Ergometer Magnetbremse vs. Induktionsbremse vs. Luftwiderstand

Will man auf dem Fahrradergometer mit einem bestimmten voreingestellten Tretwiderstand oder Watt-Leistung trainieren, sorgt das Bremssystem dafür, dass die Trainingsintensität angepasst wird. Die Erhöhung der Trainingsintensität geschieht dadurch, dass die Schwungscheibe durch ein Bremssystem (meist ein Magnet) abgebremst wird, sodass es dem Trainierenden schwerer fällt die Schwungscheibe zu bewegen. Gibt man z.B. 20 Watt im Computer ein, bewegt sich der Magnet weiter weg von der Schwungscheibe und man kann leichter treten. Gibt man 200 Watt ein, bewegt sich der Magnet näher an die Schwungscheibe, sie wird stärker abgebremst und man muss sich beim Treten auf die Pedale mehr anstrengen. In modernen Ergometern werden drei Arten von Bremssystemen eingesetzt: Magnetbremse, Induktionsbremse (Wirbelstrombremse) und Luftwiderstandsbremse. Was sind die Vor- und Nachteile im Vergleich?

rgometer Magnetbremssystem

1. Elektronisches Magnetbremssystem – berührungslos und verschleißfrei

Bei den meisten Ergometern kommt das klassische Magnetbremssystem im Einsatz, auch unter der Bezeichnung Permanentmagnet-Bremssystem (PMS) bekannt. Bei diesem wird die Metall-Schwungscheibe durch die Kraft eines Dauermagneten gebremst, dessen Abstand mittels elektronisch gesteuertem Stellmotor mechanisch angepasst wird. Durch Erhöhung der Watt- oder Widerstandswerte am Computer, wird der Dauermagnet durch den Motor in Richtung Schwungscheibe bewegt. Dadurch wird die Magnetfeld-Wirkung verstärkt und es kommt, wie bereits erwähnt, zu einem Abbremseffekt an der Schwungscheibe. Hier tritt kein Verschleiß des Materials auf und man hat einen ruhigen Lauf, da die Schwungscheibe nicht während des Bremsvorgangs berührt wird. Außerdem sorgen Magnet-Bremssysteme dafür, dass sich die Schwungscheibe mit gleichbleibender Geschwindigkeit kontrolliert bewegt und ungewünschte Bewegungen verhindert werden. Solche Bremssysteme liefern einen gleichmäßigen Widerstand und eine stetigere Lastkurve als die veralteten Riemenbremssysteme. Da die elektronische Magnetbremse das Einstellen eines definierten Abstands ermöglicht, kann auch ein definierter Tretwiderstands nach Wunsch eingestellt werden. Zudem sind Trainingsprogramme mit einem vordefinierten Intensitätsprofil und wattgesteuerte Programme möglich.

Aus der Physik

Rotiert die metallische, elektrisch leitfähige Schwungscheibe (D) geradlinig durch das senkrecht zu ihr verlaufende Magnetfeld B (zwischen den Polen N und S), induziert dieses Magnetfeld in der Scheibe kreisförmige elektrische Ströme (I, rot), auch Wirbelströme oder eddy currents genannt. Die Wirbelströme erzeugen ihrerseits wiederum eigene Magnetfelder, die gemäß der Lenzschen Regel dem äußeren Magnetfeld entgegenwirken (blau) und schlussendlich die Schwungscheibe abbremsen oder verlangsamen.

Eddy current brake diagram
Quelle: Chetvorno, CC0, via Wikimedia Commons

Der Nachteil der Magnetbremse im Vergleich zu der Induktionsbremse ist, dass die Steuerung der Intensität etwas ungenauer ist. Man gibt zwar den genauen Watt-Wert am Computer ein, allerdings wird nicht 100% exakt dieser Widerstand an der Schwungscheibe eingestellt. Wer sein Leistungslevel höchst präzise kontrollieren möchte, ist mit einer Induktionsbremse besser bedient. Mit dem Kauf eines Ergometers, das mit Magnetbremse arbeitet, macht man jedoch nichts falsch. Für den Hobbysportler sind Ergometer mit Widerstandseinstellung genau genug und sie sind günstiger als Fahrradergometer mit Induktionsbremsen. Allerdings sollte man auch auf weitere Qualitätskriterien beim Ergometer achten, wie schwere Schwungmasse und ergonomische Sitzhaltung. So erhält man ein hochwertiges Gerät. Folgende Ergometer mit Magnet-Bremssysteme sind empfehlenswert:

2. Induktionsbremssystem (Wirbelstrombremse) – genauere Belastungssteuerung

Die Induktionsbremse, auch unter den Namen Wirbelstrombremse, EMS (elektromagnetisches Bremssystem) und Exact Force Induction Brake bekannt, arbeitet ebenfalls verschleißfrei und ist langlebig, jedoch wird hier das Magnetfeld nicht durch einen bewegten Dauermagneten, sondern durch eine elektrische Spule über einen Stromfluss erzeugt. Da hier die Stärke des Magnetfeldes nicht über den Abstand des Magneten zur Schwungscheibe reguliert wird, sondern durch die Stärke des Stromflusses der Spule, ist eine genauere Belastungssteuerung möglich. Dies ist vor allem bei drehzahlunabhängigen Ergometern mit therapeutischen Zielen wichtig, bei denen der Trainierende eine bestimme Leistung in Watt am Computer eingeben kann und das Ergometer regelt der Widerstand so, dass genau diese Leistung erbracht wird. Die genaue Watt-Zahl kann man auch auf dem Display ablesen. Die verbesserte Watt-Genauigkeit führt zu einer besseren Nachverfolgung der Fortschritte zwischen den Trainingseinheiten.

