Messungen an der Lima oder: Wie man 70 W Lichtleistung aus der E-Zündung herausholt

  • Ausgehend von der Diskussion hier
    https://www.simsonforum.net/allgemein/3018…tml#post2853610
    ließ es mir keine Ruhe, mal konkrete Messungen an der Lima durchzuführen, um etwas Licht ins Dunkel zu bringen.

    Die Kernfrage lautete, ob es Unterschiede zwischen den zwei existierenden 42-W-Lichtspulen gibt. Sowohl für die Unterbrecher- als auch für die Elektronikzündung gibt es Ausführungen mit 42 W Lichtleistung.
    Etwa bei der S 51/1 B wird eine Spule mit der Kenn-Nr. 8305.2-120/1 eingesetzt (Bilux, U-Zündung, 42 W).
    Dann gibt es die HS1-Spule 8307.12-120/1, beispielsweise eingesetzt in der S 51/1 C (Halogen, E-Zündung, 42 W).

    Rein von der Überlegung her müßten es elektrisch gesehen verschiedene Spulen sein, berücksichtigt man die unterschiedliche Magnetisierung von U- und E-Polrad. Und um das Ergebnis vornewegzunehmen, wurde diese Annahme auch bestätigt.

    Die Spulenbezeichnungen sind etwas verwirrend. So weist die 5 in der Grundplatten-Nummer auf eine E-Zündung (SLEZ) hin:
    8305.x-xxx
    Nur sind die dazugehörigen Lichtspulen mit einer 7 gekennzeichnet, z.B. 8307.12-120/1.

    Bei der U-Zündung (SLPZ) ist es umgedreht:
    Grundplatte 8307.x-xxx
    Lichtspule z.B. 8305.2-120/1

    Jason1 hat mir freundlicherweise eine 42-W-Biluxspule und eine eine Halogenspule zur Analyse geschickt, die ich auf meinem Lima-Prüfstand durchgemessen habe. :)
    [Blockierte Grafik: http://thumbs.picr.de/20180223ar.jpg]

    Da ich noch eine Nachbau-Halogenspule Marke "PLITZ" herumliegen hatte, konnte ich diese auch mit am Vergleich beteiligen. Man hat sich bei den Nachbauspulen offenbar nicht so ganz an die Originalspulen gehalten, was deutliche Abweichungen in den Ergebnissen beweisen. Um andere Fehlereinflüsse ausschließen zu können, müßte man mehrere Spulen durchmessen, das war mir dann aber doch etwas zuviel Aufwand.

    Vorbemerkungen zur Last:
    Bevor ich Messungen unter Last durchführen konnte, mußte ich mich zunächst mit den Leuchtmitteln befassen. Es ist nämlich nicht so, daß eine Lampe 12 V, 35 W ihre Nennleistung bei 12,0 V abliefert:
    [ATTACH=CONFIG]13133[/ATTACH]

    Weil die Lampen im Moped parallelgeschaltet sind (Scheinwerfer, Rücklicht, Fernlichtkontrolle), muß zwangsweise ein Kompromiß eingegangen werden, d.h. die eine Lampe gibt weniger, die andere mehr ihrer Nennleistung ab. Ich habe mich bei meinen Messungen auf die "Konstruktionsspannung" 13,2 V bezogen. Das heißt also, es wird mit einem Lastwiderstand bei 13,2 V eine Leistung von 42 W umgesetzt, was 4,15 Ohm ergibt. Abschließend betrachtet war das doch etwas sportlich ausgelegt, schließlich ist die tatsächliche Nennspannung der Lampen noch höher.

