LiMa Y-Anschluss: Kann man das Geheimnis der Wirkung lüften?

[Tommy:-)]

... Ist bei der normalen Lima eigentlich der Sternpunkt auf einen Anschluss rausgeführt so dass man da mit Messwerkzeugen dran kommt?

Wenn die Lima so montiert ist, daß der Kohlenträger oben ist, findet sich der Y-Anschluss links unten, ein einzelnes Kabel geht hoch zur Diodenplatte.

[katertoni]

Hallo,
das ganze in post1 sieht gut aus....
bei der Anordnung der Wicklungen und Dioden
hatte ich etwas zweifel.
Habe in der Datenbank die Diodenplatte angeschaut, und
habe folgenden Vorschlag zum Überdenken...

gruß Kater Toni

[Vix_Noelopan]

Ja, das wäre ein guter Weg zu sehen was da genau passiert und was diese zwei Zusatzdioden bringen. Aber da braucht man wohl ein paar Limas, zum Testen die man dann ausgebaut antreiben und messen kann. Mit und ohne diese Dioden.

Hallo Franz,

ja, das wäre auch mein Gedanke, dass man eine LiMa auf einen Prüfstand schnallt und Messungen vornimmt. Gibt/gab es denn Prüfstände für »unsere« Generatoren der Bauart G1?

Andererseits geht es eigentlich nur um's Prinzip. Dieses wäre auch an einer LiMa einer anderen, geschlossenen Bauart zu erfahren, wenn man bei ihr den Sternpunkt ebenfalls herausführt (was bei Pkw-LiMas eher nicht der Fall ist) und sie auf einem üblichen Prüfstand montiert.

Beste Grüße, Uwe

[Funkenschlosser]

Hallo Franz,

ja, das wäre auch mein Gedanke, dass man eine LiMa auf einen Prüfstand schnallt und Messungen vornimmt. Gibt/gab es denn Prüfstände für »unsere« Generatoren der Bauart G1?

Andererseits geht es eigentlich nur um's Prinzip. Dieses wäre auch an einer LiMa einer anderen, geschlossenen Bauart zu erfahren, wenn man bei ihr den Sternpunkt ebenfalls herausführt (was bei Pkw-LiMas eher nicht der Fall ist) und sie auf einem üblichen Prüfstand montiert.

Beste Grüße, Uwe

Hallo Uwe,
habe ich zu Hause.

[Vix_Noelopan]

Super, Bernhard!

Welchen Drehzahlbereich deckt der verwendete Motor ab? Welche Leistung kann er abgeben?

Lasst uns doch einfach nochmal einen LiMa-Workshop veranstalten. Du bringst diesen Prüfstand mit und ich einen Oskar.

Beste Grüße, Uwe

[Rote Rita]

Hallo Toni,

ein sehr übersichtliches Ersatzschaltbild! Hier kann man erkennen, dass Y normalerweise auf der gleichen Höhe wie B- (0V) ist.

Bosch schreibt "Durch Oberschwingungen und Unterschiede in der Geometrie des Klauenpolsystems kann es in der Praxis vorkommen, dass der Sternpunkt ein Potenzial annimmt, das nicht konstant ist. Dieses Potenzial, das periodisch von plus nach minus wechselt, wird hauptsächlich durch die dritte Oberwelle hervorgerufen. Sie ist der Grundwelle überlagert und hat die dreifache Frequenz. Die darin enthaltene Energie würde normalerweise verlorengehen. Durch zwei weitere Dioden, die als Leistungsdioden zwischen Sternpunkt und Plus- und Minusklemmen angeschlossen sind, kann dieser Strom gleichgerichtet werden. Er führt zu einer Leistungssteigerung ab einer Generatordrehzahl von etwa 3000 U/min und erreicht maximal 10%. Diese Zusatzdioden erhöhen jedoch die Welligkeit der Generator-Ausgangsspannung leicht. "

