Mikrowellentrafos für die PA ?

Hierzu bitte auch die neuen Ausführungen in “Mikrowellentrafos für die PA (2)” beachten !

Für eine neue Endstufe (800 W out) wurde ein Netzteil benötigt. Ein passender Trafo musste her. Natürlich hätte ich mir einen passenden wickeln lassen können; das widersprach aber meinem Amateurgeist. Ich hatte nämlich beim Elektronikschrott einige Mikrowellenherde entdeckt. Diese sind ja bekanntlich imstande, HF-Leistungen um die 800 Watt zu erzeugen; und das sogar über einen längeren Zeitraum. Es sollte also möglich sein, mit 2 gleichen Trafos, problemlos meine 1.500 Watt Anodenspannung zu erzeugen.

Folgende Spannungen wurden benötigt: 2.200V 700mA (Anode) und 400V 40mA (G2)

Folgende Eigenarten waren zu überwinden: 1. In der Mikrowelle bilden Trafo, Kondensator und Magnetron eine insgesamt resonante Einheit. Diese ist nur auf Voll-Last ausgelegt. Die unterschiedlichen Leistungsstufen des Herdes werden durch rhytmisches Ein- und Ausschalten erreicht. 2. Der Trafo kann nicht wie sonst üblich eingesetzt werden. Im unbelasteten Zustand hat er bereits eine Stromaufnahme von teilweise bis zu 3A. Er wäre also nach kurzer Zeit bestenfalls noch als Bügeleisen (Wärmestufe mindestens Leinen) zu gebrauchen. 3. Die Stromaufnahme im Ruhezustand hört erst bei ca. 180V auf. 4. Die Sekundärspannung ist ungewöhnlich stark abhängig von dem entnommenen Strom.

Auf der Homepage von DL2BWH habe ich dann eine Schaltung für ein elektronisches Lastrelais gefunden, womit man die genannten Probleme in den Griff bekommen kann.

Als nächstes habe ich die maximale Leistungsabgabe eines Trafos ermittelt. Zum Einsatz kam ein Trafo Typ SHV EURO 01 Es kam eine Vollwellengleichrichtung mit je 5 x BY255 (mit Schutz C und R) zum Einsatz. Der an Masse gelegte Primäranschluß am Trafo muss dazu natürlich gelöst und isoliert weiterbenutzt werden. Folgende Leistungsabgaben waren damit zu erzielen: 2.900V/0mA, 2.300V/120mA, 2.100V/180mA, 2.000V/220mA, 1.850V/300mA, 1.500V/500mA

Mit 2 Trafos und der erwähnten Schaltung "Lastrelais" sollte ich also nahe an meine Wünsche kommen. Als Last habe ich eine Zenerdiodenkette für 400V eingesetzt; damit hatte ich dann auch gleich meine stabilisierte G2-Spannung. Die Vorwiderstände (25 kOhm) für die Dioden wurden so gewählt, dass bei 2.100V Anodenspannung ein Strom von 70 mA fließt. Der Lastwiderstand (ca 80Ohm)im Primärkreis ist so gewählt, dass im Ruhezustand (d. h. ohne Durchschalten der Relais) die Anodenspannung gerade die 2.100V erreicht. Bei höher Belastung setzt dann das Lastrelais pulsierend ein und hält die Spannung stabil. Der fertige Prototyp ist in Abb. 3 zu sehen. Damit kam ich meinem Ziel schon einmal näher, auch wenn bei einem Anodenstrom von 500mA die Spannung auf ca. 1.900V zurück ging. Als nächstes suchte ich eine Möglichkeit zur Erhöhung der Leistungsabgabe bei gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades. Dass musste möglich sein, wenn man den Trafo wieder nahe an eine Resonanz mit der Netzfrequenz bekommt. Dazu sollte der Kondensator (meist 0,91µF) nützlich sein, der sowieso in der Stromversorgung des Magnetrons eingesetzt ist.

