Kleine Denkblockade Drehstrom

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Gegeben ein Drehstromgenerator in Dreieckschaltung 
(Motorradlichtmaschine, permanenterregt). Ich will damit mal ein 
bisschen spielen (Diagnose evtl. teilgeschädigter Stator). Kommt rel. 
häufig vor, dass sich dann Lima und Regler gegenseitig in den Tod 
reissen.
Statt jetzt alle 3 Wicklungen differentiell zu messen, müsste es doch 
eigentlich genügen, einen Punkt auf Masse zu legen, die anderen beiden 
aufzuzeichnen und dann rechnerisch die 3 Phasen zu erhalten?

[hinz (Gast)]

Klar geht das.

[Hp M. (nachtmix)]

H.Joachim S. schrieb:
> die anderen beiden
> aufzuzeichnen und dann rechnerisch die 3 Phasen zu erhalten?

So kann man sogar mit nur zwei Sinusgeneratoren "richtigen" Drehstrom 
herstellen.

[Manfred (Gast)]

H.Joachim S. schrieb:
> Gegeben ein Drehstromgenerator in Dreieckschaltung
> (Motorradlichtmaschine, permanenterregt).
Forschen, Trollen oder Reparieren - was ist Dein Ziel?

Für die Reparatur schaut man in das Werkstatthandbuch: Die drei Phasen 
abklemmen, Motor laufen lassen und die Leerlaufwechselspannungen messen. 
Je nach Typ und Drehzahl kommen da um 100 bis 150 Volt raus!

Kontrolliere bitte die Schaltung, das sind Sternschaltungen, wo die 
Mitte aber nicht angeschlossen wird.

Die Suche ... finde ich nicht, es gab erst vor ein paar Monaten einen 
Thread dazu, wo nach diversen Basteleien die Leerlaufmessung zum 
Ergebnis führte.

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Manfred schrieb:
> H.Joachim S. schrieb:
>> Gegeben ein Drehstromgenerator in Dreieckschaltung
>> (Motorradlichtmaschine, permanenterregt).
> Forschen, Trollen oder Reparieren - was ist Dein Ziel?
>
> Für die Reparatur schaut man in das Werkstatthandbuch: Die drei Phasen
> abklemmen, Motor laufen lassen und die Leerlaufwechselspannungen messen.
> Je nach Typ und Drehzahl kommen da um 100 bis 150 Volt raus!
>
> Kontrolliere bitte die Schaltung, das sind Sternschaltungen, wo die
> Mitte aber nicht angeschlossen wird.
>
> Die Suche ... finde ich nicht, es gab erst vor ein paar Monaten einen
> Thread dazu, wo nach diversen Basteleien die Leerlaufmessung zum
> Ergebnis führte.

Du bist ja ein ganz grosser Schlaumeier!
Das Thema ist bei weitem nicht so einfach, wie du es darstellst. Und 
genau da will ich ran.
Sternschaltung? Glaub ich nicht. Ist aber letzten endes egal ob das eine 
Stern- oder Dreieckschaltung ist.
Ist eine oder mehrere Wicklungen tatsächlich verbrannt oder hat 
Masseschluss, ist das einfach zu erkennen. Die Wirklichkeit ist 
diffiziler. Wir haben Mopedfahrer im Forum, die haben 3mal abwechselnd 
Stator und Regler getauscht, um dann auf einen Schlag beides zu 
tauschen, dann war Ruhe. Das gemeine dabei: es funktioniert erst mal 
wieder, um dann nach wenigen 100km wieder platt zu sein. So ganz ist mir 
noch nicht klar was da im einzelnen passiert, aber die gegenseitige 
zeitverzögerte "Tötung" ist klar vorhanden. Deswegen will ich versuchen, 
eine eindeutige Gut/Schlecht-Diagnose des Stators mittels FFT zu finden. 
Meine Vermutung ist, dass es mit einem einzelnen Windungsschluss 
beginnt. Und das ist erstmal nicht zu erkennnen.

