Het amerikaanse toestelletje

Aandachtig bekeek de man de kleine Sentinel een Amerikaans ontvangertje, dat ik naar de beurs had meegenomen. Hij was een keurig geklede, nog jonge man die ik niet eerder had ontmoet. Ik probeerde zijn naam te lezen op de NVHR -badge, die hij had opgespeld. Zonder bril lukte mij dat echter niet.

“Het lijkt mij wel wat; de prijs valt mij mee”; zei hij. Nogmaals onderzocht hij het kastje op eventuele gebreken. “Ja ik denk, dat ik het maar koop”. Ik wees hem erop, dat het ontvangertje alleen maar geschikt is om aangesloten te worden op een netspanning van 110 Volt. “Ach…”; zei hij luchtig: “Dat los ik wel op door er een diode mee in serie te zetten, dan heb je vanzelf de halve spanning.” “Hoe komt u daar nou bij?”; zei ik verbaasd. “Dat kan helemaal niet. De spanning op het toestel is dan de netspanning gedeeld door √2 en dat is 155 Volt. Het toestelletje is dan geen lang leven beschoren; dat is zo ter ziele, daar kunt u op wachten!”

“Wat vertelt u me nu, gaat dat echt niet?” Hij keek me verwonderd aan. “Gaat u maar zitten”; antwoordde ik: “Het is hier tenslotte de tafel van de Technische Commissie”. Ik pakte papier en potlood. “Stel, het apparaat op 110 Volt en het gebruikt een stroom van 0,4 Ampère. Het opgenomen vermogen is dan E x  I = 110 x 0,4 = 44 Watt.

De inwendige (wisselstroom) weerstand van het toestel is 110 / 0,4 = 275 Ω. Wanneer een weerstand van 275 W wordt aangesloten op een spanning van 220 Volt dan loopt er een stroom van 220 / 275 = 0,8 Ampère.

Niet alleen is de spanning 2 maal zo hoog, maar ook de stroomsterkte is nu verdubbeld. Het vermogen dat die weerstand opneemt is 220 x 0,8 = 176 Ω. Dat is dus vier maal zo veel. Plaatsen we nu, zoals u voorstelt, een diode met de weerstand in serie, dan zal naar gelang de diode is aangesloten, óf alleen de positieve, óf alleen de negatieve helft van de periode worden doorgelaten.

Het gevolg daarvan is, dat het opgenomen vermogen met de helft wordt verminderd en dus 176 / 2 = 88 Watt bedraagt. Welke spanning staat er nu over de weerstand? Dit berekenen we als volgt: het vermogen P = E x  I. We weten dat I = E / R. We kunnen dus ook schrijven    P = E x E / R.    P = E² / R.    Hieruit volgt:  

Ook als we deze berekening met andere weerstanden maken, komen we altijd uit op 155 Volt. Dit is in overeenstemming met de eenvoudige formule: aangelegde spanning gedeeld door √2. Het is de effectieve waarde. U zou verwachten, dat over de diode 220 – 155 Volt zou staan, maar dat is niet zo. De spanning bedraagt, afhankelijk van het type diode, hooguit 0,6 Volt. Met een universeelmeter zijn deze spanningen niet juist te meten, om dat deze geijkt is voor het meten van zuivere sinusvormige spanningen en niet voor deze halve golfvorm.

Het gevolg is, dat als we de meter aansluiten over de weerstand, deze 110 Volt aanwijst. In werkelijkheid is dat factor √2  te weinig. Zelfs over de diode meten we 110 Volt, omdat we dan via de weerstand meten en wel een halve periode met een maximum van 310 Volt. Tijdens de andere helft van de periode wordt de meter door de diode kortgesloten. Steeds wijst de meter factor √2 te weinig aan en moeten we de gemeten waarde met 1,41 (=√2) vermenigvuldigen. Het zijn deze misaanwijzingen die doen vermoeden dat men een diode zonder meer kan gebruiken om een 110 Volt toestel aan te sluiten op 220 Volt. Dit kan niet. Dus niet doen! Beter is het voorschakelen van een weerstand van dezelfde waarde als de inwendige weerstand van het toestel. Het nadeel hiervan is echter, dat deze evenveel vermogen opneemt als het toestel zelf. Daarbij wordt de weerstand erg heet en is daarom moeilijk onder te brengen in het toestel. De beste oplossing bieden verhuistransformatoren van 220 naar 110 Volt.”

“Ik ben blij dat u mij heeft gewaarschuwd. Ik was echter in de veronderstelling dat het wel kon. Ik meen het wel eens gezien te hebben bij tv-toestellen”. “Dat klopt”; zei ik: “Maar dan zijn de gloeidraden van de buizen zodanig geschakeld dat over de totale keten een spanning van 160 Volt mag staan. In zo’n geval heeft men een voordeel dat een diode weinig energie opneemt. Daarbij, hier gaat het dan alleen om de gloeidraden en niet om de benodigde anodespanning die anders moeilijk bromvrij te krijgen zou zijn. Misschien is het wel een goed idee om dit alles op de NVHR-cursus te behandelen.”

Piet van Schagen.