Stromsenke Elektrische Last selbst bauen um Lichtmaschine zu testen
Stromsenke Elektrische Last selbst bauen um Lichtmaschine zu testen
Stromsenke

Stromsenke selbst bauen

Der Stromvernichter

Manchmal muss Strom verbrannt werden – zum Beispiel, um Lichtmaschinen oder Batterien zu testen. Das geht mit H4-Glühlampen ganz hervorragend.

Stromsenke

In der Physik ist elektrischer Strom so ziemlich die edelste und wertvollste Energieform. Sie lässt sich in Bewegung umwandeln, in Schall, in Strahlung, in Magnetfelder und vor allem in Wärme. Weil man aber viel Aufwand in das Erzeugen von Strom steckt, ist es deshalb eigentlich ziemlich bekloppt, ihn willentlich zu vernichten. Trotzdem muss das hin und wieder sein – zum Beispiel, wenn es darum geht, Stromquellen zu testen oder Kabel und Kabelverbindungen fachgerecht zu quälen.

Und weil sowas nicht nur in den autoschrauber.de-Großlabors gelegentlich vorkommt, gibt es solche Stromvernichter auch zu kaufen. Solche Geräte heißen dann „Stromsenke“; einfach deswegen, weil sie das Gegenteil einer Stromquelle darstellen. Diese transistorisierten Geräte sind nicht billig und vernichten je nach Baugröße elektrische Leistungen zwischen 120 und 2000 Watt. Dabei lassen sich bei fast allen Geräten sowohl Stromstärke als auch Leistung fest einstellen – schwankt die Spannung am Eingang, so regelt die Stromsenke nach und saugt dann entweder eine feste Leistung oder eine feste Stromstärke aus der Quelle.

Mit so einem Wundergerät kann man in der Werkstatt elegant und zuverlässig testen, ob ein „Superduper-HighPower“-Ladegerät tatsächlich die versprochenen 100 Ampere zum Stützen der Bordelektrik schafft oder während des Flashens der Steuergeräte nach 10 Minuten zusammenklappt. Oder ob die „taufrische“ Starterbatterie tatsächlich den versprochenen Entladestrom bringt. Oder ob die Lichtmaschine im Dienstpassat noch die 120 Ampere ihres Typenschilds leistet.

Völlig unabhängig vom Testzweck ist das Endprodukt der Stromsenke immer die niedrigste, weil am einfachsten zu erzeugende Energieform: Wärme. So wie Omas Heizlüfter verbrennt eine Stromsenke also wertvollen Strom und heizt damit Bude.

Stromsenke Electronic Load selbst bauen
Teure Heizung: Eine Stromsenke verbrennt elektrische Energie, um Stromquellen zu prüfen.

Stromvernichter

Im Gegensatz zum großmütterlichen Heizlüfter ist die Transistor-Stromsenke jedoch regelbar, genauer: Sie besitzt einen eingebauten Regelkreis. In dem ermittelt die Elektronik die Eingangsspannung und verbrennt immer genau so viel Strom, dass die aufgenommene Leistung (in Watt) oder die Stromstärke (in Ampere) konstant bleiben.

Diese Regelung ist eine feine Sache, bei der 12-Volt-Elektrik in der Werkstatt hingegen nur selten wirklich nötig. Einfach deswegen, weil es hier in der Regel lediglich darum geht, „ordentlich Last“ auf das Bordnetz zu geben und anschließend zu prüfen, wo Übergangswiderstände stecken oder ob die Lichtmaschine schlapp macht. Ob man so eine Prüfung in der Praxis mit 80 oder 85 Ampere tut, ist ziemlich wurscht.
Da die käuflichen Geräte in der Leistungklasse von 1,5 – 2 kW zudem wirkliches Geld kosten, liegt es nahe, sowas selbst zu bauen – allerdings ohne Regelung und ohne Elektronik. Der Strom soll verbrannt werden, fertig!

Wir hätten dazu natürlich nur zu gerne eine paar von Omas Heizdecken genommen, allein: Das Spannungsniveau taugt nicht und die Schaltstufen sind auch zu grob. Als stromdurstige Verbraucher auf der 12V-Schiene kommen deshalb eigentlich nur Heizelemente und Glühlampen in Frage. Und da Glühlampen in Frontscheinwerfern pro Wendel knapp 5 Ampere ziehen, fällt die Wahl natürlich schnell auf bewährte H4-Lampen: Im Gegensatz zur H7 stecken hier in jeder Lampe nämlich sogar zwei Wolframfäden. Mit eingeschaltetem Fern- und Abblendlicht schluckt so ein Ding dann glatt 10 Ampere auf kleinstem Raum.