    Hier nun die Tabelle mit den wesentlichen Meßdaten der Spulen im Vergleich:
    [ATTACH=CONFIG]13134[/ATTACH]

    Es fällt gleich auf, daß sich die "PLITZ-Spule" weder zur Bilux-, noch zur Halogenspule zuordnen läßt. Anhand der Leerlaufspannung läßt sich auf die Windungszahl schließen. Doppelte Leerlaufspannung deutet auf doppelte Windungszahl hin. Man sieht der "PLITZ-Spule" ihre höhere Windungszahl schon an (Bilder folgen). Auf die Leistungsabgabe hat das allerdings gar keinen wirklichen positiven Einfluß, so wird die Nennleistung erst bei höherer Drehzahl erreicht, wie man in Zeile 9 sieht. Man kann das damit erklären, daß eine erhöhte Windungszahl zwar für eine höhere Leerlaufspannung sorgt, aber eben auch für einen erhöhten induktiven Widerstand, der den Stromfluß drosselt und damit den Vorteil wieder vernichtet (geringerer Kurzschlußstrom, letzte Zeile).

    Da es aber eher um den Vergleich der Halogen- mit der Biluxspule geht:
    Eindeutig vorne liegt die Halogenspule mit ihrem Kurzschlußstrom von 3,88 A im Vergleich zur Biluxspule, die nur 3,45 A bringt. Auch wird die Nennleistung deutlich eher erreicht (4000 zu 6000 Umdrehungen). Besonders auffällig ist, daß die Bilux-Spule mit ihrem dazugehörigen U-Polrad gar nicht 42 W erreicht. Selbst bei 6000 Umdrehungen sind mit Mühe und Not nur etwas über 32 W erreichbar. Das hat auch etwas mit dem oben erwähnten "sportlichen" Lastwiderstand zu tun. Hätte ich ihn für eine höhere Nennspannung ausgelegt, wäre damit auch mehr Leistung zu messen gewesen.

    Zunächst noch ein kurzer Vergleich zwischen E- und U-Polrad.
    Mit guter Näherung steigt ohne Belastung die Spannung linear zur Drehzahl an, während der Kurzschlußstrom nahezu gleich bleibt (Stromquelle) und auch schon bei sehr niedrigen Drehzahlen hohe Werte annimmt. Dieses Verhalten ist unabhängig vom Polrad-Typ und gilt sowohl für die Synchronmaschine (z.B. Simson-Lima, moderne Kfz-Limas, Fahrraddynamo, ...) als auch für die Gleichstrommaschine (z.B. Anlasser, Scheibenwischermotoren, die alte 6-V-Lima vom Trabbi, ...).
    [ATTACH=CONFIG]13135[/ATTACH] [ATTACH=CONFIG]13136[/ATTACH]

    Man sieht hier sehr gut die unterschiedlich starke Magnetisierung der Polräder. Das stärkere Feld des E-Polrads äußert sich in höherer Leerlaufspannung (ca. +10 %) und höherem Kurzschlußstrom (ca. +15 %) im Vergleich zum U-Polrad. Da wir es hier mit einer permanenterregten Maschine (Dauermagnete) zu tun haben, läßt sich die Maschine nicht regeln; man kann also nur von außen den abgegebenen Strom bzw. die abgegebene Spannung durch zusätzliche Belastung (z.B. durch EWR) reduzieren/regeln. In Serienschaltung kommt als schwächendes Element noch die bekannte Rücklichtdrossel in Frage, aber das sei nur am Rande erwähnt.

    Zum Schluß die eigentlichen direkten Vergleiche zwischen Halogen- und Biluxspule, einmal im Spannungs- und einmal im Leistungsverlauf:
    [ATTACH=CONFIG]13137[/ATTACH] [ATTACH=CONFIG]13138[/ATTACH]

    Edit:
    Hier der direkte Vergleich der Spulen am E-Polrad:
    [ATTACH=CONFIG]13144[/ATTACH]

    Zusammenfassend kann man also sagen, daß sich die Spulen in jeder Hinsicht unterscheiden. Einen wesentlichen Einfluß hat natürlich auch das Polrad mit seiner unterschiedlich starken Magnetisierung zwischen E- und U-Ausführung.


