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Dampfradioforum • Thema anzeigen - Die wirkliche Leistung von Endröhren

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BeitragVerfasst: So Nov 05, 2017 12:39 
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Servus,
Was bedeutet „wirkliche Leistung“? Die Definition kann jeder für sich entscheiden, z. B. das eine EL84 unter bestimmten Einstellungen/Bedingungen 5,7W leistet bei 10% Gesamtklirrfaktor. Wenn das für die Person akzeptabel ist, ist das in Ordnung für mich. Eine EL84 bei der gleichen Einstellung leistet 3 W bei 5% Klirrfaktor, der Klirrfaktor wird natürlich wesentlich geringer, je kleiner die abgeforderte Leistung ist.
Bezogen auf die Dampfradios mit der wohl am Meisten verbreitete Endröhre ab den 50-iger Jahren, also der EL84, mussten die Hersteller natürlich einen Kompromiss machen zwischen NF-Leistung und Haltbarkeit bzw. Kosten-Nutzen Analyse des jeweiligen Gerätes. In einem alten Röhrenradio erreicht die EL84 niemals ihre theoretische Ausgangsleistung von 5,7W, wenn alle Heiligen mithelfen, kommen wir vielleicht auf 2,5 bis 3 W Ausgangsleistung. Die Radiohersteller bauten keine hochwertigen Ausgangstrafos, sondern dieses prinzipiell teure Bauteil musste natürlich so preisgünstig wie eben möglich sein. Kleinster noch verträglicher Blechkern bei kleinster noch verträglicher Primärinduktivität und somit maximal übertragbarer Leistung; was den Gesamtklirrfaktor anging, bügelte das die manchmal sogar komplexe Gegenkopplung wieder gerade.
Die Radios sollten klingen, sie sollten eine angenehme Atmosphäre verbreiten, den sogenannten Hörgenuss. Das heisst aber nicht, dass hier dann Frequenzbereiche von 20Hz bis 20Khz übertragen werden bei weniger als 1% Klirrfaktor, das ist pure Phantasie. Selbst das UKW-Band überträgt bis heute nicht diesen Frequenzbereich. Auch unter Einbeziehung des Wirkungsgrades der verwendeten Lautsprecher (ein anderes teueres Bauteil) können wir davon ausgehen, dass diese Radios ab 100Hz bis ca. 12 KHz (bei eingebauten extra Hochtönern und entsprechend ausgelegter Gegenkopplung, Stichwort Bumsbass!) uns den Hörgenuss verschaffen und das auch nur weil sie ein Holzgehäuse hatten, das resonanzmässig abgestimmt war auf die verwendeten Lautsprecher. Die Hersteller erprobten vorher verschiedene Gehäusemuster, die diesen Vorgaben und dem verfügbaren Budget/Designvorgabe entsprachen. Ich verweise an dieser Stelle auf die Ergebnisse von Heinrich Barkhausen, der feststellte, dass der kleinste hörbare Lautstärke Unterschied bei 15% liegt, will heissen bei dem ab 1932 eingeführten Zehner–Logarithmus beträgt dieser Unterschied 1,2 Phon (die Dezibel Skala gab es damals noch nicht, das muss man umrechnen). Die Dampfradios wurden natürlich nicht auf diese 15% Marke getrimmt, die Hersteller (alle) machten da natürlich den Kostenschnitt/Kompromiss. Aber die Radios „klangen“, was man bei den heutigen Plast-Produkten nicht mehr sagen kann.
Kommen wir an dieser Stelle zu den Verstärkern und nehmen wir auch hier als Beispiel wieder die EL84. Dazu geistern gerade heute im Internet die reinsten Phantasien herum. Liebe Leute, kommt mal wieder auf den Boden der Physik zurück, ohne A. Einstein zu bemühen. Man weiss, dass der maximale Wirkungsgrad einer Pentode bei ca. 50% liegt (siehe dazu wieder Schröder/Barkhausen bei ihren Grundlagenuntersuchungen), bei Trioden weniger bei ca. 30%. Das ist bedingt durch die vom Hersteller vorgegebene PAV, die bei der EL84 bei ca. 12 W liegt. Also ist die verfügbare Nutzleistung bei ca. 6W, was von den Herstellern bestätigt wird, also 5,7 W. Ohne jetzt Klirrfaktormessungen im Einzelnen zu bemühen (Spektrum d, d1, d2, d3, dxx) leistet die EL84 diesen Wert, in Gegentakt max. 17W. Aber dann ist wirklich Ende Gelände, der Rest ist reine Phantasie! Verstärkt durch die Tatsache, dass dabei der Gesamtwirkungsgrad der Übertragerkette unberücksichtigt ist. Und das ist am Ende der benutzte Ausgangsübertrager/Lautsprecher. Um einigermassen in diesen Leistungsbereich zu kommen, benötigt man minimal einen EI84 Kern mit mehrfach verschachtelten Wicklungen (Stichwort Streuinduktivität), besser einen M102 Kern. Wer glaubt, das man mit 4xEL84 in Gegentakt-Paralell auf 40 W kommt, glaubt auch noch an den Weihnachtsmann, bei 35W ist absolut Schluss (siehe dazu RIM-Imperator, der aber auf Lebensdauerkosten der Endröhren völlig ausgeknautscht wurde mit absolut grenzwertigen Arbeitsspannungen). Hierzu siehe oben wieder Barkhausen (15%), ein Unterschied zwischen 35W und 40 W ist nicht hörbar.
Also bitte liebe Forumsteilnehmer, bleiben wir auf dem Boden der Grundlagenphysik und vergnügen uns damit, das die Dampfradios das machen, was sie sollen, nämlich Hörgenuss zu bieten.
Soweit als kleine Einführung.

