Seltsames Ladeverhalten der Lima

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Curdin
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Seltsames Ladeverhalten der Lima

Beitrag von Curdin »

Hallo Heinkelschrauber, bin gerade etwas ratlos bei einem Heinkel 103A0 mit Siba- Anlage. Folgendes Verhalten: Neue Batterien, geladen und somit ok. Zündschlüssel ins Zündschloss gesteckt und die Ladekontrolllampe leuchtet wie sie soll. Roller startet super, Anlasser dreht schön durch und er springt sofort an, dabei erlischt die Ladekontrolllampe. An der Batterie kommen bei erhöhter Drehzahl 13,9 bis 14,2 Volt an. Sobald aber die Drehzahl das erste mal ins Standgasniveau sinkt, geht die Ladekontrolllampe an und bleibt konstant an. Die gemessenen Volt sind dann bei 12 und ein paar Zerquetschte. Dies änder sich auch nicht mehr, wenn ich erneut Gas gebe.
Wenn ich aber den Motor ausschalte und neu starte habe ich die gleichen Werte wie beim ersten Mal. Hatte den Regler schon gegen einen neuen getauscht, der sicher funktioniert.
Seltsam finde ich dass der Fehler reproduzierbar ist.
Auch noch auffällig war die Messung der ungeregelten Spannung. Da spuckt mein Messgerät etwas von 3 Volt aus!

Ich denke ich muss mich nochmals um die Lichtmaschine kümmern. Diese sah zwar sehr gut aus (Kohlen ok) und ich habe diese auch peinlichst gereinigt.
Vielleicht hat jemand gerade eine Idee um mir das We zu versüssen, wo ich anfangen soll zu suchen.

Gruess Curdin
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verbert
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Re: Seltsames Ladeverhalten der Lima

Beitrag von verbert »

Servus Curdin,

ganz schnell ein paar Gedanken zur Wochenendversüßung: Das ist wahrhaftig ein interessantes Phänomen. Wir sollten uns zunächst überlegen, was anscheinend an Deiner Lichtmaschine noch heil ist und was passieren muss, damit dieses Fehlerbild entsteht.

Welche Komponenten haben wir in der Lichtmaschine?

1. Den Rotor
2. Die Anlasserspulen
3. Die Feldspulen
4. Die Kohlen
5. Regler

Fangen wir zunächst von hinten an. Bei Regler und Kohlen gehen wir davon aus, dass diese in Ordnung sind, wenn ich Deine Schilderungen recht verstehe.

Was ist mit dem Rotor?

Im Rotor wird die Spannung induziert, die die Lichtmaschine liefert. Aber der Rotor ist auch ein Teil des Anlassers. Der Anlasser funktioniert aber tadellos und wir können daher davon ausgehen, dass der Rotor in Ordnung ist.

Was ist mit den Anlasserspulen?

Der Stator besteht aus zwölf Spulen. Sechs Anlasserspulen und sechs Feldspulen. Anlasserspulen und Rotor bilden zusammen den Anlasser, also den Elektromotor zum Starten. Der geht. Wissen wir. Also können wir davon ausgehen, dass die Anlasserspulen auf dem Stator in Ordnung sind.

Was ist dann mit den Feldspulen?

Sie bilden jetzt den letzten Teil der Lichtmaschine und da Deine Lichtmaschine nicht ordnungsgemäß funktioniert, liegt der Fehler mit hoher Wahrscheinlichkeit bei diesen Feldspulen.

Was ist die Aufgabe der Feldspulen?

Die Feldspulen müssen ein magnetisches Feld aufbauen. Dieses Feld ist notwendig, damit im Rotor durch die Drehbewegung eine Spannung induziert werden kann. Die Spannung ist abhängig von der Drehzahl des Motors und der Stärke des Magnetfeldes, welches durch die Feldspulen erzeugt wird. Je höher die Drehzahl und je größer die Feldstärke, umso höher die induzierte Spannung.
Und bei einer Spule wiederum gilt: Je höher der Strom, der durch sie fließt, umso größer die Feldstärke.

