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EIN Fahrraddynamo ist ein Generator dass die Fahrradbeleuchtung von a Fahrrad von Stromspannung bietet. Die Drehung des FahrradsRad wird auf die Dynamowelle übertragen. Der Dynamo versorgt die Beleuchtung daher nur beim Radfahren mit Spannung, es sei denn, die Beleuchtung bezieht ihre Energie aus einer anderen Quelle, die Beleuchtung funktioniert ohne rotierende Räder nicht.
Gängige Typen von Fahrraddynamos sind der Reifen-, Naben- und Rollendynamo. Andere Arten von Fahrraddynamos sind der Felgen- und Speichendynamo.
Typen
Reifendynamo
Der Reifendynamo ist in der Regel an der Vordergabel, manchmal bei der Hinterradgabel und rastet seitlich ein Fahrradreifen Auf. In ganz Ausnahmefällen greift der Dynamo an der Felge an und man spricht von a Felgendynamo. Der Reifendynamo befindet sich normalerweise auf der linken Seite des Rades.
Bei Reifendynamos wird das gerippte Antriebsrad (Laufrad) der Achse durch Federkraft gegen die Achse gedrückt Reifen gedrückt und übernimmt seine Drehung. Aufgrund der Rippen und der magnetischen Wechselkräfte zwischen Rotor und Stator es gibt ein charakteristisches Brummen bei der Verwendung. Mit einer Feststellvorrichtung kann das Laufrad tagsüber auf Abstand zum Reifen gehalten werden, damit sich die Lichtmaschine nicht dreht. Das Übersetzungsverhältnis vom Rad zum herkömmlichen Reifendynamo ist sehr groß (ca. 30-fach), ebenso die mechanischen Verluste. Ein Teil davon Leistung dass jemand auf den Dynamo tritt, wird in elektrische Energie umgewandelt. Beim Radfahren ist der Widerstand des Dynamos deutlich zu spüren, es macht kaum einen Unterschied, ob eine Beleuchtung angeschlossen ist oder nicht. Ein Pol der elektrischen Anschlüsse ist mit dem Metallgehäuse verbunden und wird durch die Rahmen an die Beleuchtung angeschlossen. Der andere Pol befindet sich unten und ist mit einem einzelnen Draht verbunden Scheinwerfer und ein weiteres Kabel zum Rücklicht führen. Heutzutage werden die Zuleitungsdrähte zunehmend verdoppelt, was eine Plus- und eine Minus-Ader ermöglicht. Der durch Korrosion unterbrochene Stromkreis und der damit verbundene Ausfall der Beleuchtung sind dann seltener. Die Verbindungsstelle zwischen den Leitungen und der Lichtmaschine kann mit einer Klemm-, Schraub- oder Steckverbindung versehen werden. Auf Wunsch verfügt der Reifendynamo über eine spezielle Kunststoffkappe, die über das Laufrad passt, die den Grip des Reifens darauf besonders bei Nässe verstärkt. Es verhindert auch übermäßigen Reifenverschleiß. Bei einigen Typen von Reifendynamos, a Dauermagnet das Rotor und der Spule das Stator, bei anderen Typen ist es genau umgekehrt.
Ein Reifendynamo kann mit einem eingebauten Batterie um die Fahrradbeleuchtung bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten zu verstärken.
Rollendynamo
Der Rollendynamo ist eine Variante des Reifendynamos, der auf die Lauffläche des Reifens einwirkt. Bei herkömmlichen Fahrrädern befindet sich der Rollendynamo hinter dem Tretlager Bestätigt.
Nabendynamo
Ein Dynamo im Nabe war traditionell unter dem Namen Prüfstand, hergestellt von den Engländern Sturmey-Archer, eventuell in Kombination mit einer DreiGetriebenabe. Merkwürdig ist, dass englische Radfahrer meist mit Batteriebeleuchtung fahren. Der Nabendynamo gibt bei ausgeschalteter Beleuchtung praktisch keinen Widerstand.
