- Deutsche Hifi-Mittelklasse
- mit einem besonderen Trafo
Ein edler Schnittbandkern-Trafo im Telefunken "studio center 5300 hifi"
Seit der Meßreihe der verschiedenen Transformatoren für ihre Eignung mit unseren Digitalverstärkern (den Labor-Mustern) haben wir ein besonderes Auge auf alte "Neuzugänge" alter Transformatoren, wenn dort ganz erstaunliche Besonderheiten auffallen.
Bei dem Telefunken "studio center 5300 hifi" aus 1975/76 war das der Fall. Ein Schnittbandkern-Trafo mit besonderen paarweise gebündelten Wicklungen und einer erstaunlichen Sekundär-Leistung.
Das Gerät selbst gehört nicht zur Spitzenklasse der Hifi-Consolen, eher zur erschwinglichen Mittelklasse mit den 2 x 30 Watt Endstufen (Sinusleistung an 4 Ohm - angeblich 2 x 50 Watt Musikleistung ohne Angaben weiterer Specs).
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- Ein preiswerter Low-Cost Standard-Trafo
- 6V Halogenlampen-Industrie-Trafo
Ein Vorwort zu den Grundlagen ....
Die ganz einfachen Transformatoren haben nur einen Spulenkörper (mit einer oder mehreren Kammern), auf den die Primär- und die Sekundärwicklung(en) aufgewickelt werden. Je mehr Leistung gefordert wird, um so dicker werden diese Wicklungen. Mit dem Konzept des Schnittbandkern-Trafos kann man die Bauhöhe eines solchen Trafos erheblich verkleinern, weil man die Wicklungen auf zwei deutlich kleinere Spulenkörper aufteiilt. Die Magnetisierungs- und die Streuverluste sind immer noch geringer als bei einem normalen M-Kern Trafo.
Das zweite Bild zeigt einen 6V Halogenlampen-Trafo aus einer industriellen automatisierten Großserienfertigung.
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Der Ingenieur berechnet die Drahtstärken und die Anzahl der Windungen nach der an den Verbraucher abzugebenden Sekundär-Leistung, wobei er bei der Primärwicklung die kalkulierten Verluste hinzufügen muß. So ist allermeist auf der Primärspule die 230 Volt Wicklung mit vielleicht einigen Abgriffen für 220 und 240 Volt vorhanden. Bei internationalen Trafos sind dort 2 Wicklungen je 110 Volt vorhanden, die man parallel (115V) oder in Reihe (230) schalten kann.
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- Ein großer Trafo aus einer uralten DeTeWe Telefonanlage
Auf der Sekundärseite werden (für einen Vollverstärker mit Endstufen) allermeist eine schwächere Wicklung mit Mitten- anzapfung (z.B. 2 x 12 Volt~) für die Vorstufen und eine sehr kräftige Wicklung (mit dickem Draht) ebenfalls mit Mittenanzapfung (z.B. 2 x 39 Volt~) für die Leistungsendstufe aufgebracht. Bei manchen Anwendungen werden noch die eine oder andere Zusatzspannung benötigt.
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So kann es also durchaus sein, daß die Primärwicklung insgesamt deutlich dicker ausschaut als die Sekundär- wicklungen, also daß die Spulenkörper unterschiedlich gefüllt scheinen. Auch sieht man extrem selten, daß für eine Sekundär-Spannung zwei gleich dicke Drähte parallel gewickelt werden.
Und jetzt schaun wir uns den Telefunken Trafo an :
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Bei diesem Schnittbandkern-Trafo ist das alles anders
Die benötigte Primärwicklung als auch die Sekundärwicklung(en) sind symmetrisch auf beide Spulenkörper aufgeteilt und an den Ausleitungen parallel geschaltet. Der Trafowickler weiß aber, daß er Spulen nie absolut identisch wickeln kann.
Ich hatte gelernt, daß bei zwei Spulen mit geringsten unterschiedlichen Spannungen Ausgleichströme fließen werden. Wie sie das bei Telefunken gemacht haben (Telefunken hatte wie auch Grundig eine eigene Trafowickelei), wird bislang nirgendwo beschrieben.
Alles hat Vor- und Nachteile : Durch den ganz leicht unterschiedlichen Innenwiderstand der beiden Wicklungen gleichen sich die Ströme aus, erzuegen aber bei hoher Stromstärke deutliche Wärmeverluste. Dafür kann man solche Trafos erstaunlich flach konstruieren. Die passen dann auch in flache Gehäuse problemlos rein.
