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Änderung, am 19.03.2013
Wie kann man
die Beleuchtung an alten Motorrädern verbessern?
Wenn
man elektrische Anlagen alter Fahrzeuge restauriert, hat man
bekanntlich auch die Qual der Wahl, möglichst original
oder besser doch
alltagstauglich?
Gerade bei Motorrädern ist eine gute Beleuchtung von großer Bedeutung, vor allem bei Dunkelheit sind einspurige Kfz
auch schwerer erkennbar als mehrspurige. Außerdem können schon kleine Hindernisse wegen schlechter Sicht, zu großen
Gefahren für Motorradfahrer werden. Deshalb versuche ich diese Entscheidungen zu erleichtern und auch technisch zu
begründen. Elektrotechnische und
physikalische Grundkenntnisse
sollten vorhanden sein, um diese Literatur zu verstehen und mangelndes
Fachwissen zu erweitern. Ich freue mich immer über
kritische und
ergänzende Hinweise, oder Vorschläge zur besseren
allgemeinen Verständlichkeit von technischen Abhandlungen,
falls etwas unverständlich formuliert wurde. Je mehr
Feedback auf diese Weise zurückkommt, um so besser kann
ich das bei späteren Änderungen in die Texte
einbinden.
Alle, denen diese
Informationen hilfreich waren, können sich hier
mit einem Trinkgeld für den Fortbestand,
künftige Erweiterungen und Aktualisierung meiner Webseite
erkenntlich zeigen.
Im
Vergleich zu besonders zeit und kostenintensiven Wiederbelebungen von
klassischen Maschinen, ist die zeitgemäße Optimierung von
Magnetzündergeneratoren eine wirklich einfache übung. Auch
das erforderliche Material in Form von Kupferlackdrähten und neuen
Anschlußkabeln, kann man sehr kostengünstig erwerben!
Es wäre
heute
auch nicht mehr ganz einfach 30 bis 60 Jahre alte und vor allem passende Originalspulen
in guter Qualität zu beschaffen, oder gar technisch
bessere Ersatzteile zu kaufen. Es kommt auch darauf an, ob
ein wiederbelebtes Fahrzeug alltagstauglich genutzt werden soll,
oder nur als Ausstellungsstück auf Messen oder in Museen
dienen muss. Vielen ist es wiederum wichtig, dass Abweichungen vom
Originalzustand möglichst gering und nicht sofort erkennbar sind.
Ich empfehle deshalb auch im Zusammenhang mit Reparaturarbeiten eher technisch bessere Lösung vorzuziehen, auch
wenn
manche Originalheimer nicht sofort 100% davon überzeugt sind. Gute
Verbesserungen lassen sich mit handwerklichem Geschick und
kostengünstigen Materialaufwand ohnehin von außen
beinahe unsichtbar realisieren. Viele Magnetzündergeneratoren
wurden früher mit mehreren voneinander unabhängigen
Generatorspulen für Beleuchtung, Zündanlage, Bremslicht,
Rücklicht, Batterieladung und Blinkanlage als kompakte
Einheit produziert. Solche Anlagen waren kostengünstig und auch
leicht vom Gewicht, deshalb wurden sie an
Motorfahrrädern, Leichtkrafträdern und kleineren Einzylinder
Motorrädern eingesetzt. Auch heute finden wir diese Technik in
weiterentwickelter wartungsfreier Form, als kontaktlose
CDI Zündanlagen und mit
elektronischen
Limaregler an modernen Rollern und
Kleinkrafträdern. Wegen
steigendem Sicherheitsbewußtsein und weil
die Ersatzteilversorgung mit 6 Volt Glühlampen in brauchbarer
Qualität auch immer schwieriger wird, erreichen mich häufig
Fragen
wegen 12 Volt Umrüstungen. Viele glauben in diesem Zusammenhang zu
unrecht dass ein originalnaher Umbau schwierig sei, manche denken
dabei sofort an neue 12 Volt LIMAS, welche dann
möglicherweise vom
Baumaß nicht passen?. Andere glauben wiederum dass die
Leitungsquerschnitte für 12 Volt dicker sein müssen, wo
naturgemäß auch das Gegenteil der Fall ist. Deshalb haben
viele Klassikschrauber noch großen Respekt vor Umrüstungen ihrer
betagten Fahrzeuge und fahren wissentlich mit schwerwiegenden
elektrotechnischen Problemen auf öffentlichen Straßen. Viele
Alteisengurus welche mit rostigen Brocken gutes Geld verdienen,
predigen wiederum gebetsmühlenartig: Du solltest alles
Original
behalten und immer originalgetreu herrichten, sonst kann Dein Fahrzeug
als Replikat, oder Kopie bewertet werden und verliert stark an
Wert! Solche Empfehlungen hätten für wirklich seltene
und vor allem hochwertige Museumstücke durchaus ihre Berechtigung, aber auf
öffentlichen
Straßen ist die Verkehrssicherheit viel wichtiger, als absolute
Originalität, welche dafür schlecht oder gar nicht funktioniert.
