elektronische Lima-Regler für BK - erledigt

[ddomes]

Hallo,

ich fahre schon seit einigen tausend Kilometern einen elektronischen Lichtmaschinenregler, den ich selbst für mich bzw. meine BK entwickelt habe. Das Teil hat etwa Streichholzschachtelformat und ist mit besten Zutaten ausgerüstet: Das Herz ist ein Atmel Mikrocontroller, der die Regelung und andere Funktionen übernimmt. Die Rückstromdiode ist eine außergewöhnlich gute Schottky-Diode mit geringsten Verlusten. Der Regler hat praktisch keine Ruhestromaufnahme, da er sich über die geschaltete Zündspannung (15) versorgt. Die Regelspannung ist mit einem staub- und spritzwassergeschützten Keramik-Industriepotentiometer einstellbar. Der Regler wird an den Platz des alten mechanischen Reglers geschraubt (siehe Bild). Die Kontaktierung erfolgt mit Flachsteckern, 6.3 und 4.8 mm. Die Reglerplatine ist mit speziellem Isolationslack versehen.
http://www-user.tu-chemnitz.de/~ddo/Regler%20BK.jpg
http://www-user.tu-chemnitz.de/~ddo/BK- ... 20Lima.jpg
Jeder Regler ist am Fahrzeug getestet und bereits eingestellt. Jedes Exemplar wird einbaufertig und mit ausführlicher Einbauanleitung (inkl. Schaltplänen etc.) geliefert. Der elektronische Regler ist prinzipiell für alle 6V-Gleichstromlichtmaschinen bis mindestens 60W Ausgangsleistung geeignet. In die BK kann er sofort eingebaut werden (da minusgeregelt), andere Limas wie z.B. von den IWL-Rollern, RT, ES, TS usw. müssen geringfügig umgelötet werden.

Zu einer vernünftigen Elektrik im Motorrad gehört nicht zwingend eine 12V-Anlage. In der Regel sind die originalen 6V-Komponenten wie Anker und Stator immer noch hervorragend im Zustand, ein elektronischer Lichtmaschinenregler sorgt dann für deren optimales Zusammenspiel.

Die Vorteile eines elektronischen Reglers sind:
- uneingeschränktes Fahren mit Licht möglich
- außergewöhnlich helles 6V-Licht
- belastungsunabhängige Batterieladung
- kein mechanischer Verschleiß an den Reglerschaltern mehr
- kein Überkochen der Batterie

Aufgrund der Nachfrage im Freundes- und Bekanntenkreis habe ich eine kleine Serie gefertigt, wovon noch eine Hand voll übrig sind. Ich biete diese Regler für € 60.-/Stück an, Versand erfolgt versichert mit Hermes für € 3,85.

Bei Interesse oder Fragen bitte eine Nachricht über das Forum (am besten mit email-Adresse) an mich senden, ich melde mich dann umgehend.

Schöne Rest-Saison,
Daniel

[Sport-Lu]

Hallo Daniel!

Feine Sache!
Ich habe noch den mechanische drin und das funktioniert problemlos.
Mich interessiert aber wo es noch die guten Pertinax-Unterbrecher zu kaufen gibt,so wie er auf deinem Bild der Lichtmaschine zu sehen ist.?

Gruss Jörn!

[ddomes]

Hallo Jörn,

schön, wenn´s das alte Zeug noch tut !
Den Unterbrecher habe ich schon vor längerer Zeit als Originalteil erstanden. Neulich im Internet habe ich aber etwas von Repro-Teilen mit Pertinax gelesen, habe mich noch gewundert, dass dieses aufwändig konstruierte Teil nachgebaut wird
Wenn ich´s wieder finde, gebe ich bescheid.

Schönen Gruß,
Daniel

[BK Youngster]

ist an dem preis noch was zu machen habe große interesse..

gibt es die Stecker dazu ?

[ddomes]

Hallo,

Schüler (bist du doch?) bekommen € 5.- Rabatt und die Stecker beigelegt...

