Lichtmaschine

 

Als Lichtmaschine (kurz: Lima) bezeichnet man beim Automobil den Stromerzeuger, der die elektrischen Geraete an Bord eines Autos mit Strom versorgt und die Autobatterie auflaedt. Es handelt sich um einen elektrischen Generator.

Die Lichtmaschine wird mit einem Riementrieb (z.B. Keil- oder Flachriemen) vom laufenden Motor als Nebenaggregat mit angetrieben. Nur bei sich drehender Lichtmaschine kann ein Strom an die Autobatterie und den angeschlossenen Verbrauchern bereitgestellt werden. Die bereitzustellende elektrische Leistung folgt synchron mit der erforderlichen Leistung. Sie ist gleich der bereitzustellenden mechanischen Leistung und wirkt als bremsendes Drehmoment auf den Motor.

Bei kleinen Lichtmaschinen-Drehzahlen (Motor im Leerlauf) ist die elektrisch abgebbare Leistung begrenzt, d.h. kleiner als die theoretisch moegliche Leistung. Wird mehr elektrische Leistung gefordert, muss die Differenz der Bleiakku als Puffer bereitstellen.

Gleichstromgenerator

Frueher waren die Lichtmaschinen Gleichstromgeneratoren, die aber den Nachteil hatten, erst bei hoeherer Drehzahl einen nennenswerten elektrischen Strom zu produzieren. Das fuehrte vor allem im winterlichen Betrieb in der Stadt haeufig wegen der niedrigen Drehzahlen der Lichtmaschine und voller Wagenbeleuchtung und der elektrisch heizbaren Heckscheibe zu entladenen Starterakkus. Darueber hinaus wurden die elektrischen Verbraucher im Auto ueber die Jahre immer vielfaeltiger und brauchten mehr elektrischen Strom.

Drehstromgenerator

Seit den 1970er Jahren werden Drehstromgeneratoren verwendet, die schon bei der Leerlaufdrehzahl des Motors einen nennenswerten elektrischen Strom liefern und wesentlich kleiner als die Gleichstromlichtmaschine gebaut werden koennen. Der erzeugte 3-Phasen-Drehstrom wird durch Hochleistungs-Halbleiterdioden in Gleichstrom umgewandelt. Die so genannte Diodenplatte ist in der Lichtmaschine integriert.

Aktuelle Drehstromlichtmaschinen sind durch Hauptstromzenerdioden vor gefaehrlichen ueberspannungen intern geschuetzt und damit fuer einen Betrieb ohne Batterie geeignet.

Bleiakku als Referenz

Im Gegensatz zu den Gleichstromlichtmaschinen mussten frueher Drehstromlichtmaschinen immer an eine Batterie angeschlossen sein. Diese Drehstromlichtmaschinen benoetigten den Bleiakku immer als Referenz einer stabilen Spannung mit geringen Innenwiderstand, damit die Halbleiter-Sperrschicht der Gleichrichterdioden nicht durch ueberspannung "Durchschlagen" und damit unbrauchbar wurden. Wichtig ist daher auch eine sichere elektrische Verbindung zwischen der Lichtmaschine und dem Bleiakku. Schon korrodierte Anschluesse fuehrten haeufig zu Ausfaellen von Gleichrichterdioden.

Abgabeleistung

Die moegliche Abgabeleistung der Lichtmaschinen von ueblichen PKW liegt bei (2 ... 3) kW. Bei 14 Volt Bordspannung fliesst somit ein elektrischer Strom von bis zu (I=P/U = 3000W/14V) 215 Ampere.

Da die Spannung eines Generators stark mit der Drehzahl und der angeschalteten Last schwankt und diese Schwankungen beispielsweise zu starken Helligkeitsschwankungen der Scheinwerfer oder zu unzureichender oder zu starker Ladung der Batterie fuehren wuerden, ist es notwendig, diese Schwankungen mit einem Generatorregler auszugleichen.

Regler fuer Drehstrom-Lichtmaschinen

Dazu wird bei Drehstrom-Lichtmaschinen das elektrisch erzeugte Magnetfeld des Lichtmaschinen- Rotors durch einen ueblicherweise auf der Antriebsseite entgegengesetzten Seite angebauter integrierter Schaltkreis, den elektronischen Laderegler, beeinflusst. Durch diesen Laderegler wird auch der maximal moegliche Ladestrom als auch die Maximalspannung limitiert. Der so genannte Erregerstrom wird ueber Schleifringe dem Rotor-Elektromagnet zugefuehrt.

Die vom Stator gleichgerichtet abgegebene Ist-Spannung mit einer internen, stabilen Referenzspannung verglichen und entsprechend die Staerke des Magnetfeldes durch mehr oder weniger Stromfluss nachgeregelt.

Regler fuer Gleichstrom-Lichtmaschinen

Diese elektromechanische Regler beeinflussen das Magnetfeld des Stators und in Neukonstruktionen nicht mehr gebraeuchlich. Eine Beschreibung ist unter den Weblinks zu finden.