Transparant

Stroom- en spanningsregelaars zijn als onderdeel van het elektrische systeem van een oldtimer het minst begrepen. Het is een vrij lastig onderwerp In dit artikel wordt enige achtergrond en informatie gegeven zodat bij storingen (zoals: het rode lampje brandt) gericht gezocht kan worden.

De klassieke regelaars op de oldtimers zijn elektromagnetische schakelaars. Hierin kunnen drie type worden onderscheiden:
1.    De spanningsregelaar
2.    De stroomregelaar en
3.    De gecombineerde regelaar (spanning en stroom)

Door de werking van de spanningsregelaar wordt de laadstroom zo geregeld dat een constante bedrijfsspanning wordt verkregen. De constante bedrijfsspanning is de ingestelde waarde van de spanningsregelaar. Dit beschermt de accu tegen overlading en de op de accu aangesloten apparaten tegen een te hoge spanning, dan wel een te hoge stroomsterkte.
De stroomregelaar beschermt de dynamo tegen een te grote stroomsterkte.
Als er in een oldtimer zowel een spanningsregelaar als een stroomregelaar zit dan werken deze apparaten nooit tegelijk maar beurtelings. De activiteit van de spannings- en stroomregelaar is afhankelijk van de ladingstoestand van de accu en het verbruik in de installatie.
Bij een gecombineerde regelaar is de afgeregelde spanning afhankelijk van de stroom die de dynamo levert.

Hoe zien deze regelaars er uit?
In onderstaande figuur is dit getekend. Het linker deel met de aansluiting B is de spanningsregelaar. Het rechter deel met de aansluitingen F en D is de stroomregelaar.

lucas gDit voorbeeld is een uitvoering van Lucas

De aansluiting B is verbonden met de accu, de F-pool gaat naar de veldwikkeling van de dynamo en de D is verbonden met het anker van de dynamo. Het "rode lampje" is geschakeld tussen de polen D en B.

Als de dynamo een spanning levert die hoger is dan de accuspanning zijn de spanningen op de polen gelijk en brandt het lampje dus niet. Als de dynamo kapot is (of niet draait) is de spanning op pool D lager dan op B en brand het lampje.

In de figuur is goed te zien dat het schakelen plaats vindt met contactpuntjes. Deze regelaars worden dan ook wel trillerregelaars genoemd.
Deze regelaars zijn er in een groot aantal varianten. Iedere fabrikant heeft zijn eigen ideeën en oplossingen voor de regelproblematiek. Het voert te ver om deze allemaal te beschrijven. Van enkele uitvoeringen zijn een voorbeeld opgenomen.

Voor het genereren van de stroom in de dynamo wordt de veldwikkeling bekrachtigd. Er is relatief weinig stroom nodig om het veld volledig te laten zijn en daardoor bij rotatie van het anker stroom te kunnen leveren. Als gemiddelde veldstroom kunnen de volgende waarden worden aangehouden:
6V installatie      : veldstroom 2A
12 V installatie   : veldstroom 1,5 A
24 V installatie   : veldstroom 1 A

Om een accu te kunnen laden moet de aangeboden spanning van de regelaar groter zijn dan de nominale spanning, Voor een 6V installatie is de nominale spanning 6,3 volt. Voor een 12V installatie is dit 12,6 V. De ingestelde spanning van de regelaars is vaak 7,2 – 7,5 V dan wel 14,4 - 15 volt.

De laadstroom is afhankelijk van de spanning van de accu tijdens het laden. In het volgende voorbeeld van een 6V accu komt dit tot uiting.
In dit voorbeeld is de spanningsregelaar afgesteld op 7,5 volt en de stroomregelaar op 20A

Scroll right for more ->
Soortelijke massa elektrolyt stroomsterkte in A Spanning op accupolen in V
1,16 20 7,05
1,17 20 7,20
1,18 20 7,35
1,19 20 7,45
1,20 18 7,5
1,22 17 7,5
1,25 14 7,5
1,26 6 7,5
1,27 3,5 7,5
1,28 2,25 7,5

In eerste instantie wordt de stroom door de stroomregelaar begrensd op 20A. Daarna wordt de spanning begrensd door de spanningsregelaar op 7,5 volt.

Problemen met regelaars zijn o.a.

