Lichtmaschine

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Diese Kapitel soll sich der Funktion der der Stromversorgung unserer XZ widmen. Ich verzichte hier bewust darauf, detailliert auf die physikalischen Grundlagen einzugehen.

Allgemeines

Das System besteht im wesentlichen aus drei Komponenten: Generator, Gleichrichter / Regler, Batterie.

Der Generator ist ein permanenterregter Drehstromgenerator oder 3-Phasen-Wechselstromgenerator. Permanent erregt bedeutet das es einen Permanentmagenten gibt, der Strom in der Wicklung erzeugt. Dieser Magnet, ein recht fettes Teil, sitzt im Schwungrad unter dem linken Motordeckel direkt auf der Kurbelwelle. Die Wicklung, die Stator genannt wird, ist im linken Motorseitendeckel verschraubt. Wie man den Stator möglicherweise renovieren kann.

Der Gleichrichter und der Spannungsregler sind in einem Gehäuse zusammen untergebracht. Es ist ab Werk von hinten auf die Batterie-Box geschraubt und besteht aus massivem Metall mit einigen Kühlrippen.

Die Batterie sitzt hinter dem linken Seitendeckel. Es ist eine 12V Batterie, womit auch klar ist das es sich bei der Stromversorgung unserer IXe um ein 12V System handelt. Das heißt aber nicht, das alle Verbraucher tatsächlich mit 12V betrieben werden. Die Spannung liegt bei einem intakten System aus Generator Regler und Batterie immer um einiges darüber.

Generator

Neuer Stator. Befestigung mit Innensechskant statt Kreuzschlitz.
Verbrannte Vergussmasse lässt nichts Gutes erahnen.

Nehmen wir mal an, wir haben es geschafft unser Zweirad in Betrieb zu setzen. Ich weiß es ist ein erbitterter Kampf gewesen, aber jetzt stehen wir, Schweißtropfen von der Stirn wischend vor der Kiste die auf dem Ständer stehend vor sich hinbullert. Wenn der Motor läuft, bedeutet das (zumindest in den allermeisten Fällen :-)), dass sich die Kurbelwelle und das Schwungrad mit seinen Magneten dreht.

Blick auf das reparierte Schwungrad (Polrad) mit neu gebohrten Löchern.

Im Inneren des topfförmigen Schwungrades sitzt, fest verschraubt mit der Wand des Motorgehäuses der Stator. Auf den ersten Blick sieht es so aus, als wären es eine Vielzahl von Wicklungen die an dem sternförmigen Eisenkern angebracht sind, bei "elektrischer" Betrachtung stellt sich aber heraus, das es in Wirklichkeit nur 3 Wicklungen sind. Jede ist verteilt auf 6 Teile jeweils um 20° versetzt angeordnet. Jede der Spulen hat zwei Enden. Die Drei Spulen sind mit je einem Ende sternförmig verbunden. Dieser Sternpunkt liegt irgendwo in der Vergussmasse des Stators. Die drei übrigen Enden werden durch eine Dichtung aus dem Motor herausgeführt (gelb) und münden am Gleichrichter/Regler. Normalerweise sind diese drei Enden mit weißem Kunststoff isoliert. Da alle drei Spulen gleich sind, braucht man keine unterschiedlichen Farben um sie zu unterscheiden und es ist auch egal in welcher Reihenfolge sie am Regler angeschlossen werden.

Was passiert, wenn der Magnet mit affenartiger Geschwindigkeit um den Stator kreiselt nennt man ? --- Genau! Induktion.

