Generator

Der Generator ist der sprichwörtliche Dreh- und Angelpunkt für die Elektrik eines Autos. Er versorgt die elektrischen Verbraucher mit Energie und lädt außerdem die Starterbatterie. Angetrieben wird der Generator, den man beim Auto auch Lichtmaschine nennt, in der Regel durch einen Keilrippenriemen. Dieser überträgt das Drehmoment der Kurbelwelle kraftschlüssig auf den Generatorfreilauf. Diese spezielle Freilauf-Riemenscheibe ist auf der Antriebswelle des Generators montiert und verhindert Schwingungen und Drehmomentschwankungen, die ansonsten den Generator beschädigen könnten.

Aufbau und Wirkungsweise eines Generators

In Kfz kommen Drehstromgeneratoren zum Einsatz, die sich die elektromagnetische Induktion zunutze machen, wobei durch Änderung der magnetischen Flussdichte ein elektrisches Feld entsteht. Konkret wird ein Magnet an einer Leiterschleife (Spule oder Wicklung) vorbeigeführt und eine elektrische Spannung erzeugt. Da sich der Magnet dreht und sowohl über Nord- als auch Südpol verfügt, wird immer eine Wechselspannung induziert, die sich als Sinuskurve darstellt. Ein normaler Generator verfügt allerdings nicht nur über eine Leiterschleife, sondern der in der Mitte rotierende Magnet wird an drei Spulen vorbeigeführt. Dadurch wird die Leistung deutlich erhöht und es entsteht eine Dreiphasen-Wechselspannung mit phasenverschobenen Sinuskurven. Um die Spannungserzeugung weiter zu optimieren, kommen sogenannte Klauenpolläufer zum Einsatz, die statt einem Nord- und Südpol sechs Nord- und Südpole aufweisen. Die entstehende Wechselspannung wird in einem nächsten Schritt mittels Halbleiterdioden gleichgerichtet. Das entsprechende Element des Generators heißt dann auch wenig überraschend Gleichrichter. Der Gleichstrom ist notwendig, da nur so die Batterie geladen werden kann und das gesamte Bordnetz auf Gleichspannung beruht.

Schutz des Generators

Bei einem Generator kommen in der Regel ganz unterschiedliche Schutzsysteme zum Einsatz. Der Generatorfreilauf bzw. die Freilaufriemenscheibe kompensiert Drehungleichheiten, damit keine negativen Beschleunigungen auftreten. Aufgrund der Massenträgheit könnte sonst die Antriebswelle des Generators beschädigt werden. Eine Rückstromsperre aus Plusdioden verhindert, dass Strom von der Batterie zum Generator fließen kann, wenn dessen Spannung kleiner ist als die der Batterie. Schließlich wird der Generator meist auch durch Z-Dioden vor Überspannung geschützt, die z.B. auftreten kann, wenn der Regler ausfällt oder Leitungsunterbrechungen entstehen. Da die Gleichrichtung des Wechselstroms auch mit Verlustwärme einhergeht, wird der Generator durch entsprechende Bleche gekühlt.

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