Forumslader für Velogical

von: Widukind

Forumslader für Velogical - 24.04.16 20:52

Auf der Forumsladerseite habe ich entdeckt, daß die Macher von Forumslader (JensD) und Velogical (4feetbiker) versucht haben, die Stärken ihre innovativen Produkte zusammenzuführen. Als Ergebnis dieser fruchtbaren Zusammenarbeit bietet Jens nun eine leistungsstarke Alternative zu einem Forumslader für Nabendynamos (Automatiklader) an - den Forumslader für Velogical.

Velogical hat dazu mit dem Drehstromgenerator die Angebotspalette um eine Variante ergänzt.

Zunächst mal: Herzlichen Dank an Euch beide, daß ihr die Köpfe zu einem Köln-Ehrenfelder/Cottbuser "Forumstreffen" so konstruktiv zusammengesteckt habt. bier2

Herausgekommen scheint nämlich ein überaus leistungsstarkes Ergebnis. Mit dem Forumslader für Velogical (V5_CD-3~) hat Jens jetzt nämlich eine Laderveriante entwickelt, die mit der Nabendynamovariante bei 15km/h bereits auf Augenhöhe ist und ab da schon mehr Strom produziert. Bisher war dieser Leistungsschnittpunkt erst bei ca. 35km/h.

Wenn man sich das Leistungsdiagramm von Jens anschaut, ist es schon sehr beeindruckend, welche Möglichkeiten sich jetzt zur mobilen Stromerzeugung mit dem Rad auftun.

Zum einen werden besonders die Liegerradfahrer sich freuen, die oft keinen Nabendynamo nutzen können und zum anderen bietet es Reiseradlern mit "höherem Strombedarf" die Möglichkeit, den eigenen Bedarf viel besser befriedigen zu können, indem sie bespw. zwei Generatoren gleichzeitig betreiben. Bei 30km/h kämen dabei immerhin ca. 22 Watt rum. Alle Achtung! bravo
von: Toxxi

Re: Forumslader für Velogical - 24.04.16 21:02

Es wäre schon ganz hilfreich gewesen, wenn du am Anfang einmal beschrieben hättest, worum es überhaupt geht... Die Info, dass Velogical der Hersteller eines Fahrraddynamos ist, ist entscheidend für das Verständnis deines Beitrages... träller

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In Antwort auf: Widukind
Wenn man sich das Leistungsdiagramm von Jens anschaut, ist es schon sehr beeindruckend, welche Möglichkeiten sich jetzt zur mobilen Stromerzeugung mit dem Rad auftun.

Warum knicken die Kurven bei höheren Geschwindigkeiten so abrupt ab? verwirrt

Gruß
Thoralf
von: JensD

Re: Forumslader für Velogical - 24.04.16 22:00

Hallo Thoralf,

das Abknicken ist schnell erklärt- das ist der Punkt wo wir unseren Lader retten müssen und den Dynamo/Generator abtrennen. An diesem Punkt fliessen etwa 25W (!!!), noch mehr kriegen wir nicht dauerhaft durch die Elektronik.

Viele Grüße von
Jens.
von: engadiner

Re: Forumslader für Velogical - 24.04.16 22:23

Genial! Jetzt muss ich nur noch eine Lenkerhalterung für meinen Laptop finden, dann kann ich mein Büro auf die Straße verlegen....:-)
von: JensD

Re: Forumslader für Velogical - 24.04.16 22:41

Hallo alle zusammen zwinker

Diese Ladervariante ist eine Anpassung des Forumsladers an die besonderen Bedürfnisse der Seitenläuferdynamos der Firma Velogical. Und der Lader akzeptiert Drehstrom am Eingang. Die Baugrösse ist identisch zum Forumslader für Nabendynamos, es müssten alle Optionen auch hier funktionieren. Ob sie sinnvoll sind muss erst noch die Praxis zeigen (z.B. Bluetooth- wie genau ist eigentlich die Streckenmessung an einem Seitenläufer wenn er Last hat?)...

Ich denke es muss sich jetzt erstmal zeigen, wofür man diese Gerätekombi in der Praxis nutzen kann. Auf jeden Fall fand ich die Idee eines Drehstromgenerators technisch interessant und auch irgendwie vielversprechend. In der Praxis kam dann hier ein Testgenerator mit wirklich verblüffender Leistung an- und das bei der winzigen Baugrösse der Velogicals.

Ob diese Technik fürs Reiserad gut passt weiss ich nicht- aber ab jetzt ist halt die Geschichte verfügbar. Schaumama zwinker

Viele Grüße von
Jens.
von: mgabri

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 06:09

In Antwort auf: Toxxi
Es wäre schon ganz hilfreich gewesen, wenn du am Anfang einmal beschrieben hättest, worum es überhaupt geht... Die Info, dass Velogical der Hersteller eines Fahrraddynamos ist, ist entscheidend für das Verständnis deines Beitrages...