Da sind m.E. gleich zwei Korken drin:
1. Die Lima erzeugt eine Spannung, die (falls die Batterie nicht 14V hat) als elektrische Energie eingespeist wird. Aufgrund der Bauweise wird eine periodisch schwankende Spannung erzeugt. Da man jede nicht-hamonische (nicht sinusförmige) Schwingung mathematisch in eine Vielzahl von Sinusschweingungen zerlegen kann, lassen sich hier mehrere Schwingungen errechnen, die eine höhere Spannung und damit auch Energie haben müssten. Die treten aber praktisch nicht zutage, da sich alle Schwingungen zu der einen, von Hans gezeichneten aufaddieren. Selbst wenn durch das Öffnen und Schließen der Dioden beim Durchbruch auch solche Spitzen entstehen: Dudurch entsteht ja nicht eine reale Spannung, deren Energie man nutzen könnte.
2. Tatsächlich können die von den drei Phasen erzeugten Spannungen erheblich voneinander abweichen. Sagen wir mal 20% (geschätzt) Ich habe gerade bei mir nachgemesssen, die sind auf die Stelle nach dem Komma gleich ( kann Zufall sein, vielleich gerade dieses Modell. Oder das Messgerät ist nicht schnell genug) Interessant ist eigentlich die Höhe der Wechselspannung: 7,5V !!! Über Hans' Rechnung lässt sich nachvollziehen, das daraus eine Einspeisespannung von 15,9V entsteht, die dann durch die Dioden auf 14,2 -14,4V runtergebracht wird.
20% von 7,5V sind 1,5V. Wenn die besagten Dioden davon noch eimal 0,7V Durchbruchspannung (Kniespannung) wegnehmen, dann sind es gerade 0,7V mehr. Das wären rechnerisch 10% mehr Leistung, wenn die Unregelmäßigkeit tatsächlich über die gesamte Umdrehung anhält. Das ist aber unwahrscheinlich. Außerdem kann die Spannung nicht einfach 0,7V zunehmen, da arbeitet der Regler sofort dagegen und verhindert eine höhere Energieabgabe.

Gruß aus Berlin

PS.: Wer nachrechnen möchte: 1. Die drei Spannungen YU, YV & YW sind je 7,5V. Die Spitze der Sinusschwingung ist dann um den Faktor Wurzel 2 höher: 10,6V. Durch die anderen, phasenversetzten Spannungen kommt noch einmal (mindestens) die Hälfte dazu; dann sind es 15,9V. Bei kalten Dioden müssen bei 10A Durchlassstrom noch zweimal 0,9V abgezogen werden - sind 14,1V. Bei heißen Dioden nur zweimal 0,75V; sind dann 14,4V. Der Regler steuert nach; allerdings kommt seine Messpannung auch über drei kleine Dioden. Insofern ist die Spannung bei kaltem Motor etwas höher.
2. Die Leistungen verhalten sich im Quadrat zu den Spannungen. Wenn Bei 14,2V die Leistung 100W (rechnerischer Widerstand 2,02 Ohm) produziert wird, so kann bei 14,9V 110W erzeugt werden. Der Regler wird aber die 14,9V sofort auf 14,2V herunterregelt, können nur die kleinen Lücken genutzt werden, in denen der Strom kurzzeitig einbricht, ohne dass die Spannung die 14,2V überschreitet. Damit gehen die 10% aber auch in Richtung 1%! Eine Messung wäre mal eine Aufgabe.

Gruß aus Berlin Rainer

[Vix_Noelopan]

Hallo Rainer,

hierzu ebenfalls zwei Anmerkungen:

1. Weshalb sollten die einzelnen Strangspannungen um 20 % differieren? Bei der geringen Anzahl an Windungen, die in die Nuten des Stators eingelegt sind, halte ich eine Toleranz von 0 % durchaus für realistisch. Ein Wickelautomat verzählt sich nicht!

2. Der Spitzenwert der in jede der drei Brückendiagonalen des Gleichrichters eingespeiste Spannung errechnet sich unter der Annahme, dass sie sinusförmig ist, zu:

Strangspannung mal Wurzel 3 mal Wurzel 2 = Strangspannung mal Wurzel 6.

