FER SD 12V

Der SD 12V ist laut Auskunft FER auf der IFMA '98 nur bis 50 km/h bei 28''-Rädern geeignet. Bei kleineren Laufrädern und größeren Geschwindigkeiten wird der FER SD 12V-Sport empfohlen. Dann sind die Kunststoffzahnriemenräder durch solche aus Metall ersetzt. Nach Berichten aus ersten Hand hält die normale Variante gerade mal 1000 km im Generator-Betrieb.

Beim FER SD 12V ist das Zwischengetriebe mit einer Nadelbüchse gelagert. Zusätzlich ist der Leertrum der ersten Stufe mit einem Dünnringradialrillenkugellager als Spannrolle und einer Blattfeder gespannt. Der Generatorläufer ist zahnriemenseitig in einem Rillenkugellager ($d=4$ mm, $D=9$ mm, $B=5$ mm) und auf der anderen Seite in einer, unwesentlich kleineren, Sinterbronzebuchse gelagert. Da scheint mal wieder ein BWLer zugeschlagen zu haben.

Der SD 12V ist als Drehstrom-Generator mit drei Polpaaren in Sternschaltung aufgebaut. Der Luftspalt beträgt ca. 0,37 mm. Das Verhalten des unbelasteten Generators (ohne Elektronik) ergibt sich aus Tabelle 2.22. Es wird eine unbelastete Wicklung am Oszilloskop vermessen; die Werte sind Anhaltswerte, da per Hand angetrieben, nur schwierig eine konstante Drehgeschwindigkeit eingehalten werden kann.

Tabelle 2.22: Generatorverhalten SD 12V (eine Wicklung)

Gemessen		Berechnet
$U_{\mbox{\footnotesize SS}}$	$T$	$U_{\mbox{\footnotesize eff}}$	$f$	$v$
(V)	(ms)	(V)	(1/s)	(km/h)
16	20	5,7	50	5,3
18	10	6,4	100	10,6
40	5	14,1	200	21,2

Durch die Sternschaltung sehen die Gleichrichter die $2\times\cos30=\sqrt{3}=1,73$-fache Spannung.

Die Kabel werden mit einem zweipoligen Stecker mit dem Gehäuse verbunden. Es sind dicke (nicht die dünnen wie bei den Scheinwerfern) 2,8 mm-Flachstecker. Das Kabel ist nur eingecrimpt und kann sehr schnell aus der Steckerhülse abgezogen werden. Die Steckerhülsen wiederum sind nur schwer dem Stecker zu entlocken, um das Kabel nachträglich anzulöten.

Das Schaltbild (Bild 2.19) ist nach bestem Verständnis aufgenommen und in den einigen Bereichen auch nachgemessen. Der Autor kann zwar keinen Fehler mehr entdecken, wird aber aus der Schaltung nicht so richtig schlau! Irgendwo steckt da noch der Wurm drin.

Der BTS 121A ist ein N-Kanal MOS-FET mit 22 A zul. Strom und $R_{\mbox{\footnotesize DS}}$=100 m$\Omega$. Die Spule hat eine Induktivität von $L$=547 mH, Serienwiderstand von $R_{\mbox{\footnotesize S}}$=1,36 $\Omega$@1591 Hz und daraus folgend einen Gütefaktor^2.37 von $Q=40$.

Bild 2.19: Schaltbild des FER 12SD

Über den beiden Widerständen 1,3 und 1,0 $\Omega$ fällt bei Stromfluß eine Spannung ab, die zur Strombegrenzung mit Q1 und Q2 verwendet wird. Die Strombegrenzung setzt bei ca. 0,8 A ein. Dann liegt an Q1 ein $U_{\mbox{\footnotesize BE}}$ von 0,54 V an. Q1 steuert durch und zieht die Basis von Q2 auf negativ, Q2 leitet und legt den Collector auf +.

Zur Spannungsbegrenzung dient die Schaltung um Q3. Sie kann mit dem Trimmer eingestellt werden und ist ab Werk auf 14 V festgelegt. Wird der Spannungsabfall zu groß, so wird Q3 leitend und der Emitter von Q3 wird über die Z-Diode auf + gelegt.

Spannungs- und Strombegrenzung greifen gleichberechtigt auf die Regelung des Längsreglers Q5 über den Steuertransistor Q4 ein. Wenn Q3 oder Q4 leiten, so wird Q4 leitend und zieht den Emitter gegen +. Als der N-Kanal FET Q5 sperrt dann. Q5 wird durch die beiden 10 k$\Omega$-Widerstände dauernd mit 5 k$\Omega$ gegen + gezogen, da kann die Begrenzung von Q4 mit 22 k$\Omega$ auch nichts ausmachen. Das Schaltbild dürfte funktionieren, wenn vom Emitter Q4 nach Masse eine Verbindung existiert. Diese Verbindung liegt unter den Elkos und kann derzeit (Januar 2K), da nur Photos verfügbar sind, nicht nachverfolgt werden.

Wozu die Spule ist, ist dem Autor unklar. Die Schaltung ist ein reiner Längsregler. Wenigstens wurde die notwendige Freilauf-Diode eingebaut.

Das Regelverhalten der Elektronik ist in Bild 2.20 wiedergegeben. Die Einspeisung der Gleichspannung erfolgt hier am ersten Glättungskondensator direkt hinter dem Brückengleichrichter. Die Schaltung hat eine Eigenstromaufnahme von 5 mA@16 V und 8 mA@30 V (Eingangsspannung, hinter dem Gleichrichter eingespeist.

Bild 2.20: Kennlinie der Regelelektronik des SD 12V (gespeist mit Gleichspannung hinter dem Gleichrichter)

Der Versuchsaufbau ist mit dem aus Abschnitt 2.2.3.1 identisch.

Tabelle 2.23: Meßwerte FER SD 12V

v	$R_{\mbox{\footnotesize a}}=10~\mbox{M}\Omega$		$R_{\mbox{\footnotesize a}}=0,1~\Omega$		$R_{\mbox{\footnotesize a}}=12~\Omega$		$R_{\mbox{\footnotesize a}}=24~\Omega$		$R_{\mbox{\footnotesize a}}=29,4~\Omega$
(km/h)	$U$	$P_{\mbox{\footnotesize m}}$	$I$	$P_{\mbox{\footnotesize m}}$	$U$	$\eta$	$U$	$\eta$	$U$	$\eta$
6,2	13	2,47	0,70	12,33	6,2	28,11	8,5	40,54	8,6	40,07
10,3	14	3,62	0,97	8,22	-	10,09	12,9	43,09	13,3	38,73
16,2	14	5,26	-	-	-	-	-	-	13,92	36,85
20,7	14	7,89	-	-	-	-	-	-	13,95	33,74
25,9	14	10,27	0,85	-	-	-	13,93	28,4	13,97	29,53

Mehr als 26 km/h ist beim gewählten Versuchsaufbau nicht möglich. Der SD 12V hat als erster FER-Dynamo eine Spannrolle. Bei der hier verwendeten Drehrichtung, die durch den Versuchsaufbau geometrisch vorgegeben ist, liegt die Spannrolle im Lasttrum. Bei mehr als 200 1/min fängt der Riemen an ruckweise durchzurutschen.