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   Schaltregler (Laderegler) Dynastarter (Lichtanlasser)

Die Standardausstattung aller Mitglieder der Superior Baureihe vom 1023-1040D war der BOSCH RS/ZDA 60-90/12/3. Aber auch baugleiche Typen wie der BOSCH 0190219001 sind auch häufiger anzutreffen. Verbaut ist der Schaltregler hinterm Armaturenbrett, unten rechts. Beim 1040D oben mittig. Der Schaltregler beherbergt das Starterrelais (Magnetschalter) und den massegesteuerten Laderegler des Dynastarters. Er hat also zum einen die Aufgabe den Dynastarter beim Start mit ausreichend Strom zu versorgen und zum anderen die Ladenspannung stabil zu halten.

Gleich vorweg, wer trotz der hier gezeigten Tipps und Tricks seinen Schaltregler nicht mehr zum laufen bekommt und kein Vermögen für einen neuen ausgeben möchte der sollte mal einen Blick auf diese Seite werfen: Umbau auf elektronischen Laderegler



Aufbau

Unter der Aluminiumabdeckung befinden sich zwei Spulen, links das Starterrelais und rechts der Laderegler. ja, streng genommen sind es drei Spulen, da der Laderegler zwei Spulen besitzt.

Der Schaltregler besitzt folgende Anschlüsse (Klemmenbelegungen) von links nach rechts.

30h        zum Starter Klemme 30
B+/30    zu Batterie-Plus
50          Schaltspannung Starterrelais vom Zündschloss
DF         Feldspannung Dynastarter
D+/61    zum Lichtmaschinenausgang und Ladekontrollleuchte

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Das Starterrelais (Magnetschalter)

Funktionsweise

Die Funktionsweise des Startrelais ist schnell erklärt, denn im Grunde ist es nichts anderes als ein Leistungsrelais mit einem Schließer. Die Spule wird über die Klemme 50 erregt und die Schließerkontakte schalten die Klemme B+/30 auf 30h, wodurch der Strom von der Batterie ohne große (Ohmsche) Umwege zum Starter fließen kann.

Funktionsprüfung

für Eilige:

Und jetzt ein paar mehr Worte: Das Durchschalten des Starterrelais lässt sich in aller Regel sehr gut hören. Bleibt der liebe Gutbrod jedoch beim Startversuch vollkommen stumm, so kann dies an einem defekten Starterrelais liegen. Um andere Fehlerquellen auszuschließen prüft man die Klemme 50 mit einer Prüflampe. Dabei die Masse für die Prüflampe direkt am Minuspool der Starterbatterie abgreifen. Bei gedrücktem Zündschlüssel sollte die Lampe jetzt aufleuchten. Leuchtet die Prüflampe hier nicht auf, so ist der Fehler am Zündschloss bzw. der Verkabelung zu suchen. Leuchtet sie auf, so legt man jetzt die Masse der Prüflampe auf den Anschraubfuß des Reglers (Klemme 31 - Regler- bzw. Relaismasse). Leuchtet die Lampe hier nicht oder nur sehr schwach so hat das Reglergehäuse keine ausreichende Masseverbindung.
Alternativ bzw. im ausgebauten Zustand kann man auch den Spulenwiderstand messen. Bei einer intakten Relaisspule sollte zwischen Klemme 50 und 31 (Masse) ein Widerstand zwischen 5-6 Ohm gemessen werden.

Häufige Fehlerursachen

Neben Masseprobleme und Kabelbruch ist die häufigste Fehlerursache verschlissene Kontakte. Zwar lässt sich das Relais mehr oder weniger problemlos tauschen aber ein einzelnes Relais wird man im Ersatzteilhandel wohl vergeblich suchen. Eventuell hat man aber Glück und findet einen defekten Spender-Regler bei dem das Starterrelais noch in Ordnung ist. Zum Tauschen müssen nur die beiden Spulendrähte abgelötet und die Befestigungsschraube (unten) herausgeschraubt werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit einen externen Magnetschalter zu verbauen. Diese gibt es für schmales Geld z.B. für Rasenmähertraktoren. Beim Umbau ist jedoch darauf zu achten dass die Klemme B+/30 vom Regler noch durch ein min. 2,5 mm2 mit dem Pluspol der Batterie verbunden wird. Denn die Klemme B+/30 dient nicht nur als Zuleitung für den Magnetschalter/Anlasser sondern auch als Lade- bzw. Einspeiseleitung zu Batterie und somit ins Bordnetz.