Gruß,
Daniel

[BK Youngster]

hm ok... habe mir aber gerade ein Vergaser gekauft.. muss erstmal wieder sparen melde ich in paar wochen bei dir.. wieviele hast du auf lager ?

mfg

[Oldie]

Hallo Daniel,
elektronische Regler gibts derweil schon viele für unsere BK's auf dem Markt und auch günstiger. Was denen aber allen fehlt, ist die Stromregelung. Die alten mechanischen Regler hatten neben einer Spannungsregelung auch eine Stromspule, die eine Überlastung der Lima verhindert. Kann das Dein Regler?
Gruß Oldie

[ddomes]

Hallo Oldie,

Du hast Recht, die Polen-Regler sind natürlich günstiger. Die sind aber derart voluminös, dass die wohl kaum an den alten Platz über dem Stator anzubringen sind. Ich hatte mal Gelegenheit, auf einem Teilemarkt in einen solchen Regler hineinzusehen, der Deckel ging da bei einem Gebrauchten ab: Was da drin ist und wie die verarbeitet sind, ich weiß nicht. Ich wollte sowas jedenfalls nicht fahren.
Gerade bei der BK herrschen vorn im Deckel temperaturmäßig verschärftere Bedingungen als es unter dem Sitz einer TS ist. Ob die Bauelemente der Polen-Regler wirklich automotive-tauglich (bis mindestens 125 °C) sind, bleibt dahingestellt. Die von mir verwendeten sind es.
Zum anderen versorgen sich alle mir bekannten Regler direkt über die Klemme B+, d.h., die Elektronik im Regler läuft permanent mit, auch wenn nicht gefahren wird. Bei meinem Regler wird die Hilfsspannung über die geschaltete Klemme 15 bezogen. Nur ein extrem hochohmiger Spannungsteiler bleibt noch aktiv, dessen Stromaufnahme ist allerdings vernachlässigbar.

Die Idee mit der Stromregelung kam mir auch schon. Technisch ist das kein Problem. Ich sehe allerdings nicht zwingend einen Grund dafür. Das liegt daran, dass bei gleicher abgegebener Leistung die Verluste in der Lima mit elektronischem Regler geringer sind:
Der mechanische Regler hat eine relativ geringe Schaltfrequenz für die Feldregelung. Demnach rippelt der Feldstrom und damit auch der Ankerstrom deutlich stärker hin und her. Mit höherem Rippel der jeweiligen Ströme sind auch größere Stromwärmeverluste in den Feld- und Ankerwicklungen (ohmsche Verluste sind quadratisch vom Augenblickswert des Stromes abhängig) verbunden.
Daneben kann eine zu geringe Schaltfrequenz für den Feldstrom bedeuten, dass dieser bei Volllast der Lima den Generator zyklisch in die Sättigung treiben und damit einen Kurzschluß im Statorkreis erzeugen kann (Stromwärmeverluste im Stator und Rotor).

Das ist nichts Neues und die Mannen aus der Fahrzeugelektrik kannten dieses Problem. Deshalb wird bei zu großer Last der Mittelwert des Feldstroms gesenkt (Stromspule). Die Spitzen im Feldstrom sind so wieder weit genug von den kritischen Werten entfernt und die Lima wird nicht überlastet.

Der Effekt für den Nutzer ist, dass aufgrund des mechanischen Schaltprinzips im Regler die Bordspannung bei hoher Last sinkt. Elektronische Regler sind ausreichend schnell und genannten Probleme treten nicht mehr auf.
Weil ich gerade dabei bin: Eine elektrische Maschine wird über das Typenschild so beschrieben, dass die unter Nennbedingungen auftretenden Wärmeverluste keine Schädigungen verursachen. Berücksichtigt sind dabei die Temperaturverhältnisse am Einbauort und natürlich auch das Steuer/Regelprinzip. Demnach ist eine elektronisch geregelte Lima (geringere Verluste...) sogar höher belastbar als das Typenschild angibt. Aber wir wollen das alte Zeug ja pflegen

Gruß,
Daniel

[kutt]

Zum anderen versorgen sich alle mir bekannten Regler direkt über die Klemme B+, d.h., die Elektronik im Regler läuft permanent mit, auch wenn nicht gefahren wird.

soweit ich weis sind die paar µA nicht das problem. ich habe von anderen gehört, daß man das moped monatelang abstellen kann ohne das es da probleme gibt

Bei meinem Regler wird die Hilfsspannung über die geschaltete Klemme 15 bezogen. Nur ein extrem hochohmiger Spannungsteiler bleibt noch aktiv, dessen Stromaufnahme ist allerdings vernachlässigbar.

hmm am regler ist doch kein geschaltenes kabel ?