Für
12 Volt Betriebsspannung reichen die
alten Kabel einer 6 Volt Installation immer, solange sie nicht verrottet oder
beschädigt sind. Für 6 Volt werden aufgrund höherer
Ströme, dickere
Leitungsquerschnitte und technisch einwandfreie Leitungsverbindungen benötigt. Je höher die Spannung desto
kleiner wird der Strom (Ohmsches Gesetz), bei doppelter
Betriebsspannung fließen folglich nur die halbe Ströme.
Für alte Motorräder mit Magnetzündergeneratoren
ist es nicht immer einfach eine passende jüngere Lima zu finden,
weil auch Drehrichtung und der Kegelkonus auf der Kurbelwelle stimmen
muß. Noch schwieriger wird das ganze bei
gebläsegekühlten Motoren, dafür waren früher
meistens die Spulen sehr einfach zu demontieren, welche man mit kleinem
Kostenaufwand selber umwickeln kann. Der oben abgebildete optimierte Magnetzündergenerator entsand aus diesem Typ,
mit 6
Volt 17 und 10 Watt Generatorleistung.
Aufgrund eines schwächer
magnetisierten abgelagerten Polrades, war die mögliche werksseitige Generatorleistung
an 6 Volt Glühlampen
nicht mehr ausreichend. Bei schlechten
Sichtverhältnissen,
taugen schwache 6 Volt 15 Watt Scheinwerfer (auch wenn sie so
recht und
schlecht funktionieren) nicht wirklich für
zeitgemäße Verkehrssicherheit. Mit nur 5,5 Volt bei 5000 Upm
wegen schwachen Magneten im Polrad, erkennt man damit kaum noch die
Fahrbahn und setzt fahrlässig seine Gesundheit aufs Spiel.
Gelegentlich trifft man auch
junge Mopedfahrer, welche bei Dämmerung und manchmal sogar
bei völliger Dunkelheit (mangels passender Ersatzglühlampen)
völlig unbeleuchtet unterwegs sind und sich mit derartigem
Fehlverhalten in extrem hohe Unfallgefahr
begeben! Alte 6 Volt Magnetzündergeneratoren arbeiten wie
Fahrradynamos und
regeln ihre Betriebsspannung nur mit der Nennlast
vom Fahrlicht. Nur wenn die Magneten im Polrad optimal
magnetisiert sind und die Lichtspule bei Höchstdrehzahl keine
kritische überspannung an den Lampen verursacht, funktionieren
solche Systeme. Ermüden die Magneten über die Jahrzehnte,
wird auch bei Höchstdrehzahl die nötige Betriebsspannung
an den Lampen nicht mehr erreicht, weil dann der Generatorstrom
zu
niedrig ist. Der optimierte Bosch 12 Volt 41/17 Watt Stator
vom ersten Bild, erreicht mit beiden parallelgeschalteten
Generatorspulen und 6 Volt 19-5/10 Watt Polrad eine stolze
Summenleistung von
12 Volt 55 Watt
bei 5000 Upm Motordrehzahl.
