Leistungsmessung Nabendynamo mit LEDs

[raymund]

Hallo,

nachdem ich bereits schon mehrfach die Kombination von Nabendynamos und LEDs vermessen habe ( http://www.mtb-news.de/forum/showthread.php?t=94068 ) und bei der Vergleichsmessung drei verschiedener Nabendynamos zu unklaren Ergebnissen gekommen bin, habe ich am Wochenende nochmal die Messapparatur aufgebaut und den Shimano HB-NX70 (stand halt rum) nochmals vermessen.
Diesmal wollte ich mich bei den Messwerten nicht auf das Multimeter verlassen, da es Werte anzeigt, die mit denen des Oszilloskops nichts zu tun haben. Das liegt wohl an dem nicht ideal sinusförmigen Spannungsverlauf.

Das Hauptmessinstrument war jetzt das Oszilloskop (uralt).
Referenzverbraucher waren zwei in Reihe geschaltete 5W-LEDs, welche ich zum Abgleich des Ozilloskops einmal mit einen Netzgerät betrieben habe.
Hier bei 10V, wo das erste Glimmen der LEDs zu erkennen ist (optischer Referenzpunkt).

Weitere Messpunkte waren 12V:

und 0.7A:

Beim Betrieb am Dynamo habe ich den LEDs einen Schottky-Gleichrichter vorgeschaltet. Dadurch kann der Spannungsbereich feiner eingestellt werden(2V/Kästchen).
Bei jeder Spannungswelle leuchten beide LEDs.
Spannungsabgriff war direkt vor den LEDs.
Erster Messpunkt war bei 5km/h, die LEDs glimmen wie beim 10V-Test, von leuchten kann noch nicht die Rede sein.
Die Zacken unten sind irgendwelche Störungen:

Ab 6-7km/h ist schon richtiges Leuchten zu erkennen, bei 9km/h werden die 12V angekratzt:

Die Spannung steigt mit der Geschwindigkeit (31km/h) :

Den Messpunkt bei 44km/h habe ich weiter aufgezogen, um die Maximalspannung ablesen zu können:

Was meint ihr zu den Messungen?
Welchen Maximalstrom und -Leistung würdet Ihr zuordnen?

Gruß
Raymund

 

[JuergenH]

Hallo Raymund,

genau solche Messungen habe ich auch vor. Eine Frage: was Du anzeigst, ist die Spannung, ist das richtig?

Hast Du mal versucht, einen 1000µF-Elko als Puffer dazuzuschalten? Das würde den Spannungsverlauf etwas glätten und wäre dann damit leichter ablesbar.

Gruß

Jürgen

 

[raymund]

Hallo Jürgen,
das Oszilloskop zeigt die Spannung über die Zeit an.

Einen Kondensator könnte ich mal dazuklemmen.

Laut Multimeter hatte der Dynamo 550mA gebracht (ohne Gleichrichter), hier sieht es aber so aus, als ob die 0.7A locker erreicht werden (oberste Markierung auf dem Klebeband links)

Wie würdest Du das interpretieren?

Gruß
Raymund

 

[JuergenH]

Hallo Raymund,

ja, genau, dem Oszi-Bild traue ich mehr als einem Multimeter. Ich hatte auch vor einiger Zeit mit dem Multimeter Messungen gemacht, und enttäuschend niedrige Ströme gemessen. Mit dem Oszi sah das ganz anders aus.

Die Standard-Multimeter haben oft nur eine Einweg-Gleichrichtung mit einfacher R-C-Glättung. Das ist dann nur für Sinus-Spannungen bis ein paar 100 Hz genau genug.

Ich hatte schon Joey.derosa versprochen, meinen Messaufbau mit einem SON nochmals anzuwerfen. Deine Messungen motivieren mich zusätzlich.

Einmal muss man doch dem verdammten Strom beikommen und was Vernünftigen messen!

Du bist mit den Referenzmarken genau auf dem richtigen Weg.

Gruß

Jürgen

22:40: hab ein paar schnelle Messungen gemacht. Krieg sie aber nicht rüber. Morgen probiere ichs nochmal. Muss jetzt mit den Messungen aufhören, sonst kommen die Nachbarn, die Bohrmaschine ist zu laut.

 

[Schildbürger]

Hi,

mich interessieren diese Messungen auch. Aber eines solltet ihr wissen,
die Spannungs- und Stromangaben und damit die Leistung beziehen sich
immer auf den Effektivwert.
Bei nicht genau Sinusfömigen Spannungen und Strömen kommt man nur
mit einer Integralrechnug weiter.

Da ich über ein TrueRMS-Multimeter und ein Ozi verfüge, aber bisher
nur einen (billigen) Seitenläufer (AXA-Caluna) vermessen habe, kann ich
zu den Nabendynamos nichts sagen.

