Technik der Lichtmaschine
Verfasst: Fr 9. Jun 2006, 23:48
Hallo!
Wenn die Lima streikt, leistung verliert oder wie in meinem Fall die erzeugte Leistung dazu benutzt sich selbst aufzuheizen, dann ist es meist so, dass sie komplett in den Müll fliegt. Muss aber nicht sein, es gibt einige Dinge, die man reparieren kann, am besten wenn einem eine zweite Lima zur Verfügung steht.
Doch zuerst einmal die wichtigen Bestandteile einer Lima. Eine Lima erzeugt mit etwas Hilfsenergie aus mechanischer Leistung elektrische Leistung, ihr Prinzip ist schon uralt, die ersten Grossgeneratoren wurden schon 1900 gebaut. Im Bild ein 250kw Generator einer Zeche (Zollverein, Essen), gebaut 1906, angetrieben durch eine Dampfmaschine. Der am Kommutator entstehende Funkenregen flog nicht selten´meterweit in den Raum und das Austauschen der Hunderte Kohlen war eine Sissisphusarbeit.
Die Kohlenbürsten:
Aber nun die einzelnen Teile:
Der Klauenpolanker. Ist nichts weiter als ein rotierender Magnet, dessen Feldstärke sich durch den Erregerstrom (0..5A) einstellen lässt. Jeder Pol bildet einen magnetischen Nord- oder Südpol. Die Magnetfeldstärke wird durch den Regler eingestellt, der versucht die Spannung an der Batterie immer auf 13.0V bis 13.7V zu halten, je nach Temperatur der Lima. Je heisser die Lima wird umso mehr wird die Stromerzeugung zurückgefahren.
Fehler:
- Kurzschluss zwischen den Wicklungen oder zum Käfig durch Abschmelzen der Isolierung
- Durchbrennen der Drähte
Der Stator. In diesem kleinen Drahtgeflecht werden bis zu 700W (!) an elektrischer Leistung erzeugt! (Die Lima eines Maybach erzeugt 6000W) In ihm rotiert der Anker (=Rotor) dessen Magnetfeld in den Statorspulen den Ladestrom induziert. Durch den fliessenden Strom werden die Pole selbst zu Magneten und gegen diese Kraft arbeitet der drehende Rotor an. In der Art der Spulenwicklung und der Anzahl der Pole haben sich Mathematiker und Physiker verewigt, damit ein möglichst gleichmässiges Strombild entsteht und das Magnetfeld optimal ausgenutzt wird.
zusammen mit der Diodenplatte:
Die Diodenplatte.
Die Lima erzeugt dreiphasigen Drehstrom mit einem Phasenwinkel von 120 Grad, wie jeder andere Generator auch. Der im Stator erzeugte Strom muss für die Verwendung im Kfz gleichgerichtet werden, dafür benötigt man 2 x 3 Dioden in Pressfitausführung. Diese Dioden erzeugen die eigentliche Verlustwärme, über sie fallen rund 140W Verlust (120W = 2V * 60A + 20W dynamische Schaltverluste) an. Weitere Verlustwärme entsteht durch die sog. Wirbelstromverluste der rotierenden Magnetfelder, die kleine elektrische Kurzschlüsse bilden.
Dioden sind eigentlich von gestern. Sie werden aus Kostengründen eingesetzt. Moderne MOSFETs erledigen diese Aufgabe ohne grosse Verluste und mit einem bis zu 15-20% besseren Wirkungsgrad im unteren wichtigen Drehzahlbereich.