Und? Wer das Ding nicht kennt schaut nicht in diesen Thread. Und wer ihn kennt schaut umso interessierter rein. Quasi win-win.
Entspann dich n bißchen.
von: derSammy

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 08:11

Hm, das Leistungsdiagramm sieht bei schnelldrehenden Rädern in der Tat beeindruckend aus. Ob die Kombination eine wirkliche Alternative zum dynamogespeisten Forumslader ist? - Nun, mit den herkömmlichen Velogicals liegt die Leistung bis 35km/h ja deutlich niedriger. Und selbst mit Drehstrom kommt der Vorteil erst oberhalb 15km/h zur Geltung. für Fahrten im bergigen Gelände ist das wahrscheinlich zu wenig. Für flottes Flussradeln, oder grundsätzlich auch immer da, wo nur ein Seitenläufer funktioniert, wird die Sache interessant.
Und ich kann mir den Seitenhieb gen Jens nicht ganz verkneifen: Messreihen bis 100km/h mögen zur Einschätzung der Spitzenbelastung der Technik interessant sein, fürs die Fahrradpraxis sollte das selbst an kleinen Achtzenhzollminiklappradrädchen irrelevant sein. Der entscheidende Teil der Grafik nimmt vielleicht ein Viertel der Fläche ein. zwinker
von: JensD

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 09:13

Hallo Sammy,

ja das sind in etwa auch meine Gedanken. Bei meinen Touren in Norwegen vermute ich wegen der langsamen Bergauffahrt auch einen niedrigeren Energieertrag als mit Forumslader+Nady. Habs aber noch nicht kalkuliert- werde das aber noch nachholen.

Die Laufradgrösse ist ja beim Seitenläufer erstmal egal, ich gab sie nur an da die Nabendynamokurve als Vergleich auf der Laufradgrösse 28" basiert.

Die Messreihe bis 100km/h ist der Tatsache geschuldet, dass viele Velogicals in Velomobilen eingesetzt werden. Man hat mir glaubhaft versichert, dass da auf langen, geraden Bergabstrecken Geschwindigkeiten in diesem Bereich erreicht werden.

Da ich selber mit dem Reiserad auch schonmal bergab die 60km/h überschritten habe (und ich bin ängstlicher Flachländer) will ich nicht so genau wissen wie manche mit Rennrad und ohne Gepäck solche Stellen abfahren (der Velogical wird auch gern für Rennräder geordert- vermutlich wegen Optik+Gewicht+Abklappbarkeit und kein Nabendynamo nötig... dieser wird ja in dieser Szene gehasst wie mir scheint zwinker ).

Was auch schon gebaut wurde ist eine Kombianlage aus leichtlaufendem Nady (hier ein SONDeluxe) und Velogical als Zusatzdynamo- wenn der Grundlastdynamo mal nicht gereicht hat. Für diesen Zweck könnte ich mir den neuen Drehstromer schon vorstellen.

Viele Grüße von
Jens.
von: LudgerP

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 09:39

In Antwort auf: JensD
Was auch schon gebaut wurde ist eine Kombianlage aus leichtlaufendem Nady (hier ein SONDeluxe) und Velogical als Zusatzdynamo- wenn der Grundlastdynamo mal nicht gereicht hat.

Hallo Jens,

das heißt, man kann einen Nabendynamo und gleichzeitig den Velogical am Forumslader betreiben?

Grüße, Ludger
von: JensD

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 10:11

In Antwort auf: LudgerP
...
das heißt, man kann einen Nabendynamo und gleichzeitig den Velogical am Forumslader betreiben?

Hallo Ludger,

ganz direkt funktioniert das leider nicht. Beide Dynamos haben völlig andere Anforderungen an die Eingangsschaltung wenn sie viel Leistung bringen sollen.

So eine Kombianlage braucht daher zwingend 2 Eingangsschaltungen. Ein möglicher Aufbau wäre daher:
Grundlastlader für Nady, zusätzlich ein Velogical+Eingangsteil mit Einspeisung in den Solareingang des Nadyladers oder halt 2 getrennte Komplettlader welche in denselben Akku einspeisen.

Das ist aber natürlich schon eine sehr individuelle Anlage und ich habe sie bisher nur ein einziges Mal gebaut. Funktioniert aber gut.

Viele Grüße von
Jens.
von: derSammy

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 10:20

In Antwort auf: JensD

Die Laufradgrösse ist ja beim Seitenläufer erstmal egal, ich gab sie nur an da die Nabendynamokurve als Vergleich auf der Laufradgrösse 28" basiert.

peinlich Stimmt, das ist natürlich richtig.

