Manfred vom Honda Forum ( http://www.honda-board.de ) , das ich jedem Hondapiloten nur ans Herz legen kann, hat mir dankenswerterweise gestattet seine Anleitung zur Prüfung des Ladekreislaufs und auch die Auswertungstabelle als Download auf meine Seite zu stellen. Ist sehr gut geschrieben und enthüllt einige Mirakel wenns um die Energieversorgung am Bike geht.

 

 

Nachfolgend eine Messanleitung für fremderregte Generatoren und Regler/Gleichrichter

Im Anhang ist eine Messanleitung die unter Exel eine bequeme Auswertung der Messwerte ermöglicht.

Die Messungen und die Bewertungen können nicht jeden Schadensfall erkennen. Wie üblich erfolgt diese Hilfestellung unter Ausschluss jeglicher Gewährleistungen. Die Messungen werden auf eigenes Risiko vorgenommen. Die üblichen Sicherheitsvorkehrungen bei Arbeiten an spannungsführenden Bauteilen und bei laufendem Motor sind zu beachten (siehe dazu Werkstatthandbuch)

Diagnose Ladesystem eines fremderregten Generators


Zum Einstieg in die Diagnose soll kurz der Aufbau und die Funktion der fremderregten Generatoren und der dazugehörigen Regler und Gleichrichter wiederholt werden.

Der Bedarf an elektrischer Energie hat bei modernen Krafträdern stark zugenommen. Mit zunehmendem Einzug der Elektronik in die Kraftfahrzeugtechnik wurden viele Steuerungs- und Regelungsaufgaben nicht mehr mechanisch, sondern durch elektrische Aggregate ausgeführt, z. B. elektrisch angetriebener Lüfter, elektrisch betätigte Einspritzventile, Lambdasondenheizung,.
Ein weiterer Bedarf an elektrischer Energie wurde durch den Einzug der Komfort- und Sicherheitselektronik hervorgerufen, z. B. ABS-Systeme, Kommunikationssysteme usw.

Die neue Generation von Drehstromgeneratoren für Motorräder kann Leistungen von etwa 800 W abgeben, dies entspricht bei 14 V-Generatoren einem Strom von etwa 60 A. Um die bei diesen Strömen im Generator entstehende Verlustwärme abführen zu können, müssen die Generatoren entsprechend gekühlt werden.

Die Erzeugung der elektrischen Energie im Kraft-Fahrzeug erfordert zusätzlichen Kraftstoff. Gibt ein Generator eine Stunde lang eine Leistung von 400 W ab, so verbraucht er zur Erzeugung dieser Energie etwa 0,2 ltr. Ottokraftstoff.

Aufgaben des Generators:

Während des Betriebes des Kraftfahrzeuges die elektrischen Verbraucher mit Energie zu versorgen und die Starterbatterie zu laden.

Eigenschaften
- Hohe Leistung bei kleiner Bauweise und geringem Gewicht (kleines Leistungsgewicht und geringe Massenträgheit)
- Leistungsabgabe schon bei Motorleerlauf möglich, dadurch frühzeitiger Ladebeginn der Starterbatterie
- verschleißarm, dadurch geringer Wartungsaufwand und lange Lebensdauer
- mechanisch und elektrisch robuste Ausführung
- hohe Drehzahlfestigkeit.

Bauliche Ausführungen:

Fremderregte Drehstromgeneratoren werden beim Motorrad in 2 grundsätzlichen Ausführungen verbaut.

Drehstromgenerator fremderregt als Klauenpolläufer z.B. CB900F

Die Ladespulen sind im Stator feststehend montiert. Das Magnetfeld wird durch eine rotierende Feldwicklung erzeugt. Der Erregerstrom wird über Bürsten und Schleifkontakte auf die rotierende Erregerwicklung übertragen.

Drehstromgenerator fremderregt als Leitstückläufer z.B. CBR1000F.

Auch hier sind die Ladespulen im Stator feststehend verbaut. Die Erregerwicklung ist ebenfalls feststehend verbaut. Im Luftspalt zwischen Erregerwicklung und Stator rotiert der Leitstückläufer der den magnetischen Fluss beeinflusst und dadurch die Spannungsinduktion ermöglicht.