_________________
Gruss aus Trient,
Volker
http://luxkalif.de.tl/


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BeitragVerfasst: So Nov 05, 2017 14:02 
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Nicht nur bei Röhren wird bei der angegebenen Ausgangsleistung oft übertrieben.

Bei vielen Autoradios, die einfache Gegentaktendstufen haben, wird die Ausgangsleistung pro Kanal mit 10 W an 4 Ohm angegeben. Wer das einmal nachrechnet, stellt fest, dass das bei einer Betriebsspannung von bestenfalls 14 Volt unmöglich ist, wenn sich der Klirrfaktor in einigermaßen erträglichen Grenzen halten soll. Dann kommt man auf Werte um 5 W. Die angegebenen 10 W erreicht man nur, wenn durch totale Übersteuerung der Endstufe das Ausgangssignal nahezu rechteckförmig und der Scheitelfaktor somit ungefähr 1 ist. Aber wer will sich das dann noch anhören?

Bei den Endstufen in Brückenschaltung ist es genauso. Da werden oft 40 W an 4 Ohm genannt. Auch diese erreicht man bei der verfügbaren Betriebsspannung nur mit einem Rechtecksignal. Wernn es einigermaßen erträglich klingen soll, sind bestenalls ca. 20 W drin.

Bei anderen Geräten wird oft ähnlich geschummelt, machmal noch schlimmer. Auf einem älteren Sony Fernseher stand "30 Watt Audio Power", die beiden verbauten Lautsprecher hatten - laut Aufdruck! - 3 VA.

Noch schlimmer sind die PMPO Angaben, deren Bedeutung mir bisher niemand schlüssig erklären konnte. Sie haben bei manchen Leuten zu dem Glauben geführt, mit weniger als 300 W könne man keine Musik hören.

Lutz


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BeitragVerfasst: Di Nov 07, 2017 19:51 
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Hallo Lutz,

Werbung wirkt nun mal nur mit goßen Zahlen, weshalb man sich hat Leistungsberechnungen einfallen lassen die diese auch erzielen.
Früher hat man ehrliche Dauer- oder Sinusleistung angegeben, später RMS und Musikleistung, welche nur bei voll geladenen Netzteilelkos und kurzen Impulsspitzen erreicht wird.
Da man mit Effektivwertmessungen viel zu geringe Werte erreichte, verwendet man heute theoretische maximale Spitzenwerte von Strom und Spannung und multipliziert diese einfach zur Impulsspitzenleistung PMPO (Peak Music Power Output).
Die hier erreichbaren Zahlen sind meist von utopischer Größe und haben mit der Realität nicht das gerinste gemein.