Nur sieht's mir bei euch nach einem Messfehler aus!
Die SPITZENspannung (wie auf den Ozi-Bildern) ist nicht auschlaggebend.
Sondern die Effektivwerte!
Die Messungen nach einem Gleichrichter ob im Gleich- oder Wechselstrom-
bereich eines Multimeters sagen so nicht's aus!

Bei meinen Messungen gab es teilweise riesige Unterschiede, ob ich im AC oder DC oder eben im TrueRMS-Modus gemessen habe!
Nur die TrueRMS-Messungen entsprechen der Realität.
Bitte dabei auch auf den Max. Scheitelfaktor (CREST-Faktor) des
Messgerätes achten!

Als Faustregel für einen Glättungskondensator sollten 2-3µF/mA nicht
überschritten werden. Weil bei einem ZU GROßEN Kondensator kurzzeitig
ein SHER großer Ladestrom fließt, der den Generator/Trafo in die
magnetische Sättigung treibt, was sich negativ auf den Wirkungsgrad
auswirkt.

Das Fach Leistungselektronik und die Intgralrechung auf der Technikerschule
habe ich gehasst. Aber manchmal kann man die Sachen noch brauchen.

 

[JuergenH]

Hallo Schildbürger,

sind wir nicht alle ein bisschen Schildbürger? Du hast natürlich Recht mit Deinen Einwänden mit True RMS und so weiter. Anbei meine Messungen von gestern abend.

Ich habe mir vom Oszi die positiven und negativen Peak-Werte UND den RMS-Wert ausrechnen lassen.
Allein von der Form des Stromverlaufs über eine Halbwelle hinweg kann man sagen, dass das zwar ein angenäherter sinusfürmiger Verlauf ist, aber eben nur angenähert.
Die Messanordnung: SON - Schottky-Gleichrichter - 5W-LED plus 0,1 Ohm-Widerstand in Reihe.
Kanal 1 ist die Spannung über der LED, Kanal 2 ist der Strom (=Spannung über dem Widerstand). Da der gemeinsame Bezugspunkt für beide Messungen der Punkt zwischen LED ind Widerstand ist, wird ein scheinbarer negativer Strom angezeigt. Sollte aber nicht stören.

Weitere Messungen werde ich machen, wenns der Nachbar aushält und ich den Bohrmaschinen-Antrieb dauerlauffähig hinbekomme.

Gruß

Jürgen

 

[raymund]

Uiiii.. Neid...Mal bei Ebay gucken, was ein zeitgemässes Oszilloskop kostet.

Warum hören die Messungen bei 15km/h auf?
Ab 20 km/h wird es doch erst interessant.

Meine Mess-Bohrmaschine (AEG SBE 600) macht von 200-3600 U/min, was mit dem großen Gummiteller (billiges Teil aus dem Baumarkt, wo Polierwolle draufgespannt wird) ein Geschwindigkeitsspektrum von ca. 5-80 km/h ergibt.

Hast Du mal zwei 5W LEDs oder vier 2W LEDs in Reihe geschaltet?

Gruß
Raymund

 

[JuergenH]

Hallo Raymund,

kein Neid nötig, höchstens Mitleid. Das Ding ist fast so laut wie meine Bohrmaschine, wegen drei Lüfter im Gehäuse.
Ich muss 'nur' den Antrieb des SON wieder betriebssicher machen. Ich habe einen SON ohne Speichen, da ist es am einfachsten, mit einer Gummirolle für Antrieb zu sorgen.
Dann kommen auch dei anderen Fälle dran, wie 2x5W oder 3x3W.

Ich hoffe nur, dass der 'alte' SON, den ich leihweise haben, repräsentativ ist.

Gruß

Jürgen

 

[raymund]

Hallo Jürgen,

Ich habe garademal im Conrad-Katalog und bei Ebay geschaut, was es zu welchen Preisen gibt. Die Auswahl ist so groß, daß man die Übersicht verliert.
Rein platzmässig wäre so ein Teil, daß man vor den PC schaltet am zweckmässigsten, unser Computer ist aber mehr oder weniger fest installiert.

Daß der Nabendynamo nicht eingespeicht ist, erklärt den etwas zittrigen Spannungsverlauf. Die Trägheit von Felge und Reifen eliminieren die Polfühligkeit nahezu. Zudem müssen nicht so hohe Anpresskräfte aufgebracht werden.
Einen Nabendynamo alleine würde ich eher in einer Drehmaschine vermessen, so eine dickes Dreibackenfutter ist auch schön träge.