Die Idee mit der Stromregelung kam mir auch schon. Technisch ist das kein Problem. Ich sehe allerdings nicht zwingend einen Grund dafür. Das liegt daran, dass bei gleicher abgegebener Leistung die Verluste in der Lima mit elektronischem Regler geringer sind...

es kommt drauf an wie man regelt. die meisten elektronischen regler regeln dynamisch, was bei höheren leistungen nicht optimal ist, da zu viel verlustleistung über die endstufe verloren geht

die "verluste" an der lima sind bei sind unabhängig von der schaltart. das selbe gilt für die frequenz, solange die zeitkonstante der PWM wehsentlich kleiner ist als die zeitkonstante der feldwicklung

Der mechanische Regler hat eine relativ geringe Schaltfrequenz für die Feldregelung. Demnach rippelt der Feldstrom und damit auch der Ankerstrom deutlich stärker hin und her. Mit höherem Rippel der jeweiligen Ströme sind auch größere Stromwärmeverluste in den Feld- und Ankerwicklungen (ohmsche Verluste sind quadratisch vom Augenblickswert des Stromes abhängig) verbunden.

das "rippeln" habe ich auch bemerkt, jedoch ist meine vermutung, daß es sich um die eigenfrequenz der lima handelt. das haben auch einige simulationen gezeigt.
was meinst du mit "stromwärmeverlusten" ? was zählt ist die mittlere leistung, die in die feldwicklung geht (solange die schaltfrequenz höher als die zeitkonstante der lima ist). der mechanische regler schafft das locker - selbst mit seiner relativ niedrigen schaltfrequenz. den rest integriert das LR glied weg. Der mechanische regler ändert neben dem tastverhältnis auch seine regelfrequenz - das macht das ding so schwer charakterisierbar...
ist ist also gleich, ob du 10 mal 1ms einschaltest, oder 1 mal 10ms.

Daneben kann eine zu geringe Schaltfrequenz für den Feldstrom bedeuten, dass dieser bei Volllast der Lima den Generator zyklisch in die Sättigung treiben und damit einen Kurzschluß im Statorkreis erzeugen kann (Stromwärmeverluste im Stator und Rotor).

tut mir leid .. aber das ist falsch. man kann die ausgangsspannung der lima nahezu beliebig in die höhe treiben, bis halt die erregerwicklung durch die erwärmung dahinscheidet. ein kurzschluß passiert da nicht.
die ausgangsspannung ist dazu noch abhängig von der drehzahl. also muß die lima in die sättigung getrieben werden, um bei niedrigen drehzahlen noch genug spannung aufzubauen.
ab einem gewissen punkt wird aller erzeugter strom direkt wieder in die erregung investiert.

Das ist nichts Neues und die Mannen aus der Fahrzeugelektrik kannten dieses Problem. Deshalb wird bei zu großer Last der Mittelwert des Feldstroms gesenkt (Stromspule). Die Spitzen im Feldstrom sind so wieder weit genug von den kritischen Werten entfernt und die Lima wird nicht überlastet.

der mittelwert senkt sich doch automatisch wegen dem tastverhältnis ?

Der Effekt für den Nutzer ist, dass aufgrund des mechanischen Schaltprinzips im Regler die Bordspannung bei hoher Last sinkt. Elektronische Regler sind ausreichend schnell und genannten Probleme treten nicht mehr auf.

stimmt .. das liegt leider an dem ohmschen widerstand, den der mechanische regler hat ...


PS: ich habe mal nachgemessen.. aus der lima sind bei entsprechenden erregungen gewaltige leistungen zu holen. ich vermute mal, daß 250W kein problem sind ... da wird die lima aber sehr schnell auseinanderfliegen

deshalb erachte ich eine strombegrenzung für doch sehr sinvoll

PS: könntest du mal ein paar kennlinien posten? wie die von dem alten mechanischen aussehen kenn ich...
mich würde mal interessieren, wie das mit einem elektronischen PWM aussieht - ohne das permanente prellen der schaltkontakte.