Merkmale der fremderregten Drehstromgeneratoren

• Keine Permanentmagnete
• Elektromagnet durch eine Feldwicklung (Rotorwicklung)
• 3 Spulen in Stern- oder Dreieckschaltung (Dreieckschaltung hat bei niedrigen Drehzahlen die höhere Stromabgabe.)
• Keine Masseverbindung von den Lichtmaschinenspulen zur Fahrzeugmasse.
• Transistorregler mit externer (= geschaltetes Plus, Klemme 15, an Regler/Gleichrichter) Spannungsinformation.
• 3-Phasen-Vollweg-Diodengleichrichter mit 6 Dioden.
• Minusleitung der Feldwicklung geht über den Transistorregler auf Fahrzeugmasse.
• Ladestromregelung effektiver, Strom wird nur im benötigten Umfang erzeugt.

Schaltungsarten:

Die drei Ladespulen können entweder als Stern- oder Dreieckschaltung  angeordnet werden.
Bei der Sternschaltung wird bei niedrigen Drehzahlen eine größere Ladespannung, bei der Dreieckschaltung ein größerer Ladestrom erzeugt.

Eine Sonderschaltung ist die Sternschaltung mit Mittenabgriff. Hier wird über den Mittelpunkt zusätzlicher Ladestrom zur Verfügung gestellt.

Da die erzeugte Spannung des Generators eine Wechselspannung ist, die Batterie und viele andere Verbraucher z.B. alle elektronischen Schaltungen auf eine Gleichspannung angewiesen sind, muss die Spannung gleichgerichtet werden.

Gleichrichterschaltung fremderregter Drehstromgenerator

Vom Plus der Spule gelangt der Ladestrom über eine Plusdiode zu Batterieplus und von Batterieminus über die Masseverbindung des Regler/Gleichrichters und zwei Minusdioden zurück zur Spule. Die Dioden lassen den Strom nur in einer Richtung passieren.
Wechselt die Polarität der erzeugten Wechselspannung fließt der Ladestrom über 2 Plusdioden zur Batterie und eine Minusdiode zurück zum anderen Ende der Spule.
Da bei dieser Schaltung alle drei Phasen der Wechselspannung genutzt werden wird sie auch als Dreiphasen-Vollweggleichrichtung bezeichnet.

Spannungs- und Stromregelung

Um ein schädliches Überladen der Batterie zu verhindern, aber auch um zu hohe Spannungen an elektrischen und elektronischen Bauteilen zu verhindern muss die Ladespannung geregelt werden.
Die Spannungs- und Stromregelung beim fremderregten Drehstromgenerator erfolgt über das Ein- und Ausschalten des Erregerstromes der durch die Feldwicklung fließt.
Bei geschlossenem Stromkreis baut sich um die Feldwicklung ein Magnetfeld auf, dessen Feldlinien die Statorwicklung schneiden und dabei die Spannung induzieren.
Wird nun der Stromkreis geöffnet, bricht das Magnetfeld zusammen und die Spannungsinduktion schwächt sich parallel dazu ab.
Über Klemme 15 (geschaltetes Plus) wird die Erregerwicklung mit Spannung versorgt. Von der Erregerwicklung geht der Stromkreis über den Regler (Transistor) auf Masse und weiter zu Batterie Minus.
Wird nun über die Klemme 15 am Regler ein Überschreiten der zulässigen Ladespannung festgestellt, wird die Basisspannung am Transistor abgeschaltet. Dadurch wird die Verbindung zwischen Kollektor (Anschluss der Feldwicklung) und Emitter (Anschluss an Masse) gesperrt und der Erregerstromkreis ist unterbrochen.
Das zusammenbrechende Magnetfeld der Feldwicklung induziert dabei eine Spannung in der Feldwicklung, die den Transistor gefährden würde.
Deshalb ist in der Reglerschaltung eine Freilaufdiode verbaut, die einen langsamen Magnetfeldabbau ermöglicht und somit schädliche Spannungsspitzen verhindert.
Durch den Magnetfeldabbau wird die Spannungsinduktion in der Statorwicklung reduziert und die Ladespannung und damit auch der Ladestrom begrenzt.
Diagnose des Ladesystems:

Das abgedruckte Messprotokoll steht ihnen zum Download zur Verfügung.
Die Excel-Datei wurde unter Excel2003 erstellt und ist gegen unbeabsichtigte Veränderungen geschützt.
In die gelben Felder können Sie Ihre individuellen Fahrzeug-, Kunden- und technische Daten eintragen.
Die Datei lässt sich auch in Ihrer EDV nach Ihren Kriterien speichern. Es wird weiterhin empfohlen dem Kunden einen Ausdruck des Messprotokolls zusammen mit der Rechnung auszuhändigen.

