Warystory zabezpieczające trafo głośnikowe

[Romekd]

Witam.

Wszystkie zabezpieczenia sa za wolne .

Może w przypadku wyładować atmosferycznych nie ma zabezpieczeń dających 100% gwarancji bezpieczeństwa, ale ten wątek jest o zabezpieczeniu transformatora głośnikowego na wypadek odłączenia obciążenia, a w takich przypadkach stosowane zabezpieczenia są wystarczająco pewne i szybkie .

Jasiu, szkoda, że dyskusja potoczyła się tak jak potoczyła, gdyż temat jest bardzo ciekawy i pewnie wiele osób mogłoby skorzystać, gdyby poruszone zagadnienia zostały odpowiednio wyjaśnione. W tej chwili nie wiem na ile dokładną odpowiedź można udzielić na postawione przez Ciebie pytanie . Mamy zbyt mało danych by podać wartość powstałego na zaciskach uzwojenia przepięcia. Musielibyśmy znać: wartość prądu płynącego przez uzwojenie w momencie odłączenia obciążenia, indukcyjność uzwojenia pierwotnego, straty wywołane histerezą i prądami wirowymi w rdzeniu, rezystancje i pojemności wchodzące w skład obwodu. Teoretycznie nagłe przerwanie obwodu z cewką idealną powinno wywołać przepięcie, którego wartość dążyłaby do nieskończoności w nieskończenie krótkim czasie (Delta Diraca). W przypadku rzeczywistych elementów przepięcie nie będzie bardzo duże i maksymalnie może osiągnąć od kilku do kilkunastu kV (przy braku zabezpieczeń gdzieś zapali się łuk - w lampie, na wyprowadzeniach podstawki, lub w transformatorze..). Maksymalnie upraszczając zagadnienie można powiedzieć, że transformator po wyłączeniu się lampy będzie starał się utrzymać tą samą wartość prądu co przed powstaniem przerwy, a powstałe przepięcie będzie proporcjonalne do włączonych w obwody uzwojeń transformatora rezystancji (pojemności również wpłyną na szybkość narastania napięcia, oraz maksymalną jego wartość).

Pozdrawiam,
Romek

[Piotr]

Jeżeli zaś nie interesuje Cię gdzie robisz błąd, cóż - Twoja sprawa.

Wypowiedziałeś magiczną formułkę i dlatego pomęczę jeszcze w tym wątku, bo interesuje mnie głównie to gdzie jest błąd w moim rozumowaniu. "Ad personam" już ani trochę. W sensie ten szachowy trik, że jak się nie ruszysz, tak ci coś zabiję. Najpierw komuś lekko przypiec, a jak się rzuca, to że ad personam się rzuca. Ale to już chyba nadinterpretacja (nie po raz pierwszy), gdyż nie powiedziałem ani słowa o Tobie, a jedynie o tym że potraktowałeś mnie jak na egzaminie. Komentowanie osoby jako takiej, a jej jednego konkretnego zachowania to zupełnie co innego. Nawiasem mówiąc mam chyba uraz z dzieciństwa - moi rodzice są wykładowcami, więc takie "odpytywanie" szczególnie gra mi na nerwach.
Ale mniejsza z tym, wysłucham kolejnego docinku byle się dowiedzieć dlaczego przepięcie ma powstawać tak samo w układzie gdzie zawsze jedna lampa przewodzi, jak i w tym, gdzie lampę można zatkać.

[Romekd]

Piotr, a jesteś pewny, że zawsze jedna lampa przewodzi? Po odłączeniu obciążenia we wzmacniaczu PP, w którym lampy pracują w trybie pentodowym, nastąpi przesterowanie stopnia końcowego, diametralnie zmieni się punkt pracy lamp i może się zdarzyć, że obie lampy ulegną wyłączeniu (poza tym nawet włączona pentoda ma stosunkowo dużą rezystancję wewnętrzną). Często w takich przypadkach wzmacniacz się wzbudza i wówczas pojawia się prąd siatek pierwszych lamp w stopniu wyjściowym, przeładowują się kondensatory sprzęgające stopień końcowy ze sterującym i układ przechodzi do pracy w klasie D. Nigdy nie widziałeś łuku na wyprowadzeniach podstawek lamp EL34, lub zwęglonych ebonitowych cokołów tychże lamp (bardzo często spotykany skutek odłączenia głośników od pracującego wzmacniacza..)?