Zudem wird durch das elektrisch generierte Magnetfeld einen sanften Widerstandswechsel erzielt. Da es keine beweglichen Teile dazwischen gibt, erfolgen die Stufenanpassungen sofort und reibungslos. Von dem elektrisch erzeugte Magnetfeld profitiert auch die Lautstärke. Der Betrieb mit dem Induktionsbremssystem ist besonders leise (praktisch geräuschlos).

Eine weiterer Vorteil der Induktionsbremse liegt darin, dass die Bremskraft mit zunehmender Drehzahl steigt. Die Schwungscheibe kann also bei hohen Drehzahlen schneller abgebremst werden. Dadurch können bei Ergometern mit Wirbelstrombremse höhere Widerstandswerte erreicht werden im Vergleich zu Ergometer mit Magnetbremse. Dies ist vor allem für Profisportler und für Sportler, die hochintensives Intervalltraining betreiben wollen, interessant. Wirbelstrombremsen werden unter anderem auch bei Schienenfahrzeuge und Schiffen eingesetzt.

Magnetbremssystem vs. Induktionsbremssystem im Vergleich

Magnetbremssystem
Vorteile Kein Materialverschleiß

Gleichmäßiger Widerstand

Günstiger als Induktionsbremse

Nachteile Leise, aber nicht geräuschlos
Induktionsbremssystem
Vorteile Kein Materialverschleiß

Gleichmäßiger Widerstand

Genauere Einstellung der Widerstandsstufen

Sanfterer Widerstandswechsel

Nahezu geräuschlos

Höhere Widerstände möglich

Für Profisportler

Nachteile Teurer als Magnetbremse

youtube: Erklärung Elektromagnetisches Bremssystem von HAMMER

3. Manuell gesteuertes Magnetbremssystem

Der magnetische Widerstand eines Dauermagneten-Bremssystems kann nicht nur elektronisch durch Eingabe der Werte über die Konsole des Ergometers eingestellt werden, sondern bei manchen günstigen Heimtrainern mit einem Drehknopf und einem Seilzug. Hier kann kein genauer Watt-Wert oder Widerstand eingestellt werden, denn der Abstand zwischen Drehscheibe und Magnet ist nicht so gut regulierbar wie über einen elektronisch gesteuerten Stellmotor. Somit können auch keine Trainingsprogramme integriert werden. Viele faltbare Heimtrainer besitzen diese einfache und günstige Art der Bremsung.

4. Was ist ein ECB Bremssystem?

Die Abkürzung ECB kommt aus dem Englischen und steht für „eddy current break“. Damit sind die Wirbelströme gemeint, die durch die Rotation der Schwungscheibe in dem Magnetfeld erzeugt werden. Dieses Magnetfeld kann durch einen Permanentmagneten oder einen Elektromagneten (elektrische Spule) erzeugt werden. ECB beschreibt also nur die Tatsache, dass wir es mit einem Magnet-Bremssystem zu tun haben. Ob es sich um einen Permanent-Magneten oder um ein Induktionsbremssystem handelt, sollte der Hersteller zusätzlich angeben.

5. Luftwiderstand-Bremssystem


Luftwiderstand
Vorteile Unbegrenzt hohe Widerstände

Autoregulierung des Widerstandes durch die eigene Leistung

Ideal für Intervalltraining, sehr intensives Training

Nachteile Das Luftwiderstandssystem ist laut

Wenn ein Ergometer mit einem Luftwiderstandssystem arbeitet, wird der Widerstand durch die Leistung des Trainierenden bestimmt. Je intensiver man fährt, desto schwerer wird es, in die Pedale zu treten. Daher ist dieses Widerstandssystem hervorragend für Intervalltraining geeignet. Ein Fahrradergometer mit Luftwiderstand wird oft als Air Cycle oder Airbike bezeichnet. Da das Training mit Luftwiderstand mehr Kraft erfordert, wird auch der Oberkörper eingesetzt und somit der ganze Körper trainiert. Ein Ergometer mit Luftwiderstandssystem bietet jedoch keinen einstellbaren Widerstand bei langsamen Geschwindigkeiten, wie dies bei dem Magnet- und Induktionsbremssystem der Fall ist. Beispiele für empfehlenswerte Air Bikes, wie das Assault Air Bike, finden Sie hier.

4. Riemenbremsen – veraltet

Die Riemenbremsen werden nur noch sehr selten eingesetzt und zwar bei billigen Fahrradtrainern. Eigentlich findet man sie fast nur noch bei sehr alten Heimtrainern. Sie liefern keinen gleichmäßigen Widerstand im Vergleich zu der Magnetbremse und sind anfällig für Verschleiß. Der Bremsvorgang findet hier mechanisch statt über Keilriemen. Mittels dieser wird die Schwungscheibe gestoppt und zwar nicht berührungslos, sondern durch einen echten Kontakt. Der Nachteil ist, dass es mit der Zeit zu einem mechanischen Verschleiß kommt. Die Riemen müssen regelmäßig ausgetauscht werden, da sie ihre Bremswirkung ansonsten nicht ausüben können. Zudem werden in Zukunft kaum Ersatzteile angeboten werden, daher werden Ergometer mit diesem Bremssystem nicht empfohlen.

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