Die induzierte Spannung leg man nun an die Feldspulen an, diese haben einen endlichen Widerstand und somit fließt ein Strom und das Magnetfeld entsteht, welches dafür notwendig ist, dass wiederum eine Spannung induziert wird. Das klingt ein bisschen danach, dass sich die Katze in den Schwanz beißt und daher heißt das Biest auch selbsterregte Reihenschlussmaschine.


Jetzt zu Deinem Fehlerbild:

Du startest den Motor und solange die Drehzahl oben ist, liefert Deine Lichtmaschine eine Spannung, die höher ist, als die Spannung Deiner Akkus. Das bedeutet, Deine Feldspulen erzeugen ein magnetisches Feld. Die Frage ist nur: Wie stark ist dieses Feld bei welchem Strom?
Bei einer hohen Drehzahl wird die Magnetisierung der Feldspulen stark abgeregelt. Das erkennt man daran, dass die ungeregelte Spannung der Lichtmaschine bei hohen Drehzahlen um die 80V erreicht. Nun stimmt ja irgendetwas nicht mit Deiner Lichtmaschine. Es ist also denkbar, dass Deine Lichtmaschine bei hohen Drehzahlen mit Müh und Not gerade mal diese Spannung von 13,9V – 14,2 V zustande bringt. Dass Dein Regler gar nicht abregelt, sondern dass diese Spannung (13,9V -14,2V) die maximale oder auch ungeregelte Spannung ist, die Deine Lichtmaschine noch entwickeln kann.

Das würde bedeuten, dass Deine Feldspulen in Mitleidenschaft gezogen sind. Das kann nun zwei Gründe haben: Entweder der Strom fließt nicht durch alle sechs Spulen, sondern vielleicht nur durch drei und nach der dritten Spule hast Du einen Massenschluss. Dann würden nur noch drei Spulen das Feld aufbauen und das wäre dann zu schwach, um im Rotor eine höhere Spannung zu induzieren und regelbar wäre das dann auch nicht mehr, aber das jetzt nicht so wichtig.

Das wäre jedenfalls ein denkbarer Fehler.

Oder aber, Du hast einen bzw. mehrere Windungsschlüsse. Das bedeutet, dass die Windungen untereinander elektrischen Kontakt haben. Das heißt, es fließt ein höherer Strom bei gleicher Spannung, da der ohmsche Widerstand kleiner wird (Der Strom nimmt ein paar Abkürzungen und fließt nicht durch den ganzen Draht.). Wenn aber die Spulen nicht so durchflossen werden, wie es sein soll, dann baut sich auch kein anständiges Magnetfeld auf. Und wenn das Magnetfeld schwach ist, wird keine hohe Spannung induziert. Aber kann natürlich sein, dass die Spulen zusammen gerade noch so, trotz der Windungsschlüsse, ein Magnetfeld aufbauen, das reicht um bei hoher Drehzahl die 13,9V – 14,2 V zu induzieren.

Auch dieser Fehler ist denkbar.

Aber wie würde sich bei einem dieser Fehler das Verhalten erklären, dass diese Spannung von 13,9 V – 14,2 V nur nach dem Start induziert wird, aber nachdem die Motordrehzahl einmal auf Standgasniveau abgesunken ist, zusammenbricht und nicht wieder steigt, obwohl man die Drehzahl wieder hochtreibt?

Jetzt wird es ein wenig spekulativ:

Beim Starten wird über das Anlasserrelais die volle Akkuspannung auf die Anlasserspulen gegeben, aber eben auch auf die Feldspulen. D.h. bei Starten werden die Feldspulen mit einer Spannung von rund 13V (voller Akku) versorgt (kann schon sein, dass beim Anlassen die Spannung etwas einbricht, aber man hält den Anlasser ja meist noch einen kurzen Moment gedrückt, wenn der Motor bereits läuft, also steigt die Spannung in diesem Moment auch wieder.). Diese 13V oder auch 12V reichen wohl aus, um eine Magnetisierung in der Feldspulen zu erzeugen, mit der dann die induzierte Spannung auf 13,9V – 14,2V steigen kann.

