> Hallo Bastiaan
> Op je site over het naafdynamoproject staat dat een
> naafdynamo gezien kan worden als een stroombron. Wij
> beschouwden hem altijd als spanningsbron. Zou jij ons
> willen vertellen waarom het een stroombron is?

Het is inderdaad zo dat als je een magneet langs een geleider beweegt er een
inductieSPANNING ontstaat.

De karakterestiek die je vind als je een fietsdynamo belast echter, benadert
het beste dat van een konstante stroom.

Stel ik fiets 30km/h:
- Als ik de dynamo kortsluit stroomt er 600mA.
- Als ik er een 6V/3W lampje op aansluit stroomt er 550mA
- Als ik er een 12V/5W lampje op aansluit stroomt er 500mA.
- Zet ik de dynamo open, dan loopt er welliswaar geen stroom meer maar wel
een flinke spanning met pieken van 50V.

Dat lijkt meer op een stroombron dan een spanningsbron.

Wat eigelijk aan de hand is: je kan de dynamo als een theveninvervanging
tekenen: dus een spanningsbron met in serie een impedantie.

De spanningsbron is dus de theoretische spanning ontstaan doordat een
magneetveld door een geleider beweegt. Hoe sneller die beweegt, hoe hoger de
spanning van die bron. Dus hoe sneller je fietst, hoe hoger de spanning, een
lineair verband.
De spanning van die bron steigt echter al heel erg snel met de fietssnelheid.
Zie daarvoor het grafiekje op  
http://www.welmers.net/~bastiaan/hurricane/images/diagram_1.gif
het blauwe lijntje.

Wat de spanning in toom houd is de serieimpedantie. Deze impedantie bestaat
uit de interne ohmse weerstand van het koperdraad van de dynamospoel, en de
inductieve eigenschappen van de dynamospoel. Die inductiviteit zorgt er voor
dat de impedantie hoger wordt als je sneller fietst, de frequentie van de
wisselstroom wordt immers hoger en de inductiviteit gaat dan meer weerstand
bieden. Hierdoor wordt de stroom redelijk constant gehouden. Verder varieert
de impedantie waarschijnlijk ook nog met de belasting.

Gevolg: het geheel lijkt meer op een stroombron dan op een spanningsbron.
Tover het thevenin equivalent om in een norton-equivalent en je ziet een
stroombron van iets van 500mA en een hoge paralelimpedantie.

Het gevolg van die stroombron eigenschap is dat je bijvoorbeeld je fietslamp
van 3W het goed doet in een erg ruim fietssnelheid bereik: iets van 10km/h
tot 50km/h. Als het een pure spanningsbron zou zijn dat liep de spanning op
met de snelheid waarmee je fietst en zou het lampje meteen doorbranden bij
een te hoge snelheid.

Er is echter wel een ding waar je rekening mee moet houden:
De spanning is begrenst bij die blauwe lijn in die grafiek en hangt af van de
snelheid waarmee je fietst.
Het maximale vermogen te halen uit de dynamo is dus ook afhankelijk van de
snelheid waarmee je fietst. Ervaring leert dat je uit een naafdynamo
ontworpen voor een 28" wiel en gemonteerd in een 28" wiel bij gewone
fietsnelheden maar 3 a 4W haalt. Meer kan wel, maar dan moet je te hard
fietsen om voldoende spanning te behalen.

Een 28" naafdynamo in een 20" wiel haalt wel bij redelijke snelheden al
vermogens van 6W. Nadeel is echter dat deze dan meestal te veel verlies
oplevert als ie niet wordt gebruikt en is mede de rede dat ik geen naafdynamo
meer gebruik.
Een spaakdynamo kan echter mechanisch uitgeschakeld worden en heeft dat
nadeel dus niet.

>  
> Wij zijn bezig met een project voor school (vanuit de
> studie industrieel ontwerpen) om de naafdynamo zodanig
> te optimaliseren, dat hij 8W levert.  

8W is veel. Bij een gewone fiets met 28" wielen is dat niet gauw haalbaar,
tenzij je de dynamo zelf helemaal opnieuw maakt en ontwerpt voor vermogens
van 8W.
Wel kan je de naafdynamo indirect aandrijven, dus niet in de naaf van het
wiel maar via een kettingoverbrenging met een juiste overbrengingverhouding.
Verder is 8W ook een best grote aanslag voor de fietser. Die trapt meestal
maar iets in de orde van 100W.  Een 60% rendement dynamo trekt daar iets van
14W  vanaf.

Verder bestaat er overigens ook een duurdere spaakdynamo van FER, de FER 2000
12V en die kan normaal 6,3W leveren (geloof een nieuwe
fietsverlichtingstandaard in ontwikkeling in Duitsland).
Ik denk dat als je die wat opvoert er wel 8W uit te krijgen moet zijn.

Ik ken echter geen internetpagina hierover vinden, ook niet op de site
www.aufa.de bij "speichendynamos"


> De opdracht
> luidde namelijk dat een telefoon en een palmtop
> opgeladen moesten worden op de fiets.  

Dat lukt meestal ook wel met vermogens van 3 tot 6W.
Staat in de opdracht ook een maximale oplaad-tijd?

> Met het verhaal
> van jouw, zou dit betekenen dat we alles gewoon in
> serie aan kunnen sluiten op de naafdynamo en dat het
> vermogen vanzelf komt. Is dit zo of begrijp ik het
> helemaal verkeerd?

Helaas dus niet vanwegde die spanningsbegrenzing, en daar bijbehorende
aanvaardbare minimum fietsnelheid.
Bij een gewone dynamo is die ongeveer 6V bij 15km/h.

In ieder geval succes,

Bastiaan Welmers