In elektrischen Leitern, die sich durch ein magnetisches Feld bewegen, wird eine Spannung und bei geschlossenem Stromkreis ein Stromfluss induziert. Wer mehr darüber wissen will: http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetismus#Elektromagnetismus

In unserem Fall bewegt sich nicht der Leiter sondern das Magnetfeld, was aber der Induktion piep-egal ist. Ein Magnet hat immer einen Nord- und einen Südpol. Diese kommen abwechselnd an unserer Spule vorbei und das bedeutet, das einmal eine positive Spannung und einem eine negative Spannung erzeugt wird. Der Fachman nennt sowas Wechselspannung. Jaaa genau! Dat is' genau dat gleiche Dingen als wie inne Steckdose drin. Es wird eine Wechselspannung erzeugt; oder genauer gesagt sogar drei Wechselspannungen - schließlich haben wir ja drei Leiter, sprich Spulen in unserem Stator. Da diese schön gleichmässig auf dem Umfang verteilt liegen passiert diese Spannungserzeugung nicht gleichzeitig sondern nacheinander. Es entstehen die sogenannten Phasen. Mehr zum 3-Phasen-Wechselstrom: http://de.wikipedia.org/wiki/Drehstrom.

Gleichrichter

Mit dieser "Drehspannung" können wir nicht sehr viel anfangen. Wir brauchen Gleichspannung. Warum aber haben wir nicht nach alter Väter Sitte direkt Gleichspannnung erzeugt. Früher, als hier überall noch Wasser war und es noch keine Gleichrichter gab wurde direkt Gleichspannung mit einem Generator erzeugt. Allerdings ist der Bedarf an elektrischer Leistung immer mehr gestiegen. Und ein Gleichstromgenerator baut bei gleicher Leistung ungleich größer als ein Drehstrom-Generator. Ausserdem haben wir eine elektronische Zündanlage und einen elektronischen Drehzahlmesser und die Spannung aus einem Gleichstromgenerator pulsiert sehr stark, das mag keine Elektronik.

Deshalb haben wir den Gleichrichter. Es ist ein 3-Phasen-Brückengleichrichter. Er besteht aus 6 Dioden, jeweils eine für die positive und die negative Halbwelle von jeder Phase. http://de.wikipedia.org/wiki/Gleichrichter. Eine Diode ist ein elektronischs Bauteil, das elektrischen Strom nur in einer Richtung leitet - so ähnlich, wie ein Ventil am Reifen. Jede dieser Dioden verursacht in Durchlassrichtung einen Spannungsabfall von ca. 0,7 V. Wenn jetzt im Bordnetz die Verbraucher (Licht, Lüfter, Zündung....) eingeschaltet werden, fließt ein Strom über die Dioden und dadurch wird Leistung erzeugt, d.h. die Dioden werden warm, sie werden sogar richtig heiß - daher auch der Name "gleich-riecht-er". Würde man die Wärme nicht von Ihnen wegführen, dann würden die Dioden zerstört. Der erste Grund, warum das Gehäuse des Gleichrichters als Kühlrippen ausgebildet ist.

Wie man auf dem Bild erkennen kann. Sieht die Spannung hinter dem Gleichrichter schon ganz gut aus. Aus der 3-Phasen-Wechselspannung ist eine Gleichspannung geworden. Allerdings ist die Höhe der Spannung bei der Induktion von der Geschwindigkeit des vorbeirasenden Magneten abhängig, d.h. wenn wir beherzt am Gasdriff drehten bräuchten wir vermutlich einen Eimer voller neuer Glühlampen für unsere Beleuchtung. Und die TCI, naja --- R.I.P. Zum Glück gibt es den Regler. Dieser sitzt wie schon erwähnt zusammen mit dem Gleichrichter in dem Kühlkörperteil auf der Rückseite des Batteriekastens. Er sorgt dafür, das die Spannung im Bordnetz immer schön konstant bleibt.

