philips: Booster-Kondensator

Dieses Gerät hat einen Booster-Kondensator (C174) in Becherform. Gemäss Stückliste hat er eine Kapaztität von 10 uF bei einer zulässigen Spannung von 450 V (ist das AC oder DC?).

Das Schaltsymbol im Schema ist ein nicht-polarisierter Elektrolytkondensator. Auf dem Becher steht, es sei ein "Semi Bipolar" -Kondensator, und es ist eine Spannung von 500 V (ist das AC oder DC?) angegeben.

Was ist "Semi Bipolar"? Kann man diesen Kondensator durch einen der typischen Motorkondensatoren ersetzen, die es mit 10 uF/ 450 V gibt?

N. Salis

• 21TX100A_Boosterkond-C174_10uf-Becherform (145 KB)

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Ich muss leider etwas ausholen, damit man versteht, was da vor sich geht.

Zunächst ein wenig Schaltungstechnik:
Im Gegensatz zu vielen anderen Fernsehern haben die frühen Philips-Geräte die Besonderheit, dass die Vertikal-Endstufe aus der Boosterspannung versorgt wird und nicht aus der deutlich niedrigeren allgemeinen Anodenspannung. Dem Vorteil eines besseren Wirkungsgrades steht aber der Nachteil gegenüber, dass die Zeilenendstufe erheblich mehr belastet wird. Außerdem ist der Vertikal-Ausgangstrafo sehr hochohmig ausgelegt, mit der Folge, dass der Draht der Primärwicklung heutzutage oft unterbrochen ist. Der Boosterkondensator C174 hat dabei meistens eine deutlich höhere Kapazität als sonst üblich (10µF gegenüber z.B. 0,1µF), und außerdem erfolgt noch eine zusätzliche Siebung mit R146 und C175 für die Versorgung des Vertikal-Oszillators. C174 und C175 konnten wegen der hohen Kapazität seinerzeit praktisch nur durch Elkos realisiert werden. Um mit Elkos nicht zu hoher Spannungsfestigkeit (z.B. 450V, das ist DC) auszukommen, sind diese nicht gegen Masse, sondern gegen die Anodenspannungen geschaltet.

Das Problem:
Während der Warmlaufphase ist irgendwann zwar die Anodenspannung schon vorhanden, aber die Zeilenendstufe arbeitet noch nicht, denn Boosterdioden seit der PY81 haben wegen der Spannungsfestigkeit eine Strahlungsheizung und damit die längste Anheizzeit aller Röhren in einem Fernseher. Und vielleicht will die Vertikalablenkung auch gerade schon anfangen zu arbeiten. Genau in diesem Moment werden die Elkos mit falscher Polarität betrieben, also invers, und erst, wenn die Zeilenendstufe arbeitet, baut sich die Boosterspannung auf, so dass die Elkos dann richtig herum betrieben werden. Normale Elkos würden den Inversbetrieb nicht mitmachen; man muss bipolare Exemplare verwenden! Allerdings sind solche teuer und groß, wenn sie beide Polaritäten dauerhaft vertragen sollen. Semi-bipolare Elkos sind solche, die die inverse Polarität nur für kurze Zeit, nämlich während der Anheizzeit, vertragen, aber nicht auf Dauer, und um genau solche Elkos handelt es sich bei C174 und C175.

Der Ersatz:
Bei meinen Fernsehern musste ich bisher gottseidank noch keinen solchen semi-bipolaren Elko auswechseln. Wenn es doch erforderlich ist, dann kann man zwei antiserielle Elkos, am besten mit parallelen Invers-Schutzdioden verwenden (und hätte dann echte bipolare Elkos). Oder man verwendet normale Elkos und schützt die gegen Verpolung durch parallele Invers-Schutzdioden. Dann liegt allerdings schon die normale Anodenspannung an der Vertikal-Ablenkung, solange die Zeilenendstufe noch nicht arbeitet. Vermutlich stellt das aber kein Problem dar. Auch der Vorschlag, die Elkos durch 450V(AC)-Motorkondensatoren zu ersetzen, sollte funktionieren. Die inverse Betriebsphase wäre kein Problem, aber man sollte darauf achten, dass die Motorkondensatoren auch wirklich dauerhaft DC vertragen. Das ist nach meinem Kenntnisstand keineswegs immer der Fall, und zuverlässige Angaben zum DC-Betrieb sind bei manchen Produkten gar nicht erst zu finden...

