Pimp my LiMa - Warum und Wie es funktioniert

[Tommy:-)]

Jeder kann hiermit selbst ein Abbild der Schaltungen Pimp und Serie in nur einem Layout erstellen.

Die Simulation ihrer Funktion läuft dann durch ngspice, für grottig falsche Resultate nicht bekannt.

Die so gewonnenen Grafiken erlauben den direkten Vergleich aller Ströme und Spannungen beider Systeme auf einen Blick.

Die Grafiken sind so skaliert, daß 100ms auf der x-Achse 1000 1/min entsprechen.

Auf jegliche Verbraucher wurde verzichtet, sie verschieben nur die betroffenen Linien gemeinsam entlang der x und y Achsen.

In der letzten Grafik ist dann auch ein Verbraucher von 100W (Licht und Zündung) in den Schaltungen berücksichtigt.

Bis zu diesem letzten Post bitte ich von Fragen und Kommentaren in diesem Thread abzusehen.

Der alles entscheidende Unterschied zwischen beiden Varianten zeigt sich bereits im Bereich der Drehzahlen bis 1000 1/min.

Die Auswirkungen dieses Unterschieds sind gravierend.

In den sukzessive im Verlauf der nächsten Zeit folgenden Posts wird das im Detail sichtbar werden.

 

[Tommy:-)]

Die Bedingungen der Simulation

Die Batterien haben eine Spannung von je 13,0 Volt.

Die Statoren liefern bei gleicher Drehzahl gleiche Ströme.

Die Rotoren haben einen Widerstand von je 3,4 Ohm.

Die LKL haben einen Widerstand von je 47 Ohm.

Das Relais hat einen Widerstand von 600 Ohm.

Andere Faktoren werden nicht berücksichtigt, da sie in beiden Systemen gleich sind.

In die Schaltungen sind rückwirkungsfrei integriert je 5 Ampèremeter und je 3 Voltmeter.

 

[Tommy:-)]

Serie - Rotorstrom bis 1000 1/min

Der erste Anstieg des Rotorstroms der Serien-LiMa verläuft in der Realität nicht-linear.

Zu den ca. 250 mA aus der Batterie über die LKL addiert sich mit steigender Drehzahl der allmählich stärker steigende Strom aus D+ der Diodenplatte.

Auf die Simulation dieser Nicht-Linearität wurde verzichtet.

Die Darstellung der Simulation weicht hier von der Realität ab.

Auf das Endresultat hat das keine Auswirkung, wie sich zeigen wird.

 

[Tommy:-)]

Pimp - Rotorstrom bis 1000 1/min

Die x-Achse ist keine Zeit-Achse, sie zeigt die Drehzahl.

Das stärkere Magnetfeld der Pimp-Lima produziert bei gleicher Steigerung der Drehzahl mehr Strom im Stator als die Serien-LiMa.

Der Rotorstrom der Pimp-LiMa steigt in der Realität in diesem Bereich schneller an als in der Darstellung der Simulation.

Die Darstellung der Simulation weicht hier von der Realität ab.

Auf das Endresultat hat das keine Auswirkung, wie sich zeigen wird.

Der Rotorstrom der Pimp-LiMa beginnt auf einem ca. 10,5-fach höheren Niveau als bei der Serien-LiMa.

Dieser Faktor ist von fundamentaler Bedeutung.

 

[Tommy:-)]

Vergleich Rotorströme 1000 bis 2000 1/min

Ab einem Punkt im Drehzahlband ist der Rotorstrom der Serien-LiMa größer als der Rotorstrom der Pimp-LiMa, weil bei dieser ein Teil des Stroms aus D+ der Diodenplatte durch die Spule des Relais fließt.

Das Verhältnis der beiden Ströme zueinander bleibt mit steigender Drehzahl so lange annähernd gleich, bis der Regler mit der Begrenzung des Rotorstroms beginnt.

Dies geschieht bei der Pimp-LiMa bei einer kleineren Drehzahl, also früher, als bei der Serien-LiMa, wie sich zeigen wird.

Dieser Faktor ist von fundamentaler Bedeutung.

 

[Tommy:-)]

Vergleich Ströme aus D+ Diodenplatte bis 2000 1/min

Bei der Pimp-LiMa fließt bereits der Strom aus der Batterie über das Relais durch den Rotor.

Der Strom aus D+ der Diodenplatte ist daher bei der Pimp-LiMa deutlich kleiner als bei der Serien-LiMa.

Dieser Faktor ist von fundamentaler Bedeutung.

 

[Tommy:-)]

Was macht die Diodenplatte mit dem Strom ???

