Stromgenerator im KFZ – Die Lichtmaschine

Aufbau einer Lichtmaschine

Eine Lichtmaschine befindet sich in allen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Sie versorgt die eingebauten Verbraucher mit dem notwendigen Strom und dient gleichzeitig als Ladegerät für die Batterie, damit auch bei langsam laufendem oder ausgeschaltetem Motor noch ausreichend Energie zur Verfügung steht. Insbesondere der elektrische Anlasser zieht eine große Menge Strom, um den Motor zu starten. Der noch heute verwendetet Name Lichtmaschine hat historischen Ursprung. In den Anfangszeiten des Fahrzeugbaus diente die Lichtmaschine ausschließlich dazu, den Scheinwerfern die nötige Elektrizität zu liefern. Obwohl es bereits Magnetzünder gab, wurden die Fahrzeuge dennoch lange Zeit mit Hand angekurbelt.

Bei der geregelten Lichtmaschine kontrolliert ein Laderegler durch einen Soll-Ist-Vergleich die Erreger-Magnetfeldstärke, damit die Spannung trotz schwankender Drehzahl sowie angeschlossenen Verbrauchern konstant bleibt. Der Laderegler sorgt außerdem dafür, dass die Ladeschlussspannung der Starterbatterie und der höchste zulässige Magnetisierungsstrom nicht überschritten werden. Die noch bei älteren Motorrädern eingebaute ungeregelte Lichtmaschine erhält ihre Spannungsstabilität mittels eines Serienwiderstandes sowie der Streuinduktivität der Wicklung, wodurch sich eine Art Selbstregelung aufbaut.

Es stehen drei Arten der Lichtmaschine zur Verfügung, die Gleichstrom-, die Wechselstrom- sowie die Drehstromlichtmaschine. Gleichstromlichtmaschinen wurden bis in die siebziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts verwendet. In dem sich im Stator entwickelnden Erregerfeld dreht sich hierbei ein Rotor, der die erzeugte Energie in Wechselstrom umwandelte. Die maximal zulässige Drehzahl liegt bei der Gleichstromlichtmaschine deutliche unterhalb derer der Drehstromlichtmaschine. Aufgrund ihres geringen Übersetzungsverhältnisses zum Motor benötigt die Gleichstromlichtmaschine hohe Motordrehzahlen zur Stromproduktion. Wechselstromlichtmaschinen werden heute ebenfalls nicht mehr verwendet, sie wurden zum Beispiel in den 2CV, die Ente von Citroën, eingebaut. Das Prinzip ist einfach, mittels der Drehbewegungen einer Leiterschleife ändert sich der Magnetfluss im Magnetfeld ständig, wodurch die Spannung induziert wird.

Als Nachfolger der Gleichstromlichtmaschine hat sich in den siebziger Jahren die Drehstromlichtmaschine etabliert. Die heute verwendeten Klauenpolgeneratoren erzeugen eine dreiphasige Wechselspannung, die der Bordelektrik respektive Bordelektronik nach der Gleichrichtung zur Verfügung steht. Das Arbeitsprinzip entspricht der Gleichstromlichtmaschine, nur dass bei der Drehstromlichtmaschine die Funktionen von Stator und Rotor vertauscht sind.

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