Pozdrawiam,
Romek

[Piotr]

może się zdarzyć, że obie lampy ulegną wyłączeniu

Hmm... coś mi tu nie gra. Mów dalej...

poza tym nawet włączona pentoda ma stosunkowo dużą rezystancję wewnętrzną

Ale nie wystarczająco dużą. Mniej więcej 5-10 razy większą od Ra.

Nigdy nie widziałeś łuku na wyprowadzeniach podstawek lamp EL34, lub zwęglonych ebonitowych cokołów tychże lamp (bardzo często spotykany skutek odłączenie obciążenia na pracującym wzmacniaczu..)?

Rzecz w tym, że widziałem bez żadnego sygnału i z właściwym obciążeniem. Wystarczy trochę brudu, ebonitowa podstawka i Ua=700-800V, jak to kiedyś bywało. Więc ten argument mnie nie przekonuje.
Chcę cyferek i wykresów

[Romekd]

może się zdarzyć, że obie lampy ulegną wyłączeniu

Hmm... coś mi tu nie gra. Mów dalej...

Bardzo proszę. Wyobraź sobie silnie przesterowany wzmacniacz, na którego wejście podajemy sygnał sinusoidalny o częstotliwości 50 Hz. Wskutek pojawienia się na wyjściu stopnia sterującego sygnału o amplitudzie większej niż wynosi ujemne napięcie siatek pierwszych lamp stopnia końcowego pojawia się stosunkowo duży prąd siatkowy i mały prąd płynący w przeciwnym kierunku przez rezystory polaryzujące siatki lamp. Kondensatory sprzęgające ulegają przeładowaniu przez lampy końcowe, które dla stopnia sterującego działają jak diody prostownicze (tak wytwarzało się "dynamiczny minus" w stopniach końcowych odchylania poziomego lampowych odbiorników telewizyjnych z lampą PL500 ). W tym momencie lampy są załączane na przemian jedynie przez szczyty połówek sinusoidy, a miedzy załączeniem się każdej lampy pojawia się krótka przerwa (jest to czas gdy obie lampy pozostają wyłączone!). Czas trwania tej przerwy zależy od stopnia przesterowania wzmacniacza (czyli zależy od głębokości klasy D, w której wzmacniacz się przy danym poziomie przesterowania znalazł).

poza tym nawet włączona pentoda ma stosunkowo dużą rezystancję wewnętrzną

Ale nie wystarczająco dużą. Mniej więcej 5-10 razy większą od Ra.

Uważasz, że dziesięciokrotny spadek poziomu obciążenia wyjścia wzmacniacza nie jest wcale taki duży?

Nigdy nie widziałeś łuku na wyprowadzeniach podstawek lamp EL34, lub zwęglonych ebonitowych cokołów tychże lamp (bardzo często spotykany skutek odłączenie obciążenia na pracującym wzmacniaczu..)?

Rzecz w tym, że widziałem bez żadnego sygnału i z właściwym obciążeniem. Wystarczy trochę brudu, ebonitowa podstawka i Ua=700-800V, jak to kiedyś bywało. Więc ten argument mnie nie przekonuje.
Chcę cyferek i wykresów

Za to mnie zdarzyło się parokrotnie, że przez nieuwagę nie podłączyłem głośników, a palcem dotknąłem wejścia wzmacniacza przy dość mocno podkręconym potencjometrze głośności. Zobaczyłem tylko dymek i iskry w lampach. Po wyłączeniu i przeanalizowaniu skutków okazało się, że przebicia dostały cokoły lamp. Na szczęście.., bo je, w odróżnieniu od transformatorów głośnikowych, dało się jakoś naprawić (wyskubać powstałe zwęglenie ebonitu) .

Pozdrawiam,
Romek

[Piotr]

W tym momencie lampy są załączane na przemian jedynie przez szczyty połówek sinusoidy, a miedzy załączeniem się każdej lampy pojawia się krótka przerwa (jest to czas gdy obie lampy pozostają wyłączone!).

Ok, ale to jest moment przejścia sygnału przez zero.

Uważasz, że dziesięciokrotny spadek poziomu obciążenia wyjścia wzmacniacza nie jest wcale taki duży?

Jest dokładnie dziesięciokrotny. Jeżeli powstałoby wymuszenie stałego prądu, to napięcie by podskoczyło również dziesięciokrotnie. Czyli nie na tyle duży, aby zniszczyć izolację transformatora. Mojego przynajmniej.
Teraz pójdę spać, wstanę rano i dowiem się dlaczego ten tok myślenia jest błędny (chyba, że międzyczasie doznam niezależnego oświecenia)

[Jasiu]

Czołem.