Also wurde wieder probiert und gemessen. Es wurde wieder eine übliche Gleichspannungserzeugung, wie oben bereits beschrieben, aufgebaut. Jetzt wurde aber zusätzlich der besagte Kondensator einmal in Serie zwischen Primärwicklung und Gleichrichter geschaltet. Der zweite Test wurde mit dem Kondensator parallel zur Sekundärwicklung getestet. Hier die Ergebnisse beim Einsatz eines Trafos: 1. Kondensator in Serie mit Gleichrichter 2. Kondensator parallel zur Sekundärwicklung: 0mA 2950V 0mA 3.000V 200mA 2.500V 225mA 2.800V 320mA 2.350V 410mA 2.650V 500mA 1.600V 750mA 2.350V Das war doch schon mal was. Basierend auf der zahmeren Serienschaltung und dem Einsatz von 2 gleichen Trafos entstand ein Netzteil wie in den Fotos 5 + 6 zu sehen ist. Da ich nur Relais mit 20A Strombelastung zu Verfügung hatte, wurden für jeden Trafo eigene Lastwiderstände und Relais eingesetzt. Die Leistungsabgabe war so hoch, dass ich es mir erlauben konnte, in die Primärzuleitung jeweils einen Widerstand von 6 Ohm einzusetzen. Dadurch werden die Schaltimpulse deutlich entschärft.

Folgende Ausgangsspannungen stehen mir jetzt zur Verfügung: 2.100V stabil bis 700mA (ohne 6 Ohm Widerstände bis 2.500V bei 700mA) 400V stabil bis <60mA Die Stromaufnahme beträgt dabei bei 230V 10A. Die Verluste in den Trafos bei Voll-Last: Eingangsleitung 2.300Watt Leistungsverbrauch in der Zener-Schaltung 2.100V * 0,07A= 147Watt Leistungsverbrauch in den 6 Ohm-Widerständen bei jeweils 5 A= zusammen 300Watt Ausgangsleistung im HV-Zweig 2.100 V*0,7A=1.470Watt. Unberücksichtigt der Verluste die noch am Gleichrichter und am Siebglied auftreten, bleiben noch 400 Watt übrig; diese werden wohl hauptsächlich in den 2 Trafos verbraten. Das sollten sie aber locker aushalten. Bei einen "Dauerlauf" ohne externe Last über 24 Stunden zeigten sich keine Besonderheiten; nur die Widerstände für die Zenerkette müssten besser gekühlt werden. Einen Belastungstest unter Voll- Last kann ich immer nur für ca. 5 Min einrichten; die grünen (siehe Foto) Hochlastwiderstände nehmen dann schon bedrohlich wirkende Farbveränderungen an. Für eventuelle begeisterte Nachbauer hier meine besondere Warnung: Es wird hier mit hohen Spannungen experimentiert. Jede Unachtsamkeit kann tödliche Folgen haben. Nur dann experimentieren wenn man nicht abgelenkt wird und man sich voll konzentrieren kann!!!!!

Angeregt durch Hinweise von anderen om´s habe ich noch einmal die Leistungsabgabe eines MOT untersucht nachdem die gezeigten Zusatzbleche entfernt wurden. Diese Bleche dienen wohl dazu ab einer gewissen Belastung ein zusätzliches Streufeld zu erzeugen, was zur Leistungsbegrenzung benutzt wird. Die Bleche werden mit einem starken Nagel o. ä. herausgetrieben. (Bild 1). Gleichzeitig habe ich die nicht benötigte Niedervoltwicklung (roter Draht) entfernt (Bild 2). Die Tabelle (Bild 3) gibt die Vergleichsdaten von 3 verschieden Messungen wieder: 1. Reine Wechselstromleistung 2. Gleichstromleistung bei Einweggleichrichtung. 3 Gleichstromleistung bei Brückengleichrichtung. Es zeigt sich, dass ein vernünftiger Wirkungsgrad nur mit Brückengleichrichtung erreicht wurde. Damit ist eine vernünftige Leistungsentnahme bei einigermaßen erträglicher Belastung des Trafos möglich. Einer Verbesserung durch die Erzeugung einer Resonanz mit Hilfe einer Kondensators brachte keine nennenswerten Verbesserungen mehr. Zu beachten ist natürlich auch hier der hohe Leerlaufstrom, der den Einsatz eines Lastrelais wie oben beschrieben, notwendig macht. Die erreichten Daten sind in der Tabelle rechts erfasst. Fazit: Dem Trafo mit den entfernten Blechen sind leichter und effektiver hohe Leistungen zu entnehmen. Der Kondensator für die Resonanzerzeugung kann entfallen. Allerdings ist mir die Entfernung der Bleche (ohne die Wicklungen zu beschädigen) nicht bei jedem Trafo gelungen!! DL1DAM 09-2009

Datenblatt und letzte Optimierung

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