Elektronisches vs. konventionelles Netzteil
Aufgrund des Threads zur Spannungsumstellung, beim B250 Verstärker und der in einem Beitrag aufgestellten Behauptung, das getaktete Netzteile das Netz verunreinigen, hierzu ein paar Überlegungen.
Es ist leider ein verbreiteter Irrglaube, das konventionelle Trafo-Netzteile saubere Spannungen bereitstellen und unter den Schmutzfinken des elektronischen Zeitalters zu leiden haben. Wieder einmal mehr ein Verdienst der HiFi-Redakteure, die keine Ahnung hatten wovon Sie überhaupt redeten.
Gerade Verbraucher, die mittels Trafo und Elko-Gleichrichterschaltung DC-Spannung generieren, verursachen uns so einige üble Verzerrungen der Netzspannung. Der Grund ist so einfach, wie einleuchtend. Die Elkos speichern die Energie während die gleichgerichtete, aber nach wie vor pulsierende, Spannung aus dem Trafo wieder abfällt. Die gleichgerichte Spannung hat eine Ausgangsfrequenz von 100 Hz. Dies bedeutet, das der Elko z.B alle ca. 9 ms nachgeladen wird. Einfaches Beispiel hierzu. Entnehme ich dem Netzteilausgang einen Strom von 5 Ampere, so gibt der z.B. der Elko während 9 ms den Strom ab. Wird aber während der 1 ms, wo die Trafospannung höher als die Elkospannung ist, selbst mit einem durchschnittlichen Strom von 45 Ampere nachgeladen (Elkoverluste durch Innenwiderstand nicht berücksichtigt)! Hinzu kommen die 5 Ampere, die die Last permanent entnimmt. Das bedeutet: aus dem ursprünglich reinen Sinusstrom, wie ihn z.B. eine Glühbirne entnimmt, ist eine Stromkurve geworden die alle 9 ms, für eine Millisekunde einen durchschnittlichen Strom von 50 Ampere entnimmt ( der bei 0 Ampere anfängt und Spitzenwerte bis 100!!!Ampere erreichen kann) und das bei eine Verbraucher, der nur 5 Ampere entnimmt.
Die Stromkurve wird umso problematischer, je größer der Wert der Elektrolytkondensatoren ist. Die Elkos entnehmen dann in immer kürzer Zeit immer höhere Ströme. Verdopple ich z.B. Die Kapazität, halbiert sich (theoretisch) die Welligkeit der gesiebten Spannung. Daraus folgert aber, das die Zeit bis zum Nachladen hiausgezögert wird. Aus den ursprünglichen 1 ms wird nun ~ 0,5 ms. Das bedeutet, der Stromimpuls ist nun doppelt so groß. Spitzenwerte von 200 A sind denkbar. Aus diesem Beispiel wird schnell deutlich, das 1.) Ströme produziert, deren Oberwellen ein vielfaches der 50 Hz bilden, 2). man nicht einfach einen Verstärker "aufmotzen" kann, indem man ihm ein paar größrer Elkos gönnt. Übertreibt man es, könnten, bei größerer Leistungsentnahme, die Gleichrichterdioden überlastet werden. Sehr wahrscheinlich treibt man den Transformator, bei höheren Lasten in die magnetische Sättigung. Und wenn er in die Sättigung kommt, wird die Sinunskurve gekappt, denn es tritt Anstieg des Stromes mehr ein. Das verursacht sehr unsaubere Verzerrungen der Ausgangssannung und des Netzstromes. Gerät eine Drossel oder ein Trafo in die Sättigung, so kommt der Ohmsche Widerstand der Wicklung zum Tragen. Im Extremfall fliegt die Sicherung raus und der Trafo könnte so vormagnetisert sein, das er in der entgegen gesetzten Halbwelle ans Netz muß um die Sicherung nicht erneut ansprechen zu lassen.
