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Dynastart: Betriebsart als Generator für 14 Volt
"Generator" ist der technische Oberbegriff für Gleichsstrom- und Drehstromerzeuger, wobei die Dynastart-Anlage zu den Gleichstromgeneratoren, zählt, die wir meist "Lichtmaschinen" oder abgekürzt "Lima" nennen.
Bei einer "echten" Umrüstung von 6 Volt auf 12 Volt müssten theoretisch alle elektrischen Komponenten der Dynastartanlage durch solche ersetzt werden, die für 12 bzw. 14 Volt ausgelegt sind. In der Werkstatt-Praxis ist das aber schwierig umzusetzen.
Bereits bei der Betriebsart als Anlasser haben wir den Elektromotor einfach mit einer höheren Spannung konfrontiert, sodass er schneller und mit mehr Drehmoment arbeitet.
Im Generatorbetrieb ist es aber genau anders herum: hier wird die elektrische Maschine nicht von außen mit fast der doppelten Spannung traktiert, sondern sie muss mindestens die doppelte Spannung selbst erzeugen.
Erinnerungen an die Physikstunde: zuerst einmal erzeugt ein Gleichstrom-Generator (in unserem Fall die Dynastart-Anlage im Ladebetrieb) eine umso höhere Spannung, je schneller sich sein Anker (Rotor) dreht.
Die Elektrizität wird im Generator durch Induktion erzeugt, d.h. elektrische Leiter (Kupferdrähte) werden durch die Drehzahl des Ankers sehr schnell(!) durch ein Magnetfeld hindurch bewegt. Höhere Drehzahl bedeutet schnellere Bewegung, schnellere Bewegung bedeutet höhere Spannung. Ganz einfach!
Wenn das Magnetfeld gleich stark bleibt, bedeutet schnellere
Bewegung einfach mehr Spannung, so wie im Diagramm rechts. Also linear.
In der Praxis sieht das zwar ein bisschen anders aus, aber wir halten trotzdem erst einmal fest:
Höhere Drehzahl = höhere Spannung.
Wenn bei einer bestimmtem Drehzahl eine Spannung von 6 Volt erzeugt wird (im Diagramm oben rechts 100%), dann würde die doppelte Spannung eben bei der doppelten Drehzahl erreicht (200%). Auch ganz einfach.
Aber nur theoretisch - im Bild links sehen wir nämlich, dass der Anker "G" (der in einem magnetischen Feld die Induktionsspannung erzeugt), die Feldwicklung (schwarzes Rechteck, 2,9Ω) und einen mit dieser in Reihe geschalteten Vorwiderstand (12,5 Ω) direkt mit seiner Induktionsspannung versorgt.
Diese Feldwicklung erzeugt nun genau das Magnetfeld, durch welches die Drähte hindurch bewegt werden und die
Induktion hervorrufen.
Wenn sich nun der Anker schneller dreht und so mehr Spannung erzeugt, dann wird die Feldwicklung (samt Vorwiderstand) auch von dieser höheren Spannung versorgt, und das Magnetfeld wird nochmals stärker.
Dieses stärkere Magnetfeld bedeutet jetzt aber, dass auch die Induktionsspannung in den bewegten elektrischen Leitern steigt. Der Kreis schließt sich:
Wenn also die Drehzahl steigt, steigt die Spannung nicht nur durch die schnellere Bewegung, sondern auch, weil gleichzeitig das Magnetfeld stärker wird - die Spannung steigt also doppelt schnell (zumindest ohne Belastung und bei einfacher Sichtweise).
