dynamoelektrische Maschine.

Transkript

1 Die dynamoelektrische Maschine. Eine physikalische Beschreibung fur den technischen Gebrauch von Dr. O. Frölich. Mlt 54 in den Text gedruckten Holzschnitten. Berlin.. Verlag von Julius Springer

2 ISBN DOI / ISBN (ebook) Vitilhelm G-ronau's Buchdruckerei in Berlin. Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1886

3 Vorwort. Die Beweggründe, welche mich zur Abfassung der vorliegenden Schrift veranlassten, waren sehr verschiedener Natur. Einerseits war ich freudig überrascht darüber, dass sämmtliche wichtigeren Erscheinungen an den Dynamomaschinen, eine nach der anderen, sich mit Erfolg auf dem von mir betretenen Wege behandeln liessen, und fühlte das Bedürfniss, meine Aufsätze zusammenzufassen und in Einklang zu bringen; andererseits empfand ich seit längerer Zeit Unbehagen über die Art, wie zum Theil meine Arbeiten behandelt wurden, namentlich im Auslande; und endlich drängte es mich, einen nachdrücklichen Versuch zu machen, die Empirie, die bei den Dynamomaschinen in der elektrotechnischen Praxis herrscht, auf das ihr gebührende Maass zurückzuführen und an Stelle derselben überall, wo es begründet ist, einfache Rechnungen zu setzen. Von meiner Behauptung, dass nun alle wichtigeren Erscheinungen der Dynamomaschinen erklärt und in einfache Formen gebracht seien, ersuche ich den Leser, sich durch Lektüre dieser Schrift zu überzeugen. In Bezug auf die Beurtheilung meiner Aufsätze durch Andere widerstrebt es mir, ins Einzelne zu gehen; dagegen möchte ich mir erlauben, meiner Ansicht über die Arbeiten Anderer hier Ausdruck zu geben. Einer der Ersten, welche über Dynamomaschinen geschrieben haben, ist Dr. Hopkinson; seine Arbeiten werden in neuerer Zeit öfter als von grundlegender Bedeutung dargestellt. Diese Ansicht scheint mir nicht gerechtfertigt; denn Herrn Hopkinson's Schriften

4 IV Vorwort. über Dynamomaschinen sind durchaus qualitativen Oharakters, quantitative Betrachtungen irgend welcher Form kommen in denselben kaum vor, und eine Ergründung des Gegenstandes ohne quantitative Betrachtungen ist doch nicht denkbar. In Frankreich wird gewöhnlich Herr M. Deprez als der Begründer der Theorie der Dynamomaschinen hingestellt, namentlich wegen seiner Aufstellung der Ourve: la caracteristique und der damit zusammenhängenden Arbeiten. Diese Ourve ist bekanntlich vor Deprez von Hopkinson und mir benutzt und von Deprez unrichtig angegeben worden; ausserdem scheint nun auch in Frankreich die Meinung sich Geltung zu verschaffen, dass Herrn Deprez's Arbeiten vielfach ein falscher Glanz beiwohne; jedenfalls muss ich die Behauptung aufstellen, dass viele Sätze von Deprez nicht richtig, oder nur halb richtig sind. U eberhaupt lässt sich eine wirkliche, die wichtigsten Erscheinungen umfassende Theorie der Dynamomaschine auf Grund dieser Ourve und der von Deprez benutzten graphischen Darstellungen nicht entwickeln. Sie eignet sich namentlich, um bei einer Maschine mit directer Wickelung eine Anzahl von Fragen in einfacher, anschaulicher Weise zu erledigen, aber nicht einmal hiebei alle Fragen; bei den anderen Schaltungen versagt diese Methode, ebenso bei der Frage der Bewickelung und anderen. Die vollkommenste Theorie hat Herr 0 la u s i u s geliefert. Dieselbe ist beinahe vollständig aus allgemeinen Principien abgeleitet; nur für den Magnetismus wird dieselbe Formel benutzt, welche meiner Darstellung zu Grunde liegt und welche als Erfahrung'sgesetz zu betrachten ist. Obscholl sie mit Beobachtungen noch nicht verglichen wurde, ist nicht daran zu zweifeln, dass sie mit der vvirklichkeit in einem weiteren Gebiete übereinstimmt, als meine abgekürzte Behandlung, welche nur Gebereinstimmung in dem gewöhnlichen \Yirkungs bereich der Maschinen beansprucht. Der gtosse Uebelstand jedoch, der dieser Theorie entgegensteht, liegt in der Schwierigkeit, dieselbe auf die X ebenschluss- und die gemischten vvickehmgen und überhallpt auf die complicirteren Erscheinungen anzuwenden; diese Sclnvierigkeit lässt sich, wenn man nicht auf die Einfachheit der Darstellung verzichtet, kaum anders überwinden, als indem man die Darstellung in gewissem Sinne abkürzt, wie es eben in mell1er Behandlung geschieht.

