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Generator

Glossar

Bezug zum Kraftfahrzeug

Hilfseinrichtung
Maschine, Motor
Ladestrom, Batterie, Anlasser

 

Allgemeine Beschreibung

Der Generator ist ein Hilfsaggregat, das die Batterie auflädt, um in erster Linie das Starten des Motors zu ermöglichen. Darüber hinaus soll stets sichergestellt sein, dass die verbauten Komforteinrichtungen auch bei nicht laufendem Motor einwandfrei funktionieren. Zuletzt, eine ebenfalls äußerst wichtige Aufgabe: Der Motor selbst benötigt mit seinen Komponenten ebenfalls eine nicht unerhebliche Menge Strom, um laufen zu können. Den größten Anteil nimmt die Zündung ein, gefolgt von dem Motormanagement und Hilfseinrichtungen.
Ein Generator muss so beschaffen sein, dass er eine möglichst konstante Spannung über das gesamte Drehzahlband bei jeder Belastung zur Verfügung stellt, um starke Schwankungen im Bordnetz und somit auch erhebliche Folgeschäden zu verhindern. In der Regel sind Generator und Starter direkt mit der Batterie verbunden und sind nicht abgesichert.

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Funktionsbeschreibung

Das Gehäuse eines üblichen Generators im Kraftfahrzeugbereich besteht im Wesentlichen aus dem Antriebslagerschild, hier mit einem roten Pfeil gekennzeichnet, und dem hinteren Lagerschild, hier mit einem orangenen Pfeil gekennzeichnet, das auch die Diodenplatte aufnimmt. Die Hauptaufgabe der Lagerschilde ist in erster Linie die beiden Hauptlager für die Generatorwelle aufzunehmen. Zwischen ihnen befindet sich der Ständer oder Stator mit drei Ständerwicklungen, hier mit einem blaune Pfeil gekennzeichnet. Quer durch alle drei Bauteile hindurch verläuft der Läufer oder Rotor mit der Erregerwicklung, hier mit einem grünen Pfeil gekennzeichnet.
Technisch kann bei dieser Bauweise nur Wechselspannung erzeugt werden. Durch die drei ineinander verschachtelten um 120° versetzten Ständerwicklungen werden drei überlagerte Wechselspannungen erzeugt, auch Drehspannung genannt. Durch die besonderen Anforderungen in einem Kraftfahrzeug, muss der Generator nicht nur eine Spannung erzeugen, sondern muss sie auch auf die besonderen Bedürfnisse hin aufbereiten. Schon bei geringer Drehzahl soll die Nennspannung erreicht werden und gleichzeitig ein hoher Strom abrufbar sein. Auch bei weiter steigender Drehzahl muss die Spannung konstant bleiben, um das Bordnetz nicht zu überlasten. Da alle Verbraucher im Kraftfahrzeug auf eine Gleichstromversorgung angewiesen sind, muss eine möglichst konstante Gleichspannung erzeugt werden, die möglichst nicht wellig ist.
Eine gute Glättung der Spannung wird durch die Diodenplatte in Verbindung mit den drei Ständerwicklungen erreicht. Die Diodenplatte ist ein Hochleistungsgleichrichter, der beide Halbwellen nutzt, indem auch die negativen Halbwellen in den positiven Bereich transformiert werden. Dazu kommt der Einsatz von drei Ständerwicklungen, da sich dann die jeweiligen Halbwellen überlagern, und so die hinter dem Gleichrichter resultierende Gleichspannung wesentlich glatter wird.
Der Hochleistungsregler, regelt die Erregerspannung, durch die ein Magnetfeld in der Erregerwicklung aufgebaut wird. Das ist notwendig, damit in den Ständerwicklungen durch die Kombination von Magnetfeld und Drehung der Erregerwicklung eine Spannung induziert werden kann. Diese so erzeugte Spannung wird in den zuvor beschriebenen Komponenten weiterverarbeitet.
Der Hochleistungsregler ist neben den stromerzeugenden Komponenten des Generators ein ebenfalls äußerst wichtiges Bauteil. Er ist dafür verantwortlich, dass die Generatorspannung in einem festgelegten Bereich liegt. Dies' geschieht durch die Beeinflussung der Ausgangsspannung des Reglers, die als Arbeitsstrom auf die Erregerwicklung im Rotor wirkt. Je höher dort die Spannung ist, desto höher ist auch die Spannung, die der Generator liefert. Auf der anderen Seite ist die Ausgangsspannung des Generators aber auch von der Wellendrehzahl abhängig; je schneller diese dreht, desto höher ist die Generatorspannung. Der Regler hat einen Eingang, der die Ausgangsspannung des Generators misst. Die Ausgangsspannung des Generators ist das Resultat von Generatordrehzahl und Erregerspannung. Liegt die Generatorausgangsspannung unterhalb der Mindestsollspannung, muss der Regler die Erregerspannung erhöhen; ist sie oberhalb der Maximalsollspannung, muss der Regler die Erregerspannung verringern.

 
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