    Die Spannung bei Halogenspule und U-Polrad, einmal mit 35 W Bilux und einmal zusätzlich mit 5 W (Rücklicht):
    [ATTACH=CONFIG]13216[/ATTACH]

    Zu bedenken ist, daß die Spannung ohne weitere Last (ohne Primärspule und ohne Lade-/Rücklichtspule) gemessen ist und dementsprechend hoch ist. Für realistischere Werte müßte also zumindest die Zündung mit angeschlossen werden.


    Wie sich mindestens 70 W aus der Halogen-Lichtspule herausholen lassen, lest Ihr hier:
    https://www.simsonforum.net/allgemein/3022…tml#post2856424

    Wird fortgesetzt...
    Falls es Änderungen/Ergänzungen gibt, erfolgt das hier in diesem Eröffnungsbeitrag, ich gebe zusätzlich noch Bescheid.
    Wer spezielle Messungen/Vergleiche haben will, sagt einfach Bescheid. Man kann so ziemlich alles messen. :)

    R.I.P. Flori

  • Erstmal finde ich es super, dass sich jemand die Arbeit macht, beide Spulen zu vergleichen. Nun kann es an meinem Unverständnis der Elektrik gegenüber liegen oder ich habe deinen Beitrag nicht genug vertanden.
    Der direkte Vergleich zweier Spulen kann doch nur dann funktionieren, wenn man dasselbe Polrad benutzt?! Wäre ein Vergleichstest mit den Spulen und demselben Polrad nötig um etwas über die Spulenunterschiede sagen zu können? So kann ich doch alle Unterschiede auf das unterschiedliche Polrad schieben.

    Schlagt mich, wenn ihr könnt!

  • Richtig, das hat auch den meisten Einfluß. In der Tabelle (:ask: warum die so derb komprimiert wurde, erschließt sich mir nicht) sieht man in Spalte B und D unten, daß die Unterschiede auch bei gleichem Polrad existieren. Ich werde mal ein Diagramm nachliefern, wo die Spulen beide eingetragen sind bei identischem Polrad, da wird die ganze Sache anschaulicher. :)

    Praktischerweise werden die Spulen ja mit ihrem dazugehörigen Polrad betrieben, daher der Vergleich nicht mit einem Polrad.

    R.I.P. Flori

  • Habe jetzt mal das Diagramm ergänzt, jetzt sieht man direkt den Vergleich der Spannung von Bilux- und Halogenspule an einem Polrad.

    Warum werden die Bilder eigentlich so stark komprimiert/verkleinert? Ich sehe hier öfters hochgeladene Bilder mit hoher Auflösung.
    Aus dem Grund weiche ich lieber auf externe Anbieter aus, aber dann besteht ja das Problem mit der endlichen Verfügbarkeit der hochgeladenen Bilder...

    R.I.P. Flori

  • @ Elektromensch
    Ist einfach eine phantastische Leistung die du da vollbracht hast. Das war mit Sicherheit ein schönes Stück Aufwand! Hut ab.
    Übrigens diese Spulen (Bilux u. Halogen) sind Originale Spulen.

    mfG jason

  • Das ist die Spannung an der Lichtspule, sieht mehr nach Dreieck als nach Sinus aus. Gelb sind die Zündungsimpulse (nicht vollständig zu sehen, hab zu weit aufgedreht). Mein Oszi ist es nicht, einen fünfstelligen Betrag würde ich dann doch eher ins Moped investieren. ;)

    R.I.P. Flori

  • @ Elektromensch
    Ich hab` mal `ne technische Frage zu deinem Prüfstand. Ich sehe da zwei leere (zusammemgehörende) Gehäusehälften mit GP u. Polrad. KW-Lager werden sicherlich verbaut sein.
    Aber...wie treibst du das Polrad bzw. KW an? Denn du kannst ja nur Daten erhalten wenn sich das Polrad frei über der GP dreht. Eine Zündkerze hast du ja auch am Kettenhaus aussen angebracht.
    Auf der linken Seite des präparierten Motors, neben deiner Halterung aus Holz, befindet sich sicherlich der Antrieb für den KW-Zapfen auf der Primärseite.
    Und....du hast ja auch bei Drehzahlen um 5000....6000 gemessen.
    Wie hast du dass mit dem Pleul der KW gemacht???
    Ist sicherlich `ne blöde Frage aber für mich schon interessant.