In Antwort auf: JensD

Die Messreihe bis 100km/h ist der Tatsache geschuldet, dass viele Velogicals in Velomobilen eingesetzt werden. Man hat mir glaubhaft versichert, dass da auf langen, geraden Bergabstrecken Geschwindigkeiten in diesem Bereich erreicht werden.

Ok, das ist eine etwas andere Baustelle. Aber trotzdem wird die Zeit, wo >80km/h gefahren werden, wohl eher so kurz sein, dass das für die Gesamtbilanz vernachlässigbar ist.
von: JensD

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 10:45

In Antwort auf: derSammy
In Antwort auf: JensD

Die Messreihe bis 100km/h ist der Tatsache geschuldet, dass viele Velogicals in Velomobilen eingesetzt werden. Man hat mir glaubhaft versichert, dass da auf langen, geraden Bergabstrecken Geschwindigkeiten in diesem Bereich erreicht werden.

Ok, das ist eine etwas andere Baustelle. Aber trotzdem wird die Zeit, wo >80km/h gefahren werden, wohl eher so kurz sein, dass das für die Gesamtbilanz vernachlässigbar ist.

Da gehe ich auch grundsätzlich davon aus. Mir ging es da aber auch um das Abschaltverhalten bei hohem Tempo.

Aber ok, ich mach nochmal ein Diagramm wo der Bereich (bis 40km/h?) vergrössert ist.

OT: irgendwo in Österreich gibts aber wirklich ne Strecke wo mir bekannte Leute so 20-30min mit über 80km/h (bei Gefälle) im Velomobil unterwegs sind- ich war damals ziemlich platt als mir das als mögliches Einsatzszenario für einen Velogical als Bordstromgenerator genannt wurde...

Viele Grüße von
Jens.
von: StephanBehrendt

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 10:47

In Antwort auf: LudgerP
das heißt, man kann einen Nabendynamo und gleichzeitig den Velogical am Forumslader betreiben?
Braucht man dann ein Pedelec um überhaupt noch vorwärts zu kommen?
von: Widukind

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 12:06

In Antwort auf: StephanBehrendt
In Antwort auf: LudgerP
das heißt, man kann einen Nabendynamo und gleichzeitig den Velogical am Forumslader betreiben?
Braucht man dann ein Pedelec um überhaupt noch vorwärts zu kommen?
Beim Dynamolader spürst du die Bremswirkung nicht und beim Seitenläufer Velogical auch nicht. Betreibst du nun beide gleichzeitig, bemerkst du doppelt soviel. grins

Wenn du also jetzt meinst, ohne Elektroassi nicht mehr einen permanenten Vortrieb gewährleisten zu können, dann brauchtest du vorher auch schon ein Pedeleck. zwinker
von: ohne Gasgriff

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 12:09

Jens, zunächst mal Applaus für die unermüdliche Weiterentwicklung des Laders!
Drehstrom am Fahrratt ist ein spannende Sache. Bin mal gespannt, wann wir die erste fremderregte Naben-Drehstromlichtmaschine sehen. schmunzel
Beim bisherigen Velogical Felgenläufer war doch in der Praxis das Problem, daß Schlupf am Reibrad die Leistungsausbeute begrenzt hat (Flevo-Martin, Liegerad, Regen). Wie sieht das jetzt bei dem Drehstromgenerator aus? Wurde da irgendwas verändert, um diese Schwachstelle zu beseitigen?
von: JensD

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 12:49

In Antwort auf: ohne Gasgriff

Beim bisherigen Velogical Felgenläufer war doch in der Praxis das Problem, daß Schlupf am Reibrad die Leistungsausbeute begrenzt hat (Flevo-Martin, Liegerad, Regen). Wie sieht das jetzt bei dem Drehstromgenerator aus? Wurde da irgendwas verändert, um diese Schwachstelle zu beseitigen?


Martin war der direkte Auslöser für die Neuentwicklung des Laders.

Sein Lader schaltet zwischen Spannungsverdopplung und Brückengleichrichtung. Den Umschaltpunkt wählte ich nach dem Leistungsdiagramm- es kam also eine schön gleichmässige Leistungskurve hinten raus. Der Dynamo aber lief zunächst bei konstanter Spannung (um 7V) und beständig steigendem Strom bis zum Umschaltpunkt. Dort sprang die Dynamospannung auf 13V und der Dynamostrom halbierte sich (um dann mit weiter steigendem Tempo linear weiterzusteigen).

Das nötige Antriebsdrehmoment schwankte ebenfalls stark... und da der Dynamo bei sehr hohem Dynamostrom eine schlechte Effizienz hat war kurz vor dem Umschaltpunkt das höchste Drehmoment erforderlich... in Kombination mit Regen konnte es in diesem Drehzahlbereich offenbar zu Schlupf kommen.

