Moin Moin !
Aber man sieht mal wieder, dass hier manchmal auch Halbwissen unterwegs ist
Wenn dir deine "neuen Erkenntnisse" deine Werkstatt erzählt hat , dann ist dazu anzumerken , dass dort noch nicht einmal Halbwissen herrscht.
Richtig ist jetzt aber wohl doch: Eine Autobatterie braucht zum Aufladen Gleichstrom.
Das ist richtig!
Die Drehstromlichtmaschine erzeugt aber Wechselstrom.
Das ist zwar nicht ganz richtig , aber ich lasse das mal so gelten. Ganz richtig wäre: Die Drehstromlima erzeugt 3 Wechselspannungen , die um je 120 Grad phasenverschoben sind.
Dieser wird durch den Regler (auch: Gleichrichter) in Gleichstrom umgewandelt.
Das ist nun wirklich vollkommener Quatsch! Der Regler hat mit der Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung nicht das Geringste zu tun!
Das müsste auch der absolute Nichtelektriker logisch erkennen , denn auch die Gleichstromlima benötigt einen Regler!
Insofern hatte meine Werkstatt dann doch irgendwie Recht, wenn sie sagt, dass das Auto eine Gleichstromlichtmaschine hat.
Nein , du hast eine Drehstromlima. Dieser Begriff ist seit über 50 Jahren so festgelegt, auch wenn die Drehstromlima letztendlich auch Gleichspannung liefert.
Genauso könnte man den Begriff "Drehstrom" nehmen , der ist auch irreführend, weil der "Strom" sich nicht dreht. Es handelt sich um ganz normalen Wechselstrom, allerdings gleich mit 3 Phasen, die, wie schon geschrieben , um 120 Grad phasenverschoben sind. Das bedeutet, das jede Phase zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert sinusförmig wechselt (bei unserem Stromnetz 50 mal /sec zwischen +400V und -400V ) , dabei ist die nächste Phase 120Grad "später" mit ihrem Maximum dran.
Nimmt man jetzt 3 Spulen mit Eisenkern und ordnet diese am Ende eines gedachten "Y" mit 120 Grad zwischen den Schenkeln an, und schliesst jetzt jede dieser Spulen an eine andere Phase an, so erhält man ein elektromagnetisches Feld, welches 50 mal pro Sekunde alle 3 Spulen nacheinander durchläuft . Das ist das sogenannte "Drehfeld" , wenn wir darin noch einen einpoligen Kurzschlussläufer drehbar einsetzen, wird dieser vom Feld mitgerissen und wir haben den denkbar einfachsten Drehstrommotor, einen einpoligen Kurzschlussläufer , der eine Drehzahl von nominell 3000/min (50 x 60 sec) einhält. Nominell deswegen , weil er etwas langsamer drehen muss als das Drehfeld , sonst würde nichts mehr in den Läufer induziert werden. Je stärker der Drehzahlunterschied, desto stärker die Induktion , desto stärker auch das Drehmoment. Daher liefert ein solcher Motor das höchste Drehmoment im Stillstand.
Magnetismus und "Strom" hängen immer zusammen! Bewegt sich ein Leiter in einem Magnetischen Feld, so wird im Leiter eine Spannung induziert. Umgekehrt, fliesst ein Strom durch einen Leiter , umgibt diesen ein Magnetfeld.
Nun aber zurück zur Lima ! Die Drehstromlima liefert also 3 Wechselspannungen , diese werden durch Dioden gleichgerichtet. Das sind elektrische Bauteile , die den Strom nur in eine Richtung durchlassen. Wegen dieser Eigenschaft spricht man auch von "Halbleitern" . Es wird also an jede der 3 Ausgänge der Spulen , die je eine Wechselspannung erzeugen , 2 Dioden angeschlossen , die unterschiedlich gepolt sind. Eine leitet die positive Halbwelle zum Pluspol der Lima, die andere die negative Halbwelle zum Minuspol ( = Gehäuse). Es sind also 6 Dioden erforderlich , um alle 3 Wechselspannungen in eine Gleichspannung umzuwandeln.
Diese Dioden sind empfindlich , Überspannungen , Hitze mögen sie gar nicht , sie können durchschlagen (leiten dann in beide Richtungen ) oder durchbrennen (leiten gar nicht mehr).
Ganz anders die Gleichstromlima ! Diese erzeugt nur eine einzige Phase , und das ist bereits eine Gleichspannung, weil hier die "Gleichrichtung" mechanisch erfolgt. Das magnetische Feld wird durch eine Spule erzeugt , diese sitzt im Gehäuse. Darin rotiert der Läufer, der etliche Spulen trägt , die an ihrem Ende mit eine Platte des Kommutators verbunden sind. Dabei liegen die Enden einer Spule sich immer gegenüber , und auf dem Kommutator laufen die Kohlen , diese sitzen sich deshalb auch gegenüber. Es ist also immer nur eine oder 2 Spulen , die gerade Kontakt mit den Kohlen haben , die anderen sind gerade nicht angeschlossen. Da das Magnetische Feld konstant ist und , da ja auch die Kohlen ihren Standort nicht ändern, sich immer eine angleicher Stelle im gleichen feld befindliche Spule das magnetfeld durchläuft, wird auch immer die gleiche Spannung in der jeweiligen Spule induziert, es handelt sich also um eine Gleichspannung , die nur in ihrer Höhe variabel ist.
Und nun zum Regler !
Egal , ob Drehstrom oder Gleichstrom , jede Lima liefert eine Spannung, die ausser von der Bauform (die ja sich nicht im Betrieb ändert, sondern als Konstante vorliegt) , mit steigender Drehzahl ansteigt und bei Belastung abfällt.
