arena super niet zo makkelijk als het lijkt (Techniek Radio/TV)

door gerard , Zeist, 10.04.2021, 14:21 (1329 dagen geleden) @ Ben

De radio werkt, het duurt wel iets langer voordat hij speelt.

Ja, dat klopt, ik heb hieraan gerekend en ook de opwarmtijd opgemeten met een klokje.
De verklaring voor het verschijnsel zit hem erin dat koude gloeidraden een lagere weerstand hebben, wat bij aansluiten op een stroombron betekent dat ze minder vermogen krijgen. Terwijl bij aansluiten op een spanningsbron het vermogen juist hoger is bij lagere weerstand.

Mijn rekenvoorbeeld gaat over een 110V keten voor 100mA, deze heeft dan een nominaal vermogen van 11W en een weerstand van 1100R. Voor de berekening ga ik er dan even van uit dat de weerstand van koude gloeidraden een tiende is van hun nominale waarde, dus dat de keten koud een weerstand van 110R heeft.

Scenario 1: De keten wordt gevoed uit een spanning van 110V.
De opstartstroom is nu 1000mA en het vermogen in de keten is VxI is 110W.
Je kunt dus zeggen dat bij spanningsvoeding, de opwarming van je gloeidraden voortvarend ter hand wordt genomen!
Als de gloeidraden op temperatuur komen daalt de stroom en daarmee ook het vermogen naar 11W.

Scenario 2: Voor voeding uit 230V is een serieweerstand van 1200R aangebracht.
Van deze ballast verwaarlozen we het temperatuureffect.
De weerstand van ballast plus koude keten is 1310R, de inschakelstroom dus 175mA,
En met P = IxIxR is het vermogen in de koude gloeiketen 0,175x0,175x110 is 3,38W.
Bij het opwarmen gaan de stroom langzaam zakken naar 100mA, maar omdat de weerstand van de gloeidraden toeneemt, stijgt het vermogen langzaam naar 11W.

Scenario 3: Voor voeding uit 230V is een condensator van 1,58uF aangebracht.
De opstartstroom is 114mA en het vermogen in de gloeiketen is maar 1,43W.
Het opwarmen begint dus heel langzaam!
Maar na een paar seconden is de weerstand zo ver opgelopen dat er 3,38W wordt ontwikkeld en dan volgt de opwarmcurve ongeveer die van scenario 2.

Aan het grote verschil met scenario 1 kun je zien, dat een 208U ook met een weerstandsballast al veel langzamer gaat spelen dan op 110V! Je kunt met een verhuistrafo proberen of je dat kunt bevestigen.
Aan het verschil tussen 2 en 3 kun je zien dat de ballastcondensator een sterke stroomregulerende werking heeft. Dezelfde afname in ketenweerstand veroorzaakt in scenario 3 een veel kleinere toename in de stroom. Hierdoor is het bij een ballastcondensator mogelijk een gloeilampje direct in de keten te zetten zonder extra NTC weerstanden oid. En je hoeft meestal de condensator amper aan te passen!

Je kunt dit ook door metingen bevestigen, waarbij ik het verschil kleiner vond dan ik had verwacht. Denk aan 40 tegen 30 seconden ongeveer. De verklaring die ik zelf daaraan gaf, was dat de opwarmtijd van een radio maar voor een klein deel zit in het opwarmen van de gloeidraden zelf, en dat de meeste tijd zit in het opwarmen van de kathodes door die gloeidraden. Maar daaraan kan ik verder niks meten en ook niet rekenen bij gebrek aan gegevens en kennis daarover.
Wel is natuurlijk bekend dat direct verhitte buizen, waarbij de kathode zelf de gloeidraad is, er van opwarmtijd nauwelijks sprake is. De gloeidraden zijn vrijwel direct heet en de buizen gaan geleiden.