Die Ladeanlage

Aufgabe: die eingeschalteten Verbraucher bei laufendem Motor mit elektrischer Energie versorgen die Starterbatterie zu laden Grundaufbau und Wirkungsweise des Generators:Im Generator erfolgt die Spannungserzeugung durch elektromagnetische Induktion. Im Generator führt eine Leiterschleife oder ein Magnetfeld die drehende Bewegung aus. Dreht die Leiterschleife in einem Magnetfeld, so pendelt der Zeiger eines Spannungsmessers um seine Ruhelage. Die Spannung ändert sich im verlaufe der Drehbewegung jeweils nach 180° ihre Polarität => Eine Wechselspannung entsteht!Nach dem Induktionsgesetz ensteht eine Wechselspannung, wenn magnetische Feldlinien eines drehenden Magnet die Wicklungen einer Spule schneidet!Aufbau des Alternators:Im Stator sind die 3 Ständerwicklung angebracht, welche den Ladestrom erzeugen. Im Klauenpolrotor befindet sich die Erregerwicklung, welchen das zur Induktion benötigte Magnetfeld herstellt.Der Klauenpolrotor:In ihm befindet sich die Erregerwicklung. An ihren Enden entsteht bei Stromdurchfluss ein magnetischer Nord- bzw. ein Südpol, welcher über die Klauen an den Stator übertragen wird und bei Drehung in diesem ein Wechselstrom erzeugt.Der Stator:Die Stator Wicklung wird in zwei Typen unterschieden, Wellen-Wicklung und Schleifen-Wicklung. Auf dem lamellierten Weicheisen sind 3 Statorwicklungen, welche je um 120° versetzt sind. In Ihnen wird durch Rotation des Rotors und den damit wechselnden Richtungen der Kraftlinien eine 3 Phasen-Wechselspannung induziert.Man unterscheidet zwischen Stern- und Dreieckschaltung. Die Sternschaltung kommt einer Serieschaltung gleich und eine Dreieckschaltung einer Parallelschaltung.Der Gleichrichter:Da der Statorwicklung Wechselstrom erzeugt und die Batterie eine Wechselspannung nicht speichern kann, wird durch die Leistungsdioden die Spannung gleichgerichtet. Es befinden sich je 3 Plus- und je 3 Minusleistungsdioden, bei Alternatoren mit Mittelabgriff in der Sternschaltung je 4 Leistungsdioden auf der Diodenplatte. Gleichrichter mit Z-Dioden können bei Modernen Alternatoren, welche eine Überspannungsspitzen von 100 Volt erzeugen können schneiden. Die Z-Diode begrenzt sich selbst bei max. 36Volt(pro Diode 18V). Weil immer zwei Z-Dioden in Reihe wirken, ergeben sich in der Praxis rund 36V. Der Mittelabgriff steigert die Wirkungsgrad (ca. 15-20%). Die Regelung des Alternators:Um den Alternator, die Batterie und die elektrischen Verbraucher vor Überlastung zu schützen, muss die Ladespannung und der Ladestrom geregelt werden. Die Grösse des Ladestromes und der Ladespannung des Alternators ist abhängig von der Drehzahl des Alternators, Temperatur des Alternators und die Stärke des Erregers bzw. Magnetfeldes.Der Regler:ER REGELT DEN STROM IN DER ERREGERWICKLUNG UND BEGRENZT SOMIT DIE STÄRKE DES ERREGERFELDES UND DAMIT DIE INDUZIERTE LADESPANNUNG!Arten: mechanische Regler (veraltete) Transistor-Regler (bis ca. 1985) elektronische Regler in Hybridtechnik (bis 2005) Multifunktionsregler (ab 2005) Der Transistor-Regler:Der Regler begrenzt die Ladespannung unterhalb der Reglerspannung von 13.8V bis 14.6V den Rotor voll erregt, also mit seinem Maximalstrom von 4-8 A.Wenn die Spannung am D+ die Regelspannung überschreitet, bricht der Regler den Strom zum Rotor.Generator mit Multifunktionsregler:Vorteile: hohe Stromabgabe mehr Leistung (bis zu 25%) grösseren Wirkungsgrad (bis zu 74%) bei gleicher und geringer Grösse weniger Kraftstoffverbrauch geringer Laufgeräusch Die neuen Generatoren besitzen keine herkömmlichen Leistungsdioden, sonder Leistungszenerdioden. Diese Diode schützt das Bordnetz von energiereichen Überspannungen. Die Kupferdrähte in der Ständerwicklung weisen auch eine hohe Dichte auf, dadurch steigt die elektrische Leistung.Funktionsbeschreibung:Batterie-Sensing:Die Spannungsregelung erfolgt über die Anschlussklemme"S", die normalerweise an der Batterie "+" angeschlossen wird. Zwischen Generator B+ und Batterie "+" existiert grundsätzlich eine Spannungsdifferenz. Durch die Spannungserfassung direkt an der Batterie wird die Ladespannung der Batterie optimiert.Gesteuerte Vorerregung:Der Vorerregerstrom wird vom Regler gesteuert. Nach einschalten des Fahrschalters taktet die Reglerendstufe. Das Tastverhältnis wird so gewählt, dass die minimal mögliche Drehzahl für den Ladebeginn des Generators sichergestellt ist. Ruhestromabschaltung:Im Betriebszustand "Fahrschalter AUS" wird die Stromaufnahme des Reglers auf seinen minimal wert reduziert.Notregelung:Bei Unterbrechung der Batterie-Sense Leitung erfolgt die Regelung automatisch über B+ des Generators.Load-response Funktion:Man unterscheidet zwei Arten. Beide steuern die Lastzuschaltung der elektrischen Verbraucher. Beim Startvorgang und während des Fahrbereichs. Nur bei Multifunktionsregler für den PW-Bereich!Load-response Start (LRS):Diese Funktion verhindert, dass während dem Startvorgang Strom abgibt. Somit wird der Startvorgang nicht unnötig abgebremst.Load-response Fahrt (LRF):Diese Funktion bewirkt, dass positive elektrische Laständerungen, mit einem damit verbundenen steilen Drehmomentanstieg des Generators, nicht direkt an den Antriebsmotor weitergeleitet wird. Die Leistungsabgabe wird daher über eine Rampenfunktion kontinuierlich gesteigert. Man nennt es auch eine weiche Lastzuschaltung.