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Ganz herzlichen Dank für die Antwort und die Mühe, die Du Dir immer wieder gibst, einen komplizierten Sachverhalt in verständlichem Deutsch darzustellen. 

Was den Vertikal-Ausgangstransformator bzw. die Ausfallwahrscheinlichkeit der Primärwicklung aufgrund Ihrer Hochohmigkeit betrifft: In der Stückliste der (holländischen) Servicedokumentation zum 21TX100A  sind für die Primärwicklung (S93) 3800 Ohm und für die Sekundärwicklung (S94) 4 Ohm angegeben. Was sind das für Werte? Gleichstrom-Widerstände? Impedanzen (bei 50 Hertz?)?

(Irritierenderweise sind im Servicemanual für den 14TX113A für den gleichen Transformator (Bestell-Nr. A3 169 40) 3600 Ohm bzw. 3 Ohm aufgeführt.)

Angenommen, es seien Gleichstromwiderstände: Was fängt man mit diesen Angaben an, wenn man eine Transformator-Alternative suchen müsste? (Ich denke an einen Audio-Ausgangstransformator; von der Übertragungsbandbreite her müsste ein solcher ja gehen für 50 Hertz...).

Nicolin Salis

 

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Dazu kann ich mit genaueren Angaben dienen, allerdings erst später. Bitte um etwas Geduld.

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Ich habe mittlerweile den Gleichspannungswiderstand des Vertikal-Ausgangstrafos gemessen. Die aufgedruckte Bezeichnung ist "A3 169.40.1".

Primärwicklung: Hochohmig

Sekundärwicklung: 4 Ohm (bei abgehängter Ablenkspule)

Somit trifft der Unkenruf leider zu: Der Trafo ist defekt.

Nicolin Salis

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Noch ein paar Zusatzinformationen zum defekten Vertikalausgangstrafo:

1. Im Servicemanual deutsch (Krefeld 5300) hat der Trafo die Bestell-Nr. "A3 169 40"
    
2. Im Servicemanual holländisch (21TX100A) hat der Trafo die Bestell-Nr. "A3 169 40.0"
    
3. In meinem Gerät (21TX100A, S/N E38209E) hat der Trafo den Aufdruck "A3 169.40.1"
    
4. Anderen Philips-Unterlagen entnehme ich, dass der Trafo auch andere Bestell-Nrn. und Bezeichnungen hatte:
   1. 4822 140 10065
   2. 4822 140 20011
   3. AT 3500
       
5. Als Daten des Trafos fand ich in verschiedenen Quellen:
   
   DCR (Eingang) = 3800 Ohm
   DCR (Ausgang) = 4 Ohm
   Windungsverhältnis 37:1

Nun stellt sich die Frage: Wo findet man einen Trafo mit den Daten gemäss Punkt 5.? (Oder gar einen Originaltrafo, aber das wäre zu schön.)

N. Salis

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

37:1  =  220V -> 6V ?

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Das Windungsverhältnis scheint mir nicht das Problem zu sein sondern der sehr hohe Gleichspannungswiderstand von 3.8k Ohm an der Primärwicklung, der nicht unterschritten werden darf. Das bedeutet, dass der Trafo sehr dünnen Draht haben muss. Wenn ich Andreas Steinmetz in seinem obigen Mail richtig verstanden habe, ist dieser dünne Draht auch der Grund, warum diese Transformatoren häufig unterbrochene Primärwicklungen haben.  

Welcher heute noch erhältliche Trafo hat an der Primärwicklung einen Gleichstrom-Widerstand von 3.8k Ohm und zur Sekundärwicklung ein Windungsverhältnis von 37:1?

Nicolin Salis

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Hallo zusammen, hier mein vorbereiteter Text:

1. Ich habe die Thread-Überschrift geändert, weil es inzwischen um den Vertikal-Ausgangstrafo geht. Ich bleibe mit meinem Beitrag auch in diesem Thread, obwohl ich zum Thema hier schon einmal etwas geschrieben hatte. Und auch hier steht schon etwas über die semi-bipolaren Elkos; das habe ich aber auch erst gerade wiederentdeckt.

