Techniek

3-Borstel Dynamo 32E

1. Inleiding

Dit hoofdstuk beschrijft de werking van het laadcircuit van de WL45 met 6V installatie, met de standaard dynamo die is toegepast van 1932 tot early 1952 twins, behalve K en KH modellen. Het systeem bevat:

- een cut-out relais (vaak hoor je spreken over 'spanningsregelaar', maar dat is het NIET),
- een 3-borstel dynamo.

Het cut-out relais wordt vaak vervangen door diodes, die veel bedrijfszekerder zijn, praktisch nooit kapot gaan en deze modernisering is onzichtbaar en kost haast niets. Deze beschrijving geeft de originele situatie en de ombouw naar de diode uitvoering.

2. Principe van de 3-borstel Dynamo

De dynamo heeft 2 veldwikkelingen. De wikkelingen zorgen voor een magnetisch veld, waardoor in de wikkelingen van het draaiende anker een spanning wordt opgewekt.
De hoofdwikkeling is die van 3-4 ohm en is verbonden met de 3e borstel. Bij stilstand van de dynamo is er geen magnetisch veld. Echter in het ijzer van de veldwikkelingen blijft bij stilstand altijd wel iets van magnetisme aanwezig. Dit kleine beetje magnetisme is belangrijk bij dit type dynamo om 'aan te lopen'. Als n.l. de dynamo gaat draaien, dan zal dit zogenaamde remanent magnetisme een heel kleine spanning opwekken in het anker, waardoor deze spanning een klein stroompje zal veroorzaken in de veldwikkeling, het magnetisme wordt iets meer, de opgewekte spanning wordt ook groter, enz. tot de bedrijfsspanning van de dynamo is bereikt op de aansluiting 'B'.
De dynamo wordt in normaal bedrijf belast door de ontsteking, die gemiddeld een constante stroom vraagt. De accu heeft ook een laadstroom nodig, om die op peil te houden. Door nu de spanning over de veldwikkeling instelbaar te maken (door de 3e borstel te verdraaien), is de laadstroom voor de accu instelbaar geworden. Als je de 3e borstel naar rechts verdraait, wordt de spanning over de veldwikkeling groter, het magnetische veld wordt sterker en de afgegeven stroom door de dynamo wordt groter. De laadstroom voor de accu wordt op deze manier ingesteld op ongeveer 4 Ampère bij een toerental dat behoort bij een normale kruissnelheid.

Als we de dynamo verder gaan belasten door het licht aan te steken, dan moet de dynamo ook die stroom leveren. Dit wordt gedaan door de extra veldwikkeling van 6-10 ohm, tegelijk met de verlichting, op de 6 V aan te sluiten, waardoor het magnetisch veld versterkt wordt en de afgegeven stroom op aansluiting 'B' wordt ook groter.  Het systeem is zodanig ontworpen, dat met het aansteken van de verlichting de laadstroom voor de accu praktisch constant blijft. Men gaat hierbij uit van een koplamp, achterlicht, dashboard verlichting. Als je meerdere lampen aansluit, zoals de populaire spotlights, dan wordt de accu niet goed meer bijgeladen. Deze lampen kunnen dus NIET continue gebruikt worden.
Bij deze manier van stroomvoorziening wordt er tijdens bedrijf dus NIETS geregeld, dus GEEN spanning- of stroomregeling, maar vaste waarden voor de stromen voor verlichting, ontsteking en laadstroom. 
Let op: Als het groot licht doorbrandt en je hebt dat niet in de gaten, dan blijft de dynamo wel die stroom leveren omdat er aan het magnetisch veld niets veranderd is. Als het grootlicht 35 Watt is, dan zal de accu met 6 Amp. extra geladen worden, waardoor het gevaar van droogkoken van de accu aanwezig is. De overige lampen zullen dan ook snel doorbranden omdat de spanning dan veel te hoog wordt.

3. Cut-out Relais

Als de uitgangspanning van de dynamo hoog genoeg is om stroom te kunnen leveren aan het boordnet, dan zal het cut-out relais de uitgang 'B' met het boordnet verbinden. Als de motor wordt uitgezet en het toerental van de dynamo daalt, dan koppelt het relais de dynamo los van het boordnet. Het principe is in de figuur weergegeven.
Als de spoel in het relais genoeg kracht heeft om de contacten om te trekken, dan levert de dynamo stroom via het dan gesloten contact. Het 2e contact gaat open en het controlelampje op het dashboard gaat uit.

De uitvoering van dit relais is zoals in de volgende figuur. De stroom van de dynamo gaat ook via een paar dikke windingen door deze magneetspoel. Dit dient ervoor om klapperen van het relais te voorkomen. Als b.v. het licht wordt ingeschakeld, ontstaat er een korte spanningspiek door de extra belasting.  De stroom houdt dan het relais bekrachtigd. Als het toerental van de dynamo te laag wordt, waardoor de accu stroom gaat leveren aan de dynamo, zorgt deze veldwikkeling voor een tegengesteld veld, waardoor de dynamo wordt losgekoppeld van het boordnet.

Op de foto ernaast is te zien hoe de aansluitingen zijn en is het verschil tussen een origineel en imitatie cut-out relais goed te zien.

