Die Lichtmaschine / Der Drehstromgenerator

Alles natürlich im Rahmen der der maximalen Leistung der Lichtmaschine, beziehungsweise dem maximalen Strom, den sie liefern kann. Wird mehr gezogen, sinkt die Spannung ab. Sinkt diese unter die Spannung der Batterie, muss die Batterie einspringen und das Netz stützen. Hängt von der Leistung ab, und der Leistung der eingeschalteten Verbraucher.

Aber im Normalbetrieb wird die Spannung tatsächlich konstant gehalten. Oder wird bei euch etwa das Licht im Leerlauf dunkler, und beim Gas geben heller? (Wie es beim Mopped und Roller ohne fremderregte Lichtmaschine oft der Fall ist)

Induktion in einer Leiterschleife:

L ist konstant und entspricht der Größe der Generatorwicklung
B ist die stärke des Magnetfeldes, bei Permanentmagnet konstant, bei fremderregtem Generator variabel.
v ist die Geschwindigkeit oder entsprechend die Drehzahl.

wenn v klein ist, muss man B erhöhen, um die Spannung konstant zu halten. Also den Strom in der Erregerwickung erhöhen. Das geschieht in beliebiger Höhe mit Hilfe des Reglers, natürlich im Rahmen physikalischer Grenzen, gesetzt durch die Temperatur der Erregerwicklung.

So ist es möglich, ab Leerlaufdrehzahl, im Rahmen der Leistungsparameter, eine konstante Spannung zu erzeugen und zu halten.

Das brauchst mir als staatlich geprüften Techniker Elektrotechnik/Automatisierungstechnik nicht zu erklären.

Die Ampere werden so geregelt, dass die Spannung konstant bleibt. Erhöht sich der Leistungsbedarf, wird der Erregerstrom nachgeregelt. So liefert der Generator genau so viel Strom wie benötigt wird, damit die Spannung konstant bleibt.

Spannung und Strom hängen doch über den zusammen gerechneten Widerstand aller gerade eingeschalteten Verbraucher direkt zusammen, über U=R * I. Bei Gleichstrom sogar konstant, unabhängig von Frequenz, Induktivität, Kapazität... also auch leicht zu rechnen.

Sagen wir mal, die Systemgrenzen liegen bei 3A für die Erregerwicklung, und 60A für die Generatorwicklungen.

Dann ist das Ganze sinnvollerweise so ausgelegt, dass bei 800/min und 3A Erregerstrom 60A fließen, bei 14 Volt Bordspannung.
Wenn ich jetzt nur 30 Ampere im Leerlauf benötige, wird der Erregerstrom auf 1,5A eingestellt.

Bei 4800/min braucht man nur noch 0,5A Erregerstrom, um die 60A ins Bordnetz zu speisen. Man könnte bei der Drehzahl natürlich auch 120A erzeugen, mit 1A Erregerstrom, aber das würde auf Dauer die Generatorwicklungen schmelzen.

Korrekt ausgelegt, ist es also möglich, bis zum maximalen Strom von 60A unter allen Bedingungen die Spannung konstant zu halten.

Angenommen, man erreicht aus irgendeinem Grund nur noch 600/min. Der Erregerstrom ist max. 3A, mehr geht nicht und wird auch elektronisch begrenzt. Dann würde die Spannung auf 75% einbrechen, statt 14V nur noch 10,5V. Da muss die Batterie aushelfen.

Es kommt natürlich auch auf die Auslegung an. Es kann auch Fahrzeuge geben, bei denen die volle Leistung der Lichtmaschine erst ab z.B. 1200 /min anliegt. Dann muss bei vielen eingeschalteten Verbrauchern im Leerlauf die Batterie aushelfen. Bei 60A Last könnte die Lichtmaschine in unserem Fall mit 800/min nur noch 40A liefern, die restlichen 20A muss die Batterie beisteuern. Bis 40A wären aber auch hier im Leerlauf keine Probleme zu erwarten.

Es gibt auch LIMAs, die sind LIN BUS gesteuert:

https://www.infineon.com/cms/de/applica…ator-regulator/

http://www.channel-e.de/nachrichten/ar…htmaschine.html

http://www.bosch-presse.de/pressportal/de…elle-41841.html

Bei Volvo, Ford sind die z.B. verbaut.

Zitat von Maddin

Korrekt ausgelegt, ist es also möglich, bis zum maximalen Strom von 60A unter allen Bedingungen die Spannung konstant zu halten.

Hieße ja Nennleistung zwischen Leerlauf und Begrenzer.

Ist dem so bei dem überwiegenden Teil der PKWs? Alle Kennlinien die hier bisher gepostet wurden, zeigen ein anderes, drehzahlabhängiges Verhalten.

