Umrüstung von 115 V- Allstromradios auf 230 V Wechselstrom

 

Oft wird es als störend und umständlich empfunden, dass man Allstromradios, die nur für Spannungen im Bereich 110...130 V ausgelegt sind, nicht direkt an der heute weitestgehend üblichen Netzspannung 230 V betreiben kann, so dass man immer an einen Trafo oder verlustbehafteten Vorwiderstand gebunden ist.

Dabei ist so eine Umrüstung auf 230 V Wechselstrom einfacher, als man sich zunächst vorstellt, besonders dann, wenn das Gerät ohnedies schon restauriert werden muss.

Bei vielen dieser 115 V- Allstromradios ist der Heiz- und Anodenspannungskreis ähnlich geschaltet, wie in obigem Bild 1 ersichtlich ist.

Darunter zeigt Bild 2, wie die Schaltung nach der erfolgten Umrüstung aussehen kann.

Vor der Umrüstung auf 230 V sollte man das Gerät zunächst auf seiner bisherigen Netzspannung voll betriebsfähig machen.

Dabei sollten alle wichtigen Spannungen und Ströme überprüft und notiert werden, um sie nach der Umrüstung wieder einstellen zu können.

Zur Sicherheit darf der Netzstecker nur so eingesteckt werden, dass der N- Leiter mit Masse (Chassis) verbunden ist. Hierzu sind Stecker und in Frage kommende Steckdosen entsprechend zu markieren.

Der Netzschalter muss sich immer auf der L- Seite befinden, bzw. zur Anode Gleichrichterröhre führen. Ein nur auf der Masseseite liegender Schalter ist unzulässig und muss unbedingt von dort entfernt werden, besser ist ein allpoliger Schalter.

Die Serienschaltung der Heizfäden lässt sich elegant und ohne jegliche Energieverluste über einen Vorschalt- Kondensator direkt an 230 V betreiben, was bereits im Artikel Kondensatoren für Serienheizkreise ausführlich beschrieben wurde.

Bei manchen Geräten wurde für die Skalenbeleuchtung ein eigener zusätzlicher Stromkreis gebildet, so wie hier gezeigt, um von dem hohen Einschaltstrom der Röhren unabhängig zu sein. Hierzu wurden Lämpchen (H1 + H2) höherer Spannung und kleinem Strom verwendet, z. B. 2 * 24 V; 0,05 A.

Dieser zusätzliche Stromkreis ist bei dem Vorschaltkondensator nicht mehr notwendig. Es werden Skalenlämpchen verwendet, deren Nennstrom dem der Röhrenfäden entspricht oder leicht darüber liegt. Diese werden in den Heizkreis eingeschleift, wie in Bild 2 ersichtlich.

Dann verbleibt nur noch das Problem, die ca. 110 V Anodenspannung möglichst verlustarm aus den 230 V Netzspannung zu gewinnen.

 

Lautsprecher mit hochohm- Feldspule:

Es ist günstig, wenn das Gerät einen Lautsprecher mit einer Feldspule besitzt, die parallel zur 110 V Anodenspannung geschaltet war, wie in Bild 1dargestellt.

L1 ist dort die Lautsprecher- Feldspule, L2 eine Glättungsdrossel, wie sie jedoch nicht immer vorhanden ist.

 

In der neuen Schaltung (Bild 2) wird diese Feldspule nun in Serie statt parallel geschaltet, so wie dies auch bei normalen Wechselstromempfängern üblich ist.

Die an C3 anstehende Spannung von ca. 220 V DC muss nun gleichmäßig auf die Feldspule und die eigentliche Radioschaltung aufgeteilt werden.

Da die Stromaufnahme dieser Feldspule meistens geringer ist als die der Empfängerschaltung, muss parallel dazu ein Widerstand R4 geschaltet werden, um auf 100...110 V Anodenspannung zu kommen.

Erfahrungsgemäß liegt dessen Wert im Bereich 5...10 kOhm. Zur genauen Ermittlung wäre ein 10 k – Labor- Schiebewiderstand oder ein Drahtpoti 10 k / 10 W ideal, ggf. reicht auch ein Widerstand 10 k / 5 W mit Abgreifschelle.