Regler

Das funktioniert folgendermaßen:

Laderegler und Gleichrichter der XZ550

Überschreitet die Spannung im Bordnetz einen bestimmten Wert, dann werden die drei Phasen des Generators gegen Masse geschaltet und führt zu einem Kurzschluss über die jeweilige Diodenreihe des Gleichrichters. Das bewirkt in der Wicklung des Generators sogenannte "Blindleistung". An diesem Begriff sind schon Generationen von Elektriker-Lehrlingen gescheitert, deshalb würde die genaue Erklärung hier etwas zu weit führen - mal ganz abgesehen davon, das meine eigene Ausbildung schon etwas, äähm, länger her ist. Dazu nur soviel: 1. Es hat nichts mit der Sehkraft zu tun und 2. Die Blindleistung verringert die vom Generator abgegebene Wirkleistung - das ist die Leistung die wir in Form von Spannung und Strom nutzen können. Mehr dazu findet man in jedem brauchbaren Elektriker-Berufsschulbuch oder bei ratet mal: http://de.wikipedia.org/wiki/Blindleistung

Schaltbild der Lichtmaschine. Quelle: Wikipedia
Ein originaler XZ Regler. Anschlüsse 3x weiß, schwarz, rot, braun, gelb (wird nicht benötigt). Beschriftung : 4X7-A0 , SH238 2.1.4 , Shindengen Japan

Die Anschlüsse unseres Gleichrichter/Regler-Bauteils sind zum einen 3x weiß, rot, schwarz und braun. Die Weißen sind die Eingänge der vom Stator kommenden Leitungen - hatten wir schon. Rot ist +, Schwarz -, Gelb ist nicht belegt. Wofür ist Braun?

Der braune Draht ist die sogenannte Sense-Leitung. "Sense" bedeutet soviel wie "fühlen, tasten", mit dieser Leitung fühlt oder misst der Regler die Spannung im Bordnetz. Man könnte auch direkt an dem roten Draht des Reglers messen, dadurch hätte man wieder ein Kabel gespart. Tja, wie immer im Leben ist das nicht so einfach. Vom Regler kommend fließt ein relativ hoher Strom über die rote Leitung in das Bordnetz und verteilt sich auf die verschiedenen Verbraucher. Ein relativ starker Verbraucher ist die Batterie, wenn sie leer ist zieht sie locker einige Ampere Strom zum laden. Da ein hoher Strom Spannungsverluste auf den Leitungen und Steckern verursacht, führt das zu einem Spannungsunterschied zwischen der Klemme am Regler und der Klemme an der Batterie. Würde jetzt an der Reglerklemme gemessen, dann wäre hier die Spannung noch ok, also etwa 14,x V. Durch die Verluste läge am Verbraucher (Batterie) aber nur eine geringere Spannung an. Bei den anderen Verbrauchern käme es noch dicker, die Wege vom Regler über Kabelbaum, Zündschloss, Stecker hier, Stecker da zum Verbraucher sind lang und die Spannung würde immer weiter abfallen. Jetzt kommt die braune Sense-Leitung ins Spiel. Diese ist irgendwo im Bereich des Zündschlosses angeklemmt und liegt somit schon einmal ein ganzes Ende dichter am Verbraucher. Hier wird nun die Spannung gemessen. Der Regler regelt also immer so, daß an diesem Referenzpunkt die gewünschte Spannung anliegt.

Das wiederum kann zu einem Problem führen, daß gar nicht so selten auftritt. Wenn tatsächlich die Verbindungen im Kabelbaum schlecht sind, dann kann es sein , dass die Spannung am Referenzpunkt zwar richtig ist, jedoch an der Batterie viel zu hoch. Das führt dann dazu, daß diese beginnt zu "kochen". Tatsächlich kocht sie natürlich nicht wirklich. Durch die hohe Spannung entstehen Gasbläschen - Sauerstoff und Wasserstoff- an den Elektroden, d.h. es wird Wasser aufgespalten. Die Gase treten zusammen mit Schwefelsäuredämpfen aus dem Überdruckventil aus und werden über einen Schlauch in den Bereich des Hauptständers geleitet. Wenn der Schlauch lose oder Verstopft ist, tritt das Zeug oben an der Batterie aus und das verursacht heftige Korrosion. Die Batterie fällt auf Dauer trocken und ist recht schnell kaputt.