Gruß
Raymund

 

[MüsliFresser]

hi leutz!

warum schottky dioden? tuns "normale" nicht auch?

warum diese messungen?
den leistungstärksten nabendynamo finden?
vergesst ihr dabei nicht die leistung, die euer antrieb (bohrmaschiene), in den dynamo schickt (ein dynamo der mehr leistung abgibt, wird sich auch schwerer rollen lassen)?
währe es nicht viel interessanter den effektivsten dynamo zu finden?
also verhältnis eingangsleistung bohrmaschine / ausgangsleistung dynamo?
ist es nicht egal, wie ihr die ausgangsleistun messt (mit oder ohne gleichrichter)?

achso, fällt mir grad noch so ein, (weiß nich ob das funzt) ihr könntet doch einen brückengleichrichter aus normalen leuchtdioden bauen? dann sollten immer zwei leuchten...
einen verbraucher braucht ihr ja dann nicht anschließen, also einfach hinterm brückengleichrichter nen kurzschluß.

grüße,
sven

 

[JuergenH]

Hallo Jürgen,

Ich habe garademal im Conrad-Katalog und bei Ebay geschaut, was es zu welchen Preisen gibt. Die Auswahl ist so groß, daß man die Übersicht verliert.
Rein platzmässig wäre so ein Teil, daß man vor den PC schaltet am zweckmässigsten, unser Computer ist aber mehr oder weniger fest installiert.

Daß der Nabendynamo nicht eingespeicht ist, erklärt den etwas zittrigen Spannungsverlauf. Die Trägheit von Felge und Reifen eliminieren die Polfühligkeit nahezu. Zudem müssen nicht so hohe Anpresskräfte aufgebracht werden.
Einen Nabendynamo alleine würde ich eher in einer Drehmaschine vermessen, so eine dickes Dreibackenfutter ist auch schön träge.

Gruß
Raymund

Hallo Raymund,

ja, im Vergleich zu meinem 20 Kilo-Oszi gibt es heute sehr viel elegantere Lösungen. Wenn ein Kanal ausreichen würde, hat Meilhaus ein USB-Scope für 300 Euos (http://www.meilhaus.de/news/index.htm)

Das mit dem Zittern wegen der fehlenden Speichen erklärt viel. leider habe ich keine Drehbank. Meinst Du, dass dann weitere Messungen mit diesem Aufbau überhaupt noch Sinn machen??

@Müslifresser: Ich weiß nicht, wie lange Du dieses Thema schon verfolgst, aber dieses Thema läuft schon mehr als ein langes Jahr. Die genaue Messung dessen, was aus einem Dynamo herauskommt, ist mit entscheidend dafür, ob und WIE man das Maximum an Leistung bekommt. Darum geht es: Luxeons als Lichtquelle möglichst effektiv mit Strom zu versorgen: mit/ohne Gleichrichter, mit/ohne Elkopufferung, welche LED's passen zu welchem Dynamo, wie soeht es bei kleinen Geschwindigkeiten aus...

Gruß

Jürgen

 

[raymund]

hi leutz!

warum schottky dioden? tuns "normale" nicht auch?

Hallo,
Schottky-Dioden (sollen) den geringsten Spannungsabfall haben, was natürlich dem Wirkungsgrad zugute kommt.

warum diese messungen?
den leistungstärksten nabendynamo finden?
vergesst ihr dabei nicht die leistung, die euer antrieb (bohrmaschiene), in den dynamo schickt (ein dynamo der mehr leistung abgibt, wird sich auch schwerer rollen lassen)?
währe es nicht viel interessanter den effektivsten dynamo zu finden?
also verhältnis eingangsleistung bohrmaschine / ausgangsleistung dynamo?
ist es nicht egal, wie ihr die ausgangsleistun messt (mit oder ohne gleichrichter)?

Die Wirkungsgrade von Nabendynamos wurden schon ausgiebig verbreitet, und können ja auch nicht verändert werden.
Die Dynamofraktion hier versucht herauszufinden, wie man welchen Dynamo am besten nutzt bzw. welche LED-Konstellation am effektivsten ist.
Der Reiz an der ganzen Geschichte ist, die Optimierung des Systems mit geringstmöglichem Aufwand.
Die Messung mit Gleichrichter lässt (für mich) eine genauere Ablesbarkeit der Spannung zu, da das Signal kompakter ist und so weiter aufgezogen werden kann. Zudem braucht man nur die halbe Anzahl von LEDs und hat die doppelte "Flackerfrequenz".

achso, fällt mir grad noch so ein, (weiß nich ob das funzt) ihr könntet doch einen brückengleichrichter aus normalen leuchtdioden bauen? dann sollten immer zwei leuchten...
einen verbraucher braucht ihr ja dann nicht anschließen, also einfach hinterm brückengleichrichter nen kurzschluß.
grüße,
sven

Mit antiparallel (Gleichrichterschaltung) geschalteten LEDs fahre ich seit gut einem Jahr herum. Mit den vier gefächert angeordneten LEDs erziele ich eine sehr gute Ausleuchtung und das Flackern ist auch tolerierbar.
Doch inzwischen wird es langweilig, eine Verbesserung steht an.
Da die Lampe bereits unterhalb der Schrittgeschwindigkeit hell leuchtet, würde ich den LEDs gerne mehr (häufiger) zu tun geben, und das geht nur mit Gleichrichter.
Des Weiteren besteht bei der Größe der Lampe noch Verbesserungspotenzial.
Um die seitliche Ausleuchtung beizubehalten aber die LED-Anzahl zu reduzieren, müsste man oval abstrahlende Optiken (Line-beam) mit stärkeren LEDs kombinieren.

