Levensduur van dure radio buizen verlengen
De levensduur van dure radio buizen verlengen is van belang. Een 6146 zendbuis kost al gauw €60,- een 6550 versterker buis minimaal ook dat bedrag. En in een beetje versterker met zender heb je er al snel 4 van zitten.
Iedereen kent wel de standby schakelaar die je meestal op professionele apparatuur tegenkomt. Die standby schakelaar schakelt altijd de hoogspanning uit.
Waarom hadden we ook alweer die ‘standby’ schakelaar nodig?
De standby schakelaar is een uitvinding van Leo Fender. De beroemde gitaar- en gitaarversterker bouwer.
Voor een gewone radio of voor een 10 Watt versterkertje had en heb je die standby schakelaar niet nodig.
Maar in de vijftiger jaren werden er steeds zwaardere versterkers gevraagd en gebouwd. En in versterkers en zenders met grote vermogens gebruik je ook hoge spanningen. Die hoge spanningen kunnen in een onbelaste situatie, dat is als de buizen nog koud zijn, schade aan de kathode van de powerbuizen veroorzaken.
Daarnaast kunnen in onbelaste status de condensatoren in het voedingscircuit doorslaan. Dat wordt dan veroorzaakt door te hoge spanningen uit diode gelijkrichters. Bij lage vermogens speelt dat allemaal niet.
In onze laag vermogen bouwpakket zender met EL84 hebben we toch ook al een standby switch ingebouwd en voor een goede reden. Bij volle audio uitsturing kan de piek spanning aan de anode toch wel ruim 700 Volt zijn. Dat is niet een spanning die een koude EL84 comfortabel vindt.
En, wil je experimenteren? Dan kun je met behulp van een standby schakelaar snel iets veranderen of vervangen zonder dat je ‘alles’ weer uit en aan moet zetten.
Gloeidraden sneuvelen eerst
In een goed ontworpen en gebouwde versterker of zender sneuvelen de gloeidraden van je power buizen het eerst. De grootste slijtage van deze buizen zit in de gloeidraad. En die gloeidraad slijt het hardst van alles wat in je zender of versterker aanwezig is. Dat moet ik misschien even uitleggen.
Er zijn twee redenen.
- Levensduur van dure radio buizen verlengen -
1. Gloeispanning
Voedingstransformatoren leveren vaak een hogere gloeispanning dan de 6,3V waar ze voor ‘in de boeken’ staan. Zeker in onbelaste toestand kan de spanning makkelijk 10% hoger liggen. Dat laatste is niet zo’n probleem.
Het wordt wel een probleem als die spanning ook in belaste toestand hoger is dan 6,3 Volt. Gerenommeerde buisfabrikanten zoals RCA en Eimac claimen dat die gloeispanning niet meer dan 2,5% mag afwijken. Dat is maximaal 0,15V oftewel maximaal 6,45Volt.
Deze fabrikanten geven aan dat bij een gloeistroomspanning van 6,6 à 6,9 Volt de levensduur van een buis 50% achteruit gaat ten opzichte van 6,3Volt.
Gloeispanning van de 200 Watt versterker
In Operationele mode zonder serie weerstand
Dat is heftig
Je ziet in de grafiek dat bij een gloeispanning van 5V de buizen enorm lang meegaan. Maar 5V is geen werkbare optie. Het vermogen van de buis gaat dan enorm achteruit en ook de werkings-karakteristiek van de buis verandert dan stevig.
- Levensduur van dure radio buizen verlengen -
Wanneer op gaan letten?
De situatie van een verhoogde gloeispanning zal zich voordoen als je een oude trafo gebruikt die nog ontwikkeld is voor het 220V net. We noemen het nog steeds zo maar de huidige spanning is al jaren 230V. Je gloeispanning zal in belaste toestand dan al snel 6,6 à 6,7V zijn.
Ook een trafo met overcapaciteit kan deze hogere gloeispanning tot gevolg hebben.
Je ziet op de afbeelding links dat de operationele gloeispanning in mijn 200 Watt versterker 6,56 Volt is. Niet veel maar toch Iets te hoog dus.
