Meilenstein: Der Dynamo

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Für den Betrieb von elektrisch angetriebenen Straßenbahnen braucht man etwas, das es anfangs in den benötigten großen Mengen noch gar nicht gab: Elektrizität. 1866 änderte sich das aber mit einer Erfindung, die von Werner v. Siemens gemacht wurde. Er gilt als Erfinder der Dynamomaschine, was so aber nicht ganz richtig ist.

Die erste Spannungsquelle
Bereits um 1800 war von Alessandro Volta die nach ihm benannte Voltasche Säule erfunden worden. Mit diesem Vorläufer der Batterie wurde es erstmals möglich, Strom zu erzeugen – allerdings auf chemischem Wege in relativ begrenzter Menge. Bei Voltas Erfindung handelt es sich somit ebenfalls um einen Meilenstein, der später u.a. elektrische Antriebe ermöglichte.
Basierend auf der Voltaschen Erfindung gab es verschiedene Bahnen mit Akkumulatoren als Energiequelle, wie den von Anthony Reckenzaun konstruierten Wagen. Es entstanden sogar Motorboote mit diesem Antrieb. Letztlich konnten sich aber solche Fahrzeuge bis heute nicht durchsetzen, da es (noch) keine Akkus gibt, die klein, leicht und preiswert genug sind und gleichzeitig eine ausreichend große Kapazität besitzen. Dies wird sich aber möglicherweise in absehbarer Zukunft ändern.

Elektrizität durch "elektromagnetische Induktion": die Dynamomaschine
Ein weiterer Meilenstein wurde von Michael Faraday gelegt: Er entdeckte die elektromagnetische Induktion. Was das ist? In einem elektrischen Leiter entsteht dann eine elektrische Spannung, wenn dieser einem sich ändernden Magnetfeld ausgesetzt ist. Nichts anderes geschieht in einem Dynamo. Ein zu einer Spule auf einer drehbaren Achse aufgewickelter elektrischer Leiter, die sogenannte Ankerspule oder Ankerwicklung, wird in einem Magnetfeld gedreht. Dabei entsteht durch die elektromagnetische Induktion eine elektrische Spannung, solange sich die Achse dreht, und damit ja auch der Leiter. Ursprünglich wurde das notwendige Magnetfeld eines Dynamos entweder von einem Permanentmagneten oder einem durch eine Batterie gespeisten (und somit "fremderregten") Elektromagneten erzeugt. Dabei handelt es sich um eine zweite Spule, die sogenannte Feld- oder Erregerspule. Den Leiter zu einer Spule aufzuwickeln, verstärkt den Effekt der Induktion. Beide Spulen sind jeweils auf einen Eisenkern gewickelt, wodurch der Effekt noch weiter verstärkt wird.
Es spielt übrigens keine Rolle, ob sich der elektrische Leiter in einem Magnetfeld dreht, oder ob sich das Magnetfeld selbst dreht. Von dieser zweiten Möglichkeit macht der klassische Fahrraddynamo Gebrauch: dort rotiert üblicherweise ein Permanentmagnet in einer Leiterspule, solange sich das Fahrrad bewegt und der Dynamo vom Rad angetrieben wird.