    mfG jason

  • Dazu gab's hier mal was:
    https://www.simsonforum.net/herstellungs-u…tml#post2772163
    Damals hatte ich noch keine Drehe, sonst hätte ich mir die Welle auch selber angefertigt. ;)
    Lager sind 6204 2RS, die werden bei 10k Umdrehungen gut warm. Besser hinsichtlich Reibungsverluste und Kühlung wären offene mit Ölbadschmierung, aber dann muß man Simmerringe montieren und hat die Sauerei mit dem Öl.
    Antrieb erfolgt mit einem Waschmaschinenmotor über einen Flachriemen 1:1 übersetzt.

    Die Kerze habe ich montiert, um auch Zündungen durchmessen zu können (Aufnahme von Zündkurven, Zündenergie messen und vergleichen, Steuerteile einstellen, ...). Da wird also die komplette Zündung aufgebaut und wie gehabt das Stroboskop angeschlossen.

    R.I.P. Flori

  • ...und jetzt mal für die Elektrolaien unter uns: wie kann ich 70W Lichtleistung aus einer 6V E-Zündung holen? Was bräuchte man dazu?

    Greets Micha


    S51 B2-4 Elektronik Stino

  • Hallo ElektroMensch!

    Vielen Dank, dass du dich der Sache angenommen hast!
    Was ich deinen Ausführungen jetzt nicht entnehmen konnte,
    welche Spannung liefert die HalogenLichtspule mit UnterbrecherPolRad bei serienmäßigen Drehzahlen und 35 Watt bzw. 40 Watt Verbraucher maximal?

    Viele Grüße aus HGW
    Maik

    KR51/2E Alltagsmoped
    S51 B2-4 Schönwettermoped
    S51 E/4 fürs Gelände - VERKAUFT!!!
    DT 125 für noch mehr Gelände
    SV650 wenn es mal etwas mehr sein darf
    SR4-2/1 auf den nächsten Winter verschoben

  • Lassen sich die 70w mit einer größeren Kernfläche der Spule erreichen ? Oder einen Nachbau Polrad ? Scheinen ja stärker magnetisiert zu sein. Der Luftspalt zwischen Polrad und Spule wird auch ne Rolle spielen.

    Rechtschreib fehler dürfen behalten werden!

    Simson fahren mehr sparen!

    Mit Vape und DDR Zylinder wird selbest der größte Schinken wider zum Top Moped :crazy:

  • @ Elektromensch
    Ja, da hast du ja einen richtigen Prüfstand (für Testzwecke) speziell für "Simson-Zünder" gebaut. Dass mit dem KW- Zapfen/Stumpf finde ich absolut perfekt.
    Ich hab` da noch eine Sportzündung RZT 2008 liegen. Diese verstellt den Zündzeitpunkt um ca. 14° (linear). Das bringt ein breites Drehzahlband mit mehr Beschleunigung im unteren Bereich.
    Im oberen Bereich natürlich auch mehr Drehzahl.
    Ich war aber mit dieser Zündung "nicht" zufrieden. Beim Abtouren der Drehzahl, von oben nach unten, (bis hin zum Standgas) hat sich der Motor regelrecht gesträubt. Geht einfach zu schnell!!
    Ich hatte auf dem Primärzapfen (der KW) ein Spannhülsenset verbaut dass den kurzen KW-Zapfen stabilisiert. Trotzdem hat sich ständig die Mutter des Primärritzels gelöst.
    Aber dafür ist dein Prüfstand, glaube ich, nicht ausgelegt.
    Mich würde aber mal interessieren ob du evl. diese "lineare" Zündkurve beeinflussen könntest.
    Dieser Zünder bringt bei 12V 70W u. hat ein sehr leichtes Polrad (700Gramm).
    Ist halt nur mal `ne Frage.