Daher jetzt der neue Ansatz- beim neuen Lader für Velogical ist der Dynamostrom ziemlich konstant und damit auch das Drehmoment am Reibrad. Der Dynamo läuft permanent bei seinem höchsten Wirkungsgrad, das nötige Drehmoment ist relativ gering und ganz klar niedriger als das nötige Drehmoment beim alten Lader im kritischen Bereich kurz vor der Umschaltung.

Lange Rede... also in kurz:
Selbst der Drehstromgenerator benötigt weniger Drehmoment als vorher die Problemkombi von Martin. Es gibt keine Umschalterei, das Drehmoment bleibt konstant. Nebenbei ist der Gesamtwirkungsgrad besser geworden, es muss also auch weniger Kraft aufgebracht werden als beim Rad von Martin (der den Velogical halt dauerhaft um 30km/h nutzt- die kritischste Stelle).

Viele Grüße von
Jens.
von: Toxxi

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 13:26

In Antwort auf: mgabri
Und? Wer das Ding nicht kennt schaut nicht in diesen Thread.

Blödsinniges Argument, dass ich leider immer wieder höre. entsetzt

Wer den Velogical nicht kennt (bzw. nicht kannte), findet die Information, dass es einen derartigen Nabendynamo gibt, vielleicht interessant.
von: ohne Gasgriff

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 13:51

Grazie!
von: ohne Gasgriff

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 13:57

Toxxi, da gips so'n Ding, das sich "Suchmaschine" nennt! Ist im Firefox bequemst bedienbar, indem man den unbekannten Begriff markiert und mit der rechten Maustaste in eben diese Maschine stopft. "Velogical", "Speedlifter", all diese Rätsel (so es denn tatsächlich welche sein sollten) klären sich auf diese Weise wesentlich schneller, als mit Rumgegrantel in den jeweiligen Threads.
von: Friedrich

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 14:34

In Antwort auf: ohne Gasgriff
... klären sich auf diese Weise wesentlich schneller, als mit Rumgegrantel in den jeweiligen Threads.

Du sollst nicht lästern und andere provozieren ... hat mir mal ein Engel geflüstert zwinker.
von: fahrstahl

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 16:10

Zitat:
Wer den Velogical nicht kennt (bzw. nicht kannte), findet die Information, dass es einen derartigen Nabendynamo gibt, vielleicht interessant.


velogical ist kein Nabendynamo
von: FlevoMartin

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 20:35

Ohne den Kram unnötig wieder aufwärmen zu wollen: Der bisherige Dynamo ist bei uns mit dem 2x-Forumslader bei entsprechender Nässe auch schon ab 15km/h durchgerutscht, also in einem Bereich, wo der Lader sich von der Belastung des Dynamos her nicht nennenswert von einer empfohlenen Beleuchtung unterscheidet. Bei anderen war das wohl problemlos.
Ich habe eine noch recht frühe Version des Dynamos und wahrscheinlich einen der ersten (den ersten?) Forumslader, den Jens für den Dynamo modifiziert hat, gekauft. Die Felge, auf der der Dynamo bei uns läuft, scheint nicht die günstigste dafür zu sein, sie erfüllt aber alle in der Anleitung genannten Anforderungen. Seitdem hat man seitens Velogical den Anpressdruck erhöht, um mit mehr Nässe klarzukommen. Einen Halter mit mehr Anpressdruck habe ich im Rahmen eines eskalierten Mailwechels mit Velogical gratis erhalten, allerdings ist fast zeitgleich unser Tandem, an dem der Dynamo hängt, für einige Modifikationen noch mal demontiert worden, weswegen ein Test noch aussteht. Ich gehe aber davon aus, dass das eh schon geringe Schlupfproblem gelöst sein dürfte.

Alles in allem finde ich den Drehstromdynamo in Verbindung mit dem Forumslader ebenfalls sehr, sehr spannend. Im unteren Geschwindigkeitsbereich nahe am Nabendynamo, im höheren Bereich sogar drüber - und dabei noch weniger rutschgefährdet als bisher. Ich wäre fast versucht zuzuschlagen, wenn unser Tandem häufiger im Dunkeln oder mit sonstigem Strombedarf zum Einsatz käme und - und das ist mir fast noch wichtiger - wenn man im Problemfall beim Dynamohersteller einen Ansprechpartner mit (mehr) technischem Sachverstand hätte, als es zumindest vor einem halben Jahr noch der Fall war.

