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 Dynastart: Betriebsart als E-Motor an 12 Volt 

 

Es wäre ein Irrtum zu glauben, dass ein Anlassermotor (oder eine Dynastart-Anlage beim Startvorgang) an einer 12 Volt-Batterie auch tatsächlich mit einer Spannung von 12 Volt versorgt wird. Oder in einem 6-Volt-Bordnetz von 6 Volt.

 

Ganz im Gegenteil ist es so, dass die Batteriespannung unter der sehr großen Last des Startvorgangs deutlich "in die Knie" geht, was wir schon daran erkennen, dass beim Anlassvorgang das Licht im oder am Auto spürbar dunkler wird.

Im Diagramm rechts sind die Kennlinien von zwei Starterbatterien zu sehen, die im DKW F5, je nach Motorisierung, Verwendung finden: entlang dieser Linien fällt die Spannung ab, wenn der Batterie eine bestimmte Stromstärke abverlangt wird.

 

Ein Beispiel gefällig? Die 6-Volt-Batterie mit 45 Ah (rote Linie) Kapazität kann bei einer Belastung mit 200 Ampere noch etwa 5 Volt aufrecht erhalten, bei 400 Ampere noch etwa 4 Volt (zu 75% geladen, bei 20°C).

 

Im Diagramm oben ist das der Kreuzungspunkt der roten Linie (45 Ah) mit der senkrechten Linie über 200A bzw. 400A. Von dort nach links gepeilt lesen wir dann 5,0 V oder 4,0 V ab.

 

  Hinweis:  die Batteriespannung ist abhängig vom Ladezustand, bei "randvoll" geladener Batterie verschieben sich die Kennlinien etwas nach oben, bei bereits entladener Batterie nach unten.

Im originalen Werkstatthandbuch von DKW ist zur Prüfung der Dynastart-Anlage angegeben, dass bei blockiertem Motor, d.h. bei eingelegtem Gang und fest angezogener Handbremse, eine Spannung an der Batterie zwischen 4,7 und 5,2 Volt gemessen werden sollte, wenn der Startknopf bzw. Fußschalter betätigt wird.

 

Das entspricht einer Stromstärke von ca. 200 Ampere, wenn wir als "Mittelwert" zwischen 4,7 Volt und 5,2 Volt eben 5 Volt annehmen, wie im Beispiel oben.

Die elektrische Leistung, die von der Batterie geliefert wird und im Elektromotor "verschwindet", wäre demnach 5 Volt x 200 Ampere, also 1.000 Watt.

 

Dieser Zustand trifft aber nur zu, wenn der Motor blockiert ist, was beim Anlassvorgang nur für einen Sekundenbruchteil quasi der Fall ist, denn die Kurbelwelle wird ja rasch auf Touren gebracht, bis der Motor anspringt. In der Realität wird die Leistung bei drehender Kurbelwelle um einiges kleiner als 1.000 Watt sein, geschätzt etwa 700 bis 900 Watt.

Von diesen 700 bis 900 Watt verwandelt der Elektromotor je nach Drehzahl zwischen 40% und allerhöchstens 60% in mechanische Leistung, also bis zu ungefähr 0,55 kW oder Dreiviertel gute alte PS.

 

Das reicht völlig, um den kleinen Zweitakter anzuwerfen.

 

Zunächst einmal lässt sich der elektrische Widerstand des Anlassers bzw. des Dynastart-Motors in dieser Situation ausrechnen (Ohm'sches Gesetz):

 R [Ohm] = U [Volt] / I [Ampere] 

Mit den Zahlen laut Werkstatthandbuch und laut Diagramm (s.o.) ergibt das 5 Volt / 200 Ampere = 0,025 Ohm bzw. 25 Milliohm einschließlich Zuleitungen (Kabel und Masseband zwischen Motor und Batterie samt Schalter). Dies gilt aber nur für den blockierten Motor.

 

Wenn nun - was bei der "Umrüstung" von 6 auf 12 Volt in der Praxis geschieht - die 6-Volt-Batterie einfach durch eine 12-Volt-Batterie ersetzt wird, dann liegt erst einmal die Vermutung nahe, dass die Spannung dadurch doppelt so hoch wird, also ungefähr 10 Volt anstatt 5 Volt:

 

Da der Widerstand der Dynastart-Anlage als Anlasser mit 25 Milliohm sich ja nicht ändert, müsste dann auch der Strom doppelt so groß werden, und zwar 400 Ampere. Die Formel gilt dann nämlich anders herum:

I [Ampere] = U [Volt] / R [Ohm], also 10 Volt / 0,025 Ohm = 400 Ampere. Da nun 400 Ampere x 10 Volt satte 4.000 Watt ergeben würden, müsste die Leistung aus der Batterie nicht das Doppelte, sondern sogar das Vierfache ausmachen!

 

Ach, du lieber Himmel: beide, Elektromotor und Batterie, würden theoretisch um das Vierfache(!) belastet und damit gravierend überlastet.

 

Aber genau das macht eine 12-Volt-Batterie überhaupt nicht mit. Die preiswerteste 12-Volt-Variante wäre, wie schon (im Kapitel "die richtige Batterie") erwähnt, der Typ mit 36-Ah Kapazität.