Stufenlose Quälerei auf der Drehbank? Geht famos mit einer Reihe von H4-Glühlampen

Der Grundrahmen

Unser neben der täglichen Arbeit zusammengebauter Stromvernichter verfügt über 10 solcher H4-Lampen und wandelt damit bei einer Nennspannung von 13 Volt 10 x 10 Ampere rund 1300 Watt elektrische Energie in Wärme um. Das ist recht ordentlich – vor allem deswegen, weil diese Umwandlung bei niedriger Spannung und vergleichsweise hohen Strömen passiert. Aus diesem Grund sollten alle Kontakte und Strompfade ausreichend dimensioniert sein. Nichts ärgerlicher, als wenn der Stromvernichter bei einem Dauerlauf-Test in Rauch aufgeht und den Schrauberkobel ebenfalls vernichtet.

Um die entstehende Wärme vernünftig abzuführen und das Gerät dauerfest zu machen, braucht es also Kühlung. Und diese Kühlung in Form einer alten Golf2-Kühlerzarge bestimmt deshalb auch das Design. In unserem Fall sollen alle Glühlampen im Lufteinlauf der Zarge Platz haben und sich auch noch brauchbar elektrisch anschließen lassen. Wie man die Lampen auf der Platte verteilt, ist dabei ziemlich egal, sie müssen bloß in den Rahmen der Zarge passen.
Als Grundplatte und Chassis der Vernichter-Apparatur dient ein schnödes Stück Blech aus der Schrottkiste. Das hat glücklicherweise brauchbare Abmessungen und ist mit einer Dicke von 3mm auch hinreichend steif.

Liegt schließlich die Zarge auf der Grundplatte, lassen sich die Bohrungen leicht anzeichnen. Dann Körnen, Bohren und mit einem Stufenbohrer auf die erforderlichen Durchmesser für die H4-Lampen aufbohren. Die Bohrung darf gerne luftig sein: Der Sockeldurchmesser ist in der Norm offenbar recht großzügig toleriert, die Lampen unterschiedlicher Hersteller unterscheiden sich an dieser Stelle erheblich.

Alter Golf-Kühlerlüfter, frisch aus der Strahlkabine. Die Lüfterzarge…
… bestimmt das ganze Design der Maschine.
Die großen Bohrungen für die Glühlampen lassen sich prima mit einem Stufenbohrer machen
Lampe im Loch. Die kleine Bohrung darunter dient zur Fixierung und für den Masseanschluss

Stromschiene

Die Lampen werden im Stromvernichter allesamt gegen Masse gelegt. Ihr Plus bekommen die Glühlampen später von den Schaltern, die wiederum alle von ein- und derselben Schiene versorgt werden müssen. Hier würde man bei solch hohen Strömen eigentlich Kupfer verwenden. Eigentlich – wäre man nicht geizig und wäre nicht explizit auf den Verlust von Energie scharf.

Deswegen besteht die Plus-Schiene aus simplem, schwarzen Stahl. Großzügig dimensionieren, mit reichlich Gewindebohrungen versehen (für jede Lampe 2 Anschlüsse!) und anschließend gut isoliert auf die Platte schrauben. Schön, wenn die Schiene mit dem Haupt-Stromanschluss ordentlich weit aus dem Gerät heraussteht und man die Anschlusskabel später sowohl festschrauben als auch mit einer Klemme dranführen kann.
Die Masse wird später einfach an das Gehäuse gelegt.

Stromschiene aus Stahl. Mit etwas Abstand zur Grundplatte dient das Ding auch als Haltegriff.

Lampen festschrauben

Um die Leuchtmittel sauber im Scheinwerfer zu fixieren (und sie auszutauschen, wenn kaputt), besitzen alle Lampen praktischerweise eine kleine Aussparung im Sockel. Eine kleine Bohrung mit M5-Gewinde darunter anbringen, eine Schraube reindrehen, fest ist die Lampe. Diese Befestigungsschraube dient gleichzeitig als Massepunkt für den Stromkreis.

