Soltec Ultraschallreiniger

Ersatzteile und Reparaturtipps zum Fehler: Endstufe brennt durch

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Autor
Sonstige Soltec Ultraschallreiniger --- Endstufe brennt durch

    










BID = 1066001

Bubu83

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Wohnort: Allgäu
 

  


Geräteart : Sonstige
Defekt : Endstufe brennt durch
Hersteller : Soltec
Gerätetyp : Ultraschallreiniger
Chassis : Sonica 5300EP S3
Messgeräte : Multimeter, Oszilloskop
______________________

Einen schönen guten Abend,

ich habe ein Problem mit einem Soltec sonica 5300 EP S3 - Ultraschallreinigungsgerät.
Das ist insgesamt ein etwas größeres Ultraschallgerät mit 10 US-Schwingern und 28 Litern Wasserfüllmenge.

Bei dem Gerät besteht die Endstufe aus zwei Mosfets, IRFP460LC. Diese waren vor einiger Zeit schon defekt, dann habe ich diese getauscht und das Gerät lief einige Zeit damit. Dann sind diese wieder durchgebrannt, jetzt hab ich die nochmals gewechselt und nach ca. 20 Sekunden waren die wieder hinüber (die bekommen dann intern einen Kurzschluss). Wenn es denn funktioniert, scheint alles so zu funktionieren wie es soll (also von den Wasserschwingungen her).

Ich hab bereits auf der Platine alle größeren Folienkondensatoren ausgelötet und nachgemessen und die sind alle innerhalb der Toleranzen. Die Piezoschwinger habe ich mit einem Isolationswiderstandsmessgerät (natürlich die Schwinger von der Elektronik abgesteckt) und 1000 V Messpannung gemessen, der Widerstand geht dabei gegen Unendlich.

Was kann ich noch alles prüfen? Warum gehen immer diese beiden Transistoren kaputt? Kann es sein, dass ich eine schlechte Charge davon erwischt habe (bestellt hab ich die bei Conrad oder Völkner, von daher gehe ich davon aus dass ich keine Plagiate bekommen habe)? Was kann der Grund für die kurze Lebenszeit sein?

Würde mich total freuen, wenn ich das Ding mit eurer Hilfe wieder zum Laufen bekomme


Viele Grüße
Bubu

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BID = 1066040

perl

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Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
Warum gehen immer diese beiden Transistoren kaputt?
Vermutlich weil in der Endstufe keine anderen Transistoren vorhanden sind.



Zitat :
hab bereits auf der Platine alle größeren Folienkondensatoren ausgelötet und nachgemessen und die sind alle innerhalb der Toleranzen.
Hast du auch mal mit deinen 1000V Prüfspannung nachgesehen, ob die Kondensatoren noch ihre Spannungsfestigkeit haben?

Wenn du der Ansicht bist, dass die Kondensatoren im Ausgangskreis in Ordnung sind, würde man wohl als nächstes nach fehlerhaften Bauteilen in der Ansteuerung der Transistoren suchen.

Der nächste Punkt wäre die wechselspannungsmäßige (Resonanzfrequenz, Impedanz oder HF-Stromaufnahme im Betrieb) Überprüfung, ob noch alle Piezoelemente in Ordnung sind. Falls sie mal trocken gelaufen sind, haben sie sich evtl. überhitzt und sind dadurch depolarisiert worden. Dann nehmen sie keine Energie mehr auf und das führt zu einer Fehlanpassung, wodurch ein unzulässig hoher Teil der erzeugten Leistung in den Generator reflektiert werden kann und dort die Transistoren meuchelt.

Solche parametrischen Fehler sind oft schlecht zu diagnostizieren, wenn man keine Vergleichswerte hat.
Evtl. kommst du weiter und kannst etwas messen, wenn du die Endstufe nicht mit voller Leistung laufen lässt, sondern mit reduzierter Betriebsspannung dafür sorgst, dass sich die Transistoren nicht gleich ins Jenseits katapultieren, wenn der Fehler auftritt.

Die Verwendung von Trenntrafo und Oszilloskop mit Hochspannungstastkopf dürfte hilfreich sein.