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Dieser Trafo kann deutlich "mehr", als im Gerät gebraucht wird
Der Trafo scheint aus dem Telefunken Modul-Baukasten zu stammen, denn die Drahtstärken der beiden Hauptwicklungen sind deutlich stärker als die daran angelöteten dünnen Drähtchen / das sind die Zuleitungen zu dem Haupt-Gleichrichter der 2 x 30 Watt Endstufe des "studio center 5300", dem Hauptverbraucher.
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Der Trafo liefert 4 (5) Sekundärspannungen
An der Anschluß-Platine auf der Ausgangsseite des Trafos werden 3 Spannungen herausgeführt.
Bei Nachverfolgung der verzinnten Leiterbahnen auf der Platine sieht man die Parallelschaltung der Wicklungen, die hier farbig gekennzeichnet sind.
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An der anderen Anschluß-Platine auf der Eingangsseite des Trafos (230V) werden 2 Spannungen herausgeführt. Einmal die 21 Volt (eine Wicklung mit Mittenanzapfung) für das Kassettenlaufwerk und dann die 110V für den LENCO- Plattenspieler-Motor.
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Bei beiden Spulenkörpern auf der Seite der Sekundärwicklungen erkennen wir die symmetrische völlig baugleiche Belegung der Lötösen, die oben auf der Platine parallel verbunden sind. - Im Rahmen der Messungen werden die parallel geschalteten Wicklungen auch testweise separiert und einzeln gemessen.
- Linke Wicklung
- Rechte Wicklung
Die Leerlauf- und weitere Leistungsmessungen
Der Trafo hat eine Leerlauf- Leistungsaufnahme von etwa 2,8 bis 2,9 Watt, je nach aktueller Netzspannung. An die Hauptwicklungen werden jetzt der Reihe nach ein Gleichichter mit Elkos angeschlossen und die Lastmessungen mit unserer elektronischen Last durchgeführt.
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Nur die kräftigen Sekundärwicklungen sind für uns von Interesse
Alleine die beiden Wicklungen mit 28V und 39V sind interessant. Die anderen Wicklungen sind nur für ganz kleine Ströme ausgelegt und evtl. zum Betrieb eines Vorverstärkers mit geringster Leistungsaufnahme geeignet.
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Die Vergleichs-Messungen unter Last mit unserer neuen Gleichrichter-Platine ......
Unsere "Elektronische Last" ist für Gleichströme konzipiert bzw. entwickelt. Also müsssen unsere zu messenden Trafos (die "Probanden") über diese Zwischenplatine mit einem Hochstromgleichrichter (600V und bis zu 35A) und 6 x 1500uF bei 100 Volt angeschlossen werden. Dieser Silizium- Brücken-Gleichrichter "klaut" uns aber 2 x 0,7 Volt und mit dem jeweiligen fließenden Strom setzt er diese Spannungs-Verluste in Wärme um, darum der Kühlkörper. Das sind unsere "Meßfehler", die aber alle unsere Trafomessungen gleichermaßen beinhalten.
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Bei den Messungen weiter unten hat sch herausgestellt, daß die Kapazität zum Glätten für größere Leistungen gar nicht mehr ausreicht. In Kürze werden die dicken "Töpfe" zu dieser Platine hinzugefügt.
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Dez 2022 - unsere Messungen im Einzelnen :
Wir messen wirklich nur die leistungsfähigen Sekundärwicklungen durch. Die kleinen Hilfsspannungen für Vorverstärker oder Tuner laufen einfach so mit, die belasten das Meßergebnis nicht besonders.
Hier nochmal die Sekundär- Anschluß- Platine mit den beiden interessanten Sekundärwicklungen. Die gelben Pfeile mit den beiden gebündelten 28 Volt~ Wicklungen und die grünen Pfeile mit den deutlich sichtbaren "breiteren" Leiterbahnen und den ebenfalls gebündelten 39 Volt~ Wicklungen.
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Die Messungen an dem 28 Volt~ Ausgang
Die große "Eletronische Last" wird bei uns über einen Gleichrichter und eine Kondensatoren-Batterie angeschlossen, sodaß wir eine realistische Aussage über die sekundär abgegebene Leistung ausrechnen können.