[Drehstromspezialist (Gast)]

Mache es dir einfach:
1. Isolationswiderstand bei 250VDC messen.
2. neuen Drehstrombrückengleichrichter anschließen, im Leerlauf und 
unter Last oszillografieren.
3. Die Originaldioden genau prüfen, die haben oft Feinschluss oder 
Wackelkontakt wegen der Vibrationen. Es können auch Z-Dioden vorhanden 
sein.

[Manfred (Gast)]

H.Joachim S. schrieb:
> Du bist ja ein ganz grosser Schlaumeier!
Danke, Dein Benehmen ist erwartungsgemäß. Die Anzahl Motorradelektriken, 
die ich bei Bekannten beschrauben durfte, ist eine durchaus ernsthafte 
Menge.

> Das Thema ist bei weitem nicht so einfach, wie du es darstellst. Und
> genau da will ich ran.
Dann tue das.

> Sternschaltung? Glaub ich nicht.
Mußt Du auch nicht.

Drehstromspezialist schrieb:
> 2. neuen Drehstrombrückengleichrichter anschließen, im Leerlauf und
> unter Last oszillografieren.
Habe ich beim Japaner seit etwa 1980 nicht mehr gesehen.

> 3. Die Originaldioden genau prüfen, die haben oft Feinschluss oder
> Wackelkontakt wegen der Vibrationen. Es können auch Z-Dioden vorhanden
> sein.
Das sind meist komplett vergossene Blöcke, wo der Gleichrichter halb 
oder sogar komplett aus Thyristoren gebildet ist. Drei Phasen rein, Plus 
raus, Black Box :-(

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Manfred schrieb:
> H.Joachim S. schrieb:
>> Du bist ja ein ganz grosser Schlaumeier!
> Danke, Dein Benehmen ist erwartungsgemäß. Die Anzahl Motorradelektriken,
> die ich bei Bekannten beschrauben durfte, ist eine durchaus ernsthafte
> Menge.

Mal zurück auf die sachliche Ebene - du bist der Meinung, mit Messung 
der Leerlaufspannug der 3 Phasen könne man auf einwandfreie Funktion des 
Stators schliessen? Genau das scheint mir aber das Problem zu sein. Wie 
gesagt, es gibt mehrere dokumentierte Fälle, wo das eben nicht so ist:
-Karre ausgefallen, kein Strom mehr.
-Stator durchgemessen -> scheinbar ok
-Regler gewechselt -> scheinbar alles gut
-kurze Zeit später wieder tot.
-diesmal der Stator platt (sicht- und riechbar)
-getauscht, scheinbar ok usw.

Selbst Markenwerstätten tauschen inzwischen beides auf Verdacht, auch 
wenn nur ein Posten auf der Rechnung auftaucht.
>
>> Das Thema ist bei weitem nicht so einfach, wie du es darstellst. Und
>> genau da will ich ran.
> Dann tue das.
Genau das möchte ich versuchen
>
>> Sternschaltung? Glaub ich nicht.
> Mußt Du auch nicht.
Wie gesagt - es ist egal. Beides geht, fertigungstechnisch dürfte die 
Dreieckschaltung einfacher (3 statt 4 Crimpstellen) als die 
Sternschaltung sein, der Rest ist Windungszahl vs. Drahtstärke.

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Ok, passt.
L1 als Masse, L2 und L3 aufgezeichnet

Daraus L1, L2 und L3 rekonstruiert. 2x single-ended messen ist erheblich 
einfacher als 3xdifferentiell :-), sehr schön.

[Der Andere (Gast)]

Manfred schrieb:
> Danke, Dein Benehmen ist erwartungsgemäß.

Wie man in den Wald hineinruft, ...
Crazyhorse ist hier im Forum schon seit vielen Jahren dabei.
Manfred, einfach mal das eigene Ego eine Zehnerpotenz runterschrauben!

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Hp M. schrieb:
> H.Joachim S. schrieb:
>> die anderen beiden
>> aufzuzeichnen und dann rechnerisch die 3 Phasen zu erhalten?
>
> So kann man sogar mit nur zwei Sinusgeneratoren "richtigen" Drehstrom
> herstellen.

Stimmt, immer wieder für eine Überraschung gut. Habe mich lange nicht 
damit beschäftigt....