Der Stator drückt mit steigender Drehzahl immer mehr Strom in die Diodenplatte, ohne eine Kenntnis davon zu haben, ob dieser Strom überhaupt gebraucht wird.

Und falls ja, von wem.

Über den Rotor fließt dieser steigende Strom ab einer bestimmten Drehzahl nicht mehr ab.

Was also macht die Diodenplatte mit dem angelieferten Strom ?

 

[Q-Michael]

Hallo Tommy,

kannst Du bitte mal das Schaltbild dazu zeigen oder am besten noch die Sumulationsdatei einstellen
VG Michael

 

[jan der böse]

Bis zu diesem letzten Post bitte ich von Fragen und Kommentaren in diesem Thread abzusehen.

darf man jetzt wieder?

### Tommy hat noch nicht freigegeben, bitte respektieren. Hans ###

 

[Tommy:-)]

Pimp - Ströme aus B+ und D+ Diodenplatte bis 1000 1/min

Bereits ab 300 1/min fließt bei der Pimp-LiMa ein Strom aus B+ der Diodenplatte.

Dieser Faktor ist von fundamentaler Bedeutung.

Er ist einer der zentralen, alles entscheidenden Faktoren.

 

[Tommy:-)]

Serie - Ströme aus B+ und D+ Diodenplatte bis 1000 1/min

Bis 1000 1/min fließt bei der Serien-LiMa kein Strom aus B+ der Diodenplatte.

Dieser Faktor ist von fundamentaler Bedeutung.

Er ist einer der zentralen, alles entscheidenden Faktoren.

 

[Tommy:-)]

Vergleich Ströme aus B+ Diodenplatte bis 2000 1/min

Erst ab 1000 1/min fließt bei der Serien-LiMa ein Strom aus B+ der Diodenplatte.

Bei der Pimp-LiMa fließen 2 Ampère aus B+ bereits bei 1120 1/min.

Bei der Serien-LiMa fließen 2 Ampère aus B+ erst bei 1660 1/min.

Diese Differenz von 540 1/min im Verhältnis der beiden Ströme zueinander bleibt mit steigender Drehzahl so lange annähernd gleich, bis der Regler mit der Begrenzung des Rotorstroms beginnt.

Dies geschieht bei der Pimp-LiMa bei einer kleineren Drehzahl, also 540 1/min früher.

Diese 540 1/min Differenz sind im Hinblick auf die alltäglichen Drehzahlen eine nicht unbedeutende Größe.

Bei der Pimp-LiMa fließt die gleiche Menge Strom aus B+ immer bei einer kleineren Drehzahl als bei der Serien-LiMa.

Bei der Pimp-LiMa fließt bei gleicher Drehzahl immer eine größere Menge Strom aus B+ als bei der Serien-LiMa.

Dieser Faktor ist von fundamentaler Bedeutung.

Er ist einer der zentralen, alles entscheidenden Faktoren.

 

[Tommy:-)]

Abrupte Sendepause

Leider stellt das "Real-Life" vorab keinen Antrag auf Genehmigung, wenn es ohne Vorwarnung 100% Einsatz verlangt.

Wenigstens blieben mir nach dem letzten Post hier nicht wenige Nachtstunden, in denen ich die Geheimnisse von ngspice ergründen konnte.

Die bisherigen Grafiken waren eher suboptimal, da sie einer gewissen Interpretation bedurften.

Aber frei nach Daniel Düsentrieb:

"Dem Autodidaktör ist nichts zu schwör!"

Mit den B-Sources von ngspice gibt es das perfekte Werkzeug um als Sensor Spannungen und Ströme zu erfassen und anschliessend die komplexen Wechselwirkungen innerhalb eines Systems in mathematisch klaren Funktionen darzustellen.

Man muß nur erstmal ergründen, wie das genau geht.

Der Einfluss der Stärke des Magnetfelds des Rotors auf den Strom aus der LiMa kommt in den Grafiken jetzt zum Ausdruck, ebenso die begrenzende Arbeit des Reglers.

Anstelle einer Vielzahl an Grafiken genügen jetzt ganze zwei Stück, mit denen auf den ersten Blick klar wird, warum die Pimp-Lima der Serien-Lima überlegen ist.

Am Dienstag, 22.12., brechen Jeannette und ich mit Zug, Schiff und Bus auf zum Nordkap.

Nach unserer Rückkehr Anfang Januar werde ich genau darlegen, wie die Grafiken entstanden sind.

Und danach werden sich die ewig zweifelnden Besserwisser und spottenden "Experten" in Schweigen hüllen.

