Lichtmaschine Alternator

Energieversorgung im Fluggerät - Lichtmaschine

Auf Englisch wird zwischen Lichtmaschine und Lichtmaschine differenziert, auf Deutsch wird in der Regel nur die Lichtmaschine im Allgemeinen ausgesprochen. Generatoren und Generatoren sind in ihrer Bauweise unterschiedlich und haben verschiedene Leistungsmerkmale. Anlass genug, sich die beiden Ausführungen der Lichtmaschine näher anzuschauen. Das Wort bezeichnet einen DC-Generator mit Kollektor. Der richtige deutschsprachige Name ist daher DC-Generator.

Mit dem englischen Ausdruck Alternator wird dagegen eine Wechselstrom- oder Drehstromgenerator beschrieben. Die Tatsache, dass es zwei verschiedene Typen von Generatoren gibt, ist auf die jeweiligen erforderlichen Techniken zurückzuführen. Bisher wurden daher nur Gleichstromgeneratoren eingesetzt, bei denen ein so genannter Kollektor - auch bekannt als Polumrichter - die Generierung des DC-Stromes sicherstellte. Der Wechselstromkompressor setzt die durch die im Generator drehenden Windungen erzeugte AC-Spannung in eine DC-Spannung um.

In den 1960er Jahren wurde im Automobilsektor die Gleichstromgenerator durch die Wechselstromgenerator oder die Drehstromgenerator ersetzt. Im Generator sind die stromgenerierenden Windungen fest im Generatorgehäuse installiert, die Erregerwicklung dreht sich innen. Über zwei Schleifenringe und Kohlebürsten empfängt die Magnetfeldwicklung den Anregungsstrom zur Generierung des Messfeldes.

Auf den ersten Blick scheinen die Differenzen zwischen DC- und AC-Lichtmaschinen gering zu sein, aber die AC-Lichtmaschine hat einige wesentliche Vorzüge. Beginnen wir mit dem Kollektor des Gleichstromgenerators. Ähnlich wie die Gleitringe der Wechselstromgeneratoren leitet sie den elektrischen Energiefluss über Kohlebürsten weiter. Beim Gleichstromgenerator strömt jedoch der gesamte generierte Strombedarf über den Kollektor und die Kohlebürsten, während beim Wechselstromgenerator nur der verhältnismäßig niedrige Erregungsstrom zur Generierung des Magnetfelds über Schleifenringe und Kohlebürsten abfließt.

Darüber hinaus ist der Kollektor des Gleichstromgenerators aus einer Vielzahl von gegeneinander isolierten Abschnitten aufgebaut, die mit den stromgenerierenden Windungen im Läufer in Verbindung stehen. Dadurch verschleiern auch die Kohlebürsten viel rascher als die Kohlebürsten der Lichtmaschine. Die Kohle eines Generators hält nicht ungewöhnlich die ganze Lebensdauer des Generators. Der DC-Lichtmaschine steht ein weiteres Manko gegenüber, nämlich die Stabilität bei niedrigen Drehzahlen.

Daraus folgt, dass die Übertragung von der Motorwelle auf den Gleichstromgenerator so gestaltet sein muss, dass seine höchstzulässige Geschwindigkeit nicht überschritten werden kann. Deshalb versorgen Gleichstromgeneratoren in der Regel nur dann genügend Leistung, wenn der Antrieb mit Reisegeschwindigkeit gefahren wird. Liegt der Verbrennungsmotor im Ruhezustand oder arbeitet er mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit, wird das Bordnetz nur von der batteriebetriebenen Anlage gespeist.

Wechselstrom- oder Drehstromgeneratoren hingegen erzeugen in der Regel im Leerlauf genügend Spannung, um eine Entladung der Akkus zu verhindern. Andernfalls würde sie die höchstzulässige Akkuspannung überschreiten, sobald die Akkus voll geladen sind. Zur Vermeidung dessen wird der Generator ausgeschaltet, sobald die maximale Spannung der Akkus überschritten wird.

Gleich- und Wechselstromgeneratoren sind hier nicht unterschiedlich, da in beiden Anlagen die Wicklungen des Generators, der das Magnetfeld oder Erregungsfeld erzeugt, ausgeschaltet sind. Nach Absinken der Akkuspannung stellt der Generatorregler die Exciterwicklung wieder an, dieser Prozess wird mehrere hundert Mal pro Sek. durchlaufen. Ein weiteres Relay trenn den Generator vom Stromnetz, sobald die von der Lichtmaschine erzeugte elektrische Energie zu niedrig ist.

Dadurch wird gewährleistet, dass die Akkus nicht durch die Lichtmaschine entleert werden können. Die dritte Relaiseinheit des Reglers reduziert die Stromerzeugung, wenn der höchstzulässige Laststrom überschritten wird, um den Generator vor Überhitzungsschäden zu bewahren. Bei Wechselstromgeneratoren haben die Regulatoren in der Regel nur eine Spannungsregulierung. Es ist nicht notwendig, den Generator bei niedriger Drehzahl auszuschalten, da er keinen Elektrizität aus der batteriebetriebenen Anlage beziehen und aufbrauchen kann.

Darüber hinaus haben die meisten Generatorregler auch die Option, eine Kontrollleuchte, die im Fehlerfall einen Alarm meldet, zu schließen. Ein Drehstromgenerator braucht beispielsweise eine funktionsfähige Blockbatterie, um überhaupt Elektrizität produzieren zu können. Bei vollständig entladener Akkuladung kann das Anregungsfeld nicht ausgebaut werden und es findet keine Stromerzeugung statt. Der Gleichstromgenerator dagegen ist aufgrund seines Remanenz-Magnetismus "selbsterregend" und kann daher auch eine vollständig entleerte Akkus wiederaufladen.

Dazu wird die stromerzeugende oder erregungsfelderzeugende Windung des Generators je nach Typ des Gleichstromgenerators kurz mit dem Pluspol der Batterie verbunden. Die Fehlerbehebung an einem Gleichstromgenerator wird durch Eigenerregung ebenfalls erleichtert. Der Vorteil von Wechselstromgeneratoren liegt darin, dass sie wesentlich geringer sind, wenig Wartung erfordern und auch bei niedriger Drehzahl bei gleichbleibender Performance Elektrizität erzeugen.

Darüber hinaus generieren sie einen sehr gleichmäßigen und wellenarmen Fluss, so dass hörbare Interferenzen über Radio und Headset auf ein Minimum reduziert werden. Weil die Vorzüge des Wechselstromsystems überwogen, ist der Gleichstrom-Generator fast nur in sehr älteren Modellen und Ottomodellen zu finden. Eine Besonderheit ist der Drehstromgenerator 912, der mit einem Wechselstromgenerator geliefert wird, der am Kurbelwellenauslass hinten befestigt ist.

Darüber hinaus kann ein herkömmlicher Generator über einen Keilriemen an der Vorderseite des Motors betrieben werden. Im Gegensatz zu den oben genannten Generatoren weist die hintere Lichtmaschine keine Erregungswicklung auf, sondern wird durch Permanentmagnete angeregt. Der Generatorausgang muss vom Stromnetz abgetrennt werden, sobald die Höchstspannung erreicht ist.

Der z. B. verwendete Generatorregler fällt z. B. zeitweise aus, insbesondere im Mittsommer. Der Rotax-Generator hat den Vorzug, dass er, wie der Gleichstromgenerator, seine Tätigkeit auch ohne angelegte Akkuspannung aufnimmt und dass er durch das Ausbleiben von Kohle und Gleitringen absolut wartungsfrei ist.