Wurde sogar tatsächlich so angewendet.
https://de.wikipedia.org/wiki/Scottschaltung

Ob das tatsächlich einfacher/billiger war, als direkt einen 
3Phasen-Generator zu benutzen?

[Der Andere (Gast)]

H.Joachim S. schrieb:
> Ok, passt.
> L1 als Masse, L2 und L3 aufgezeichnet
>
> Daraus L1, L2 und L3 rekonstruiert. 2x single-ended messen ist erheblich
> einfacher als 3xdifferentiell :-), sehr schön.

Die Frage die ich mir jetzt stelle, merkst du jetzt wenn die 3. Phase 
eine Unterbrechung hat? Oder einen Windungsschluss?

Würde manb dazu nicht dann doch noch die Ströme aller 3 Phasen brauchen, 
also zumindest 3 galvanisch getrennte Stromwandler?

[hinz (Gast)]

Einfach noch eine zweite Messung machen, und bei der eine andere Ecke 
"erden".

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

hinz schrieb:
> Einfach noch eine zweite Messung machen, und bei der eine andere Ecke
> "erden".

Bringt das zusätzliche Erkenntnisse? Ich glaube nicht (aber ich weiss es 
nicht), das ganze System wird doch 100%ig abgebildet? Bezugspunkt sollte 
egal sein.

Dann werde ich das jetzt erstmal aufbauen. 3 fette Widerstände dazu um 
auch unter Last messen zu können und dann bin ich mal gespannt was so 
raus kommt.
Meine Lima ist in Ordnung, das gibt schon mal den ersten Datensatz. Eine 
richtig defekte (da würde auch eine Spannungsmessung ausreichend 
Aufschluss geben) habe ich von einem Kollegen bekommen, die werde ich 
trotzdem auch mal einbauen. Und dann das interessanteste: eine 
Kurzschlusswindung auf einer Wicklung.
Ob es alles was bringt? Keine Ahnung, wird sich zeigen. Als erstes 
erwarte ich zumindest, dass man die Ungleichförmigkeit der 
Kurbelwellendrehung durch Arbeits- und Verdichtungstakte als Oberwellen 
erkennt.
Bleibt noch die Wahl der Abtastfrequenz und des Filters. Muss erst mal 
schauen, wieviele Magnetpaare denn überhaupt im Rotor sind.

[Der Andere (Gast)]

H.Joachim S. schrieb:
> Eine
> richtig defekte (da würde auch eine Spannungsmessung ausreichend
> Aufschluss geben) habe ich von einem Kollegen bekommen, die werde ich
> trotzdem auch mal einbauen. Und dann das interessanteste: eine
> Kurzschlusswindung auf einer Wicklung.

Hältst du uns auf dem Laufenden?
Interessantes Projekt :-)

[Kolle (Gast)]

Um an Spannungsverlauf etwas "sehen" zu können müßte man aber im Vorfeld 
die zuerwartenden Signalverläufe progostizieren.
Wieviel Pole hat der Stator, wieviele der Rotor?
Wieviele Sinuswellen sind pro KW Umdrehungen zu erwarten und wie sollte 
sich das die etwaige Unruhe durch den 4 Takter abzeichnen?

Ich würde Hallsensoren ala ASC710 oder ähnlich je Phase verbauen und so 
die Ströme zu den Spannungen potentialfrei messen zu können.

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Deswegen gibts ja als erstes die Messung an einer garantiert intakten.
Allererste Messungen werde ich heute noch mit einem 2Kanal-DSO machen. 
Wahrscheinlich werden die 8bit Auflösung aber nicht genügen.
Stator hat 18 Wicklungen, also je Phase 6 in Reihe, Rotor weiss ich noch 
nicht, ergibt sich dann aber aus Drehstromfrequenz und Motordrehzahl.
Erst werde ich versuchen, nur mit der Spannungsmessung auszukommen.

[hinz (Gast)]

H.Joachim S. schrieb:
> Bringt das zusätzliche Erkenntnisse?

Bei idealem Drehstrom nicht, bei einem realen Generator schon.

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Na gut, dann mach ich gleich alle 3.

