Wissens-Happen #34: Die Gegen-Spannungs-Wand
Jetzt wissen wir aus Lektion 33, was der kV-Wert ist. Aber warum verliert der Motor ab einer bestimmten Geschwindigkeit plötzlich rasant an Kraft und beschleunigt einfach nicht mehr weiter, obwohl wir Vollgas geben? Warum stoßen wir an eine unsichtbare Wand?
Um das zu verstehen, holen wir unsere Läufer aus den ersten Lektionen zurück auf die Bahn:
Elektronen (Lektion 2):
Die kleinen Läufer, die durch die Leitungen flitzen.
Spannung / Volt (Lektion 1):
Der Anreiz (das Preisgeld am Ziel), der die Läufer antreibt.
Elektronendrift (Lektion 3):
Wenn die Läufer durch ein Motorkabel jagen, bauen sie damit das Magnetfeld in den Kupferspulen auf, das das Rad vorwärtsdrückt.
Der Gegen-Anreiz aus dem Reifen
Je schneller der Reifen rotiert, desto größer wird dieser Gegen-Anreiz, bis er bei Höchstgeschwindigkeit (dem kV-Limit) fast genauso groß ist wie der Anreiz vom Akku.
Das dynamische Gleichgewicht (Sie stehen nicht still!)
In der Realität pegelt sich das System ein: Es fließen jetzt gerade noch exakt so viele Läufer, wie nötig sind, um die Reibung der Kugellager und den Fahrtwind zu überwinden. Der Vortrieb und die Fahrwiderstände sind im perfekten Gleichgewicht. Es gibt einfach kein „überschüssiges“ Magnetfeld mehr, um den Roller noch weiter zu beschleunigen.
Der feine Unterschied der 3 Phasen (Blau, Gelb, Grün)
Wenn du mit Höchstgeschwindigkeit über die Straße bretterst, sieht das Duell in den drei Kabeln in jedem Bruchteil einer Millisekunde anders aus:
Phase Blau: Hier flitzt in diesem Moment ein Magnet voll vorbei. Der Gegen-Anreiz ist maximal hoch (z. B. 41,5 Volt). Vom Akku kommen 42 Volt. Ergebnis: Hier quetscht sich nur noch ein winziger, mickriger Elektronendrift durch. Kaum Kraft.
Phase Gelb: Der Magnet hat diese Spule gerade verlassen. Der Gegen-Anreiz sinkt kurz ab. Hier haben die Läufer vom Akku kurz etwas mehr Oberwasser und können ein kleines Magnetfeld aufbauen, um den Motor am Laufen zu halten.
Phase Grün: Hier wechselt der Magnet gerade die Polarität (von Nord auf Süd). Der Gegen-Anreiz geht für einen winzigen Moment durch null.
Weil der Controller (über die FOC-Sinuswellen aus Lektion 27) permanent alle drei Phasen gleichzeitig befeuert, wandert dieses haarscharfe Duell im Kreis herum. Der Controller versucht verzweifelt, auf den drei Bahnen immer genau dort Läufer reinzujagen, wo der Gegen-Anreiz der vorbeifliegenden Magnete gerade am schwächsten ist.
Doch ab dem kV-Limit ist der durchschnittliche Gegen-Anreiz über alle drei Phasen hinweg so erdrückend hoch, dass der Akku es einfach nicht mehr schafft, genug Läufer für eine weitere Beschleunigung durch die Leitungen zu prügeln. Die Wand steht.
Merke: Am kV-Limit bleiben die Elektronen nicht stehen. Es fließen gerade noch so viele Läufer durch die drei Phasen, dass der Scooter sein Tempo hält. Da die Magnete nacheinander an Blau, Gelb und Grün vorbeiflitzen, wandert das Duell zwischen Anreiz und Gegen-Anreiz permanent im Kreis herum!
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