Die in der Tabelle eingetragenen Kabelfarben entsprechen den von Honda verwendeten Kabelfarben, bei Fahrzeugen anderer Hersteller muss hier entsprechend angepasst werden.
Die Messwertabhängigen Beurteilungen des Istwerts wurden nach bestem Wissen und Gewissen erstellt. Sie können eine eigene fachliche Wertung jedoch nicht ersetzen, da unter Umständen Fehler denkbar sind die in der Datei nicht berücksichtigt werden konnten (wenn z.B. Gleichrichter und Lichtmaschine gleichzeitig defekt sein sollten).

Erläuterungen zu den einzelnen Messungen:

Ruhespannung:
Die Ruhespannung wird zwischen Batterie Plus und Minus gemessen. Es ist darauf zu achten, dass direkt am Batteriepol gemessen wird und nicht an verschraubten Kabeln.  Diese Messung dient in erster Linie dazu, festzustellen ob die Batterie für die weiteren Messungen noch ausreichend geladen ist. Normale Batterien besitzen eine Ruhespannung von etwa 12,2 bis 12,6 V, wartungsfreie Batterien eine Ruhespannung von 12,8 – 13,2V. Bei unzureichender Ruhespannung ist die Batterie zu laden und ggfs. einem Belastungstest zu unterziehen.

Ladespannung:
Die Messung der Ladespannung erfolgt in zwei Durchgängen, einmal mit und einmal ohne eingeschaltete Verbraucher (Licht, Blinker usw.). Während der Messung sollte die Drehzahl von der Leerlaufdrehzahl beginnend auf etwa 4000 – 5000 min-1 gesteigert werden. Bei modernen Ladesystemen wird bereits bei Leerlaufdrehzahl eine Spannung zu messen sein die höher als die Ruhespannung liegt. Spätestens bei erhöhter Leerlaufdrehzahl sollte die Ladespannung gegenüber der Ruhespannung höher liegen.
Die in der Tabelle eingetragenen Sollwerte sind als ungefähre Werte zu verstehen.

Ruhestrom
Die Messung des Ruhestromes soll einen unzulässig hohen Stromverbrauch bei ausgeschalteter Zündung dokumentieren.
Eine unzureichend geladene Batterie kann auch bei funktionierendem Ladesystem und langen Standzeiten z.B. durch ein Alarmanlage, Radio usw. entstehen.
Es ist daher wichtig, dass bei der Messung die Zündung ausgeschaltet wird. Zusätzliche „heimliche“ Verbraucher sollten aber noch nicht vom Bordnetz getrennt werden, um den Stromverbrauch ermitteln zu können.

Vor Beginn der Messung ist die Funktion des Multimeters im Messbereich Milliampere (DC, Gleichstrom) unbedingt zu prüfen.
Da nicht auszuschließen ist, dass die Sicherung für diesen Messbereich durchgebrannt ist, kann Ihnen das Messgerät evtl. einen Verbrauch von 0,0 mA anzeigen, obwohl in Wirklichkeit ein Strom fließt.
Zur Prüfung des Messgerätes verbinden Sie bitte eine kleine Glühbirne (1,2 oder 1,7 Watt) mit Messgerät und einer 12V Batterie. Der erwartete Strom beträgt bei einer 1,2 W Birne etwa 100 mA und bei einer 1,7W Birne etwa 140 mA.
Sollte  der Ruhestrom höher liegen als vom Hersteller angegeben, sollten Sie kontrollieren ob zusätzliche Verbraucher montiert sind. Zur Eingrenzung des fehlerhaften Stromkreises empfiehlt es sich, die einzelnen Sicherungen aus dem Sicherungskasten zu entfernen um die möglichen schadhaften Verbraucher zu lokalisieren.