2. Zunächst zu den fraglichen Angaben in den Service-Manuals:
Die Angaben sind die ohmschen Wicklungswiderstände, also die Gleichtromwiderstände. Die Werte dienen eigentlich nur dazu, grobe Wickungsfehler mit dem Ohmmeter finden zu können. Sie sind nicht kritisch und variieren auch je nach Wicklungstemperatur oder gerade verwendetem Draht. Allerdings lassen sie mit etwas Erfahrung bei etwa gleicher Trafo-Baugröße Rückschlüsse auf die Induktivitäten bzw. Betriebsspannung einer Vertikal-Endstufe zu. So ist ein Philips-Trafo immer wesentlich hochohmiger als der Trafo einer Endstufe, die mit z.B. nur 200V betrieben wird.
Zusammengefasst hat der Trafo etwa folgende Daten:
Primärwindunsgzahl: 10000 (!)
Übersetzungsverhältnis: 37:1
=> Sekundärwindungszahl: ca. 270
Primärinduktivität: ca. 100 Henry (!)
Wickungswiderstand primär: ca. 3800 Ohm
Wicklungswiderstand sekundär: ca. 4 Ohm

3. Zum Ersatz des Trafos:
So leid es mir tut, Herr Salis, und um es gleich vorweg zu nehmen: Der Philips-Trafo ist leider kaum durch etwas Anderes zu ersetzen! Selbst ein üblicher NF-Ausgangstrafo hat eine viel zu niedrige Primärinduktivität und im Hinblick auf die hohen Vertikal-Rückschlagimpulse vmtl. auch eine zu niedrige Spannungsfestigkeit. Ähnliches gilt für die Verwendung eines Netztrafos, wie es Herr Watterson vorgeschlagen hat. Außerdem müsste ein Netztrafo wegen des Ruhestroms sowieso noch einen Luftspalt bekommen.

4. In Ergänzung zu meinem obigen Link bringe ich hier einmal meine ganze Story, die ich seinerzeit erlebt hatte. Ich wünche gute Unterhaltung und hoffe, dass dabei trotzdem noch die eine oder andere wichtige technische Information herüberkommt:

Vor ewigen Zeiten war der Vertikal-Trafo meines TD1420U durch primärseitige Unterbrechung ausgefallen.Orientiert an dem ohmschen Primärwiderstand, fand ich nach etlichen Versuchen endlich einen alten Grundig-Trafo aus der Zeit der 90-Grad-Bildröhren, der wenigstens etwa halb so hochohmig war wie der Philips. Alle anderen Trafos aus meinem Fundus waren erheblich niederohmiger. Mit dem Grundig-Trafo betrieb ich den Fernseher erst einmal behelfsmäßig. Allerdings ließ die Vertikal-Linearität sehr stark zu wünschen übrig: Der Testbild-Kreis war ein heftiges Ei, oben spitz, unten platt. Das ist die Folge einer viel zu niedrigen Primär-Induktivität. Im Original hat der Philips-Trafo eine Primär-Induktivität von sage und schreibe ca. 100 Henry (s.o.)!

Über die Jahre hinweg war es mir nicht gelungen, einen intakten Philips-Trafo aufzutreiben, und die Vertikal-Linearität nervte mich sehr. Viel später nahm ich dann doch allen Mut zusammen und zerlegte mühselig den in einen Alubecher mit Teer eingegossenen Philips-Trafo. Leider wies der EI-Kern mit Luftspalt keine Normmaße auf, so dass ich ihn wiederverwenden musste. Letztlich waren primärseitig 10000 Windungen von Draht mit 70 µm Durchmesser in 54 Lagen aufzubringen, jeweils getrennt durch eine Papier-Lagenisolation von nur einigen µm Dicke, die ich auch noch einem Kondensatorhersteller abschwatzen musste. Denn so etwas gab es schon damals nirgendwo mehr. Die Wickelarbeit war sehr anstrengend und zog sich trotz einer Wickelmaschine über drei Tage hin. Dabei riss der Draht "selbstverständlich" nicht nur einmal und musste aneinandergelötet werden. Allein schon das Löten von solch dünnen Drähten erfordert eine spezielle Technik, denn der Draht geht beim Löten mit dem Zinn eine Legierung ein und löst sich quasi wie eine Zündschnur in Luft auf. Nachdem alles gewickelt war, versiegelte ich den Trafo unter einer beheizten Vakuumglocke mit Tränklack und baute ihn wieder
in die Aluminiumdose ein, so dass die Reparatur von außen nicht so sehr zu erkennen war.

