Batterieladesystem (Lima)-Gleichrichtung-Spannungsregelung, Beschreibung u. Funktion

Hallo an alle CDI-Lima-Interessierte!

-Achtung: Es wird eine etwas umfangreichere Zusammenfassung.

-In den Thread`s: siehe Anhang
      wurden Fragen/Meinungen angeschnitten, die über das Montage-Thema hinausreichten. Die aufgetauchten Fragen hatten als wesentlichen Hintergrund: Wie funktioniert die Lima-Spannungsregelung der CX

-Die Diskussionsergebnisse werden nun in diesem Thread zusammengefaßt u. mit näheren Erläuterungen ergänzt.
-Die diversen Aussagen u. Unterlagen wurden in Zusammenarbeit mit "Brummbaehr" erstellt, bzw vorabgeklärt.
-Für eine darüber hinausreichende Diskussion könnte ein weiterer Thread:  "Batterieladesystem (Lima)-....-[Diskussion]" vorgesehen werden:

Grundlage der Erläuterungen ist das Honda-Schema: "Batterie-Ladesystem".

-Die Lima ist eine Permanentmagnet-Drehstrom-Lichtmaschine, der Rotor hat 6 Polpaare u. der Stator hat 14 Spulen/Wicklungen.


   Die Lima läuft immer mit max. Leistung, die drehzahlabhängig ist, zB bei der CDI-CX500: 170 Watt bei 5000 Upm.

   Wenn die Leistung nicht abgenommen wird, durch schlechte Kontakte, Leitungsunterbrechung, Regler/Gleirichter-Störung, würde sich die Ausgangsspannung unzulässig erhöhen.

-Die Gleichrichtung des 3-Phasen-Wechselstromes erfolgt mittels der "Sechspuls-Gleichrichter-Schaltung". Der Gleichrichter hat 3 Positiv-Dioden u. 3 Negativ-Dioden. Die Zusammenfassung der 3 gleichgerichteten Phasen
   ergibt eine gut geglättete Gleichspannung.

 

-Der Spannungsregler hat die Aufgabe, bei sich ändernder Drehzahl, bei sich ändernder Leistungsabnahme ( Fernlicht, Bremslicht Hupe,...), die BatterieSpannung möglichst konstant zu halten/zu regeln.



   Bei ereichen der max. Batterie-Ladespannung, zB. 14,7 V, zündet der "IC-Sensor", durch Bildung der Gate-Spannung, die 3 Thyristoren.
   Die 3 Phasen der Lima werden somit kurzgeschlossen.
   Es wird keine Leistung mehr nach außen (Batterie) abgegeben. Die Batterie-Spannung sinkt, je nach elektischem Verbrauch, mehr oder weniger schnell auf die Batterie-Wiedereinschalt-Ladespannung, zB. 14,1 V.
   Der "IC-Sensor" unterbricht die Gate-Spannung u. die Thyristoren sperren wieder automatisch im Nulldurchgang der entsprechenden Phase. Der Batterie-Ladezustand ist wieder gegeben.
   Es ergibt sich je nach elektr. Verbrauch eine mehr oder weniger hochfrequente Taktung der Thyristoren. Im Mittel ergibt sich eine Batterieladespannung von zB 14,4 V.
   Der Spannungsregler ist eigentlich kein Regler, sondern ein 3-Phasen-Kurzschließer mit dem IC-Sensor u. den 3 Thyristoren.

-Da die Lima auch im Kurzschlußbetrieb die max, drehzahlabhängige, Leistung erzeugt (oder ist die Kurzschlußleistung anders?), die nach außen (Batterie) nicht abgegeben werden kann (3-Phasen-Kurzschluß), muß diese
   im Lima-System selbst (Spulen, Thyristoren,....) "verbraten" werden. Die Aufteilung der zu vernichtenden Leistung erfolgt entsprechend der Formel für die elektr. Leistung: P= I² *R ges. Der Strom, der über die
   Phasen u. den Regler fließt, ist ja gleich. Der Widerstand der in der Gleichrichter/Regler-Einheit beaufschlagten Teile (Thyristoren, Dioden,..) ist wesentlich kleiner als jene der Lima-Spulen/Wicklungen.

   

  Die Kurzschluß-Leisung wird daher  überwiegend in den Lima-Spulen "verbraten" (in Wärme umgesetzt) u. ans Öl abgegeben. Der kleinere Teil in der Gleichrichter/Regler-Einheit wird über deren Verrippung an die Umgebungs-
  Luft abgegeben.