In unserem autoschrauber.de-Stromvernichter haben wir keine Mühen, aber Kosten gescheut. Deshalb kommen neben dem recycelten Golf-Lüfter auch die BILLIGSTEN H4-Lampen zum Einsatz, die der Markt hergab. Weitere Kaufteile sind die Schalter: Diese simplen Kippschalter müssen wenigstens 6 Ampere, besser noch 10 Ampere sicher schalten und dürfen nicht allzu groß und teuer sein. 10 Ampere deshalb, weil Glühlampen Kaltleiter sind. Das heißt, dass sie in kalten Zustand (Lampe wenige Millisekunden nach dem Einschalten) deutlich mehr Strom ziehen als in warmem Zustand. Diese Extra-Portion „Einschaltstrom“ muss der Schalter also zusätzlich zum Nennstrom auch noch abkönnen.

Kippschalter mit einem Nennstrom von 10 Ampere aus der chinesischen Schalterfabrik Nummer 17 sind deshalb eine gute Wahl und kosten nur ein paar Euro.
Ob man die H4-Lampen mit passenden Steckern anschließt oder Flachsteckhülsen auf die Anschlussfahnen schiebt, ist Geschmackssache. Weil uns die Stecker zu teuer waren, haben wir Flachsteckhülsen passend gemacht. Passend gemacht heißt in diesem Fall: Exemplare mit einer Breite von 9,5 mm etwas zusammengebogen, weil die passenden Exemplare mit 7,8 mm unerhört teuer waren.
Um auf Nummer sicher zu gehen, haben wir bei allen Kabeln einen Querschnitt von 1,5 mm² gewählt, 1,0 mm² sollte jedoch auch gehen. Stecker einbauen, Kabel nach Gusto verlegen, crimpen und verschrauben.

Lampen reindrehen und festschrauben.
Die Schalter sollten 10 Ampere abkönnen, …
… die Lüfterzarge wird mit Abstandshülsen montiert.

Gebläse

Da der Sromvernichter selbst in der Vollausbau-Stufe nur 2 kW Wärme produziert, ist der Golf-Lüfter mehr als überdimensioniert: Schließlich muss er im GTI mit rund 130 PS happige 200 kW Motor-Abwärme wegschaufeln und dreht -direkt an 12 Volt angeschlossen- deswegen entsprechend hochtourig.

Abhilfe schafft hier eine zusätzliche H4-Lampe in der Grundplatte. In Reihe mit dem Gebläsemotor geschaltet, drosselt ihre Glühwendel den Lüftermotor so weit, dass das Ding gut kühlt, aber nicht nervt. Der Stromvernichter wird damit zwar warm, aber nicht heiß.

Eine der Lampen dient als Vorwiderstand. Das drosselt Drehzahl und Geräusch erheblich

Im Betrieb

Um Stromquellen fachgerecht zu quälen, muss man sie mit dem Stromvernichter verbinden. Das geht ganz hervorragend mit Starthilfekabeln. Deren Kabelquerschnitt beträgt dabei typischerweise entweder 32 mm² oder 64 mm², je nach Preisklasse und Einsatzzweck. Da wir den Strom aber sowieso vernichten wollen, kommt es in diesem Fall nicht auf den Querschnitt, sondern nur auf den guten Kontakt an: Ordentliche Klemmen wählen und mit Schmackes auf die schön blanken Stellen am Grundrahmen und der Stromschiene setzen.

Dann die Messinstrumente scharfmachen und die Lampen nach und nach einschalten. Der Männertannenbaum erstrahlt und lässt sich ganz grob in 5-Ampere-Schritten hoch- und runterdosieren. Wird das Gerät auf einen Schlag dunkel, liegt das meist daran, dass eine der Klemmen losgebrutzelt ist, keinen Durchgang mehr hat und wieder neu aufgesetzt werden muss.

Wenn am Ende alle Lampen leuchten, die LiMA heult und das Zangenamperemeter dreistellig anzeigt, kann sich MANN entspannt an die Werkbank lehnen, einen tiefen Zug aus der Selbstgedrehten nehmen und den Mümmelmann aus dem Regal kramen. Wie man die Fahrzeugelektrik fachgerecht foltert, zeigen die folgenden Artikel.

Je nach Anzahl der eingeschalteten Lampen ergeben sich Stromstärken …
… von 3 bis über 100 Ampere.
Die Stromstärke schwankt im Betrieb nur um wenige Nachkommastellen

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