Sinkt nun die Drehzahl soweit ab, dass die induzierte Spannung unter die Akkuspannung fällt (Ladungskontrolllampe geht an, Rückstromrelais spricht an), also der Motor auf Leerlaufniveau geht, fällt damit auch die Magnetisierung in den Feldspulen. Wenn diese Spulen nun in Mitleidenschaft gezogen sind, kann es sein, dass die Magnetisierung bei der niedrigen Spannung so klein wird, dass die induzierte Spannung nicht mehr zur Selbsterregung ausreicht. Der Prozess kommt dann nahezu zum Erliegen und die Spannung steigt auch nicht mehr, auch wenn die Drehzahl erhöht wird. (Das sind wahrscheinlich Deine 3V ungeregelte Spannung)

Das wäre eine denkbare Erklärung. Aber sie ist auch ein wenig spekulativ. Nur: Was tun jetzt?

Als erstes würde ich überprüfen, ob diese Theorie stimmen kann. Dazu solltest folgendes machen: Du startest den Motor und hältst die Drehzahl oben. Jetzt müsstest Du die 13,9V – 14,2V messen können. Nun lässt Du die Drehzahl sinken, bis die Ladungskontrolllampe brennt. Jetzt Drehzahl wieder hochziehen, nun dürfte die Lampe nicht ausgehen – hast Du ja auch so beschrieben. Und nun bei roter Lampe und hoher Drehzahl drückst Du den Anlasser, nun müsste die Lampe ausgehen und wenn Du den Anlasser wieder loslässt, müsste sie aus bleiben. Alles bei hoher Drehzahl.

Wenn es so passiert, dann ist ziemlich sicher, dass die Theorie stimmt. Und dann müsstest Du als nächstes herausfinden, ob Deine Feldspulen Massenschluss oder Windungsschluss haben.

Um den Massenschluss zu prüfen: Musst Du den Rotor abziehen und die Kabel DF und D+ vom Regler lösen. Von Kabel D+ und DF muss der Widerstand zu Masse jetzt unendlich sein. Das kannst Du mit einem beliebigen Multimeter messen.

Hast Du einen Massenschluss, dann ist der Widerstand halt in der Nähe von 0 Ohm.
Wenn das so sein sollte, musst Du gucken, ob Du den Massenschuss findest.

Hast Du keinen Massenschluss, dann hast Du aller Wahrscheinlichkeit nach einen bzw. mehrere Windungsschlüsse. Die kannst Du nicht so einfach messen. Dazu müsstest Du einen Schwingkreis aufbauen und Dir dann die Kurve im Oszilloskop anschauen. Aber Du kannst eine Sache machen: Miss den ohmschen Widerstand von DF zu D+, das sollten so 4 Ohm sein. Wenn es bedeutend weniger ist, dann hast Du Windungsschlüsse.

Und wie wird es nun wieder heile?

Wie gesagt: Bei einem Massenschluss hast Du eine Chance. Da hat sich meist nur die Isolierung an einer Stelle durchgescheuert. Das kannst Du meist wieder hinfummeln.

Beim Windungsschluss ist – wie Bernd so gerne sagt – die Kacke am Dampfen. Dann müssen neue Spulen her.

Aber, Achtung Spoiler: Ich bin ganz guter Hoffnung, dass auch in solchen Fällen die Kacke nicht mehr allzu lange am Dampfen ist. :-)


Soweit erstmal.

Bonne chance!

Viele liebe Grüße aus Wiesbaden Euer volker

P.S.: Noch ein Wort zu den 12V und ein paar Zerquetschten. Ich glaube nicht, dass Du hier die Spannung der Lima misst. Ich denke, dass Du da die Akkuspannung misst.

