Aufgaben und Lösungen aus der Gleich- und Wechselstromtechnik

Transkript

1 Aufgaben und Lösungen aus der Gleich- und Wechselstromtechnik Ein Übungsbuch für den Unterricht an technischen Hochund Fachschulen sowie zum Selbststudium von Professor H. Vieweger Neunte, erweiterte Auflage Mit 250 Textabbildungen und 2 Tafeln Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1926

2 Additional material to this book can be downloaded from /extras.springer.com ISBN ISBN (ebook) DOI / Softcoverreprint ofthe hardcover9th edition 1926 Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten.

3 Vorwort zur ersten Auflage. Der Verfasser beabsichtigt mit dem vorliegenden Buche, dem Studierenden der Elektrotechnik ein Hilfsmittel zu bieten, welches ihn befähigt, die Grundgesetze der Elektrotechnik voll und ganz zu seinem geistigen Eigentum zu machen. So außerordentlich vielseitig auch die elektrotechnische Literatur in den letzten Jahren geworden war, fehlte es doch immer noch an einer Sammlung ausführheb durchgerechneter Zahlenbeispiele, im besonderen aus dem Gebiete des Wechselstromes. Diesem Mangel hofft der Verfasser hiermit abgeholfen zu haben. Um das Buch zu einem recht reichhaltigen und namentlich für Unterrichtszwecke brauchbaren zu machen, sind fast alle Aufgaben mit mehrfachen Zahlenangaben [] versehen, so daß bei der Benützung im Unterrichte die [] Beispiele zu Hause gerechnet werden können. Um das lästige und zeitraubende Diktieren abgeänderter Beispiele zu sparen, wurden leere Klammern ( ) beigefügt, in welche der Lehrer eigene Zahlen einschreiben läßt. Einem jeden Paragraphen sind die einzuübenden Gesetze und Formeln, ohne Herleitung, vorangestellt, so daß das Buch auch bei Repetitionen gute Dienste leisten dürfte. Um denjenigen Studierenden oder bereits in der Praxis stehenden Ingenieuren und Technikern, welche durch Selbstunterricht sich die Lehren der Elektrotechnik aneignen wollen, den Weg zu zeigen, wie man zu den betreffenden Gesetzen und Formeln gelangt ist, sind stets Hinweise auf das ausführliche Lehrbuch der Elektrotechnik "Holzt, Schule des Elektrotechnikers", Verlag von Moritz Schäfer, Leipzig, gegeben worden (z. B.: Seite 445). Die vorliegende Aufgabensammlung schließt sich übrigens in ihrer Disposition vollständig jenem Buche an und dürfte deshalb vielen Lesern der "Schule des Elektrotechnikers" eine

4 IV Vorwort zur neunten Auflage. willkommene Ergänzung sein. Die Entwickelung einiger neuerer Formeln ist deshalb im vorliegenden Buche in Fußnoten nachgetragen. Die zahlreichen Beispiele für die Berechnung der Gleichund Wechselstrom-Maschinen, der Drehstrommotoren und Transformatoren sind erprobten, gut funktionierenden Ausführungen entnommen. Fast sämtliche Ausrechnungen sind mit dem Rechenschieber gemacht worden, so daß die Resultate auf eine Genauigkeit von 0,3 Sollten außer den unvermeidlichen Druckfehlern auch einzelne, im Fehlerverzeichnis nicht enthaltene Rechenfehler untergelaufen sein, so wäre der Verfasser fiir freundliche Mitteilung derselben dankbar. f 0 Anspruch machen. Mittweida, im Juni H. Vieweger. Vorwort zur neunten Auflage. Die Veränderungen, die diese Auflage gegenüber den vorangegangenen erhalten hat, seien im folgenden kurz angegeben. Um die Hinweise auf die Schule des Elektrotechnikers immer mehr und mehr entbehrlich zu machen, wurden den einzelnen Paragraphen die einzuübenden Formeln und Gesetze in von Auflage zu Auflage ausführlicherer Begründung vorangestellt und in Fußnoten bewiesen. In dieser Auflage wurde besondere Sorgfalt auf die über sichtliche Aufstellung von Formeln, die zur Berechnung der Abmessungen von Transformatoren, Drehstrommotoren, der Gleich- und Wechselstromgeneratoren dienen, gelegt. Hervorgehoben sei noch besonders die Entwicklung einfacher Formeln zur Berechnung der Nutenabmessungen, sowohl rechteckiger als auch trapezförmiger Nuten, weil dieselben dem Anfänger erfahrungsgemäß stets Schwierigkeiten zu bereiten pflegen. Eine Anzahl ausführlich durchgerechneter Aufgaben zeigen die Anwendung dieser Formeln. Wertvoll dürften einem großen Leserkreise, namentlich den Besitzern von Reparaturwerkstätten und deren Angestellten, auch die Formeln und Aufgaben über die Umwicklung von Maschinen auf eine andere Spannung und evtl. auch für ein anderes Wicklungsmaterial sein.

