Computerclub Itzehoe e.V. - beim Itzehoer Hockey-Club e.V. - Carl-Stein-Straße 32 - 25524 Itzehoe
Nächster Artikel >
< Vorheriger Artikel
20.04.2012 16:32 Alter: 3 yrs

Kurbelinduktoren an Sophie-Scholl-Gymnasium gespendet

Der Computer Club Itzehoe hat dem Sophie-Scholl-Gymnasium Itzehoe am 20. April einen Klassensatz Kurbelinduktoren gespendet.


Ein Kurbelinduktor ist ein handbetriebener Dynamo. Dieses Modell stammt aus der Fernmeldetechnik und erzeugt typisch eine Spannung von etwa 60V bei etwa 20Hz. Andere Anwendungen für Kurbelinduktoren sind Isolationsmessungen und das Auslösen von Sprengungen.

Die Standard-Anwendung dieses Kurbelinduktors ist, ein Telefon am anderen Ende der Leitung klingeln zu lassen (Video 1). Bis heute wird eine Wechselspannung mit dieser Amplitude und Frequenz für analoge Telefone verwendet. Für die Sprechverbindung wird jedoch Gleichspannung mit überlagertem Sprachsignal benötigt, die der Kurbelinduktor nicht liefern kann.

Ein anderes Experiment ist der Betrieb eines Fahrradlichtes (Video 2). Dafür ist ein Trafo nötig, um die vom Kurbelinduktor erzeugten 60V auf die vom Fahrradlicht benötigten 6V herunterzusetzen - also ein Wicklungsverhältnis von 10:1. Dafür nimmt man am besten einen Trafo für 230V Ein- und 24V Ausgangsspannung, einer von 230V auf 18V tuts aber auch.

Umgekehrt kann man die Spannung mit einem 1:4-Trafo auf etwa 240V hochsetzen, um 230V-Leuchtmittel zu betreiben (Video 3) - allerdings wird das nur mit LED-Leuchtmitteln funktionieren, da die Nennleistung des Kurbelinduktors lediglich 3,6W beträgt. Mit einem Trafo von 230V auf 2x18V (beide Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet und als Primärwicklung zweckentfremdet; Wicklungsverhältnis 1:6,4) gehts auch. ACHTUNG: DIESES EXPERIMENT AUF KEINEN FALL NACHAHMEN! ES BESTEHT LEBENSGEFAHR!

Das vierte Experiment (Video 4) kommt mit den mit Abstand geringsten Bauteilkosten aus: Zwei antiparallele Leuchtdioden mit einem Vorwiderstand. Die antiparallel geschaltete LED ist nötig, um die maximal auftretende Spannung in Sperrrichtung der einen LED auf die Vorwärtsspannung der jeweils anderen LED zu begrenzen. Wird sie weggelassen, wird die einzelne LED durch die hohe Spannung zerstört. Der Vorwiderstand ist nötig, um den Strom durch die LEDs zu begrenzen. Andernfalls werden die LEDs durch den zu großen Strom zerstört. Geeignete Werte für den Vorwiderstand liegen zwischen 1,5kOhm und 100kOhm. Bei 100kOhm fließt der Strom 0,6mA - genug, um superhelle LEDs bereits gut sichtbar zum Leuchten zu bringen. bei 1,5kOhm fließt 40mA, also 20mA pro LED - die Leistungsgrenze normaler LEDs. Bei weniger als 15kOhm reicht die übliche Baugröße von Widerständen (0,25W) nicht mehr aus, um die entstehende Wärme abzuführen. Hier muss man einen Leistungswiderstand verwenden oder einen geringeren Widerstandswert durch Parallelschaltung mehrerer Widerstände erzielen.
Beim Verkleinern des Widerstandes kann man gut spüren, wie die nötige Kraft beim Kurbeln zunimmt - da die aufzuwendende mechanische Leistung mit der entnommenen elektrischen Leistung ansteigt.

Und schließlich demonstriert Video 5 eindrucksvoll den Unterschied zwischen Mensch und Tier: den Kokeltrieb. Dem fällt hier ein 1kOhm-Widerstand zum Opfer. Das funktioniert allerdings nicht mit jedem Widerstandswert. Bei einem 1Ohm-Widerstand passiert nichts, da hier zwar (fast) der maximale Strom (etwa 100mA) aus dem Kurbelinduktor herausgeholt wird, aber über dem Widerstand fast keine Spannung abfällt - die über dem Widerstand verbratene Leistung ist also fast Null. Bei einem 1MOhm-Widerstand passiert auch nichts, da zwar (fast) die volle Spannung (60V) über dem Widerstand afällt, aber kaum Strom durch den Widerstand fließt - der Kurbelinduktor gibt ebenfalls kaum elektrische Leistung ab. Nur wenn der angeschlossene Lastwiderstand (hier 1kOhm) etwa so groß wie der Innenwiderstand der Spannungsquelle (hier R_i = Leerlaufspannung / Kurzschlussstrom = 60V / 100mA = 600 Ohm) ist, kann die maximale Leistung entnommen werden (hier mehrere Watt). Dieses Prinzip nennt man Leistungsanpassung.