Ladeschlussspannung erhöhen
In den meisten Fällen ist es so, dass der
Regler einer Lichtmaschine immer etwas unter der maximal möglichen
Ladeschlussspannung den Strom herunterregelt. Der Batteriehersteller VARTA
schreibt in seinen technischen Unterlagen eine Schluss und Erhaltungsspannung
seiner Bleiakkumulatoren von max. 14,4 Volt vor.
Um ein Überladen der Batterie auszuschalten, sind die Regler (auch moderne
Transistorregler) vom Hersteller unterhalb der Höchstspannung eingestellt. Die
Exemplarstreuung der Bauteile liegt um 5 Prozent, und so ist auch die Spannung
um bis zu 10 Prozent niedriger als möglich. Eine Unterspannung von 0,5 Volt
verursacht schon eine 10prozentige Unterladung der Batterie. Wenn der Regler
schon bei 13,4 Volt abregelt (1 V unter der Höchstspannung), so wird die
Batterie mit 22 bis 25 Prozent zu wenig aufgeladen. Man verzichtet also auf eine
erhebliche Kapazitätsleistung.
Hinzu kommt, dass man einem Bleiakku möglichst nicht mehr als 50 Prozent seiner
Kapazität entnehmen soll. Die Entladespannung sinkt bei Nutzung unter 50 Prozent
in einen kritischen Bereich unter 11.5 Volt. Die Sulfatbildung an den Platten
nimmt in diesem Bereich schnell zu. Dies liegt oft an der unzureichenden
Voll Ladung der Batterie. Auch die Alterung der Akkus trägt zu einer
Kapazitätsverringerung bei.
Was ist also zu tun?
Es gibt eine relativ einfache Möglichkeit, den Regler zu überlisten und an den
Grenzwerten der Ladespannung heranzuführen. Unbedingte Voraussetzung ist ein
genaues Digitalvoltmeter (+/ 0,1 V). Heute sind diese Voltmeter leicht und
erschwinglich zu erhalten. So steht also einer Überlistung des Reglers, es
spielt keine Rolle ob extern oder an der Lichtmaschine angebaut, nichts mehr im
Wege.
Drei Anschlüsse benötigt ein Regler, um die Erregerwicklung im Alternator mit
Spannung und Strom zu versorgen. Diese Wicklung sorgt erst dafür, dass in die
Statorwicklung der Lichtmaschine Spannung erzeugt (für Puristen: Spannung
induziert) wird.
"D " (Klemme Nr. 31) ist der gemeinsame Minusanschluss (Gehäuse des Alternator)
"DF" (Klemme Nr. 67) ist der Eingang für die Erregerwicklung.
Beide Anschlüsse werden über Kohlebürsten an die Erregerwicklung weitergegeben.
DF ist unbedingt mit einem Kondensator zu entstören. "D +" (Klemme Nr. 15) ist
die erzeugte Ladespannung des Alternators, mit der der Akku geladen wird sowie
Anschluss für die Ladeleuchte.
"Fühlt" nun der Regler an D+, dass die Ladeschlussspannung erreicht ist, so
sinkt die Spannung am Anschluss DF und die Erregerwicklung erhält über die
Kohlebürsten den Befehl, sich nicht mehr zu "erregen". Diese Wicklung liegt auf
dem sich drehenden Teil (Rotor) der Lichtmaschine. Durch die fehlenden
Magnetlinien im Rotor sinkt auch schlagartig die induzierte Spannung an der
Hauptwicklung im Stator. Der Trick dabei ist, dass man den benötigten hohen
Ladestrom nicht über verschleißende Kohlen abgreifen muss. Nur der kleine
Erregerstrom fließt über die Schleifkohlen. So verringert sich der Verschleiß
erheblich, und die Störungen bleiben sehr gering.
Bei null Drehzahl und bei Drehbeginn der Lichtmaschine ist deshalb auch die
Statorwicklung nicht in der Lage, einen Strom zu liefern, der die
Erregerwicklung veranlasst, ein Magnetfeld aufzubauen. Die Ladeleuchte liefert
zu Beginn dann den Strom über die Plusleitung der Batterie. Sobald der
Alternator nun schnell genug läuft, so dass an Klemme D+ eine Spannung über 12
Volt steht, so verlischt die Leuchte, und der Erreger erhält seinen Strom über
den Regler von D+ der Lichtmaschine. Dieses Prinzip hat sich Herr Robert Bosch
patentieren lassen.
Es ist also sehr wichtig, dass die Ladeleuchte nicht defekt ist und keine
Korrosion an den Anschlüssen auftritt. Sollte kein Ladestrom fließen, so ist das
oft die Ursache.
Wenn wir nun dafür sorgen, dass der Regler an D+ nicht schon bei z. B. 13,0 Volt
sondern erst 0,7 Volt später erkennt, dass die Ladeschlussspannung erreicht ist,
so haben wir eine Lösung für das Problem. Nämlich genau diese Spannungsdifferenz
hat eine moderne Siliziumdiode in Durchlassrichtung. Wir schalten also eine
Diode (Normaltype 40 V/5 A; z. B. P600X oder R250) in Reihe von Anschluss D+
Alternator nach Anschluss D+ des Reglers. Jetzt fühlt der Regler die
Batteriespannung 0,7 Volt zu spät. Folglich wird die Ladeschlussspannung um
diesen Betrag angehoben und liegt bei 13,7 Volt.
