DE HARLEY-DAVIDSON GELIJKSTROOMDYNAMO

De Big Twins vanaf 1970 en de Sportster modellen vanaf eind 1984 zijn uitgerust met wisselstroomdynamo's. Dat werd in die tijd mogelijk omdat er betrouwbare elektronica op de markt was gekomen die grote vermogens kon verwerken. Voor die tijd was dat niet mogelijk en moesten onze motoren het doen met een gelijkstroomdynamo. Ook in deze gelijkstroomdynamo's is een evolutie geweest. Eerst waren het 3-borstel dynamo´s die een vast ingestelde laadstroom hadden, later ging men de levering van stroom regelen naar de vraag van de accu. In dit artikel gaan we eens wat dieper in op de oervader van de dynamo's.

De werking
De werking van de gelijkstroom dynamo is verschrikkelijk eenvoudig maar helaas verre van hi-tech. Een anker draait tussen magneten en wekt op die manier elektriciteit op. Eigenlijk een wat verbeterde versie van de bekende dynamo die ook op je fiets zit (en nooit werkt). Om het contact tussen het draaiende anker van de gelijkstroomdynamo en de rest van de motor te verkrijgen, worden koolborstels gebruikt die over contacten van het anker "slepen". Je begrijpt dat er veelbewegende delen in zo´n dynamo zitten, die allemaal slijten, speling krijgen, vuil worden, etc. Bovendien is de laadstroom bij dit type dynamo´s dermate laag dat een motor die vaak elektrisch gestart wordt tijdens veel korte ritten de accu meer ontlaad dan dat hij bijgeladen wordt. De eerste 3-borstel dynamo´s kunnen ongeveer 18 Watt leveren, de latere 6 volt 2-borstel systemen zo´n 90 watt, de 12 volt 2-borstel systemen leverden zelfs 120 watt.

In 1970 ging men de Big Twins met een wisselstroomdynamo uitrusten om zo meer betrouwbaarheid en een groter laadvermogen te verkrijgen. Bij een wisselstroomdynamo zit het veld vast op het carter gemonteerd en draait een op de krukas gemonteerde magneet om deze spoelen, waardoor electrisiteit wordt opgewekt. Alle onderdelen die bij de oudere modellen voor problemen zorgden, zoals koolborstels en lagers, zijn bij dit systeem overbodig hetgeen een veel grotere betrouwbaarheid geeft. Bij deze wisselstroomdynamo´s is ook te zien dat de materialen steeds beter in staat waren om grote vermogens te verwerken. In 1970 was het vermogen 180 watt, in 1976 werd het 213 watt, in 1981 ging men naar 264 watt en vanaf 1989 zijn deze dynamo´s zelfs 384 watt. Zelfs een vrij lege accu is met dit vermogen weer snel op spanning en kan onbekommerd zijn werk doen.

De 3-borstel dynamo
De allereerste dynamo´s waren van het 3-borstel model en werd model 32E genoemd. Het komt er op neer dat de dynamo een vast ingestelde laadstroom geeft, onafhankelijk hoe veel stroom er gebruikt wordt of hoe vol de accu is. Men had op de HD-fabrieken uitgerekend hoeveel stroom een motorfiets gebruikte voor de ontsteking, het remlicht en de claxon tijdens een gemiddelde rit en deze stroom werd vast ingesteld op de dynamo. Dit instellen werd dan gedaan met een beweegbare derde koolborstel. Door deze beweegbare koolborstel naar links (minder laden) of rechts (meer laden) te draaien kon men de laadstroom instellen. Nu krijg je met dit systeem natuurlijk een probleem als je de verlichting van de motor aanzet en meer stroom gaat gebruiken. Door de grotere stroomafname zou de motor er na een tijdje vanzelf mee stoppen omdat de accu leeg raakt. Hier had men een vernuftige oplossing voor bedacht. In de dynamo is een aparte veldspoel gemonteerd voor de verlichting. Als met het contactslot de verlichting wordt ingeschakeld, wordt er tevens een plus van de accu op deze veldspoel gezet, waardoor de dynamo precies de hoeveelheid extra stroom gaat leveren die de verlichting nodig heeft. Je zult begrijpen dat het bij dit systeem niet mogelijk is om andere lampen met een ander vermogen te monteren. De boel raakt dan in de war. Vergeleken met carbidverlichting was dit systeem in die tijd de hemel op aarde. Tegenwoordig heeft men minimaal een dynamo op de Big Twin modellen die zo'n 32 Ampére laadstroom kan leveren en dat is geheel andere koek dan de 2,5 Ampére van het 3-borstel systeem.