Das ist auch ein Grund sein, warum sich eigentlich selbst eine Steckdosenleiste, für 3,00 €, klanglich nicht auswirken kann. Bei Schuko-Dosen handelt es sich nicht um mit engen Toleranzen normierte Bauteile. 10 milliohm Übergangswiderstand, sind bei guten üblich. Dazu ein Beispiel:
Gerade die. so. gelobten Class-A Verstärker haben Leerlaufleistungen von bis zu 500 Watt. Zudem sind sie meist mit überdmensionierten Elkos ausgestattet. Um es mal auf unser schlechters Beispiel zurück zu übertragen. Also 500 Watt, = 2,17 Ampere Netzstrom, werden entnommen. Das ergibt bei einem Wirkungsgrad des Netzteils von max 70% eine max. Amplitude von ~57 Ampere im Netz. Das bedeutet der Spitzen-Spannungsabfall an den Kontakten der Schukodose beträgt 0,57!!! Volt. Die Leiterwiderstände sind bei 1,5mm Kabeln, mit 12 milliohm/Meter, allerdings der überwiegende Anteil. Habe ich also einen Leiter in der Wand, der 10 Meter lang ist verliere ich an ihm 6,84 Volt in der Sitzenbelastung. Von all den Metern davor bis in den Keller ganz zu schweigen. Wer es nicht glaubt, soll mal bei eingeschaltetem Licht einen Verstärker, wie den B250 einstecken. Das Licht wird für die Sekundenbruchteile, bis das Netzteil aufgeladen ist, merklich dunkler. Wer immer noch der Überzeugung ist, Steckdosen würden sich klanglich auswirken, dem rate ich, auf die Neutrick POWERCON umzubauen. Diese Steckverbinder, die den Neutrick Speakon angelehnt sind, haben einen Übergangswiderstand von nur 3 milliohm und vor allem, darum überlege ich es mir, sind sie sehr platzsparend.
Aus diesem Beispiel wird sehr schnell klar, das große Elkos kein Allheilmittel sind. Die Verlustleistung, in allen Zuleitungen, auch derer zu den Elkos und auch die der Elkos selbst, nimmt quadratisch zu. Im sauberen Abwägen liegt das heil. Sonst reduziert man die tatsächlich abrufbare Leistung eines Verstärkers und produziert eine Menge der, zu Unrecht einfach nur Großverbrauchern angelasteten, Oberwellen. Selbst die vermeindlichen High-End Redakteure haben dies unlängst, in einem Test erkennen müssen, das ein konventionelles Trafo-Netzteil eine unsauberere DC-Versorgung darstellt und das Netz mehr verseucht, als ein gutes elektronisches PFC-Netzteil.
Es ist leider ein verbreiteter Irrglaube, das konventionelle Trafo-Netzteile saubere Spannungen bereitstellen und unter den Schmutzfinken des elektronischen Zeitalters zu leiden haben. Wieder einmal mehr ein Verdienst der HiFi-Redakteure, die keine Ahnung hatten wovon Sie überhaupt redeten.
Gerade Verbraucher, die mittels Trafo und Elko-Gleichrichterschaltung DC-Spannung generieren, verursachen uns so einige üble Verzerrungen der Netzspannung. Der Grund ist so einfach, wie einleuchtend. Die Elkos speichern die Energie während die gleichgerichtete, aber nach wie vor pulsierende, Spannung aus dem Trafo wieder abfällt. Die gleichgerichte Spannung hat eine Ausgangsfrequenz von 100 Hz. Dies bedeutet, das der Elko z.B alle ca. 9 ms nachgeladen wird. Einfaches Beispiel hierzu. Entnehme ich dem Netzteilausgang einen Strom von 5 Ampere, so gibt der z.B. der Elko während 9 ms den Strom ab. Wird aber während der 1 ms, wo die Trafospannung höher als die Elkospannung ist, selbst mit einem durchschnittlichen Strom von 45 Ampere nachgeladen (Elkoverluste durch Innenwiderstand nicht berücksichtigt)! Hinzu kommen die 5 Ampere, die die Last permanent entnimmt. Das bedeutet: aus dem ursprünglich reinen Sinusstrom, wie ihn z.B. eine Glühbirne entnimmt, ist eine Stromkurve geworden die alle 9 ms, für eine Millisekunde einen durchschnittlichen Strom von 50 Ampere entnimmt ( der bei 0 Ampere anfängt und Spitzenwerte bis 100!!!Ampere erreichen kann) und das bei eine Verbraucher, der nur 5 Ampere entnimmt.
