Waarom juist deze avond transformatoren? In het verslag van 8 juli 2008 is er al genoeg over geschreven. De reden is dat ik van iemand de opmerking kreeg dat het aantal windingen 50 hertz gedeeld door de oppervlakte van het middenbeen is. Verbaasd vroeg ik 50 hertz? Hoe komt u daarbij? Hij had het gelezen in de NVHR cursus. Ik heb het cursusboek er bij gepakt en hem laten zien dat er staat. “Het gegeven getal” het is de uitkomst van een berekening waarbij wordt uitgegaan van een ijzerpakket van B=12000 gauss, een frequentie van 50 hertz en een cosinus phi van 0,75.  Laten we de oppervlakte van het been S weg uit de formule dan is de uitkomst 50. Stel dat we cosinus phi nu eens 0,7 nemen, dat zou de uitkomst  54 zijn. Een wat handige vuistregel die een bijna benadering geeft van het juiste windingental per volt als we dat door de oppervlakte van het middenbeen in cm² delen.

Helemaal juist is het niet. De oppervlakte van het middenbeen is niet geheel van ijzer. We moeten ook de onderlinge isolatie van dit blikpakket meerekenen. Dr Blan geeft aan in wat hij het transformatorrecept noemt dat deze oppervlakte nog vermenigvuldigd moet worden met 0,9. Hij gaat nog een stapje verder omdat we ook rekening moeten houden met de oppervlakte van één wikkelvenster. Er moet ruimte genoeg zijn voor het aantal wikkelingen. Hieruit heeft hij een andere formule samen gesteld  VA = oppervlakte wikkelvenster x  oppervlakte middenbeen x 0,9.

Maar als iemand een trafo wil wikkelen, dan gebruikt men meestal een kern van een oude trafo. We mogen verwachten dat hiervan de gegevens wel kloppen met die welke we in de formule gebruiken.

Een B van 12000 gauss is gebruikelijk. Een lagere waarde betekent meer windigen per volt en  boven de 14000 krijg je snel verzadiging van de kern .

Alhoewel het afwikkelen van een wikkeling, bij voorkeur van een met een bekende lage uitgang spanning eerder het juiste windingen per volt aantal geeft. Dan is de gehele bovenstaande formule niet nodig.

Toch kunnen we de formule op een wat gemakkelijker manier uitleggen volgens mijnheer M.Boucherot. Overeenkomend met de bovenstaande formule waarbij π√2 = 4,4 wordt vermenigvuldigt met 50 hertz = 222.  Zal bij een inductie van B = 10000 gauss en een ijzerdoorsnede van 1 dm² (100 cm²) per winding 2,22 volt staan indien dus de frequentie 50 hertz bedraagt.
Stel dat de ons te bewikkelen trafo een middenbeen heeft van 7cm² dan wordt de berekening van de spanning per winding 2,22 x 7/100 = 0,1554 volt. Het aantal windingen per volt wordt dan 1/ 0,1554 = 6,4 . Is het aantal gauss 12000 dan wordt deze berekening 2,22 x 7/100 x 12000/ 10000 = 0,18. Het aantal windingen/volt wordt dan 1/0,18 = 5,3.

De verliezen in acht nemend, deze uitkomsten vermenigvuldigen met cos phi.

Deze verliezen worden grotendeels veroorzaakt door de ijzerverliezen ten gevolge van Foucaultse stromen en de hystéréses. De koperverliezen door de koperweerstand. Dan hebben we ook nog te maken met de onderlinge capaciteit, de spreidingsverliezen en belangrijk de koppeling tussen de spoelen.

Bekend is natuurlijk de nullaststroom, waarbij Ul x i = het blindvermogen. Ur x i is het werkelijk vermogen en  u x i het schijnbare vermogen.  Ur / U =  het echte vermogen / schijnbaar vermogen = cosinus phi.

Uitgangstrafos zijn door de veranderlijke frequentie nog moeilijker om uit te rekenen. Het kernoppervlak wordt ook 1,25 maal groter gekozen dan die van een voedingstrafo.  De ijzer- en koperverliezen zijn onderhevig aan de wisselende audiofrequentie.

A. Zijn de ijzerverliezen gelijk aan de koperverliezen dan zal als cosinus phi is tussen 0,5 en 1 de belastingsweerstand in de primaire kring gelijk zijn aan de impedantieverhouding maal de secundaire belastingsweerstand = N2 x Rb.

B. Is het ijzerverlies kleiner dan de koperverliezen dan is de belastingsweerstand hoger in de primaire kring dan N2 x Rb.

C. Indien het ijzerverlies groter is dan het koperverlies dan is de belastingsweerstand kleiner in de primaire kring dan N2 x Rb.

