Kfz-Generator: Aufbau, Funktion und elektrische Schaltungen

Der Generator: Aufbau und Funktionsweise

Komponenten eines Generators

• Riemenscheibe

  : Nutzt die Rotation des Motors über den Riemen.

• Lüfter

  : Kühlt die Komponenten des Generators.

• Gehäuse / Endschild

  : Schützt den gesamten Rotor und die Welle, wo auch die Anschlussklemmen des Generators positioniert sind.

• Stator

  : Fester Bestandteil des Generators, in dem sich die Spulen befinden, die den Strom erzeugen.

• Erregerwicklung (Induktor)

  : Kupferdraht, der eine Spule bildet, in der das Magnetfeld erzeugt wird, das den Strom im Rotor induziert.

• Rotor

  : Beweglicher Teil des Generators, der durch seine Erregerwicklung ein Magnetfeld erzeugt. Dieses rotierende Magnetfeld induziert den elektrischen Strom in den Statorspulen. Der Rotor besteht aus einer Welle, die mit einem Magnetkern (Induktor) bestückt ist. Dieser Kern wird aus zwei Stahlteilen gebildet, die 6 oder 8 Pole tragen und stets ein induktives Feld mit 12 bis 16 Polen erzeugen.

• Schleifringe

  : Dienen der Stromzuführung zum Rotor, um das Magnetfeld zu erzeugen.

• Bürsten

  : Übertragen den Strom von den Schleifringen zur Gleichrichterbrücke.

• Brückengleichrichter

  : Ein Bauteil mit 6 oder 9 Dioden, das an jede Phase des Generators angeschlossen ist und den Wechselstrom in Gleichstrom umwandelt.

• Schleifringabdeckung

  : Schützt die Schleifringe und die Gleichrichterbrücke im Inneren.

• Bürstenhalter

  : Ein Bauteil, das die Bürsten fixiert.

• Anschlussklemmen

  : Hier wird der vom Generator erzeugte Strom abgenommen.

Funktionsweise eines Generators

Ein Generator ist ein Stromerzeuger, der die mechanische Energie seiner Welle in elektrische Energie umwandelt. Diese wird zum Laden der Batterie und zur Versorgung verschiedener Komponenten des Autos verwendet. Der Generator erzeugt zunächst Wechselstrom. Der Brückengleichrichter mit seinen Dioden ist jedoch für die Umwandlung dieses Wechselstroms in Gleichstrom verantwortlich.

Elektrische Schaltungen im Generator

Sternschaltung

Bei dieser Schaltung werden die Enden jeder Phase des Stators an einem gemeinsamen Neutralpunkt zusammengeführt. Die Anfänge der Phasenwicklungen werden mit der Gleichrichterbrücke verbunden. Der Phasenstrom ist hierbei gleich dem Leiterstrom. Die Netzspannung ist √3-mal höher als die Phasenspannung.

Dreieckschaltung

Bei dieser Schaltung wird der Anfang einer Phase mit dem Ende der nächsten Phase verbunden, wodurch ein geschlossener Ring entsteht. Die drei Verbindungspunkte werden mit dem Brückengleichrichter verbunden. Die Netzspannung ist hierbei gleich der Phasenspannung. Der Leiterstrom ist √3-mal höher als der Phasenstrom.

Der Spannungsregler

Der Spannungsregler hat die Aufgabe, die Generatorspannung und damit die Bordnetzspannung im gesamten Drehzahlbereich des Generators konstant zu halten, unabhängig von Last und Drehzahl. Die Generatorspannung hängt stark von Drehzahl und Last ab. Um die Verbraucher vor Überspannungen zu schützen und ein Überladen der Batterie zu verhindern, muss die Spannung stets geregelt werden. Der Spannungsregler regelt den Erregerstrom und damit die Stärke des Magnetfeldes im Rotor, abhängig von der im Generator erzeugten Spannung. Dadurch bleibt die Spannung der Lichtmaschine bei unterschiedlichen Drehzahlen und Lasten konstant und der maximale Stromwert wird eingehalten.