 

[Tommy:-)]

Die Stärke des Magnetfelds

Grundlage der Grafiken sind bis auf 12,8 Volt leergeorgelte Batterien und ein Leistungsbedarf von rund 90 Watt für Zündung und Licht.

Schön realitätsnah also.

Tatsächlich verbirgt sich des Rätsels Lösung in der unterschiedlichen Zu- und Abnahme der Stärke des Magnetfelds.

Die Serien-LiMa erreicht etwas früher als die Pimp-LiMa die maximale Spannung an D+ und der Regler beginnt mit seiner begrenzenden Arbeit.

Der Output der LiMa steigt aber auch mit der Drehzahl.

Wenn der Regler bei der Pimp-LiMa mit der Begrenzung beginnt, ist ihr Output dauerhaft höher als bei der Serien-LiMa.

Das genügt für eine immer proppevolle Batterie.

Auf der x-Achse entsprechen 100ms 1000 1/min.

Auf der y-Achse entsprechen 1V 100%.

 

[Tommy:-)]

Die Differenz der Ströme aus der Diodenplatte

Letzte Zweifel beseitigt ein Blick auf die Differenz der Summe der Ströme aus D+ und B+ der Diodenplatten.

Mit eingeschaltetem Licht im Leerlauf an einer roten Ampel stehend hat die Serien-LiMa ganz schlechte Karten.

Nur in einem verschwindend kleinen Bereich des Drehzahlbands liefert die Serien-LiMa etwas mehr Strom als die Pimp-LiMa.

Auf der x-Achse entsprechen 100ms 1000 1/min.

 

[nomix111]

Hallo Tommy,
ich hab von der ganzen Thematik 0 Ahnung, - meinen Respekt hast du jedenfalls
Schöne Reise und bring Fotos von den Nordlichtern mit.
Gruß, Axel

 

[Q-Michael]

Die Bilder sind ohne das Sim-File wertfrei.

VG Mi

 

[BOT]

AW: Abrupte Sendepause

Nach unserer Rückkehr Anfang Januar werde ich genau darlegen, wie die Grafiken entstanden sind.

Und danach werden sich die ewig zweifelnden Besserwisser und spottenden "Experten" in Schweigen hüllen.

Tommy,
fahr' in der Zeit lieber ein bisschen Motorrad, jage mit Deinem 90/6 Gespann die Solofahrer und kaufe ihnen weiterhin bergauf den Schneid ab.....war doch so oder.................da hast Du mehr von.

 

[Rudi]

AW: Die Differenz der Ströme aus der Diodenplatte

Letzte Zweifel beseitigt ein Blick auf die Differenz der Summe der Ströme aus D+ und B+ der Diodenplatten.

Hallo Tommy,

jetzt sei doch bitte so gut und mach uns noch eine Graphik, bei der die Ströme in den Rotor verglichen werden.
Dass die Pimp-LiMa in bestimmten Drehzahlbereichen mehr Strom liefert, dürfte wohl niemand bezweifelt haben. Entscheidend ist doch aber wohl die Gesamtbilanz.
Und wenn ich sehe, dass die gepimpte LiMa bei 1250 U/min +2,5A gegenüber der Serie liefert, frage ich mich, wie viel davon für das stärkere Magnetfeld draufgeht. Das gibt's nun mal nicht geschenkt.

Warum die Serie bei hohen Drehzahlen so deutlich abfallen soll, das müsste man sich auch mal genauer ansehen. Aus dem Bauch heraus sehe ich dafür keinen Grund. Oder haben die Erregerdioden da einen höheren Spannungsabfall als die "großen"?

Schönen Urlaub.
Die Luft unter dem Ventildeckel ist ja garantiert.

Gruß, Rudi

 

[Tommy:-)]

Die Bilder sind ohne das Sim-File wertfrei.

VG Mi

Das behauptest Du.

Aber Du hast eh keine Chance mehr die Fakten zu widerlegen.

Die Schaltungen sind extrem simpel.



Die jeweils zugehörigen 3 LiMa und 3 Batterien laufen alle mit identischen Parametern.

Es ist völlig überflüssig irgendetwas zu faken.

Das wäre pure Zeitverschwendung, und dafür bin ich zu alt.

Hättest Du wirklich Ahnung, lieber Michael, hättest Du längst zugegeben, daß ich Recht habe.

Und jetzt halte Dich mit Deinem Defätismus einfach hier raus, bitte.

Nach dem Abschluß der Darlegungen zur mühevollen Entstehung der Grafiken mache ich das ganze Projekt bei EasyEDA öffentlich frei zugänglich und verlinke hier darauf.

Dann kann jeder selbst ausprobieren, was sich ändert, wenn er mit den verschiedenen Parametern experimentiert.

