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Thermische Abhängigkeit bei Messungen an Röhren ?

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Werner Braun
Werner Braun
 
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30.Dec.07 17:00

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Hallo RM,
ich tüftle an einem automatischen Kennlinienschreiber.
 
Nach der Euphorie über die ersten semi-automatischen  Messungen stellt sich mir eine grundlegende Sinnfrage.
Wann akzeptiere ich einen Anodenstrom als repräsentativ, typisch, sinnvoll, normal?
 
Die Graphik unten zeigt das Verhalten einer Triode PC 92.
Sie wurde 10 Minuten vorgeheizt, bei Ug1 = -9Volt, Ua = 200Volt ~ gesperrt.
Dann jeweils 5 Minuten lang mit Ug1 = 0 Volt  gemessen,
10 Minuten Pause mit Ug1 = -9Volt,
wieder 5 Minuten gemessen usw.
 
 
Wie kamen die Daten der Datenblätter zustande?
Wie berücksichtigen andere, ähnliche Projekte dieses Verhalten?
Wie geht man sinnvoll vor?
Es zeigen sich deutliche Unterschiede, je nach Vorgehensweise:

A
   Röhre ~4Min. mit Ug1 = 0Volt, dann schrittweise gegen -7Volt.
B   "ausgeruhte" Röhre Ug1 von -7 gegen 0Volt
C   "ausgeruhte" Röhre Ug1 von -7 gegen 0Volt,
      Gepulst 200-300ms an / 10Sek. Pause. Kaum ein Unterschied zu B.
D   Röhre > 5Min. Ug1 = OVolt, dann schrittweise gegen -7Volt.
     10 Sek. Verweilen pro Messwert.
Es geht nicht unbedingt um die Heizung / Temperatur der Kathode.
Nach fünf bis zehn Minuten bei nomineller Heizleistung scheint mir das erledigt.
Ich glaube einen Effekt durch die Erwärmung der Elektroden in der Röhre zu sehen.
Die Verlustleistung erwärmt Anodenblech, Gitter und Kathode.
Eine Röhre misst sich „anders“, je nachdem was sie vor der Messung getan hat.
Ruhte oder (k)eine elektrische Leistung in Wärme umsetzte (z.B. gesperrt , im Arbeitspunkt , bei maximaler Anodenverlustleistung )
Auch die Geschwindigkeit der Messwertaufnahme spielt eine Rolle.
Um so schneller man die Kennlinie abfährt, um so geringer der Effekt durch Verlustleistung während der Messung, um so weiter entfernt man sich aber auch von der Realität.
Leider sind Röhren wie Thermoskannen und ich habe keine Möglichkeit auf optischen Weg die Temperatur des Blechs da drinnen zu messen.
Näherungsweise habe ich mal außen gemessen:
Die Temperatur der Röhre lag bei den Kurven B und C bei 43°C, sie erhöht sich durch den Test auch nicht. Im wahren Leben werden Röhren aber kaum vorwiegend gesperrt mit Ia = 0 betrieben.
Nach vier Minuten Pa = 2Watt misst man für Kurve A außen ~ 85°C, was einer deutlich höheren Anodentemperatur entsprechen wird.
Noch viel später halten sich für die Kurve D Strahlungs- und Konvektionswärmeverlust mit der Anodenverlustleistung die Waage, bei rund 96°C Außentemperatur..

Macht man es besser so?
Die Röhre in einem Arbeitspunkt welcher der Zielschaltung entspricht „Einfahren“.
Die Punkte der Kennlinie einzeln davon ausgehend nehmen und dazwischen immer wieder zum Arbeitspunkt zurückkehren.
Nun das dauert, scheint aber realer.

Es wurden jeweils 6 Wiederholungen auf Reproduzierbarkeit getestet ...

  • ROT ist weniger reproduzierbar.
    Die Temperatur fällt während 6 Durchgängen von 100°C gegen 70°C.
  • GRÜN, die "klassische" Art.
    Die Temperatur steigt während 6 Durchgängen von 50°C auf 72°C.
    Je nach Anzahl der Wiederholungen geht es irgendwann gegen SCHWARZ, später eher ROT.
  • SCHWARZ dauert länger, kann aber bei sehr guter Reproduzierbarkeit beliebig oft wiederholt werden.
    Die Außentemperatur einer UC 92 liegt zwischen 78 und 81°C.
    Ich habe ~ 6 mA als Arbeitspunkt gewählt.
    Willkürlich , realistisch?
    Der Unterschied, ich will hier nicht von einem Fehler sprechen, je nach Vorgehensweise ist doch eher >= 10%.


Mit freundlichen Grüßen Werner

Kurt Schmid
Kurt Schmid
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19.Nov.10 04:24

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Hallo Herr Braun,

"Wann akzeptiere ich einen Anodenstrom als ... ?".

Erst muß der Anodenstrom mal einen konstanten Wert erreicht haben. Das ist im Beispiel von Bild 1 nicht der Fall. Der Strom hat noch keinen "steady state" erreicht, sondern steigt noch immer.

Ansonsten habe ich mal das Datenblatt von Philips (Jan. 1969)  angesehen.

Philips PC92: Ug1/Ia

Bei einer typischen PC92 sollte laut Datenblatt der Anodenstrom bei der von Ihnen gewählten Anodenspannung von 200V und einer Gittervorspannung von 0V nach obigem Chart bei ca. 20,5mA liegen. Dies ergäbe eine Verlustleistung von über 4 Watt. Laut Datenblatt ist WA(max) = 2,5W.

Wie aus Ihrem ersten und zweiten Bild hervorgeht, erreicht Ihre PC92 nach 15 Minuten Heizperiode gerade mal "schlappe" 11,25mA. Damit wäre die Verlustleistung gerade noch nicht überschritten. Es ist meines Erachtens so, daß die benutzte Röhre entweder nur noch 55% des typischen Anodenstroms produzierte oder die im Bild 1 auf der Ordinate angegebene Skalierung nicht stimmt.

Die von Ihnen gemessenen Anodenströme würden laut Datenblatt in etwa mit einer Gittervorspannung von -0,7V erzielt werden (A1-Betrieb: Ua=200V; Ug1 = -0,7V --> Ia= 12mA).

Beste Grüsse

K. Schmid

 

 

Questo articolo è stato modificato il 19.Nov.10 10:47 da Kurt Schmid .

Werner Braun
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19.Nov.10 12:57

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Hallo Herr Schmid,

das war damals die erste Röhre welche mit meinem Prototypen gemessen wurde.
Die ersten beiden Graphen gehören zu einer PC92. An ihr ist mir das Verhalten aufgefallen.
Natürlich traute ich den ersten Testläufen nicht...
Ich war auch zu dem Schluss gekommen, dass diese Röhre nur ~55% des typischen Anodenstroms zeigt.

Die weiteren Graphen stammen von einer taufrischen UC92.
Es sollte nicht nur mit verbrauchten Röhren so ablaufen.
Die Unterschiede waren bei der gesunden Röhre eher noch deutlicher.
Beide waren im "Zappelmodus" am reproduzierbarsten zu messen.


Der Unterschied PC92 zu UC92 ist leider nur im Kleingedruckten erwähnt.
 

LG Werner

  
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