Bei einem externen Regler ist es kein Problem, eine oder zwei Dioden zwischen
Regler D+ und Alternator D+ zu schalten.
Was tun bei einem angebauten Regler in Einheit mit den Kohlebürsten am
Alternator? Auch hier ist es möglich, die D+ Leitung zu unterbrechen.
Den Regler abbauen. An einer Seite des Unterteils wird die D+ Spannung in Form
einer Feder oder eines Federstiftes dem Regler zugeführt. Eine Kontaktfläche am
Regler (Unterseite) nimmt die Federspannung bei Einbau auf. Diese Kontaktfläche
ist mit einem guten Isolierband sorgfältig zu isolieren. Auch ein vorsichtiges
Verbiegen der Andruckfeder "vom Kontakt weg" hilft hier weiter. Damit haben wir
eine Unterbrechung von der Ladespannung D+ zum Kontakt D+ des Reglers
hergestellt. Sollte einmal ein Kurzschluss entstehen, so ist das weiter kein
Beinbruch. Es wird dann nur der ursprüngliche Zustand wieder hergestellt, und
die Ladespannung wird wieder zu früh abgeregelt.
Der eigentliche Regler ist auf eine 4 bis 6 mm dicke Plastikplatte montiert. Man
bohrt neben dem Regler durch diese Platte ein 2,5 mm großes Loch. Aufpassen,
dass man nicht zu nah am Gehäuse des Alternators rauskommt! Durch das Loch
steckt man ein 1,5 mm/2 flexibles, isoliertes Kabel. Der Anschluss D+ am unteren
Teil des Reglers hat fast immer eine kleine Lötfahne o. ä. Hier lötet man dieses
Kabel an. An die andere Seite des Kabels eine Quetschverbindung. Nach Einbau des
Reglers in den Alternator hat man nun mit dieser Leitung eine Verbindung zum
Punkt D+ des Reglers.
Fast jede Lichtmaschine hat den Anschluss D+ noch einmal extra herausgeführt
(für die Verbindung zur Ladekontrollleuchte). Auch hier wird ein zusätzliches
Kabel angeschlossen. Jetzt haben wir die beiden notwendigen Anschlüsse für
unsere Diode.
Die Kathode (die Seite mit dem aufgedruckten Ring) der Diode kommt an die
herausgeführte Leitung vom Regler. Die Anode (Seite ohne Ring) an D+ der
Lichtmaschine. Nochmals alles genau kontrollieren. Die Ladekontrollleuchte muss
jetzt brennen. Falls nicht, so ist die Diode verpolt.
Eine Schaltzeichnung (Nr. A) soll die elektrische Verschaltung der Diode in den
D+ Kreislauf verdeutlichen.
Beim Start des Motors wird man schon die erhöhte Leistung der Lichtmaschine
bemerken. Es geht deutlich mehr Strom in die Batterie als ohne Diode. Die
Batterie nun so lange laden, bis der Ladestrom auf unter 2 Ampere absinkt. Der
Akku ist nun voll geladen. Eine genaue Kontrolle der Spannung mit dem Digital
Instrument ist jetzt unerlässlich. Die Ladespannung darf nicht über 14,4
ansteigen. Sollte dies doch der Fall sein, so ist die Diode wieder zu entfernen
und D+ (Regler) und D+ (Alternator) miteinander zu verbinden. So hat man den
ursprünglichen Zustand wieder hergestellt. Muss man die Batterie wieder laden,
so kann man die Diode wieder dazwischenschalten.
Die Firma VARTA empfiehlt, pro 24 Stunden eine Stunde lang die normale
Ladespannung um 0,5 Volt zu überschreiten. Die Gasung sorgt für eine gute
Durchmischung der Säure. Moderne Ladegeräte machen dies auch schon im Intervall
alle 24 Std.
Auch von der Relaisschaltung ein Schaltbild (Nr. B).
Ein kleiner Nachteil dieser 100% Volladung sei nicht verschwiegen: Es muss
regelmäßig alle drei Monate der Säurestand kontrolliert werden. Der Verbrauch an
destilliertem Wasser steigt durch die leichte Gasung im Grenzbereich etwas an.
Der Säurespiegel soll ca. 15 mm über den Bleiplatten stehen.
Die passenden Dioden erhält man bei
www.conrad.de
Am besten bestellt man 10 Stk. von der 100V Sorte.
Ich hoffe, dass jeder auch ohne große Kenntnisse in Elektrik meine Anleitung
verstehen kann. Falls es mal Probleme gibt, so liegt es bestimmt an meinen
beschränkten Fähigkeiten, eine Sache perfekt zu beschreiben. Das Wichtigste ist
die exakte Kontrolle der Ladeschlussspannung bei vollen Batterien (wie oben
beschrieben). Lieber bei Unsicherheit ein oder zwei Zehntel Volt darunter
bleiben. Viel Spaß beim Einbauen und Ausprobieren.
Quellennachweis:
BOSCH, Techn. Unterrichtung "Batterien" und "Generatoren"
VARTA, Batterieratgeber für das Bordnetz Joachim F. Muhs, Yachtelektrik