Diodenplatten für LKW

Wie funktioniert ein Gleichrichter?

Der Gleichrichter gehört neben den Wechselrichtern und Umrichtern zu den sogenannten Stromrichtern. Für die Funktion der Spannungsumwandlung von Wechsel- in Gleichstrom werden Halbleiterdioden eingesetzt. Die Dioden oder Diodenplatten erlauben den Stromfluss nur in eine Richtung und sperren den Fluss in die Gegenseite. Dadurch entsteht eine pulsierende Gleichspannung. Moderne Gleichrichter enthalten in der Regel sechs Dioden oder sogenannte Leistungszenerdioden (Z-Dioden), die in Kühlbleche eingepresst sind. In modernen Compact-Generatoren sitzt der Gleichrichter im hinteren Lagerschild, das von einer Schutzkappe abgedeckt ist. Dort befindet sich ebenso ein Multifunktionsregler. Dieser Regler schützt in Verbindung mit den Diodenplatten das Bordnetz vor Überspannungen und erfüllt verschiedene weitere Aufgaben wie Batterie-Sensing, Ruhestromabschaltung oder die Filterung störender Eingangssignale aus elektrischen Verbindungen.

Aufbau und Funktion der Lichtmaschine

Die Lichtmaschine produziert mithilfe des Keilriemens Strom, dazu wird mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt. Die heute noch übliche, aber etwas irreführende Bezeichnung „Lichtmaschine“ wurde mittlerweile durch den präziseren Begriff „Generator“ ersetzt. Dieser besteht aus folgenden Hauptbauteilen:

• Ständerwicklung
• Rotor
• Lagerschild
• Lüfter
• Riemenscheibe
• Diodenplatte/ Gleichrichter
• Spannungsregler (Feldregler)

Der Generator liefert elektrischen Strom für den Start des Fahrzeugs und die Stromverbraucher wie Licht, elektrische Fensterheber oder Klimaregelung. Der innerhalb der Lichtmaschine erzeugte Dreiphasenwechselstrom wird über einen Gleichrichter, Generator mit Siliziumdioden, seltener über einen Spannungsregler in Gleichstrom umgewandelt. In Drehstrom-Lichtmaschinen, wie sie bei modernen Fahrzeugen verwendet wird, übernehmen Dreiphasengleichrichter diese Aufgabe. In Fahrzeugen bis zum Baujahr 1970 sind Gleichstromlichtmaschinen mit einem mechanischen Gleichrichter (Kommutator) verbaut. Mit der Entwicklung leistungsstarker Halbleiterdioden wurden diese durch die Drehstrom-Lichtmaschine ersetzt.

Wie erkenne ich eine defekte Lichtmaschine?

Eine defekte Lichtmaschine ist an verschiedenen Symptomen zu erkennen. Das Fahrzeug selbst zeigt den Fehler über die Ladekontrolllampe an, zum Beispiel dann, wenn Fehler an den Diodenplatten erkannt werden. Kommt es zu einem Kurzschluss der Plus-Dioden, leuchtet die Kontrolllampe auch dann, wenn Sie Ihr Fahrzeug ausgeschaltet haben. Ein weiterer häufiger Fehler ist der Verschleiß der Kohlebürsten am Laderegler. Als Effekt des Fehlers entlädt sich die Batterie auch in stehendem Zustand, bzw. ist die Lichtmaschine nicht mehr in der Lage, Strom zu produzieren und damit die Batterie aufzuladen. Ebenso ist dies der Fall, wenn der Gleichrichter im Generator einen Fehler aufweist.

Ob der Defekt überhaupt seine Ursache in einem Lichtmaschinenschaden hat, können Sie über eine Messung mit dem Multimeter prüfen. Damit ermitteln Sie die Ladespannung, die bei ausgeschaltetem Motor zwischen 12,2 und 13,6 Volt und bei laufendem Motor zwischen 13,4 und 14,8 Volt liegt. Bei einer Erhöhung der Drehzahl sollte die Spannung konstant bleiben. Steigt die Spannung nach dem Motorstart nicht an, weist die Lichtmaschine einen Schaden auf. In der Werkstatt kann diese Messung durch eine Überprüfung mit dem Oszilloskop präzisiert werden.

Einsatzbereiche von Gleichrichtern

Neben dem Einsatz in Lichtmaschinen und Generatoren werden Gleichrichter zum Beispiel auch zur Steuerung der Bremsen eingesetzt, insbesondere dann, wenn ein schnelles Anfahren des Motors unter Last gewollt ist. Die Bremsgleichrichter erzeugen eine Gleichspannung, die zum An- und Abschalten elektromechanischer Bremsen genutzt wird. Außerhalb der Kfz-Technik kommen Gleichrichter zur Versorgung anderer gleichstrombetriebener elektrischer Geräte, zur Verbindung von weit entfernten Stromnetzen, zu Messzwecken oder in der Nachrichtentechnik zur Anwendung. Da die Gleichrichtung mit Diodenplatten in der Regel ungesteuert erfolgt, werden zur Steuerung teilweise auch andere Dioden oder Bauteile eingesetzt. Die Gleichrichtung durch den Gleichrichter bedingt immer auch einen Abfall der Spannung und damit einen Verlust von elektrischer Energie. Kompensiert wird dies, zum Beispiel in der Motorsteuerung, durch spezielle Transistoren, sogenannte MOSFETs (auch FET-Transistor), die die Dioden im Gleichrichter ersetzen.

Gleichrichter im Generator wechseln

Eine defekte Lichtmaschine wird in den allermeisten Fällen komplett getauscht, ohne weiter nach der spezifischen Fehlerursache zu suchen. Alternativ kann das Bauteil auch zerlegt und das defekte Teil – zum Beispiel der Gleichrichter im Generator – ausgetauscht werden. Das entscheidende Bauteil ist häufig die Steuereinheit auf der Rückseite des Generators, die aus dem Laderegler, den Kohlebürsten sowie einem Hilfsgleichrichter besteht. Die Dioden des Gleichrichters sind entweder im Gehäuse der Lichtmaschine angebracht oder extra befestigt. Der Laderegler arbeitet mit Transistoren, die die Ladespannung konstant halten. Bei der Reparatur ist es hilfreich, einen Gleichrichter Schaltplan zur Hand zu haben

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