Ais diesem Grund schließen Einige den braunen Draht an die Batterie an und sind damit auf der sicheren Seite. Die Batterie wird immer optimal versorgt und die Lampen halten länger.

Auf der Webseite von Shindengen gibt es eine gute Auflistung der Unterschiedliche Reglertypen :https://www.shindengen.com/products/electro/motorcycle/reg/

Regler versetzen

Bei dem Originalregler der XZ 550 handelt es sich um einen sog. "Shunt-Regler" mit Tyristoren als Schaltelementen. Da Tyristoren nicht verlustfrei schalten, entsteht bei der Regelung eine erhebliche Verlustleistung, die abgeführt werden muss. Aus diesem Grund forderte Shindengen für seine Gleichrichter/Regler in den Datenblättern sogar einen Mindestluftstrom (das muss wohl ein Yamaha-Ingenieur nicht richtig gelesen haben, als er den Regler bei der XZ an einem denkbar ungünstigen Platz direkt hinter die Batterie (da ist kaum ein Luftstrom zu erwarten) und auch noch in die Nähe des hinteren Auspuffkrümmers verbannte! Gerade im Sommer kann es dazu kommen, dass der Regler kurzschließt und die Spannung einbricht. Dann kann es Schwierigkeiten beim Starten einer warmen XZ geben. Deswegen ist die Versetzung des Ladereglers an einen kühleren Platz ein lohnender Umbau, der die Elektrik der Ixe ein bisschen zuverlässiger macht.


an die Fußraste

Eine Möglichkeit, die hier näher beschrieben wird ist der Umbau an die linke hintere Fußraste mit einem Halteblech. Dazu wird ein Halteblech angefertigt, welches unten ein Loch für die Schraube der Fußraste hat und oben zwei Löcher mit Gewinde um den Laderegler anzuschrauben. Die Zeichnung des Halteblechs gibt es hier als PDF zum Herunterladen: Datei:XZ-Reglerhalterungsblech.pdf

Um den Regler heraus zu holen muss die rechte Verkleidung vor dem Kühlmittelbehälter und der TCI entfernt werden. Dann kann die obere Schraube am Kühlmittelbehälter gelöst werden. Den oberen Schlauch kann man bedenkenlos abziehen, der untere sollte gesteckt bleiben, da man sonst eine feuchtfröhliche Überraschung erlebt. Nun kann man die Stecker am Regler lösen und den Regler herausbauen. Es kann sein, dass sich die Stecker nicht lösen lassen, wenn sie verschmort sind. Dann sollte man sich neue Stecker besorgen und die alten abknipsen.

Dies ist ein guter Zeitpunkt um den Laderegler zu prüfen, da man ihn ausgebaut hat und die Stecker auseinander sind.

Nun die Fußraste hinten links abschrauben (17er Schlüssel) und das neue Halteblech samt aufgeschraubtem Laderegler anschrauben.

Nun müssen noch die Leitungen verlegt werden. Ab und zu sind die vorhandenen Leitungen zu kurz, dann muss sie verlängert werden. Dabei bitte auf einen ausreichenden Querschnitt der Leitungen und ordentliche, wasserdichte Verbindungen achten.

hinter den linken Seitendeckel

Aus dem Forum:

Am 4.2.2017 schrieb tiberianxz  : Verkauf einer XZ 550 ganz oder in Teilen

Hallo, ich finde jedoch den beschriebenen Ort in der Nähe der Fußraste nicht so elegant. Sieht irgendwie nicht fertig aus. Daher habe ich den Regler auf der rechten Seite vom Motorrad im Seitendeckel untergebracht. Das Plastik dort lässt sich gut bearbeiten, denn in den Seitendeckel muß ein eckiges Loch. Das Steuergerät wandert hinter den Plastikdeckel. Den Regler kann man jedoch nicht direkt auf den Deckel schrauben, da er erstens heiß wird und zweitens dann nicht höher ist als der Seitendeckel selbst. Durch längere Schrauben und Muttern als Abstanshalter wird er dann sogar überall gut be- und hinterlüftet. Zusätzlich habe ich dann noch auf der Rückseite einen kleinen Lüfter eingebaut. Muß nicht, klingt aber technisch wenn mit Zündung gleichzeitig ein kleiner Lüfter läuft.