Zur Not tun es auch ein 5 k- Festwiderstand in Reihe mit einem 5 k veränderbaren Widerstand. Der herausgefundene Wert wird durch einen geeigneten Festwiderstand ersetzt.

Vor die Anoden der Gleichrichterröhre müssen die Schutzwiderstände R2 und R3 geschaltet werden, wie es in den Datenbüchern angegeben wird. Für die Röhren 25Z5 und 25Z6 sind es mindestens 2 * 100 Ohm / 3 W, für die CY2: 2 * 125 Ohm, für CY1: 1 * 125 Ohm, für UY41: 210 Ohm. Eine etwaige UY42 ist durch eine UY41 zu ersetzen, da die UY42 nicht für > 130 V zulässig ist.

Sollte die Spannung an C3 insgesamt zu hoch sein, kann der Wert von R2 und R3 auch höher gewählt werden, dies kommt auch der Gleichrichterröhre zugute.

Lautsprecher ohne hochohm- Feldspule:

Etwas anders ist die Situation, wenn der Lautsprecher keine Feldspule hat, oder wenn diese schon zuvor in Reihe geschaltet war. Diese hat dann nur einen niederen Widerstand um ca. 500 Ohm, weshalb ein größerer Teil der vorhandenen hohen Spannung auf andere Art wegegeschafft werden muss.

Technisch am leichtesten zu realisieren wäre das mit einem Vorwiderstand, den man noch vor R2 / R3 schaltet (in Bild 2; C3, L1 und R4 entfällt dann). Ein ca. 3...5 k- Schiebewiderstand wird solange verringert, bis an C4 ca. 110..120 V anstehen und wird anschließend durch einen geeigneten Festwiderstand ersetzt.

 

 

Sowohl Gedanken an die immer teurer werdende verschwendete Energie, an unerwünschte Wärmeerzeugung wie auch der technische Ehrgeiz lassen die Bestrebung aufkommen, die Spannung möglichst verlustfrei zu verringern.

Die hier vorhandene Einweggleichrichtung kommt diesem Ziel sehr entgegen, denn der arithmetische Mittelwert der Gleichspannung entspricht hier nur dem 0,45-fachen Wert der zugeführten Wechselspannung. Aus 230 V Wechselspannung (*0,45) werden verlustfrei 103,5 V – wenn man will.

Nun sind hier zwei Bedingungen zu erfüllen: die pulsierende Gleichspannung muss geglättet und zudem auf die gewünschte Höhe von ca. 110 V an C4 (Bild 3) gebracht werden.

Erreicht wird dies mittels einer Drossel, die direkt hinter die Gleichrichterröhre geschaltet wird. Anstelle des ersten (Lade-) Kondensators tritt jedoch eine Freilauf- Diode D1 (1N4007). Die Drossel "bügelt" die steilen Impulse, wie sie die Gleichrichterröhre liefert, glatt und lädt den Kondensator C4 auf den Mittelwert auf. Über die Diode D1 fließt der in der Drossel gespeicherte Strom weiter, wenn die Gleichrichterröhre gesperrt ist.

Damit wir genau die gewünschte Spannung erhalten, sollte die Drossel eine bestimmte Induktivität haben. Diese zu berechnen, ist fast unmöglich, praktische Versuche führen hier schneller zum Ziel.

Es wurde herausgefunden, dass die Ausgangsübertrager dieser Radios meistens sehr nahe die Induktivität im Bereich 2...4 H haben, die man hierzu braucht.

Hat also das Radio eine 25L6 als Endröhre, dann wäre es ideal, wenn man deren AÜ noch ein zweites mal hätte, der als Vorschaltdrossel verwendet wird. Gelegentlich gibt die Bastelkiste so etwas her, was man sonst kaum noch verwenden könnte.

Zum Feinabgleich kann man den Luftspalt des EI- Kernes verändern, Luftspalt größer → weniger L → mehr Spannung, ebenso wäre abwickeln möglich.