Fehler:
- Dioden brennen durch: Leistung fällt ab
- Dioden schliessen kurz: Lima heizt sich auf, Leistung fällt ab
Die Anschlüsse in einer Lima:
B+ = Batterie (hier wird die Leistung abgegeben)
D+ = Erregerspulenversorgung
Gehäuse = Masse
Rotor: 2 Spulenanschlüsse als Schleifringe, der Rotor hat nur eine Spule
Regler: 2 Versorgungsleitungen für Rotor + 1 Fühlerleitung zu B+
Jedes dieser Teile kann für sich ersetzt werden aber nur als Ganzes. Welches Teil defekt ist lässt sich durch Messungen mit dem Ohmmeter an den Spulen herausfinden, am Rotor sehr einfach durch Messen an den Schleifringen, am Stator nur wenn man die Diodenplatte abgelötet hat. Die Spulen haben Widerstände zwischen 1 und 10 Ohm. Man misst immer Spulenanschlüsse gegeneinander und Anschlüsse gegen Masse. An den Dioden kann man den Lack etwas abkratzen und muss mit dem Diodentester im Multimeter 0,6V messen und umgekehrt "offen".
In den meisten Fällen von Leistungsverlust dürfte aber der Regler die Ursache sein, vor allem verschlissene Kohlen. Es lohnt nicht diese auszulöten, die kosten genausoviel wie ein neuer Regler aus dem Zubehör für 12€. Man sollte gleich einen 14,5V Regler nehmen statt die üblichen 14V Regler. Die 0,5V mehr machen die letzten Reserven einer Batterie nutzbar, zudem die Batterie ohnehin nur im Warmbetrieb bis 13V geladen wird aber bis 14,4V erst ihre volle Leistung entfaltet.
Baut man eine Lima wieder zusammen UNBEDINGT die beiden Plastikhütchen wieder über die Schrauben (B+ und D+) stecken bevor man die Diodenplatte einbaut, sonst knallt es beim Anschliessen, weil diese Hütchen die Isolierung bilden. Auch das Gehäuse muss mit den langen Schrauben spannungsfrei verschraubt werden, nichts darf schleifen.
Zu bemerken ist noch, dass die Teile verschiedener Lima (55A, 65A) zwar mechanisch zueinander passen aber elektrisch nicht mischbar sind.
Beitrag bearbeitet (10.06.06 18:39)
Wenn die Lima streikt, leistung verliert oder wie in meinem Fall die erzeugte Leistung dazu benutzt sich selbst aufzuheizen, dann ist es meist so, dass sie komplett in den Müll fliegt. Muss aber nicht sein, es gibt einige Dinge, die man reparieren kann, am besten wenn einem eine zweite Lima zur Verfügung steht.
Doch zuerst einmal die wichtigen Bestandteile einer Lima. Eine Lima erzeugt mit etwas Hilfsenergie aus mechanischer Leistung elektrische Leistung, ihr Prinzip ist schon uralt, die ersten Grossgeneratoren wurden schon 1900 gebaut. Im Bild ein 250kw Generator einer Zeche (Zollverein, Essen), gebaut 1906, angetrieben durch eine Dampfmaschine. Der am Kommutator entstehende Funkenregen flog nicht selten´meterweit in den Raum und das Austauschen der Hunderte Kohlen war eine Sissisphusarbeit.
Die Kohlenbürsten:
Aber nun die einzelnen Teile:
Der Klauenpolanker. Ist nichts weiter als ein rotierender Magnet, dessen Feldstärke sich durch den Erregerstrom (0..5A) einstellen lässt. Jeder Pol bildet einen magnetischen Nord- oder Südpol. Die Magnetfeldstärke wird durch den Regler eingestellt, der versucht die Spannung an der Batterie immer auf 13.0V bis 13.7V zu halten, je nach Temperatur der Lima. Je heisser die Lima wird umso mehr wird die Stromerzeugung zurückgefahren.
