Kompensierte und Nichtkompensierte mechanische Regler

[eMVau]

Hallo Gemeinde,
ich hab mal wieder in meinen alten Schinken geschmökert. Dabei bin ich durch Zufall auf das Reglerthema gestoßen.
In dem Buch "Fachkunke für KfZ-Schlosser" steht folgendes:

Es gibt zwei Arten von mechanischen Reglern: Nichtkompensierte(ältere) ./. Kompensierte(neuere).

Der Unterschied besteht darin, das die nichtkompensierten bei einer Temperatur von 60°C !!! eingestellt werden (ab Werk). Das ist ihre Betriebstemperatur, die sie bei Fahrt erreichen.
Weiter heißt es, daß bei Kurzstreckenfahrten/Stadtverkehr diese Regler nicht ihre Betriebstemperatur erreichen und Abweichungen der Ladespannung bis 0,7V unter Sollwert möglich sind, was eine zu geringe Batterieladung zur Folge hat. Deswegen sollen diese, wenn hauptsächlich solche Kurzfahrten durchgeführt werden, anders eingestellt werden.

Im Gegensatz dazu haben die kompensierten dieses Manko ausgeglichen.

Meine Frage: Worin lassen sich diese beiden Typen unterscheiden? Eventuell an der Reglerbezeichnung RS ./. RSC ? (RS= Reglerschalter, C=kompensiert?) ?
Als Beispiele standen alle Arten von 6V-Reglern (6/60, 6/130, 6/150 etc.) die es in beiden Ausführungen gegeben haben soll.

LG MV

[Ex-User unterbrecher]

Endlich mal wieder ein richtiges Thema!
Habe nochmal in meiner "Fachkunde" nachgeschlagen und die Stelle gefunden. Hatte den Abschnitt noch gar nicht gelesen...

Schau mal hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Temperaturkompensation

Die Temperaturabhängigkeit ergibt sich vermutlich in erster Linie durch den Reglerwiderstand. Dieser befindet sich aber auf der Lichtmaschine und nicht im eigentlichen Regelkasten. Wie die Kompensation funktioniert steht in dem Wikipedia Artikel auch drin - es werden Leiter in Reihe geschaltet, deren Widerstand sich bei Temperaturänderung gegenläufig ändert. Damit bleibt der Gesamtwiderstand der Reihe gleich.
Ich denke nicht, dass sowas bei der MZ zum Einsatz kommt. Da der Reglerwiderstand auf der LIMA sitzt erreicht dieser die Betriebstemperatur recht schnell.

Wahrscheinlich reagiert die Schaltung im eigentlichen Reglerkasten aber auch temperaturabhängig. Ich weiss nicht, ob die Indukivität der Spulen sich ebenfalls verändert. Dann würden sich auch die erzeugten Magnetfelder ändern und und. Die Einstellung erfolgt ja durch Federspannung - auch da ist eine gewisse Temperaturabhängigkeit vorhanden.

Ich gehe aber davon aus, dass Induktivität und Federverhalten zu vernachlässigen sind und es bei der Temperaturkompensation hauptsächlich um den Reglerwiderstand geht.

Nachtrag: Werbung, aber auch ganz interessant:
http://www.microcharge.de/index.php?opt ... &Itemid=67

[Paule56]

Ich denke nicht, dass sowas bei der MZ zum Einsatz kommt.

Wäre aber auch uneffektiv ....
Es kommt ja mehr darauf an dem Akku, gemäß seiner Umgebungstemperatur, die entsprechende Ladeschlussspannung beizuordnen, als die Bordspannung generell bei allen Temperaturen exakt auf's Zehntelvolt zu diktieren.
IMHO wurden als "federn" in (nicht nur) elektromechanischen Reglern unendliche viele Bimetalle verwandt.

Die Limas der ETZetten hatten den Regelwiderstand auch nicht auf der Lima sondern unter dem Reglergehäuse -weitab der Betriebstemperatur- angeordnet

[eMVau]

Nach Peters Überlegung kann es wirklich mit dem Reglerwiderstand zusammenhängen. Das Prinzip der Kompensation ist auch klar ( a la Kaltleiter/Heißleiter - in der Parallelschaltung addieren sich die Leitfähigkeiten, Gesamtwiderstand kleiner als kleinster Teilwiderstand).
Mich machte nur stutzig, daß der unkompensierte Regler auf 60° erhitzt wurde, daß würde für eine Mitberücksichtigung der magnetischen Veränderungen sprechen.