Auf die Schutzwiderstände R2 / R3 kann man verzichten, wenn der Ohmsche Widerstand der Drossel größer als R2 // R3 parallel ist, was fast immer der Fall ist.

Auch durch einen zusätzlichen Kondensator C3 vor der Drossel L1 lässt sich die Anodenspannung nach oben wie nach unten variieren.

Dieser Kondensator bildet bei kleineren Werten mit der Drossel einen Schwingkreis, wobei der dabei fließende Schwingstrom dem Ausgang entzogen wird, d. h. die Anodenspannung wird geringer ! Soll die Anodenspannung jedoch höher werden, muss C3 einen höheren Wert haben.

Berechnen lässt sich hier kaum etwas, die Werte müssen durch Versuch ermittelt werden. Zur Verringerung der Anodenspannung sollte man mit 10 – 22 – 47 nF beginnen. Zur Erhöhung der Spannung könnte man mit 0,22 – 0,47 – 1 µF beginnen.

Diese Kondensatoren sollten für mindestens für 250 V Wechselspannung ausgelegt sein. Da diese ständig voll ge- und entladen werden, sind Elkos für diesen Zweck möglicherweise ungeeignet, da sie normalerweise dafür nicht vorgesehen sind.

Falls dieser Kondensator > 5 µF wird, sollten wieder die Schutzwiderstände R2 – R3 vorgesehen werden.

 

U- Serie an 110V

Besonders auf dem französischen Markt waren oft kleine Allstromradios mit U- Röhren mit 100 mA Heizstrom weit verbreitet, z. B. mit dem Röhrensatz UCH42, UF41, UBC41, UL41 und UY42. Teilweise waren diese nur für 110...125V, manche waren jedoch auch auf 220V umschaltbar. Hierbei wurde jedoch nur der Heiz- Vorwiderstand umgeschaltet, die Anodenspannung wurde aber immer aus der jeweilige Netzspannung gleichgerichtet.

Bei Betrieb an 110V erreicht die UL41 eine Leistung von ca. 1,2W, was für die meist sehr kleinen Radios gerade richtig ist. Bei 220V kommt die UL41 jedoch auf ihre volle Leistung von 4W, was für die kleinen Lautsprecher und winzigen Ausgangsübertrager erheblich zu viel ist. Hier ist eine Herabsetzung der Anodenspannung auf 110V sehr zu empfehlen. Bild (4) zeigt eine Beispielschaltung mit diesem Röhrensatz.

 

Spannungsreduzierung mittels Vorschalt- Kondensator

Die Reduzierung der Anodenspannung mittels Drossel ist zwar sehr elegant, weil physikalisch optimal passend, doch oft ist eine geeignete Drossel nicht vorhanden oder es fehlt der Platz zum Einbau.

Da stellt sich die Frage, ob man zur Herabsetzung der Anodenspannung vielleicht doch auch einen Vorschalt- Kondensator verwenden könnte, wie er auch sehr erfolgreich im Serien- Heizkreis einsetzbar ist. Diesen Kondensator „einfach so“ wie einen Widerstand vor die Anode der Gleichrichterröhre zu schalten, funktioniert nicht. Er würde sich über die Einweggleichrichterröhre einfach nur aufladen und dann passiert nichts mehr. Also muss eine Möglichkeit vorhanden sein, dass der Kondensator ständig wieder entladen wird.

Dies wird in Bild (5) realisiert mit einer Diode D1, die in umgekehrter Polarität zum N- Leiter führt. Damit wird der Kondensator C2 nicht nur entladen, sondern auf die negative Halbwelle umgeladen. Steigt die positive Halbwelle wieder an, fließt ein erneuter positiver (um-) Ladestrom durch die Gleichrichterröhre UY41, wodurch die Anodenspannung von 110V entsteht, die durch den Elko C3 geglättet wird. Ähnliche Schaltungen sind gebräuchlich zu Erzeugung negativer Gittervorspannungen, wenn keine eigene Wicklung dafür vorhanden ist.