Fehler:
- Kurzschluss zwischen den Wicklungen oder zum Käfig durch Abschmelzen der Isolierung
- Durchbrennen der Drähte
Der Stator. In diesem kleinen Drahtgeflecht werden bis zu 700W (!) an elektrischer Leistung erzeugt! (Die Lima eines Maybach erzeugt 6000W) In ihm rotiert der Anker (=Rotor) dessen Magnetfeld in den Statorspulen den Ladestrom induziert. Durch den fliessenden Strom werden die Pole selbst zu Magneten und gegen diese Kraft arbeitet der drehende Rotor an. In der Art der Spulenwicklung und der Anzahl der Pole haben sich Mathematiker und Physiker verewigt, damit ein möglichst gleichmässiges Strombild entsteht und das Magnetfeld optimal ausgenutzt wird.
zusammen mit der Diodenplatte:
Die Diodenplatte.
Die Lima erzeugt dreiphasigen Drehstrom mit einem Phasenwinkel von 120 Grad, wie jeder andere Generator auch. Der im Stator erzeugte Strom muss für die Verwendung im Kfz gleichgerichtet werden, dafür benötigt man 2 x 3 Dioden in Pressfitausführung. Diese Dioden erzeugen die eigentliche Verlustwärme, über sie fallen rund 140W Verlust (120W = 2V * 60A + 20W dynamische Schaltverluste) an. Weitere Verlustwärme entsteht durch die sog. Wirbelstromverluste der rotierenden Magnetfelder, die kleine elektrische Kurzschlüsse bilden.
Dioden sind eigentlich von gestern. Sie werden aus Kostengründen eingesetzt. Moderne MOSFETs erledigen diese Aufgabe ohne grosse Verluste und mit einem bis zu 15-20% besseren Wirkungsgrad im unteren wichtigen Drehzahlbereich.
Fehler:
- Dioden brennen durch: Leistung fällt ab
- Dioden schliessen kurz: Lima heizt sich auf, Leistung fällt ab
Die Anschlüsse in einer Lima:
B+ = Batterie (hier wird die Leistung abgegeben)
D+ = Erregerspulenversorgung
Gehäuse = Masse
Rotor: 2 Spulenanschlüsse als Schleifringe, der Rotor hat nur eine Spule
Regler: 2 Versorgungsleitungen für Rotor + 1 Fühlerleitung zu B+
Jedes dieser Teile kann für sich ersetzt werden aber nur als Ganzes. Welches Teil defekt ist lässt sich durch Messungen mit dem Ohmmeter an den Spulen herausfinden, am Rotor sehr einfach durch Messen an den Schleifringen, am Stator nur wenn man die Diodenplatte abgelötet hat. Die Spulen haben Widerstände zwischen 1 und 10 Ohm. Man misst immer Spulenanschlüsse gegeneinander und Anschlüsse gegen Masse. An den Dioden kann man den Lack etwas abkratzen und muss mit dem Diodentester im Multimeter 0,6V messen und umgekehrt "offen".
In den meisten Fällen von Leistungsverlust dürfte aber der Regler die Ursache sein, vor allem verschlissene Kohlen. Es lohnt nicht diese auszulöten, die kosten genausoviel wie ein neuer Regler aus dem Zubehör für 12€. Man sollte gleich einen 14,5V Regler nehmen statt die üblichen 14V Regler. Die 0,5V mehr machen die letzten Reserven einer Batterie nutzbar, zudem die Batterie ohnehin nur im Warmbetrieb bis 13V geladen wird aber bis 14,4V erst ihre volle Leistung entfaltet.
Baut man eine Lima wieder zusammen UNBEDINGT die beiden Plastikhütchen wieder über die Schrauben (B+ und D+) stecken bevor man die Diodenplatte einbaut, sonst knallt es beim Anschliessen, weil diese Hütchen die Isolierung bilden. Auch das Gehäuse muss mit den langen Schrauben spannungsfrei verschraubt werden, nichts darf schleifen.
Zu bemerken ist noch, dass die Teile verschiedener Lima (55A, 65A) zwar mechanisch zueinander passen aber elektrisch nicht mischbar sind.
Beitrag bearbeitet (10.06.06 18:39)