P.S.:

Zitat :
Wenn es denn funktioniert, scheint alles so zu funktionieren wie es soll (also von den Wasserschwingungen her)
Evtl. kannst du an dem Erscheinungsbild der Wasserwellen schon sehen, ob ein oder mehrere Transducer nicht mitspielt.
Auch dabei wird der Betrieb mit reduzierter Lesitung sinnvoll sein, damit nicht nach 20s schon wieder Schluss der Vorstellung ist.





[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am  3 Mai 2020  3:28 ]

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BID = 1066052

Bubu83

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Beiträge: 2648
Wohnort: Allgäu

Hallo Perl,

stimmt, da gibts nur die beiden großen Transitoren

Danke für deine Tipps. Das hilft mir schon recht gut weiter. Ich bin fasziniert von deinem Wissen, woher weißt du das alles? Schön, dass du andere an deinem Wissen teilhaben lässt.

Ich hab mal einige Fotos angehängt, damit ist es vielleicht leichter sich auszutauschen. Die ganzen dicken Folienkondensatoren auf der Platine "Ultraschallbad_Endstufe.jpg" hab ich nachgemessen und die Kapazität liegt bei allen im Bereich +- 10% der Nennkapazität. Ich hab mit dem Isolationsmessgerät 550V angelegt (Nennspannung Kondensatoren: 275V AC) und bei allen ging der Isolationswiderstand gegen Unendlich. Hier sollte also alles in Ordnung sein.
Auf der gleichen Platine hab ich auch noch den dicken Gleichrichter geprüft (die Diodenstrecken), das ist auch alles in Ordnung. Was ich mit meinen Mitteln nicht prüfen kann ist der Übertrager. Kann da noch was defekt sein? Wie kann man das prüfen?
Rechts unten an der Endstufenplatine sind übrigens (rote Leitungen) zwei Spulen parallel geschaltet angeschlossen.

Auf dem Bild "Ultraschallbad_Schallerzeuger.jpg" sieht man die Kapazitätswerte der einzelnen Schallerzeuger (die hab ich mit Folienstift draufgeschrieben). Diese bewegen sich zwischen 3,46 und 3,72 nF, gemessen habe ich dies mit einem Bauteiltester. Isolationswiderstand hab ich ja schon gemessen. Gibts noch andere Werte, die wichtig sind? Wenn der Kristall depolarisiert wäre, würde ich das an der Kapazität merken?



Zitat :
Der nächste Punkt wäre die wechselspannungsmäßige (Resonanzfrequenz, Impedanz oder HF-Stromaufnahme im Betrieb) Überprüfung, ob noch alle Piezoelemente in Ordnung sind. Falls sie mal trocken gelaufen sind, haben sie sich evtl. überhitzt und sind dadurch depolarisiert worden. Dann nehmen sie keine Energie mehr auf und das führt zu einer Fehlanpassung, wodurch ein unzulässig hoher Teil der erzeugten Leistung in den Generator reflektiert werden kann und dort die Transistoren meuchelt.

Solche parametrischen Fehler sind oft schlecht zu diagnostizieren, wenn man keine Vergleichswerte hat.
Evtl. kommst du weiter und kannst etwas messen, wenn du die Endstufe nicht mit voller Leistung laufen lässt, sondern mit reduzierter Betriebsspannung dafür sorgst, dass sich die Transistoren nicht gleich ins Jenseits katapultieren, wenn der Fehler auftritt.

Die Verwendung von Trenntrafo und Oszilloskop mit Hochspannungstastkopf dürfte hilfreich sein.


Zu diesem Block habe ich noch ein paar Fragen: Wo genau soll ich die HF-Stromaufnahme messen? Direkt am Ausgang zu den Schallwandlern? Das schwingt ja alles mit um die 40 kHz, welches Messgerät nimmt man da? Meine Idee wäre ein Shuntwiderstand und ein Oszilloskop, kann das funktionieren? Bei Resonanzfrequenz müsste der Strom am höchsten sein, (ist das dann auch der Sollzustand)?
Bringt es etwas, die Spannung direkt an den Schallerzeugern zu messen? Wenn die Schaltung auf Resonanz läuft, müsste die am höchsten sein, ist das richtig?
Auf der kleinen Leiterplatte, die auf der Endstufenplatine sitzt (sieht man gut auf dem Foto), ist auch ein kleines Trimmpoti, ich vermute dass man da die Frequenz verstellen könnte?!? Bringt mir das was?

