Reglerschalter

Funktionsweise des 3-Kontakt Regelschalters

Für viele MZ-Fans ist die Fahrzeug-Elektrik ein Buch mit sieben Siegeln. Besonders der Reglerschalter - der kleine Kasten mit dem Alu-Deckel - ist den meisten Schraubern ein Rätsel. Das galt auch für mich, allerdings habe ich Opas altes KFZ-Schlosser Fachkundebuch durchblättert und das Kapitel über den Reglerschalter gelesen. In diesem Buch von 1964 stehen viele interessante Dinge. Ich versuche, die Funktionsweise möglichst einfach zu erklären.

Im Grunde besteht der Reglerschalter der MZ aus zwei Teilen - dem Rückstromschalter und dem Regler für die Spannungsregelung. Ich gehe auf beide Teile getrennt ein.

Rückstromschalter

Die Lichtmaschine der MZ soll das Bordnetz mit Strom versorgen. Dies wird jedoch erst ab einer gewissen Motordrehzahl erreicht. Unter dieser Drehzahl speist sich das Bordnetz aus der Batterie. In diesem Fall muss die Lichtmaschine vom Bordnetz getrennt werden, da sich die Batterie sonst über die Lichtmaschine entladen würde. Im Prinzip verhält sich die Lichtmaschine dann wie ein Elektromotor.
Diese Trennung wird über den Rückstromschalter realisiert. Bei stehendem oder langsam drehenden Motor ist er geöffnet und koppelt den D+ der Lichtmachine vom Bordnetz ab. Sobald die von der Lichtmaschine erzeugte Spannung hoch genug ist, schliesst sich der Schalter und das Bordnetz wird von der Lichtmaschine gespeist und die Batterie aufgeladen.

Praktisch umgesetzt wird dies durch Spulen (mit Draht umwickelter Eisenkern). Die Spannungsspule hat zwei Anschlüsse und wird an Masse und den D+ der Lichtmaschine angeschlossen. Sie wird also von dem durch die Lichtmaschine erzeugten Strom durchflossen. Wenn eine Spule von Strom durchflossen wird, bildet sich ein Magnetfeld (Elektromagnet). Im Falle des Rückstromschalters an der MZ wird durch dieses Magnetfeld ein Kontaktblech angezogen. Wenn der von der Lichtmaschine erzeugte Strom und damit das Magnetfeld der Spannungsspule stark genug ist, wird der Kontakt soweit angezogen, das der D+ der LIMA mit dem Bornetz verbunden ist.

Bild 4.2.8. zeigt den Stromfluss durch die Spannungsspule bei geöffnetem Rückstromschalter.

Bild 4.2.9. zeigt den durch das Magnetfeld geschlossenen Rückstromschalter. Der von der Lichtmschine erzeugte Stromg fliesst nun in das Bordnetz und lädt die Batterie. Da der Strom durch die Stromspule fliesst, wird auch von dieser ein Magnetfeld erzeugt und der Rückstromschalter wird festgehalten.

Bild 4.2.10. zeigt die Verhältnisse, wenn die Lichtmaschinenspannung soweit absinkt, dass wieder ein Rückstrom von der Batterie zur Lichmaschine fliesst. Das Magnetfeld der Stromspule wird dann umgekehrt und schwächt das Magnetfeld der Spannungsspule.
Die Kontaktfeder wird den Rückstromschalter öffnen und die Lichtmaschine vom Bordnetz trennen.

Damit ist die Funktionsweise des Rückstromschalters schon erklärt. Die schematischen Abbildungen auf den greifbaren Reglerschalter zu übertragen ist nicht ganz einfach aber mit etwas Geduld findet man sich zurecht. Die Funktionsweise erklärt auch, warum das Einstellen des Reglers so schwierig ist. Das Widerlager für die Kontaktfeder muss so eingestellt sein, das die Federspannung mit dem Magnetfeld zusammenspielt und der Kontakt bei der richtigen Spannung schliesst und auch wieder öffnet.

Spannungsregelung

Die Spannungsregelung ist leider nicht so einfach zu erklären wie der Rückstromschalter - aber ich versuche es trotzdem. Um die Spannungsregelung zu verstehen, muss zunächst geklärt werden, wie der Strom in der Lichtmaschine erzeugt wird.
Im Polgehäuse der Lichtmaschine sind die sogenannten Erregerspulen untergebracht. Werden diese vom Strom durchflossen, erzeugen sie ein Magnetfeld. Innerhalb des Polgehäuses befindet sich der Anker, ein Drahtgeflecht, welches auf der Kurbelwelle montiert ist und sich mitdreht. In den Wicklungen des sich drehendes Ankers wird durch das Magnetfeld der Erregerspulen eine Spannung induziert welche mittels Schleifkohlen abgenommen wird. Eine Schleifkohle wird an Masse angelegt (Minus), die andere ist D+ und geht zum Reglerschalter (s. auch Rückstromschalter).
Die Höhe der induzierten Spannung hängt von der Drehzahl des Ankers und der Stärke des durch die Erregerspulen fliessenden Stroms ab.