Is de koppeling tussen de primaire en secundaire niet vast genoeg dan kan faseverschuiving optreden in de hogere frequenties.

Om een voorbeeld van faseverschuiving te demonstreren, had ik een trafo meegebracht secundair 8 volt en deze aangesloten op een serieschakeling van een 3200 ohm weerstand en een condensator van 1 μF.
1 / 2π f C = 3200 ohm dus gelijk aan de weerstand. We meten over de weerstand en condensator ieder 5,7 volt. Opgeteld zou dat 11,4 volt zijn, maar het is slechts 8 volt. U is 45° verschoven ten opzicht van Ur.
Cos phi van 45 ° =  0,7  en 8 x 0,7 = 5,6 volt.

Met een trafo zijn er redenen genoeg om een trafoloze eindtrap te ontwerpen. Maar dan verschuif je het probleem naar de hoogohmige luidspreker. Niet voor niets zijn fabrikanten afgestapt van 16 ohm luidsprekers. Tenminste ze moeten apart besteld worden.

Opvallend daarentegen dat dure versterkertrappen toch altijd weer trafos gebruiken en het liefst nog mantelkernen omdat daar de wikkelingen zorgvuldiger aangebracht kunnen worden dan ringkernen. Alhoewel de laatste weer andere voordelen hebben ten opzichte van de vertrouwde mantelkern trafo's. Het is als bij auto's met voorwiel- en achterwielaandrijving. Waarbij ook weer opvallend dure merken veelal achterwielaandrijving hebben met een starre achteras.

Geloof het of niet er wordt dan ook vaak tijdens de café-avonden over de starre achteras gesproken als het even uitkomt vanwege mijn 20 jaar oude Volvo 740, misschien toch een stil verlangen naar de echte eerlijke aandrijving op de achterwielen, wie weet. Zo ook met trafo's de een zweert bij ringkernen en een ander ziet toch meer heil in een mantelkerntrafo. Alleen als de mantelkernen ingekapseld zijn zodat de kern onzichtbaar verborgen is ben ik toch voorzichtig!

Reden voor Anton van den Oever om uit zijn auto een ringkerntrafo op te halen. Een Amplimo, zo te zien niets mis mee. Een bekend merk, Industrieweg 14 in Neede, waar wij ze voor reparaties aan gitaarversterkers ook bestellen. Mooi gelijkmatig en strak gewikkeld met een voldoende grote opening in het midden. Alleen doen dergelijke trafo's je niet verleiden om daar een versterker mee te bouwen. De manier van bevestigen met de twee grote rubber ringen en de forse sluitring waarmee je middels een grote bout het geheel op het chassis moet vast sjorren, wordt toch door verscheidene aanwezigen wat argwanend bekeken.

Nu zijn er ook gesloten uitvoeringen in de handel en dat oogt wat beter. Elektrisch zijn ze goed bruikbaar en hebben net als de mantelkernen hun voor- en nadelen. Dat de spreiding zo gering is dat je ze zelfs kan stapelen zoals ik tijdens een lezing hoorde, lijkt mij wat ver gezocht. Uit ervaring weet ik dat wij in de winkel soms ringkernen in nieuwe versterkers wat moeten verdraaien om brom weg te krijgen. Het kan natuurlijk zijn, dat deze van mindere kwaliteit zijn en niet regelmatig gewikkeld.

Daar ik zelf als gitarist al zo nodig mijn eigen versterkers lang geleden bouwde, in die jaren nog niet met zulke grote vermogens als tegenwoordig. Mag ik toch wel van enige ervaring spreken. In 1963 tijdens een langdurig optreden in Duitsland voor het Amerikaanse leger, gebruikte ik een 18 watt gitaarversterkertje met twee maal EL84 en een Philips AD-4200 luidspreker.

Klik op het schema voor een grotere afbeelding.

Op de militaire basis zag ik voor het eerst 18 inch luidsprekers waar ik erg van onder de indruk was. De eerste grote gitaarversterkers werden door mij in elkaar gezet in 1969 in samenwerking met de heer Vic v/d Kuij die de kasten bouwde en het gehele project regelde. Geheel naar een aangepast ontwerp van Marshall met een front waar de ingangen en knoppen juist tegengesteld werden gemonteerd.

Klik op het schema voor een grotere afbeelding.

Toeval of opzet? Ik kan het mij niet meer herinneren. Versterkers met vier maal EL34. Het gehele project gebeurde in opdracht van Jan de Waal de muziekhandel op de Bilderdijkstraat in Amsterdam die de naam LONDON CITY bedacht en vastlegde.

Een en ander is terug te vinden op Google (London City Wikipedia).