[Hp M. (nachtmix)]

H.Joachim S. schrieb:
> Wurde sogar tatsächlich so angewendet.
> https://de.wikipedia.org/wiki/Scottschaltung
>
> Ob das tatsächlich einfacher/billiger war, als direkt einen
> 3Phasen-Generator zu benutzen?

Man muß ja nicht unbedingt riesige Leistungen damit machen, aber 
vielleicht höhere Frequenzen.
Immerhin kann man so mit den 2 Kanälen der Soundkarte eines PC Drehstrom 
herstellen...

[Manfred (Gast)]

H.Joachim S. schrieb:
> Mal zurück auf die sachliche Ebene - du bist der Meinung, mit Messung
> der Leerlaufspannug der 3 Phasen könne man auf einwandfreie Funktion des
> Stators schliessen? Genau das scheint mir aber das Problem zu sein. Wie
> gesagt, es gibt mehrere dokumentierte Fälle, wo das eben nicht so ist:
> -Karre ausgefallen, kein Strom mehr.
> -Stator durchgemessen -> scheinbar ok
> -Regler gewechselt -> scheinbar alles gut
> -kurze Zeit später wieder tot.
> -diesmal der Stator platt (sicht- und riechbar)
> -getauscht, scheinbar ok usw.
Weil Du so nett zu mir bist, hole ich das originale Werkstatthandbuch 
der Suzuki GS1100G aus der Werkstatt und schalte meinen Scanner ein - 
siehe Anhang.

Auf dem Notizzettel habe ich vor Jahren Werte eines intakten Stators 
notiert, ein ungefährer Richtwert. Daraus ergibt sich auf jeden Fall, 
dass ein Windungsschluß ohmsch nicht messbar sein dürfte. Scheint mir 
ein typischer Vertreter seiner Art, 18 Pole als Stern. Nach meinem 
Verständnis der Regelung muß es auch ein Stern sein - aber, wie schon 
gesagt, die Mitte nirgendwo angeschlossen.

Induktivität messen könnte gehen, aber nur wenn sie ausgebaut ist, 
eingebaut misst man Mist.

Die Spannungsmessung wie beschrieben halte ich für Aussagefähig, im 
Fehlerfall erhebliche Abweichungen. Gemessen mit einem 
Japan-Analogzeigergerät.

> Selbst Markenwerstätten tauschen inzwischen beides auf Verdacht, auch
> wenn nur ein Posten auf der Rechnung auftaucht.
Ich weiß nicht, wie das heutzutage ist - das Verständnis elektrischer 
Dinge ist bei den mir bekannten Mechanikern nahe Null.

Meinem Verständnis nach ist diese Bauart kurzschlußfest, ein defekter 
Regler sollte den Stator nicht umbringen.

Werkstattdialoge mit dem Meister:
"Schön, dass Du da bist, mein Mitarbeiter hat ein Problem mit der 
Elektrik, kannst' ihm mal zur Hand gehen?"

"Hier hast' das Handbuch, wenn Du mir versprichst, mit dieser Elektrik 
nicht in meine Werkstatt zu kommen!".

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Na, geht doch :-)
Stern- oder Dreieck - es scheint tatsächlich beides zu geben. Aber es 
macht, wie gesagt, nach aussen keinen Unterschied.
Ja, sie sind kurzschlussfest, weil es eher eine Strom- als eine 
Spannungsquelle ist und somit eher der Leerlauf als der Kurzschluss der 
problematische Betriebszustand ist.

Der Totalschaden (Masseschluss, komplett verbrannte Wicklung) ist leicht 
von aussen feststellbar, keine Frage. Mir gehts aber um den "bisschen 
kaputten" Zustand, und das nach Möglichkeit ohne Ausbau 
(Induktivitätsmessung waren wir auch schon dran - bringt nichts, wie du 
ja auch festgestellt hast), ne Gütemessung wäre wahrscheinlich 
aussagekräftiger. Ist mir aber auch nicht klar, wie sich die Stellung 
des Rotors (es sind übrigens 12Magnete/6Polpaare) da auswirkt.
Mein Stator hat 0,4R. Aussichtslos, zu versuchen darüber einen 
Windungsschluss zu messen. Und (nun zum dritten Mal): es ist oft 
vorgekommen, dass ein mit den einfachen Mitteln für gut befundener 
Stator nach Reglertausch dann kurze Zeit später doch abgeraucht ist. Das 
ist meiner Meinung nach nur möglich, wenn der Stator nach dem 
Erstausfall der Anlage doch schon einen Sockenschuss hatte. Und den 
möchte ich erkennen können. Der gesamte Fehlermechanismus/Fehlerkette 
ist mir nicht so recht klar, das ärgert mich. Arbeitshypothese: 
Windungsschluss durch Überspannung (Stromquellencharakter). Ursache 
könnte dann eine mangelhafte Steckverbindung Stator/Regler oder ein 
Diodenschaden im Regler sein. Nur ne Vermutung, weil mir nichts anderes 
einfällt.