Generatorprüfung:
Es gibt einen alten Merkspruch:
„Wo kein Strom, da kein Ohm“
Wenn in einem Stromkreis kein Strom fließt machen sich vorhandene Widerstände nicht bemerkbar.
Viele Fahrzeughersteller geben Ihnen in den Werkstatthandbüchern an, dass die Leerlaufspannung des Generators geprüft werden soll. (Messung der Generatorspannung bei laufendem Motor, ohne dass der Generator mit dem Regler/Gleichrichter verbunden ist)
Bei dieser Messung fließen durch das Messgerät nur winzige Ströme, da die Messgeräte üblicherweise einen Innenwiderstand von 10.000.000 Ohm besitzen. Etwaige Leitungsschäden (gebrochene Litzen, Schadhafte Lötstellen)  werden bei diesen kleinen Strömen nicht sichtbar werden.
Problematisch bei dieser Nulllastprüfung ist auch eine denkbare Einleitungen von Spannung (60 – 100V) über einen Masseschluss in das Bordnetz.
Lassen Sie daher bitte den Generator am Regler/Gleichrichter montiert. Auch die Batterie bleibt wie gewohnt angeschlossen.
Mit dem Multimeter wird jetzt die Wechselspannung gemessen. Da im Generator 3 Spulen verbaut sind, müssen Sie diese Messung für alle drei Anschlussvarianten an den gelben oder weißen Kabeln wiederholen.
Bei funktionierendem Regler/Gleichrichter wird die gemessene Wechselspannung mit zunehmender Drehzahl ein weitgehend konstantes Niveau besitzen. Der Grund für dieses Messergebnis liegt in der Reglercharakteristik.

Spannungsverlustmessung

Die Spannungsverlustmessung dient dazu, evtl. vorhandene Schäden an den Kabelverbindungen zwischen Regler/Gleichrichter und Batterie zu erkennen. Insbesondere Masseverbindungen können bei älteren Fahrzeugen schadhaft sein. Auch hier bleibt das vollständige System angeschlossen.

Spannungsinformation

Bei den  Regler/Gleichrichtersystemen von fremderregten Drehstromgeneratoren erfolgt die Regelung über einen Transistor. Transistoren benötigen aber immer eine ausreichende Basisspannung. Die Spannungsinformation über die Ladespannung wird aus dem gleichen geschalteten Plus entnommen, das auch zur Ansteuerung des Transistors dient. Bei fehlerhafter Informationsspannung kann der Regler den richtigen Abschaltzeitpunkt nicht erkennen.

Diodenprüfung

Zur Diodenprüfung wird der Regler/Gleichrichter ausgebaut. Mit dem Multitester wird dann in der Messeinstellung Diodentest die Durchlass- und Sperrwirkung der Dioden geprüft. Bei wenigen Messgeräten kann bei guter Diode in Durchlassrichtung auch ein Wert von 550 - 650 mV angezeigt werden. Insgesamt sind 12 Messungen vorzunehmen. Bitte beachten Sie, dass bei funktionierender Sperrwirkung in der Tabelle der Wert „unendlich“ in Buchstaben eingegeben werden muss um die entsprechende Beuteilung des Istwertes zu erhalten.

Reglerprüfung

Für eine Prüfung der Transistorschaltung und der Reglerfunktion benötigen Sie eine externe, regelbare Spannungsquelle. Am besten eignet sich ein Gleichspannungstransformator der im Bereich 0 – 20 Volt einstellbar ist.
Um den Reglerteil nicht zu überlasten muss der Stromfluss begrenzt werden. In der Prüfschaltung ist daher eine Glühbirne 1,2 oder 1,7 W zu verbauen. Damit wird der Stromfluss auf unschädliche 100 -150 mA begrenzt. Auch bei versehentlich falschem Anschluss ist durch den geringen Strom eine Schädigung von Bauteilen nicht zu erwarten.
Die Glühbirne informiert sie darüber hinaus optisch über die Funktion des Reglers.
Der Transformator wird langsam von 0 Volt hoch geregelt. Die Glühbirne muss ab einer Spannung von etwa 3V dunkel zu glimmen beginnen und dann bis zum Erreichen der Reglerabschaltspannung hell brennen. Sobald die Reglerabschaltspannung überschritten wird, muss die Glühbirne ausgehen. Wird die Spannung wieder unter die Reglerabschaltspannung abgesenkt beginnt die Glühbirne wieder zu brennen.
Die Spannung können Sie direkt mit einem Multimeter zwischen Plusausgang Regler/Gleichrichter und Masseverbindung Regler/Gleichrichter prüfen.

Merke:
Für die Messungen wird immer eine intakte, funktionsfähige Batterie benötigt.

Die Kabelfarben im Messprotokoll beziehen sich auf Honda Fahrzeuge und sind für andere Fabrikate ggfs. anzupassen.

Die Korrekte Funktionsfähigkeit des Multitesters ist vor den Messungen am Fahrzeug sicherzustellen.

Bei allen Messungen sind Kurzschlüsse zu vermeiden.

 

(c) by ZweiradKnowHow

 

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