Spanningsregelaar

Uit Transalp Club Nederland Wiki
Ga naar: navigatie, zoeken

Een veel besproken onderdeel van onze clubmotoren is de spanningsregelaar in het bijzonder die van de Africa Twin. Eén van de zekerheden van een Africa Twin is dat de spanningsregelaar, net als de benzinepomp, een keer de geest geeft. De vraag is alleen wanneer? In dit artikel wordt uitgelegd wat nu een spanningsregelaar eigenlijk is en wat je er aan kan doen om de levensduur te rekken


Spanningsregelaar perikelen zijn niet alleen voorbehouden aan een Africa Twin, meerdere modellen van andere merken zijn met dit euvel belast. De V-Strom van Suzuki staat er ook om bekend en voor de V-Strom DL1000 loopt nu een terugroepactie omdat de regelaar inwendig een constructie fout heeft. Feitelijk is een spanningsregelaar gewoon een slijtartikel, alleen slijt hij bij de ene motor sneller dan bij de ander. Tel daar bij op dat de meeste motoren in Nederland amper 5.000 km per jaar worden uitgelaten zie daar dus het vertekend beeld dat kan ontstaan als je dat afzet tegen de kilometrages op de gemiddelde AT binnen de TCN.

Wat is nu eigenlijk een spanningsregelaar?
Kort samengevat doet het ding wat zijn naam al weergeeft. Het regelt de spanning die afkomstig is van de dynamo. Iedereen die fietst kent het verschijnsel. Fiets je langzaam dan brandt je koplamp flauw, fiets je harder dan gaat je koplamp feller brander. Als je goed kijkt, wanneer je langzaam fietst, zie je zelfs dat het licht knippert. Dit wordt veroorzaakt omdat de dynamo wisselspanning levert. Het feller branden van de lamp wordt veroorzaakt omdat de dynamo sneller draait en daardoor een hogere stroom en spanning produceert.

Stukje basis natuurkunde: Wet van Ohm U=I x R. U staat voor Voltage, I voor Stroomsterkte en R voor de Weerstand die door de gebruikte componenten wordt bepaald. Aangezien de weerstand van de dynamo gelijk blijft en de stroomsterkte toerental afhankelijk is neemt de spanning evenredig toe naar mate de stroomsterkte toeneemt. In het motorblok van onze clubmotoren zit links voor in het motorblok de dynamo. Hoe meer toeren de krukas draait des te meer stroom de dynamo genereert en hoe groter het spanningsverschil wordt.

Een tweede functie van de spanningsregelaar bij onze clubmotoren is dat hij ook fungeert als gelijkrichter. Hij zet de
wisselstroom van de dynamo om in gelijkstroom, anders kan de accu niet opgeladen worden.

Hoe werkt nu een spanningsregelaar?
Eigenlijk bestaat een spanningsregelaar uit :
6 dioden, zie rode kader, om de wisselspanning uit de dynamo om te zetten naar een gelijkspanning.
3 thyristoren, zie groene kader, om de spanning terug te regelen
1 regelcircuit (IC) voor het aansturen van de thyristoren, dit zijn veelal zenerdioden.
<img src="http://leden.transalpclub.nl/images/Techniek/algemeen/spanningsregelaar1.jpeg" alt="" border="0" />

Een diode is een elektronisch onderdeel dat de elektrische stroom zéér goed in één richting geleidt, maar praktisch niet in de andere. Een diode functioneert als het ware als een elektronisch ventiel. De geleidende richting noemt men de doorlaatrichting en de andere richting de sperrichting.
Een zenerdiode is een diode die in sperrichting, na het bereiken van de zenerspanning (in ons geval ongeveer 14-15V) zal doorslaan over een relatief groot constant bereik van de stroom. De diode kapt dan de bovenwaarde er af zodat de spanning en dus de stroomsterkte verlaagd wordt ten opzichte van wat er aangeleverd wordt?
<img src="http://leden.transalpclub.nl/images/Techniek/algemeen/spanningsregelaar2.jpeg" alt="" border="0" />

Voorbeeld van een diode. De stroom wordt alleen van A naar K doorgegeven.

De warmteontwikkeling in de thyristor neemt toe naarmate er meer stroom door de gate loopt.
Mosfets of thyristoren kan je zien als schakelaars. Zodra de spanning te hoog wordt sluiten ze even en sluiten ze de spoelen van de "dynamo" kort.

Waarom gaat de spanningsregelaar kapot en wat zijn de gevolgen?
De reden is vaak een slechte verbinding van de stekker van de gele draden tussen de dynamo en de spanningsregelaar. Als er bijvoorbeeld één van de driedraden in de stekker gecorrodeerd is valt er één van de drie wisselspanningen weg. De rest moet dit opvangen, lees dat de opgewekte stroom nu niet meer over 3 maar over 2 dragen naar de spanningsregelaar stroomt) en zal de boel overbelasten met het gevolg dat er thyristoren defect raken en dus een ongeregelde (te hoge) spanning op het systeem komt te staan met alle gevolgen van dien.

De thyristoren in een spanningsregelaar zijn geen ideale schakelaars. Ze blijven een bepaalde inwendige weerstand hebben of beter gezegd: er blijft een bepaalde spanningsval over staan. De spanning die erover blijft staan maal de stroom die erdoor gaat is gelijk aan het vermogen waarmee ze opwarmen. Een MosFet heeft een lagere inwendige weerstand dus over een mosfet blijft minder spanning staan dus zal het vermogen waarmee ze opwarmen minder zijn. Mosfets worden dus minder warm en slijten daardoor veel minder. De warmteontwikkeling in een spanningsregelaar met thyristoren kan gemakkelijk oplopen tot 70 ̊C of hoger. Deze inwendige warmte ontwikkeling bepaalt mede de levensduur
van de regelaar. De temperatuur als veroorzaker van de ‘slijtage’ wordt nog groter als de regelaar niet voldoende gekoeld wordt omdat hij vol zit met modder/zand of ongelukkig geplaatst is zoals bijvoorbeeld bij de RD04. Het vermoeden bestaat dat de spanningsregelaar en het laadcircuit bij een AT ook onder bemeten is, d.w.z dat de regelaar te krap is met toleranties en constant maximaal moet leveren / presteren, ook dat komt de levensduur niet ten goede.