De 2-borstel dynamo
Omdat men met de 3-borstel dynamo toch vrij vaak met een lege accu stond, ging men in 1958 over op een beter systeem. Bij de nieuwe 2-borstel model dynamo koos men voor een dynamo die veel meer stroom kan leveren, waarbij een spanningsregelaar de accu "meet" en precies die laadstroom naar de accu doorgeeft die de accu nodig heeft. Hiermee waren natuurlijk veel problemen opgelost. Bij een lege accu zorgt de spanningsregelaar ervoor dat de laadstroom maximaal is, als de accu vol is stopt het systeem met laden zodat de accu niet kapot gaat of "droog kookt". Nu blijft natuurlijk wel het nadeel van bewegende onderdelen met de bijbehorende slijtage en onderhoud, maar desondanks was dit een gigantische verbetering ten opzichte van het 3-borstel systeem. In 1965 werd deze dynamo wat gewijzigd zodat hij geschikt was voor 12 volt. De oude 2-borstel 6 volt dynamo´s zijn dan ook eenvoudig om te bouwen naar 12 volt. In 1970 waren de Big Twins overgegaan op een wisselstroomsysteem, bij de Sportster gebeurde dit pas in 1985. Van 1982 tot en met 1984 heeft men op de Sportster nog een zwaardere 12 volt 2-borstel dynamo gemonteerd. Daarna kwam er ook standaard een wisselstroomdynamo op deze modellen.

Het relais
Op de oude modellen HD's met een 3-borstel dynamo zit voor op het motorblok een relais. Vaak wordt dit relais ten onrechte uitgescholden voor "spanningsregelaar". Dit is echter absoluut niet waar. Dit relais zorgt er alleen voor dat de stroom wel van de dynamo naar de accu kan lopen, maar niet de andere richting op. Een dynamo is eigenlijk ook een elektromotor. Als je de motor uit zet en het relais zou niet tussen de dynamo en de accu zitten, ging er een stroom van de accu naar de dynamo lopen en deze zal dan als elektromotor willen gaan draaien. Omdat de dynamo als elektromotor niet sterk genoeg is om het motorblok te laten draaien, zal hij blokkeren, te warm worden en verbranden. Het relais zorgt er dus gewoon voor dat de stroom wel van de dynamo naar de accu kan lopen, maar niet terug. Toen in 1938 dit relais ontworpen werd, was het een bijzonder inventieve uitvinding. Vandaag de dag is deze constructie natuurlijk volledig achterhaald en erg onbetrouwbaar. Een eenvoudige diode van 1 Euro doet precies hetzelfde als dit relais, heeft geen bewegende delen en gaat levenslang mee. Er zijn kabeltjes op de markt met een ingebouwde diode. Omdat ik echter vind dat je bij oude modellen alles zo veel mogelijk op origineel moet laten lijken, gebruik ik altijd het originele huis van het relais, sloop het binnenwerk eruit en vervang dit door een diode.

