Angeregt durch Schottes Lichtmaschinenprobleme an seiner Sachsenharley habe ich mal möglichst leicht verständlich zusammengefasst, was man tun kann, wenn vergleichbares bei einer W geschieht. Kritik und Ergänzungen werden gerne genommen, bevor es in die Datenbank wandert.
Lichtmaschine und Regler
Die Batterie ist schlapp und noch gar nicht so alt. Sie dreht den Motor kaum noch durch oder man hört gar nur noch das Klackern des Anlasserrelais. Ist die Batterie nun kaputt oder wird sie nicht mehr geladen? Dieser Frage wollen wir auf den Grund gehen.
Dazu erst mal etwas Grundlage. Die W hat eine Drehstromlichtmaschine. Ein sogenannter Statorstern sitzt fest im linken Motordeckel, ein Rotor sitzt auf der Kurbelwelle und dreht sich im Stern. Im Rotor, auch Polrad genannt, sitzen Magnete, deren Nord- und Südpol sich immer abwechseln. Durch das Vorbeistreichen an den 18 Spulen des Stators wird durch Induktion Strom erzeugt. Die W-Lichtmaschine mit den 18 Spulen haben jeweils 6 Spulen zu einem Paket zusammengeschaltet, sie ergeben eine Phase. Auf der einen Seite sind die Pakete miteinander verbunden, auf der anderen Seite führen drei Leitungen aus der Lichtmaschine hinaus. Diese drei Phasen haben also gegeneinander Spannung, nicht aber zu Masse!
Der Stator (Lichtmaschinenstern) der W
Jede dieser Spulenpakete erzeugt durch das wechselweise Vorbeistreichen der Magnetpole einen Wechselstrom. Die drei Wechselströme zusammen nennt man dann Drei-Phasen Drehstrom.
Eine solche Lichtmaschine erzeugt nun je mehr Spannung, und zwar drei mal Wechselstrom, je schneller sie sich dreht. Das kann man aber bei einem Motorrad so nicht gebrauchen. Die Batterie würde zerkochen und die Lampen würden durchbrennen – die teure Elektronik wäre ruckzuck perdu. Also muss die Spannung begrenzt werden. Und es muss aus dem Drehstrom Gleichstrom erzeugt werden. Dies geschieht bei den meisten modernen Motorrädern in einem kombinierten Reglergleichrichter. Es ist bei der W das rechteckige verrippte Teil, das unter dem Luftfilterkasten und oberhalb der Schwinge sitzt.
Der Reglergleichrichter, kurz Regler
Das Gleichrichten der drei Wechselströme ist einfach. Dioden lassen Strom nur in eine Richtung durch. Entsprechend bekommt jede Phase eine Minus- und eine Plusdiode verpasst, so dass der Strom nur noch in eine Richtung fließen kann. Sechs Dioden richten den Strom im Regler unserer W gleich. Bleibt noch das Begrenzen der Spannung. Die Lichtmaschine erzeugt, wie schon gesagt, ihre Leistung drehzahlabhängig. Die Leistung, die man nicht braucht, muss man regelrecht „verbraten“, das heißt, sie wird in Hitze verwandelt. Die Lichtmaschine der W dürfte etwa 250 Watt Leistung haben. Nur alleine für die Zündung bei ausgeschaltetem Licht braucht sie aber nur etwa 50 Watt. 200 Watt müssen also vernichtet werden. Da würde der Regler ganz schön heiß werden. Dem begegnet man, indem man mit Hilfe von Thyristoren die einzelnen Phasen bei erreichen der gewünschten 14 Volt kurzschließt. Dadurch entwickelt sich die Wärme hauptsächlich in der Lichtmaschine und nicht im Regler. Das zusätzliche Kühlen des Reglers, was oft empfohlen wird, wenn dieser mal kaputt gegangen ist, bringt also eigentlich nichts. Zumindest nicht bei der W. Zu erwähnen wäre noch das sich daraus ergebende interessante Phänomen, dass diese Art von Lichtmaschinen dann am wenigsten belastet sind, wenn sie volle Leistung bringen müssen. Sind alle Verbraucher ausgeschaltet, werden sie thermisch am stärksten belastet. Fahren mit Licht schont also die Lichtmaschine.
Da eine Drehstromlichtmaschine, wie sie in der W verbaut ist, keine mechanisch verschleißenden Teile besitzt, kann sie im Grunde gar nicht kaputt gehen. Lediglich Hitze kann sie beschädigen. Die Lichtmaschine muss also gekühlt werden. Zum einen geschieht das durch den im Fahrtwind liegenden Motordeckel, mit dem sie verschraubt ist, zum anderen, wesentlicheren Teil durch das Motoröl, von welchem sie umspült wird. Überhitzt sie, schmilzt der Isolationslack der Wicklungen.
Geschieht dies nur innerhalb der Spulen, entstehen kleinere Kurzschlüsse zwischen benachbarten Drähten, die lediglich die Leistung dieser betroffenen Spule etwas minimieren. Gibt es aber einen Schluss zur Masse oder zur Phase, gibt die Lichtmaschine ihren Geist auf. In beiden Fällen fließt durch die Spulen ein sehr hoher Strom und der Stator ist sieht dann recht verkohlt aus.