Das Gerät hat Einspeisungsseitig noch einen dicken Netzfilter drin. An dem, nehme ich an, kann mein Problem eigentlich nicht liegen, oder?

Oszilloskop und Stelltrenntrafo ist vorhanden. Ich kann also durchaus ganz gut mal probieren mit einer verringerten Spannung an der Endstufe zu arbeiten.

Vielen Dank schon mal für dein Wissen, mit dem du mir immer so bereitwillig weiterhilfst.

Schönen Nachmittag
Bubu






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BID = 1066056

nabruxas

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Die Elkos, auch die auf der Zusatz-PCB mit dem Trafo drauf, sind überprüft und in Ordnung?


_________________
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BID = 1066826

Bubu83

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Einen schönen Abend zusammen,

heute hatte ich "kinderfrei" und konnte mich dem Ultraschallbad widmen. Vielen herzlichen Dank für eure ganzen Tipps. Ich versuche die mal soweit es mir möglich ist abzuarbeiten:

Elkos hab ich inzwischen alle geprüft (also ESR und Kapazität gemessen), die sind alle in Ordnung, einen, der einen leicht erhöhten ESR hatte, hab ich getauscht (auf der "Huckepack"-Platine).

Am Trimmpoti der kleinen "Huckepack"-Platine kann man tatsächlich die Frequenz verstellen. Auf der Unterseite scheint ein NE555 zu sein (zumindest vermute ich das, die Beschriftung ist leider mit irgendeinem Kleberzeugs "zugebatzt).

Inzwischen hab ich das Bad so aufstellen können, dass ich die Wanne etwa ein Viertel voll Wasser machen konnte und die Schwinger trotzdem an der Platine anschließen konnte. An der Platine kann ich jetzt direkt herummessen (mit Stell-Trenntrafo).

Zusammengefasst: Alle Kondensatoren haben ihre Werte innerhalb der Toleranz. Die Folienkondensatoren haben einen Widerstand der gegen unendlich geht (mit Iso-Messgerät gemessen). Auch die Elkos sind in Ordnung. Die Piezoschwinger haben alle eine ähnliche Kapazität um die 3,5 nF und schlagen nicht durch.

Und jetzt kommen ein paar Oszilloskopbilder, alle Oszilloskopbilder sind mit angeschlossenen Piezoschwinger und mit reduzierter Spannung gemacht.
Hier die Erklärungen zu den Bildern:
Transistor 1_UGS: Spannung zwischen Gate und Source an Transistor 1
Transistor 2_UGS: Spannung zwischen Gate und Source an Transistor 2
Spannung_Shunt_Piezo: Hier hab ich über einen 1-Ohm-Widerstand (in Reihe zu den Piezoschwingern) die Spannung (also indirekt den Strom) gemessen -> blaue Linie. Die grüne Linie zeigt die Spannung direkt am Piezoausgang der Endstufe.
Hier hab ich speziell eine Frage, die kann bestimmt Perl beantworten: Warum hab ich da keinen sauberen Sinus sondern viel mehr eine Art ganz vieler "Sinusse" übereinander? Eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung ist da, die kommt wohl von der Kapazität der Piezoschwinger, oder?

Wenn ich am Trimmpoti die Frequenz verändere, ändert sich die Ausgangsspannung ganz gewaltig und auch die Stromaufnahme der gesamten Schaltung (gemessen mit Stromzange) ändert sich massiv. Wie soll denn die Frequenz idealerweise sein?
Die Phasenverschiebung Spannung/Strom müsste doch auch von der Frequenz abhängen?!?

Bei allen Versuchen werden die beiden Endstufentransistoren knallheiß und ich betreibe die Elektronik immer nur kurz bei reduzierter Spannung für die Messungen.

Hat noch jemand irgendwelche Tipps?

Wünsche euch einen schönen Samstagabend
Bubu







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BID = 1066827

+racer+

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@ Bubu

Nur ne Idee von mir

-die grünen Stecker auf der langen Leiste, kann man sich da eventuell vertun?


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BID = 1066828

Bubu83

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Zitat :
+racer+ hat am 23 Mai 2020 22:14 geschrieben :

@ Bubu

Nur ne Idee von mir

-die grünen Stecker auf der langen Leiste, kann man sich da eventuell vertun?