Der Laderegler (Spannungsregler)

Funktionsweise

Um die Funktionsweise des Ladereglers zu verstehen, muss man auch wissen wie der Dynastarter funktioniert. Der Dynastarter vereint, wie der Name schon verrät die Lichtmaschine (Dynamo) und den Anlasser in einem Gerät. Für die Funktionsweise des Ladereglers zu verstehen kann man sich den Anlasser hier einfach mal wegdenken und übrig bleibt eine Lichtmaschine, genauer gesagt ein Gleichstromlichtmaschine. Die Lichtmaschine ist ein Generator und Jeder Generator benötigt zum Erzeugen einer Spannung ein Magnetfeld und eine Induktionsspule (Ankerwicklung), welche sich darin dreht. Hier lässt sich grob sagen: Je stärker/höher Magnetfeld und Drehzahl desto stärker Strom und Spannung. Es gibt also zwei Eingangsgrößen welche die Ausgangsleistung beeinflussen. Die Generatordrehzahl, welche 1 zu 1 von der Motordrehzahl abhängt und die Stärke des Magnetfeldes. Das Magnetfeld wird in der Lichtmaschine nicht von einem Dauermagneten bereitgestellt, sondern über Spulen (Feldwicklung). Je stärker also die Feldwicklung vom Strom durflossen wird desto stärker das Magnetfeld und desto effektiver arbeitet die Lima bei gleichbleibender Drehzahl. Bei konstantem Magnetfeld würde die Lichtmaschine bei niedrigen Drehzahlen eine zu geringe und bei hohen Drehzahlen eine zu hohe Spannung erzeugen. Da die Motordrehzahl bei der Arbeit ständig schwankt, die Bordnetzspannung aber konstant bleiben soll bleibt noch Regelung des Magnetfeldes über die Feldwicklung. Und genau diese Aufgabe hat der Lade- bzw. Spannungsregler. Dabei schaltet der Regler die Feldwicklung gegen Masse um den Stromkreis der Feldwicklung zu schließen. Die Feldwicklung bezieht ihre positive Spannung vom Generatorausgang (intern verdrahtet).
An dieser Stelle sei noch kurz erwähnt dass die Lima in der Theorie somit gar nicht anlaufen würde. Denn ohne Feldspannung kein Magnetfeld und ohne Magnetfeld keine Stromerzeugung. Also ein Typisches Henne-Ei-Problem. In der Praxis sieht es jedoch so aus, dass die Weicheisenkerne der Feldwicklung immer eine geringe Restmagnetisierung aufweisen, so dass ein geringer Anfangsstrom erzeugt werden kann, der wiederum in die Feldwicklung fließt und sich das System somit schnell von selbst hochschaukelt.
Dem Spannungsregler hat aber auch noch eine Weitere Aufgabe zu erfüllen. Er muss das Bordnetz und somit die Batterie von der Lichtmaschine trennen, solange die erzeugte Spannung vom Generator unterhalb der des Bordnetzes liegt, da sonst der Batteriestrom über die Lichtmaschine abfließen würde. Die Lichtmaschine würde dann als "Elektromotor" laufen denn eine Gleichstromlichtmaschine = Gleichstrommotor. Erst nachdem die Lima eine ausreichend hohe Spannung (Ladespannung > Batteriespannung) erreicht hat kann der Strom von der Lima ins Bordnetz fließen und dadurch auch die Batterie laden.

Ladekontrollleuchte

Vollständigkeit halber sei hier auch noch die Funktionsweise der Ladekontrollleuchte erwähnt. Diese ist zwischen Klemme D+ und Zündspannung  Klemme 15 geschaltet. Die Ausgangsklemme D+ am Dynastarter liegt im Innern über die Kohlebürsten und Ankerwicklung an Masse an. Wird jetzt die Zündung eingeschaltet, so leuchte die Ladekontrollleuchte da sich der Stromkreis, kommend von Klemme 15 über die Leuchte zu Masse hin schließt. Beginnt der Dynastarter nun an Strom zu erzeugen, so baut sich an Klemme D+ ebenfalls eine Positive Spannung auf. Da sich nun die beiden positiven Spannungen quasi aufheben fließt auch kein ausreichender Strom mehr über die Kontrollleuchte um diese hell leuchten zu lassen. Spätestens wenn der Rückstromschalter geschlossen ist herrscht an beiden Klemmen die gleiche positive Spannung und die Lampe ist komplett erloschen.

   

Funktion Rückstromschalter

Der Rückstromschalter (1) schließt beim Erreichen einer Spannung von ca. 13,8 V und verbindet die Klemme 61/D+ (Ladestrom von Lima) mit der Klemme B+/30 (Batterie/Bordnetz). Im Gegenzug trennt er die Verbindung auch wieder beim unterschreiten der Ladespannung und verhindert dadurch das Abfließen des Batteriestroms über die Lichtmaschine. Zum Schalten kommt es, da die Strom- und Spannungsspule vom Ladestrom erregt werden und dadurch den Kontakt anziehen.