Manche Magnetzündergeneratoren der 80er Jahre in Sternform
könnten sogar
über 100
Watt leisten wenn man ihre Spulen
zeitgemäß optimiert, 12 Volt 25 bis 35
Watt
Scheinwerfer lassen sich sogar mit einigen
kleinen
Magnetzündergeneratoren
versorgen, ohne deren Generatorwicklungen zu verändern und
können auch die Verkehrssicherheit verbessern! 12 Volt
KFZ Lampen aus laufender Produktion kann man überall erwerben,
veraltete 6 Volt
Lampen findet man stattdessen kaum noch beim Zweiradhändler
und die
Qualität der in einschlägigen Shops noch angebotenen 6 Volt
Leuchtmittel, wird auch ständig schlechter.
Sogar an echten
Klassikern wie beispielsweise Victoria Vicky aus den 50er Jahren, kann
man 6 Volt 17 Watt Magnetzündergeneratoren von Bosch,
für überdurchschnittlich hohe Generatorleistungen trimmen."Victoria Vicky mit 12 Volt 35 Watt
Scheinwerfer"Betagte Klein und
Leichtkrafträder wurden
überwiegend mit
6
Volt 35 Watt Biluxscheinwerfern ausgerüstet, deren
hohe Ströme (bis zu 6 Ampere) verursachen leider erhebliche thermische Verluste an
Leitungen, Schaltern, Steckverbindern. Das bewirkt wiederum, dass derart niederohmige Lampen
bei tiefen Drehzahlen nur noch glimmen. Bei hohen Drehzahlen
erhitzen sich elektrische Verbindungsstellen, verschleißen
frühzeitig und
erhöhen so die übergangswiderstände noch
stärker. An
12 Volt Leuchtmitteln mit gleicher Leistung
fließt
nur der halbe Strom,
Leitungen und Kontakte werden geschont und altern nicht so schnell, denn die thermische Verlustleistung
beträgt bei
halbem Strom
nur 25%! In diesem Fall bleibt auch mehr Energie für die
Beleuchtung am Moped übrig, was ich mit einfachen
Lichtspulenumbau dieses
6
Volt 40 Watt
Magnetzündergenerators von Ducati, nachweisen kann. Eine gute Lichtspule sollte bis zum Rand des
Spulenkörpers
mit möglich dicken Kupferlackdraht bewickelt sein, um deren
inneren Verluste sehr niedrig zu halten. Auf dieser 6 Volt 40 Watt
Ducati Lichtspule wurde werksseitig nur mit
3
Wicklungslagen 0,95mm Kupferlackdraht verlegt, was außer der Kupferersparnis nicht wirklich
vernünftig war. Ich verlegte deshalb
5
Wicklungslagen mit gleich dickem Kupferlackdraht und
führte mit beiden Lichtspulen
vergleichende
Messungen am
Lima
Prüfantrieb durch.
Obwohl die
Gesamtwindungszahl der
umgewickelten
Lichtspule
nur um 69% erhöht wurde, können wir uns an einer leistungsstärkeren
12 Volt 45 Watt Lampe schon bei moderaten 1000 Upm (im Verhältnis
zur alten 6 Volt 40 Watt Lampe), um
gut
15% höhere Betriebsspannung am Glühfaden erfreuen.
Die nutzbare elektrische Leistung ist in diesem Fall sogar
um
ca.
43%
höher, dabei habe ich die Leitungsverluste am Kabelbaum des
Fahrzeuges bei meinen Aufzeichnungen gar nicht nachgebildet, dort würden an der 6 Volt
40 Watt Lampe auch noch satte 8 Watt zusätzlich bei
Höchstdrehzahl
verheizt, falls der Leitungswiderstand 0,2 Ohm betragen würde.
An der stärkeren 12 Volt 45 Watt Lampe schlagen dank kleinerer Ströme die
Leitungsverluste
nur mit 3 Watt zu Buche, also gewinnen wir weitere 5 Watt für
das Fahrlicht. Nützen wir eine handelsübliche 12 Volt 35 Watt
Scheinwerferlampe und einen zeitgemäßen AC/DC
Spannungs/Laderegler,
wird die erwünschte Betriebsspannung für das Fahrlicht schon viel
früher erreicht. In diesem Fall liegen bei 4000 Upm schon
12,32
Volt am Glühfaden der Scheinwerferlampe an und
gleichzeitig fließen auch noch
370
mA Ladestrom, zu einem 12 Volt Akku
für elektrische Verbraucher wie Bremslicht, Blinker
und Hupe.