- Allerdings nimmt mit steigender Temperatur doch auch der Widerstand zu (im normalen Leiter), dann müsste der nichtkomp. Regler im kalten Zustand doch eine höhere Spannung abgeben, aber nicht 0,7V unter Soll?
- Oder kommt jetzt die Elastizität der Federzungen ins Spiel (bimetallische Eigenschaften)?
- Oder Ausdehnung durch Wärme und damit Verringerung des Kontaktabstandes?

Beim F8 /F9 P70 saß der Regler direkt auf der Lima, beim 311er wurde er an einen anderen Ort verlegt. Vielleicht aus Temperaturgründen....

So richtig bin ich noch nicht befriedigt.

Edit: Ich werd jetzt erstmal ne Nacht drüber schlafen...

[Paule56]

der Regelwiderstand übernimmt doch lediglich zwischen oberem und unterem Wert des Reglers eine angemessene Versorgung des Bordnetzes? Nicht mehr und nicht weniger .....
Ohne wäre eine Frequenz der Hysterese ohne gleichen angesagt. -> Kontaktflimmern
Und deshalb ab elektr. Reglern überflüssig?

[Ex-User unterbrecher]

Es kommt ja mehr darauf an dem Akku, gemäß seiner Umgebungstemperatur, die entsprechende Ladeschlussspannung beizuordnen, als die Bordspannung generell bei allen Temperaturen exakt auf's Zehntelvolt zu diktieren.

Das ist wieder ein anderes Thema und mit einem mechanischen Regler wohl nicht zu machen. Wenn man den Ausführungen glauben kann macht diese elektronische Box genau das was Du meinst:
http://www.microcharge.de/index.php?opt ... &Itemid=67

In meiner "Fachkunde" steht, dass ein mechanischer Regler, der bei 60 Grad eingestellt wurde, bei 0 Grad bis zu 0,6 Volt unter Soll regeln KANN. Dort steht allerdings nicht, ob der Widerstand mit im Regler verbaut ist oder worin dieses Verhalten begründet ist.

-- Hinzugefügt: 28/10/2011, 23:34 --

der Regelwiderstand übernimmt doch lediglich zwischen oberem und unterem Wert des Reglers eine angemessene Versorgung des Bordnetzes? Nicht mehr und nicht weniger .....

Nein. Der Reglerwiderstand hat mit dem Bordnetz nichts zu tun. Je nach Stellung des Kontakts im Regler erhält die Erregerwicklung der LIMA entweder:

1. den vollen Bordstrom (Kontakt in Ruhezustand)
2. den Bordstrom allerdings in Reihe mit dem Reglerwiderstand (gedrosselt, Kontakt in Schwebe)
3. Keinen Strom (Kontakt voll angezogen)

Durch schnelles Wechseln dieser 3 Zustände wird der Erregerstrom ständig verändert und die von der LIMA erzeugte Spannung reguliert.

Ein elektronischer Regler macht in etwa das gleiche nur das es anders realisiert wird.

[Paule56]

Nein. Der Reglerwiderstand hat mit dem Bordnetz nichts zu tun. Je nach Stellung des Kontakts im Regler erhält die Erregerwicklung der LIMA ......

genauso meinte ich es auch
Ich bezog meinen Post auf

Da der Reglerwiderstand auf der LIMA sitzt erreicht dieser die Betriebstemperatur recht schnell.

Aber wir sind uns ja schon einig, dass die Temperatur des Regelwiderstandes bei den angeführten 6V Anlagen eben keinerlei Einfluss auf eine Temperaturkompensation hat.

SPOILER:

Ich lese dazu kein "Fachbuch" mehr, ich nehm Lothars Kompendium

//

Wenn ich allerdings lesen muss, dass bei 60° voreingestellte Regler die Spannung um bis zu 0,7 Volt bei 0° "runterregeln" ist das umgekehrt proportional zudem, was der Akku sich wünschen würde.
Für mich entsteht da kein Bedarf, meine Alltagsmoppeds sind elektronisch geregelt, aber die Winterfahrer sollten solche Regler dann doch ersetzen

danke für den obigen link

[Ralle]