Gleichrichter gehen eigentlich kaum mal kaputt, Regler hingegen schon.
Kreisen wir also mal die möglichen Fehlerquellen ein:
Symptom: Die Batterie, obwohl an sich noch in Ordnung, ist regelmäßig leer. Mögliche Ursachen: Defekt der Lichtmaschine oder des Reglers
Dem kommen wir mit einem handelsüblichen Multimeter-Messgerät auf die Spur. Wir schalten es auf den Bereich 20 Volt Gleichstrom und messen zuerst einmal die an der Batterie anliegenden Spannung bei ausgeschalteten Verbrauchern (Licht aus – ggf. durch Herausnehmen der Sicherung). Das rote Kabel des Multimeters kommt an den Pluspol der Batterie, das schwarze an den Minuspol. Wohl dem, der eine W ab Baujahr 2000 mit zwei Klappen über den Polen unter der Sitzbank hat. Hier kommt man schön an die beiden Batteriepole heran, Die 99er W-Besitzer müssen die Batterie ausbauen oder sich anders behelfen: Man kann den Pluspol auch am Starterrelais unter dem linken Seitendeckel abgreifen.
Abgreifen des Plus-Stroms am hinteren Anschluss des Anlasser-Relais
Zuerst messen wir bei ausgeschalteter Zündung. Nun sollten wir einen Betrag zwischen 12,4 und 12,7 Volt angezeigt bekommen. Dies ist die Batteriespannung.
Ruhespannung der Batteriespannung
Jetzt schalten wir die Zündung an. Unter dieser leichten Last sollte die Spannung um etwa 0,2 Volt abfallen.
Zündung eingeschaltet
Jetzt starten wir den Motor und beobachten dabei das Multimeter. Bei dieser starken Belastung der Batterie sollte die Spannung ganz kurz auf etwa 9 Volt abfallen (bis zu etwa 7 Volt sind möglich). Da die W in der Regel auf die erste Kurbelwellenumdrehung hin anspringt, lässt sich das kaum beobachten – es geht einfach zu schnell.
Nun ist der Motor im Leerlauf und die Spannung sollte etwas höher liegen als bei ausgeschalteter Zündung, denn die Lichtmaschine beginnt bei Leerlaufdrehzahl bereits zu arbeiten.
Leerlaufdrehzahl
Jetzt erhöhen wir langsam die Drehzahl. Parallel dazu sollte auch die Spannung steigen, aber bei etwa 14,5 Volt stehen bleiben. Dies ist der Abregelpunkt des Reglers. Würde die Spannung über diesen Punkt steigen, würde die Batterie zerstört.
Ladestrom, Regler hat bereits abgeregelt
Steigt sie dennoch deutlich über 14,5 Volt, ist es klar: Der Regler ist defekt. Der Regler der W lässt sich nicht reparieren, er muss ausgetauscht werden.
Steigt beim Erhöhen der Drehzahl die Spannung jedoch nicht über die anfangs gemessene Batteriespannung von etwa 12,7 Volt, müssen wir die Lichtmaschine überprüfen. Hierzu nehmen wir den linken Seitendeckel ab und suchen den rechteckigen Stecker mit den drei schwarzen Leitungen und trennen ihn.
Stecker der drei Kabel, die von der Lichtmaschine zum Regler führen
Nun den Multimeter auf 250 Volt Wechselstrom schalten und das Pluskabel an eine beliebige schwarze Leitung halten. Das Minuskabel dann an eine andere schwarze Leitung halten und den Motor laufen lassen. Bei 4000/min sollte eine Spannung von 60 bis 90 Volt anliegen. Das ganze wiederholen wir noch zwei Mal, bis alle drei Phasen durchgemessen sind.
Ladestrom einer Phase bei Leerlaufdrehzahl
Ladestrom steigt mit steigender Drehzahl
Um sich das Messen bei gleichzeitigem Gasgeben zu erleichtern, kann man die Drehzahl mit der schwarzen Stellschraube links am Vergaser erhöhen.
Liefern alle drei Phasen die entsprechende Spannung, kann man zwar hoffen, aber über die tatsächliche Leistungsfähigkeit der Lichtmaschine sagt das noch nichts aus. Mit einer Widerstandsmessung können wir nun noch nach einem Masseschluss fanden. Mit dem OHM-Bereich des Multimeters messen wir jedes der drei schwarzen Kabel durch – rot an das jeweilige schwarze Kabel, schwarz an Masse. Der Widerstand muss hier unendlich sein, ansonsten liegt ein Masseschluss vor.