Bei der ersten Inbetriebnahme passierte mir noch ein Malheur: Während der Aufheizphase begann die Endstufe heftig zu oszillieren und erzeugte Funkensprühen in der Endröhre. Das kam, weil ich die Sekundärwicklung falsch herum angeschlossen hatte und so die Gegenkopplung von der Sekundärseite des Trafos zur Treiberstufe in eine Mitkopplung umschlug. Gottseidank hat es der Trafo überstanden!

Das Endergebnis allerdings war perfekt: Ideale Vertikal-Linearität, alles gut einstellbar! Eine Messung der Primärinduktivität zeigte tatsächlich Werte um rund 100 Henry an! Der Fernseher läuft heute noch problemlos. Allerdings: Noch einmal würde ich diese Tortur bestimmt nicht auf mich nehmen!

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Zwei Hinweise noch:

1. Der Wert des DC-Widerstands der Primärwicklung ist recht unkritisch, bedeutet er doch eigentlich eine ungewollten Quelle von Verlusten. Unterschritten werden darf er auch, aber er sollte halbwegs im Rahmen bleiben, weil die Vertikalendstufe auf den ohmschen Anteil abgestimmt ist und sich ansonsten die Linearität verschlechtern würde.

2. Bei der Messung an hochinduktiven Wicklungen kann sich in dem Moment, wo man die Messspitzen absetzt, eine hohe Induktionsspannung aufbauen, die einem einen Stromschlag versetzt. In den seltensten Fällen wird es gefährlich sein, aber man erschrickt sich doch, vor allem, wenn man ältere Meßgeräte verwendet, die für die Widerstandsmessung einen hohen Strom benutzen. Auch spielen moderne, digitale Multimeter an solchen Induktivitäten manchmal verrückt. Praxistipp: Schließen Sie einfach eine andere Wicklung des Trafos kurz. Die Bestimmung des ohmschen Wicklungswiderstandes beeinflusst das nicht, aber die hohen Induktionsspitzen bleiben aus

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Kleine Anmerkung: Statt Papier gibt es heute Hostaphan-Isolierfolie in allen möglichen Stärken. Leichter zu bekommen und eine hochwertige Lösung.

Wer originalgetreu Papier verwenden möchte, kann in einem Bastelladen Ölpapier erstehen. Es war von dem nicht zu unterscheiden, was ich in einem Übertrager aus den 30er Jahren vorfand. Die Dicke habe ich allerdings nicht gemessen.

Eine Motorradzündspule hat 30.000 Windungen aus 63 µm Draht. Herr Steinmetz, ich weiß, wovon Sie reden. Es hat die Abende von etwas mehr als 3 Tagen gekostet... aber sie funktionierte! Ich würde es wieder tun.

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Vielen Dank für Ihre Anmerkungen, Herr Thies!

In der Zwischenzeit erreichten mich per E-Mail folgende Zeilen von dem Kollegen Herrn Beat Sager, die ich hier gerne auszugsweise veröffentlichen möchte (und darf). Sie führen nicht nur zu detaillierten Bildern vom zerlegten Vertikal-Ausgangstrafo, sondern auch zu einer ganz pragmatischen Lösung, um den Fernseher wenigstens wieder zum Laufen zu bringen:

"Im Jahr 2019 habe ich über die Reparatur meines Philips FS 21TX113A berichtet, ein Mehrnormen-Gerät mit der selben Schaltung. Es war mein erster Beitrag auf dem RM, deshalb die zwei Teile, weil ich den Text mit Copy und Paste eingefügt habe und somit die max. Datengrösse überschritten wurde.
Ich stand vor dem gleichen Problem mit dem defekten Trafo. Um das Gerät wieder zum Laufen zu bringen, ohne den Trafo neu wickeln zu müssen, habe ich eine Ersatzschaltung für die V-Ablenkung eingebaut.
Teil 1 des Reparaturberichts
Teil 2 des Reparaturberichts
Das Gerät funktioniert einwandfrei nach der Modifikation. Leider ist das Gerät nun verbastelt, aber ohne Bastelei keine Funktion."

Ergänzung von mir: Die von Herrn Sager genannten Primär-Wickeldaten weichen von meinen Angaben nur leicht ab. Diese Abweichungen dürften in der Praxis kaum von Belang sein. Ich gehe eher nicht davon aus, dass es sich um eine prinzipiell andere Trafo-Auslegung handelt.