[ddomes]

soweit ich weis sind die paar µA nicht das problem. ich habe von anderen gehört, daß man das moped monatelang abstellen kann ohne das es da probleme gibt

Die Ströme der permanent angeschlossenen Regler liegen im Bereich des Selbstentladestroms der Batterie. Wenn der Regler also nicht als permanenter Verbraucher mitläuft, hat man virtuell eine Batterie mit nur halb so starker Selbstentladung. Wer freut sich nicht darüber?

hmm am regler ist doch kein geschaltenes kabel ?

Die Bilder sind selbsterklärend, dachte ich. Der Regler hat einen Anschluß Klemme 15. Die 15 zweigt man praktischerweise direkt am Stator ab.

es kommt drauf an wie man regelt. die meisten elektronischen regler regeln dynamisch, was bei höheren leistungen nicht optimal ist, da zu viel verlustleistung über die endstufe verloren geht

Was verstehst Du unter dynamisch regeln? Eine Regelung muss immer dynamisch arbeiten, sonst ist es keine Regelung...
Es gibt drei typische Regelkonzepte für Limas. Ich fange mal mit dem miesesten an:
Die Lima wird konstant erregt, ob mit Permanentmagneten oder mit Strom durch eine Erregerwicklung, sei dahingestellt. Damit es keine drehzahl- und lastvariable Spannung für den Verbraucher gibt, wird zwischen Lima-Ausgang und Bordspannung ein Leistungstransistor geschaltet. Der wird im aktiven Bereich betrieben und erzeugt über sich selbst einen Spannungsabfall, der die Differenz zwischen Lima-Spannung (hoch) und gewünschter Bordspannung (niedriger) bildet. Da er den gesamten Strom mal Spannungsdifferenz führt, muss er gewaltige Wärmeverluste abführen. Diese müssen natürlich erstmal vom Motor und der Lima zur Verfügung gestellt werden und bedeuten eine unsinnige Belastung. Zum anderen muss ein gewaltiger Kühlkörper zum Einsatz kommen. Bei großer Drehzahl steigt die Spannung an der Lima und damit die Differenzspannung am Transistor. Letzterer ist also bei hohen Drehzahlen und großer Last im Bordnetz am stärksten beansprucht.
Solche Konzepte findet man u.a. in dem von MZ-B angebotenen System oder bei einigen japanischen Motorrädern.

Dann wäre noch ein ähnliches Konzept, nur dass dieses den Feldstrom regelt. Der wieder aktiv betriebene Transistor liegt dann in Reihe mit der Feldwicklung am Anker und nimmt soviel Spannung auf, bis die Differenzspannung an der Feldwicklung den für die Aufrechterhaltung der gewünschten Ausgangsspannung notwendigen Feldstrom treibt. Auch bei diesem Konzept entstehen Verluste im Transistor, die jedoch deutlich geringer als die der ersten Variante sind. Schön bei diesem Prinzip ist allerdings, dass aufgrund des linearen Regelprinzips der Feldstrom nicht rippelt, er ist einfach glatt.

Dass sinnvollste Prinzip aus heutiger Sicht ist ein Schaltendes. Während die gewünschte Spannung (im Bordnetz oder an der Feldwicklung, s.o.) beim linearen Prinzip durch "Verbraten von Energie" erzeugt wird, stellt sich die mittlere Spannung beim Schaltregler durch die PWM ein. Ein Transistor schaltet die Erregerwicklung parallel zum Anker, ein Strom baut sich rampenförmig auf (Indukltivität der Erregerwicklung). Mit zunehmendem Erregerfeld steigt bei konstanter Ankerdrehzahl die Ankerspannung. Erkennt der Regler eine negative Regeldifferenz (Sollwert minus Istwert), schaltet er den Transistor ab, der Feldstrom läuft sich in der Freilaufdiode "frei" und nimmt dabei wieder - sagen wir rampenförmig - ab (langsamer, als er angestiegen ist). Ist die Regeldifferenz positiv, schaltet der Transistor wieder zu. Jetzt gibt es prinzipbedingt einen Strompippel im Erregerkreis, der sehr wohl von der Schaltfrequenz des Reglers abhängt. Schaltet man langsam (mechanischer Regler) sind die positiven und negativen Spitzen des Erregerstroms deutlich weiter von dessen Mittelwert entfernt, als wenn man schnell schaltet (elektronischer Regler). Dementsprechend gibt es auch einen Erregerfeldrippel, der seinerseits wieder einen Ankerspannungsrippel erzeugt. Ist die Lima belastet, gibt es logischerweise auch einen Ankerstromrippel. Da die Momentenverlustleistung in den ohmschen Widerständen des Ankers und der Feldwicklung (Stromwärmeverluste) quadratisch vom fließenden Strom abhängig ist, ist es ein Unterschied, ob die Stromspitzen z.B. 5% (elektronisch) des Mittelwerts betragen oder aber z.B. 30% (mechanisch)!