Gruß,
Martin
von: meterfresser

Re: Forumslader für Velogical - 25.04.16 23:03

In Antwort auf: Widukind
In Antwort auf: StephanBehrendt
In Antwort auf: LudgerP
das heißt, man kann einen Nabendynamo und gleichzeitig den Velogical am Forumslader betreiben?
Braucht man dann ein Pedelec um überhaupt noch vorwärts zu kommen?
Beim Dynamolader spürst du die Bremswirkung nicht und beim Seitenläufer Velogical auch nicht. Betreibst du nun beide gleichzeitig, bemerkst du doppelt soviel. grins

Wenn du also jetzt meinst, ohne Elektroassi nicht mehr einen permanenten Vortrieb gewährleisten zu können, dann brauchtest du vorher auch schon ein Pedeleck. zwinker


Naja, also 20W sollte man schon merken. Die meisten nicht-Alltagsradler kriegen auf der Rolle,wenn sie medizinisch vermessen werden so zwischen 75 u D 100W auf die Pedale.
von: Toxxi

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 04:48

Hat die Verwendung von Drehstrom einen Vorteil? Kann man da mehr Leistung rausziehen als bei konventionellem Einphasenwechselstrom?

Gruß
Thoralf
von: Widukind

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 05:14

In Antwort auf: meterfresser
In Antwort auf: Widukind
In Antwort auf: StephanBehrendt
In Antwort auf: LudgerP
das heißt, man kann einen Nabendynamo und gleichzeitig den Velogical am Forumslader betreiben?
Braucht man dann ein Pedelec um überhaupt noch vorwärts zu kommen?
Beim Dynamolader spürst du die Bremswirkung nicht und beim Seitenläufer Velogical auch nicht. Betreibst du nun beide gleichzeitig, bemerkst du doppelt soviel. grins

Wenn du also jetzt meinst, ohne Elektroassi nicht mehr einen permanenten Vortrieb gewährleisten zu können, dann brauchtest du vorher auch schon ein Pedeleck. zwinker


Naja, also 20W sollte man schon merken. Die meisten nicht-Alltagsradler kriegen auf der Rolle,wenn sie medizinisch vermessen werden so zwischen 75 u D 100W auf die Pedale.

Ja, das stimmt. Aber die werden bestimmt nicht mit einem 30er Schnitt über die Fernradwege sausen, sondern eher mit <15km/h. Und dann wäre der benötigte Energieaufwand für nur bis zu 7 Watt (2x3,5W).

Wir reden dann also in diesem Fall nur über einen Mehraufwand von bis zu 3,5 Watt. Und der verpieselt sich auch bei einem 100-Watttreter.
von: Widukind

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 05:43

In Antwort auf: derSammy
Und selbst mit Drehstrom kommt der Vorteil erst oberhalb 15km/h zur Geltung. für Fahrten im bergigen Gelände ist das wahrscheinlich zu wenig. Für flottes Flussradeln, oder grundsätzlich auch immer da, wo nur ein Seitenläufer funktioniert, wird die Sache interessant.

Ich finde, selbst bei 10km/h schon ist der Energiegewinn veritabel. Den mit einem Nabendynamo erzeugten ca. 2,5 Watt werden ca. 1 Watt hinzugefügt. Also kann auch bei Bergetappen signifikant mehr Strom erzeugt werden. Bei 15 km/h verdoppelt der Flußradler seine Stromproduktion sogar. zwinker
von: derSammy

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 06:01

Nunja, wobei du dann bis auf die Akkus auch fast den doppelten Aufwand an Elektrobauteilen brauchst. Und eben eine sehr eigen konfigurierte Platine oder gar zwei Lader.
Grundsätzlich ist die Anzahl der velogicalgetriebenen Dynamolader am Rad ja kaum begrenzt, aber die wenigsten werden wohl wirklich eine Vielzahl an Geräten am Rad haben wollen. Ich dachte daher implizit an einen Vergleich: Drehstromkonfiguration vs. Nabendynamovariante.
von: Widukind

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 06:14

In Antwort auf: Toxxi
Hat die Verwendung von Drehstrom einen Vorteil? Kann man da mehr Leistung rausziehen als bei konventionellem Einphasenwechselstrom?

Mit den drei zur Verfügung stehenden drei Phasen kann eine höhere Spannung generiert werden. Bei Haushaltsstrom werden so 400 Volt erzeugt.
von: Widukind

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 06:18

In Antwort auf: derSammy
Nunja, wobei du dann bis auf die Akkus auch fast den doppelten Aufwand an Elektrobauteilen brauchst. Und eben eine sehr eigen konfigurierte Platine oder gar zwei Lader.
Grundsätzlich ist die Anzahl der velogicalgetriebenen Dynamolader am Rad ja kaum begrenzt, aber die wenigsten werden wohl wirklich eine Vielzahl an Geräten am Rad haben wollen. Ich dachte daher implizit an einen Vergleich: Drehstromkonfiguration vs. Nabendynamovariante.