Heutzutage ist ein Dynamo im Nabe des (Vorder-)Rades ist sehr beliebt geworden. Der moderne Nabendynamo dreht viel leichter als zuvor - der Unterschied zu einer Nabe ohne Dynamo ist vernachlässigbar. Der große Nachteil des Reifendynamos fehlt hier. Das Brummen des Reifendynamos fehlt komplett und es ist daher oft zu sehen, dass Radfahrer tagsüber das Licht an haben - der Radfahrer "merkt nichts" (muss aber den Strom hochfahren). Nabendynamos sind schwerer als Reifendynamos.
Da sich ein Nabendynamo immer mit dem Rad dreht, gibt es einen separaten Schalter benötigt, um das Licht ein- und auszuschalten. Einige moderne Scheinwerfer schalten sich bei Dunkelheit automatisch ein, oft gibt es auch einen manuellen Schalter. Es gibt kaum einen Unterschied zwischen a unversteuert und ein geladener Dynamo. Es Effizienz eines guten Nabendynamos ist aufgrund der fehlenden mechanischen Verluste höher als bei einem Reifendynamo. Beide Pole des elektrischen Anschlusses sind vom Metallgehäuse isoliert. Die Verbindung zum Scheinwerfer erfolgt über zwei Drähte, die mit einem speziellen Stecker an die Lichtmaschine angeschlossen werden. Das Rücklicht verbraucht durch die Verwendung LEDs so wenig Energie, dass es Batterien gefüttert werden kann. Dies macht einen langen und zerbrechlichen Draht überflüssig.
Die Frequenz des erzeugten Stroms ist recht niedrig und daher ist das Licht oft schnell blinkend zu sehen, ein Phänomen, das mit dem Reifendynamo nicht sichtbar ist. Viele moderne Lampen enthalten jedoch einen Puffer (Kondensator oder Batterie), um ein Aufblitzen zu verhindern und auch im Stand für eine Weile zu leuchten.
Speichendynamo
Der Speichendynamo ist ein Dynamo im Vorder- oder Hinterrad, der über einen Träger auf einem gesprochen oder durch den Speichenflansch. Diese Lichtmaschine läuft schwer und ist laut. Außerdem bricht der Mitnehmer zwischen den Speichen leicht. Diese Art von Dynamo hat sich nicht durchgesetzt.
Elektrische Eigenschaften
Der Betrieb des Generators basiert auf dem Faradaysches Induktionsgesetz, woraus abgeleitet werden kann, dass die erzeugte Spannung proportional zu U/min des Dynamos. Es ist nicht notwendig, stark zu radeln, um eine ausreichende Lichtleistung zu erhalten. Die Lichter brennen jedoch nicht bei hoher Geschwindigkeit aus. Die Erklärung dafür ist, dass die Magnetismusleitung des Kerns, auf den die Spule gewickelt ist, bei einem Strom von 0,5 Ampere in die Sättigung geht und dadurch der Magnetismus nicht zunimmt und die Induktionsspannung begrenzt bleibt, so dass der Dynamo dann tatsächlich wirkt wie Energiequelle statt wenn Spannungsquelle Funktionen. Dadurch wird der Strom und damit der Klemmenspannung, begrenzt. Das bedeutet, dass die Leuchten auch in der gemeinsamen Leistungsaufnahme zur Lichtmaschine passen müssen.
Ein normaler Fahrraddynamo kann ca. 0,5 . halten Ampere liefern Wechselstrom bei einer Klemmenspannung von 6 Volt, dies entspricht einer elektrischen Leistung von ca. 3 Watt. Dazu gehört die Standardkombination aus einem Frontlicht, das 400 mA verbraucht, und einem Rücklicht, das 100 mA verbraucht, parallel geschaltet. Eine andere übliche Kombination ist 450mA vorne und 50mA hinten. Das Laufrad eines herkömmlichen Reifendynamos hat einen Durchmesser von 18 bis 25 mm und die Zahl Polen ist normalerweise vier. Ein Nabendynamo hat mehr Pole, normalerweise vierzehn. Die Polzahl (oder eigentlich Polpaare, es gibt immer einen N-Pol und einen Z-Pol pro Paar) eines Reifendynamos ist durch langsames Drehen des Rotors deutlich zu spüren. Zum Beispiel spürt man achtmal pro Umdrehung eine Gegenkraft, gefolgt von einer Co-Kraft. Es gibt dann acht Pole. Die Kräfte stellen die magnetischen Kräfte zwischen den Permanentmagneten im Rotor und dem Eisen in den Spulen im Stator dar. Die Frequenz der von einem Reifendynamo erzeugten Wechselspannung ergibt sich aus:
Darin ist:
- dd der Durchmesser des Dynamorades in Metern
- Vf die Fahrgeschwindigkeit in km/h
- p die Polpaarzahl der Lichtmaschine
Beispiel: Für einen Dynamo mit einem Rad von 3 cm Durchmesser und acht Polen, einer Fahrradgeschwindigkeit von 18 km/h, wird die Frequenz zu:
- 8 × 18 / (3,14 × 0,03) × 1000 / 3600 = 424 Hz.