die "verluste" an der lima sind bei sind unabhängig von der schaltart.

Falsch, da beim linearen Regler der Strom nicht rippelt, sind da die Verluste in der Lima (nicht im Regler!) sogar geringer als beim Schaltenden.

das selbe gilt für die frequenz, solange die zeitkonstante der PWM wehsentlich kleiner ist als die zeitkonstante der feldwicklung

Das stimmt, ob elektronisch mit 2kHz oder mit 5kHz geschaltet wird, ist fast egal.

das "rippeln" habe ich auch bemerkt, jedoch ist meine vermutung, daß es sich um die eigenfrequenz der lima handelt. das haben auch einige simulationen gezeigt.

Welche Eigenfrequenz meinst Du eigentlich? Die mech. des Reglers, die elektrische der Lima oder die vielen mechanischen des Aufbaus? Rippel in der Ausgangsspannung kommen natürlich auch durch die begrenzte Zahl der Kommutatorlamellen zustande, aber das meinst Du nicht, oder? DIE Ursache für Stromrippel habe ich oben erklärt.

Daneben kann eine zu geringe Schaltfrequenz für den Feldstrom bedeuten, dass dieser bei Volllast der Lima den Generator zyklisch in die Sättigung treiben und damit einen Kurzschluß im Statorkreis erzeugen kann (Stromwärmeverluste im Stator und Rotor).

tut mir leid .. aber das ist falsch. man kann die ausgangsspannung der lima nahezu beliebig in die höhe treiben, bis halt die erregerwicklung durch die erwärmung dahinscheidet. ein kurzschluß passiert da nicht.
die ausgangsspannung ist dazu noch abhängig von der drehzahl. also muß die lima in die sättigung getrieben werden, um bei niedrigen drehzahlen noch genug spannung aufzubauen.
ab einem gewissen punkt wird aller erzeugter strom direkt wieder in die erregung investiert.

OK, das war von mir nicht ganz korrekt ausgedrückt, also nochmal etwas mehr: Eine "technische Spule" kann durch die Reihenschaltung von ohmschen Widerstand und Induktivität charakterisiert werden. Tritt Sättigung der technischen Spule ein, dann ist die Induktivität kurzgeschlossen und es verbleibt nur noch der ohmsche Widerstand im Ersatzschaltbild. Der ist natürlich in jeder realen Anordnung nicht null und begrenzt in diesem Fall allein den Strom durch die Spule. Das Problem hierbei ist, dass der Feldstrom dann nicht mehr rampenförmig steigt, sondern im Schaltbetrieb nur noch zwischen seinem Maximum (U_anker/R_err) und null sich bewegt. Das stellt durchaus eine Belastung für die Feldwicklung und den Anker dar, der ja diese Stromsprünge speisen muss.

Das ist nichts Neues und die Mannen aus der Fahrzeugelektrik kannten dieses Problem. Deshalb wird bei zu großer Last der Mittelwert des Feldstroms gesenkt (Stromspule). Die Spitzen im Feldstrom sind so wieder weit genug von den kritischen Werten entfernt und die Lima wird nicht überlastet.

der mittelwert senkt sich doch automatisch wegen dem tastverhältnis ?

Die Stromspule beeinflußt effektiv das Tastverhältnis, ja.