W tej chwili nie wiem na ile dokładną odpowiedź można udzielić na postawione przez Ciebie pytanie .

No właśnie - ja też nie. Bo to żadną miarą nie jest pytanie egzaminacyjne, ale przewrotne...

Piotr, z uporem powtarzasz, że impedancja obciążenia wzrośnie dziesięciokrotnie - co ma zupełnie drugorzędne znaczenie (by nie powiedzieć brutalnie, że praktycznie nie ma żadnego). Dla wartości przepięcia istotne jest jak szybko zmaleje prąd w uzwojeniu wtórnym. Jak odkrył Michał Faraday (a nazwał samoindukcją i z prądem powiązał Henry): U = -L di/dt. Ta zmiana prądu w czasie (di/dt) przy wyrwaniu kabla z gniazdka może być ogromna, co daje ogromne napięcie - jak długo energia zgromadzona w polu magnetycznym gdzieś się nie wydzieli.
- Na szczęście trochę (ile też nie da się powiedzieć) wyładuje się w postaci iskry w rozwieranym uzwojeniu.
- Reszta przejdzie do pierwotnego - im ten proces będzie szybszy (mniejsze indukcyjności rozproszenia i pojemności - do czego zwykle dążymy), tym gorzej, bo większa może się wydzielić moc chwilowa.
- Energię łatwo oszacować (pewnie będzie liczona co najwyżej w pojedynczych J), z czasem gorzej, ale jeżeli przyjmiemy, że transformator przenosi górne częstotliwości akustyczne, to możemy się spodziewać co najwyżej dziesiątek μs. Jeżeli wchodzące w rachubę impedancje będą w kiloomach (pewnie ze dwa ma EL34 - to nie jest "przewodzi") to bez problemu otrzymamy chwilowe moce liczone w kW i napięcia kilkanaście kV.
- Piotrze, porównujesz napięcie samoindukcji z napięciem próby transformatora - to trochę bez sensu, bo musiał byś przykładać napięcie próby na zaciskach uzwojenia pierwotnego - czego chyba nie robisz?
- By skomplikować sprawę - nie da się bez bardzo szczegółowych pomiarów konkretnego układu i szczegółowej analizy powiedzieć jakie będą fazy napięć na poszczególnych uzwojeniach, to są procesy przejściowe a nie pokorne wzmacnianie sygnału w paśmie przenoszenia. Obie lampy mogą jednocześnie mieć na anodzie napięcie duże, albo małe, a nawet dodatnie, jak i ujemne...
- By jeszcze skomplikować sprawę - jest kilka pasożytniczych układów rezonansowych, które mogą się rozbujać.
Tyle na temat dlaczego może wystąpić problem.

Natomiast najważniejszym jest, że problem rzeczywiście występuje. Niekiedy zdarza się zdemolować duży transformator (albo jego otoczenie) przez takie przepięcie - to po prostu fakt doświadczalny.

Jasiu

[traxman]

Zanim wystawicie sobie oceny za odpowiedzi, trzeba mocno rozdzielić wzmacniacze audio od gitarowych.
W pierwszych na 100% jest sprzężenie zwrotne, więc uzwojenie wtórne transformatora jest stale obciążone dzielnikiem pętli kilka kiloom, czasem mniej, ale zawsze coś tam jest podłączone). We wzmacniaczach gitarowych go nie ma więc tu jest najniebezpieczniej.

[Jasiu]

W pierwszych na 100% jest sprzężenie zwrotne, więc uzwojenie wtórne transformatora jest stale obciążone dzielnikiem pętli kilka kiloom, czasem mniej, ale zawsze coś tam jest podłączone). We wzmacniaczach gitarowych go nie ma więc tu jest najniebezpieczniej.

A jaki wpływ ma to parę kiloom na di/dt?

Wzmacniacze gitarowe niekiedy bywają po prostu
1) Duże. "Specjaliści od PCL86" raczej nie będą mieli takich doświadczeń. 6*6550 to zupełnie inna bajka.
2) Grające pełną mocą -> czyli chwilami mają duży prąd uzwojenia wtórnego...
3) Traktowane okrutnie. Widziałem pewną wokalistkę wpadającą w kanał orkiestrowy i ciągnącą za sobą wiązkę kabli. Nie wiem czy i czego użyła, ale koncert nie ucierpiał, bo druga część (bez wokalistki) była lepsza

Pozdrawiam,
Jasiu

[traxman]

Widocznie, jednak ma (te źródło nie ma zerowej impedancji chyba? to nie sieć 440kV), bo uszkodzonych w ten sposób gitarowców widziałem kilka, a audio wcale, a trochę chińskich wyrobów przeszło przez moje ręce. Audiofile wcale nie traktują swoich wzmacniaczy łagodniej niż muzycy (np. bezsensowne grzebanie, przepinanie kolumn podczas pracy, kręcenie biasem bez pomyślunku itp), a podstawowe wyposażenie to KT88 więc mały prąd tam nie płynie. W zasadzie to najwięcej do powiedzenia powinien mieć Laser99, na co dzień miał do czynienia z estradowymi potworami.