Gruß
Raymund

 

[raymund]

Hallo Raymund,

ja, im Vergleich zu meinem 20 Kilo-Oszi gibt es heute sehr viel elegantere Lösungen. Wenn ein Kanal ausreichen würde, hat Meilhaus ein USB-Scope für 300 Euos (http://www.meilhaus.de/news/index.htm)

Das mit dem Zittern wegen der fehlenden Speichen erklärt viel. leider habe ich keine Drehbank. Meinst Du, dass dann weitere Messungen mit diesem Aufbau überhaupt noch Sinn machen??

Gruß

Jürgen

Hallo Jürgen,

da ich zu dem Oszilloskop gekommen bin, wie die Jungfrau zum Kinde und auch sonst niemals das Bedürfnis danach gehabt hätte, werde ich erstmal auf eine weitere Neuanschaffung verzichten (es sei denn, es ist preiswert und klein) denn das Ding wird ausschliesslich für die Dynamomessungen verwendet.


Das Zittern des Signals ist zwar etwas störend, dürfte aber auf eine Gesamtaussage keinen Einfluss haben. Mit steigender Geschwindigkeit müsste es auch weniger werden.
Ansonsten wäre es natürlich besser ein eingespeichtes Rad zu verwenden.

Gruß
Raymund

 

[MüsliFresser]

nabend alle zusammen!

erstma danke für die aufklärung!

und wenn ich jetzt irgend jemanden auf die füsse getreten bin, bitte ich hiermit um entschuldigung!!!

verfolge das thema erst seit diesem thread, und werd wohl den ganzen großen batzen nicht mehr durchgelesen bekommen...
aber beim kurzen reinlesen, hab ich doch gesehen, dass sich viel elektrotechnisches potenzial hinter dem einen oder anderem nick sich versteckt (klingt vielleicht nach lehrerbesserwisser, ist aber überhaupt nicht so gemeint!!!)
dieser thread aber , lass sich irgendwie anders... (sorry)

finde dieses thema aber interessant, zumal mir die möglichkeit mit luxeons licht zu machen, bis jetzt vollkommen unbekannt war...
währe ma schön im nächsten winter im hellen zu fahren! ob nabendynamo oder nicht, weiß ich noch nicht?
wo liegen denn die vorteile? großer bleiakku ist ja nicht mehr von nöten, oder?

nochwas (wurde bestimmt schon abgehandelt),
kann mich dran entsinnen, dass zu generatoren eine kapazität parallelgeschaltet wird, um die blindleistung zu minimieren. macht das hier nicht auch sinn???

wie sieht den eigentlich das ausgangsignal direkt am dynamo aus? das skop zeigt einen schnellen anstieg -> "hochfrequenz". hat jemand das frequenzspektrum schonmal gemessen?
(wenn nicht, hätte da vielleicht die möglichkeit)
vielleicht kann man daraus schlüsse zur optimierung ziehen???

sven

 

[Schildbürger]

Hallo zusammen,

Die optimale Leistung aus einer Spannungs-/ Stromquelle erhalte ich, wenn
der Innenwiderstand der Quelle den gleichen Wert hat wie der des Verbrauches.
In der Elektronik nennt sich das Leistungsanpassung und ist ein alter Hut.
(Antennen und Verstärkertechnik usw.)

Ermitteln kann man den Wert durch folgende Messungen:
R innen = delta U / delta I; d.h. (Spannungänderung ohne/mit Last) / Stromänderung.

Beispiel 1: U 1=12V I 1=0; U 2= 10V I 2=0,5A
delta U=2V delta I=0,5A R innen= 4Ohm

Beispiel 2: U 1=8V I 1=0,1; U 2= 7,5V I 2=0,5A
delta U=0,5V delta I=0,4A R innen= 1,25Ohm

Daher wäre es sinnvoll den/die Dynamos bei verschiedenen Drehzahlen
und gleicher Last zu vermessen um den Innenwiderstand zu ermitteln.

Ich vermute mal das der Innenwiderstand nicht konstant ist, sondern sich mit
der Drehzahl ändert.
Daher wird man die optimale Leistung, bei gleichem Lastwiderstand, nur bei
einer Geschwindigkeit "rausbekommen".

 

[Joey.deRosa]

Hi,

ich finde Eure Messungen hochinteressant. Bisher entsprechen sie ja im Wesentlichen den Herstellerangaben.

Cool wäre natürlich, jetzt neben dem Einfluss der Kapazität, verschiedene Schaltungen und LED-Kombinationen zu testen. Ich hoffe, Eure Bohrmaschinen und Oszis halten durch. Außer moralischer Unterstützung (Ihr seid super, weiter so! ) und ein bisschen Praxiserfahrung kann ich leider nicht viel beitragen.