Bernd


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BeitragVerfasst: Di Nov 07, 2017 20:23 
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capstan hat geschrieben:
Die hier erreichbaren Zahlen sind meist von utopischer Größe und haben mit der Realität nicht das gerinste gemein.


Ich mußte bei diesem Satz breit grinsen und an aktuelle Artikel zu den Kraftstoffverbräuchen von Autos denken. Die gleiche Masche....

H.

_________________
UKW: Wehe, wehe, wenn ich auf das Ende sehe.....


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BeitragVerfasst: Di Nov 07, 2017 21:17 
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Hier eine kleine Anekdote zu dem Thema aus meiner Lehrzeit (1959) im „Sabaland“: Es war damals bereits mein Hobby mich an Röhrenverstärkern zu versuchen. Und so kam es, dass ich angeregt durch die Leistungsangaben eines Freiburg 3DS mit 17Watt Ausgangsleistung mit 2xEL84, den Entschluss fasste: Diese Endstufe will ich nachbauen! Ich orientierte mich zusätzlich in den Datenblättern und fand da auch die Angabe von 17Watt Gegentaktpower bei 300V Anodenspannung – Saba schaffte das offensichtlich schon mit 250V.

Von meinem knappen Lehringsgehalt erwarb ich bei Saba einen Ausgangsübertrager für den 3DS - den konnte man damals so einfach zu kaufen; das musste aber über meinen Meister abgewickelt werden, denn es wurde nur der Fachhandel mit Saba Ersatzteilen beliefert.

Irgendwann hatte ich dann alle Teile beisammen und irgendwann ging das Gerät dann auch „ans Netz“. Zum Glück lieferte der verwendete „Schlachtnetztrafo“ eine Anodenspannung von gut 300V. Und jetzt kam die Leistungsmessung. Der 1kHz Sinuston begann bereits bei 11Watt deutliche Verzerrungen aufzuweisen. Und so oft ich auch die Schaltung überprüfte und an meinem Aufbau zweifelte blieb die Leistung auf 11W begrenzt.

Was also tun? Nach einiger Überredung erklärte sich mein Meister bereit seinen 3DS aus dem Wohnzimmer zur Leistungsmessung in die Werkstatt mitzubringen. Und wir wollten es nicht glauben: Dieses mit 17Watt beworbene Saba Spitzenprodukt lieferte gerade mal 8Watt Sinus ab. Auf diese Weise ernüchtert fand ich jetzt meinen Verstärker doch gelungen und mein Meister frotzelte nicht mehr über das „schwache Teil“.

Gleichwohl überlegten wir gemeinsam, wieso in den Datenblättern von 17Watt die Rede ist und so kamen wir zu dem Schluss, dass damit die verfügbare Leistung an der Anode gemeint ist. Also musste der Rest im Übertrager auf der Strecke bleiben. Daraus errechneten wir einen Wirkungsgrad des Trafos von 11/17 Watt -> 70,5%. Zufällig fand ich in der Werkstatt einen abgefackelten Ausgangsübertrager auf einem M102Kern und ich hatte einen Kumpel der seine Lehre in einer Trafowickelei absolvierte.

Dieser Kumpel wickelte dann einen Trafo nach meinen Vorgaben 2xverschachtelt und unter Ausnutzung der max. möglichen Drahtstärke bei einer max. Magnetisierung von 0,8 Tesla. Jetzt war der Ausgangsübertrager „dicker“ als der Netztrafo. Diese Maßnahme war von dem Erfolg von 15Watt Sinus am Lastwiderstand gekrönt – also hatte der neue Übertrager jetzt einen Wirkungsgrad von gut 88%. Durch die Verschachtelung ergab sich auch ein ausgeglichenerer Frequenzgang. Eine Erhöhung der Anodenspannung auf ca. 310V brachte dann auch 17Watt an die Last. Diesen Modus verließen wir aber nach der Messung wieder, um die beiden EL84 nicht zu gefährden.