P.P.S.: Eine ungeregelte Spannung von max. 3V stützt die Theorie, dass das System so sehr am Boden liegt, dass die Selbsterregung nicht mehr funktioniert.
Rued
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Re: Seltsames Ladeverhalten der Lima

Beitrag von Rued »

Echt guter Beitrag!!!
Ulli_kln
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Re: Seltsames Ladeverhalten der Lima

Beitrag von Ulli_kln »

Hallo Curdin,

versuche doch mal spaßeshalber bei laufendem Motor den Zündschlüssel noch mal zum „Starten“ ganz rein zu drücken (nachdem die Lade-Kontroll-Leuchte dauerhaft rot leuchtet).
Das Phänomen habe ich bei meinem Prunkstück.
Rote Lampe geht manchmal während der Fahrt an und nach Drücken des Zündschlüssels ist sie dann wieder aus.
Viele Grüße
Ulli
Curdin
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Re: Seltsames Ladeverhalten der Lima

Beitrag von Curdin »

herzlichen Dank für die sehr ausführliche Fehlersuche und die konstruktiven Lösungsvorschläge. Das We ist versüsst, denn solch kompetente Antworten in so kurzer Zeit - wow, vielen Dank.

Ich werde am Montag wieder dran gehen und berichten.
Euch allen ein schönes Wochenende.

Gruess Curdin
Curdin
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Re: Seltsames Ladeverhalten der Lima

Beitrag von Curdin »

Hallo zusammen
heute die Tips umgesetzt. Heinkel gestartet und nachdem die Lampe nach dem ersten Standgas anging wieder etwas Gas gegeben und den Anlasser nochmals gedrückt. Zack - Lampe aus und wieder 14 Volt anliegend!
Es liegt also dev. an den Spulen der Lichtmaschine. Bin momentan mit meinem Kunden das weitere Vorgehen am besprechen.
Ich bereite mich schon mal auf den Ausbau vor um die Lichtmaschine zum Club zu senden. Dies ist halt von der Schweiz aus immer mit Kosten verbunden.

Halte euch auf dem laufenden.
Gruess Curdin
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verbert
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Re: Seltsames Ladeverhalten der Lima

Beitrag von verbert »

Hoi Curdin,

das ist wirklich spannend. Ich denke auch, die Diagnose ist klar: Die Feldspulen sind schadhaft. Und ich befürchte es sind Windungsschlüsse. :( Es ist eben so: die Spulen sind sehr alt und sie sind ihr Leben lang starken Vibrationen ausgesetzt. Wenn man sich diese Spulen mal im Schnitt anguckt, dann sehen sie oft so aus.

Feldspulen im Schnitt. Bosch (links) Siba (rechts)
Feldspulen im Schnitt. Bosch (links) Siba (rechts)

Man sieht, wie sich die Kupferdrähte über die Jahre förmlich ineinander gearbeitet haben. Dass das ein 60 Jahre alter Lack nicht einfach so wegsteckt, kann man sich nicht nur denken, man kann die Windungsschlüsse fast schon sehen.

Aber was soll's – alles im Leben hat eben zwei Seiten, auch das Heinkelfahren. :D

Viele liebe Grüße aus Wiesbaden Euer volker

P.S.: Nebenbei, was man im Bild auch schön sieht, ist der Grund für die unterschiedlichen ohmschen Widerstände der Feldspulen bei Bosch und Siba. Bosch hat einen Kupferdraht mit kleinerem Querschnitt und mehr Wicklungen, deshalb der höhere Widerstand.
Ulli_kln
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Re: Seltsames Ladeverhalten der Lima

Beitrag von Ulli_kln »

Hallo Volker,
spricht denn was dagegen, sich (zunächst) mit dem nochmaligen Starten bei laufendem Motor zu helfen (wenn die rote Leuchte während der Fahrt angeht)?
Oder kann damit der Schaden vergrößert werden?
Viele Grüße
Ulli
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heinkel-bernd
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Re: Seltsames Ladeverhalten der Lima

Beitrag von heinkel-bernd »

Servus Volker,

Hut ab, vor so viel praxisnahem Fachwissen und
den unkomplizierten Erklärungen :D

Bleib schön gesund und
Viele heinkelige Grüße
BERND aus Bayreuth
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verbert
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Re: Seltsames Ladeverhalten der Lima

Beitrag von verbert »

Servus Ulli,

das Fehlerbild ist doch etwas anders, als das von Curdin, wenn ich Dich richtig verstanden habe. Ist es so? Du fährst mit vernünftiger Drehzahl und dann plötzlich leuchtet die Lampe, ohne dass Du vorher die Drehzahl abgesenkt hast. Durch Drücken des Starters normalisiert sich das Ganze dann wieder. Aber der Fehler scheint zufällig, Du kannst ihn weder provozieren noch reproduzieren?
Kannst Du versuchen, all Deine Beobachtungen zu beschreiben? Das wäre super.

