Hallo zusammen, ich soll im Physikunterricht eine kleine Einführung in die Wechselspannung liefern. Dazu hab ich letztens die von einem Fahrrad-Dynamo generierte Spannung mithilfe eines Oszilloskops gemessen. Das Dynamo wurde dabei gleichmäßig durch einen Motor gedreht (beim Aufbau hat mir mein Lehrer kurz geholfen und war dann auch wieder weg). Dabei war der vom Oszilloskop angezeigte Kurvenverlauf nicht "schön glatt" sinusförmig, wie ich eigentlich vermutet hatte aufgrund von diversen Texten, die ich lesen sollte. Ich frage mich, wie ich das am Montag meinen Mitschülern erklären könnte - meinen Lehrer konnte ich am Freitag nicht mehr fragen. Der war ja schon weg, als sich meine Frage ergab... Meine Frage ist nun eben, wie sich das erklären lässt, dass beim Fahrrad-Dynamo im Wechselspannungs-Kurvenverlauf immer periodisch so kleinere Plateaus auftreten? Und ist das bei den großen Generatoren in Kraftwerken auch so, dass die eigentlich keine "schöne" sinusförmige Wechselspannung liefern? Ich hab keine Ahnung, wie ich das erklären soll... Das sind so Momente, wo ich in Physik einfach verzweifel!!! Jaja, ich weiß: "Mädchen und Technik!" - aber wäre schön, wenn ihr mir trotzdem helfen könntet. Schon einmal im Voraus vielen Dank!
Christin K. schrieb: > Dabei war der vom Oszilloskop angezeigte Kurvenverlauf nicht "schön > glatt" sinusförmig, wie ich eigentlich vermutet hatte aufgrund von > diversen Texten, die ich lesen sollte. Das hängt ganz einfach von der inneren Geometrie des Dynamos ab. Wenn - grob gesagt - dessen Spulen nicht symmetrisch sind, dann wird auch keine symmetrische Spannung hinten rauskommen. Um einen sauberen Sinus zu erzeugen, muß der mechanische Aufbau entsprechend sauber sein - was bei einem Fahrraddynamo nicht unbedingt nötig ist.
Du hast den Dynamo nicht belastet. Es gibt da einen Passus in der STVZO in dem der Dynamo ab einer gewissen Geschwindigkeit (15km/h) in die Sättigung gehen muß um ein Prüfzeichen zu bekommen. Das was du da siehst ist die Leerlaufspannung die dann in die Sättigung des Generators geht. Würdest du eine Glühlampe simulieren wollen (6V, 0,5A) müßtest du einen 12 Ohm Widerstand als Last schalten. Dann bekommst du auch etwas Sinusähnliches. Hier mal was zum Lesen: http://www.mtb-news.de/forum/showthread.php?t=155447&highlight=nabendynamo
Gast
#2193786
> der Dynamo ab einer gewissen Geschwindigkeit (15km/h) in die > Sättigung gehen muß Was heisst denn das ? Wie soll denn das Eisen das können, bloss weil schneller gefahren wird ? Wenn das Eisen magnetisch gesättigt ist, ist es das auch schon bei v=0.
Gast
#2194122
> Meine Frage ist nun eben, wie sich das erklären lässt, dass beim > Fahrrad-Dynamo im Wechselspannungs-Kurvenverlauf immer periodisch so > kleinere Plateaus auftreten? Wurde ja schon geschrieben: "Guter" Sinus ist nicht zwingend für die befriedigende Funktion des Dynamos. Die sich ergebende Kurvenform setzt sich eben aus der Grundschwingung und Oberschwingungen zusammen, letztere machen die Verzerrungen aus. Bei angeschlossener Last ( Lämpchen mit zusammen 3 W ) sieht die Spannung bei mittlerer Geschwindigkeit dann "besser" sinusförmig aus, als bei Leerlauf, weil die höheren Frequenzen von der Innenimpedanz des Dynamos stärker gedämpft werden, als die Grundschwingung. > Und ist das bei den großen Generatoren in Kraftwerken auch so, dass die > eigentlich keine "schöne" sinusförmige Wechselspannung liefern? Die liefern ganz "guten" Sinus. Durch verzerrten Sinus würden zusätzliche Verluste in allen Anlagenteilen verursacht. Kann man ja z.B. mit den Skop hinter einem Niederspannungstransformator beobachten; folgt diesem Trafo dann jedoch eine Gleichrichterschaltung mit Kondensator und Widerstandslast, hat man wiederum Abplattungen auf dem Sinus.
>Meine Frage ist nun eben, wie sich das erklären lässt, dass beim >Fahrrad-Dynamo im Wechselspannungs-Kurvenverlauf immer periodisch so >kleinere Plateaus auftreten? Zeig mal die Messergebnisse! Kann es sein, dass interne Z-Dioden die Spannung aufgrund fehlender Last kappen?
Gast
#2194227
Bisher habe ich mit dem alten 3W-Dynamo z.B. bei 70km/h über einen größeren Streckenabschnitt von mehreren km Länge noch immer alle Glühlämpchen am Fahrrad schnell verheizt ... ;-) Der Dynamo hat vielleicht bei 15km/h ein Maximum, aber das streckt sich weit bis in hohe Geschwindigkeiten. Der Blindwiderstand des Generators wird zwar höher, aber auch der Glühfadenwiderstand bei höherer Leistung.
