Nabendynamo bzw. Generator ohne Lastabnahme?
Ich habe eine Frage zum Nabendynamo eines Fahrrads.
Wenn man das Licht ausschaltet wird ja einfach per Schalter die Stromzufuhr zur Lampe unterbrochen. Also wird keine Last des kleinen Generators abgenommen. Sinkt dadurch der Widerstand der rotierenden Bewegung des Rades (wenn auch unmerkbar)?
Mir geht es nicht darum, ob das Radfahren dann leichter fällt, sondern um die physikalischen Prizipien etc.
Ich hoffe, dass meine Frage verständlich ist und bedanke mich vorab für die Antworten.
4 Antworten
Einen gewissen Dreh-Basiswiderstand hat nahezu jeder Fahrraddynamo mit der klassischen Kombination aus Permanentmagneten und Spulen mit Weicheisenkern auch im Zustand ohne elektrische Lastentnahme. Ein Teil beruht dabei auf physikalischer Reibarbeit in der Rotorwelle gegenüber dem Statorgehäuse, und ein wenig Arbeitsleistung wird auch für den Prozess der stetigen Ummagnetsierung der Spulenelemente mit ihren Weicheisenkernen durch die Vorbeiführung an die Permanentmagneten erforderlich. Luftwiederstand im rotierenden System entsteht ebenfalls.
Diese drei Faktoren sind grundlegend vorhanden mit drehzahlabhängig zunehmendem Einfluss. Je höher die Drehzahl, umso höher fallen auch diese Einflüsse ins Gewicht. Je mehr Einzelmagneten und Spulen der Dynamo hat, umso höher fällt auch der Ummagnetisierungsfaktor bei Leerlauf ins Gewicht..
Soweit die physikalische Basis.
Schließt Du nun an den Dynamo ein klassisches Glühfaden-Lämpchen mit 6 Volt / 3 Watt Nennleistung an, so wird sich bei einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit auch diese elektrische Wirkleistung im Strompfad einstellen, und damit wären diese 3 Watt Wirkleistung der physikalischen Grundarbeit im Dynamo hinzu zu addieren für dessen Betrieb.
Hast Du statt einer klassischen Glühfadenlampe nur eine elektronisch vorgesteuerte LED-Lampe angeschlossen, so entsteht im Wechselspannungskreis noch zusätzlich zur elektrischen Wirkleistung ( Watt ) eine sogenannte Blindleistung (VAr) in korrospondenz mit Kondensatoren oder Spulen im elektronischen Steuergerät der LED. ( Das ist eine Besonderheit in Wechselspannungskreis gegenüber Gleichspannung aus einer Batterie )
Der Zusammenhang aus Wirkleistung und Blindleistung ergibt dann die sogenannte Scheinleistung (VA). Wenn in einem Wechselspannungskreis Blindleistung entsteht, so ist die sogenannte Scheinleistung je nach Zusammenspiel der elektrischen Einflüsse stets mehr oder weniger höher als die reine Wirkleistung in Watt. Diese Mehrarbeit muss prinzipiell dann auch noch zum Antrieb des Dynamos aufgebracht werden.
In der Regel liefern moderne LED-Scheinwerfer für Fahrräder aber als Ausgleich dieser Mehrarbeit mehr Licht mit weniger Wirkleistungsbdarf als herkömmliche Glühfadenlampen.
Unterm Strich wird die eingeschaltete Fahrradbeleuchtung dann ganz grob etwa 3 Watt an zusätzlicher Antriebsleistung gegenüber seinem Leerlaufbetrieb bei optimaler Drehzahl verursachen.
Ja, der mechanische Widerstand wird ohne Last geringfügig kleiner. Wie stark, ist modellabhängig. Da gibt es auch mindestens eine ältere Liste im Netz, mit den gängigsten Nabendynamos verschiedener Hersteller, wo das mal jemand konkret nachgemessen und verglichen hat. (Drehwiderstand, Leistung - mit und ohne Last)
Ja, es wird weiterhin Spannung vom Dynamo induziert, aber es fließt kein Strom mehr, weil kein Verbraucher ihn abnimmt. Und wenn kein Strom mehr fließt, wird auch keine Leistung erzeugt, mit der der Dynamo mechanisch belastet wird. Würde Strom durch einen Verbraucher fließen, würde durch den entnommenen Strom eine Gegeninduktion in dem Dynamo erzeugt, der der Induktion des Dynamos entgegenwirken würde. Diese Gegeninduktion ist im Prinzip das Moment, das den Dynamo in die Knie zwingt.
Wenn der Dynamo unter Last läuft wird er durch den auftretenden Magnetismus in der Statorspule unmerklich abgebremst.
Doch. Habe ich im Zentrierständer mit und ohne Licht ausprobiert. Mit gleichem Schwung dreht sich das Rad mit Licht dreimal, mit ausgeschaltetem Licht zehnmal (gefühlt, geschätzt ;-)
Auf dem Rad mag man den Unterschied kaum merken. Im Zentrierständer ist er mehr als deutlich.
Aber warum?
Weil die Magnete drehen sich ja weiterhin um die Spule und es wird doch weiterhin dieselbe Spannung induziert, oder nicht?