Um die Spannung bei unterschiedlichen Drehzahlen möglichst konstant zu halten, wird durch den Reglerschalter der Stromfluss in den Erregerspulen verändert. Der sog. Erregerstrom hat direkten Einfluss auf die Stärke des erzeugten Magnetfeldes und somit auf die induzierte Spannung im Anker.
Der Reglerschalter kennt 3 Zustände:

  • Erregerspulen erhalten den vollen Bordstrom
  • Erregerspulen erhalten gedrosselten Bordstrom durch Zwischenschalten eines Widerstandes (Regelwiderstand)
  • Erregerspulen werden kurzgeschlossen und erhalten keinen Bordstrom
Durch blitzschnellen Wechsel dieser 3 Zustände in Abhängigkeit der von der Lichtmaschine gelieferten Spannung wird das Spannungsniveau konstant gehalten.

Die praktische Umsetzung im Reglerschalter der MZ arbeitet ähnlich wie der Rückstromschalter. Das in der Spannungs- und Stromspule erzeugte Magnetfeld zieht einen Kontakt an. Im Unterschied zum Rückstromschalter hat dieser jedoch 3 Stellungen.
Bei MZ wird ein plusregelnder Reglerschalter eingesetzt. Das bedeutet, das die Beeinflussung des Erregerstroms auf der Plusseite der Erregerwicklung vorgenommen wird. Dies kann auch auf der Minusseite erfolgen, dann spricht man von minusregelnd. Da das KFZ-Fachkundebuch auf den minusregelnden Schalter eingeht, musste ich die Abbildungen etwas modifizieren.

Diese Abbildung veranschaulicht die Zusammenhänge bei stehendem Motor bzw. bei geringer Drehzahl. Das Magnetfeld der Spannungsspule reicht nicht aus, um den Rückstromschalter (SK1 und SK2) zu schliessen. Dadurch wird die Lichtmaschine, die noch keine ausreichende Spannung liefert aus dem Bordnetz getrennt.

Der Kontakt für die Spannungsregelung ist ebenfalls in Ausgangsstellung (RK1 und RK2). Der Anschluss DF am Regler liegt somit am Plus des Bordnetzes. Durch diese Stellung erhält die Erregerwicklung der Lichtmaschine die volle Bordspannung aus der Batterie. Der Stromfluss auf der Plus-Seite der Erregerwicklung ist rot markiert.

Diese Abbildung veranschaulicht die Zusammenhänge sobald die Motordrahzahl hoch genug ist, damit die Lichtmaschine ausreichend Spannung zur Versorgung der Verbraucher und zum Laden der Batterie erzeugt. Durch das Magnetfeld der Spannungsspule schliesst sich der Rückstromschalter und die Lichtmaschine wird mit dem Bordnetz verbunden. Der Stromfluss von der Lichtmaschine zu den Verbrauchern ist blau markiert.

Der Kontakt für die Spannungsregelung bleibt zunächst in Ausgangsstellung (RK1 und RK2). Die Erregerwicklung der Lichtmaschine erhält die volle Bordspannung aus der Batterie.

Diese Abbildung veranschaulicht die Zusammenhänge sobald die Motordrahzahl weiter ansteigt. Der Rückstromschalter bleibt geschlossen.

Der Kontakt für die Spannungsregelung wird durch das Magnetfeld von Spannungs- und Stromspule angezogen, so dass sich das Kontaktblech RK2 in der Schwebe befindet. Der Anschluss DF am Regler wird damit zur Sackgasse. Die Erregerwicklung der Lichtmaschine erhält gedrosselten Bordstrom, da sie nun in Reihe mit dem Regelwiderstand WD liegt. Die Plus-Seite ist rot markiert.

Diese Abbildung veranschaulicht die Zusammenhänge, wenn die Bordspannung zu hoch ist. Durch starke Magnetfeld von Spannungs- und Stromspule bleibt der Rückstromschalter geschlossen.

Der Kontakt für die Spannungsregelung wird bis zum Anschlag angezogen, so dass sich das RK2 und RK3 verbunden sind. Der Anschluss DF am Regler liegt damit auf Masse. Die Erregerwicklung der Lichtmaschine erhält nun keinen Strom mehr, da an beiden Anschlüssen Masse liegt. Die Lichtmaschine erzeugt dann theoretisch keinen Strom mehr. Die Masseverbindung im Regler ist grün markiert.

Damit ist die Erklärung des Reglerschalters abgeschlossen. Ich hoffe, dass ich es einigermassen verständlich erläutert habe.