Zuerst wird aber der Vorschalt- Kondensator C1 für den Heizkreis genau so berechnet und in Betrieb gesetzt wie zuvor beschrieben. In einem Testmodell mit dem Rimlock- U- Röhrensatz waren etwa 1,6 µF erforderlich.

Die Größe (Kapazität) des Anoden- Vorschalt- Kondensators C2 bestimmt die Anodenspannung. Aus verschiedenen Gründen lässt sich dieser Kondensator nur annähernd berechnen. Grundsätzlich muss die Anodenspannung bekannt sein, also in diesem Fall etwa 110V, wie auch der Gesamt- Anodenstrom des Gerätes.

Um diesen zu messen, muss das Gerät zuerst restauriert und unter original- Bedingungen (über einen Trafo) in Betrieb genommen werden. Hat das Gerät eine Spannungsangabe 110 bis 130V ohne Umschaltung, sollte man nur den Mittelwert 120V wählen.

Man kann aber auch zuerst nur den Kondensator- Heizkreis an 230V in Betrieb nehmen und dann nur noch die Anode der Gleichrichterröhre je nach Geräte- Nennspannung über einen Stelltrafo einspeisen.

Dabei dürfen nur gute Röhren verwendet werden, die ihre Nennwerte einhalten und das Gerät muss ordnungsgemäß funktionieren. Der Empfänger muss dabei einen Sender mit gutem Signal empfangen, so dass die HF- Röhren auf einen verringerten Anodenstrom herab geregelt werden.

Bei einem Testmodell mit dem Röhrensatz UCH42, UF41, UBC41, UL41 und UY42 wurden bei 110V Anodenspannung 35 mA Anodenstrom ermittelt.

Der Anodenkreises dieses Radios stellt also einen Verbraucher von 110V und 35 mA dar. Da aber von dem (Wechsel-) Strom durch den Vorschalt- Kondensator nur die positive Halbwelle ausgenutzt wird, muss man als Kondensatorstrom den doppelten Wert einsetzen, also 70 mA.

Es muss also ein Vorschalt- Kondensator berechnet werden, der an 230V 50Hz betrieben wird und einen Verbraucher von 110V, 70mA speisen soll.

Diese Berechnung wird nun so ausgeführt, als ob ein Heizkreis- Kondensator zu berechnen wäre. Hierzu verwenden wir die Excel- Tabelle, die im Beitrag „Kondensatoren für Serienheizkreise“ als Link ganz unten an Post 2 „Heizkreiskondensator (15 KB)“ zu finden ist.

In dieser Tabelle wird als Netzspannung 230V eingesetzt, (oder die Spannung, die durchschnittlich vor Ort meistens vorhanden ist), als „Heizstrom“ werden die ermittelten 70mA = 0,07A eingesetzt, als „Heizspannung“ 110V (nur in einer Zelle). Es erscheint sofort ein Kondensatorwert von C = 1,103 µF.

Da bei dieser Berechnung keine Verluste berücksichtigt werden, u. A. von der Gleichrichterröhre, ist dieser Wert stets zu klein. Man kann ihn aber als Anfangswert einsetzen und mit Zusatzwerten solange erhöhen, bis die erwünschte Anodenspannung, z. B. 110V, erreicht wird.

Im Testmodell waren etwa 1,2 µF erforderlich, die aus mehreren Teilkondensatoren 1 + 0,15 + 0,047 µF zusammengesetzt wurden.

Selbstverständlich müssen auch alle Teile dieses Anoden- Vorschalt- Kondensators (hier C2) mindestens für 230V AC 50 Hz Dauerbetrieb ausgelegt sein.

Nach dem Ausschalten sollen die beiden Vorschalt- Kondensatoren C1 und C2 entladen werden. Dies geschieht gemeinsam mit dem Widerstand R3. Der Wert ist unkritisch, geeignet sind 4,7...10 MΩ. Wegen der Spannungsfestigkeit sollte mindestens eine 1 W- Ausführung verwendet werden.

M. f. G.
J. R.