Permanente 6 Volt Gleichstromverbraucher wie Rücklicht und
Instrumentenbeleuchtung,
überfordern an alten Mopeds deren kleine Bordakkus im
Stadtverkehr, weil bei tiefen
Motordrehzahlen der Ladestrom nicht reicht oder gar nicht vorhanden ist. Die bescheidene elektrische
Energie aus
6
Volt 1 Ah NiCd Akkus
wird schnell verbraucht, dann bricht auch die Stromversorgung
unerwartet zusammen, wenn man die Blinker länger
betätigt. Deshalb ist es bei hellem
Tageslicht sogar lebensgefährlich, wenn man
auf stromhungrige und sehr träge ansprechende
"6
Volt 21 Watt" Fartrichtungsanzeiger aus den 70er Jahren vertraut? Als diese Fahrzeuge
produziert wurden, dachte noch niemand an
"Licht bei Tag" fahren, solche Probleme waren damals nicht im heutigen
Umfang vorhersehbar!
Mit
ultrahellen Leuchtdioden
und zeitgemäßer Optimierung auf 12 Volt
Betriebsspannung könnte man solchen
ärger zufriedenstellend vorbeugen und die Verkehrssicherheit
erheblich verbessern, auch wenn es laut STVO Gesetzestext nicht ganz legal ist.
An zahlreichen einspurigen Fahrzeugen der 60er bis 70er Jahre
ist die Lichtausbeute bei niedrigen Drehzahlen ohnehin sehr
schlecht. Falls sich an ungeregelten Magnetzündergeneratoren auch
die Feldstärke der Magneten im Polrad über die vielen Jahre
verringerte, kann man bei tiefen bis mittleren
Drehzahlen, erzwungene selektive Reihenresonanz der Lichtspule
nützen. Das bewirkt eine
Generator-Leistungsunterstützung
ähnlich wie Turboaufladung, am
stärksten merkt man diesen Effekt bei
Generatoren
mit hohen Leerlaufspannungen. Bei Verwendung von
12
Volt 60/55 Watt H4 Halogenlampen ist diese Eigenschaft am
stärkeren Fernlichtfaden sehr nützlich.
Dieser einfache
Trick funktioniert aber nicht in Verbindung mit thyristorgesteuerten
Spannungsbegrenzern, solche Geräte würden
möglicherweise sogar zerstört. Dafür
kann man (entgegen allgemeinen Schulwissen) auch preiswerte Elkos
(gepolte Kondensatoren)
mit niedrigen ESR verwenden, um aber Elkos in
Wechselstromkreisen nicht zu
zerstören, müssen sie
ausreichend
Spannungs (ca. 20 fache Nennspannung) und Wellenstromfest
sein.
Gepolte
Kondensatoren (Elkos) bilden in richtiger Spannungsrichtung eine
elektrisch sperrende Oxidschicht auf der Anodenoberfläche, in
Gegenpolrichtung hat diese Oxidschicht halbleitende Eigenschaften. Wird
die Polarität umgekehrt, so kann, wenn die Falschpolspannung
über einen Schwellenwert hinausgeht, ein Strom
fließen. Dann
bildet sich die Oxidschicht zurück und es kann zu
Durchschlägen durch das Oxid kommen. überschreitungen
der zulässigen Umpol oder Falschpolspannung, führen zum
Kurzschluss und somit zur Zerstörung des Elkos. Die
Höhe der maximal zulässigen Falschpolspannung hängt
unter anderem vom
Aufbau und der Spannungsfestigkeit des jeweiligen
Elektrolytkondensators ab, es werden deshalb Elkos für hohe Betriebsspannungen
benötigt. Ungepolte
Kondensatoren mit vergleichbarer Kapazität sind vielfach größer und vor allem sehr teuer.
Die
Lebenserwartung von kostengünstigen Elkos im Wechselstromkreis
(selstvertändlich nur in Reihenschaltung mit Strombegrenzung) kann
möglicherweise unter 1000 Betriebsstunden liegen, was
aber für alte Mopeds oder Motorräder sehr lange
reicht!