Ein Bild davon müßte eigentlich hier zum Thema die geschichte eineiner XZ zu sehen sein

optisch finde ich das eleganter

Ende des Beitrages

Ventilator

Ein 70mm Lüfter passt exakt auf den Regler.

Falls man die originale Optik der XZ550 erhalten möchte, bietet sich der Einbau eines PC Ventilators an. Ein 70mm Lüfter passt exakt auf das Kühlblech. An den Ecken des Reglers kann man problemlos vier 4mm Bohrungen durch das Metall setzten, wo man den Lüfter befestigen kann - entweder mit Schrauben oder noch einfacher mit etwas stabilem Draht (Zaundraht). Durchstecken, umbiegen fertig.

Als Stromquelle bietet sich die Leitung für das Rücklicht an, die unter der Sitzbank verläuft. Hier liegen +12 V und eine Masseleitung, die sogar im hinteren Bereich gesteckt sind, sodaß man sich nur dazwischen hängen braucht. Der Lüfter läuft dann, wenn das Licht oder Standlicht eingeschaltet ist. Man kann das ganze schön mit Doppelstegleitung oder Lautsprecherkabel (0,5mm²) anschließen. Auf der Lüfterseite löten und Schrumpfschlauch drüber. Dann dass dickere Kabel am Lüfter mit einem Kabelbinder zugentlasten. Man sollte vor dem Einbau noch prüfen, ob das Lüfterrad nicht irgendwo scheuert. Das einem der Lüfter die Batterie leerzieht, wenn man mal tatsächlich irgendwo eine Zeit mit Standlicht steht braucht einen nicht zu beunruhigen. Die meisten Lüfter haben eine Leistung von 1-2 Watt, also ein Bruchteil dessen, was die Standlichtbirnen (3x 5W) haben.

Wichtig ist, da man die Förder- und Drehrichtung des Lüfters bereits bei der Montage beachtet, und sich die Adern des Lüfters entsprechend markiert. Zumeist sind diese aber bereits rot (+) und schwarz (-) gefärbt. Ich bevorzuge es den Lüfter so anzubauen, daß er die Luft durch den Kühlkörper seitlich ansaugt und nach rechts wegbläst. Auf vielen Lüfern ist die Drehrichtung und die Förderrichtung mit Pfeilen markiert.

  1. Baterie ausbauen
  2. TCI mit Grundplatte ausbauen
  3. Stecker des Reglers lösen
  4. Batteriekasten ausbauen
  5. Regler abschrauben (Ausrichtung merken, Von wo kommt das Kabel?)
  6. Vier Löcher in die Ecken des Reglerkühlblechs bohren
    • Lüfter vorbereiten
    • Kabel anlöten und mit Schrumpfschlauch überziehen
  7. Lüfter anbauen, entweder mit dünnen langen Schrauben oder mit Zaundraht
  8. Regler wieder anschrauben (Ausrichtung beachten! Es passt sonst nicht gut zusammen.)
  9. Batteriebox mit Regler/ Lüfter wieder einbauen
  10. Reglerkabel anschließen ACHTUNG! Man kann den einen Stecker des Reglers mit dem der TCI vertauschen. Das führt zur sofortigen Zerstörung der TCI, wenn man den Strom einschaltet.
  11. Lüfterkabel an der Rücklichtverkabelung anschließen. Pofessionell macht man mit den passenden Japansteckern, die man überall kaufen kann, eine Brücke und quetscht die Lüfterleitung mit in die Stecker ein. Isolierung der Stecker nicht vergessen. Unprofessionell kann man das mit mit Stromdieben machen oder man klemmt einfach die Lautsprecherlitze mit in die Stecker ein. In jedem Fall sollte man es lösbar machen, damit man den Batteriekasten auch mal schnell ausbauen kann ohne die Kabel zu zerschneiden.
  12. TCI Einbauen
  13. Batterie einbauen
  14. Licht einschalten und prüfen ob es nirgens scheuert. Manche Lüfter sind im übrigen so leise , dass man sie nicht hört. Da hilft nur fühlen. Keine Angst, die Finger bleiben dran

