bahnhöfen, Veranstaltungshallen usw.



Darum überrascht die Qualität dieses Trafos mit seinen professionellen Eigenschaften. Der Trafo ist ebenfalls vakuumgetränkt und brummt nicht.
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Ein Blickauf die Messwerte von Trafo 4

Die Wechselspannungsmessung direkt am Trafo an der Sekundärwicklung.





Der Trafo liefert sekundär im Leerlauf ohne Verbraucher fast 30 Volt~.




Das sind dann am Gleichrichter vor dem Regler fast 39 Volt=




und nach dem Regler die gewünschten 24 Volt=.



Mit dem angeschlossenen Regler und dem Verstärker im Leerlauf werden insgesamt 7,7 Watt (VA) Leistung verbraucht.
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Jetzt kommt die Belastungsmessung


Im Leerlauf sieht es besonders gut aus.






Doch auch dieser Trafo geht bei Belastung in die Knie. Ganz offensichtlich hat er aber mehr Reserven mit auf den Weg bekommen als die anderen Trafos.

Bei einer zusätzlich Strombelastung von 3 Ampere sinkt die Spannung auf 31,9 Volt=

 




und am Ende kommen immer noch die 24,1 Volt= an.
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Auch hier wollen wir wissen, wie weit (hoch) kann man mit dem Last-Strom gehen ?

Spezifiziert ist der Trafo laut Aufdruck mit 3,7 Ampere bei sekundär 26 Volt~.


Darum erhöhen wir den Last-Strom auf 4 Ampere. Die Gleichspannung vor dem Regler sinkt jetzt auf 30,1 Volt= und das reicht, daß am Verstärker immer noch 24 Volt ankommen.


Bei dieser Belastung (30V= x 4A = 120 Watt) entnehmen der Trafo mitsamt der Regler-Platine !!!! stolze 173 Watt (VA) aus dem 230 Volt Netz. Ein Großteil der Differenz wird am Kühlkörper verbraten.

Dennoch : Als Netzteil für einen Digital-Verstärker ist dieser Tafo damit ideal.
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Zwischenbericht bezüglich der 24 Volt Regler-Platine und der Messungen

Nach dem Komplettieren der Bauteile auf der Regler-Platine und dem Anlöten eines 300 Ohm 25 Watt Hochlastwiderstandes hatte sich meine akribische Arbeit gelohnt. "Hinten" kamen stabile 24 Volt DC aus. Der Kondensator auf der Regler-Platine ist mit 3.300 uF sehr knapp dimensioniert. Das wird noch geändert.
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Um ganz sicher zu gehen, daß die Regelung wirklich funktioniert, habe ich unsere elektronische Last angeschlossen und die gesamte Regelung mit bis zu 4 Ampere belastet. (Der Trafo Nummer 4 sollte ja nur 3,7 A können.) Die Spannung wurde mit dem 10 Kilo-Ohm Poti (leider nicht sehr feinfühlig !!) auf 24,1 Volt DC und mit dem Strom-Poti auf Maximum eingestellt.
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Übrigens hatte ich den (mitgelieferten) uralten NPN Leistungs-Transistor 2N3055 durch einen moderneren Typ (2N6671) ersetzt samt einem wesentlich größeren Rippenprofil-Kühlkörper.
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der Kühlkörper
die Leistung bei Max.

Anmerkungen zu den Messungen insgesamt

Der Regelkreis dieses Reglers (der Regler-Platine) soll den Last-Strom angeblich auf 3 Ampere begrenzen, tut er zum Glück nicht. Da auch die vom Trafo angelieferte Wechselspannung bei dieser hohen Strombelastung deutlich runter geht, wird also nicht die gesamte Spannungsdifferenz .... multipliziert mit der Stromstärke ... an dem Kühlkörper verbraten. Dennoch wird er schon gehörig warm.
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Bei der 4 Ampere Last und immer noch fast 23 Volt am Verstärker steigt die primäre Leistungsabnahme von 8 Watt (VA) auf 170 Watt (VA). Wenn also der Verbraucher 92 Watt davon abhaben möchte, ist der Regel-Verlust schon erheblich - im Vergleich zu einem Schaltnetzteil.
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Für unsere Anwendung mit dem Digitalverstärker kommt solch eine Dauerlast aber nie zustande.
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Zu der Messung mit dem Zentro-Ringkern- Trafo

Das komplette Netzteil von Zentro mit dem Ringkern-Trafo (Nr. 2) samt Gleichrichter mit angeblichen 24V= / 5 A ist nochmal ein paar Zentimeter kleiner als der Schnittbandkern-Trafo (Nr.4) mit nur 3,7 A.

Bei 3 A lieferte das komplette Netzteil dann gerade mal noch 18 Volt= und bei 5 A Last brach die Sekundär-Wechselspannung auf 18 Volt AC zusammen. Das war sehr schwach. Damit war dieser Ringkern-Trafo (Nr. 2) mit dem Netzteil total aus dem Rennen.

Die Erkenntnis :

Es gibt also solche und solche Trafos bei allen 3 Konzeptionen und der Hersteller kann da anscheinend noch einiges drehen oder tricksen. Denn so schlecht ist ein Ringkern-Trafo normalerweise nicht.
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Bei diesen Messungen wurden viele althergebrachte Vorstellungen über den Haufen geworfen. Man findet solche Messungen nur selten im Internet. Für die Hersteller waren sie einfach nur geschäftsschädigend.
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Die Messungen an dem Netzteil für diesen 2 x 30 Watt Digitalverstärker waren der Auslöser, den Trafos mal viel genauer auf den Zahn zu fühlen.
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