5 Vorwort. V In jüngster Zeit ist durch Veröffentlichung eines Briefes von Professor Perry aus Japan vom Jahre 1878 nachgewiesen worden, dass Herr Perry sich bereits damals der von mir benutzten Formel für den Magnetismus privatim bedient hat; derselbe Brief liefert aber.auch den Beweis, dass Herr Perry nicht bemerkt hat, wie sich diese Formel benutzen lässt, um die Grundformel der Theorie, nämlich die Abhängigkeit der Stromstärke von Geschwindigkeit und Widerstand, zu finden. Ich hoffe, dass die vorstehenden Bemerkungen über die Arbeiten Anderer genügen, um mein Bestreben zu rechtfertigen, meine theoretische Behandlung der Dynamomaschinen im Zusammenhang und in einheitlicher Durcharbeitung vorzuführen. Gleichzeitig wird mit dieser Veröffentlichung der Zweck verfolgt, die praktischen Elektrotechniker in der Behandlung der Dynamomaschinen auf eine andere Bahn zu leiten; und ich nehme mir die Freiheit, die Herren Vorsteher der elektrotechnischen Institute.an den technischen Hochschulen deutscher Zunge in dieser Beziehung um ihre Mitwirkung zu bitten. Der praktische Elektrotechniker arbeitet bis jetzt beinahe ganz ohne Theorie; ich habe sogar den Eindruck, dass derselbe die Dynamomaschine beinahe wie ein lebendes Wesen betrachtet, bei dem sich überhaupt nichts berechnen lasse, und welches nur auf dem Wege des Versuchs behandelt werden könne. Dem ist wirklich nicht so; eine grosse Zahl der täglichen Geschäfte des Technikers lassen sich kürzer und einfacher durch kleine Rechnungen erledigen. Es wäre sehr erfreulich, wenn die hierfür zugänglichen Techniker sich durch Lektüre dieser Schrift hiervon überzeugen wollten; vielleicht leihen mir die Lehrer der technischen Jugend in dieser Beziehung ihren Beistand. Der Inhalt der nachstehenden Schrift unterscheidet sich insofern von demjenigen anderer Schriften, die denselben Gegenstand behandeln, als in derselben sowohl auf die Geschichte der Erfindung der Dynamomaschinen als auf die Beschreibung der einzelnen Oonstructionen verzichtet ist; es wird nur behandelt, was allen Dynamomaschinen gemeinsam ist und dem jetzigen Standpunkt dieses Zweiges der Technik entspricht. Den Hauptinhalt bilden meine bereits veröffentlichten Aufsätze; indessen ist auch manches Neue zugefügt.

6 VI Vorwort. Die mitgetheilten Beobachtungen gehören zum grössten Theil der Firma Siemens & Halske an und geben ein Bild der Thätigkeit dieser Firma auch auf diesem Gebiete; dieselben sind theils aus Absicht, theils aus Nothwendigkeit, nicht mit grösserer Genauigkeit angestellt, als sich im Drang der täglichen Geschäfte und mit theilweise ungeübten Beobachtern erzielen lässt; dies beweist zugleich, dass unsere theoretische Behandlung für den praktischen Elektrotechniker passt. Diejenigen Techniker, welche das Rechnen nicht lieben, möchte ich bitten, sich durch die vielen Formeln in dieser Schrift nicht abschrecken zu lassen; die rechnerischen Operationen sind meist die denkbar einfachsten llnd die Anschaulichkeit durchweg eine so grosse, dass auch solche Leser sich durch den Inhalt nicht abgestossen fühlen werden. Berlin, Dezember Dr. O. Frölich.