Im Diagramm rechts sind die Kennlinen verschiedener 12-Volt-Batterien zu sehen.

 

Entlang dieser Linien fällt die Spannung ab, wenn eine bestimmte Stromstärke von der jeweiligen Batterie abverlangt wird.

 

Nur die 110-Ah-Batterie (ein mittelschweres Lastwagen-Kaliber) wäre in der Lage, bei 400 Ampere 10 Volt zu halten, die 44-Ah-Batterie würde auf 8 Volt "in die Knie" gehen, die 36-Ah-Batterie auf noch etwas weniger.

 

Die beiden ersten Typen wären aber viel zu groß und zu schwer, daher sehen wir uns die kleinste handelsübliche Autobatterie einmal genauer an, die 12V/36Ah (alte Ausführung, d.h. nicht wartungsfrei, mit Schraubstopfen, zu 75% geladen):

Im Diagramm rechts sinkt die Spannung, die diese Batterie bei einem bestimmten Strom noch halten kann, entlang der violetten Linie.

 

Die Stromstärke, die der (blockierte) Elektromotor des Dynastart der Batterie bei einer bestimmten Spannung abverlangt, steigt entlang der grauen Linie.

 

Strom und Spannung pendeln sich nun genau an der Stelle ein, wo sich diese Linien kreuzen: das wäre also bei ungefähr 340 Ampere und 8,3 Volt der Fall.

 

Das bedeutet, die elektrische Leistung, die aus der Batterie kommt und im Motor umgewandelt wird, beträgt nun etwa 2,8 kW, also knapp das Dreifache der Leistung an einer 6-Volt-Batterie (und nicht das Vierfache, wie weiter oben zunächst "befürchtet").

Allerdings gilt auch das nur für den blockierten Motor, nicht für den Anlassvorgang als Ganzes.

 

Wenn nämlich der Dynastart in seiner Betriebsart als Motor losläuft und die Kurbelwelle zügig auf Touren bringt, entsteht in den Ankerwicklungen eine so genannte "Gegeninduktion", die bewirkt, dass die Stromaufnahme kleiner wird. Dem entsprecnhend fällt auch die elektrische Leistung von ca. 300 Ampere x 9 Volt (= 2,7kW) in Richtung 170 Ampere x 10,3 Volt (= 1,75kW) ab.

 

Soweit die Theorie - die Praxis kann nur auf einem Prüfstand gemessen werden. Aber es lässt sich festhalten, dass die Überlastung deutlich kleiner ausfällt als im ersten Moment angenommen (Vervierfachung) und irgendwo zwischen etwa dem Doppelten (1,75kW anstatt 900W) und etwa dem Dreifachen (2,7kW anstatt 900W) liegen wird.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass vom Automobilwerk Zwickau von 1955 bis 1959 der Kleinwagen "P70" gebaut wurde, dessen Motor mit der (bis auf die Drehrichtung) identischen Dynastart-Anlage wie die der DKW Frontwagen ausgerüstet war - allerdings von einer 12V/56 Ah-Batterie versorgt wurde.

Vor allem, weil die üppige Mehrleistung die Dynastart-Anlage, wenn ihr die doppelte Spannung verpasst wird, in ihrer Eigenschaft als Anlasser sehr vehement zu Werke gehen lässt, ist die Startdrehzahl sehr viel höher und die Gegeninduktion begrenzt den Strom.

 

Ein entscheidender Vorteil ist, dass die Dynastart-Anlage direkt auf der Kurbelwelle montiert ist, das Einspuren eines Anlasser-Ritzels im Zahnkranz entfällt und deshalb mechanische Überlastungen nicht so gravierend ausfallen wie bei "Anlassern".

 

(Bei konventionellen Anlassern ist diese Vorgehensweise riskant, da die Gefahr des Mitlaufens nach dem Ansprigen groß ist). Von der hier beschriebenen Umrüstung konventioneller Anlasser sei daher abgeraten!

 Fazit:  die "Dynastart-Anlage" für 6 Volt wird ohne weitere Änderungen an 12 Volt betrieben, die Überlastung wird bewusst in Kauf genommen - je kleiner die 12-Volt-Batterie gewählt wird, desto besser und schonender für die Dynastart-Anlage! Achtung: Motorradbatterien haben Flachpole, also beim Kauf gleich passende Polklemmen mit besorgen!.

 

  Achtung:  die "Dynastart-Anlage" wird in ihrer Eigenschaft als Elektromotor überlastet (Kurzzeitbetrieb!), die Kohlen und der Flachkollektor können schneller verschleißen, zwischen den Lamellen kann sich schneller und mehr Kohlenstaub festsetzen. Längeres "Orgeln" bei schlecht anspringendem Motor unbedingt vermeiden!

 

 Hinweis:  Das einfache Austauschen der serienmäßigen 6-Volt-Batterie gegen eine 12-Volt-Batterie ist (theoretisch) nicht sach- und fachgerecht (wenn wir vom "P70", siehe oben, absehen). Aber es funktioniert.

 

weiter lesen mit: "Generator für 14 Volt"

 

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