Pomijając fakt, że pewnie dyskusja nie doprowadzi do żadnego rozwiązania, dla własnego spokoju warto zastosować te warystory 2PLN nie jest majątkiem, a święty spokój raczej rzeczą nieocenioną.

[Jarosław]

To może tak na chłopski rozum
Pkt. a) Obrazuje normalną pracę wzmacniacza. L1 przewodzi a L2 jest zatkana. U1=U2=U3*k. k-przekładnia trafa
Pkt. b) W momencie nagłej przerwy w obwodzie wtórnym indukuje się duże napięcie samoindukcji U3', które chce przeciwdziałać zmianom strumienia magnetycznego w rdzeniu. To napięcie "transformuje" się na stronę pierwotną, czyli U1'=U2'=U3'*k (będzie z kilka kV ). Napięcie U1' natychmiast zatka przewodzącą lampę L1 (na anodzie pojawi się Ua-U1'). Bardziej narażona wydaje się być L2, gdyż Ua+U2'.

[Piotr]

Jasiu
Masz rację, ale...
Zaraz jakieś ale wymyślę, a tymczasem podpowiedz mi proszę co dzieje się w układzie triodowym, gdzie ri jest mniejsze od Ra. Czy to nie będzie miało znaczenia?
Rzecz w tym, że testowałem kilka wzmacniaczy, akurat pentodowych, w każdych warunkach jakie tylko przyszły mi do głowy i nie udało mi się wyrządzić żadnej krzywdy transformatorowi. Wyjmowałem wtyczki, przesterowywałem, mocno przesterowywałem, przegrzewałem (farelką), włączałem na pełną moc na miesiąc plus kilka kombinacji wymienionych sztuczek.

Aha- teoretycznie izolacja międzyzwojowa wytrzymuje 3kV. Oczywiście próba 4kV odbywa się jak należy, nie na jednym uzwojeniu

[Jarosław]

Najgorsza jest sytuacja, gdy odłączy się obciążenie w momencie maksymalnego prądu Ia lampy L1 lub L2.
Czyli odłączasz obciążenie w momencie pełnej mocy oddawanej przez wzmacniacz i akurat trafiasz w moment, gdy amplituda prądu połówki dolnej lub górnej ma maksymalną wartość...

[Piotr]

Pstryk

Jasiu
Przyjąłeś założenie, że odłączenie obciążenia następuje szybciej niż najszybsze przebiegi we wzmacniaczu.
Jeżeli tak jest, to wszystko się zgadza. Tylko czy rzeczywiście tak jest?

[Jasiu]

Czołem.

Przyjąłeś założenie, że odłączenie obciążenia następuje szybciej niż najszybsze przebiegi we wzmacniaczu.
Jeżeli tak jest, to wszystko się zgadza. Tylko czy rzeczywiście tak jest?

1) To jak szybko wyłączę prąd zależy wyłącznie od "jakości wyłącznika" - rodzaju materiału, struktury powierzchni, szybkości rozłączania...
2) Te "najszybsze przebiegi" we wzmacniaczu, a raczej w transformatorze, osiągasz przykładając do niego napięcie. Chcąc osiągnąć bardzo duże zmiany prądu w małym czasie musiał byś przyłożyć bardzo duże napięcie - symetria jest tu pełna. To co w jednej sytuacji jest przyczyną, w drugim może być skutkiem.

Traxman => Przecież to "siła elektromotoryczna indukcji". Zatem "takie źródło" ma literalnie opór wewnętrzny równy zeru. Oczywiście samo uzwojenie wtórne ma jakieś omy albo ułamki, ale obciążenie liczone w kiloomach nie ma na tym uzwojeniu praktycznego znaczenia. Że nie widziałeś? Ja też nie widziałem zderzenia dwóch TIRów, a nie odważę się twierdzić, że się nie zderzają

Pozdrawiam,
Jasiu