Funktion Reglerschalter

Die Klemme DF ist direkt mit dem Stellkontakt des Reglerschalters (2) verbunden. Der Regler besitzt zwei weitere Kontakte (rechts und links vom Stellkontakt) und kann drei Stellungen einnehmen (Pos1-Pos3). Der Rückstromschalter wird sich zwischen den Schaltzuständen Pos1 und Pos2 schließen, sobald die Spannung, kommend von der Lima  >= 13,8 V beträgt.  

Im unteren Drehzahlbereich befindet sich der Regler in der Ausgangstellung, der Stromkreis der Feldwicklung ist gegen Masse geschlossen und erfährt keine Drosselung. Steigt die Drehzahl und somit auch die Abgabeleistung der Lichtmaschine an, so steigt auch das Magnetfeld der Strom- und Spannungsspule und zieht den Stellkontakt (DF) in die Mittelstellung. Der Stromkreis der Feldwicklung läuft nun über den Reglerwiderstand (7,5 Ohm). Dadurch wird das Magnetfeld schwächer und die Leistung der Lima gedrosselt um bei gestiegener Drehzahl die Spannung nicht weiter ansteigen zu lassen. Steigt nun die Drehzahl noch weiter an so wird der Stellkontakt (DF) gegen den linken Kontakt (61/D+) gezogen. Das Magnetfeld und somit die Leistung der Lima brechen ein um eine Überspannung zu verhindern.
Der Regler schaltet je nach Bedarf zwischen diesen Schaltstellungen mit einer hohen Frequenz hin und her um die Spannung innerhalb des definierten Bereichs zu halten.

Funktionsprüfung

Die Prüfung des Ladereglers erfolgt am besten im ausgebauten Zustand (außer natürlich die Prüfung korrekte Masseverbindung :-). Auf jeden Fall müssen vor der Messung die Leitungen zu DF und 61/D+ abgeklemmt werden!

Für Eilige:

Hinweis: Die hier angegebenen Werte stammen nicht aus Servicedokumenten von BOSCH oder sonst einer offiziellen Quelle. Es handelt sich hierbei um einen Mittelwert welchen ich an mehreren "funktionsfähigen" Reglern gemessen habe. Die Werte liegen alle in einem Band von +/- 0,2 V. Ob diese Werte tatsächlich den vor Jahrzenten Angestrebten und Eingestellten Werten von BOSCH entsprechen weiß ich nicht. Die optimale Ladespannung einer konventionellen Starterbatterie liegt bei 14,4 - 14,8 Volt. Diesen Wert trifft der Regler nicht ganz. Man könnte hier also eventuell nachjustieren... Wie auch immer, bei den gemessenen Reglern wird die Batterie immer schön brave geladen und ich konnte bislang auch keine Ausfälle bzw. verfrühte Alterung erkennen. Zum Teil sind die Batterien schon mehr als 8 Jahre im Einsatz und funktionieren immer noch. Also belasse ich das ganze so. Ganz getreu dem Motto: "Never change a running system". 

Und jetzt etwas ausführlicher: Nach dem man eine korrekte Masse am Reglergehäuse nachprüfen konnte und der Regler immer noch nicht funktioniert sollte man ihn, wie oben erwähnt am besten ausbauen und öffnen. Eine Sichtprüfung verrät einem direkt schon mal etwas über den allgemeinen Zustand des Reglers und man kann den bei mir bislang häufigsten Fehler (Nr. 1), ein durchgebrannter Überlastschutz (7) auch direkt erkennen. Bei einem Traktor brannte der Überlatzschutz direkt nach Inbetriebnahme wieder durch. Ursache hierfür war ein Kurzschluss im Dynastarter. Eine Draht der Anlasserwicklung hatte Kontakt zum Läufer. Beim zweiten Durchbrennen wurde auch der Reglerkontakt in Mitleidenschaft gezogen, weshalb ich hier empfehle erst mal zu prüfen ob der durchgebrannte Überlastschutz einen weiteren Defekt als Ursache hat. 
Als nächstes kann man den Spulenwiderstand zwischen Klemme 61/D+ und Masse messen. Der Wiederstand sollte 0 Ohm betragen, da durch den Reglerschalter DF direkt auf Masse geschaltet wird. Schon zwei mal hatte ich den Fall dass trotz optisch guter Kontakte kein elektrischer Kontakt stattfand - Siehe Fehler Nr. 2.
Um im nächsten Schritt den Reglerwiderstand zu messen bedarf es einem kleinen Trick, denn dieser wird ebenfalls zwischen Klemme DF und Masse gemessen, jedoch muss der Stellkontakt zum rechten und linken Kontakt getrennt sein. Am einfachsten geht dies mit einem kleinen Streifen Papier den man zwischen dem Stellkontakt und dem rechten äußeren Kontakt schiebt. Dies simuliert die Mittelstellung (Pos2). Hier sollte man ca. 7,5 Ohm messen. Ist der Wert unendlich so ist der Wiederstand durch. Den Fall hatte ich bislang jedoch noch nicht gehabt.

