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Gleichstrom-Lichtmaschine

Funktionsweise eines 3-Kontakt Reglerschalters

1. Wozu dient der Reglerschalter?

Der Reglerschalter erfüllt zwei Aufgaben im KFZ - Stromkreis

Er hält die Bordspannung trotz schwankender Motordrehzahl konstant ( Spannungsregler )
Er trennt und verbindet die Lichtmaschine mit dem Bord-Stromkreis.
Wird bei ausreichender Motordrehzahl genügend Spannung von der Lichtmaschine erzeugt,
wird sie mit dem Bordnetz verbunden und versorgt alle Verbraucher und lädt die Batterie.
Ist ihre Spannung bei niedrigen Drehzahlen zu gering, wird sie vom Netz getrennt,
da sich sonst die Batterie über die Lichtmaschine entladen würde.
Um die Arbeitsweise besser zu verstehen, werden diese beiden Bauteile getrennt erläutert.

2 Der Rückstromschalter

Prinzipskizze des Rückstromschalters

1. Schalterkontakt
2. Stromspule
3. Batterie
4. Lichtmaschine
5. Spannungsspule

Die Spannungsspule (5) ist direkt zwischen die beiden Anschlüsse der Lichtmaschine geschaltet.
Da das Magnetfeld, welches innerhalb einer Spule erzeugt wird, von der Durchflußspannung abhängt,
ist das Magnetfeld in der Spannungsspule umso stärker, je höher die von Lichtmaschine erzeugte Spannung ist.
Hat das Magnetfeld eine bestimmte Stärke erreicht, wird die Federkraft überwunden und die beiden Kontakte
des Schalters (1) aneinandergezogen.
Damit ist die Lichtmaschine mit dem Bordnetz verbunden und versorgt die Verbraucher und lädt die Batterie.

Der nun über die Stromspule (2) fließende Strom verstärkt das Magnetfeld der Spannungsspule (5),
so daß der Schalter fest geschlossen bleibt.

Durchfluß der Spannungsspule

Schalter ist geschlossen (Magnetfeld zieht die Kontakte zusammen
Lichtmaschinenspannung sinkt unter Batteriespannung (Rückstrom fließt)

Ist mit sinkender Motordrehzahl die Lichtmaschinenspannung unter die Batteriespannung gesunken,
so fließt ein Strom von der Batterie zur Lichtmaschine (Rückstrom).
Da die Stromspule jetzt in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird, wird das Magnetfeld,
welches die Kontakte zusammenhält, abgeschwächt. Schließlich überwiegt die Federkraft und der Kontakt öffnet sich wieder und nimmt die Lichtmaschine aus dem Bordnetz.

Wenn der Rückstromschalter geschlossen bliebe, würde ein Strom von der Batterie durch die Lichtmaschine fließen und somit zur Entladung der Batterie führen.

Wer nun seinen Reglerschalter öffnet und immer noch nichts erkennen kann, der sei getröstet:
Weiter unten wirst Du alles verstehen.

3. Das Prinzip der Spannungsregelung

Lichtmaschinendrehzahl ist sehr hoch

Rückstromschalter

Da die Lichtmaschinenspannung hoch ist, bleibt auch das Magnetfeld von Spannungs- und Stromspule stark und der Rückstromschalter geschlossen.

Reglerschalter

Das Magnetfeld von Spannungs- und Stromspule ist durch die hohe Lichtmaschinenspannung so stark, daß der bewegliche Kontakt RK2 mit RK3 verbunden ist.
Da RK3 mit D+ verbunden ist, wird die Erregerwicklung kurzgeschlossen (im Bild rot gestrichelt dargestellt).
Die Lichtmaschine liefert dann theoretisch keine Spannung mehr.

Lichtmaschinendrehzahl sinkt stark ab (Lichtmaschinenspannung niedriger als Batteriespannung)

Rückstromschalter

Da die Lichtmaschinenspannung unter der Batteriespannung liegt, fließt jetzt Rückstrom von der Batterie über die
Lichtmaschine (blaue Pfeile).
Da sich dadurch das Magnetfeld in der Stromspule umkehrt und damit das ohnehin schwache Magnetfeld der
Spannungsspule abschwächt,
wird der Rückstromschalter jeden Moment öffnen.

Anmerkung: Die Ladekontrolle leuchtet erst, wenn der
Rückstromschalter geöffnet ist, da die Lampe einen Widerstand darstellt.

Reglerschalter

Das Magnetfeld von Spannungs- und Stromspule ist durch die niedrige Lichtmaschinenspannung schwach und die
Erregerwicklung erhält wieder die volle Bord-Spannung.

5. Nachgiebige Spannungsregelung

Wer nun noch nicht genug hat, dem sei hier noch der Begriff 'nachgiebige Spannungsregelung' erklärt.
Beim Laden der Batterie sollte weder Ladespannung, noch Ladestrom zu hoch sein.
Wie die Bordspannung konstant gehalten wird, wurde oben erklärt.
Um auf den Ladestrom zu kommen erst noch ein klein wenig Physik:

P = U * I ( elektr. Leistung = Spannung * Stromstärke )

Falls Du also auf Deiner MZ mit eingeschalteter Beleuchtung durch die Gegend braust,
entnimmst Du eine Leistung von ca. 60-70 Watt ( Licht vorn=45 W + Licht hinten=5 W + Zündung=10-20 W ).
Das bedeutet bei 6 Volt Borspannung:

I = P / U      I = 65 / 6      I = ca. 11 Ampere

Du siehst also, das die Stromstärke umso höher ist, je mehr Verbraucher Du an Deiner MZ eingeschaltet hast
(Radio, Subwoofer etc.). Dummerweise ist dies auch der Ladestrom, den die Batterie abbekommt.

Nachgiebige Spannungsregelung meint, daß durch die Vereinung von Spannung- und Stromspule auf einem Kern nicht nur die Lichtmaschinenspannung regelt, sondern auch die Stärke des durch die Stromspule fließenden Stromes Einfluß nimmt. Ein erhöhter Stromfluß im Netz und damit auch in der Stromspule verstärkt das Magnetfeld innerhalb des Reglers.
Das bedeutet, daß bei zu hohem Stromfluß ebenfalls der Erregerstrom gesenkt wird.

Quelle (Vorlagen & Textteile): Fachkunde Kraftfahrzeugschlosser (1964; VEB Verlag Technik Berlin)

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