Nein, die kann man nur richtig aufstecken. Und momentan betreibe ich ja die Ultraschallelektronik komplett alleine, an denen kann es nicht liegen.

VG
Bubu

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BID = 1066829

+racer+

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Okeeey

Du weißt, bin nicht vom Fach, kann nur mit nem Video helfen, vielleicht findest in den Kommentaren nen guten Tipp

P.S: wenn Teile heiß ( zu heiß) werden , stimmt etwas mit der Stromaufnahme nicht ( Piezoelemente, so wie Perl geschrieben hat), könnte ich mir denken, in meinem jugendlichen Leichtsinn

P.S2: Ich fahr jetzt an die Kaffeebude zum Kaffee :wink:, und gutes Gelingen

https://www.youtube.com/watch?v=JmgsSt7sJAo

[ Diese Nachricht wurde geändert von: +racer+ am 24 Mai 2020 10:58 ]

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BID = 1066831

+racer+

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BID = 1066835

Onra

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Laut Datenblatt ist die Frequenz 40kHz mit 5% Toleranz.
http://www.soltec.it/d1/de/ultrasoniccleaner/15

Hast du schon den Folientest gemacht, vorausgesetzt das Bad funktioniert mal?
https://www.google.de/search?source.....sy-ab

Onra

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BID = 1066839

Bubu83

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Ich hab heute meine Zeit genutzt, noch ein bisschen damit zu spielen. Die ursprüngliche Frequenz war bei etwa 37 kHz eingestellt.

Inspiriert von racers Youtube-Links war ich jetzt etwas mutiger und hab die Frequenz deutlich höher gestellt, mit reduzierter Betriebsspannung. Ich hab die Frequenz jetzt so eingestellt, dass die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung möglichst klein ist (durch das unsaubere Oszilloskopbild kann ich die Verschiebung leider nicht vernünftig messen). Die Stromaufnahme liegt jetzt etwas unter 1A, gemessen am Netzeingang (mit einer Stromzange).
Die Transistoren bleiben jetzt kalt, das Bad schwingt. Optisch ist es schwer zu beurteilen ob alle Transducer arbeiten, das Wasser schwingt auf jeden Fall gleichmäßig.
Alufolientest hab ich auch gemacht: Die wird schon nach kurzer Zeit richtig zerlöchert.

Jetzt frage ich mich aber, warum die Frquenz nicht gestimmt hat und ob diese Art der Reparatur sinnvoll ist...
Und noch etwas frage ich mich: Wenn das Ding nur noch ca. 1A aufnimmt, sind das ja nur noch ca. 200 Watt Ultraschallleistung (eigentlich sollte das irgendwas um die 800 Watt haben), oder kann man das so nicht rechnen weil das Ultraschallbad keine ohmsche Last darstellt?


@Onra, das Bad, welches auf meiner Werkbank steht, ist ein älteres Modell und nicht genau das, welches zu verlinkt hast. Ein Unterschied ist schon, dass meines 10 Ultraschallaktoren hat und das verlinkte nur noch 8.

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BID = 1066858

unlock

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Zitat :


Und noch etwas frage ich mich: Wenn das Ding nur noch ca. 1A aufnimmt, sind das ja nur noch ca. 200 Watt Ultraschallleistung (eigentlich sollte das irgendwas um die 800 Watt haben), oder kann man das so nicht rechnen weil das Ultraschallbad keine ohmsche Last darstellt?

Da jetzt Spannung und Strom gleiche Phasenlage haben, ist Xc=0, Z=R und S=P

Aber der Dratverhau zwischen den Schwingern schluckt Leistung, da hier unterschiedliche Resonanzfrequenzen vorhanden, einfach "zusammengeklemmt" sind!
Hier sollte man mindestens eine unterscheidung zwischen außen- und innenliegenden Elementen machen, und diese mit einzelnen Leitungen unterschiedlicher Länge(Leistungsanpassung) anfahren.
Die mit hoher Resonanzfrequenz mit langer Leitung und niedrige Frequenz mit kurzer Leitung.

Hoffe das war verständlich genug.