Ich hatte mal das Problem, dass die Lampe nur sehr zögerlich ausgegangen ist. Also nicht sofort nach dem Starten des Motors, sondern erst, nachdem er etwa zwei Sekunden auf höher Drehzahl lief. Ich glaube, da hatte ich auch einige Windungsschlüsse. Wenn es zu viele Windungsschlüsse werden passieren zwei unschöne Dinge: Zum einen muss ein höherer Strom durch die lädierten Spulen fließen, damit noch einigermaßen ein Magnetfeld aufgebaut wird. D.h. der Regler regelt kaum ab und die volle Spannung steht die meiste Zeit an den Spulen an. Das sind, bei sagen wir mal 3,5 Ohm und 14 V, dann nach U = R * I rund 4A. Und mit P = U * I bedeutet das, dass da P = 14 V * 4A = 56W im Stator verbraten werden. Das ist nicht wenig, so eine 60W-Glühlampe mag man nicht anfassen (Himmel, was ein Vergleich, ich werde alt, die Dinger sind doch schon seit Jahren nicht mehr im Handel! :lol: ). Das belastet die Kohlen und auch den Rotor, denn die 4A fließen ja zusätzlich zum Strom der Nutzleistung, also Licht und Zündung.

Und auch unschön ist Nummer zwei: Durch die Windungsschlüsse sinkt der ohmsche Widerstand der Feldspulen – wenn man unisolierten Kupferdraht nähme, also den maximalen Windungsschluss herstellt, dann läge der Widerstand bei nahe 0 Ohm, denn dann sind da sechs Kupferblöcke in Reihe geschaltet. Aber selbst wenn die Feldspulen noch 2 Ohm haben, aber die Lima noch irgendwie 14V erreicht, dann fließen da 7A durch die Feldspulen oder auch: da werden dann rund 100W verheizt. Da werden dann irgendwann die Feldspulen gegrillt. Das ist bei mir passiert. Der Stator sah aus wie ein durchgebrannter Toaster. Ich schau mal, ob ich noch was in der Werkstatt finde, dann poste ich noch ein Bild.

Bei den erhöhten Verlustleistungen kann man auch zugucken, wie die Kohlen abbrennen. Also wer einen ungewöhnlich hohen Verschleiß seiner Kohlen wahrnimmt, der hat womöglich einen Hinweis, dass seine Feldspulen nicht mehr der wahre Jacob sind.

Nun noch zu Deiner ursprünglichen Frage: Also die Feldspulen schädigst Du mit dem „Nachdrücken“ sicher nicht. Ich denke aber, dass Du einen erhöhten Strom durch Deine Lima schickst (also nicht durch das Nachdrücken, sondern wegen der wahrscheinlichen Schädigung Deiner Feldspulen; siehe Erklärung oben), und das belastet natürlich auch den Rotor. Und auf den musst Du aufpassen. Statorspulen wickeln ist eine Technik, einen Rotor neu zu wickeln ist eine Kunst.

Weiß nicht so recht, was ich Dir raten soll. Also was ich zur Beruhigung sagen kann: Bei meiner gegrillten Lima hat es der Rotor überlebt. Aber ich weiß nicht, ob das immer so ist.

Mh, hilft auch nicht viel, oder? Aber, hey, ist alles weder Rocket Science noch Schwarze Kunst, und Du bist ja nicht alleine, was auch passiert, es wird sich eine Lösung finden lassen. :D

Herzliche Heinkel-Grüße aus Wiesbaden Euer volker
Zuletzt geändert von verbert am 15.06.2021, 15:36, insgesamt 2-mal geändert.
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