7 Inhaltsverzeichniss. Uebersicht Die Dynamomaschine als Stromerzeuger 5 A. Allgemeines... 5 Uebersicht und Zusammenhang sämmtlicher Eigenschaften 5 Der Magnetismus der Dynamomaschine Die Curve des Magnetismus Die Abhängigkeit des Magnetismus von der Stromstärke 11 Maass des Magnetismus; die Ankerconstante Der Magnetismus der Windungen Die Selbsterregung oder das Angehen; das dynamo elektrische Gleichgewicht Der Widerstand des Ankers.. 24 Die Anker- und Schenkelgrössen 26 B. Die Magnetmaschine 30 Formeln Das Verhalten der Magnetmaschine 31 C. Die Maschine mit directer Wickelung 33 Die Stromcurve Die Formeln der Maschine mit directer Wickelung 37 Das Verhalten der Maschine. 40 Praktische Aufgaben Beobachtungen - Stromcurve. 50 Beobachtungen - Magnetismus 53 D. Die Maschine mit Nebenschlusswickelung 56 Die Polspannungscurve Die Ausdrücke für die einzelnen elektrischen Grössen 61 Das Verhalten der Maschine. 64 Praktische Aufgaben Beobachtungen E. Die Maschine mit gemischter WickeIung 77 Die Formeln der gemischten Wickelungen Die Einzelmagnetismen Berechnung sämmtlicher elektrischen Grössen aus den beobachteten Seite

8 VIII Inhaltsverzeichniss. Seite Die gemischte 'Vickelung für constante Polspannung... 8& Die gemischte Wickelung für constante Stromstärke 9& Justirung einer Maschine für constante Polspannung (Gleichspannungsmaschine) m Justirung einer Maschine für constante Stromstärke 105 Die Dynamomaschine als Motor 107 Die Zugkraft Die Grundformein Die Magnetmaschine 113 Polspannung constant 114 Stromstärke constant. 114 Die directe Wickelung 115 Polspannung constant 115 Stromstärke constant.. 11& Die Nebenschlusswickelung. 118 Polspannung constant Stromstärke constant Magnetismus und Commutatorstellung 122 Die Constantenbestimmung 124 Constanz der Geschwindigkeit 12& Beobachtungen Die Drehungsrichtung 131 Die Wickelung tim A. Das Verhältniss der Schenkelwickelung zur Ankerwickelung Die Ankerwickelung.. Die Schenkelwickclung & Normalzustand - directe Wickelung 138 Normalzustand -- Nebenschlusswickelung Vergleichung; gemischte WIckelung Idealzustand Einfluss des Leergangs ;~ Beispiele B. Der Querschni tt de sankerdrahte s Die Verhältnisszahl Abhängigkeit der elektrischen Gr6ssen von der Verhältnisszahl Dimensionen und Leistungsfähigkeit Beobachtungen Einfluss der DimenSionen auf den elektrischen Nutzeffect Der remanente Magnetismus und dessen Einfluss Das Vm halten des remanenten Magnetismus 172 Theoretische Deruckslchtigung des remanenten Magnetismus 174 rho SdhstpI'I'cgung Bemerkung über die elektrischen Messungen an Maschinen 18il

9 Inhaltsverzeichniss. IX Seite Anwendungen. 187 Scheinbarer Widerstand; Anordnung des äusseren Kreises 187 Minimum der Betriebskosten; Thomson'sches Gesetz 189 Minimum der An1agekosten. 191 Die Erwärmung der Leitung. 19a A. Bogenlicht 195 B. Glühlicht 197 C. Elektrolyse 198 D. Die elektrische Kraftübertragung 201 Berechnung der Arbeitsgr6ssen aus den gemessenen elektrischen Grössen 201 Die wichtigsten Fälle und ihr.,spiel" 204 Die Arbeitsverluste in der Dynamomaschine 207 Der Nutzeffeet der Kraftübertragung. 21:, Die praktischen Aufgaben. 217 Minimum der Anlagekosten (verbesserte Betrachtung) 219 :Minimum der Betriebskosten (verbesserte Betrachtung) 221 Beispiele 222 Die elektrische Eisenbahn. 224 Die vielfache Kraftübertragung 229