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BID = 1066860

Bubu83

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Wohnort: Allgäu


Zitat :
unlock hat am 24 Mai 2020 22:07 geschrieben :


Da jetzt Spannung und Strom gleiche Phasenlage haben, ist Xc=0, Z=R und S=P

Aber der Dratverhau zwischen den Schwingern schluckt Leistung, da hier unterschiedliche Resonanzfrequenzen vorhanden, einfach "zusammengeklemmt" sind!
Hier sollte man mindestens eine unterscheidung zwischen außen- und innenliegenden Elementen machen, und diese mit einzelnen Leitungen unterschiedlicher Länge(Leistungsanpassung) anfahren.
Die mit hoher Resonanzfrequenz mit langer Leitung und niedrige Frequenz mit kurzer Leitung.

Hoffe das war verständlich genug.





Danke für deine Erklärungen. Langsam verstehe ich die Sache mit den Transistoren. Durch die hohe Blindleistung, die einen hohen Blindstrom zur Folge hat, werden die Transistoren gekillt. Hab ich das soweit richtig verstanden? Das heißt, wenn ich die Phasenlage Spannung/Strom möglichst gleich einstelle hab ich den besten Wirkungsgrad...

Das mit dem Drahtverhau wundert mich etwas, weil das genau so vom Hersteller ausgeliefert wurde (da habe ich nichts verändert).
Verstehe ich richtig: Besser wäre, wenn jede Reihe der Schwinger mit einer eigenen Leitung angefahren wird und diese dann parallel auf der Schraubklemme der Ausgangsstufe geklemmt wird?


Schönen Abend
Bubu

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BID = 1066864

unlock

Schriftsteller

Beiträge: 817
Wohnort: Mosbach


Zitat :
Durch die hohe Blindleistung, die einen hohen Blindstrom zur Folge hat, werden die Transistoren gekillt. Hab ich das soweit richtig verstanden?

In einer Reihenschaltung ist es Spannung, und die killt Halbleiter.


Zitat :


Das heißt, wenn ich die Phasenlage Spannung/Strom möglichst gleich einstelle hab ich den besten Wirkungsgrad...

Jein, Du hast lediglich den Schwingkreis abgestimmt und somit in Resonanz gebracht, dies beeinflusst aber natürlich den Wirkungsgrad.

Zitat :


Das mit dem Drahtverhau wundert mich etwas, weil das genau so vom Hersteller ausgeliefert wurde (da habe ich nichts verändert).

Das ist eben der Wirkungsgrad des Herstellers

Zitat :

Verstehe ich richtig: Besser wäre, wenn jede Reihe der Schwinger mit einer eigenen Leitung angefahren wird und diese dann parallel auf der Schraubklemme der Ausgangsstufe geklemmt wird?


Ja, aber dabei kommt es auch auf die Leitungslängen an, die sehr verschieden sein werden.

Ich denke das es in erster Linie einfacher sein wird, die vorgeschalteten Induktivitäten anzupassen, da die Frequenz jetzt höher liegt wie zuvor.
Dies bedeuted, dass an den Spulen eine höhere Spannung wie an den Piezos anliegt.
Wird sonst irgendwas warm?

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BID = 1066865

Bubu83

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Beiträge: 2648
Wohnort: Allgäu

Von euch kann man noch richtig was lernen

Du hast Recht, vorher war die Spannung, soweit ich mich erinnern kann am Ausgang deutlich höher.

Hab das Ding heut mal eine halbe Stunde ultraschallern lassen und da ist jetzt nichts mehr warm geworden. Alufolie wird ordentlich zerlöchert. Das Ding scheint zu funkionieren
Allerdings hat es nur eine Leistungsaufnahme von ca. 300 Watt. Laut Herstellerangabe müsste das mehr als das Doppelte sein... Gemessen hab ich allerdings mit so einem Steckdosen-Zwischen-Steck-Dings, was das so zusammenmisst weiß ich auch nicht so genau (ich nehm das Teil nur um zu schauen ob z.B. die Heizung einer Waschmaschine funktioniert, dafür ist es genau genug).

Nachdem das Gerät einem Freund gehört, denke ich, dass ich es so wieder zurückgebe. Aber es war ein interessantes und lehrreiches "Projekt".

Vielleicht sollte ich mir mal ein altes Ultraschallgerät zum Basteln besorgen. Ich find das Thema doch recht interessant...


Schönen Abend euch allen
Bubu


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