Drehstrom-Lichtmaschine: So finden Sie Fehler selbst

Der gesamte Leistungsbedarf an einem Kraftfahrzeug ist immer mit Generatorleistung und Kapazität der Starter-Batterie abgestimmt. Kurzzeitige Überlastungen gleicht in der Regel die Starterbatterie aus.

Wenn über die Jahre die nachträglich eingebauten elektrischen Verbraucher, wie Arbeitsscheinwerfer, elektrische Motoren, Pumpen, Feldspritzen mit Magnetventilen oder Stellmotoren immer mehr werden, die Drehstrom-Lichtmaschine aber die gleiche bleibt, dann könnte das Verhältnis Verbraucher : Generator : Batterie nicht mehr übereinstimmen.

Dieses Problem zeigt eine ständig entladene Batterie, da die Lichtmaschine sie nicht mehr ausreichend laden kann. In diesem Fall sollte man eine stärkere Drehstrom-Lichtmaschine einbauen. Der Leistungsbedarf kann rechnerisch ermittelt werden, indem man alle Verbraucherleistungen summiert. Die errechnete Gesamtleistung muss nun durch die Bordspannung (6 V/12 V/24 V) dividiert werden, um den benötigten Gesamtstrom aller Verbraucher zu erhalten.

Einfacher geht es mit einer Strommessung. Hierzu klemmt man ein Zangenamperemeter, das unbedingt für Gleichstrommessung geeignet sein muss, um das Plus-Kabel, das vom Pluspol der Starter-Batterie zum Magnetschalter am Starter führt. Bei abgestelltem Motor und aller eingeschalteten elektrischen Verbraucher misst man dann den Gesamtstrom, der jetzt nur von der Starterbatterie entnommen wird. Nun sollte der auf dem Typenschild angegebene Strom der Lichtmaschine zumindest gleich oder größer als der gemessene Strom sein. Beim Kauf einer neuen Lichtmaschine sollte man unbedingt eine ausreichende Stromreserve einplanen. Wird der Generator verstärkt, muss auch die Ladeleitung vom Generator (Klemme B+) zur Starterbatterie (Batteriepol Plus) verstärkt werden.

Die im Kraftfahrzeug eingebaute Ladekontrollleuchte hat zwei Funktionen:

• Als Kontrollleuchte zeigt sie, ob die Lichtmaschine richtig arbeitet.
• Der Strom, der über die Ladekontrollleuchte fließt, dient gleichzeitig als Vorerregerstrom für die Erregerwicklung in der Drehstrom-Lichtmaschine. Sollte zum Beispiel durch eine leere Starterbatterie oder eine defekte Ladekontrollleuchte dieser Strom nicht fließen, würde in der Drehstrom-Lichtmaschine kein Magnetfeld und dadurch auch keine Spannung erzeugt werden.

Am hinteren Teil des Generators befinden sich die elektrischen Anschlüsse wie B+ (Batterie Plus) und B- (Batterie Minus) für den Ladestromkreis. Für den Vorerregerstromkreis ist meist bei Drehstromgeneratoren mit eingebautem Regler nur ein Anschluss DF (Dynamo-Feld) vorhanden. Für die Drehzahlanzeige oder ABS ist ein eigener W-Anschluss herausgeführt. Die Anschlüsse können aufgrund der unterschiedlichen Stromstärken und Hersteller unterschiedlich ausgeführt sein.

Die Bezeichnung "Lichtmaschine" ist historisch bedingt. Früher versorgte ein Generator zumeist nur die Lichtanlage an den Kraftfahrzeugen, deshalb nannte man diesen einfach "Lichtmaschine". Es waren meist leistungsschwache Gleichstrom-Generatoren. Die elektrischen Verbraucher wurden ständig mehr und so wurden ab 1970 leistungsstärkere Drehstrom-Generatoren verbaut. Die heutigen hocheffizienten und leistungsstarken Kompakt-Drehstrom-Generatoren haben aufgrund ihrer Konstruktion Abgabeleistungen von mehr als 3 Kilowatt und können auch wassergekühlt ausgeführt sein.

Aufgabe
Ein Generator muss im Fahrbetrieb alle elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs oder des Traktors sowie deren Anhänger und Anbaugeräte, wie zum Beispiel Feldspritzen und Sämaschinen, mit elektrischer Energie versorgen und gleichzeitig die Starter-Batterie (Akku) laden. Im Volksmund wird der Akku "Batterie" oder "Starter-Batterie" genannt.

• Generator-Nennspannung, zum Beispiel 14 Volt
• Strom bei Leerlaufdrehzahl des Motors, zum Beispiel 60 Ampere
• Nennstrom bei Generator-Nenndrehzahl (6.000 Umdrehungen pro Minute), zum Beispiel 120 Ampere
• Drehrichtung durch Pfeil
• Bauweise, zum Beispiel C für Kompaktgenerator

Bei älteren Generatoren ist meist nur der Nennstrom angegeben.