PS: ich habe mal nachgemessen.. aus der lima sind bei entsprechenden erregungen gewaltige leistungen zu holen. ich vermute mal, daß 250W kein problem sind ... da wird die lima aber sehr schnell auseinanderfliegen

deshalb erachte ich eine strombegrenzung für doch sehr sinvoll

Ja, das stimmt, ich habe auch während meiner Versuche einen zu hohen Feldstrom gehabt, da sind schnell 10V und mehr drin.
Was die Stromregelung angeht, so finde ich immer noch nicht, dass das notwendig ist. Vorausgesetzt natürlich, der Benutzer des Systems installiert nicht unnötig Verbraucher, so dass die Nennleistung der Lima überschritten wird, klar. Aber das sollte Leuten klar sein, die an der Elektrik arbeiten.
Mir ging es darum, klarzustellen, dass die langsamen mechanischen Regler Effekte mit sich bringen (Erregerstrom-, Erregerfeld-, Ankerspannungs- und Ankerstromrippel), die eine Strombegrenzung nahe der Maxiamalleistung der Lima notwendig machen.

PS: könntest du mal ein paar kennlinien posten? wie die von dem alten mechanischen aussehen kenn ich...
mich würde mal interessieren, wie das mit einem elektronischen PWM aussieht - ohne das permanente prellen der schaltkontakte.

Kann ich machen, könnte nur ein bißchen dauern.

[kutt]

Hi!

danke für die erkärungen.

mit dynamisch meinte ich "nicht pwm" also wenn man z.b. 40W braucht liegen 4V über der feldwicklung an und bei 20W nur 2V (sind aus der luft gegriffene zahlen) - so gehen nahezu alle elektronischen regler - leider wird dann viel leistung in die erwärmung des reglers umgesetzt.

macht man das selbe mit pwm wäre z.B. das tastverhältnis bei 40W 2:10 und bei 20W 1:10 - die umgesetzte leistung, die in wärme abgeht ist aber halt die selbe

zur klemme 15: jetzt weis ich wie du das meinst .. stimmt .. bei der bk ist das ja praktisch .. da war ich wohl in gedanken bei der ES

Da die Momentenverlustleistung in den ohmschen Widerständen des Ankers und der Feldwicklung (Stromwärmeverluste) quadratisch vom fließenden Strom abhängig ist, ist es ein Unterschied, ob die Stromspitzen z.B. 5% (elektronisch) des Mittelwerts betragen oder aber z.B. 30% (mechanisch)!

hmm ... zählt bei pwm reglern nicht die mittlere umgesetzte leistung? (bedingung ist dabei, daß die meßzeit viel größer ist als die schaltfrequenz)

Welche Eigenfrequenz meinst Du eigentlich? Die mech. des Reglers, die elektrische der Lima oder die vielen mechanischen des Aufbaus? Rippel in der Ausgangsspannung kommen natürlich auch durch die begrenzte Zahl der Kommutatorlamellen zustande, aber das meinst Du nicht, oder? DIE Ursache für Stromrippel habe ich oben erklärt.

ich meine die zeit, die das LR glied der lima hat, um auf 95% des maximalstromes zu kommen. aus dieser Zeitkonstante (bei der felswicklung müsste die irgendwo zwischen 15 und 25ms liegen) das rippeln, was ich gemessen habe lag immer verblüffend nah an dieser frequenz. die schaltfrequnz des mechanischen reglers lässt sich nur bedingt bestimmen ... die liegt irgendwo zwischen 100 und 200 herz.

im allgemeinen geht der mechanische regler recht gut... wobei ich die heute nachmesse... ich hatte da mal einen, der hat ab 4000 upm einfach mal 1V mehr rausgebracht. ein anderer regler hat von 1000 bis 6000 upm nur um 0,3V mehr geregelt. naja die dinger sind halt alt ..

mit den kennlinien wäre super ...

wenn du willst können wir das auch mal zussammen machen .. ich habe ja so einen teststand - da kann man basteln und testen, wie man lustig ist. das macht vorallem so viel spaß, weil die bedingungen sehr reproduzierbar sind.

[ddomes]

Hallo,
interessantes "Gespräch", was wir da führen

mit dynamisch meinte ich "nicht pwm" also wenn man z.b. 40W braucht liegen 4V über der feldwicklung an und bei 20W nur 2V (sind aus der luft gegriffene zahlen) - so gehen nahezu alle elektronischen regler - leider wird dann viel leistung in die erwärmung des reglers umgesetzt.