Zet nu zo’n kleine weerstand van 0,05 ohm in serie met de buizenvoeding. In het voorbeeld van de 200 watt versterker gaat daar dan 4A * 0,05 ohm =0,2 volt over die weerstand verloren en zit ik weer mooi op ruim 6,3V.
Bingo
Maar er is veel meer aan de hand!
Start up stroom van vermogensbuizen
Weet je nog hoe in de vorige eeuw onze huizen werden verlicht met gloeilampen? En herinner je je nog op welk moment die lampen meestal kapot gingen?
Juist ja, op het moment dat je het licht aan deed.
Dat zit zo.
- Levensduur van dure radio buizen verlengen -
Stel je had een lamp van 100 Watt. Die lamp trok ruwweg een stroom van 100W/220V =450mA. De weerstand van die lamp is dan 220V/450mA = 0,488kOhm.
Die zojuist berekende weerstand treedt op als de lamp brandt, warm is.
Echter in koude toestand is de weerstand van die gloeidraad veel lager. Dat kan wel een factor 20 lager zijn. Die veel lagere weerstand in koude toestand maakt dat de opstartstroom wel 20 keer zo hoog kan zijn dan de reguliere stroom die de lamp verbruikt.
Dit opstartmoment is maar kort, maar elke keer als het gebeurt krijgt die lamp een dreun en er komt een moment dat hij zegt: doe het zelf maar.
Met radiobuizen is het precies het zelfde
Ook de gloeidraden van deze buizen kennen die veel lagere weerstand in koude toestand. Nemen we de 6550 buis even als voorbeeld. Die buis gebruikt in warme toestand een stroom van 1,6A bij 6,3V spanning.
De weerstand van die buis in warme toestand is dus 6,3/1,6 = 3,94 ohm. In koude toestand kan dat zo maar 0,2 ohm zijn.
Nu is het afhankelijk van je voedingstransformator hoeveel stroom er in koude toestand gaat lopen. Maar veel transformatoren zijn prima in staat om in zeer korte tijd 10 maal de nominale stroom te leveren. Dus als jouw trafo nominaal 6,3V 5A levert kan hij makkelijk kort en snel 20A of meer leveren.
Zoals gezegd, jouw buis krijgt daarmee een dreun voor zijn kanis en na verloop van tijd laat hij zijn hoofd hangen en stopt er mee.
- Levensduur van dure radio buizen verlengen -
Erger nog
We gebruiken en stand-bye schakelaar om de buizen te beschermen tegen hoogspanningen terwijl ze daar nog niet klaar voor zijn, nog niet warm zijn.
Maar die standby schakelaar maakt dat de voedingstransformator bij het opstarten minder belast wordt. En dat heeft weer tot gevolg dat de gloeispanning op dat moment nog eens 0,1V hoger wordt. Die 0,1V extra maakt dat de opstartdreun nog groter wordt.
De levensduur van dure radio buizen verlengen
Hoe kun je nu voorkomen dat je buizen elke keer zo’n dreun krijgen, hoe kun je de levensduur van dure radio buizen verlengen?
Gloeispanning van de 200 Watt versterker
In Standby modus zonder start up weerstand
Hier komt nu de weerstand van 0,5 ohm met de start up low power schakelaar in beeld. Een extra schakelaar dus.
Misschien heb je geen zijn in een extra schakelaar.
Je kunt natuurlijk altijd de techniek toepassen zoals je ziet in de zendbuizen voeding met stroombegrenzer. Je vindt hem beschreven in: Zendbuizen voeding, daar komt iets meer bij kijken.
Maar die weerstand van 0,5 ohm met schakelaar is wel een veel eenvoudiger oplossing.
- Levensduur van dure radio buizen verlengen -
Geen extra schakelaar monteren! Optie 2 😊
Een extra gat boren in je kant en klare operationele versterker is geen pretje.
Vind ik ook.
Daarom ging ik op zoek naar een driepolige wisselschakelaar die de standby schakelaar kan vervangen en ook de startup low power functie in kan vullen.
Dat viel niet mee die zoektocht, en wat ik uiteindelijk vond is niet goedkoop. Reken op €30,- voor zo’n schakelaar. De APEM 656NH/2. (Het mag ook de 656H/2 zijn. Die heeft een metalen knop)
Let op! Veel sites/leveranciers leveren vergelijkbare types van APEM maar niet met de juiste functionaliteit en net iets andere type aanduiding. Daar heb je in dit geval niets aan.