De trafo's werden in paartjes besteld, dat wil zeggen voeding, smoorspoel en uitgangstrafo. De eerste 48 stuks werden gemaakt bij mij thuis op de Ookmeerweg in Amsterdam, waarbij het gehele gezin meewerkte. Mijn vrouw kreeg nog een luxe set ringsleutels om te voorkomen dat er krasjes zouden komen op de geanodiseerde frontplaat met het aandraaien van de moeren van de potentiometers.

Een belangrijk verschil met Marshall was de plaatsing van de voeding en uitgangstrafo die elk op het eind van het chassis werden geplaatst. Zodat als je de versterker aan het in het midden geplaatste handvat optilde dat deze recht hing. Marshall plaatste ze beide aan een zijde zodat bij optillen de versterker schuin hangt. Men klaagde daar wel eens over, maar Jan de Waal liet weten dat het expres werd gedaan omdat muzikanten in Londen meestal boven woonden en dat je dan gemakkelijker de trap op kan lopen met zo'n zware versterker.

De vraag werd echter zo groot dat ik niet in staat was de productie op te voeren en er een fabriekje werd opgericht door van der Kuij waar verder door meerdere werkkrachten deze chassis werden afgebouwd.

Aan de muur hing een bedradingsschema van twee bij vijf meter om te zien hoe het bedraad moest worden. De eerste chassis zijn bekend door de ruw houten blokken aan de einden van het aluminium chassis waarmee het met vier enorme houtschroeven in de kast werd vast gezet. Zelf heb ik daar niet meer aan mee gewerkt. De door mij gebouwde chassis zijn met een stift genummerd en daar voor de letters PJ (Peter Johanzen, mijn voornaam). Ik hoop er altijd nog eens een te vinden.

Later heb ik voor Helios in Haarlem ook dit type versterkers gebouwd. Wel heb ik nog overwogen vier stuks 6L6 buizen te gebruiken in klasse AB2 die een primaire anode aanpassing hebben van 2800 ohm wat toch een geheel andere klankkleur geeft dan bij het gebruik van vier stuks EL34 die tussen de anoden slechts 1700 ohm aanpassing nodig hebben. De 6L6 heeft door de hogere belastingsweerstand ten opzichte van de EL34 ook een warmer geluid, wat wel de Fender sound wordt genoemd.

Toch maar gekozen voor de EL34 die toch feller klinkt en meer vermogen kan leveren en meer geschikt is voor Rock and Roll . Ik heb ze in elkaar laten zetten en afmonteren in een sociale werkplaats in Haarlem, dat is een belevenis waar ik een boek mee zou kunnen vullen. Imposant hele rijen chassis te zien die in het begin nog slechts wat buisvoeten bevatten en op het eind als een complete versterker klaar zijn om getest te worden.

In een oud schrift vond ik nog de berekeningen van de trafos en de bestellingen van onderdelen. De meest opvallende en succesvolle versterker was de door mij in 1973 ontworpen FANE 200 een versterker met vier maal EL34 die net voor het punt van clippen 35 volt uitgangsspanning geeft aan de uitgang belast met 8 ohm bij een frequentie van 800 hertz. Wat toch een vermogen is van ruim 150 watt. De zware uitgang heeft een middenbeen van 20 vierkante centimeter. Ook deze gegevens heb ik nog terug gevonden in een oud schriftje.

Deze trafo werd ook in België besteld bij een wikkelinrichting. De voedingstrafo was echter een probleem, een hoogspanningswikkeling van 600 mA was moeilijk te verkrijgen. Bij radio Twenthe kocht ik trafos van 300 mA en gebruikte per versterker twee trafo's. Parallel zetten hoe dan ook bleek onmogelijk door kleine onderlinge verschillen in het windingen aantal, daarom de eindbuizen twee om twee gevoed met de benodigde de spanning,

Een Loftin White schakeling als fase draaier en verder twee ingangen met de voor gitaarversterkers gebruikelijke toonregeling. Een voor die tijd een versterker waar je U tegen zei en begrijpelijk gewild om zo veel mogelijk herrie en lawaai te kunnen leveren. Een der eerste groep jongens van een band wilden toch wel weten of er echt vier EL34's in staan. Bij het zien van de twee grote voedingstrafo's riep er een: “Kijk nou eens, dubbele power”.

Aanleiding voor ons om in de advertenties te vermelden dat deze versterkers zijn voorzien van een dubbele powervoeding. De versterker had ook op de Frankfurter Messe veel succes en trok vele bezoekers. Echter al spoedig  bleek de kleinschalige productie niet opgewassen tegen de goedkopere import versterkers.