4. Diodes

Indien het inwendige van het cut-out relais is vergaan, kun je het oude prutje eruit slopen om er twee diodes in te zetten. Deze diodes gaan nooit kapot en onderhoud is nooit nodig. Het schema wordt dan als volgt.

Als de contactschakelaar aan staat, brandt het lampje op het dashboard (wel wat gedimd, omdat er spanningsverlies is over de onderste diode). Als de dynamo toeren maakt en de spanning oploopt, kan de dynamo zijn stroom kwijt via de bovenste diode aan de stroomverbruikers, zoals ontsteking, laadstroom en verlichting. De diode moet de stroom wel aan kunnen en moet geschikt zijn voor minstens 15 Amp. Als de dynamo op spanning is, gaat het lampje op het dashboard uit, omdat dan aan beide kanten van de onderste diode 6V staat.
De aftermarket levert deze diode uitvoering.

Voor de knutselaars:
Bij Conrad zijn geschikte diodes te verkrijgen. Afhankelijk van de vorm van de diodes moet dan een geschikte bevestiging gemaakt worden met een stripje aluminium, o.i.d. Dit is een klusje voor de echte knutselaar (juist aansluiten en geen kortsluiting maken). Zelf heb ik een gelijkrichtbrug met 4 diodes in één huisje genomen, waarvan er maar twee gebruikt worden. Het voordeel voor mij was de vorm (rechthoekig), die precies klem in het dekseltje past. Op de foto is te zien dat de gelijkrichtbrug is gemonteerd op een koperen koelplaatje. Het principeschema geeft aan hoe de onderste twee van de vier diodes gebruikt worden.

  Deze diodes kunnen 25 Amp. hebben, dus dat is ruim voldoende.

Als je in plaats van dat blokje met de vier diodes, twee losse diodes wilt toepassen, dan kun je b.v het type van afbeelding 1 nemen, zoals verkrijgbaar bij Conrad. Voor de kleine diode kun je het 5 Amp of 6 Amp type gebruiken (600V of 800V type).

Bij toepassing van deze losse diodes komen ze als volgt in het huisje te zitten.

of

Voor de grote diode zijn er dus twee typen verkrijgbaar (SKN  en SKR). Bekijk hoe het voor jou het beste uitkomt. Een klein koelplaatje in de vorm van een aluminium stripje is wel nodig, denk ik. LET OP:  de diode moet wel geïsoleerd opgesteld worden. Dat geldt ook voor de kleine diode. Beide diodes moeten ook trillingsvrij gemonteerd worden, anders breken de aansluitdraden op de duur af (die mechanische problemen heb ik met het blokje met 4 diodes voorkomen, doordat het makkelijker te monteren is).

Uiterlijk verandert er niets aan het cut-out relais. Ook de bedrading van de motor blijft onveranderd.

5. Principe schema motorfiets met de 3-borstel Dynamo

Het electrische schema van de motorfiets is hier in principe weergegeven.

De ontsteking (bobine, bougies, contactpunten) zorgt voor een gemiddeld constante belasting. Met de lichtschakelaar wordt de standaard aanwezige verlichting ingeschakeld, alsmede de tweede veldwikkeling om de extra stroom voor de verlichting te leveren.
De laadstroom voor de accu blijft ook met licht aan, hetzelfde.

6. Zekerheid voor onderweg

Sommige mensen vertrouwen de electrische installatie niet en schaffen een kleine "back-up accu" aan, om in geval van een lege accu, een 'thuiskomertje' te hebben.
Om dit veilig en goed te gebruiken, volgen hier wat richtlijnen, om er zolang mogelijk mee te kunnen rijden.

Benodigdheden:

- Isolatie tape,
- schroevendraaier,
- back-up accu (b.v. type Loodvlies accu, capaciteit 7,2 Ah, zie Conrad website)

Zorg ervoor dat de back-up accu ALLEEN de ontsteking voedt, want:

- de dynamo kan kapot zijn,
- het cut-out relais kan kapot zijn,
- de accu kan kapot zijn ,
- de verlichting kan defect zijn.

Voer daarom de volgende handelingen uit (zie onderstaande figuur):

- Koppel de lege accu los.
- Koppel het cut-out relais los van het boordnet (van de twee aansluitingen die naast elkaar zitten, de rechter losnemen). Isoleer de losgehaalde draad goed met isolatie tape!!! Ook als je denkt dat de dynamo en cut-out relais goed werken, toch loskoppelen! De laadstroom voor de back-up accu kan veel te groot zijn.
- Sluit de back-up accu aan op de losgenomen accu draad (+) en aan massa (-). Isoleer de (+) aansluiting goed met isolatie tape!!!!
- Gebruik geen verlichting
- Verwijder het lampje van het remlicht.

Na deze handelingen kan je de motor starten en heb je de maximale tijd beschikbaar, die je met jouw back-up accu kunt rijden.

Gebruik voor het weer opladen van de back-up accu een druppellader.

7. Ombouwen naar een 2-borstel dynamo

De aftermarket levert onderdelen om deze 3-borstel 32E dynamo om te bouwen naar een 2-borstel dynamo voor 12 V met spanningsregelaar. Zie hiervoor de beschrijving van ProStreetMotorcycles.