Grüße,
Joey

 

[raymund]

Hallo zusammen,

Die optimale Leistung aus einer Spannungs-/ Stromquelle erhalte ich, wenn
der Innenwiderstand der Quelle den gleichen Wert hat wie der des Verbrauches.
In der Elektronik nennt sich das Leistungsanpassung und ist ein alter Hut.
(Antennen und Verstärkertechnik usw.)

Ermitteln kann man den Wert durch folgende Messungen:
R innen = delta U / delta I; d.h. (Spannungänderung ohne/mit Last) / Stromänderung.

Beispiel 1: U 1=12V I 1=0; U 2= 10V I 2=0,5A
delta U=2V delta I=0,5A R innen= 4Ohm

Beispiel 2: U 1=8V I 1=0,1; U 2= 7,5V I 2=0,5A
delta U=0,5V delta I=0,4A R innen= 1,25Ohm

Daher wäre es sinnvoll den/die Dynamos bei verschiedenen Drehzahlen
und gleicher Last zu vermessen um den Innenwiderstand zu ermitteln.

Ich vermute mal das der Innenwiderstand nicht konstant ist, sondern sich mit
der Drehzahl ändert.
Daher wird man die optimale Leistung, bei gleichem Lastwiderstand, nur bei
einer Geschwindigkeit "rausbekommen".

Das Problem mit dem Aussenwiderstand ist, daß LEDs einen spannungsabhängigen Widerstand haben (kleine Spannung -großer Widerstand). Mit Glühlampen ist sowas einfacher.

Gruß
Raymund

 

[raymund]

nabend alle zusammen!

erstma danke für die aufklärung!

und wenn ich jetzt irgend jemanden auf die füsse getreten bin, bitte ich hiermit um entschuldigung!!!

verfolge das thema erst seit diesem thread, und werd wohl den ganzen großen batzen nicht mehr durchgelesen bekommen...
aber beim kurzen reinlesen, hab ich doch gesehen, dass sich viel elektrotechnisches potenzial hinter dem einen oder anderem nick sich versteckt (klingt vielleicht nach lehrerbesserwisser, ist aber überhaupt nicht so gemeint!!!)
dieser thread aber , lass sich irgendwie anders... (sorry)

finde dieses thema aber interessant, zumal mir die möglichkeit mit luxeons licht zu machen, bis jetzt vollkommen unbekannt war...
währe ma schön im nächsten winter im hellen zu fahren! ob nabendynamo oder nicht, weiß ich noch nicht?
wo liegen denn die vorteile? großer bleiakku ist ja nicht mehr von nöten, oder?

nochwas (wurde bestimmt schon abgehandelt),
kann mich dran entsinnen, dass zu generatoren eine kapazität parallelgeschaltet wird, um die blindleistung zu minimieren. macht das hier nicht auch sinn???

wie sieht den eigentlich das ausgangsignal direkt am dynamo aus? das skop zeigt einen schnellen anstieg -> "hochfrequenz". hat jemand das frequenzspektrum schonmal gemessen?
(wenn nicht, hätte da vielleicht die möglichkeit)
vielleicht kann man daraus schlüsse zur optimierung ziehen???

sven

Hallo Sven,

ich fühle mich nicht auf den Schlips getreten, Deine Fragen passen doch zum Thema.
Da ich elektrotechnischer Volllaie bin, suche ich hier im Forum etwas Unterstützung von Gleichgesinnten.

Die Luxeons sind seit kurzem auch in käuflich erwerbbaren Lampen zu finden z.B. Cateye, B&M... Allerdings werden dort nur die 1W-Versionen verwendet.
Es gibt Firmen, wie USE und ???, die bieten auch leistungsstärkere Batterielampen an, übertreiben es aber mit Helligkeitsangaben und dem Preis.
Hat man einmal eine anständige LED-Lampe am Dynamo gehabt, will man nichts anderes mehr, denn Lichtausbeute und Wartungsaufwand sind einfach klasse. Meine 4er-LED-Lampen wiegen incl. Dynamozuschlag 500-600g, machen Licht wie ein 10W Halogenstrahler und leuchten immer.

Fahrraddynamos sind Konstantstromlichtmaschinen, werden also nicht fremderregt. Ob eine Spule da was bringt entzieht sich meiner Kenntnis.

Das Signal des Dynamos ist eigentlich sinusförmig, doch durch den Widerstandsverlauf der LEDs wird der Spannungsverlauf doch stark abgeändert. Deswegen hat ein normales Multimeter auch Probleme mit der Auswertung.

Aus den Frequenzbereich habe ich bisher nicht besonders geachtet, aber, wenn man davon ausgeht, daß ich bei dem 5km/h-Bild die Zeitachse auf 5ms eingestellt hatte, dürfte die Frequenz dort bei ca. 30-35Hz liegen.
Man kann das auch andersherum aufzäumen, wenn man weiss, daß z.B. der SON 26 Pole hat.