Toch zijn er nog altijd gitaristen die op zoek zijn naar de oude London City's, de Fane versterker en wat er lang geleden op de markt werd gebracht door kleine fabriekjes. Op Marktplaats vindt men nog altijd aanbod en vragen naar die vertrouwde oude versterkers  om toch weer die sound van vroeger te horen.

Uitgangstrafo's worden iets anders bemeten dan voedingen. Gebruiken wij voor een voeding een doorsnede van het middenbeen van 1,25 x √P voor een uitgang wordt dat 1,25 x 1,25 = 1,6 x √P.

Voor een 40 wat uitgang wordt dat een doorsnede van 10 cm². Met de raamopeningen erbij wordt dat een forse kern. Toch voor de gewone huiskamerversterkers worden er kleinere kernen gebruikt. Dat topvermogen is namelijk niet constant nodig. Een groot deel wordt weliswaar omgezet in filterverliezen en warmte en slechts weinig is nodig om een stevig geluid in de woonkamer te produceren. Een onverwachte piek die optreedt kan zo'n trafo dan wel opvangen zonder warm te lopen.

Stel dat iemand in de huiskamer een solo geeft op een tenorsax dan is dat nog maar 0,3 watt akoestisch vermogen. Stel dat de bespeler het zou lukken 40 watt  er uit te persen dan vliegen de kleppen er af en de pijp is gelijk recht geworden. Thuis zijn die extreme hoge vermogens dus niet nodig. Het viel mij op met de volgende demonstratie na de pauze door Frank Hartgers die vertelde dat hij zijn Cayin versterker nauwelijks kan open draaien.

Hij liet ook zien dat de volume knop nog op stand 1 stond zonder er aan gedraaid te hebben, nadat hij het van huis had meegenomen. De grootte van de uitgangen in hun omhullende behuizing laten ook zien dat daar geen zware trafo's in zitten. Dat is ook niet nodig, overigens een keurig stukje techniek dat bewonderend bekeken werd.

De Cayin A55T levert met vier maal de KT88  2 x 40 watt lineair aan 8 ohm en als triode geschakeld 2 x 18 watt aan 8 ohm. Voorversterkerbuizen 2 x 12AU7 en 2 x 12AX7.

Frequentiebereik 10 Hz – 50 kHz (1,5 dB). Ingangsgevoeligheid is 370 mV. Signaal ruisverhouding 89 dB. Circuit klasse AB.

Het is echter niet deze versterker uit Duitsland- Kelkheim maar de bijzondere cassetterecorder van SONY de  EL5 Elcaset, waar Frank iets over ging vertellen.

Deze heeft uitzonderlijk grote cassettes met ¼ inch band en loopt met 9,5 cm/s. aangedreven door een DC servomotor. Het frequentiebereik is 20 tot 22000 hertz. De prachtige machine die het kleine broertje is van de  legendary Sony EL7 heeft het echter niet gemaakt. Oorzaak is de overdreven grote cassette die alleen bruikbaar is in de EL5 maar niet in andere apparaten en zeker niet in een  autoradio ook al zou een fabrikant daar een geschikt voor maken. De standaard uitsparing in het dashboard is daar te klein voor.

Ondanks de uitstekende geluidskwaliteit en de betrouwbare cassettes die veel beter zijn uitgerust dan de ons bekende cassettebandjes is dat onmogelijk.

Frank Hartgers

Frank wist er een hoop over te vertellen wat dan ook met aandacht werd beluisterd. Daarvoor was ook uitstekende muziek meegebracht een pianoconcert met begeleiding van het concertgebouworkest onder leiding van Bernard Haytink en het Oscar Peterson trio wat mij persoonlijk meer bevalt. Ik hoor dat toch liever dan iemand die netjes en zeer bekwaam probeert te laten horen wat een componist heeft geschreven zonder er zelf iets aan te mogen toevoegen. Bovendien zo'n compleet orkest erachter vind ik storend. Niet dat ik niet van klassieke muziek hou, ik heb zelf lang geleden als trompetist in een harmonieorkest gespeeld. Maar dit terzijde, ieder heeft zo zijn voorkeur. De weergavekwaliteit was in ieder geval voortreffelijk te noemen.

De recorder was door technicus Peter Boin van het NGG aangesloten op de Philips AG9018 en de grote hoekboxen van de audiosalon. Graag hadden we ook de ook de Cayin A55T gehoord, maar het vermogen van deze versterker is te groot voor de aanwezige NGG salonluidsprekers. Het was een leerzame verhandeling over de EL5 die met aandacht werd gevolgd. Ook het verhaal hoe Frank er toe gekomen was deze recorder te kopen en de jacht naar reserveonderdelen. Een spannend eind van een leuke avond.

Piet van Schagen.