Ja, das dachte ich mir fast, dass Du dieses Prinzip meinst. Das findet man bei vielen elektronischen Spannungsregler-IC´s für die Leiterplatte. Die nennt man Linearregler. Aber manche (s.o.) verwenden das Linearreglerprinzip auch bei Fahrzeug-Limas. Man setzt also lieber etwas mehr Kühlkörper ein und nimmt Verluste in Kauf, statt eine Erregerwicklung zu realisieren. Ist halt ´ne Kostenfrage. Mein Regler arbeitet schaltend, also mit PWM. Relevante Verluste fallen da nur in der Rückstromdiode an, deshalb auch die kleine Bauform.
Im Übrigen ist das technisch gesehen die gleiche Diskussion wie bei Audioverstärkern: klassisch (also Linearprinzip) oder digital (schaltend).

macht man das selbe mit pwm wäre z.B. das tastverhältnis bei 40W 2:10 und bei 20W 1:10 - die umgesetzte leistung, die in wärme abgeht ist aber halt die selbe

Alle Prinzipien, egal ob linear oder digital, haben zum Ziel, den Mittelwert der Spannung an der Feldwicklung zu stellen. Nur beim schaltenden Prinzip ist der Strom nicht glatt. Der lässt sich jetzt in den Mittelwert (DC-Anteil) und in Oberschwingungen zerlegen. Der Mittelwert verursacht die gleichen Verluste in der Wicklung wie beim Linear-Prinzip, da hast Du recht. Die Oberschwingungen bilden aber auch Verlustanteile aus, die sind dann bei kleiner Schaltfrequenz (höherer Effektivwert der Oberschwingungsanteile) größer als bei hoher Schaltfrequenz. Deshalb höhere Verluste in der Lima beim schaltenden Prinzip als beim Linearprinzip. Die Oberschwingungsanteile sind aber beim schnellen elektronischen Regler nach digitalem Prinzip geringer als beim mechanischen Regler, der genaugenommen auch digital arbeitet.
Wenn man es auf die Spitze treiben wöllte, dann kommen durch die Oberschwingungsströme auch noch Wirbelströme und Ummagnetisierungsverluste (Hystereseverluste) im Eisenkreis der Lima zu stande.

Da die Momentenverlustleistung in den ohmschen Widerständen des Ankers und der Feldwicklung (Stromwärmeverluste) quadratisch vom fließenden Strom abhängig ist, ist es ein Unterschied, ob die Stromspitzen z.B. 5% (elektronisch) des Mittelwerts betragen oder aber z.B. 30% (mechanisch)!

hmm ... zählt bei pwm reglern nicht die mittlere umgesetzte leistung? (bedingung ist dabei, daß die meßzeit viel größer ist als die schaltfrequenz)

Ja, das stimmt. Die mittlere Leistung berechnet sich aber aus der Momentanverlustleistung: Man nehme das augenblickliche Produkt aus Widerstand und Strom² und multipliziere das mit einem sehr kleinen Abtastschritt, dann hat man die in der Zeit des Abtastschritts umgesetzte Verlustenergie. Das ganze macht man für den folgenden Wert und für alle anderen, bis man einen Zeitraum eines ganzzahligen Wertes der Periodendauer x*T abdeckt. Am Ende werden alle momentanen Verlustenergien addiert und durch x*T geteilt, das ist die mittlere Verlustleistung.

Welche Eigenfrequenz meinst Du eigentlich? Die mech. des Reglers, die elektrische der Lima oder die vielen mechanischen des Aufbaus? Rippel in der Ausgangsspannung kommen natürlich auch durch die begrenzte Zahl der Kommutatorlamellen zustande, aber das meinst Du nicht, oder? DIE Ursache für Stromrippel habe ich oben erklärt.

ich meine die zeit, die das LR glied der lima hat, um auf 95% des maximalstromes zu kommen. aus dieser Zeitkonstante (bei der felswicklung müsste die irgendwo zwischen 15 und 25ms liegen) das rippeln, was ich gemessen habe lag immer verblüffend nah an dieser frequenz. die schaltfrequnz des mechanischen reglers lässt sich nur bedingt bestimmen ... die liegt irgendwo zwischen 100 und 200 herz.

im allgemeinen geht der mechanische regler recht gut... wobei ich die heute nachmesse... ich hatte da mal einen, der hat ab 4000 upm einfach mal 1V mehr rausgebracht. ein anderer regler hat von 1000 bis 6000 upm nur um 0,3V mehr geregelt. naja die dinger sind halt alt ..