Damit ist die Lima erstmal unbrauchbar, weil eine konstante Spannung unbedingt erforderlich ist , und zwar in Höhe der Ladeschlussspannung der Batterie. Eine höhere Spannung würde die Batterie zerstören , eine zu niedrige die Batterie nicht laden können.
Also brauchen wir ein Bauteil , welches die Ausgangsspannung der Lima erkennt und dafür sorgt , dass diese exakt eingehalten wird. Das ist der Regler , der heisst so , weil er genau dieses regelt.
Vereinfacht dargestellt funktioniert das folgendermassen : Eine Lima hat ja kein eigenes Magnetfeld , sondern dieses wird elektrisch erzeugt, d.h. indem Strom von der Batterie genommen wird und in der Lima durch die Feldspulen geschickt wird.
Je mehr Strom durch die Feldspulen geschickt wird, desto stärker deren Magnetfeld und desto höher dann die induzierte Spannung in den Spulen , die den Limastrom liefern.
Der Regler vergleicht also die Batteriespannung mit der aus der Lima kommenden und schaltet dann je nach Unterschiedlichkeit verschiedene Widerstände in die Leitung , die zu der Feldwicklung führt oder unterbricht diese ganz. Diese Vorgänge spielen sich mehrfach pro Sekunde ab. es wird also der Strom , der durch die Feldwicklungen fliesst , ständig unterschiedlich stark heruntergeregelt. Mechanische Regler haben deshalb etliche Widerstände, Magnetspulen und Unterbrecher im Inneren und unterliegen daher auch einem Verschleiss. Elektronische Regler dagegen regeln praktisch verschleissfrei und vor allem stufenlos , bei Limas, die eine zu geringe Leistung habe, kann daher ein elektronischer Regler oft etwas verbessern .(z. B. Motorräder aus den 50-60 ern Jahren , die nicht für das Fahren mit Licht ausgelegt waren)
Das Verfahren ist grundsätzlich bei Drehstrom- und Gleichstromlima gleich!
Aber es gibt ein paar Unterschiede : Bei der Drehstromlima wird der Erregerstrom durch die Ladekontrolleuchte begrenzt, bei höherer Drehzahl erlischt diese , weil der Strom , der durch sie hindurchfliesst , zu klein ist , aber er ist immer vorhanden! Ohne die funktionierende Leuchte funktioniert keine Drehstromlima! Andererseits kann die Lampe durchaus bei Überlastung der Lima glimmen oder dunkel leuchten , weil der Regler alle Widerstände herausgenommen hat. Trotzdem ist die Funktion der Lima voll gegeben. Glimmt sie dagegen ohne grosse Last , ist oft eine der Dioden durchgeschlagen , die Lima hat dadurch im Inneren einen Kurzschluss .
Bei der Gleichstromlima , die ja mangels Vorhandensein der Halbleitertechnik die viel ältere ist, würde es bei Stillstand oder zu langsamen Lauf dazu kommen , dass die Lima keinen Strom mehr in das Bordnetz schicjkt, sondern im Gegenteil aus dem Bordnetz zieht. (bei der Drehstromlima wird das durch die Dioden am Ausgang verhindern , die lassen ja den Strom nur in eine Richtung durch) Um nun nicht jedesmal vor Fahrt und danach die Lima anklemmen und wieder abklemmen zu müssen , wurde der "Rückstromschalter" erfunden, einfach ein Relais, das bei Zündung aus die Lima vom Pluspol trennt.
Der Rückstromschalter ist im Regler enthalten.
Fragt sich dann nur, warum es bei der Modellpflege vom 190er zum 200er nicht bei der Gleichstromlichtmaschine geblieben ist, irgendeinen Vorteil muss die Drehstromlichtmaschine ja haben.
Die Drehstromlima ist zwar wesentlich empfindlicher durch die Verwendung von Halbleitern , aber sie hat ganz gewaltige Vorteile!
Da wäre als erstes zu nennen der kaum vorhandene Verschleiss , weil das Magnetfeld rotiert und dadurch auf den Läufer nur der ganz geringe Erregerstrom gegeben werden muss.Dieser muss ja über die Kohlen fliessen und so braucht nur wenig über die Kohlen fliessen. Auch ist ja kein Kommutator mit zig unterbrochenen Stromplatten notwendig sondern es genügen einfache Schleifringe, die nicht "raspelnd" wirken.
Bei der Gleichstromlima dagegen muss der gesamte erzeugte Strom über die Kohlen fliessen , die zudem noch der mechanischen Beanspruchung durch die vielen Unterbrechungen des Kommutators ausgesetzt sind. Also sind die Kohlen hier ein ausgesprochenes , daher meist auch leicht zu wechselndes Bauteil.
Aber ganz entscheident ist etwas anderes: Bei der Gleichstromlima ist ja immer nur ein kleiner Teil des Läufers gerade über die Kohlen mit dem Bordnetz verbunden , ich würd mal schätzen , so 10 % der Spulen auf dem Läufer können nur zeitgleich Strom erzeugen. Der Rest ruht sich immer zwischendurch aus! Bei der Drehstromlima sind dagen sämtliche Wicklungen ständig an der Stromerzeugung beteiligt ,auch wenn diese in jeder Wicklung natürlich sinusförmig schwankt.
Daraus resultiert, dass die Drehstromlima bei gleicher Leistung um ein vielfaches leichter und kleiner ist !
Ich hoffe , die Zusammenhänge einigermassen leicht verständlich herübergebracht zu haben !
Wer sich darin vertiefen möchte , oder wer genaueres wissen möchte , oder Fragen zu Kabelfarben oder Anschlüssen hat , oder mal zu Hause den Herd reparieren muss , dem kann ich nur die wirklich ganz hervorragenden Seiten von Josef Scholz empfehlen!
www.kfz.josefscholz.de/
MfG Volker