De spanningsregelaar
Bij de 2-borstel systemen ging men een spanningsregelaar toepassen. Dit waren grote lompe dingen, die bovendien ook nog met mechanische relais werken. Zij konden slecht tegen trillen en waren storingsgevoelig. Gelukkig zijn er tegenwoordig elektronische modellen op de markt die al deze problemen niet hebben en probleemloos hun werk doen. Kies wel altijd voor kwaliteitsmerken en vergeet "Taiwan".

Revisie
De revisie van een gelijkstroomdynamo is niet gecompliceerd. Je hebt er echter wel een testkast voor nodig. Vroeger stonden deze dingen in elke werkplaats, tegenwoordig zul je ze haast niet meer vinden in een moderne garage omdat vandaag de dag alles is voorzien van wisselstroomdynamo´s. Je begint met de dynamo te demonteren en alles goed schoon te maken. Als de koperen lamellen op het anker ingelopen of beschadigd zijn moet het anker even voorzichtig afgedraaid worden, zodat de koolborstels in de toekomst weer netjes hun werk kunnen doen. Eerst controleren we alle onderdelen op het oog en kijken of de isolatie nergens beschadigd is, of er niets verbrand is, enz. Met een ohmmeter meten we nu of de velden nog goed geïsoleerd liggen ten opzichte van het huis en we meten de weerstand van de beide velden. De weerstand van de velden verschilt per model, dus de juiste waarde moet je even in je werkplaatsboek opzoeken. Nu gaan we met het anker aan de gang en hierbij heb je een ankertester nodig. Deze testers worden ook wel "growler" genoemd omdat zij tijdens het meten zo´n afgrijselijk gegrom veroorzaken. Met het anker in de growler testen we eerst op kortsluiting. Draai het anker langzaam rond en houdt een zaagblad net boven het anker. Als het zaagblad op één of meerdere punten gaat vibreren, betekent dat er een kortsluiting aanwezig is. Na deze controle gaan we testen op onderbreking. Met het testcontact van de growler meten we steeds twee lamellen van het anker. De meter van de growler moet tijdens deze meting tussen alle lamellen een gelijke uitslag geven. Als alle onderdelen goed bevonden zijn, kunnen we de dynamo weer samen gaan bouwen. Monteer altijd nieuwe kogellagers en oliekeerringen bij de opbouw en ga niet bezuinigen door oude materialen te monteren. Deze onderdelen worden zo zwaar belast dat je ze gewoon moet vervangen. Ook vervang je natuurlijk altijd de koolborstels en de bijbehorende veren. Alleen de koolborstels vervangen is niet goed, de oude veren hebben hun kracht verloren en zullen de borstel niet meer goed op het anker drukken, waardoor dit sneller inbrandt.

Polariseren
Een dynamo moet na montage altijd gepolariseerd worden. Als je dit vergeet, weet de dynamo niet wat zijn plus of min is en gaat allerlei vreemde dingen doen die je niet van hem verwacht. De gevolgen van de montage van een ongepolariseerde dynamo zijn meestal een kapotte spanningsregelaar, een lege accu en een kapotte dynamo. Als je de dynamo weer in elkaar hebt gezet, verbind je een accu met de minpool aan het huis van de dynamo. Verbindt een draad van de pluspool van de accu met A aansluiting van de dynamo. Daarna verbind je zeer kort even de F aansluiting van de dynamo met massa. Nu is de dynamo gepolariseerd en kun je hem monteren en de spanningsregelaar aansluiten. Meet altijd even de laadstroom na de montage op de motor ter controle.

 

 

 
Links een 2 borsteldynamo en
rechts een 3 borstel model.

 
De verstelbare 3e borstel van een
dynamo voor een Liberator.

 

Links een origineel relais, rechts een
omgebouwd model met diode

 
Een kit om een 6 volt dynamo om te bouwen naar 12 volt

 

Het testen van een anker op sluiting met
behulp van een "growler"

 
Daarna testen we nog een keer op onderbreking van de wikkelingen

 
De nieuwe velden zijn geplaatst en de boel kan worden afgemonteerd
 

 


terug