Grundlagen des Fahrraddynamos

Wer nicht mit durchgehend mit Akkus fahren möchte, und mit der Leistung des Dynamos nicht zufrieden ist, kommt um eine genauere Betrachtung des Dynamos nicht herum.

Geübte Alltagsfahrer und Liegeradfahrer fahren normalerweise im oberen Geschwindigkeitsbereich, für den die TA24 einige elektrische Kennwerte vorgibt (siehe Tabelle O.6). Hier ist einiger Spielraum zum Austoben bei der Auslegung von Dynamos und elektronischer Begrenzungsschaltungen gegeben. Wer hier selber Hand anlegen will, und sei es nur um Probleme zu beheben, findet im folgenden einige Grundlagen und Schlußfolgerungen.

Bis auf wenige Ausnahmen sind Fahrraddynamos normalerweise Klauenpolgeneratoren. Diese Ausnahmen sind bisher der FER 12V SD, DT S'Light RND, die Dymotec S6 und S12 und der Dynosys lightSPIN.

Ein Klauenpolgenerator ist in erster Näherung eine Konstantstromquelle. Das bedeutet, daß bis zu einem gewissen Lastwiderstand ein konstanter Strom fließt. An einem hohen Lastwiderstand fällt nach dem Ohmschen Gesetz bei konstantem Strom eine hohe Spannung und damit eine hohe Leistung ab. Bei Fahrradbeleuchtungen mit 6V wird die vordere Lampe mit 15, die hintere mit 60 und das Gesamtsystem^2.1 mit 12 idealisiert. Bei einer defekten vorderen Glühlampe oder einem hohen Übergangswiderstand im Strompfad zur vorderen Lampe führt das dazu, daß die hintere Lampe oder z.B. die Standlichtelektronik aufgrund der hohen Leistungen bzw. Spannungen schnell versagt.

Formelmäßig läßt sich die Ausgangsspannung eines Klauenpolgenerators nach [WSchmPV47] beschreiben:

$$U=\frac{I_{\infty}R_{\mbox{\footnotesize a}}}{\sqrt{\display... ...notesize i}}}{2 \pi n p L_{\mbox{\footnotesize i}}}\right)^2}}$$ (2.1)

Beim SON kommt das auch bei geringen Geschwindigkeiten noch ganz gut hin,^2.2 bei anderen Dynamos eher weniger, siehe Bild 2.1.

Bild 2.1: Dynamokennlinie SON und G-S 2000, real und nach Wullkopf (12 Lastwiderstand)

Einfache Eingriffsmöglichkeiten bestehen folglich nur in der Drehzahl $n$ und dem Lastwiderstand $R_{\mbox{\footnotesize a}}$. Wenn man weitergeht, so kann man durch einen Eingriff in den Spulenkörper noch an $R_{\mbox{\footnotesize i}}$ und $L_{\mbox{\footnotesize i}}$ drehen. Ein Verändern von $p$ kommt einer Neukonstruktion gleich und ist i.d.R. nur dem Dynamohersteller möglich.

Die genaue Theorie schlage man im Artikel von Wullkopf (s. S. ff.) nach.