    mfG jason

  • Die Zündkurve ist ja durch die Zündung vorgegeben, daran läßt sich ohne großen Aufwand nix ändern. Durchmessen/Analysieren ist aber kein Problem. Einen Drehzahlregler habe ich meinem Prüfstand noch nicht verpaßt, das wird irgendwann mal in Angriff genommen. Aber selbst ohne Regelung ist der Motor mehr oder weniger hochdynamisch ansteuerbar mit entsprechend schnellen Drehzahländerungen (Sollwertsprung: volle Spannung auf den stehenden Motor geben oder Anker kurzschließen für schnelles Abbremsen). Kurzfristige Überlastung ist absolut kein Problem. Da ist die Frage, ob eher der Riemen quietscht oder der Motor raucht. Ich hätte im Labor noch eine Steuerung für etwas dickere Gleichstrommaschinen zur Verfügung (50 A, 400 V), bei der sind die 50 A im Moment nur durch das Netzteil limitiert. Zumindest die Ausgangsstufe macht aber dauerhaft 200 A mit. Man muß es ja nicht gleich übertreiben. :thumbup:

    Zitat von Ogwad;2856361

    Hallo ElektroMensch!

    Vielen Dank, dass du dich der Sache angenommen hast!
    Was ich deinen Ausführungen jetzt nicht entnehmen konnte,
    welche Spannung liefert die HalogenLichtspule mit UnterbrecherPolRad bei serienmäßigen Drehzahlen und 35 Watt bzw. 40 Watt Verbraucher maximal?

    Gute Frage, konkret habe ich das jetzt noch nicht durchgemessen. Diagramm folgt im Laufe der Woche, sofern ich nicht im Urlaub sein sollte. :)

    Zitat von gelbraum;2856357

    ...und jetzt mal für die Elektrolaien unter uns: wie kann ich 70W Lichtleistung aus einer 6V E-Zündung holen? Was bräuchte man dazu?

    Zitat von Mister l;2856382

    Lassen sich die 70w mit einer größeren Kernfläche der Spule erreichen ? Oder einen Nachbau Polrad ? Scheinen ja stärker magnetisiert zu sein. Der Luftspalt zwischen Polrad und Spule wird auch ne Rolle spielen.

    So verblüffend wie es ist: man braucht eigentlich gar nix weiter. Klingt komisch, ist aber so. Der Knackpunkt ist das Stromquellenverhalten, d.h. die Spule versucht, ihren Nennstrom beizubehalten. Das heißt also, wenn man den Lastwiderstand verdoppelt, wird - ausreichend Drehzahl vorausgesetzt - auch weiterhin der gleiche Strom fließen. Bei doppeltem Widerstand und gleichem Strom ist die Leistung doppelt so groß (P = I² * R).

    Man kann also ganz einfach das Fern- und Abblendlicht in Reihe schalten und erhält 70 W bei 24 V. :) Problem dabei: Brennt während der Fahrt ein Faden durch und man ist gerade im Dunkeln unterwegs, kann man sich ja schnell retten, indem man sofort von Fern- auf Abblendlicht oder umgekehrt umschaltet. Bei einer Reihenschaltung funktioniert das dann nur noch bei durchgebranntem Fernlicht. Aber in 90 % der Fälle brennt das Abblendlicht zuerst durch, nach Murphy in mindestens 100 % der Fälle. Damit würde das Fernlicht, das ja bei der Reihenschaltung das Abblendlicht voraussetzt, nicht mehr funktionieren. Sicherheitstechnisch also überhaupt nicht zu empfehlen, alles auf eigene Gefahr!
    Rücklicht darf freilich nicht mit über die Lichtspule gehen, sonst knallt's bei 24 V natürlich durch. Weiterhin muß bedacht werden: Die Leistung setzt später ein, also bei mittleren Drehzahlen kommt noch nicht viel Licht raus. Ich kann dazu gerne mal ein Diagramm erstellen.
    Durch den Umstand, daß sich Fern- und Abblendlicht in ihrer Leistung unterschieden (s. Tabelle), leuchtet bei Reihenschaltung der zwei Fäden der eine heller und der andere dunkler. An Spannungsbegrenzung sollte man auch denken und das wird praktisch das größte Problem. 12-V-Regler gibt's wie Sand am Meer, aber welche für 24 V sind mir noch nicht untergekommen.

