Berechnung der maximalen Leistung des Fahrraddynamos

Dynamos sind von Natur aus strombegrenzt.

Die Strombegrenzung liegt daran, dass der Permanentmagnet eine feste Magnetstärke hat, die den Strom begrenzt, den er in den Dynamowicklungen induzieren kann.

Es gibt keine Spannungsbegrenzung, je schneller Sie fahren, desto mehr Leerlaufspannung liefert der Dynamo.

Um mehr Leistung herauszuholen, verwenden Sie einen höheren Widerstand (und fahren Sie schneller). Die maximale Leistung wird durch Anpassen des Dynamowiderstands und Fahren mit extremer Geschwindigkeit erreicht, die maximale praktische Leistung wird wahrscheinlich etwas niedriger sein.

Um näher an die 3-W-Leistung heranzukommen, versuchen Sie es mit 8 Ohm.

Induktive Spannungsregelung

Die Ausgangsspannung des herkömmlichen Fahrraddynamos (siehe Hinweis) variiert ungefähr proportional zur Geschwindigkeit. Wenn dieses Problem nicht behoben wird, werden die Lampen - ihre beabsichtigte Last - bei niedrigen Geschwindigkeiten sehr schlecht sein und die Glühlampen werden bei hoher Geschwindigkeit durchbrennen. Die Lösung besteht darin, das System – Dynamo und Beleuchtung – als komplettes Paket mit genügend in den Dynamo eingebauter Reiheninduktivität zu konzipieren, um die Klemmenspannung zu regulieren.

Hinweis: Technisch gesehen ist der Fahrradgenerator eine Lichtmaschine, da er Wechselstrom ausgibt. Dynamos geben DC aus.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 1. Standard-Dynamoanordnung mit internem Serienwiderstand und Induktivität.

Die Impedanz einer Induktivität ist gegeben durch$Z = 2 \omega L = 2 \pi f L$. Dies zeigt, dass die Impedanz proportional zur Frequenz ist, die natürlich direkt mit der Geschwindigkeit des Fahrrads zusammenhängt. Bei richtiger Auslegung schalten die Lampen bei relativ niedriger Geschwindigkeit auf eine angemessene Helligkeit ein und sind bei hoher Geschwindigkeit merklich heller, ohne dass die Lampen durchbrennen - der Grund dafür ist, dass die Induktoren und Lampen einen LR-Spannungsteiler bilden.

Aufbau: Zwei Drähte werden an einem Ende an den Dynamo gelötet, am anderen Ende an einen 5-Ohm-Widerstand. Das True-RMS-Multimeter misst die Wechselspannung über dem Widerstand.

Da die Spezifikation 3 W bei 6 V ist, können wir daraus rechnen$P = \frac {V^2}{R}$dass die optimale Belastung gegeben ist durch$R = \frac {V^2}{P} = \frac {6^2}{3} = 12 \; \Omega$.

Wenn das funktioniert, möchten Sie vielleicht die Leistung als Funktion der Geschwindigkeit aufzeichnen. Es sollte ziemlich konstant sein.

Es gibt verschiedene Artikel im Internet von Leuten, die versucht haben, die Eigenschaften verschiedener Lichtmaschinen herauszufinden.

Abbildung 2. Vergleich verschiedener Marken und Modelle in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit. Beachten Sie, dass die Last nicht angegeben ist. Es kann davon ausgegangen werden, dass es sich um die gleiche 2,4 + 0,6 W Front- und Heckbirnenkonfiguration handelt. Quelle: Myra-Simon .