Als Generatoren werden im Allgemeinen Objekte bezeichnet, die etwas erzeugen. Meist wandeln Generatoren Bewegungsenergie in elektrische Energie um. Ein elektrischer Generator ist aus technischer Sicht das Gegenstück zum Elektromotor, denn der hat die umgekehrte Funktion, elektrische Energie in Bewegungsenergie umzuwandeln.
Generator (Lichtmaschine) und seine Funktion
Seit Autos wesentlich mehr Strom, als eine Batterie bereitstellen kann, benötigen, haben sie kleine Kraftwerke an Bord. Bei den ersten Automobilen reichte eine Batterie zur Stromlieferung. Steigende Anforderungen machten eine Lichtmaschine notwendig. Aus der eigentlich etwas irreführenden Bezeichnung Lichtmaschine wurde korrekterweise Generator. Immerhin erzeugt der Generator keinesfalls Licht, sondern Strom.
- Aufgabe der Lichtmaschine / des Generators im Auto ist es, mechanische in elektrische Energie umzuwandeln. Damit werden die Stromversorgung während der Fahrt und die Ladungserhaltung der Batterie gesichert. In der Regel ist Generatordrehzahl höher als Kurbelwellendrehzahl.
- Ein moderner Ottomotor benötigt allein als Grundlast für Zündung, Benzinpumpe, Einspritzdüsen und Motorsteuerung zwischen 300 und 400 Watt.
- Zusätzlich ziehen Dauerverbraucher zwischen 100 und 500 Watt Strom für Lüftung und Klimatisierung. Sind alle sogenannten Langzeitverbraucher in Betrieb (beispielsweise Beleuchtung, Radio und Heizgebläse) dann steigt der Energiebedarf um bis zu 1000 Watt an. Viele herkömmliche Generatoren erreichen damit die Leistungsfähigkeit.
Bauformen von Drehstromgeneratoren
Die in Autos eingesetzten Drehstromgeneratoren werden in drei Bauformen (Topfgenerator, Compact-Generator, wassergekühlte Generatoren) eingeteilt. Topfgeneratoren sind häufig in älteren Fahrzeugen eingebaut. Modernere Autos sind mit Compact-Generatoren ausgestattet. Fahrzeuge im Luxussegment und zunehmend Oberklassefahrzeuge werden mit wassergekühlten Elektrizitätswerken ausgerüstet.
- Der prinzipielle Aufbau ähnelt sich, was man am Topfgenerator schön zeigen kann. Das der Stromgewinnung im Generator zugrunde liegende Prinzip ist die elektromagnetische Induktion. Bewegt sich ein elektrischer Leiter innerhalb eines Magnetfeldes, induziert sich in diesem Leiter eine elektrische Spannung. Keine Rolle spielt dabei, ob sich der Leiter oder das Magnetfeld bewegt oder feststeht.
- Die Funktion des Keilriemens ist es, die Welle des Drehstromgenerators anzutreiben, auf der sich die Erregerwicklung befindet. Spezielle Schleifringe (zwei Klauenpole) umschließen die Spule. Beim Betrieb mit den beiden Klauenpolen baut die Erregerwicklung ein inneres Magnetfeld auf. Aufgrund der Anordnung der Klauenpolhälften entstehen abwechselnd Nord- und Südpole.
Die von Drehstromgeneratoren erzeugte Wechselspannung wandelt ein Gleichrichter in eine Gleichspannung um, mit der Batterie und Bordnetz versorgt werden können. Den Strom in der Erregerwicklung steuert ein spezieller Feldregler. Der übernimmt die Funktion, die Höhe der Generatorspannung vorzugeben und bei jeglicher Motordrehzahl konstant zu halten.
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