Spätestens ab diesem Zeitpunkt wird Deine Blamage perfekt sein.

 

[Q-Michael]

Hallo Tommy,

ich halte mich grundsätzlich dann raus wenn ICH will. Und blamieren macht mir nix.

und ich freue mich auf den link!



VG Michael

 

[Tommy:-)]

AW: Die Differenz der Ströme aus der Diodenplatte

Hallo Tommy,

jetzt sei doch bitte so gut und mach uns noch eine Graphik, bei der die Ströme in den Rotor verglichen werden.
Dass die Pimp-LiMa in bestimmten Drehzahlbereichen mehr Strom liefert, dürfte wohl niemand bezweifelt haben. Entscheidend ist doch aber wohl die Gesamtbilanz.
Und wenn ich sehe, dass die gepimpte LiMa bei 1250 U/min +2,5A gegenüber der Serie liefert, frage ich mich, wie viel davon für das stärkere Magnetfeld draufgeht. Das gibt's nun mal nicht geschenkt.

Warum die Serie bei hohen Drehzahlen so deutlich abfallen soll, das müsste man sich auch mal genauer ansehen. Aus dem Bauch heraus sehe ich dafür keinen Grund. Oder haben die Erregerdioden da einen höheren Spannungsabfall als die "großen"?

Schönen Urlaub.
Die Luft unter dem Ventildeckel ist ja garantiert.

Gruß, Rudi

Die Serien-LiMa ist in der Anlaufphase bis zum Erbrechen damit beschäftigt, sich selber in einen leistungsfähigen Zustand zu bringen, die "Selbsterregung".

Das war doch überhaupt der erste Ansatzpunkt für meine Gedanken, schon vor Jahren.

Mit den paar mickrigen Milliampere über die LKL braucht sie eine Ewigkeit, bis endlich nennenswert Strom aus der Diodenplatte gedrückt wird.

Die Pimp-LiMa legt dagegen gleich volle Granate los.

 

[Q-Michael]

AW: Die Differenz der Ströme aus der Diodenplatte

Die Serien-LiMa ist in der Anlaufphase bis zum Erbrechen damit beschäftigt, sich selber in einen leistungsfähigen Zustand zu bringen, die "Selbsterregung".

Das war doch überhaupt der erste Ansatzpunkt für meine Gedanken, schon vor Jahren.

Mit den paar mickrigen Milliampere über die LKL braucht sie eine Ewigkeit, bis endlich nennenswert Strom aus der Diodenplatte gedrückt wird.

Die Pimp-LiMa legt dagegen gleich volle Granate los.

Anhang anzeigen 137874

Wo kommt denn der grüne Strom her? Könnte es sein das da die Batterie volle Granate entladen wird?

 

[Tommy:-)]

Die Frage nach dem Verlauf der Rotorströme war berechtigt, nur bringt die vergleichende Betrachtung wenig Erkenntnis.

Auch die Betrachtung der Ströme aus D+ und B+ ist überaus interessant, Erhellung geht damit nicht einher, deshalb verzichte ich auf die Publikation der entsprechenden Grafiken.

Einzig wichtig ist die Betrachtung des Strom aus der Batterie.

Und in sie hinein.

Dafür stellt die Pimp-LiMa ab 2200 1/min mehr Strom zur Verfügung als die Serien-LiMa, der Vorsprung wächst auch noch mit steigender Drehzahl.



Aber was ist mit dieser Lücke bis 1300 1/min ?

Wie stets im Leben bringt der genaue Blick auf die Details Erkenntnisgewinn.

Bei 750 1/min, dem Leerlauf der Motoren mit schwerem Schwung, ist die Bilanz der Pimp-LiMa ca. 1,4A ungünstiger als die der Serien-LiMa.

Die Verbraucher (Licht und Zündung) verlangen in diesem Bereich nach gut 6A, es ist ihnen egal, wer die liefert, sie nehmen, was sie kriegen können.

Realistisch betrachtet sind das Peanuts, verglichen mit dem, was der alte Bosch-Anlasser bei jedem Druck aufs Knöpfchen aus der Batterie schlürft.

Beim Leerlauf der Motoren mit leichtem Schwung ist der Unterschied beider LiMas marginal.



Wer seine Q dauerhaft oder überwiegend mit Drehzahlen bis maximal 1400 1/min bewegt, der ist mit der Serien-LiMa eindeutig besser bedient.

Wie realistisch ist solch ein Fahrstil ?

Ab dieser Drehzahl übernimmt die Pimp-LiMa die Führung, wenn auch knapp.

