AW: Nabendynamo – Sonderkonstruktionen
Hallo Matthias,
Motoren sind schlechte Generatoren, weil ihr Ohmscher Innenwiderstand funktionsbedingt zu hoch ist [...]
elektrische Motoren funktionieren auch mit geringem ohmschen Widerstand ganz gut - eigentlich sogar umso besser, je geringer er ist. Welche Funktion eines Motors erfordert aus Deiner Sicht einen hohen Innenwiderstand?
[...] fuer die motorische Funktion ist das nicht tragisch, viele Windungen duennen Drahtes -->starken Magnetfeldern --> hoher Wirkungsgrad auf kleinem Raum.
Hmm ... einem hohen Wirkungsgrad auf kleinem Raum steht jede Form von Verlusten deutlich entgegen, insbesondere aber ein hoher Innenwiderstand!?
Beim Generator ist das entgegengesezt zu optimieren, solange man einem gedrehtem Motor kaum Leistung entnimmt ist der Wirkungsgrad hoch, entnimmt man aber Leistung, dann sinkt ueber den hohen Innenwiderstand, und dessen Verlusten, der Wirkungsgrad dramatisch.
Auch bei einem Generator sinkt der Wirkungsgrad - genauso wie bei einem Motor - bei steigender Leistungsentnahme (Mindestbelastung vorausgesetzt).
Das andere Problem von elektrischen Kleinmotoren ist der Magnetische Widerstand. Beim Motor stoert es nicht weiter, wenn die magnetische Saettigung erreicht ist, im Gegenteil in der Saettigung erreicht er die hoechste Leistung ...
Einen Motor (oder Generator) in der magnetischen Sättigung - also jenseits des Knickes in der Magnetisierungskennlinie - zu betreiben bzw. ihn so auszulegen, ist in Bezug auf den Wirkungsgrad (und den Leistungsfaktor) keine gute Idee, da die Ummagnetisierungsverluste quadratisch mit der Induktion steigen. Außerdem steigt der Magnetisierungsaufwand dann überproportional, entweder in Form des Magnetiserungsstromes oder des Permanentmagnetgewichts. Ein guter Auslegungspunkt liegt i.d.R. kurz vor Erreichen der magnetischen Sättigung - das gilt für Motor
und Generator. Maschinen, die jenseits davon liegen, sind oftmals nur deswegen höher ausgenutzt, um den Materialeinsatz aus Kostengründen niedrig halten zu können. Wirkungsgradwunder sind dann nicht zu erwarten.
Beim Generator sinkt aber mit zunehmender magnetischer Saettigung der Wirkungsgrad.
Bis zum Erreichen der Sättigung kann der Wirkungsgrad von Motor und Generator - je nach Konstruktion/Auslegung - durchaus steigen. Danach fällt er üblicherweise (s.o.).
Ein allen bekanntes Beispiel ist da der Klauenpolgenerator, sprich der "Gemeine Fahrraddynamo" der wirkt ab einer gwissen Drehzahl, wegen der magnetischen Saettigung, als Konstantstrohmquelle [...]
Das hat nichts mit der Sättigung zu tun, sondern ist auf die magnetische Streuung zurückzuführen. Eine hohe magnetische Streuung ist eigentlich eher ein Kennzeichen für schlechte Maschinen, da sie die Leistungsfähigkeit herabsetzt. Bei Dynamos (und beispielsweise auch Spielzeugtrafos) macht man aus der Not eine Tugend, um den Strom im Kurzschlussfall zu begrenzen bzw. die Leistungsabgabe von der Drehzahl zu entkoppeln. Grundprinzip dabei ist, dass bei steigender Drehzahl sowohl die induzierte Spannung als auch der induktive Widerstand steigen, da beide proportional zur Drehzahl sind. Überwiegt der induktive Widerstand den ohmschen (Glühbirne), dann resultiert daraus der von Dir beschriebene Effekt eines von der Drehzahl und Last weitgehend unabhängigen Stromes.
Magnetische Sättigung würde diesen Effekt übrigens wieder herabsetzen ...
Ein vernuenftiger Ausweg sind "Eisenlose Generatoren", bei Motoren unvorstaellbar ...
Unüblich, aber nicht unvorstellbar. Und beim Streben nach einem guten Motor (z.B. Direktantrieb mit hohem Wirkungsgrad) eine gute Option:
http://www.csiro.au/resources/pf11g.html
Gruß,
Christian
Edit: Sehe gerade, dass Schnellstester schon ähnlich geantwortet hat ...