Die Stromkurve wird umso problematischer, je größer der Wert der Elektrolytkondensatoren ist. Die Elkos entnehmen dann in immer kürzer Zeit immer höhere Ströme. Verdopple ich z.B. Die Kapazität, halbiert sich (theoretisch) die Welligkeit der gesiebten Spannung. Daraus folgert aber, das die Zeit bis zum Nachladen hiausgezögert wird. Aus den ursprünglichen 1 ms wird nun ~ 0,5 ms. Das bedeutet, der Stromimpuls ist nun doppelt so groß. Spitzenwerte von 200 A sind denkbar. Aus diesem Beispiel wird schnell deutlich, das 1.) Ströme produziert, deren Oberwellen ein vielfaches der 50 Hz bilden, 2). man nicht einfach einen Verstärker "aufmotzen" kann, indem man ihm ein paar größrer Elkos gönnt. Übertreibt man es, könnten, bei größerer Leistungsentnahme, die Gleichrichterdioden überlastet werden. Sehr wahrscheinlich treibt man den Transformator, bei höheren Lasten in die magnetische Sättigung. Und wenn er in die Sättigung kommt, wird die Sinunskurve gekappt, denn es tritt Anstieg des Stromes mehr ein. Das verursacht sehr unsaubere Verzerrungen der Ausgangssannung und des Netzstromes. Gerät eine Drossel oder ein Trafo in die Sättigung, so kommt der Ohmsche Widerstand der Wicklung zum Tragen. Im Extremfall fliegt die Sicherung raus und der Trafo könnte so vormagnetisert sein, das er in der entgegen gesetzten Halbwelle ans Netz muß um die Sicherung nicht erneut ansprechen zu lassen.
Das ist auch ein Grund sein, warum sich eigentlich selbst eine Steckdosenleiste, für 3,00 €, klanglich nicht auswirken kann. Bei Schuko-Dosen handelt es sich nicht um mit engen Toleranzen normierte Bauteile. 10 milliohm Übergangswiderstand, sind bei guten üblich. Dazu ein Beispiel:
Gerade die. so. gelobten Class-A Verstärker haben Leerlaufleistungen von bis zu 500 Watt. Zudem sind sie meist mit überdmensionierten Elkos ausgestattet. Um es mal auf unser schlechters Beispiel zurück zu übertragen. Also 500 Watt, = 2,17 Ampere Netzstrom, werden entnommen. Das ergibt bei einem Wirkungsgrad des Netzteils von max 70% eine max. Amplitude von ~57 Ampere im Netz. Das bedeutet der Spitzen-Spannungsabfall an den Kontakten der Schukodose beträgt 0,57!!! Volt. Die Leiterwiderstände sind bei 1,5mm Kabeln, mit 12 milliohm/Meter, allerdings der überwiegende Anteil. Habe ich also einen Leiter in der Wand, der 10 Meter lang ist verliere ich an ihm 6,84 Volt in der Sitzenbelastung. Von all den Metern davor bis in den Keller ganz zu schweigen. Wer es nicht glaubt, soll mal bei eingeschaltetem Licht einen Verstärker, wie den B250 einstecken. Das Licht wird für die Sekundenbruchteile, bis das Netzteil aufgeladen ist, merklich dunkler. Wer immer noch der Überzeugung ist, Steckdosen würden sich klanglich auswirken, dem rate ich, auf die Neutrick POWERCON umzubauen. Diese Steckverbinder, die den Neutrick Speakon angelehnt sind, haben einen Übergangswiderstand von nur 3 milliohm und vor allem, darum überlege ich es mir, sind sie sehr platzsparend.
Aus diesem Beispiel wird sehr schnell klar, das große Elkos kein Allheilmittel sind. Die Verlustleistung, in allen Zuleitungen, auch derer zu den Elkos und auch die der Elkos selbst, nimmt quadratisch zu. Im sauberen Abwägen liegt das heil. Sonst reduziert man die tatsächlich abrufbare Leistung eines Verstärkers und produziert eine Menge der, zu Unrecht einfach nur Großverbrauchern angelasteten, Oberwellen. Selbst die vermeindlichen High-End Redakteure haben dies unlängst, in einem Test erkennen müssen, das ein konventionelles Trafo-Netzteil eine unsauberere DC-Versorgung darstellt und das Netz mehr verseucht, als ein gutes elektronisches PFC-Netzteil.
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