Eine Drehzahlabhängigkeit ist zwar grundsätzlich vorhanden, bei der hier diskutierten Betrachtung darf man aber nicht außer Acht lassen, dass die Generatoren in Kfz so übersetzt sind, dass sie höher als der Verbrennungsmotor drehen. Eine typische Auslegung ist dabei die 2/3-Drehzahl. Die Applikation wird so gewählt, dass bei Motorleerlauf schon 2/3 der Generator-Nennleistung erreicht werden.

Die Zeiten, wo DC-Generatoren verbaut wurden, die bei Leerlaufdrehzahl (des Motors) keine Leistung abgaben, sind mit der Einführung der Drehstromgeneratoren lange vorbei.

Zitat von Tequila009

Bildliche Veranschaulichung:

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Ich hab mich leider nie mit der Lima beschäftigt, aber mich erstaunen einige Sachen schon. Die Jungs hier sagen dass die gleichgerichtete Spannung direkt und ungefiltert zur Batterie geht, sodass die Batterie als "Glättungspuffer" fungiert? Ernsthaft?

Und die Wechselspannung wird heute allen ernstes noch ausschließlich über Dioden erreicht?! Das macht bei Volllast (140A) mal eben 200W unnötige Verlustleistung...

Bei Drehstrom und mehrpulsigem Brückengleichrichter ist die Restwelligkeit nicht mehr sooo riesig. Das schließt die Batterie mit ihrem geringen Innenwiderstand kurz.

Dioden wohl ja, aber in einem hochintegrierten Baustein für kurze Wege und geringe Spannungsfälle. Dennoch fällt Verlustwärme an, deshalb sind schon die einfachsten Topf-Bauformen gebläsegekühlt, Compactgeneratoren sogar zweiflutig und bei extrem starken Exemplaren kommt Wasserkühlung zum Einsatz.

https://www.kfztech.de/kfztechnik/tec…e-generator.htm

Zitat von Roger66

Bei Drehstrom und mehrpulsigem Brückengleichrichter ist die Restwelligkeit nicht mehr sooo riesig. Das schließt die Batterie mit ihrem geringen Innenwiderstand kurz.

Wenn die Batterie voll ist schließt die da gar nichts mehr kurz.

Pufferkondensatoren habe ich in Autos noch nicht gesehen ...
Wie sollte das dann konstruktiv gelöst sein ?

Naja, Spannungsstabilisierung gibts ja nicht erst seit gestern. Nen Stepdown Wandler wäre doch ne Idee.

Das Schaltbild in meinem Link zeigt hinter dem Generator nur einen einzigen Kondensator nach der Brücke. Der Regler ist auch eher winzig. Sonst ist da nichts verbaut. Es geht ja auch nur im Glättung, nicht um Spannungswandelung. Die Spannungsregelung erfolgt ja schon über den Erregerkreis.

Spannungsstabilisierung gibt es meines Wissens nur bei Fahrzeugen mit Rekuperation, wo im Schubbetrieb mit Starkladung gearbeitet wird und deshalb für die elektronischen Steuergeräte, Radio und die Lampen ein separater 12V-Regelkreis verbaut wird.

Zitat von mastergamer

Wenn die Batterie voll ist schließt die da gar nichts mehr kurz.

Doch!
Die Batterie ist ja ein riesen DC-Kondensator mit niedrigem AC-Innenwiderstand (wie ELKO).
AC-Anteile sowie ungerichteten Oberwellen werden quasi kurzgeschlossen und in Wärme umgewandelt.

Daher sollte man bei moderneren Autos niemals die Batterie bei laufendem Motor abklemmen.
Die Elektronik kann durch AC-Oberschwingungen schnell Schaden nehmen.

Zwar sind die AC-Anteile bei Drehstromgeneratoren geringer geworden als bei alten Dynamo-Lichtmaschinen, aber die Elektronik deutlich empfindlicher und mehr in ihrer Anzahl...

12.4V Ladespannung.
Läuft bei mir.

Grüße aus dem Urlaub...

P.S ADAC-Karte liegt schon vorm Bordcomputer

Von welcher Restwelligkeit durch den Generator sprechen wir hier überhaupt?

Schade dass ich kein Oszi hier habe...

Btw:
Motor ist heute bei ~ 11,78V noch problemlos angesprungen

Da es sich wahrscheinlich um einen B6C Gleichrichter handelt, wird da so aussehen, nur natürlich eine kleinere Spannung. Ich denke, da ist kein Glättungkondensator verbaut, wie gesagt bügelt die Batterie die Welligkeit glatt.