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Verbraucht ein Nabendynamo auch bei ausgeschaltetem Licht Kraft?





Frage

Hi, mal eine Frage an die Elektroexperten. Da ich von meinem Nabendynamo absolut begeistert bin, da er so wenig Kraft verbraucht würde mich mal interessieren ob er wenn das Licht nicht eigeschaltet ist trotzdem zusätzliche Kraft beim Treten verbraucht? Für einen praktischen Test "verbraucht" er einfach zu wenig Kraf, man merkt es also nicht ob das Licht an oder aus ist. Gruß Fabian

Antwort 1 von donossi

Hallo Fabian.

Da der Dynamo Reibungswiderstände hat und in Bewegung versetzt werden muss, wird er auf jedemfall etwas mehr Kraft dem Fahrrad entziehen ,auch wenn das Licht aus ist, aber das kannst du dir ja sicher vorstellen, bzw wusstest es schon vorher.

Von der Elektrischen Seite her wird er auch minimal etwas verbrauchen, da er eine Spannung aufrecht erhält, die mit der Zeit auch gewissen Verlusten unterlegen ist und dadurch wieder aufgebaut werden muss. Von daher wird er auch hier Verluste haben, auch wenn er im Leerlauf sich dreht. Aber es ist auch so, das je mehr dem Trafo abverlangt wird, er auch schwerer zu drehen ist, will heissen das er bei 4 Watt schwerrer zu drehen ist als bei 2 Watt.

Gruss

DonOssi

Antwort 2 von halfstone

Hi donossi,

mit der mechanischen Leistung und den Reibunsverlusten, das ist ja klar.

Beim Strom ist es mir etwas unklarer.

Da sich der Dynamo ja immer dreht induziert er auch immer eine Spannung (und dadurch einen mechanischen Widerstand), egal ob die abgenommen wird oder nicht, daher bin ich mir unsicher ob das Einschalten des Lichts überhaupt etwas ändert.

Gruß Fabian

Antwort 3 von Doc-Jay

Ein Dynamo funktioniert im Prinzip so, dass sich eine Spule um ein permanentes Magnetfeld dreht. Durch das drehen ändert sich das Magnetfeld innerhalb der Spule ständig und das schiebt die Elektronen in der Spule minimal hin und her, es entsteht eine Spannung.
Solange der Stromkreis aber nicht geschlossen ist, sprich das Licht ist nicht an, kann außer diesem minimalen "Verscheibungsstrom" kein weiterer Strom fließen. (das sind wenige Mikro-Ampere)
Wenn du das Licht anmachst kann aber ein größerer Strom durch die Spule fließen, und zwar je nach Belastung im Regionen von 1 bis 2 Ampere.
Dieser Strom erzeugt in der Spule wiederum ein Magnetfeld welches dem des Dauermagneten entgegengerichtet ist. Um diese beiden Magnetfelder jetzt ineinander zu verdrehen (entgegengesetzte Pole ziehen sich an) ist auch eine größere Kraft notwendig als wenn kein Strom fließt.

Also wenn das Licht an ist mußt du auch mehr Kraft aufbringen als wenn das Licht aus ist. Ich habe bis jetzt noch keine Erfahrung gemacht mit Nabendynamos, habe aber gelesen dass es kaum auffallen soll ob das Licht an ist oder aus.

Antwort 4 von donossi

Wenn das Anschalten des Lichtes keine Veränderung bringen würde (Ich gehe jetzt nicht von der gefühlten Veränderung, sondern von der Betragsmässigen Veränderung aus), dann würden jetzt auch 2 Lampen keine Veränderungen bringen. Und wenn wir das jetzt gekürzt weiterspinnen, auch keine 333 Lampen mit je 3 Watt (Soviel hat eine Standart-Fahrradlampe ungefähr).....
Das wären dann 1000 Watt und damit kann man schon gut wasser mit warm machen.....
Hast du schonmal versucht, Wasser mit Muskelkraft zu erwärmen? Das wird einem richtig warm bei :D


Aber wie oben schon beschrieben, kommt es halt immer drauf an, wieviel man von Trafo abverlangt, je mehr desto schwerer geht es.....aber wenn der Wirkungsgrad gut genug ist, dann ist es halt so das die Reibungswiderstände von Fahrrad viel grösser sind, als die von Dynamo und dann ist es ja verständlich, das man es nicht mitbekommt, ob da nun n bisschen mehr oder weniger verbraucht wird

Antwort 5 von Britt_

von dem mechanischen mal abgesehen wird er schon etwas kraft verbrauche und ach produzieren aber eben nicht so viel wie wenn ein verbaucher dranhängt.



es gibt ja da auch andere beispiele wie die lichtmaschine in deinem auto zum beispiel. du hast doch ein auto?



lg

Antwort 6 von Primut

Hi Fabian,

nach der Lenzschen Regel wirkt der induzierte Strom seiner Ursache entgegen. D.h. es ist klar - wie donossi es schon beschrieb - je höher die Verbrauchslast, desto höher ist die aufzubringende Kraft.

Etwas anders sieht es tatsächlich ohne Verbraucher aus, weil eigentlich kein Strom fließt (sondern nur die Induktionsspannung vorhanden ist), der seiner Ursache entgegenwirken könnte.
Allerdings denke ich, kann man im Realfall davon ausgehen, dass die Spule selbst auch Innenwiderstände etc. hat und es schon zumindest ein geringer interner Strom fließt.
Vermutlich findet ebenso ganz unabhängig davon auch ein Wechselspiel des Magnetfeldes und des Spulenträgers statt, welches es immer zu überwinden gibt.