Risico’s zijn:
Overbelasting van elektrische componenten zoals: de accu, CDI-unit, tripmeter, toerenteller. Er zijn ook gevallen bekend van kabelbranden die kunnen ontstaan door grote stroomsterktes die veroorzaakt worden door de eerder genoemde gecorrodeerde stekkerverbindingen van de regelaar.
De eerste signalen zijn vaak de kapotte lampjes in de instrumenten van het dashboard en of de koplamp die regelmatig de geest geeft.

Is er wat aan doen?
Frequent en adequaat onderhoud kan al veel problemen voorkomen. Meet regelmatig de laadspanning van de accu. Dit kan je gewoon met een universele multimeter doen. Zet het meetbereik op gelijkstroom en max 20V. Start de motor en laat hem ongeveer 3.500 – 4.000 tpm draaien. Schakel de verlichting in en meet vervolgens de spanning op de accupolen. Bij een AT moet de gemeten waarde liggen tussen de 14 en 15 Volt. De uiterste waarde geven de grenzen weer en zijn een indicatie van de technische staat. Heb je een spanningsregelaar in de buurt van de grenswaarden controleer dan frequenter en laat je niet verrassen.

Controleer minimaal jaarlijks de twee stekkerverbindingen van de spanningsregelaar, reinig de contacten met
contactspray.

Het beste is om de drie-polige stekker met de drie gele draden tussen de dynamo en de regelaar er tussen uit te halen. Verbind deze draden met elkaar door te solderen en met krimpkous te isoleren. Je zult vaak zien dat deze stekker vaal al aardig is ingebrand, er lopen immers grote stromen door heen. Voel er maar eens aan na een rit, sommige kun je bijna niet eens vast pakken.

Een stekker die in dit kader ook van belang is, is de vier polige stekker bij het hoofdrelais. Van buitenaf lijkt die er vaak goed uit te zien maar schijn kan bedriegen. Gewoon loshalen, reinigen en weer monteren.
<img src="http://leden.transalpclub.nl/images/Techniek/algemeen/spanningsregelaar3.jpeg" alt="" align="left" border="0" />

Als de stekker op z’n plek zit lijkt er niets aan de hand. Deze stekker is regelmatig de oorzaak van een spontaan in de brand vliegende AT dus wees gewaarschuwd Zorg dat de koelribben van de regellaar schoon zijn Na een offroad rit het zand ertussen uit halen zodat hij weer goed gekoeld wordt
door de rijwind.

Als je overweegt om de regelaar te vervangen, reparatie of preventief, zou je kunnen overwegen om een nieuwe generatie regelaar te monteren. Deze regelaars hebben MosFet’s in plaats van thyristoren. MosFets regelen de wisselende spanningen sneller en hebben zoals gezegd een veel lagere inwendige weerstand en dus minder thermische verliezen. De manier van terug regelen gaat verder op de zelfde mannier als met thyristoren. De temperatuur wordt echter veelal niet hoger dan 40 ̊ C.

Een aantal AT rijders hebben de originele spanningsregelaar inmiddels vervangen door een regelaar van de Duitse firma MOTEK. Sinds kort levert MOTEK ook een Mosfet spanningsregelaar, type FH009 voor de RD03 en de 07(A). De site van MOTEK blinkt niet uit in duidelijkheid maar een mailtje wordt altijd snel beantwoord. Deze regelaar is weliswaar ook te monteren op een RD04 maar dat vergt wat aanpassingswerkzaamheden omdat de stekker bij montage te hoog komt en de zijkap dan niet meer past. Er zijn AT rijders in Duitsland die dan de regelaar zelf aanpassen door de stekkeraansluiting te vervangen door een gesoldeerde aansluiting. Alternatief is om de regelaar een andere plaats te geven. Solderen aan met name de aansluitingen van een MosFet regelaar kan fataal uitpakken ivm de
warmteontwikkeling bij het solderen.

Welke type spanningsregelaar zijn er origineel (met tyristoren) op een AT gemonteerd?
RD03 / RD04 (Bj. 1988-91) Type SH 538A-11
RD04 (Tripm.) / RD07 / RD07a (Bj. 1992-00) Type SH538D-13<img src="http://leden.transalpclub.nl/images/Techniek/algemeen/spanningsregelaar4.jpeg" alt="" align="right" border="0" />

Waaraan kan je een spanningsregelaar met MosFets herkennen?
Er worden nogal wat SH regelaars via het internet aangeboden met de vermelding dat het Mosfet regelaars zijn terwijl dat niet zo is.
Originele MosFet spanningsregelaars kosten rond de €200,- of meer nieuw schoon aan de haak.
MosFet regelaars zijn optisch aan drie kenmerken te onderscheiden van SH regelaars:
1. twee, symmetrisch tov van elkaar, stekker aansluitingen of twee aangegoten kabelboompjes. Een centrale aangegoten kabelboom is bijna altijd 100% fake;
2. de type aanduiding vermeldt de aanduiding FH. Regelaars met thyristoren hebben in de type aanduiding de afkorting SH staan;
3. achterzijde van de regelaar is bijna altijd blank glimmend aluminium.