  • warmteontwikkeling
  • slijtage van contactpuntjes

Warmteontwikkeling
Als de temperatuur van de regelaar en in het bijzonder van de stroomregelaar hoger wordt, neemt de weerstand in de spanningsspoel toe. Dit heeft tot gevolg dat met de stijging van de temperatuur de afgeregelde spanning hoger zal worden. Immers, de stroomsterkte moet constant blijven anders wordt de elektromagneet te zwak. Dit kan op verschillende manieren worden opgelost:

  • Door het aanbrengen van een enig gelegeerd staal op de kern. Het staal heeft de eigenschap dat het bij lagere temperatuur de krachtlijnen makkelijker geleid dan bij hogere temperatuur (verandering van permeabiliteit) en zo voor de temperatuurverandering compenseert.
  • Bij de fabricage van de windingen kan gebruik worden gemaakt ven verschillende materialen waarbij de ene een positieve en de andere een negatieve temperatuurscoëfficiënt heeft. De weerstand blijft dan over het temperatuurgebied constant.
  • Een derde methode is het gebruik van bimetaal dat een temperatuurafhankelijke weerstand heeft.

Slijtage van de contactpuntjes
In de regelaars zijn worden de stromen continue geschakeld via de contactpunten. Bij het schakelen ontstaan er inductiestromen die leiden tot vonkvorming bij de contactpuntjes. Om deze vonkvorming tegen te gaan (vonkblussing) wordt gebruik gemaakt van overbruggingsweerstanden. Deze worden van kool of draad gemaakt en worden VDR weerstanden genoemd.  VDR = Voltage Dependent Resistors. Deze weerstanden zijn zo ontworpen dat bij het schakelen een lage zelfinductie ontstaat.
In de eerdere figuur is deze weerstand te zien tussen de polen D en F.
Als je een spanningsregelaar omkeert zie je vaak deze weerstanden zitten.
In “modernere” regelaars wordt soms een diode toegepast om de inductiespanningen tegen te gaan. Zie autolite plaatje.

Een aandachtspunt voor diagnose is het spanningsverlies in de dynamokring. Dit spanningsverlies wordt voornamelijk veroorzaakt door een verhoogde weerstand in slechte contacten. Als de weerstand in de kring groter is zal de regelaar gaan oversturen. Naarmate de stroom hoger is wordt het spanningsverschil ook groter (wet van Ohm). Fabrikanten geven vaak een maximale waarde voor het spanningsverlies in de dynamokring: 0,1 V/5A

Zelf afstellen van de regelaar

Bij iedere regelaar zijn stelmogelijkheden aanwezig om de gewenste waarde te bereiken. Dit zijn vaak schroefboutjes. Het stellen is niet altijd eenvoudig. Er zijn twee methoden om dit te doen:
1.    Ingebouwd in de auto met alle aansluitingen er op.
2.    In een simulatie, los van de auto. Hierbij moet je natuurlijk ook de dynamo betrekken die kan roteren.
Om te kunnen afstellen moet je de specificaties van de fabrikant hebben. Dit betreft dan de spanning en het ampèrage waarop geregeld moet worden.

Voorbeelden van schakelingen bij regelaars:

autoliteAutoliteautolite 12v

Autolite 12V

Dit is een standaard uitvoering. De regelaar regelt tegen de geïsoleerde borstel. De veldwikkeling is in de dynamo met de massa verbonden.


autolite 3


Autolite 3
In deze regelaar is een gelijkrichtcel opgenomen voor vonkblussing.

boschBosch
De spanningsregelaar en stroomregelaar zijn aparte elementen en hebben ieder een eigen overbruggingsweerstand.

delco remyDelco Remy
In deze uitvoering is de veldwikkeling door de punten van de stroomregelaar en spanningsregelaar met de massa verbonden.

fordFord
Bij dit voorbeeld is bovenop de kern van de spanningsregelaar een stalen stripje aangebracht voor temperatuurcompensatie.

Het aansluiten van de regelaars in de auto
Bij het aansluiten dynamo en regelaar komen veel kenmerken voor op de aansluitpolen. Er blijkt wel een logica in te zitten. In onderstaande tabel zijn de mogelijke kenmerken van de aansluitpool opgegeven met daarbij waaraan deze moet worden verbonden.


Aansluiten op                         mogelijke benamingen aansluitpool regelaar
Accu                                         B+               B                51               Bat   
Veld dynamo                            DF(+)             F               Exc       
Anker dynamo                          D-  (Als ook aan de  massa)   D+          A         Dyn       G
Lampje dashboard                    D+               61en             51                Dyn       
Massa                                       M                D-                 E       

A            = Armature of Anker
F            = Field of veldwikkeling
B            = Battery of accu (Batterij)
M           = Massa
E            = Earth
D            = ? Dynamo?
Dyn        = Dynamo anker
Exc         = Exciter
61 en 51 zijn nummerkenmerken van Bosch

 

Transparant