5 Vorwort zur neunten Auflage. V Einem vielfach ausgesprochenen W unsehe entsprechend, wurde der Abschnitt IV "Leitungsberechnungen" eingefügt. Eine Umarbeitung erhielt die neue Auflage durch Einführung der Formelzeichen des AEF, die sich auch auf die Abbildungen erstreckte. Daß auch auf die Deutschen Industrie Normen (DIN) mehrfach Bezug genommen wurde, ist wohl selbstverständlich. Trotzdem sich der Verfasser der äußersten Kürze zu befleißigen suchte, ist der Umfang des Buches doch sehr wesent lieh vermehrt worden. Die Zahl der Aufgaben stieg von 312 in der ersten Auflage auf 338, die Zahl der Abbildungen von 158 auf 250. Der Verfasser schließt mit dem Wunsche, daß d!ts Wohl wollen, welches der Leser den vorangegangenen Auflagen entgegengebracht hat, sich auch auf die neue Auflage erstrecken möchte. Mittweida, im April H. Vieweger.

6 Inhaltsverzeichnis. I. Elektrizitätslehre. Aufgaben Seite Einleitung 1 I. Stromstärke, Niederschlagsmenge Elektrizitätsmenge Eichung von Amperemetern Olmtsches Gesetz Widerstand Widerstandszunahme Spannungsverlust Spannungsmessung. 8. Aufgaben über Stromverzweigungen Der Kombinationswiderstand. Messung von Strömen. 9. Aufgaben über die Schaltung von Elementen Kirchhofische Gesetze Das J oulesche Gesetz Vorschaltwiderstände für Bogenlampen.. Temperaturzuwachs in kleinen Zeiten. 12. Das Coulombsehe Gesetz Kraftlinien und Tragkraft von Magneten Wirkung eines stromdurchflossenen Leiters auf eine magnetische Menge Kreisförmiger Leiter. Solenoid oder Spule. 15. Die Magnetisierung des Eisens und die Eisenverluste so 16. Der magnetische Kreis Die Induktion Die Selbstinduktion II. Die Eigenschaften der Gleichstrom-Maschinen. 19. Die fremderregte Maschine Die Ankerrückwirkung Die Hauptstrommaschine Die Nebenschlußmaschine Die Doppelschlußmaschine Die mehrpoligen Maschinen A. Parallelschaltung. B. Reihenschaltung. C. ReihenparaUel-Schaltung.

7 25. Umwickelung von Maschinen. Ankerwickelung. Magnetwickelung. Inhaltsverzeichnis. VII Aufgaben Seite Wechselstrom. 26. Definitionen Mittel- und Effektiv-Werte Das Ohmsehe Gesetz für Wechselströme 29. Leistung des Wechselstromes Hintereinanderschaltung zweier Spulen 31. Zerlegung des Stromes in Komponenten. Parallelschaltung von Spulen 32. Der Kondensator. 33. Spule mit Eisen Der Transformator 35. Die mehrphasigen Wechselströme A. Zweiphasige Ströme. B. Dreiphasige Ströme. Sternschaltung. Dreieckschaltung. Spannungsverlust. Beziehung zwischen Gleich- und Drehstrom Spannung. Stromstärke im Draht. 36. Berechnung der Transformatoren 37. Berechnung der Drehstrommotoren Theorie des Ständers. Theorie des Läufers. Phasenläufer. Kurzschlußläufer. Das Heylandsche Diagramm. 25a.Umwickelung von Drehstrommotoren Wechselstrommaschinen.... A. Wechselstrommaschinen mit rotierendem Anker. B. Wechselstrommaschinen mit ruhendem Anker. 39. Berechnung der Gleich- und Wechselstrommaschinen IV. Leitungsberechnung Berechnung der Gleichstromleitungen Gleichstrom-Zweileiter- } Anl " -Dreileiter- agen. 41. Berechnung der Wechselstromleitungen A) Induktionsfreie Belastung. B) Induktive Belastung. Anhang: Nützliche Angaben Tabelle für Cosinus und Tangens 358