Bei einem Nabendynamo ist die Magnetkraft auch spürbar, aber schwieriger. Bei frei drehbar aufgehängtem Fahrrad ist zu beobachten, dass das Rad beim Drehen durch die Magnetkräfte an festen Stellen zum Stillstand kommt. Daraus lässt sich die Polpaarzahl ermitteln Die Frequenz der erzeugten Wechselspannung eines Nabendynamos ergibt sich aus:
- .
Darin ist:
- dw der Durchmesser des Fahrradrades in Metern
- Vf die Fahrgeschwindigkeit in km/h
- p die Polpaarzahl der Lichtmaschine
Beispiel: Bei einem Raddurchmesser von 74 cm und einem Nabendynamo mit 24 Polen und einer Fahrradgeschwindigkeit von 18 km/h beträgt die Frequenz:
- 24 × 18 / (3,14 × 0,74) × 1000 / 3600 = 51,6 Hz.
Die Überwindung der Magnetkräfte kostet keine Nettoleistung, da die auftretenden Kräfte sowohl gegen als auch in Drehrichtung wirken. Aus diesem Grund nimmt der Nabendynamo bei ausgeschalteter Beleuchtung (fast) keine Leistung auf. Andererseits kostet es immer Strom, mit Licht zu fahren, da man ihn selbst erzeugen muss.
Effizienz und Beständigkeit
Mit Beleuchtung
Es Effizienz eines Fahrraddynamos unterscheidet sich stark und hängt stark vom Typ, der Fahrradgeschwindigkeit und der Qualität des Dynamos ab. Im Allgemeinen bieten Nabendynamos einen höheren Wirkungsgrad als Reifendynamos. Zum Vergleich mit einer 3 Watt und 6 Volt dynamobetriebenen Fahrradleuchte darf der durchschnittliche Radfahrer bei einer Geschwindigkeit von 20 km/h mit moderatem Reifendynamo etwa ein Viertel seiner Tretleistung für die Fahrradleuchte aufwenden. Dieser durchschnittliche Radfahrer erzeugt ungefähr 50 Watt Leistung. Ein hochwertiger Reifendynamo hat einen Wirkungsgrad von ca. 25 %, sodass der Radfahrer 12 Watt (ein Viertel) seiner Tretleistung an den Dynamo abgibt, anstatt ihn für die Geschwindigkeit zu nutzen. Die besten Reifendynamos können einen Wirkungsgrad von 40% oder mehr erreichen. Bei Nabendynamos liegt der Wirkungsgrad im Durchschnitt bei rund 42%, bei einem sehr guten Nabendynamo bei rund 55%.
Ohne Beleuchtung
Beim Radfahren ohne Beleuchtung geben Nabendynamos je nach Qualität einen leichten Widerstand von ca. 1 bis 4%. Reifen-, Speichen- und Rollendynamos, die nicht in Betrieb sind, geben natürlich keinen zusätzlichen Widerstand (abgesehen vom vernachlässigbaren Luftwiderstand und dem zusätzlichen Gewicht), da sie vom Laufrad getrennt sind.
Andere Anwendungen
Fahrraddynamos werden neben der Fahrradbeleuchtung auch als Ladegerät für z Mobiltelefon.
Siehe auch
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Quellen, Anmerkungen und/oder Verweise
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