-Anhang

 --Auflistung der Threads:
   --"Lima (Lichtmaschine) ersetzen (Diskussionsfaden)",   https://cx500.forumieren.org/t1319p30-lima-lichtmaschine-ersetzen-diskussionsfaden  ,
   --"Batterieladesystem (Lima)-Funktionsweise": wurde gelöscht:  https://cx500.forumieren.org/t689-batterieladesystem-lima-funktionsweise  ,
   --"GEKLÄRT!!!!! Verschmorte Steckverbindung": https://cx500.forumieren.org/t1170-geklart-verschmorte-steckverbindung  ,
   --"Nach dem Kabelbrand", umbenannt in "Max die Pumpe nebst müdem Besitzer....",  https://cx500.forumieren.org/t1326-max-die-pumpe-nebst-mudem-besitzer-und-all-ihre-sonstigen-macken  ,

 --Wer sich näher interessiert, kann sich weiter nformieren:
   --Aufbau u. Wirkungsweisw von Lichtmaschinen
   --CX500-Batterieladesystem Bl 1a

   
 
  Gruß  Horst-CX500

Hallo an alle CDI-Lima- Interessierte!


CX500-Lima-Dreiphasen Drehstrom Erzeugung-Größe der Kurzschlußleistung

-In diesem Beitrag wird versucht, der Frage nachzugehen, ob die CDI-Lima  wegen der verschachtelten Serienschaltung der 3 Spulengruppen noch einen 3 x120° Drehstrom erzeugt und
wie groß die Kurzschluß-Leistung im Regelung-Zustand ist.

-1) Ist der Lima-Strom ein 3 x 120°-Dreiphasen Drehstrom?

    CX500-Lima-Dreiphasen-Drehstrom-Erzeugung: 18.1.2014: Link:    

    --Vergleicht man die Spannungs-Wellenform der Lima mit dem des dargestellten Generators, der ja diesen Strom erzeugt, so ist festzustellen, daß diese bis auf die Wellenlänge gleich ist.
       Wenn sich der Lima-Rotor nur 1/6 -tel so schnell drehen würde als der Generator, so wären die Wellenlängen, bezogen auf die Zeit, einander gleich!

       Der Lima-Strom ist daher ebenfalls ein 3 x 120°-Dreiphasen Drehstrom!

    CX500-Lima-Spulenschaltung nach Brummbaehr: 18.1.2014: Link:
    --Da ergibt sich auch die Schlußfolgerung, daß bei einer Serienschaltung der einzelnen Spule der 3  Phasengruppen/Phasen u. bei 6 Polpaaren, die Gruppen um 60° : 3 = 20° zueinander versetzt sein müssen., um diesen
      Strom zu erzeugen.


-2) Lima-Leistung beim Kurzschlußbetrieb (Regelungsbetrieb)

     CX500-Lima-Dreiphasen-Kurzschluß-Bildung: 18.1.2014,  Link:  
     CX500-Lima-Dreiphasen-Kurzschluß-Situation: 18.01.2014,  Link:
     Brückengleichrichter-aus WiKi-Gleichrichter-13.11.2014: Link:  

   --Zusammenfassend ergibt sich für die Kurzschluß-Situation aus den Darlegungen in den Bildern:
   --Die induzierten Spannungswellen der 3 Phasen/Spulengruppen werden durch die, vom IC-Regler gezündeten, Thyristoren (für die positiven
      Halbwellen) u. den Negativ-Dioden (für die negativen Halbwellen) zu dem Dreiphasen-Kurzschluß (-punkt) zusammengeführt. Dieser ist mit der
      Masse verbunden.
  .--Es gibt keine Verbindung (Nulleiter) zwischen dem Stern- u. dem Kurzschluß-Punkt.
   --Dennoch ist ein Kurzschluß-Stromkreis der einzelnen Phasen /Spulengruppen gegeben, da sich infolge der 3 x 120° Phasenverschiebung, die
      Ladungen (Elektronen) der einzelnen Spulengruppen so weitergeleitet werden können, daß im Stern-u. Kurzschlußpunkt Null bleibt. Dies entspricht
      auch dem Kirchhoff`schen Verteilungs-Gesetz
.
   --Eine nähere Erläuterung wird versucht, im obigen Bild: CX500-Lima-Dreiphasen Kurzschluß-Situation, darzustellen

   --Der in der Kurzschluß-Situation induzierte Strom ist nach den Induktionsgesetzen so groß, daß sein Gegenmagnetfeld dem induzierenden (Rotor mit
      den 6 Permanent-Magnetpolpaaren) entspricht.
   --Diese Induktions-Strom-Verhältnisse entsprechen aber auch dem Nennlast-Betrieb (Batterie-Ladung).

   --Die im Kurzschluß-Betrieb induzierte Kurzschluß-Leistung entspricht demnach der drehzahlabhängigen Nennleistung u. muß innerhalb der
      Spulengruppen "verbraten" werden. Die entstehende Wärme wird ins Öl abgeggeben.

Ich hoffe, daß der Beitrag für eine Diskussion entsprechendes Interesse findet.


 Gruß  Horst-CX500