Beste Grüße, Uwe

[Funkenschlosser]

Super, Bernhard!

Welchen Drehzahlbereich deckt der verwendete Motor ab? Welche Leistung kann er abgeben?

Lasst uns doch einfach nochmal einen LiMa-Workshop veranstalten. Du bringst diesen Prüfstand mit und ich einen Oskar.

Beste Grüße, Uwe

Hallo Uwe,
Drehzahlbereich von fast 0 U/min bis kurzzeitg knapp 9000U/min (leiden die Lager sehr stark wegen der Wirbelströme). Leistung 1,1KW bei 2850U/min 50Hz.
Ich hatte sowieso vor mal einen Workshop beim Patrick durchzuführen,
wird auf jeden Fall gemacht.

[Funkenschlosser]

Hallo Toni,
ein sehr übersichtliches Ersatzschaltbild! Hier kann man erkennen, dass Y normalerweise auf der gleichen Höhe wie B- (0V) ist.
Gruß aus Berlin Rainer

Hallo Rainer,
das ist leider nicht korrekt. Wenn Du den Y-Anschluss mit B- verbindest, dann ist es mit der Ladespannung vorbei.
Brückenschaltung: Je nach Polarität der angelegten Spannung wird der Strom gegen Plus oder Minus durch die Dioden durchgelassen (ganz laienhaft ausgedrückt) .

[Rote Rita]

Hallo Rainer,

hierzu ebenfalls zwei Anmerkungen:

1. Weshalb sollten die einzelnen Strangspannungen um 20 % differieren? Bei der geringen Anzahl an Windungen, die in die Nuten des Stators eingelegt sind, halte ich eine Toleranz von 0 % durchaus für realistisch. Ein Wickelautomat verzählt sich nicht!

2. Der Spitzenwert der in jede der drei Brückendiagonalen des Gleichrichters eingespeiste Spannung errechnet sich unter der Annahme, dass sie sinusförmig ist, zu:

Strangspannung mal Wurzel 3 mal Wurzel 2 = Strangspannung mal Wurzel 6.

Beste Grüße, Uwe

Hallo Uwe!

1.Wenn alle drei Sinusspannungen perfekt gleich sind und auch noch exakt 120 Grad phasenversetzt, dann bekommen die Y-Dioden nix zum gleichrichten. Da aber pro Umdrehung 6 Wechsel im Stator sind, kann auch mal die Lage des Eisenkerns variieren. Dadurch können einzelne Spannungen durchaus mal (gegenüber den 5 anderen) höher oder niedriger sein. An die 20% Spannungsunterschied glaube ich auch nicht. Dass wäre aber die Voraussetzung für 10% mehr Leistung - wie in dem Bosch-Artikel angegeben wird.
2. Für die Berechnung der erzeugten Spannung müssen zwei Punkte betrachtet werden: wo die Spannung der drei Phasen den höchsten Wert und wo sie den niedrigsten Wert annimmt.
Sagen wir bei 0 Grad hat Phase U 0V; dann haben die beiden anderen bei 120 Grad 1/2 Wurzel 3 und bei 240 Grad Minus 1/2 Wurzel 3. Das gibt zusammen Wurzel 3 = 1,73 der Spitzenspannung. Dein Wert!
Bei 30 Grad hat U & V den Wert 1/2, W aber sein Maximum im negativen. Das sind zusammen 1,5 des Spitzenwerts der Ausgangsspannungen. Die erzeugte Spannung schwankt also periodisch zwischen diesen beiden Werten. für meine Rechnung habe ich einfach den unteren gewählt; der obere Wert wäre bei gleicher Ausgangsspannung (7.5V) 18,3V. Zwischen 15,9 und 18,3 schwankt also die Ausgangsspannung - theoretisch. Praktisch saugt die Batterie die Schwankungen fast weg. Was wirklich zu hoch ist, macht der Regler.

Gruß Rainer