Gruß
Raymund

 

[MüsliFresser]

hi!

@raymund:

Fahrraddynamos sind Konstantstromlichtmaschinen, werden also nicht fremderregt. Ob eine Spule da was bringt entzieht sich meiner Kenntnis.

konnte auf die schnelle in meinen büchern nichts dazu finden, aber haut mich wenn ich falsch liege, generatoren sind doch spannungsquellen und keine stromquellen
wenn doch, muss ich nochma genauer in die bücher schaun
was meinst du mit "fremderregt"?
und auf welche "spule" beziehst du dich jetzt?

Das Signal des Dynamos ist eigentlich sinusförmig, doch durch den Widerstandsverlauf der LEDs wird der Spannungsverlauf doch stark abgeändert. Deswegen hat ein normales Multimeter auch Probleme mit der Auswertung.

hmm, also wenn ein dynamo den eigenschafften einer stromquelle entspricht, macht das sinn...

Aus den Frequenzbereich habe ich bisher nicht besonders geachtet, aber, wenn man davon ausgeht, daß ich bei dem 5km/h-Bild die Zeitachse auf 5ms eingestellt hatte, dürfte die Frequenz dort bei ca. 30-35Hz liegen.

naja, dass muss ich jetzt nochma überdenken (konstantsromquelle)

sven

 

[raymund]

hi!

@raymund:
konnte auf die schnelle in meinen büchern nichts dazu finden, aber haut mich wenn ich falsch liege, generatoren sind doch spannungsquellen und keine stromquellen
wenn doch, muss ich nochma genauer in die bücher schaun
was meinst du mit "fremderregt"?
und auf welche "spule" beziehst du dich jetzt?

Im Gegensatz zu einem normalen Generator, wie er z.B. in Autos verbaut wird, hat ein Fahrraddynamo wegen des Permanentmagneten ein konstantes Erregerfeld. Die abgegebene Leistung über die Drehzahl, wird durch die Spannungsänderung erzielt.

Bei fremderregten Generatoren wird das Erregerfeld elektromagnetisch erzeugt, damit steigt mit wachsender Drehzahl auch der abgegebene Strom.

Du sprachst von einer Kapazität und ich (Maschinenbauer) habe damit eine Spule assoziiert (Schwingkreis - Spannungserhöhung...), was aber falsch ist.
Induktivität wäre der zur Spule passende Begriff, also alles vergessen.

Gruß
Raymund

 

[Schildbürger]

Hallo,
die gesetzlichen Vorschriften in Deutschland zwingen die Hersteller ihre Dynamos zu "kastrieren".
Im Herbst werde ich mir wohl den Dynamo zulegen:
http://www.dynosys-ag.ch/

ein Erfahrungsbericht dazu:
http://www.pdeleuw.de/fahrrad/lightspin.html

Ich kenne das Teil noch nicht und habe beim Händler gefragt, kostet ca. 100€.
Gibt es über einen deutschen Großhändler! (Name leider vergessen, bei der dynosys per Mail nachfragen.)

Der optimale Dynamo hätte keinen Permanentmagneten, sondern eine elektronisch geregelte Erregerspule.
So das durch diese nur soviel Strom fließt, wie zu Erzeugung der Ausgangsleistung erforderlich ist. Bin aber auch kein Elektromaschinenbauer.

LED's eigenen sich in manchen Anwendungen besser zur Spannungstabilisierung
als Z-Dioden, meist liegt der Arbeitspunkt, bei dieser Art der Anwendung, kurz bevor sie leuchtet!
Unbedingt zu beachten sind die Maximal zulässigen Spg. und Stromwerte.
Mit den teuren Luxeon LED's kenne ich mich nicht aus, ich habe bisher die Ultrahellen LED's von Reichelt genommen.

Glühbirnen haben im kalten Zustand einen kleine Widerstand und belasten den Dynamo bei geringen Geschwindigkeiten und kleiner Spannung stärker, als LED's. Und geben viel weinger Licht dabei.

 

[MüsliFresser]

nabend!

du hast mich mit deiner "konstantstromquelle" echt total verwirt...

also den begriffe fremderrgung ist jetzt schonma klar! danke!
nun, um aber alle restlichen klarheiten zu beseitigen (damit wir jetzt vom gleichen reden )

ein fahrradynamo besitzt einen permanentmagneten als rotor, und aussen sitzten auf eine eisenkern die spulen (auch stator genannt).
wenn ich jetzt die drehzahl des rotors erhöhe, steigt auch (proportional) die spannung in der um den eisenkern gewickelten spule, und aus der an der spule anliegenden last (widerstand etc.) resultiert der strom ( I = U/R ).
das passt aber nicht mit deiner aussage:

Das Signal des Dynamos ist eigentlich sinusförmig, doch durch den Widerstandsverlauf der LEDs wird der Spannungsverlauf doch stark abgeändert. Deswegen hat ein normales Multimeter auch Probleme mit der Auswertung.

deine aussage würde einen sinn machen, wenn es sich bei einem dynamo um eine (in der elektrotechnik so bezeichnete) stromquelle handelt. an einem beispiel würde das bedeuten:
ein dynamo dreht sich mit n umdrehungen/min, erzeugt dabei einen strom (I=4A) wenn er jetzt eine stromquelle währe, würde er versuchen genau diesen strom (4A) konstant abzugeben, unabhängig von der anliegenden lasst. wenn man jetzt mit einem voltmeter die spannung am unbelasteten dynamo messen wollte (messwiderstand des voltmeter = 1 meg ohm), währe diese sehr sehr groß ( u(voltmeter) = 4 A * 1 meg ohm = 4 meg V ).
da dieses aber nicht so ist, handelt es sich um eine spannungsquelle

daraus folgt, dass dieser nicht sinusförmige verlauf nicht durch (wie von dir behauptet) die nichtlineare widerstandskennlinie der led's verursacht wird, sondern durch irgend etwas anderem (vielleicht unstätigkeit im magnetfeld, sättigung...)
wenn jetzt also kein messfehler vorliegt, würde ich behaupten die periodische dynamospannung ähnelt einem "geköpften" sinusähnlichen verlauf.
(jetzt greife ich noch weiter in die theorie, ist aber wahrscheinlich schon bekannt) eine solch dargestellte kurve, müsste laut fourier, aus mehreren einzelnen sinus und cosinus wellen komponiert sein -> es gibt noch höher frequente anteile, die dieses signal bestimmen (fürs verständniss: ein analoges musiksignal besteht, plump ausgedrückt, auch nur aus einer komposition von sinus- und cosinuswellen).
jetzt währe interessant welchen frequenzen die vom dynamo ausgehende spannungen beherbergt, um zu sagen, was man noch beachten müsste, um diese möglichst verlustfrei zur lampe zu bringen.
wahrscheinlich ist dieser teil sehr gering, und auch nicht im hochfrequenzbereich, so dass man sich wohl keine sorgen machen muss, dass kleine kapazitäten diese abschwächen könnten.

überlegenswert ist es, sich nochmal über die leistungsanpassung gedanken zu machen (schildbürger), wobei ich nicht glaube das der innenwiderstand von der drehzahl abhängt (auch schildbürger).
ich werd mir auch nochmal genauer gedanken über einen parallelen elko machen, um die blindleistung zu minimieren.

sven

ps: kritik erwünscht!!!

 

[Joey.deRosa]

Hi,

ich fange mal recht weit unten an:

Kraft auf Ladung: F = q * (\vec{E} + \vec{v} x \vec{B}) (Lorentzkraft)

Wenn sich der magnetische Fluss in einem Leiter ändert, führt das also zunächst zu einer (zusätzlichen) Kraft auf Ladungen, zu deren (zusätzlicher gerichteter) Bewegung, also zu einem Strom. Dieser Strom fließt, bis die Kraft durchs Gegenfeld im Leiter der Lorentzkraft entspricht. Die Leiterenden unterscheiden sich dann natürlich in ihrem elektrostatischen Potential, zwischen ihnen liegt eine Spannung an, deren Größe von der Flußänderung und den Eigenschaften des bewegten Leiters selbst abhängt. Eine einfache Beschreibung ist das Induktionsgesetz für Spulen.

Das sind die mikroskopischen Grundlagen. Von daher ist der Strom nicht begrenzt, er müsste mit der Flussänderug (der "Drehzahl") immer weiter ansteigen.

Die Tatsache, dass ein Dynamo eine Konstantstromquelle ist, muss wohl irgendwie in der technischen Umsetzung begründet sein?! Da müssen jetzt andere weiter helfen.

Grüße,
Joey

 

[nikolauzi]

@Müslifresser
Das mit der sinusförmigen Ausgangsspannung paßt ja nur, wenn Du einen (linearen) Widerstand im Kreis hast (U=R*I), wenn die Polwechsel nicht den Rundlauf das Dynamos beeinflussen (hohe Masse) und wenn die Pole den richtigen Abstand haben/die Drehzahl paßt.
Durch den 'Unrundlauf' kommen die ersten Verzerrungen in die Spannungskurve.
Die stärkeren Störungen kommen aber von der LED, die stellt sich als nichtlinearer Widerstand dar (exp. Kennlinie) und erzeugt somit viele Frequenzen (Fourier).
Löte mal in einen Maschendrahtzaun neben einem starken UKW Sender in eine 'Masche' eine Diode
Außerdem ist da noch ein Gleichrichter vorgeschaltet.