Überwachung der Lichtmaschine

Eine günstige Spannungsanzeige Typ : Caliber CA Meter/2
Bedienungsanleitung? Unnötig-Anschließen und fertig.

Mit einer einfachen Spannungsmessung, kann die Lima ganz gut überwachet werden.

Grundsätzlich kann man folgende Aussagen mit einer Spannungsanzeige treffen:

Beim Starten bricht die Spannung sehr weit ein (z.B. 9V oder weniger)
Die Batterie ist nicht geladen. Wenn sie zuvor mit einem Ladegerät geladen wurde ist sie vermutlich alt oder hat kein Wasser.
Die Spannung ist bei laufendem Motor zu hoch (>15V) oder reduziert sich nicht mit steigender Drehzahl.
Vermutlich ist der Regler defekt, oder der braune Draht hat keine Verbindung zu +.
Die Spannung ist bei laufendem Motor zu niedrig und fällt bei eingeschalteten Verbrauchern immer weiter ab.
Vermutlich ist der Gleichrichter defekt ( auch zeitweise ) oder der Lima-Stator hat einen Kurz- oder Masseschluss, eventuell ist der Stecker verschmort. Die Batterie wird dann nicht ausreichend geladen. Wie man das genauer prüft steht im Werkstatthandbuch oder in den Technik Tipps



Stator prüfen

Der Stator hat laut Handbuch einen Wicklungswiderstand von 0,3 Ohm +/- 10%. Theoretisch kann man durch Nachmessen dieses Werte prüfen, ob die Wicklung in Ordnung ist. Ist der Widerstand niedriger, deutet dies auf einen Wicklungsschluß, ist er höher auf eine Unterbrechung in der Wicklung hin.

Das Problem dabei: 0,3 Ohm können normale Multimeter garnicht korrekt messen. Geschweige denn, dass man aus dem Wert einen Wicklungsschluss (Verbindungen innerhalb der Wicklung durch schlechte Isolierung) ableiten könnte. Halte mal die beiden Messleitungen deines Multimeters aneinander. Du wirst sehen, das da schon ein Paar Ohm draufstehen ohne dass ein Prüfling dazwischen hängt. Das wird auch der Grund sein, warum ein neuer Stator mehr als die besagten 0,3 Ohm hatte. Der Messfehler - gehen wir mal von einem guten Multimeter von 3% aus - bezieht sich auf den Messbereichsendwert, d.h. : Steht das Multimeter auf der kleinsten Stufe z.B. 200 Ohm, ist der Messfehler 0,03 x 200 Ohm = 6 Ohm. Dazu kommt noch die Messleitung und die Übergangswiederstände an den Buchsen und besonders an den Messspitzen, der ein Vielfaches sein kann. Damit kann man keine 0,3 Ohm Messen. Die einzige Aussage die man damit ermitteln kann ist, ob die Wicklung unterbrochen ist. Bessere Ergebnisse erziehlt man ggf. mit einer Thomson-Brücke


hinzufügen Dieser Artikel sucht einen Autor, der ihn etwas in Form bringt. Hier könnte noch stehen, wie man den Stator so anschließt, dass er nicht verbrennt. Außerdem wäre die Anleitung zum prüfen des Reglers auf Funktion nützlich. Es gibt noch weitere Artikel die einen Autor suchen.