Elektrotechnische Grundlagen im Auto - Spannungsmessung

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Die elektrische Spannung wird mit einem Spannungsmesser (Voltmeter) gemessen. Ein Spannungsmessgerät wird immer parallel zum Verbraucher oder der Spannungsquelle angeschlossen.

Das Voltmeter wird immer parallel zur Spannungsquelle (links) oder zum Verbraucher (rechts) angeschlossen. Grafik: kfztech.de

Verschiedene Spannungsbegriffe beim Messen im Kfz

Bei der Messung der Ruhespannung zur Beurteilung des Batterieladezustands wird direkt an der Spannungsquelle der aktuelle Spannungswert der Spannungsquelle ohne Verbraucher gemessen. (Eine voll geladene Starterbatterie hat eine Ruhespannung von > 12,7V. Direkt nach dem Laden beträgt die Spannung an der Batterie über 13V.) Um die Bordnetzspannung oder Klemmenspannung zu messen, ist hingegen der Verbraucher einzuschalten. Misst man die Spannung am Verbraucher so wird der Spannungsabfall an diesem einen Bauteil gemessen. Das entspricht der Teilspannung von der Gesamtspannung der Spannungsquelle.

Die Spannungsmessung ist die wohl häufigste Messung noch vor der Widerstandsmessung und Strommessung bei der Fehlersuche im Automobil. Neben der Bordnetzspannung misst der Kfz-Mechatroniker beispielsweise die Spannungsversorgung von Bauteilen und Steuergeräten, den Spannungsabfall plusseitig oder minusseitig und auch die Generatorladespannung.

Liegt Spannung an? Die Spannungsversorgung an der Sicherung gehört zu den wichtigen Messungen bei der Fehlersuche (Bild: kfztech.de)

Beim Messen mit dem Spannungsmessgerät sind die folgenden Hinweise zu beachten:

Die Spannungsart, also Wechsel- oder Gleichspannung (ACV oder DCV) müssen gewählt werden. Bei analogen Voltmetern ist es wichtig die Polung zu beachten. Bei digitalen Voltmetern erhält man bei falscher Polung einen Spannungswert mit negativen Vorzeichen (-). Vor der Messung sollte das Voltmeter am Messbereichswahlschalter auf den höchsten zu erwartenden Wert eingestellt werden. Wurde der Wert zu niedrig gewählt, zeigt das digitale Voltmeter den Wert „unendlich“ (meist eine linksbündige 1) im Display an.

Die richtige Stellung des Messbereichswahlschalter wird vor dem Messen gewählt (Bild:kfztech.de)

 Die Prüfkabel müssen in die richtige Buchse gesteckt werden: das rote Kabel in die Buchse „V/Ohm“, das schwarze in die Masse- bzw. „COM“-Buchse. Die Prüfkabel sind immer zuerst im Messgerät und dann erst am Messobjekt anzuklemmen.

Auch die richtige Buchsenwahl ist vor der Messung zu treffen (Bild: kfztech.de)

Um die zu messende Schaltung nicht zu beeinflussen, sollte ein Messgerät gewählt werden bei dem der Innenwiderstand des Spannungsmessgeräts möglichst hochohmig ist. Ideal wäre ein unendlich hoher Innenwiderstand. Gute Digitalmultimeter besitzen meist einen Innenwiderstand von 11 MOhm (kann mit einem anderem Multimeter gemessen werden).

Nach dem Gebrauch des Multimeters dreht man den Messbereichswahlschalter (sofern vorhanden) sinnvollerweise auf den höchsten Wechselspannungswert ACV. Damit ist das Multimeter und die Schaltung bei einer anschließenden Benutzung geschützt, wenn der Benutzer das Spannungsmessgerät an eine Schaltung anklemmt, ohne auf die entsprechende Messart zu achten. Hintergrund: Im Wechselspannungseingang befindet sich ein Kondensator, der die Aufgabe hat den Gleichspannungsanteil zu sperren, damit nur der reine Wechselspannungswert gemessen wird. Durch den Kondensator ist der Eingangswiderstand unendlich groß (∞Ω). Somit kann bei einer unbeabsichtigten Messung in einem Stromkreis des Kraftfahrzeugs kein Schaden entstehen, da der hohe Eingangswiderstand sowohl das Messobjekt als auch das Multimeter vor Zerstörung schützt (Linktipp www.horst-weinkauf.de  Fachtechnologie Elektrik / Elektronik Fahrzeugtechnik).

Spannungsmessungen am 230 V-Netz (Steckdose, Lichtschalter, Maschinen) in der Werkstatt sind für Kfz-Mechatroniker Auszubildende tabu. Spannungsmessungen am Hochspannungskreis der Zündanlage oder Xenonanlage dürfen ebenso wenig durchgeführt werden; es besteht Lebensgefahr! Müssen Messungen an der Hochvoltanlage von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen durchgeführt werden, muss erst eine entsprechende Sachkunde Schulung zur Berechtigung für Arbeiten an Hybrid- und anderen Hochvolt-Systemen wie Elektrofahrzeuge oder Brennstoffzellenfahrzeugen in Kraftfahrzeugen absolviert werden.

Um an der Hochvoltanlage des Audi e-tron arbeiten zu dürfen müssen erst entsprechende Lehrgänge absolviert werden (Bild: Audi)

Um sich schnell verändernde Spannungswerte, wie z.B das Sensorsignal der Lambdasonde erfassen zu können, eignet sich das digitale Voltmeter ebenfalls nicht. Hier ist ein analoges Messgerät oder wegen der grafischen Darstellung gleich ein Oszilloskop sinnvoller.

Quelle für Text und Bild:  Audi, Horst Weinkauf

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