Zitat:
Für einen praktischen Test "verbraucht" er einfach zu wenig Kraf, man merkt es also nicht ob das Licht an oder aus ist.


Ich habe mir damals auch einen Nabendynamo eingebaut und versucht ihn noch im ausgebauten Zustand per Hand zu drehen und war erschrocken, wie schwer das ging! Es wird also auf jeden Fall eine Zusatzkraft benötigt. Bei eingebauten / eingespeichten Dynamos lässt sich das allerdings tatsächlich nicht mehr so leicht feststellen.
Nach meiner Erfahrung hat das aber nicht wirklich praktische Relevanz, d.h. wenn du beispielsweise mit einer Leistung von 90 W fährst, dann sind die zusätzlichen 3W für's Licht doch minimal. ;-)

Besten Gruß
    Primut


Antwort 7 von donossi

MIr ist da gerade noch was eingefallen, was evlt als praktischer Test angesehen werden könnte (ka, ob das so geht)

Wenn ich mein Vorderrad so hinstelle, das der Nippel vom Schlauch auf 1 Uhr steht und ich das Rad loslasse, dann dreht es sich, bis der Nippel unten ist. Könntest evtl schauen, wie schnell er nach unten kommt, mit und ohne Licht an.

Antwort 8 von Friedel

Hallo Fabian.
Ich gehöre zu den untreuen Mitgliedern, die bei Fragen nicht nur im SN fragen und suchen. Da ich außerdem nicht in einer Großstadt wohne und man bei uns mit dem Fahrrad nicht viel erreicht, musste ich erst mal nachsehen, was ein Nabendynamo überhaupt ist. Dazu habe ich Wiki bemüht. Dort wird nicht nur beschrieben, was ein Nabendynamo ist, sondern auch welche Bauform welchen Wirkungsgrad hat und warum.

Weder dort noch in der bisherigen Diskussion hier wurde erwähnt, dass der Dynamo natürlich schon dadurch Kraft verbraucht, dass man ihn mitnimmt. Ich weiß nicht wie schwer das Teil ist, aber ein wenig "Kraft" wird für den Transport auf jeden Fall verbraucht. Das lässt sich auch leicht testen, indem man sich ein paar Dutzend oder mehr von den Dingern besorgt und die alle mitnimmt. Dann sollte der größere Kraftaufwand bemerkbar sein.

Bei Wiki findet sich auch der Link zur Beschreibung von "SON - Schmidts Original Nabendynamo".

Ich weiß nicht, ob andere Fabrikate auch so aufgebaut sind, aber mich wundert es ziemlich, dass man bei diesem Dynamo den zu viel erzeugten Strom über eine Zenerdiode ableitet. So werden im Normalbetrieb permanent 0,08A * 7V = 0,56W einfach verbraten. Wenn die vordere Lampe kaputt geht, werden sogar 2,96W über diese Zenerdiode verbraten. Ich weiß nicht, ob die Zenerdiode das lange aushält, aber auf jeden Fall wird sie dabei sehr heiß. Diese Form der Regelung für den Dynamo halte nicht für besonders gut. Wenn jemand auf die Idee kommt, andere Lampen ans Fahrrad zu bauen, die weniger Strom verbrauchen, wird die eingesparte Energie dazu verwendet, den Dynamo zu erhitzen... Die Beschreibung versucht zu suggerieren, dass das ganze ein High-End-Produkt ist. Die Spannungsregelung zeigt aber, dass hier gravierende Qualitätsverluste in Kauf genommen wurde um ein paar Cent zu sparen. Mit einem zusätzlichen Transistor und einem Widerstand gäbe es die Nachteile nicht, die ich beschrieben habe, und die Baukosten wären nur etwa 6 Cent höher. Das Gewicht würde sich dabei um weniger als 1g erhöhen.

Antwort 9 von Primut

Hi all,

ein guter Tip von Friedel. Also mal konkret:

Zitat:
Leistungsaufnahme im Leerlauf: 0,5 Watt bei 15 km/h
für SON Nabendynamo!

Auch wenn Shimano erfolgreicher bei der Markteinführung war. Ich vergaß tatsächlich die Regelverluste. ;-(

@Friedel: Die Zenerdiode regelt nicht den Strom sondern die Spannung, d.h. genaugenommen wird die Spannung auch nur begrenzt.
Im übrigen gibt es Zenerdioden auch in allen Leistungsklassen.

Gruß
    Primut


Antwort 10 von Friedel

@Primut: Ich weiß was eine Zenerdiode ist. Der Strom ist laut DON-Datenblatt konstant 0,58A. Die Zenerdiode begrenzt auf 7V. Von diesen Werten bin ich ausgegangen. Dass es Zenerdioden mit allen möglichen Verlustleistungen gibt, mag zwar sein, sie verbraten diese Leitung jedenfalls in Wärme. Allerdings habe ich mir mittlerweile überlegt, dass die Nabe normalerweise recht gut gekühlt ist, sodass das nicht sehr wichtig ist. Jedenfalls muss aber bei einem Nabendynamo der Dynamo zu den Lampen passen. Sonst geht das so nicht.