Ich zitiere einfach mal aus dem Buch "KFZ- Elektrik" von Blöcker/ Neydereck

Die in der DDR hergestellten temperaturkompensierten Reglerschalter besitzen die Gegenschaltung zweier auf dem gleichen Magnetsystem angebrachter Spulen. Die Durchflutung beider Spulen ist einander entgegengerichtet. Den Hauptteil an magnetischer Kraft bringt die aus starkem Draht bestehende Spannungsspule auf. Die Kompensationsspule aus dünnem Draht wirkt der Spannungsspule entgegen. Bei Temperaturerhöhung vergrößern sich die Widerstände der Spannungs- und der Kompensationsspule. Die Widerstandsänderung der Kompensationsspule ist prozentual größer als die der Reihenschaltung Spannungsspule- Abgleichwiderstand. Dadurch wird es möglich, daß sich bei Temperaturveränderungen die magnetischen Spannungen Θ1 und Θ2 von Spannungs- und Kompensationsspule stets um den gleichen Wert ändern. Bei jeder Temperatur werden also ducht die Gegenschaltung beider Spulen eine konstante resultierende magnetische Spannung sowie eine konstante geregelte Spannung erzeugt.

[eMVau]

Dank Ralle ist jetzt klar, daß die Kompensation ausschließlich durch bauliche Veränderungen im Regler erfolgte.

Bleibt jetzt nur noch zu klären, ob man die Regler von außen anhand einer anderen Bezeichnung erkennen kann.
Im Zweifelsfall aufmachen, und nachschauen, ob Spannungsspule und Kompensationsspule verbaut sind. Fotos wären jetzt hilfreich...werd mal meine "Bestände" durchforsten und ggf. Bilder einstellen.

LG MV

[eMVau]

Ich habe heute meine Regler untersucht. Folgende drei verschiedene Typen habe ich gefunden:

1.jpg

2.jpg

3.jpg

Imho haben alle Regler die Kompensationsspule verbaut und in meinem Arsenal habe ich keine anderen Arten.
Da der auf dem zweiten Bild von 11/1959 ist, würde ich die vage Vermutung aufstellen, daß bereits zu diesem Zeitpunkt keine nichtkompensierten Regler mehr hergestellt wurden. Würdet Ihr da mitgehen?

LG MV

[Steffen G]

Hi!

Ja, ich würde da mitgehen.

Ich hab auch das oben erwähnte Buch,
und finde darin keinen Anhaltspunkt, dass es mech. Regler OHNE Temperaturkompensation gibt.
Es wäre ja auch zu beachten, dass es nicht nur von der Aussentemp. abhängt, sondern auch durch die ev. erwärmung der Spulen durch den Stromfluss.

Bild dazu:
http://img833.imageshack.us/img833/4525/sany0102.jpg

[Ex-User unterbrecher]

Achtung: Die Regler haben ja erstmal alle eine Spannungs- und eine Stromspule. Die Spannungsspule müsste zw. + (LIMA) und Masse und die Stromspule zwischen +(LIMA) und Bordplus (Batterie) liegen.

Die Kompensationsspule müsste eigentlich in Reihe mit der Spannungspule geschaltet sein, oder?

[Steffen G]

Hi!

Also die Spannungsspule ist mit der Kompensationswicklung auf einem Magnetkern.
Die Kompensationswicklung ist aus dünnerem Draht, mit mehr Windungen, sowie parallel geschalten, und andersrum gepolt bzw. andersrum gewickelt.
Beide Magnetfelder heben sich teilweise gegenseitig auf.

Bei Temperaturänderungen verändern sich die elektrischen Wiederstände der Regel- und Kompensationsspule etwa gleichmässig gegensätzlich,
so dass am Ende eine temperaturunabhänige Spannungsregelung erreicht wird.

Also nochmal einfach:
Die Spannungsspule erhöht bei Erwärmung ihren el. Wiederstand, und das Magnetfeld wird schwächer, was die Regelkontakte betätigt.
Nun hat man also die Kompensationsspule eingebaut, die auch ähnlich auf Temp-Änderungen reagiert. Blos genau andersrum.
Wenn die Kompensationsspule kalt ist, wirkt die abschwächend auf das Magnetfeld der Spannungsspule,
wenn die Kompensationsspule (genau wie die Spannungsspule warm wird), lässt die abschwächende Wirkung nach,
und gleicht die nachlassende Wirkung des Magnetfeldes der Spannungsspule aus.

Wer das jetzt sofort verstanden hat, dem kann ich auch nicht helfen

[Christof]

Meine Frage: Worin lassen sich diese beiden Typen unterscheiden? Eventuell an der Reglerbezeichnung RS ./. RSC ? (RS= Reglerschalter, C=kompensiert?) ?
Als Beispiele standen alle Arten von 6V-Reglern (6/60, 6/130, 6/150 etc.) die es in beiden Ausführungen gegeben haben soll.