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Danke für das Weiterleiten der elektronischen Treiberlösung von Beat Sager. Wenn mir jemand diese als Fertiglösung anböte, nähme ich das gerne. 

Zur Bemerkung in Post 9, dass die Endstufe zu schwingen begann, weil die Sekundärwicklung falsch herum angeschlossen worden war.

Frage: Wenn man das Schema (Auszug im Anhang) betrachtet - Wie ist denn die korrekte Polarität? Früher war es ja üblich, dass die Polarität an einem Transformator gedreht dargestellt wurde, d.h., Pin 1 und Pin 4 haben gleiche Polarität, und Pin 2 und Pin 3 haben gleiche Polarität. Wie verhält sich das im Philips-Schema?

Nicolin Salis

• 21TX100A - V-Trafo - Polaritaet Ausgang vs. Polaritaet Eingang (60 KB)

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Bei diesem Fernsehgerät gibt es eine Rückkopplung von der Sekundärseite des Vertikal-Ausgangstrafos über einen Widerstand und einen Kondensator zum Gitter der Endröhre. Diese Rückkopplung soll linearisierend wirken, ist also als eine verstärkungsmindernde Gegenkopplung zu realisieren. Da die Röhre die Phase vom Gitter zur Anode um 180 Grad dreht (Kathodenbasisstufe), müssen die Phasenlagen von Primär- und Sekundärseite des Trafos identisch sein, was bedeutet, dass die Punkte 1 und 3 gleiche Polarität haben müssen. Das deckt sich auch mit den im Original-Schaltplan angegebenen Oszillogrammen. Verpolt man eine der Wicklungen *), dann wird aus der Gegenkopplung eine Mitkopplung. Diese vergrößert die Verstärkung, wirkt destabilisierend und kann die Endstufe schließlich zum Oszillieren bringen.

*) Aber bitte niemals die Primärseite umpolen, denn die Anodenseite der Wicklung (Anschluss 1) ist besonders spannungsfest ausgebildet!

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

"Aber bitte niemals die Primärseite umpolen, denn die Anodenseite der Wicklung (Anschluss 1) ist besonders spannungsfest ausgebildet!"

Spannungsfest gegenüber dem Kern/ dem Metallgehäuse? Oder gegenüber der Sekundärwicklung?

ns

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.

Spannungsfest gegenüber dem Kern und damit auch gegenüber dem Metallgehäuse. Bei einem Umpolen der Primärwicklung wird die Isolierlage zwischen Primär- und Sekundärwicklung erheblich überlastet!

Der Wicklungsaufbau ist folgender: Ganz innen befindet sich die Sekundärwicklung, dann folgt die Primärwicklung. Die Isolierlage dazwischen muss nur etwa die Betriebsspannung (in diesem Fall die Boosterspannung) aushalten. Das sind aber immerhin auch schon gut 500 V! Das anodenseitige Ende der Primärwicklung hingegen muss für Spannungsspitzen bis etwa 2 kV, zuzüglich der Sättigungsspannung der Endröhre, ausgelegt sein, also für etwa 2,1 kV! Selbstverständlich muss eine gewisse Sicherheitsreserve eingeplant werden.

Das Trafowickeln ist hier keinesfalls trivial. Da die Platzverhältnisse auf dem Wickelkörper alles andere als üppig sind, muss man die Isolierschichten genau planen und alles ganz sorgfältig ausführen, sonst bekommt man die erforderlichen Windungszahlen nicht unter. Dazu gehört auch, dass strikt, ohne Ausnahme, Windung neben Windung gewickelt wird und dass die Wicklungen seitlich fixiert werden, damit sie nicht in die darunterliegende Lage abrutschen können. Nach meiner Erinnerung ist nämlich auch kein Platz für gefiederte Lagenisolation. Am Ende kommt für die Lagenisolationen innerhalb der Primärwicklung nur noch ungefiedertes Material mit einer Dicke im µm-Bereich in Frage. Vmtl. kommt man auch nicht ohne anschließende Versiegelung des Trafos aus, wie ich es gemacht habe. Andernfalls besteht die Gefahr von Glimmentladungen und damit eine erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit.

Für diesen Post bedanken, weil hilfreich und/oder fachlich fundiert.