Der Zweck heiligt die Mittel. zwinker
von: JensD

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 06:58

In Antwort auf: Toxxi
Hat die Verwendung von Drehstrom einen Vorteil? Kann man da mehr Leistung rausziehen als bei konventionellem Einphasenwechselstrom?


Ganz offensichtlich- ja da geht mehr. Warum auch immer.
Der verwendete Drehstromgenerator ist von der Mechanik, von den Spaltmaßen und von den Magneten her ein "Velogical Spezial" (also der blaue) mit anderer Wicklung. Dazu kommt möglicherweise, daß die Dynamos von Velogical schon bei der Konstruktion (auch?) auf Drehstrombetrieb ausgelegt sind... es dafür aber bisher im Fahrradbereich einfach noch keine Anwendung gab.

Auf diese Möglichkeit der Drehstromauslegung des Dynamos wurde ich von Peter Frieden (der Entwickler bei Velogical) hingewiesen als wir telefonisch die optimale Auslegung einer Ladeelektronik besprachen. Verbunden mit dem Hinweis, dass dann normalerweise die Ausgangsleistung und der Wirkungsgrad des Dynamos steigen müsste. Parallel zu unserer Schaltungsentwicklung wurde dann von Peter der Drehstromer nochmal verbessert und siehe da- die Vorhersage erfüllte sich (Leistung und Wirkungsgrad sind besser).

Wie das ganz genau intern zusammenhängt kann ich nicht sagen- da müssen Generatorexperten was dazu sagen. Ich finde es aber bezeichnend, dass in der Industrie bei Wechselspannungserzeugung immer 3-Phasen-Generatoren verwendet werden. Vermutlich hat das nicht nur Vorteile in der Anwendung (einfach aufgebaute Drehstrom-Asynchronmotore usw.) sondern auch Vorteile bei der Erzeugung?

Sehr angenehm ist auf jeden Fall, dass gleichgerichteter Drehstrom schon ziemlich gut geglättet ist. Einphasenstrom hat nach der Gleichrichtung Spannungseinbrüche bis 0V runter welche mit Kondensatoren glattgebügelt werden müssen. Bei gleichgerichtetem Drehstrom ist nur eine Welligkeit vorhanden- die Glättungselkos müssen kaum arbeiten und haben daher auch kaum Verluste.

Viele Grüße von
Jens.
von: derSammy

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 09:00

Ähm, vielleicht übersehe ich einen wichtigen Punkt, aber ich glaube der Drehstromvorteil lässt sich ganz einfach mathematisch erklären:
Beim Wechselstrom greifst du eine nahezu perfekte Sinuswelle an Strom/Spannung ab. Wenn du die gleichrichtest (und nicht glättest), dann ergeben sich Spannungs- und Stromverläufe, die sich durch die Betragsfunktion angewendet auf eine Sinuskurve ergeben. Hier ein Beispiel: Oben die Wechselspannung, unten nach der Glättung. Insbesondere hast du kurze Zeitpunkte, wo Spannung bzw. Strom auf Null zusammenbrechen. Die durchschnittliche (bzw. "effektive") Spannung/der durchschnittliche (bzw. "effektive") Stromfluss berechnet sich aus

wurzel("Integral über eine quadrierte Sinuswelle"/Länge der Sinuswelle)

Oder kurz: Die Effektivspannung/-stromstärke ist das 1/wurzel(2)-fache, also etwa das 0,7fache, der Maximalspannung/Stromstärke.

Beim Drehstrom hast du drei Sinuswellen, die genau um ein Drittel der Periodenlänge phasenverschoben sind. Beispielbild. Die Gleichrichtung ist hier wohl etwas aufwändiger, aber läuft im Prinzip darauf hinaus, dass du qualitativ jeweils das Maximum der Beträge der einzelnen Phasen als Effektivstrom/Spannung erhälst (sprich im Bildchen die Funktion, die nur die oberen Huppel (erst gelb, dann blau, dann rot, dann gelb, ...) beschreibt). Insbesondere bricht die Spannung zu keinem Zeitpunkt völlig zusammen und ist, wie Jens richtig schreibt, schon ziemlich gut geglättet. Dies bedeutet, dass Effektivspannung/-strom schon sehr nah an Maximalstrom/-spannung dran liegen.
Ich hab dazu einfach mal
wurzel(int_0^(Pi/3) cos^2(t)d t / (Pi/3))
berechnet. Da kommt man darauf dass die Effektivspannung beim 0,96fachen der Maximalspannung liegt (ich hoffe die Rechnung ist nicht zu sehr vereinfacht, beim Drehstrom ist es noch etwas trickreicher, zwischen welchen Phasen man wann genau die Spannung abgreift - aber das Prinzip sollte passen).

