Widerstand eines Generators erhöhen?
Das Beispiel ist eine Lichtmaschine eines Autos. Dabei befindet sich das Auto im Leerlauf. Nun kommt irgendein Objekt welches eingeschaltet wird und Strom von der Lichtmaschine zieht, wie zum Beispiel das Licht. Das Licht benötigt Leistung die die Lichtmaschine bereitstellt und die Lichtmaschine erhält diese wiederum durch mechanische Leistung des Motors. Nun meine Frage bei dem einschalten des Lichts verändert sich die Spannung im Stromkreis jedoch nicht die Drehzahl des Motors. Der Motor muss natürlich mehr arbeiten da ein höherer Widerstand bei gleichbleibender Drehzahl herrscht. Doch wie genau läuft das nun in der Lichtmaschine ab wie wird dieser höhere Widerstand erzeugt? Oder vertue ich mich hier nur und dreht der Motor vielleicht wirklich einfach nur schneller? Das Beispiel sollte man sich auch ohne Batterie vorstellen und sorry falls ich hier nicht die richtigen Fachbegriffe verwende
3 Antworten
Der Widerstand des Generators wird nicht verändert.
Jeder Motor ist gleichzeitig ein Generator und jeder Generator gleichzeitig ein Motor.
Fangen wir mal beim Motor an, das ist am leichtesten nachvollziehbar.
Hängt man einen Motor an eine Stromquelle, dann dreht der sich. Der sich drehende Motor wird dann zu einem Generator der eine Spannung erzeugt. Diese Spannung wirkt der angelegten Spannung entgegen. Das nennt man Gegenspannung.
Ein Motor hat eine Nennspannung, einen Nennstrom und eine Nenndrehzahl. Hat der Motor seine Nenndrehzahl erreicht, dann ist die Gegenspannung gleich der Nennspannung. Wenn Eingangsspannung = Gegenspannung, ist die Differenzspannung "0" und damit auch der Strom. Denn 0 Spannung an einem beliebigen Widerstand bedeutet 0 Strom.
Belastet man den Motor, geht die Drehzahl und damit die Gegenspannung runter, der Motor zieht dann Strom und das ist das, was dann die Last bedient.
Die Nenndrehzahl ist ein theoretischer Wert, den der Motor ganz ohne Last und damit auch ohne Eigenreibung bei Nennspannung erreicht. In der Praxis wird der den niemals erreichen da der Motor seine Reibung überwinden muss.
Die Nennleistung und der Nennstrom sind viel schwieriger anzugeben. Das bezieht sich auf eine Last die die Drehzahl auf zwischen 55% und 70% je nach Bauart des Motors herunter bremst. Dann hat der Motor sein höchstes Drehmoment. Wo genau muss man im Datenblatt gucken.
Also
- Nenndrehzahl kann bei Nennspannung niemals erreicht werden
- Nennstrom und Nennleistung gelten für eine bestimmte Drehzahl.
Beim Generator ist das genau das gleiche, nur "anders herum".
Der Strom, der durch den Generator läuft macht ihn zum Motor der in die andere Richtung drehen will. Nimmt man elektrische Leistung heraus, führt diese Leistung dazu, dass der "Motor im Generator" mit dieser Leistung in die andere Richtung läuft, also bremst. Nimmt man 100W raus, dann bremst der Generator mit (mehr als) 100W. Das ist der Effekt, der das Gesetz der Energieerhaltung einhält.
Und nun zum Auto:
Alte Autos mit Vergaser haben keine Regelung. Schaltet man da einen starken Verbraucher wie die Heckscheibenheizung ein, sinkt die Leerlaufdrehzahl. Man konnte früher wenn man an der Ampel neben einem anderen Auto steht hören ob das Auto eine Servolenkung hat.
Ein Auto ohne Servolenkung drehte dann mit etwa 1000 U/min. Das Auto hat nichts was den Motor dabei abwürgen könnte. Hat man Servolenkung und dreht dann zum einparken ohne Gas geben am Lenkrad, belastet die Servolenkung den Motor und die Drehzahl würde so stark absinken, dass der Motor abgewürgt würde. Um das zu verhindern musste man dann "aufdrehen", der Motor läuft dann wenn keiner am Lenkrad dreht deutlich höher im Leerlauf, zum Beispiel 1100 bis 1200 U/min. Das selbe bei Automatikfahrzeugen. In der Fahrstufe dreht der Motor fest gebremst an der Ampel "normal langsam", geparkt ohne Fahrstufe drehte der Motor dann viel höher. Noch höher wenn das Fahrzeug sowohl Automatik als auch Servolenkung hatte.
Auch wenn man einen starken elektrischen Verbraucher einschaltete (Heckscheibenheizung) drehte der Motor deutlich langsamer. Bei Starthilfe musste man beim Spenderfahrzeug Gas geben, hier konnte sogar der Motor von der Lichtmaschine abgewürgt werden. Außer natürlich das Fahrzeug hatte Automatik, dann war die Leerlaufdrehzahl hoch genug um nicht durch die Lichtmaschine abgewürgt zu werden.
Einspritzer regeln nach. Bei mechanischem Gaszug wird über einen Stellmotor der Anschlag der Drosselklappe verstellt. Schaltet man die Heckscheibenheizung ein oder dreht am Lenkrad, kann man beobachten wie die Drehzahl kurz runter geht und dann wieder hoch geht. Teilweise schüttelt der Motor heftig wenn man plötzlich kräftig am Lenkrad dreht, gerade im Winter wenn das System sowieso zu kämpfen hat.
Heutzutage hat man ein elektronisches Gaspedal. Das meldet nur seine Stellung an das Steuergerät vom Motor und der stellt dann die Drosselklappe und Einspritzung entsprechend ein. Das geht dann so schnell, dass man da kaum etwas merkt. Das Steuergerät merkt den Abfall der Drehzahl innerhalb einer Motorumdrehung und steuert dagegen. Da merkt man normalerweise gar nichts.
Ich finde es sehr nett und freundlich, dass du dir die Mühe gemacht hast, dem Fragesteller die Grundlagen zum Thema Elektromotor so gründlich und verständlich zu erklären.
Einfach gesagt: Je mehr Strom fließt, desto stärker wird automatisch das induktive Feld im Generator, wodurch der mechanische Widerstand größer wird. Dazu braucht es also keine zusätzliche Steuerung, das macht die Physik schon von selbst.
Bei konstanter Drehzahl wird die Leistung des Generators über das steigende Drehmoment erhöht.
Das heißt sobald ein Stromabnehmer dazu geschaltet wird geht die Drehzahl für kurze Zeit runter wird jedoch durch mehr Benzin/Diesel durch die Einspritzung wieder angehoben und bleibt gleich. Also 1000 U/min bei 100W und 1000 U/min bei 200W jedoch mit mehr Verbrauch richtig?