Leider hats heute den ganzen Nachmittag geregnet, keine ersten 
Messwerte.

[Hp M. (nachtmix)]

H.Joachim S. schrieb:
> wenn der Stator nach dem
> Erstausfall der Anlage doch schon einen Sockenschuss hatte. Und den
> möchte ich erkennen können.

Dazu brauchst du den Magneten ja nicht, sondern kannst die Wicklungen 
einzeln mit einem NF-Leistungsverstärker und höherer Frequenz 
einspeisen.
Dadurch wird der induktive Blindwiderstand ziemlich hoch und du kannst 
Windungsschlüsse anhand der verminderten Induktivität erkennen.

Isolationsfehler, die letztlich zu Windungsschlüssen führen, sollten 
sich anhand der starken Temperaturabhängigkeit verraten.
Dazu brauchst du aber hohe Spannungen, und die kannst du bei relativ 
geringem Strom auch nur mit höherer Frequenz erreichen.
Ein billiger NF-Verstärker mit ein paar Watt Ausgangsleistung, z.B. von 
PC-Brüllwürfeln, und einem Aufwärtstrafo sollte als Generator genügen.
Das Signal zur Ansteuerung des Verstärkers kann der Kopfhörerausgang des 
PC oder Notebook liefern. Im Internet finden sich geeignete 
Freewareprogramme zur Erzeugung von frequenzvariablen Sinussignalen.

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Ich bin offen für alles - Hauptsache es funktioniert :-)

Ne, brauchen tu ich die Magnete nicht - im eingebauten Zustand sind sie 
aber nun mal da und stehen undefiniert unsymmetrisch auf den einzelnen 
Phasen. Ich habe ehrlich gesagt keine Ahnung, wie sich das auf eine 
Messung auswirken würde. Wenn das Stator-Eisen schon nahe an der 
Sättigung ist, dürfte das erheblichen Einfluss haben. Flussdichte und 
Material: unbekannnt.

Temperaturabhängigkeit ist natürlich ne blöde Sache, das stimmt. Hilft 
ja auch nichts, die kalte Kiste gut zu messen, wenn es dann im heissen 
Zustand doch auftritt. Vielleicht ist das sogar der Punkt, warum es mit 
neuem Regler erst mal ne ganze Weile wieder funktioniert und sukzessive 
zum Totalausfall führt.

[H.Joachim S. (crazyhorse)]

Manfred schrieb:
> Scheint mir
> ein typischer Vertreter seiner Art, 18 Pole als Stern. Nach meinem
> Verständnis der Regelung muß es auch ein Stern sein - aber, wie schon
> gesagt, die Mitte nirgendwo angeschlossen.

Muss offensichtlich nicht, das hier (Speed Triple 1050) ist eindeutig 
eine Dreieckschaltung.

Ansonsten bin ich noch nicht nennenswert weitergekommen :-(
Aber das Thema ist noch nicht zu Ende :-)

[THOR (Gast)]

H.Joachim S. schrieb:
> Muss offensichtlich nicht, das hier (Speed Triple 1050) ist eindeutig
> eine Dreieckschaltung.

Warum sollte man den Sternpunkt bei ner Motorrad Lima auch anschließen, 
geht eh auf nen Thyristor Laderegler oder nen Dreiphasigen 
Brückengleichrichter.

Durch die symmetrische Belastung wird auf dem Nullleiter dann nie Strom 
fließen, ergo lässt man ihn einfach weg.