In den frühen Tagen verwendeten Autos eher Generatoren als Lichtmaschinen, um das elektrische System des Fahrzeugs zu betreiben und die Batterie zu laden. Das ist heute nicht mehr der Fall. Mit der Entwicklung der Automobiltechnik stieg auch der Bedarf an mehr Leistung. Generatoren erzeugen Gleichstrom, der sich in eine Richtung bewegt, im Gegensatz zum Wechselstrom für die Elektrizität in unseren Häusern, der periodisch die Richtung wechselt. Wie Tesla 1887 bewies, wurde der Wechselstrom attraktiver, da er effizienter eine höhere Spannung erzeugt, was in modernen Autos notwendig ist. Aber Autobatterien können keinen Wechselstrom verwenden, da sie Gleichstrom erzeugen. Daher wird die Ausgangsleistung des Generators durch Dioden geleitet, die den Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln.
Der Rotor und der Stator sind die beiden Komponenten, die Strom erzeugen. Wenn der Motor die Riemenscheibe der Lichtmaschine dreht, dreht sich der Rotor an drei stationären Statorwicklungen oder Drahtspulen vorbei, die einen festen Eisenkern umgeben, aus dem der Stator besteht. Dies wird als Dreiphasenstrom bezeichnet. Die Spulenwicklungen sind gleichmäßig in Abständen von 120 Grad um die Eisenwelle angeordnet. Das magnetische Wechselfeld des Rotors erzeugt einen nachfolgenden Wechselstrom im Stator. Dieser Wechselstrom wird durch die Statorleitungen in einen Satz von Anschlussdioden geleitet. An jeder Statorleitung sind zwei Dioden angeschlossen, um den Strom zu regeln. Die Dioden werden verwendet, um den Strom im Wesentlichen zu sperren und zu lenken. Da Batterien Gleichstrom benötigen, werden die Dioden zu einem Einwegventil, das den Strom nur in dieselbe Richtung fließen lässt.
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Dreiphasen-Generatoren haben drei Sätze von Wicklungen; sie sind effizienter als ein Einphasen-Generator, der einen einphasigen Wechselstrom erzeugt. Wenn sie richtig funktionieren, erzeugen die drei Wicklungen drei Ströme, die die drei Phasen bilden. Die Addition aller drei Ströme ergibt die gesamte Wechselstromleistung des Stators.
Die beiden grundlegenden Statorwicklungsarten sind die Dreieckwicklung und die Sternwicklung. Dreieckswicklungen sind leicht an ihrer Form zu erkennen, da sie dreieckig sind. Diese Wicklungen ermöglichen einen hohen Stromfluss bei niedrigen Drehzahlen. Wye-Wicklungen ähneln dem Flusskondensator aus „Zurück in die Zukunft“. Diese Wicklungen sind ideal für Dieselmotoren, da sie bei noch niedrigeren Drehzahlen eine höhere Spannung als Dreieckstatoren erzeugen.
Nach der AC/DC-Wandlung steht die resultierende Spannung in der Batterie zur Verfügung. Zu viel oder zu wenig Spannung kann die Batterie, aber auch andere elektrische Komponenten beschädigen. Um die richtige Menge zu gewährleisten, bestimmt ein Spannungsregler, wann und wie viel Spannung in der Batterie benötigt wird. Eine von zwei Arten von Reglern ist in den meisten Lichtmaschinen zu finden: Der geerdete Regler arbeitet, indem er die Menge an Negativ- oder Batteriemasse steuert, die in die Wicklung im Rotor fließt, während ein geerdeter Feldtyp andersherum arbeitet – indem er die Menge an Batterieplus steuert. Keiner von beiden bietet einen Vorteil gegenüber dem anderen.
Bei so vielen Komponenten, die daran arbeiten, die für unsere Fahrzeuge lebenswichtige Elektrizität zu erzeugen, kann man mit Sicherheit sagen, dass die Lichtmaschine eine entscheidende Komponente unter der Motorhaube ist. Aber wie viele Teile an unseren Autos, fallen sie aus. Im nächsten Abschnitt erfahren Sie, wie Sie feststellen können, ob Sie kurz davor sind, eine Panne zu haben, und was Sie tun können, wenn Sie Ihre Lichtmaschine austauschen müssen.