Die org. Regler sind immer mit einer AKA-Kennummer versehen worden. Der Rest steht in der Mitteilung :

regler.JPG

[Ex-User unterbrecher]

Wer das jetzt sofort verstanden hat, dem kann ich auch nicht helfen

OK, das ist soweit klar. Die Kompensationsspule muss natürlich parallel geschaltet sein - logisch.

Wie erkennt man jetzt an den abgebildeten Regeln, dass dort Kompensationsspulen verbaut sind? Ich meinte nur, dass die Regler auch ohne Kompensation 2 Spulen haben - es müssten dann also 3 Spulen erkennbar sein.

[lothar]

OK, das ist soweit klar. Die Kompensationsspule muss natürlich parallel geschaltet sein - logisch.

Mit ist es leider überhaupt nicht klar, wie es funktioniert. Nach meinem Gefühl muss wohl die Kompensationsspule noch einen
deutlich anderen Temperaturgang (= anderes Drahtmaterial) haben als die eigentliche Spannungsspule.
Dazu folgende Überlegung:

Die magnetische (Ur-)spannung, von der hier oben schon die Rede war, berechnet sich aus dem Spulenstrom mal Windungszahl, also w * I.

In der Spannungsspule fließt ein Strom I = U / R. Der Spulenwiderstand ist R = rho * w * lm / A, wobei "rho" der spezifische Widerstand z.B. von Kupfer ist, "w" die Windungszahl, "lm" die mittlere Windungslänge und "A" die Drahtquerschnittsfläche.

Bringt man das alles zusammen, so erzeugt die reguläre Spannungsspule eine magnetische Urspannung von:
w * U /(rho * w * lm / A) = U * A / (rho * lm)

Die Kompensationsspule (anderes Material: rhok) soll hochohmiger (= kleinerer Querschnitt Ak) sein und ist der Spannungsspule
parallel, aber mit gegenläufigen Wicklungssinn geschaltetet.

Die magn. Gesamturspannung ist demnach U * A / (rho * lm) - U * Ak / (rhok * lm) = U / lm * (A/rho - Ak/rhok).

Wären Spannungs- und Kompensationsspule aus gleichem Materiel ( rho = rhok), so wird die magn. Urspannung
U / (rho*lm) * (A - Ak), d.h. so wie sich rho mit der Temperatur verändert, so geht auch die magnetische Urspannung
bzw. dann am Ende die elektrische Reglerspannung, weil alle anderen Größen der Formel als temperaturunabhängig anzusehen sind.

Erst wenn rho und rhok wirklich verschieden sind, könnte es dazu kommen, dass das sich ändernde A/rho durch das
gegenläufige Ak/rhok kompensiert wird. Dazu muss nicht einmal der Wicklungssinn gegenläufig sein, das hängt davon ab, ob der
Temperaturgang von rhok positiv oder negativ ist, Materialien für beide Varianten gibt es ja.

Oder hab ich da einen Denkfehler ... ?

Gruß
Lothar

[mzkay]

Offtopic:
Man man man Lothar - ich habe bisher Physik immer gerne gemacht. Du kannst Einem aber auch alles versauen.
Ich habe schon Mühe deine Formeln zu übersetzen, wie soll man da noch Fehler finden?

Ich glaub, ich muss mal wieder ein Lehrbuch in die Hand nehmen.

[Ex-User unterbrecher]

Oder hab ich da einen Denkfehler ... ?

Möglicherweise. Durch die Kompensationsspule fliesst deutlich weniger Strom als durch die Spannungsspule, da sie einen höheren Widerstand besitzt.

Das Problem sehe ich aber auch. Es wird nur multipliziert. D.h. wenn sich der Widerstand temperaturbedingt ändert (sagen wir mal um 5%) dann ändern sich alle berechneten Werte um 5%, sowohl bei der Spannungs- als auch bei der Kompensationsspule.

Auch das im Endeffekt wirksame Magnetfeld auf den Kontakts müsste sich wieder um 5% verändert haben.

[Ralle]

@ Lothar, die Spannungsspule ist mit dem Abgleichwiderstand in Reihe geschaltet, ich glaube den hast du in deiner Rechnung vergessen

Hier mal schnell mit Paint skizziert:

Kompensation.jpg

[lothar]

@ Lothar, die Spannungsspule ist mit dem Abgleichwiderstand in Reihe geschaltet, ich glaube den hast du in deiner Rechnung vergessen

Wenn da noch ein (temperaturunabhängiger?) Widerstand dabei ist, dann kommt es allerdings zu einem Unterschied in den relativen
Temperaturgängen von Spannungsspule+R und Kompensationsspule auch bei gleichem Wickelmaterial!