Die Maximalspannung eines Phasendurchgangs wird durch den Dynamoaufbau bestimmt. Mittels Drehstromkonfiguration kannst du also bei ähnlichem Aufbau eine höhere Effektivspannung und -strom erzielen und damit eine größere Leistung erzielen.

Im Prinzip lässt sich der Vorteil mit weiteren Phasen (4phasig, 5phasig, etc.) noch weiter erhöhen. Allerdings nimmt der Vorteil immer weiter ab (Die Effektivwerte rücken an die Maximalwerte heran), der Materialaufwand steigt aber proportional zu den Phasen an und andere Aspekte (wie Größe der Spulen, Komplexität des Aufbaus) machen die Vorteile zunichte.

Bei der industriellen Stromversorgung (abgesehen von der Bahn, die nutzten klassischen Wechselstrom) wird daher Drehstrom eingesetzt. Nachteil: Höherer Materialeinsatz bei Drehstrom (man muss z.B. drei Strippen ziehen, die Spulen im Generator/Elektromotor als Verbraucher werden komplexer). Vorteil: Höherer Wirkungsgrad wegen kontinuierlicherem Spannungsverlauf (nach der Gleichrichtung).
Am Fahrrad wird vor allem aus historischen Gründen Wechselstrom eingesetzt. Klassisch reichte es aus, eine idiotensicher anschließbare Leitung zu ziehen (und den Rahmen als zweiten Pol zu nehmen) und bei Glühobst war keine weitere elektrische Schaltung nötig. Bei Drehstrom musst du dreipolige Leitungen ziehen und brauchst definitiv noch eine Schaltung um die Lichtverbraucher anzuschließen. Da letzteres seit den LED-Lampen aber sowieso nötig ist, wäre dieses Konzept mal eine Überlegung für einen neuen Fahrradbleuchtungsstandard wert.
von: Falk

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 14:41

Auch, wenn das Forum kein Latex-Bindemittel ist, weshalb die Formeln kaum zu entziffern sind, die Brückengleichrichtung ist bei Drei Phasen mit sechs Dioden nicht wesentlich aufwändiger als bei einer Phase, wo eben auch schon vier nötig sind.
von: KUHmax

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 15:00

Hallo Sammy,

der Materialaufwand je erzielbarer Leistung sinkt aber. Das zeigst du indirekt ja auch.

Außerdem habe ich aus "Energietechnische Anlagen" im Studium auch im Hinterkopf, dass auch die Ausbeute an elektrischer Energie je eingebrachter Primmär-Energie höher sei. Da kann ich aber gerade die Physik dazu nicht mehr auswendig darstellen.
von: derSammy

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 15:02

Ah, mal schnell gegoogelt und das ist ja in der Tat sehr überschaubar und logisch, wie man die Gleichrichtung in dem Fall realisieren muss.
Mein "aufwändig" bezüglich der Drehstromgleichrichtung bezog sich aber eher auf die Mathematik hinter der Überführung der drei Phasen in die Ausgangssannung. Das hab ich etwas vereinfacht dargestellt.
Die Formel ist eher ein Pseudocode, kein reines LaTeX. Aber für die Interessierten sei nachgeliefert, dass int_0^a f(t) d t das Integal einer Funktion f von 0 bis a bezeichnet.
von: Falk

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 15:31

Zitat:
Am Fahrrad wird vor allem aus historischen Gründen Wechselstrom eingesetzt. Klassisch reichte es aus, eine idiotensicher anschließbare Leitung zu ziehen (und den Rahmen als zweiten Pol zu nehmen) und bei Glühobst war keine weitere elektrische Schaltung nötig. Bei Drehstrom musst du dreipolige Leitungen ziehen und brauchst definitiv noch eine Schaltung um die Lichtverbraucher anzuschließen.

Denk vor allem daran, dass es bei der Fahrradbeleuchtung eben nicht drei und schon gar nicht gleichgroße Abnehmer für die elektrische Leistung gibt und dass die problemlose und verlustarme Möglichkeit der Gleichrichtung mit Siliziumdioden noch gar nicht solange existiert. Über den lange üblichen Selenzellen fällt viel zu viel Spannung ab und auch die gibt es erst seit den Dreißigern. Glühlampen haben wegen ihrer Trägheit mit Einphasenspeisung auch kein Problem. Ein Dreiphasennabengenerator wäre jetzt trotzdem eine feine Sache. Mit mehr als drei Phasen wird die resultierende Gleichspannung nach Brückengleichrichtung übrigens nicht wesentlich glatter und ein besondere Wissenschaft ist die abgreifbare Spannung bei einem Drehstromgenerator auch nicht. Der Faktor zwischen der Mitelpunkt- und der Phasenspannung eines sterngeschalteten Generators ist die Quadratwurzel von 3 und damit so etwa 1,7. Der Vorteil eines Generators in Dreieckschaltung (mit nur einer abgreifbaren Spannung) fällt mir auf Anhieb nicht ein. Eine Umschaltbarkeit wie am Motorklembrett dürfte bei einem Fahrradgenerator aus Platzgründen scheitern. Für das Abgreifen der Mittelpunktspannung wären allerdings vier Adern vom Generator nötig.
von: derSammy