Mit einfachen Mitteln kann man sich nun auch noch ein Leistungsprüfungsgerät für die W basteln: Wir nehmen eine normale H4-Lampe und befestigen ein Kabel an der Masse-Fahne. Die beiden Anschlüsse der Fern- und Abblendwendel verbinden wir und befestigen daran auch ein Kabel. Nun messen wir die drei Phasen wieder wie oben schon beschrieben durch, in dem wir die beiden von der Lampe kommenden Kabel bei laufendem Motor abwechselnd an die drei schwarzen Kabel halten. Jedes mal die Drehzahl auf etwa 4000/min erhöhen. Die H4-Lampe muss dann normal hell brennen. Brennt sie bei einer der drei Möglichkeiten dunkler, liefert eine Phase zu wenig Strom – die Lichtmaschine ist defekt.
Testglühlampe
Ist weder der Regler defekt noch die Lichtmaschine, bleibt im Ausschlussverfahren noch der Gleichrichter übrig. Die Regler/Gleichrichtereinheit muss ausgetauscht werden.
Grüße Falcone
Im Sommer ist es zu warm, um das zu machen, wofür es im Winter zu kalt ist.
Zitat von pelegrino im Beitrag #2 - wie lauten die Worte, welche man nicht erkennen kann? "--- our Kids --- stop pointing at me!" (War 'ne Scheißarbeit, den Bildschirm 'rumzudrehen ... )
Zitat Gleichrichter gehen eigentlich kaum mal kaputt
Das ist bei Stromquellen nicht immer so, eher selten. DIe Lichtmaschine der W ( und der meisten anderen Moppeds auch) stellen Stromquellen dar. Wie du selbst gemessen hast, ist die "offene" Spannung bis zu 90V Wechselspannung, dies ist jedoch der Effektivwert. Der Spitzenwert der Spannung beträgt hier ca. 130V, diese Spannung müssten die Dioden sperren können. In diesen Gleichrichtern werden fast immer Schottky Dioden verwendet, die sich durch einen geringeren Spannungsabfall in Durchlassrichtung auszeichnen. Das hat den Vorteil, daß die Dioden bei Volllast deutlich weniger warm werden als "normale" Siliziumdioden. Sie haben jedoch den Nachteil, daß bei einfach diffundierten Dioden, die maximale Sperrspannung nur 30-40V beträgt. Im "Normalbetrieb" ist dies kein Problem, sollte aber die Batterie abgeklemmt werden und die Last sehr gering sein, steigt die Spannung der Lichtmaschine und die Dioden schlagen durch. Dieser Vorgang ist durch den hohen Strom der dann fließt irreversibel. Daher sterben auch die Gleichrichterdioden im PKW, wenn im Betrieb die Batt. abgeklemmt wird.
Zitat wo sitzen eigentlich die Thyristoren - im selben Gehäuse wie die Gleichrichterdioden
Bei der W befinden sich die Thyristoren im Regler wie man auf S.303 im Handbuch sehen kann. Drei Stück und sechs Dioden.
Das bilde ich mir alles nur ein. Das bilde ich mir alles nur ein. Das ist alles nur Einbildung
Warum messen diese "Stromzangen" eigentlich immer nur Wechselströme, und keine Gleichströme? Die reagieren doch auf das Magnetfeld um den Leiter 'rum - messen die nur den Auf-/Abbau desselben?
"Wird mal wieder Zeit für 'n neuen blöden Spruch hier." pelegrino
Zitat Warum messen diese "Stromzangen" eigentlich immer nur Wechselströme, und keine Gleichströme? Die reagieren doch auf das Magnetfeld um den Leiter 'rum - messen die nur den Auf-/Abbau desselben?
Weil nur ein Wechselstrom eine Spannung in einer "femden" Spule induziert. Deswegen funktionieren Trafos ja auch nur mit Wechselspannug. Die Stromzange ist im Prinzip ein Trafo mit einer Windung auf der Sekundärseite. Es gibt auch Stromzangen für Gleichspannug, die funktionieren jedoch anders und sind deutlich teurer.
Das bilde ich mir alles nur ein. Das bilde ich mir alles nur ein. Das ist alles nur Einbildung
Zitat Zu erwähnen wäre noch das sich daraus ergebende interessante Phänomen, dass diese Art von Lichtmaschinen dann am wenigsten belastet sind, wenn sie volle Leistung bringen müssen. Sind alle Verbraucher ausgeschaltet, werden sie thermisch am stärksten belastet. Fahren mit Licht schont also die Lichtmaschine.
. . . . und Fahren mit weniger, als 2000/min schont auch die Lichtmaschine !
Wenn er richtig ab ist, bleibt die W meines Wissens stehen (ich will es jetzt nicht ausprobieren, denn dafür ist mir dann mein regler zu schade). Aber auch ein lockerer Batteriepol ist sicher von Nachteil. Da die W jedoch durch allerlei Zicken ja darauf aufmerksam macht, ist die Gefahr wohl relativ gering, sonst hätten wir schon öfters Reglerprobleme gehabt. Reglerproblem bei der W sind ja aber unbekannt.
Grüße Falcone
Im Sommer ist es zu warm, um das zu machen, wofür es im Winter zu kalt ist.
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) und nach den Thyristoren (unwichtig, wer will das schon wissen
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