Bei 1750 1/min übernimmt die Serien-LiMa ein letztes Mal die Führung, ebenfalls nur hauchdünn.



Ab 2200 1/min ist die Serien-LiMa dauerhaft nur noch zweiter Sieger.

Bei welcher Drehzahl pflegt man nach dem Anfahren in den nächsthöheren Gang zu schalten ?



Unter diesen Bedingungen ist die Batterie der Pimp-LiMa nach einer Zeitlang des Fahrens voller geladen als die der Serien-LiMa.

Daher lohnt sich ein vergleichender Blick auf die Situation in der zweiten Grafik dieses Posts.

Bei den Motoren mit dem leichten Schwung hat die Pimp-LiMa im Bereich des Leerlaufs eine bessere Bilanz aufzuweisen als die Serien-LiMa.

Beim schweren Schwung ist das Defizit auf ca. 800 mA gesunken.

Diese Verschiebung zugunsten der Pimp-LiMa setzt sich solange fort, bis die Batterie kein Milliampere mehr aufnehmen will, will sie proppevoll ist.

Der Effekt der Pimp-LiMa verstärkt sich in der Praxis selbst.



Es dürfte allgemein bekannt sein, daß die Ladung einer Batterie nicht nur von dem Strom abhängt, der ihr dafür zur Verfügung gestellt wird.

Sie braucht auch eine Spannung, die höher ist als ihre eigene.

Je höher desto besser.

Daher werden im nächsten Post die Spannungen der beiden Systeme eingehend betrachtet.

Und auch dabei gibt es eine Überraschung.

 

[Q-Michael]

Morgen Tommy,

seit ca. 1/2 Jahr erzählst du hier was rum. Tu doch endlich mal Butter bei die Fische. Hier stehen 3 Seiten nur Behauptungen mit bunten Kurven ohne Beleg.

Hier im Forum haben 3 Leute Deine Messungen nicht nachvollziehen können.

Deine Simualtion kann auch nicht nachvollzogen werden.
Wann kommen die Belege zur Simulation? Evt. mal ein Simulationsfile aus dem hervorgeht wie Du die Lima modelliert hast.
Auf dem Schaltbild finde ich keinen Gleichrichter und sonst nix wichtiges außer Widerständen und Kontrollämpchen.



VG Michael

 

[Ton]

Hallo Tommy,

750 rpm ist mir jedenfalls zu niedrig als Leerlaufdrehzahl. Ich stelle so zirka 1.100 rpm ein, da ist der Leerlauf viel besser. Zudem fördert die Ölpumpe dann mehr als bei 750 rpm, auch nicht unwichtig mir nach.

Zum Stil Deiner letzten Beiträge: Schade dass Du so verbissen einer Niederlage der "Gegner" verfolgst .

Zum Nordkap: Viel Spaß und eine behaltene Fahrt gewünscht!

Grüße, Ton

... Bei 750 1/min, dem Leerlauf der Motoren mit schwerem Schwung ...

 

[DirkR100R]

...langsam nervt es...

 

[Funkenschlosser]

AW: Die Bedingungen der Simulation

Sri,
werde nichts mehr dazu äussern

 

[Q-Michael]

AW: Die Bedingungen der Simulation

Tja, schon ist die Ungenauigkeit da,
die Rotoren plus Kohlen und Schleifringe haben schonmal mindestens 4,2 Ohm.
Die LKL hat wenn sie nicht leuchtet ca. 4,x Ohm.
Rückwirkungsfreie Messgeräte sind mir nicht bekannt. Höchstens welche mit idealisiertem Innenwiderstand.


Q-Michael "Hier im Forum haben 3 Leute Deine Messungen nicht nachvollziehen können."

Da irrt Michael, jeder der eine Glühlampe als LKL hat, sieht , dass wenn die Lampe aus ist, D+ und B+ gleiches Potential haben.

Das können wir so weiter ausführen, nur wofür?
Sobald Kurzweil in Arbeit ausartet, verschwindet meine Motivation.

Moin Bernhard,
vielleicht hast Du recht. Ich habe nur ein Problem damit, wenn mir einer erzählen will der Himmel ist grün.
Vg Michael

 

[Dirk]

AW: Die Bedingungen der Simulation

Moin Bernhard,
vielleicht hast Du recht. Ich habe nur ein Problem damit, wenn mir einer erzählen will der Himmel ist grün.
Vg Michael

Du kennst doch sicher "Du hast Recht, ich hab meine Ruhe".
Lass den Himmel rot oder kariert sein, wenn Du als einer der beiden letzten, die diese Erkenntnis-Sackgasse noch befahren, den Stecker ziehst, hat das Elend noch vor Weihnachten ein Ende.