Der Generator im Kraftfahrzeug
Die Anforderungen an einen Generator im
Kraftfahrzeug werden immer höher, da immer mehr vorhandene Stromverbraucher in elektrischen und elektronischen Einrichtungen für einen höheren Strombedarf sorgen. Während die ersten Fahrzeuggeneratoren ausschließlich zur Stromversorgung der Beleuchtungsanlage eingesetzt wurden (daher kommt auch die Bezeichnung Lichtmaschine), funktionieren heute die meisten Einrichtungen im Fahrzeug elektrisch bzw. elektronisch. Heutige Generatoren für Fahrzeuge liefern enorme Ausgangsleistungen. Diese können je nach
Fahrzeugtyp beim PKW bis zu etwa 3 kW betragen. Dies ist auch notwendig, da der Generator neben der Versorgung der elektrischen Verbraucher im Fahrzeug während der Fahrt auch dafür zuständig ist, die Autobatterie aufzuladen. Fällt der Generator aus, bleibt die
Fahrzeugbatterie als einzige Stromquelle übrig. Diese würde sich innerhalb kürzester Zeit vollständig entladen. Der Generator gehört somit zu den wichtigsten Aggregaten im Fahrzeug.
Funktion und Vorteile des Drehstromgenerators
Der mechanische Antrieb
Der Generator oder auch die Lichtmaschine wird vom
Fahrzeugmotor üblicherweise über einen Riementrieb angetrieben. Heute handelt es sich dabei meistens um einen Riementrieb über Keilrippen- oder Keilflachriemen. Die früher eingesetzten gewöhnlichen
Keilriemen reichen bei modernen Fahrzeugen wegen der hohen elektrischen Leistungen der Aggregate und der damit verbundenen notwendigen Antriebskraft in der Regel nicht mehr aus.
Die Erzeugung von Drehstrom und die Umwandlung in Gleichstrom
Heutige Lichtmaschinen oder auch Generatoren werden als Drehstromgeneratoren oder Drehstromlichtmaschinen bezeichnet. Sie erzeugen drei phasenversetzte Wechselspannungen, die über einen eingebauten Gleichrichter in eine Gleichspannung umgewandelt werden. Drehstromlichtmaschinen haben sich mittlerweile im Kraftfahrzeug durchgesetzt, da sie gegenüber den früher verwendeten Gleichstromlichtmaschinen einige Vorteile aufweisen. So ist es beispielsweise beim Drehstromgenerator die fest installierte Statorwicklung, welche für die eigentliche Stromversorgung zuständig ist und nicht die auf dem Rotor angebrachte Wicklung, wie dies beim Gleichstromgenerator der Fall war. Beim Drehstromgenerator dient der Rotor dazu, das Erregerfeld zu erzeugen, das in den Spulen der Statorwicklung die erzeugten Wechselspannungen induziert. Die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt ebenfalls über die Rotorwicklung, welche über den in der Lichtmaschine bzw. dem Generator eingebauten Laderegler angesteuert wird. Hieraus ergibt sich ein weiterer Vorteil des Drehstromgenerators. Es ist nicht mehr der hohe Laststrom, welcher mithilfe von Kohlebürsten über den Rotor übertragen werden muss, sondern lediglich der wesentlich geringere Steuerstrom zum Erzeugen des Erregerfeldes. Je höher dieser Steuerstrom ist, desto stärker wird das Erregerfeld und somit die Abgabeleistung des Drehstromgenerators.
Die Spannungsregelung
Die Ausgangsspannung des Drehstromgenerators darf nicht zu hoch ansteigen, da sonst empfindliche elektronische Einrichtungen im Fahrzeug beschädigt werden könnten. Außerdem darf die Fahrzeugbatterie nur mit einer Ladespannung bis zu einer bestimmten Höhe geladen werden, da sie sonst anfängt zu gasen und ebenfalls beschädigt wird. Die Ausgangsspannung wird über einen elektronischen Laderegler ab einem gewissen Spannungswert abgeregelt, um diese Überlastungen zu verhindern. Dies geschieht über die Erzeugung des vom Rotor erzeugten Magnetfeldes.
Die Auswahl des richtigen Drehstromgenerators und der Einbau
Je nach Fahrzeugtyp unterscheiden sich die Befestigungsmöglichkeiten der Aggregate zum Teil erheblich. Beim Anschluss des Generators sollte größter Wert auf einwandfreie elektrische Verbindungen gelegt werden. Bereits geringe Übergangswiderstände durch korrodierte Anschlüsse können für Fehlfunktionen und Beschädigungen des Aggregats sorgen. Dies gilt übrigens auch für die Montage des Generators, da die elektrische Verbindung für den Minuspol über das Gehäuse des Generators und den Motorblock hergestellt wird.
Zum Expertenwissen