Wäre mal interessant, die tatsächlichen elektrischen/technologischen Daten zu erfahren, dann könnte man es mal nachrechnen.

Gruß
Lothar

[Steffen G]

Hi!

Ich zitiere nochmal:

" Die Wiederstandsänderung ist prozentual (temp-abhängig)* größer als die der Reihenschaltung
Spannungsspule- Abgleichwiederstand"

* = meine Ergänzung.
Also wird sie aus einem anderen Material bestehen.

Der Abgleichwiederstand dürfte wohl nur für die Grundeinstellung des Reglers bei der Produktion dienen.

[eMVau]

D.h. wenn sich der Widerstand temperaturbedingt ändert (sagen wir mal um 5%) dann ändern sich alle berechneten Werte um 5%, sowohl bei der Spannungs- als auch bei der Kompensationsspule.

Laut dem Buch (siehe Ausschnitt von Steffen G) ist die Widerstandsänderung der Kompensationsspule prozentual größer als die der Spannungsspule (bei Temperaturerhöhung), damit die magnetischen Spannungen von beiden Spulen sich um den gleichen Wert ändern und demzufolge in der Gesamtheit die magnetische Kraft konstant bleibt.

Ich denke, der Abgleichwiderstand kann als Konstante angesehen werden (er liegt ja in Reihe zur Spannungsspule, die eh die magnetische Hauptkraft aufbringt).

LG MV

Edit: Steffen hatte den selben Gedanken

[torbiaz]

Die Kompensationsspule (anderes Material: rhok) soll hochohmiger (= kleinerer Querschnitt Ak) sein und ist der Spannungsspule
parallel, aber mit gegenläufigen Wicklungssinn geschaltetet.

Die magn. Gesamturspannung ist demnach U * A / (rho * lm) - U * Ak / (rhok * lm) = U / lm * (A/rho - Ak/rhok).

...haben denn auch beide Spulen die gleiche Anzahl Windungen ?

(vielleicht hab ichs ja auch wiedermal überlesen....)

[lothar]

...haben denn auch beide Spulen die gleiche Anzahl Windungen ?

Bei der Analyse-Variante ohne Abgleichwiderstand (s. Formeln weiter o.) kürzen sich die Windungszahlen jeweils raus,
auch wenn sie unterschiedlich sind.

[torbiaz]

stimmt; ich war unaufmerksam, Du hast ja die Windungslängen (lm) als gleich angenommen, nicht die Windungszahl (w), welche ja schon einen Schritt früher rausflog...

[lothar]

So, nun nochmal Nägel mit Köpfen! Wer sich unbedingt drauf einlassen will zu erfahren,
wie die Temperaturkompensation beim ETZ-Regler erfolgt, kann hier lesen:

viewtopic.php?p=743955#p743955
(siehe Einzelartikel ganz unten!)

Wer darin Fehler findet, bitte per PN ...

Ich kann mir nicht vorstellen, dass der 6-V-Regler auch so was schon hatte.

Gruß
Lothar

PS:

Oho, haben wir gerade eine kleine Entdeckung gemacht? In Tabelle A.2-5 der MZ-Elektrik schrieb ich:
"RSSP : Spannungsspulenwiderstand bis Ende 1970er: (10±0,5) Ω ab Anfang 1980er: (21,5±1) Ω"
Das deckt sich doch ganz gut mit dem Zeitpunkt der von Christoph oben eingestellten Änderungsmitteilung.
Wahrscheinlich hat man nicht einfach nur dünneren Draht genommen, sondern noch paar Windungen
Konstantan für den Festwiderstand draufgewickelt. Damit könnte es doch möglich sein, dass die 6V-Regler
auch TK-kompensiert waren, zumindest so wie nach Fall 2 des eben eingestellten Papiers(s.o.).
Um das herauszufinden, müsste jetzt einfach mal jemand einen 6-V-Regler von nach 1980 (der mit dem
Spulenwiderstand von 21,5 Ohm) abwickeln und schauen, was da zum Vorschein kommt.

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Ergänzung: Die Untersuchung eines 6-V-Reglers mit 20 Ohm hat leider die Vermutung nicht bestätigt.
Die Ergebnisse wurden hier
http://pic.mz-forum.com/lothar/ELEKTRIK/RSC-TK.htm
eingearbeitet.