   

Ist man im Besitz eines regelbaren Labornetzteils so kann man noch eine tiefergreifende Prüfung und vor allem eine Justierung des Reglers vornehmen. Hierzu schließt man die Plusleitung des Netzgerätes an die Klemme 61/D+ und die Minusleitung am Gehäuse (31) an. Nun kann man die Spannung beginnend von <12 V langsam nach oben drehen und beobachtet zunächst den Rückstromschalter. Dieser sollte bei ca. 13,8 Volt schalten und somit Klemme 61/D+ mit der Klemme B+/30 verbinden. Folglich kann man auch eine Prüflampe oder Multimeter zwischen Klemme B+/30 und Masse (31) hängen um das Durschalten genau bestimmen zu können. Dreht man die Spannung nun weiter hoch, so sollte sich bei ca. 14V der Stellkontakt vom rechten äußeren Kontakt wegbewegen, aber noch nicht durschwingen zum linken inneren. Bis ca. 14,6 V sollte sich der Stellkontakt in der "Schwebe" zwischen den beiden Kontakte befinden. Dann erst soll es zur Berührung zum linken innen liegenden Kontakt kommen. Wobei es dann zu einem Kurzschluss über den Reglerwiderstand kommt und der Stellkontakt sich sofort wieder wegbewegt, dann baut sich die Spannung jedoch gleich wieder auf und das ganze Spiel beginnt von neuem. Dieser Vorgang wiederholt sich mehrmals pro Sekunde, so das ein Summendes Geräusch aufgrund der hohen Frequenz zu hören ist. Misst man nun mit einem Multimeter zwischen den Klemmen B+/30 und Masse (31) so sollte sich die dort gemessene Spannung nicht weiter anheben auch wenn man das Netzteil weiter hochdreht bis 18 V und mehr. Da Gleichstromlichtmaschinen Spannungen bis 20 V erzeugen können ist das für den Regler, zumindest kurzfristig kein Problem. Hat man dieses Prozedere durchgespielt und in etwa die Werte erreicht die ich als Mittelwerte von mehreren funktionsfähigen Reglern ermittelt habe, dann sollte man sich eines funktionstüchtigen Reglers erfreuen können.

Justierung

Sollten die gemessenen Werte stark abweichen, so lässt sich die Einschaltspannung des Rückstromschalters sowie die Regelspannung des Reglerschalters nachjustieren. Hierzu kann man die Einstelllasche des Reglerschalters (5) sowie die des Rückstromschalters (6) auf und zu biegen. Ein Aufbiegen (nach außen weg) der Einstellasche erhöht die Vorspannung der Kontaktfeder, welche entgegen der magnetischen Zugkraft der Spulen wirkt. Demzufolge muss die Spule ein höheres Magnetfeld bereitstellen um den Kontakt heranzuziehen. Dies gelinkt der Spule mit einer höheren Spannung, folglich erhöht sich dadurch die Einschaltspannung des Rückstromschalters und die Reglerspannung beim Reglerschalter.    
 
Häufige Fehlerursachen

Fehlerursache Nr. 1:
Neben Masseproblemen und Kabelbruch trifft man auch sehr häufig auf einen durchgebrannten Überlastschutz (7).

    

Man lässt sich ja schnell mal hinreißen das ganze mit einem dicken fetten Lotpfropfen zu reparieren und in der Tat würde das auch funktionieren jedoch verliert die Drahtbrücke dann ihre Funktion als Überlastschutz und beim nächsten mal wird es dann die eventuell die Spule kosten. Also besser hier die Drahtstummel direkt ab- und einen neuen einlöten. Die Anschlussdrähte der 1N4001 Diode, die eigentlich jeder Elektronikbastler in der Schublade liegen hat ;-) taugt hier mit ca. 0,75 mm Durchmesser perfekt als Ersatz.

Fehlerursache Nr. 2:
Eine zweite Fehlerursache konnte ich bislang an zwei Reglern feststellen. Hier hatte der Regler in der Ausgangsstellung (Pos1) die Klemme DF nicht gegen Masse (31) geschaltet, dadurch wurde die Batterie erst bei rel. hoher Drehzahl geladen. Der Kontakt lag zwar an, aber ein nicht sichtbarer Belag störte offensichtlich die elektrische Verbindung. Abhilfe schaffte die Reinigung des äußeren Kontaktes mittels einem schmalen Streifen 280'er Schleifpapier. Hierzu kann man auf die Kontaktplatte drücken und dann das Schmirgelpapier zwischen die Kontakte schieben, Platte loslassen und Papier herausziehen. Das ganze natürlich auf beiden Seiten und mehrmals wiederholen.


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[letzte Aktualisierung 06.10.2021]