| Aufgaben des Generators |
| Mechanische in elektrische Energie umwandeln. |
| Stromversorgung während der Fahrt |
| Ladungserhaltung der Batterie |
| Generatordrehzahl in der Regel höher als Kurbelwellendrehzahl. |
Aufgabe
Der Generator soll bei geringem Eigengewicht mit möglichst hohem Wirkungsgrad und gleich hoch bleibender Spannung schon möglichst ab Leerlaufdrehzahl alle Verbraucher im Kraftfahrzeug ausreichend mit Strom versorgen. Gegenüber der Gleichstrom-Lichtmaschine lädt er auf jeden Fall schon im Leerlauf und hat durch ununterbrochene Schleifringe wesentlich weniger Verschleiß an den Kohlebürsten. Außerdem ist der Regler einfacher, weil keine Strombegrenzung mehr nötig ist. Der Stator-Eisenkern ist ab einem bestimmten Stromfluss magnetisch gesättigt.
Funktion
Mit einem Läufer rotiert ein magnetisches Feld mit je 6 im Wechsel einander folgenden Nord- und Südpolen. Dieses Feld wird wesentlich unterstützt durch eine Wicklung, die über zwei Schleifringe (rechts im Bild 'Rotor mit Klauenpolen') und Kohlebürsten mit dem Minuspol bzw. Spannungsregler verbunden ist. Dadurch kann der Spannungsaufbau in drei jeweils um 120° versetzt im Gehäuse (Stator) angeordneten Wicklungen gesteuert werden.
| Regelung durch Erregerstrom: | Läuferwicklung (Rotor) |
| Erzeugung in: | Ständerwicklung (Stator) |
Diese Wicklungen werden durch Sternschaltung (je ein Ende zusammen) verbunden. An den anderen Enden entsteht zunächst ein dreiphasiger Wechselstrom (Drehstrom). Deshalb ist jedes dieser Enden über eine Minus- und eine Plus- Leistungsdiode mit dem Bordnetz verschaltet. Plusdioden hängen mit ihrer Anode am metallenen Gehäuse, Minusdioden mit ihrer Kathode. Es wird ein möglichst wenig pulsierender Gleichstrom erzeugt.
Es gibt grundsätzlich zwei Arten, den Stromfluss zur Erregerwicklung zu regeln. Bei der herkömmlichen Art bildet ein Regler zusammen mit dem Generator und dem Bordnetz einen Regelkreis. Der Istwert wird dem Ausgang D+ entnommen. Übersteigt dort die Spannung einen bestimmten Wert, wird mit einer leichten Verzögerung der Strom zur Erregerwicklung über DF abgeschaltet. Im Millisekundenbereich fällt jetzt die Spannung an D+ und führt zur Wiedereinschaltung des Stroms in der Rotorwicklung. So geht es hin und her und was davon auf dem Oszilloskop zu sehen ist, nennt man Oberwelligkeit.
Der Strom für die Erregerwicklung kann über drei zusätzliche Dioden (Erregerdioden) bis maximal 5 A abgegriffen werden. Neuere Systeme kommen ohne diese durch die Einbindung der Spannungsregelung in das Energiemanagement aus. Denn der herkömmliche Regler beachtet die Situation der Batterie nicht, könnte also eine wartungsfreie Batterie zum Gasen bringen, was dieser nicht gut tut. Manchmal, z.B. im Schubbetrieb, sollte der Generator dann doch maximal belastet werden. Noch wichtiger als zum Sparen ist das zur Energiemanagement allerdings zur Erhaltung der Wiederstartbereitschaft.
Generatoren werden fast nur noch durch breite Rippenriemen angetrieben und sind bei höherer Leistungsabgabe auch flüssigkeitsgekühlt (ab Bild 7), bei Oberklassemodellen auch aus Gründen der geringeren Geräuschentwicklung. Früher war das Lüfterrad unmittelbar hinter dem Riementrieb angeordnet. Es ist das einzig richtungsgebundene Teil (Bild 3 mit Pfeil). Jetzt sind es evtl. zwei und die sind innen direkt vor den Wärmeerzeugern angeordnet, eine davon unmittelbar vor der Diodenplatte.
Wichtig
Das Abklemmen der Batterie bei laufendem Motor gefährdet die Halbleiterbauteile des Generators und der Steuergeräte. 01/10
Generator