    Man müßte mal schauen, ob eine gängige 24-V-H4 (die haben meist 70 W/75 W) möglich wäre.

    R.I.P. Flori

  • Zitat von Elektromensch;2856424

    ...12-V-Regler gibt's wie Sand am Meer, aber welche für 24 V sind mir noch nicht untergekommen.


    Wäre es möglich, aus dem LKW-Regal einen Regler zu verwenden?
    Ich weiß nicht, ob das überhaupt möglich ist, den für eine permanent erregte Lima zu verwenden.
    Batterie könnte man 2 kleine 12V in Reihe nehmen.

    Ich hatte mal so eine Idee:
    Auf der Grundplatte 3 Lichtspulen verbauen und über Dioden + 12V Regler was bauen, was dann ähnlich wie bei MZ mit Batteriezündung und nur einer Bordspannung funktioniert.
    Der Regler müßte dann wahrscheinlich sowas wie bei den Rotax'en sein (Leistungsverbrater), leider sauteuer also besser Eigenbau (Vape-Regler MZ? Sind sogar die Dioden schon drin).
    Ideen dazu --> her damit.

  • Zitat von ich66;2856468

    Wäre es möglich, aus dem LKW-Regal einen Regler zu verwenden?

    Nein, es braucht so einen gewöhnlichen Moped-Spannungsbegrenzer. Man könnte sich einen 12-V-Bauplan nehmen und den auf 24 V umstricken.

    Zitat von ich66;2856468

    Batterie könnte man 2 kleine 12V in Reihe nehmen.

    Batterie brauchst Du nicht, es ist ja dann lediglich der Scheinwerfer 24 V, der Rest bleibt wie gehabt 12 V oder 6 V.

    Zitat von ich66;2856468

    Ich hatte mal so eine Idee:
    Auf der Grundplatte 3 Lichtspulen verbauen und über Dioden + 12V Regler was bauen, was dann ähnlich wie bei MZ mit Batteriezündung und nur einer Bordspannung funktioniert.
    Der Regler müßte dann wahrscheinlich sowas wie bei den Rotax'en sein (Leistungsverbrater), leider sauteuer also besser Eigenbau (Vape-Regler MZ? Sind sogar die Dioden schon drin).
    Ideen dazu --> her damit.

    Prinzipiell denkbar, aber wenig praxistauglich:

    • bei leerer Batterie springt das Moped nicht an, also Minuspunkt hinsichtlich Zuverlässigkeit
    • genügend Ladestrom erst bei höheren Drehzahlen, Batterie wird also entsprechend stark belastet
    • Spulen lassen sich wegen der schlechten Phasenlage nicht einfach in Reihe oder parallel schalten, man bräuchte also massefreie Spulen und muß die dann auch noch untereinander entkoppeln. Eine neue GP mit optimaler Spulenanordnung fräsen ist problematisch, dann hätte der Geber keinen Platz mehr.

    R.I.P. Flori

  • Ogwad:
    Habe mal ein Diagramm ergänzt. Die Spannung fällt doch recht hoch aus, hätte ich so nicht erwartet. Wenn es paßt, messe ich nächste Woche mal mit angeschlossener Zündung, dadurch erhält man geringere/realistischere Werte.

    R.I.P. Flori

  • Danke!
    So wie es aus schaut ist es wohl besser die StandlichtLampe mit angeklemmt zu lassen.

    Viele Grüße aus HGW
    Maik

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