Die Dynastart-Anlagen hatten im DKW Reichsklasse 150 Watt Leistung und in der Meisterklasse 180 Watt, diese Angaben gelten für 6 Volt bzw. 7 Volt Ladespannung. Daraus folgen drei Tatsachen:
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1) |
die maximale Stromstärke ist für 150 Watt: 150W / 7V = ca. 22 Ampere, und für 180 Watt: 180W / 7V = ca. 26 Ampere (auf volle Ampere gerundet). |
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2) |
im 6-Volt-Bordnetz brauchen die Scheinwerfer 2 x 35W = 70W, die Lampen vorn und hinten 2 x 5W + 2 x 5W = 20W, die Instrumentenbeleuchtung 3W und die Zündung ca. 25W, macht zusammen 118 Watt. Es bleiben also bestenfalls noch 32W zum Laden der Batterie übrig (falls nicht der Scheibenwischer mit 20 Watt auch noch gebraucht wird), das wären 4,6A Ladestrom. Eine 6V/45Ah-Batterie möchte aber mit 4,5A 10 Stunden lang geladen werden. Zwischenergebnis: die Elektrik der Reichsklasse (150W) reicht heute technisch nicht mehr aus (1936 hatte der F5 hinten nur eine einzige Rückleuchte mit 3 Watt und in den Hauptscheinwerfern 2 x 3W (Standlicht) plus 2 x 25W (Biluxbirnen), also mit Zündung (25W) insgesamt nur 84 Watt). |
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3) |
Eine "Umrüstung" auf 12 Volt durch einen bedingt(!) geeigneten 14-Volt-Regler wird dem Dynastart-Generator ohne Schwierigkeiten 14 Volt entlocken, notfalls allerdings auch mit 20 bis 25 Ampere (habe ich in meinem F5 gemessen). Damit "quetscht" solch ein Regler 12 bis 14 Volt x 25 Ampere aus dem Dynastart heraus: das sind dann bis zu 350 Watt(!) und mehr. Fazit: die Bordelektrik wird damit "ordentlich frisiert", wobei allerdings der Dynastart-Generator stärker belastet und auch überlastet werden kann - der Anker macht das tolerant mit (er ist in seiner Eigenschaft als Anlasser kurzzeitige Knochenarbeit gewöhnt, aber für die Kohlebürsten und den Kollektor führt dies zu höherer Belastung und eventuell zu mehr Verschleiß). |
Wir halten also fest: die 6-Volt-Anlage wird durch den Umstieg auf 12 Volt wirklich leistungsfähiger und gewinnt an Alltagstauglichkeit. Aber...
...scheinbar geeignete Regler, das heißt solche, die der
Überlastung ihrer Kontakte längere Zeit gewachsen sind, sind meist solche, die von Haus aus für größere Lichtmaschinen vorgesehen waren. Der unter "Regler für 14 Volt" erwähnte Bosch-Regler trägt die Bezeichnung "14V/25A" und ist für 25A "ausgelegt".
Dies mag uns zu der Annahme verleiten, der Regler würde 25 Ampere "aushalten", in Wahrheit bedeutet es aber etwas ganz anderes: dieser Regler "holt" aus der
Lichtmaschine bis zu 25 Ampere "heraus"!
(Dass seine Reglerkontakte robuster sind, hat damit nicht
unmittelbar etwas zu tun, sondern ist eine "willkommene" Nebenwirkung).
Er mutet dem Generator bis zu 25 Ampere Laststrom zu (und damit 14V x 25A = 350W), bevor er das Magnetfeld reduziert (regelt) und so den Generator schützt. Für unsere Dynastart-Anlage ist dieser
Regler deshalb nur scheinbar geeignet (da seine Reglerkontakte nicht so schnell verbraucht werden), aber das Problem wird auf den Generator verlagert.
Wie an anderen Stellen bereits erwähnt, gab es in der ehemaligen DDR schon Ende der 50er Jahre einen fast baugleichen Motor im P70, der serienmäßig mit 12 Volt lief und eine baugleiche Dynastart-Anlage hatte. Diese Dynastart-Anlage wurde von einem speziellen (und dafür eigens konstruierten) Regler gesteuert, der heute natürlich nicht mehr als Ersatzteil käuflich ist. Mit diesem Regler hatte die Dynastart-Anlage serienmäßig eine Nennleistung von 250 Watt und einen Strom von maximal 18 Ampere.
Fazit: die "Dynastart-Anlage" kann als Generator ohne weiteres auch 14 Volt erzeugen, die Frage ist nur: wie bringen wir sie dazu, das sie das auch tut, ohne den Generator zu überlasten (siehe unten)?
Achtung: die "Dynastart-Anlage" kann in ihrer Eigenschaft als Generator nicht nur höhere Spannungen liefern, sondern diese höheren Spannungen bei praktisch unverändert großem Strom (und notfalls sogar bei noch bei größerem Strom). Das führt zu deutlich höherer Leistung! Damit kann die Dynastart-Anlage überlastet werden, die Kohlen und der Flachkollektor können schneller verschleißen, zwischen den Lamellen kann sich schneller und mehr Kohlenstaub festsetzen.
Hinweis: Zur Vermeidung unnötiger Überlastungen ist eine sorgfältige Auswahl des Reglers sehr wichtig.
Weiter mit "Regler für 14 Volt".
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