Die 2,5mm² Drähte sind auf die beiden Pins aufgelötet. Das mit den Krokodil-Klemmen hatte schlechtere (ungenaue) Meßwerte ergeben.
An diesen Sekundär-Wicklungen erhalten wir ohne Belastung bei 28 Volt~ etwa 39 Volt=.
Der Trafo ist erstaunlich effizient bei nur 2,8 Watt (VA) Leerlauf- Leistungsaufnahme.
Bei einer Belastung von 3A sinkt die Gleichspannung deutlich auf 24,6 Volt ab und die Gleichspannung ist deutlich gerippelt. Unsere 6 Kondensatoren können die Spitzen nicht mehr glätten !!!
Damit sind wir an der Belastungs-Grenze dieser 28 Volt~ Wicklungen angekommen.
Auf der Primärseite saugt der Trafo jetzt bereits 121 Watt (VA) bei einer Leistungsabgabe sekundär von 24,6 Volt= x 3 Ampere = 72 Watt.
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Hinweis : Die Daten der Sekundär-Wicklungen wurden nacheinander gemessen, nicht gleichzeitig !!
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Die Messungen an dem 39 Volt~ Ausgang
An den dicken Leiterbahnen erkennt man, daß hier zwei Hochstrom-Wicklungen parallel geschaltet sind. Das sind also die beiden Wicklungen, die die Leistung für die Leistungs-Endstufen liefern sollen.
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Ohne Last ist die angelieferte Gleichspannung von 53 Volt= selbstverständlich linealgerade, aber das ändert sich gleich.
Die erste Belastung mit 4 Ampere
Diese Messung ist ein Zwischentest, um die sinkende Trafospannung im Auge zu behalten.
Von diesem Trafo haben wir (auch) keinerlei Daten und müssen uns an die Überlastungsgrenze herantasten.
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Bei 4 Ampere Last (das entspricht hier etwa einer Sekundärleistung von netto knapp 180 Watt nimmt der Trafo (hilfsweise samt Gleichrichter) 221 Watt(VA) aus dem Netz auf.
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Die stufenweise Steigerung der Belastung
Bei jeder Stufe der Belastungssteigerung haben wir die Leistungsaufnahme aus dem Netz und die Leistungsabgabe unserer großen "Elektronischen Last" sorgfältig im Auge.
Die Differenz wird in unserer Kette in Wärme umgewandelt und der Trafo darf beim Messen nicht abrauchen.
Bei etwa 220 Watt Abgabe werden 284 Watt (VA) Leistung aufgenommen.
Die Dachschrägen unserer Gleichspannung werden heftiger.
Bei der Steigerung auf 6 Amere (entspricht etwa 240 Watt Abgabe) werden bereits 330 Watt (VA) aufgenommen
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Die Steigerung der Belastung bis zur Grenze mit den Maximalwerten
Jetzt holen wir aus dem Trafo bei der auf etwa 39,4 Volt= abgesunkenen Spannung etwa 280 Watt raus.
Noch wird der Trafo immer noch "nur" handwarm, ein gutes Zeichen.
Die Steigerung des Last-Stroms auf 8 Ampere ist jetzt grenzwertig und dennoch überraschend gut.
Die Spannung sinkt mit 37,7 Volt= nur noch leicht ab und der Trafo liefert etwa 305 Watt auf der Sekundärseite.
Die Leistungsaufnahme beträgt aber jetzt 430 Watt (VA) und das ist eine Menge. Jetzt ist bei der Messung Eile angesagt, denn ob dieser kleine Trafo wirklich an die 120 Watt als Wärme abführen kann ?
Ein Teil der Verlustleistung (8 Ampere x 0,7 Volt) geht sicher am Gleichrichter in Wärme über, aber das messe ich noch nach.
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Bewertung :
Dieser Trafo war für das oben gezeigte Gerät ziemlich überdimernioniert, wie bei manchen Grundig (Edel-) Kassettengeräten auch. Auf der anderen Seite war der Plattenspieler mindestens eine Nummer zu schlecht. Das Kassettengerät war ein Mix aus China und Eigenkonstruktion. Alles in allem konnte Telefunken damit nicht recht begeistern und dafür war das Teil dann zu teuer. Das war Telefunkens Problem.
Aber damit können wir unseren Digialverstärker betreiben - da kommt noch etwas mehr .......
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