Den Generator durch Beobachten der Ladekontrollleuchte prüfen

• Fehler: Bei stehendem Motor und eingeschaltetem Zündschloss leuchtet die Ladekontrollleuchte hell, glimmt jedoch bei laufendem Motor. Die mögliche Ursache sind Übergangswiderstände im Ladestromkreis oder in der Leitung zur Kontrollleuchte
• Fehler: Ladekontrollleuchte leuchtet bei eingeschaltetem Zündschloss nicht auf.
  Mögliche Ursachen sind:
  • Batterie entladen oder defekt
  • Leitungen oder Anschlüsse schadhaft, gelöst oder oxydiert
  • Kurzschluss einer Plusdiode
  • Regler defekt oder Kohlebürsten abgenutzt
  • Unterbrechung der Läuferwicklung, Oxidschicht auf der Läuferwicklung
  • Ladekontrollleuchte defekt
• Fehler: Ladekontrollleuchte leuchtet bei höherer Drehzahl.
  Mögliche Ursachen sind:
  • Dioden schadhaft, Schleifringe verschmutzt, Masseschluss in der Leitung DF oder in der Läuferwicklung
  • Regler schadhaft
  • Leitung D¬¬+/61 hat einen Masseschluss
• Fehler: Die Batterie wird nicht oder nur unzureichend geladen.
  Mögliche Ursachen sind:
  • Batterie defekt
  • Keil- oder Rippenriemen zu locker
  • Regler defekt
  • Gleichrichter defekt
  • Leitungen oder Anschlüsse lose, oxydiert oder schadhaft

Den Generator durch eine Spannungsmessung prüfen
Die Generatorspannung kann man mit einem Vielfachmessgerät direkt an den beiden Batteriepolen Plus und Minus messen. Oder man misst sie mit einem Spannungstester, der einfach in die Steckdose des Zigarettenanzünders gesteckt wird und von dort die Spannung abgegriffen und angezeigt wird.

Bei laufendem Motor darf die Drehstrom-Lichtmaschine oder Starterbatterie nie abgeschlossen sein. Mögliche Überspannungen könnten den Generator oder die Bordelektronik zerstören. Manche Kompakt-Generatoren haben zwar einen Überspannungsschutz, jedoch sollte man sich nicht darauf verlassen.

• Bei abgestelltem Motor sollte eine geladene zwölf Volt Starterbatterie im geladenen Zustand bei 25 °C eine Ruhespannung von 12,5 bis 12,8 Volt haben.
• Bei laufendem Motor im Leerlauf sollte die Ladespannung von 13,8 bis 14,6 Volt an der Batterie anliegen.
• Erhöht man bei laufendem Motor die Drehzahl auf 4.000 Umdrehungen pro Minute, sollte die Ladespannung 14,6 Volt nicht überschreiten.

Würde die Ladespannung, zum Beispiel auf bis zu 18 oder 20 Volt ansteigen, ist meist der Regler defekt. Diese hohe Spannung zerstört die Batterie und die elektronischen Bauteile am Traktor.

Sollte nur der Spannungsregler schadhaft sein, kann man diesen meist einfach tauschen. Der Regler befindet sich an der hinteren Seite der Drehstrom-Lichtmaschine gegenüber der Riemenscheibe und ist meistens nur mit zwei Schrauben befestigt.

Sollten andere Bauteile, wie Gleichrichter, Ständer- oder Erregerwicklung und der gleichen schadhaft sein, ist von einer teuren Reparatur abzuraten. Der Handel bietet günstige Tausch-Lichtmaschinen und zum Teil auch neue Nachbaumaschinen an.

Mechanische Fehler
Sollte während des Betriebs der Drehstromgenerator etwas raue, laute Geräusche von sich geben, deutet dies auf defekte Lager oder eine defekte Freilauf-Riemenscheibe hin.

Bei Schweißarbeiten am Fahrzeug und beim Aus- bzw. Einbauen des Generators muss grundsätzlich die Batterie abgeklemmt werden.

• Bei laufendem Motor müssen Batterie und Generator immer angeschlossen sein.
• Beim Ab- bzw. Anklemmen der Starterbatterie die nachfolgende Reihenfolge unbedingt beachten, um einen Kurzschluss zu vermeiden.
• Beim Abklemmen immer zuerst den Minuspol und dann erst den Pluspol abschließen!
• Beim Anklemmen immer zuerst den Pluspol und erst dann den Minuspol anschließen!

Man muss nicht immer die Lichtmaschine tauschen, Fehler kann man auch selbst leicht finden. Bevor man eine Lichtmaschine repariert, sollte man sich auch wegen einer Nachbau- oder Tausch-Lichtmaschine erkundigen, diese gibt es oft schon günstig im Handel.

Der Generator setzt sich in der Regel aus folgenden Bauteilen zusammen:

• dem Gehäuse mit vorderem und hinterem Lagerdeckel 1 und 2 mit der feststehenden Ständerwicklung 3, Gleichrichter 4 und Generatorregler mit Kohlebürsten 5.
• dem beweglichen Klauenpolläufer 8 mit der Erregerwicklung 9, den beiden Schleifringen 7, dem Lüfter 10 und der Riemenscheibe 11.

Im Generatorgehäuse ist der Ständer mit der dreiphasigen Ständerwicklung montiert, die den nutzbaren Generator-Drehstrom in den ebenfalls feststehenden Gleichrichter abgibt. Der Gleichrichter besteht aus mindestens sechs Leistungs- und drei Erregerdioden, die meist zur besseren Kühlung in ein Kühlblech gepresst sind.
Auf der Welle des rotierenden Generatorläufers befinden sich Klauenpole, Erregerwicklung, Lüfter und Schleifringe. Auf dem vorderen äußeren Teil der Welle ist die Riemenscheibe montiert. Im hinteren Bereich des Generators ist der elektronische Regler mit Kohlebürstenhalter befestigt.

Der Generator wird über einen Keil- oder Rippenriemen von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben. Durch die teils große Generator-Leistung kommt auch eine entsprechend hohe Belastung auf den Riemen, der immer gut gespannt sein sollte. Zudem werden oft andere Aggregate, wie Klimakompressor, Lenkhydraulikpumpe oder Wasserpumpe über den selben Riemen angetrieben. Das erhöht die Belastung noch einmal.

Drehstromgeneratoren lassen sich in drei Bauformen einteilen

• Topf-Generatoren mit außenliegendem Lüfter
• Kompakt-Generatoren mit zwei innenliegenden Lüftern
• Wassergekühlte Generatoren