Verderop meer info over de schakeling.
Hoe werkt dat met die low power start up schakelaar?
Dat zit zo.
- Levensduur van dure radio buizen verlengen -
We zagen dat die 6550 buis in koude toestand maar een weerstand heeft van 0,2 ohm. Bij 6,7 Volt is dat een dreun van 6,7/0,2 = 33 Ampère. In de praktijk iets minder omdat de trafo zelf ook een kleine weerstand bezit. Ongeveer 0,25 ohm. De maximale dreun is daarom iets minder dan 20 ampère.
In de 200 Watt versterker staan twee van die kanjers. Gloeidraden parallel dat maakt 0,1 ohm. Plus de trafo = 0,35 Ohm. 6,7V/0,35 ohm = 19,1A.
Nu komt daar bij het opstarten 0,5 ohm bij. De opstartstroom zakt dan naar 6,7V/0,86ohm = 7,8 ampère.
Dat is slechts maximaal 4 ampère per buis 😊
Dat levert een blije buis op die een langer leven gaat leiden.
Net zo goed als je een standby schakelaar hebt voor de hoogspanning gebruik je deze low power start up schakelaar bij het opstarten. Zodra de versterker/zender is opgewarmd zet je beide schakelaars om.
Mooier is het natuurlijk als je zo’n driepolige wisselschakelaar op de kop hebt weten te tikken? Dan kun je alles met 1 knopje bedienen.
- Levensduur van dure radio buizen verlengen -
Wat moet je nu als je gloeispanning keurig 6,3 à 6,4V is?
Ook dan kan deze eenvoudige oplossing voor het opstarten je nog steeds helpen.
Zoals hierboven toegepast zou met een vaste serieweerstand de gloeispanning onder de 6,3V zakken en dat kost je vermogen 😒. Een serieweerstand is nu ook niet nodig.
Neem ook nu zo’n weerstand van 0,5 ohm. Een weerstand die je overbrugbaar maakt met een met een schakelaar. Je opstartschakelaar.
Net zo goed als je een standby schakelaar hebt voor de hoogspanning gebruik je deze low power start up schakelaar bij het opstarten. Zodra de versterker/zender is opgewarmd zet je de schakelaars om.
Alles met één schakelaar bedienen is natuurlijk mooier. Met een driepolige wissel schakelaar heb je ook aan één indicatieledje genoeg om je te informeren over de juiste stand. Als hij ledje aan is functies actief. Ledje uit, versterker operationeel.
Zet je de power aan dan licht de startup led op. Na een minuut zet je de standby schakelaar om. Dan gaat de stand-bye led uit.
- Levensduur van dure radio buizen verlengen -
Een uurtje de versterker op standby zetten?
Geen probleem en een veel betere actie dan ‘uit’ en weer ‘aan’. De gloeispanning zakt bij ‘stand-bye ook 2 Volt. Vinden je buizen helemaal niet erg, in tegendeel. En die weerstand van 0,5 ohm wordt die dan niet heet?
Zeker zal die weerstand warm worden. Het opgenomen vermogen is 8 Watt. Als je een goede weerstand hebt gekozen (25 watt) kan die daar heel goed tegen.
Hoe ziet de schakeling er uit?
Hier is het schema.
- Levensduur van dure radio buizen verlengen -
De levensduur van dure radio buizen
De levensduur van dure radiobuizen verschilt per type buis. Voor klassieke laag vermogen radiobuizen zoals de ECC 82/83 en EF86 mag je rekenen op zo’n 10.000 uur.
Voor powerbuizen zoals bijvoorbeeld de 807, de 6146 en de 6550 moet je met een veel kortere levensduur rekening houden. Zo’n 1000 tot 2000 uur. En juist deze powertubes zijn duur.
En misschien lijkt 1000 uur veel. Maar als daar de helft af gaat ☹!
Vrienden van mij waren na 3 maanden zenden (6 uur per dag) klaar met twee eindbuizen.
Redenen genoeg dus om zorgvuldig met je dure buizen om te gaan.
-
Koos Overbeeke
Terug van levensduur van dure radiobuizen verlengen naar de radio amateur Eureka