Ein Dynamo ist eine Stromquelle, richtig erkannt, aber halt keine Ideale, damit wird bei offenem Dynamo keine Hochspannung produziert (eigentlich schade)
Aber bei jeder magnetischen Flußänderung wird ein Strom(puls) erzeugt.
Deshalb haben LEDs am Dynamo schon bei geringsten Geschwindigkeiten eine hohe Helligkeit (ohne Glättungselko!), blitzen halt sehr.
Bei einer Glühlampe/Elko wird dieser Stromimpuls halt gemittelt...

Aber bei einem belasteten Dynamo gibt's eh' viele komplexe Effekte, z.B. die Gegen EMK (elektromotorische Kraft), wenn ein Dynamo Strom erzeugt, dieser verbraucht wird, dann ist er wieder ein Motor der Bestromt wird, bremst sich also selber und reduziert den erzeugten Strom. Das ist ein Regelkreis... Deshalb (relativ) konstant.

Hoffe, etwas erhellt zu haben

Der Nikolauzi

 

[raymund]

nabend!

du hast mich mit deiner "konstantstromquelle" echt total verwirt...

Und das von einem Maschinenbauer...

also den begriffe fremderrgung ist jetzt schonma klar! danke!
nun, um aber alle restlichen klarheiten zu beseitigen (damit wir jetzt vom gleichen reden )

Den Begriff Konstantstromquelle habe ich irgendwo aufgeschnappt. Die offizielle Bezeichnung ist "Klauenpolgenerator".

ein fahrradynamo besitzt einen permanentmagneten als rotor, und aussen sitzten auf eine eisenkern die spulen (auch stator genannt).
wenn ich jetzt die drehzahl des rotors erhöhe, steigt auch (proportional) die spannung in der um den eisenkern gewickelten spule, und aus der an der spule anliegenden last (widerstand etc.) resultiert der strom ( I = U/R ).
das passt aber nicht mit deiner aussage: "..."
deine aussage würde einen sinn machen, wenn es sich bei einem dynamo um eine (in der elektrotechnik so bezeichnete) stromquelle handelt. an einem beispiel würde das bedeuten:
ein dynamo dreht sich mit n umdrehungen/min, erzeugt dabei einen strom (I=4A) wenn er jetzt eine stromquelle währe, würde er versuchen genau diesen strom (4A) konstant abzugeben, unabhängig von der anliegenden Last. wenn man jetzt mit einem voltmeter die spannung am unbelasteten dynamo messen wollte (messwiderstand des voltmeter = 1 meg ohm), währe diese sehr sehr groß ( u(voltmeter) = 4 A * 1 meg ohm = 4 meg V ).

da dieses aber nicht so ist, handelt es sich um eine spannungsquelle [/QUOTE]

Laut Andreas Oehler (Fa. Schmidt) kann die Spannung an einem Nabendynamo bei sinkender Last deutlich größer als 100V betragen.
Olaf Schulz hat bei seinen Tests mit niedrigsten Lasten Werte von über 300V erreicht.
Zudem tragen Shimano Dynamos einen Hochspannungswarnhinweis.

Ein Fahrraddynamo ist sicherlich keine ideale Konstantstromquelle, vielleicht können wir uns darauf einigen, daß er auch keine reine Spannungsquelle ist.

daraus folgt, dass dieser nicht sinusförmige verlauf nicht durch (wie von dir behauptet) die nichtlineare widerstandskennlinie der led's verursacht wird, sondern durch irgend etwas anderem (vielleicht unstätigkeit im magnetfeld, sättigung...)
wenn jetzt also kein messfehler vorliegt, würde ich behaupten die periodische dynamospannung ähnelt einem "geköpften" sinusähnlichen verlauf.
(jetzt greife ich noch weiter in die theorie, ist aber wahrscheinlich schon bekannt) eine solch dargestellte kurve, müsste laut fourier, aus mehreren einzelnen sinus und cosinus wellen komponiert sein -> es gibt noch höher frequente anteile, die dieses signal bestimmen (fürs verständniss: ein analoges musiksignal besteht, plump ausgedrückt, auch nur aus einer komposition von sinus- und cosinuswellen).
jetzt währe interessant welchen frequenzen die vom dynamo ausgehende spannungen beherbergt, um zu sagen, was man noch beachten müsste, um diese möglichst verlustfrei zur lampe zu bringen.
wahrscheinlich ist dieser teil sehr gering, und auch nicht im hochfrequenzbereich, so dass man sich wohl keine sorgen machen muss, dass kleine kapazitäten diese abschwächen könnten.

Das ist der Bereich, wo für mich die böhmischen Dörfer anfangen.

überlegenswert ist es, sich nochmal über die leistungsanpassung gedanken zu machen (schildbürger), wobei ich nicht glaube das der innenwiderstand von der drehzahl abhängt (auch schildbürger).
ich werd mir auch nochmal genauer gedanken über einen parallelen elko machen, um die blindleistung zu minimieren.

sven

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Gruß
Raymund