Ein Kumpel von mir fährt gegenwärtig auch noch den mechanischen Regler im Berliner Roller, die sind ja auch Jahrzehnte lang gegangen. Wobei ich glaube, er hat einen erwischt, dessen Regelspannung eher nach oben hin abweicht, denn er fährt immer mit Licht und hat sogar eine volle Batterie
Die meisten mechanischen Regler - wenn sie denn noch original eingestellt sind - schaffen das nicht. Im Neuber-Müller MZ-Buch steht extra der Hinweis zum Nachjustieren der mech. Regler für Taglichtfahrt.
Ein Lob muss ich mal den mech. 12V-Reglern für die Drehstrom-Lima der ETZ aussprechen, die sind einfach der letzte Schrei der DDR-Elektrik gewesen , da gibt es kaum Probleme.
Im Fall der BK und allen anderen 6V-Fahrzeugen ist das Nachmessen, die aufwändige Einstellerei mit dem Biegen der Anschläge und die Charakteristik mir allerdings ein Dorn im Auge. Am Ende bricht noch eine alte Rückholfeder einer Kontaktzunge und man steht irgendwo in der Pampa...

mit den kennlinien wäre super ...

wenn du willst können wir das auch mal zussammen machen .. ich habe ja so einen teststand - da kann man basteln und testen, wie man lustig ist. das macht vorallem so viel spaß, weil die bedingungen sehr reproduzierbar sind.

Das klingt wirklich gut, danke für das Angebot. Sollten wir mal machen. Einen Teststand hätte ich auch gern, gerade wegen der Reproduzierbarkeit und der besseren Luft in der Garage!

Gruß,
Daniel

[Oldie]

Hallo Leute,
danke für die umfangreichen Erläuterungen, aber ich versteh nur Bahnhof.... Ich muß aber kein Elektroniker sein um auszurechnen, dass die Lima bei einer Nennleistung von 45 Watt schnell überlastet ist, wenn ich mit Beleuchtung fahre und dann noch eine entladene Batterie habe. Beleuchtung plus Zündung betreibt die Lima schon an der Leistungsgrenze. Wenn dann noch ein paar Ampere für die Batterie dazukommen ist die Lima überlastet und niemand verhindert das.
Das Prinzip mag bei leistungsstärkeren Limas funktionieren, wo Reserven vorhanden sind. Ich fahre selbst seit Jahren einen "Polen-Regler" in meiner AWO (allerdings in der Lampe montiert) ohne Probleme. Allerdings mit einer 60 Watt TS-Lima und einem kleinen Blei-Gel-Akku, der nur geringe Ladeströme zieht.
Gruß Oldie

[ddomes]

Hallo Oldie,
Ich gebe Dir Recht, dass die 45W Nennleistung rechnerisch nicht ausreichen, um alle Verbraucher zu versorgen. Bei all den Details ist das wohl etwas zu kurz gekommen:
Die Nennleistung der Lichtmaschine gilt unter den Betriebsbedingungen, wie sie mit mechanischem Regler auftreten. Ein elektronischer Regler kann einiges besser und erzeugt demnach auch geringere Verluste in der Lichtmaschine. Da bei bekannter Umgebungstemperatur nur die in der Maschine auftretenden Verluste für die Nennauslegung relevant sind, ist die Typenschildangabe unter diesen Bedingungen nicht bitterernst zu nehmen.

Gruß,
Daniel

[Oldie]

Hallo Daniel,
also für einen Regler mit Strombegrenzung würde ich gerne 60 Euro oder sogar mehr ausgeben. Ansonsten kann ich den Vorteil Deines Teils gegenüber marktüblichen Geräten nicht erkennen. MZB bietet einen Regler für 38,- Euro der komplett vergossen im Alu-Gußgehäuse geliefert wird. Der ist sogar universell für plus und minusgeregelte Feldwicklungen einsetzbar. Dieser ist sehr kompakt und läßt sich auch wunderbar auf der Lima befestigen, obwohl ich immer einen Platz weg von Hitze und Vibrationen (Lampe) wählen würde.
http://www.lima.mz-b.de/regler/6vplus.htm
Gruß
Oldie