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Wie funzt eine Lichtmaschine und deren Regelung?

Bei modernen Autos ist in der Regel eine Drehstrom Lichtmaschine verbaut. Es handelt sich dabei um einen Generator.

Ein einfacher Generator funktioniert so, daß entweder ein Permanentmagnet sich innerhalb von Spulen dreht und in diesen wegen des sich ändernden Magnetfeldes eine Spannung induziert oder umgekehrt ein paar Spulen sich im Inneren eines Permanentmagneten drehen. Letztere Lösung hat den Nachteil, daß die sich drehenden Spulen die Spannung über Schleifer etc. nach aussen übertragen müssen um sie nutzbar zu machen.

Bei einem Fahrraddynamo drehtsich z.B. im Inneren von Spulen ein Magnet. Die einfachste Lösung. Im Grunde genommen ist dies bei einer Lichtmaschine auch der Fall, ein Magnet dreht sich innen und aussen sind die Spulen. Im Gegensatz zum Dynamo (der eine sinusförmige Wechselspannung erzeugt) sind in einer Lima quasi 3 Spulen jeweils um 120° versetzt angeordnet, weil man so auf kleinerem Raum eine höhere Leistung abrufen kann. Die Spulen sind sogar noch verwoben, aber das geht zu sehr ins Detail.

Es entsteht ein Drehstrom, der über die Diodenplatte oder externe Dioden gleichgerichtet wird. Eine gewisse Restwelligkeit ist aber immer noch vorhanden, wie man schön bei Lichtmaschinenpfeifen hört. Aber das ist eine andere Geschichte und soll ein anderes Mal erzählt werden.

Zurück zum Thema: Die bis jetzt skizzierte Lichtmaschine hat aber einen Haken! Die Spannung ist abhängig von der Drehzahl. Sowas können wir im Auto nicht brauchen. Dort ist eine gleichmäßige Spannung nötig. Hier kommt der Regler ins Spiel.

Man ersetzt nun auch den rotierenden Magneten durch Spulen. Läßt man durch diese über die Schleifkohlen Strom fließen, so wird dieser Spulenkern (Rotor) magnetisch und die Lima erzeugt wieder eine induzierte Spannung. Was tut nun der Regler? Der ist so konstruiert, daß er sich die von der Lima auktuell erzeugte Spannung "ansieht" und steigt diese über 14V, so schaltet er einfach die Stromzufuhr zum Innenrotor ab. Wupps! Der Magnet innen wird unmagnetisch und die Lima liefert keinen Saft mehr. Da dieser Vorgang aber nicht sofort geschieht sondern ein Magnetfeld "langsam" in sich zusammenfällt, geht die induzierte Spannung der Lima zurück. Fällt diese jetzt unter 14V schaltet der Regler die Rotorspulen wieder ein. Bis eben die Spannung wieder über 14V steigt usw. Das passiert bei modernen Autos mit einem Transistor, der mehrere hundert Male pro Sekunde ein und ausschalten kann. Ergebnis: Die Spannung bleibt konstant. Bei hohen Drehzahlen ist also der Rotor im Inneren seltener eingeschaltet als bei niedrigen.

Wovon ist es abhängig, wie schnell die induzierte Spannung der Lima zusammenbricht? Von dem grade geforderten Strom! Das bedeutet: Fordere ich wenig Strom von der Lima, dann braucht das Magnetfeld länger zum Zusammenbrechen, der Regler muß also seltener den Innenrotor einschalten. Ziehe ich mehr Strom fällt das Magnetfeld schneller zusammen und der Regler muß schneller wieder einschalten.

Zieht man von einer Lima jetzt im Leerlauf (hier ist der Rotor im Inneren ja ohnehin schon häufiger an um die 14V zu halten) plötzlich viel Strom, so wird im Extremfall der Rotor im Inneren garnicht mehr ausgeschaltet. Die Lima ist jetzt an ihrem Maximum, was sie an Strom liefern kann. Bei höheren Drehzahlen passiert dies logischerweise erst später, weil da ja ohnehin der Innerotor seltener an sein muß. Bis es da stromtechnisch notwendig ist, den Innenrotor durchgehend an zu lassen dauert es länger. Die Lima kann mehr Leistung abgeben als bei Leerlaufdrehzahl.

Ich hab lehrertypisch an einigen Stellen vereinfacht, aber das grobe Grundprinzip sollte klar werden.

Ach ja: Bei älteren Autos wurde die Regelung tatsächlich von klackernden oder bei den Frequenzen vielmehr summenden Relais vorgenommen, die sehr oft pro Sekunde ein- und ausgeschaltet haben. War natürlich keine sehr haltbare Lösung.

Gruß

Fabian

Hast natürlich recht, wird geändert!

Danke für den Hinweis.

Gruß

Fabian

Klaro, auch bei LiMas sind mehrere Spulen ineinander verwoben. Es handelt sich also nicht um eine reine 120° Anordnung, aber wie gesagt: Das geht zu sehr ins Detail.

Gruß

Fabian