Hieraus zogen wir, mein Meister und ich, die Lehre, dass die Qualität eines Verstärkers wesentlich von dem verwendeten Ausgangsübertrager bestimmt wird.

_________________
...und glüht auch die Anode rot, ist die Röhre noch nicht tot.

Mit freundlichen Grüßen, Peter R.


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BeitragVerfasst: Di Nov 07, 2017 22:20 
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Danke,Peter

für die nette Geschichte. Wir im "Osten" wurden glücklicherweise von solchen eigenartigen Angaben verschont. Bei uns erreichte man bis zum Schluß aus 2xEL84 etwa 12,5 Watt :super: .


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BeitragVerfasst: Mi Nov 08, 2017 9:09 
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Beiträge: 905
Wohnort: Nußdorf bei Landau
Hallo,

Danke an Peter für die nette Geschichte. Ich lese sowas immer gerne.

Ich habe ja in einem anderen Threat ja schon was dazu geschrieben, was hier gerne nochmal wiederhole:

Zitat:
Ähnliche Erfahrungen haben ich bei der verfügbaren Ausgangsleistung auch gemacht. Ich sage einfach ~70-80 % des Datenblattwerts. Allerdings messe ich mit recht einfachen Mitteln, Sinus 1 kHz und Oszi. Sobald der Sinus im Oszi geringfügig unsauber wird, lese ich die Werte ab und rechne.
Der EL 84 SE mit Ua = 250 V und Ra = 5,2 k kam auf ~4,1 Watt. Mein EL84 PP mit Ua=300 V im AB-Betrieb auf ~13,5 Watt, mein ECL86 mit Ua = 250 V und Ra = 7 k auf ~ 3,1 Watt.

Man sollte auch bedenken, dass die Datenblattwerte auch im SE-Betrieb mit konstant gehaltener Uk gemssen wurden.


Viele Grüße
Frank

_________________
Viele Grüße aus der Pfalz!

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BeitragVerfasst: Mi Nov 08, 2017 18:02 
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Registriert: So Okt 18, 2009 18:36
Beiträge: 1309
Wohnort: bei Fulda
Die Geschichte von Peter habe ich auch mit einigem Schmunzeln gelesen, danke dafür! :super: Der oft bestehende Kontrast zwischen Werbung und Wirklichkeit fallen mir dazu ein.
Aber auch die uralte und nicht mehr gültige HiFi-Norm DIN 45500. Da waren für die damals gängigen HiFi-Komponenten, also auch Verstärker die Messverfahren und Mindestanforderungen festgelegt worden. Sicher in vielen Punkten heute überholt.
Aber so waren die Daten vergleichbar, wenn sich die Hersteller bei ihren Messungen daran gehalten haben.
Eigentlich schade, dass so etwas meist nicht mehr beachtet wird. :hello:

_________________
Viele Grüße

Frank


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BeitragVerfasst: Do Nov 16, 2017 18:04 
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Registriert: Di Mai 12, 2009 17:09
Beiträge: 854
Die propagierten Leistungen wurden gemessen mittels stabilisierter Versorgungsspannung und Speisung mittels Anodendrossel, der ein passender Lastwiderstand parallelgeschaltet wurde.
Bei k=10% ist das Signal auch schon enorm verzerrt.


MfG
Munzel


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BeitragVerfasst: Fr Dez 01, 2017 15:59 
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Registriert: So Nov 24, 2013 12:49
Beiträge: 85
Hallo,

eine sehr interessante Geschichte von Peter mit dem AÜ-Wirkungsgrad. Gängige EI-Kern-Netztrafos liegen ebenfalls in dem Bereich um 70%.

Die Trafoverluste waren vielleicht auch ein Mitgrund für die Entwicklung der eisenlosen Philips-Endstufe mit 2 x EL86 aka PL84. Zwar hat die SRPP-Schaltung einen deutlich schlechteren Wirkungsgrad als eine klassische Gegentakt-AB-Schaltung, aber das relativiert sich etwas durch den Wegfall der Trafoverluste.

Gruß
HVR


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