Ein sinusförmiger Spannungsverlauf ergibt sich nur dann, wenn die "Dreck- und Randeffekte" nicht allzugroß sind. Dass also das Magnetfeld konstant und homogen ist, dass sich die durchsetzte Fläche sinusförmig ändert etc. Gerade bei kleinen Abmessungen können sich hier größere Abweichungen ergeben. Sind z. B. Nord- und Südpol nicht genau gegenüber sondern nur 1 mm versetzt, so macht dies bei 10mm Baugröße schon 10% aus. Für Schüler finden sich z. B. Erklärungen unter: http://www.leifiphysik.de/web_ph10/umwelt-technik/12dynamo/dynamo.htm Allerdings bin ich nicht so ganz happy mit der Seite. Inbesondere gefallen mir die Erklärungen nicht wie: Die Pole des rotierenden Magneten influenzieren jeweils in dem Eisenstreifen an dem sie vorbeirotieren einen magnetischen Gegenpol. Wenn im unteren Käfig ein Nordpol influenziert wurde, dann ist zum gleichen Zeitpunkt im oberen Käfig ein Südpol influenziert. Bei Rotation des Magneten ändert sich also ständig die Richtung des Magnetfeldes, welches die Spule durchsetzt. Dadurch wird eine Wechselspannung in der Spule induziert. Habt ihr hier Kommentare?
Gast
#2194783
> Sind z. B. Nord- und Südpol nicht genau gegenüber sondern nur > 1 mm versetzt, so macht dies bei 10mm Baugröße schon 10% aus. Fahraddynamos sind Innenpolmaschinen, die 8(?)-polige Magnetsegmente haben; Nord- und Südpole sind geometrisch schon ziemlich "genau" angeordnet. Über diesen Läufer mit radial nach aussen gerichtetem Magnetfeld sind ein Magnetleitblech mit "Zungen" und darüber eine Spule gestülpt. Die wechselnde Durchflutung bei der Rotation wird durch diese Zungen bewirkt: Je nach Stellung des Läufers wird der Fluss einmal "vorwärts" und einmal "rückwärts" durch die Spule geleitet. Diese Flussänderung verläuft eben nicht sinusförmig.
Bei nem dynamo den ich mal zerlegt hab, waren nichtmal alle blechzungen gleich geformt. manche waren breiter, manche schmaler, manche parallel, manche nicht parallel geschnitten.
Gast
#2198242
> Bei nem dynamo den ich mal zerlegt hab, waren nichtmal alle blechzungen > gleich geformt. CE-(China-Equipment)-Dynamo ?
U. B. schrieb: >> Bei nem dynamo den ich mal zerlegt hab, waren nichtmal alle blechzungen >> gleich geformt. > > CE-(China-Equipment)-Dynamo ? Nö, Seitenläuferdynamos waren in der Regel recht schlampig aufgebaut. Irgendwo her muss der miserable Wirkungsgrad ja kommen. ;-) Bei Nabendynamos könnte ich mir vorstellen, dass sie mit etwas mehr Präzision gefertigt sind, denn die müssen ihre Leistung mit einer sehr viel geringeren Drehzahl bereits bringen, und das geht nur mit einem kleinen Luftspalt. Das wiederum bedeutet, dass man die Billigst-Blechstanzteile nicht mehr einfach so benutzen kann. Auf die Schnelle habe ich bei Olaf Schultz nur dieses gefunden: http://www.enhydralutris.de/Fahrrad/HPV-Bilder/Diverse/av14.jpg
Jörg Wunsch schrieb: > Nö, Seitenläuferdynamos waren in der Regel recht schlampig aufgebaut. Das ist sogar gewollt, denn der Wirkungsgrad musst schlecht sein. Man bedenke, daß diese Dinger aus der Zeit vor der Halogenlampe stammen, also aus Zeiten, wo es keine Spannungsbegrenzerdioden in der Fahrradelektrik gab. Und so eine Fahrradfunzel sollte bei 10 km/h sichtbar sein, aber bei 30 km/h auch noch nicht sofort durchbrennen. Was die empfindlicheren Halogenbirnchen dann prompt trotzdem taten, weswegen dann sehr schnell Spannungsbegrenzerdioden verbaut wurden. Seitenläuferdynamos gehören auf den Müll.
Gast
#2198343
> und das geht nur mit einem kleinen Luftspalt. Wenn der Luftspalt klein ist, ist die Streuinduktivität aber auch kleiner. > Das ist sogar gewollt, denn der Wirkungsgrad musst schlecht sein. Der schlechte Wirkungsgrad des Seitenläufers ist erheblich durch die Reibung bedingt, verbessert daher auch kaum, wenn überhaupt die Strom"konstanz". Letztere ist von der Streuinduktivität abhängig.
Gast
#2198396
U. B. schrieb: > Der schlechte Wirkungsgrad des Seitenläufers ist erheblich durch die > Reibung bedingt, Welche Reibung?
Wilhelm Ferkes schrieb: > Welche Reibung? Das Rädchen, das verfluchte, am Reifen.
Gast
#2198416
> Welche Reibung?
Und die Lagerreibung.
U. B. schrieb: >> Welche Reibung? > > Und die Lagerreibung. Welches Lager? :-)
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