Grundlagen der Fahrzeugelektrik

Wer bei dem Wort „Watt“ an die Nordseeküste denkt, liegt ja nicht grundsätzlich falsch. Um aber Fehler an der Elektrik seines Fahrzeugs erfolgreich beheben zu können, sollte man vorher diesen und einige weitere wichtige physikalische Grundbegriffe der Elektrik kennengelernt und verstanden haben. Watt, Volt und Co. wollen wir hier erklären und gleichzeitig dem Hobby-Schrauber die weit verbreitete Angst nehmen, sich mit der Elektrik seines Motorrads zu beschäftigen.

Die Intensität des Stromes und die Wirkung eines Leiters kann man sich verständlich machen, wenn man sie mit dem Wasserfluss in einem Rohr vergleicht. Der Wasserdruck am Rohrende hängt von dessen Durchmesser und Gefälle ab – je höher die Wasserquelle angeordnet ist und je größer der Durchmesser des Rohres, desto größer ist auch der Wasserdruck. 

Beim Stromfluss entspricht der Durchmesser des Rohres dem Querschnitt des angeschlossenen Elektrokabels. Je dicker und kürzer das Kabel, desto besser leitet es den Strom, und desto weniger „Widerstand“ setzt es ihm entgegen. Je länger und dünner das Kabel ist, desto höher ist dessen „elektrischer Widerstand“. Dieser ist abhängig von Material, Querschnitt, Länge und Temperatur. Der Widerstand wird in Ohm (Ω) gemessen und hat das Formelzeichen R. Das Kabel besteht aus Metall und leitet den Strom nicht völlig reibungslos. Durch diese Reibung entsteht Wärme. Ein zu dünnes oder korrodiertes Kabel kann also durchaus heiß werden bis hin zum Brand der Isolierung (Kabelbrand). Um solche Schäden zu vermeiden, werden elektrische Sicherungen eingesetzt. Diese funktionieren wie eine Sollbruchstelle an einem mechanischen Bauteil, sie unterbrechen den Stromkreis z. B. bei einem Kurzschluss. Du verhütest so Schäden an der Batterie und an elektrischen Bauteilen oder eben Kabelbrände.

Neben ausreichend dicken Kabeln für die jeweilige Anwendung sollte stets auf korrosions- und schmutzfreie Kontakte, wie Klemmen und Stecker geachtet werden, um Übergangswiderstände gering zu halten. Lüsterklemmen und Abzweigverbinder sollten am Fahrzeug möglichst nicht verwendet werden, da sie den Widerstand in der Leitung unnötig erhöhen und keine sichere und vibrationsfeste Verbindung herstellen. Minus-/Masseleitungen sollten qualitativ so gut sein wie Plusleitungen.

Die Spannung wird in Volt (V) gemessen und hat das Formelzeichen U. Die Spannung ist der Potentialunterschied zwischen Minus- und Pluspol: In unserem Wasservergleich ist dies der Unterschied zwischen einem vollen und einem leeren Wasserbehälter auf einer Ebene, die man mit einem Rohr verbindet. Das Wasser fließt nun solange, bis der Füllstand in beiden Behältern ausgeglichen ist. Dieser Zustand entspricht einer leeren Batterie. Damit das Wasser wieder fließt, muss es umgepumpt werden, bei der Batterie übernimmt das „Pumpen“ entweder ein Ladegerät oder der Stromgenerator, die sog. „Lichtmaschine“ des Fahrzeugs. Dieser erzeugt Spannung durch die Rotationsbewegung einer elektrischen Spule in einem Magnetfeld.

Eine weitere wichtige Größe im Stromkreis ist die Stromstärke. Sie wird in Ampere (A) gemessen und hat das Formelzeichen I. Die Stromstärke gibt an, wie viele Elektronen pro bestimmter Zeit durch einen Leiterquerschnitt /einen Widerstand (das Stromkabel) fließen. In unserem Wasser-Vergleich entspricht die Stromstärke der Wassermenge, die in einer bestimmten Zeit abhängig von Rohrdurchmesser und Gefälle durch das Wasserrohr fließt.

Fehler an der Zweiradelektrik ergeben sich meist aufgrund von defekten, eingeklemmten Kabeln mit beschädigter Isolierung oder schlechten, ggf. auch nassen Steckverbindungen. Diese führen hin und wieder zu Kurzschlüssen oder Kriechströmen. Ein Kriechstrom (der „kleine Bruder“ des Kurzschlusses) entsteht, wenn Feuchtigkeit oder Korrosion irgendwo in einem Stromkreis eine ungewollte Verbindung herstellen z. B. an einem offenen Kontakt wie dem (abgeschalteten) Zündschloss. Obwohl sehr schwach, entleert er auf Dauer die Batterie, wenn das Fahrzeug abgestellt ist. Bei Kurzschlüssen geht das wesentlich schneller. Sie machen sich deshalb durch herausgesprungene Sicherungen bemerkbar. Der Ursache solcher Fehler kommt man am besten mit einem Stromkreis-Testgerät auf die Spur. Es erkennt und misst Gleichströme. Mit den Adaptern für Mini- und Standardflachstecksicherungen lassen sich Kriechströme im Stromkreis bei ausgeschalteter Zündung erkennen. Dazu eine Sicherung aus dem Sicherungskasten herausziehen und in den passenden Adapter stecken. Den Adapter an die Stelle der Sicherung stecken, das Gerät einschalten und den Wert ablesen.

Um Fehlerquellen zu finden und elektrische Bauteile durchzumessen, ist ein Multimeter hilfreich, mit dem die Batteriespannung, der Widerstand eines Kabels bzw. eines Bauteils, der Stromfluss u.v.m. gemessen werden können. Bei Louis erhältst du zum Multimeter eine motorradbezogene Gebrauchsanweisung mit Anwendungsbeispielen. Das erleichtert die Fehlersuche enorm.

Wenn es nur darum geht, festzustellen, ob ein Bauteil mit Strom versorgt wird oder die Zuleitung unterbrochen ist, hilft eine einfache Prüflampe. Sie sollte in keinem Werkzeugsatz fehlen. Man klemmt das Kabel des LED-Multifunktionstester an Masse (z. B. eine blanke Motorschraube) oder an ein Minuskabel vom Kabelbaum des Fahrzeugs (z. B. am Minuspol der Batterie) und hält die Prüfspitze an den Pluseingang des zu überprüfenden Bauteils (z. B. das Eingangskabel vom Zündschloss). Bleibt die Lampe dunkel, wird das Bauteil über den geprüften Kontakt nicht mit Strom versorgt und die Zuleitung muss auf Unterbrechungen untersucht werden. Leuchtet die Lampe, ist die Stromzufuhr in Ordnung und ggf. stimmt etwas im Innern des Bauteils nicht.

Weitere Fehlfunktionen ergeben sich z. B. aufgrund von korrodierten Kabeln, deren Innenwiderstand so hoch ist, dass sie nicht mehr gut leiten und heiß werden. Auch ältere Zündschlösser und Schalter leiten den Strom häufig nicht mehr ausreichend und führen so zu Ausfällen. Defekte an der Lichtmaschine oder auch nur an deren Kabelanschluss können die Stromzufuhr zur Batterie lahmlegen. Defekte Spannungsregler können zum Überladen der Batterie führen. Abgenutzte Schleifkohlen können einen Anlasser lahmlegen. Lies hierzu mehr in unserem Schraubertipp Elektrik und Elektronik prüfen.