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 15:36

In Antwort auf: KUHmax

Außerdem habe ich aus "Energietechnische Anlagen" im Studium auch im Hinterkopf, dass auch die Ausbeute an elektrischer Energie je eingebrachter Primmär-Energie höher sei. Da kann ich aber gerade die Physik dazu nicht mehr auswendig darstellen.

Da es keine systembedingten Verluste (wie z.B. beim Carnotschen Kreisprozess) gibt, können die Vorteile eigentlich nur in dem kontinuierlicheren Energiefluss beim Drehstrom (gegenüber klassischem Wechselstrom) liegen. Jens hat das ja richtig angesprochen: Die Glättungskondensatoren müssen kaum arbeiten und werden folglich weniger warm. Wenn der Verbraucher sehr effizient mit Wechselstrom umgehen kann (z.B. ein elektrisches Heizgerät, sowas sprach Falk ja auch gerade an), sind die energetischen Vorteile wohl wieder geringer.
von: derSammy

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 16:13

In Antwort auf: Falk

Ein Dreiphasennabengenerator wäre jetzt trotzdem eine feine Sache. Mit mehr als drei Phasen wird die resultierende Gleichspannung nach Brückengleichrichtung übrigens nicht wesentlich glatter

Das hängt, wie ich gerade lernen durfte, auch von der Art der Gleichrichtung ab. Bei Dreipulsgleichrichtung ist die Welligkeit höher als bei Sechspulsgleichrichtung.
Mit einem zusätzlichen Transformator kann man noch weniger Welligkeit hin bekommen, aber die Vorteile sind dann in der Tat gering und man muss sich überlegen, ob man eine so geringe Restwelligkeit wirklich braucht.

In Antwort auf: Falk

Der Vorteil eines Generators in Dreieckschaltung (mit nur einer abgreifbaren Spannung) fällt mir auf Anhieb nicht ein. Eine Umschaltbarkeit wie am Motorklembrett dürfte bei einem Fahrradgenerator aus Platzgründen scheitern. Für das Abgreifen der Mittelpunktspannung wären allerdings vier Adern vom Generator nötig.

Ich hoffe ich hab verstanden, was du mir hier sagen willst? verwirrt
Was man heute mit LEDs und für Ladeelektronik ja braucht ist Gleichstrom. Daher würde es eventuell sogar genügen einen Drehstromgenerator zu bauen und die 6 Dioden für die Gleichrichtung gleich mit im Dynamo unterzubringen. Dann käme sogar über zwei Pole geleiteter Gleichstrom aus dem Dynamo. Also fast wie bisher (nur eben Gleich- und kein Wechselstrom).
Alternativ und im Sinne einer Beschaltung mit Tuningkondensatoren sicher sinnvoller kann man auch nur die drei Phasen herausführen und dann z.B. in der Lampe/dem Dynamolader gleichrichten. Ob die Sternspannung zu etwas zu gebrauchen sein könnte, kann ich nicht beurteilen, aber ich sehe erstmal keine Anwendung.
von: JensD

Re: Forumslader für Velogical - 26.04.16 16:19

In Antwort auf: KUHmax
...der Materialaufwand je erzielbarer Leistung sinkt aber....
Außerdem habe ich aus "Energietechnische Anlagen" im Studium auch im Hinterkopf, dass auch die Ausbeute an elektrischer Energie je eingebrachter Primär-Energie höher sei.


Hallo Karin,

ja genau- so formulierte das der Peter Frieden auch. Letztlich ist die Baugrösse des Generators genau gleich, sogar die Bauteile sind identisch. Nur ne andere Wicklung... und deutlich mehr Gesamtleistung. Finde ich faszinierend schmunzel

Wenn ich mich recht erinnere ist der Kleinstgenerator als Stern mit fliegendem Nullpunkt geschaltet.

Und klar- der Gleichrichter braucht nur 2 Dioden mehr. Aber wir können nicht mehr so einfach im Wechselspannungsbereich den Strom abtrennen. Dafür hätte es deutlich mehr Teile benötigt für die wir keinen Platz hatten.

Viele Grüße von
Jens.