Kurzes Lehrbuch. der. Elektrotechnik. Von. Dr. Adoli Thomälen, Elektroingenieur. Zweite, verbesserte Auflage.

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1 Kurzes Lehrbuch der Elektrotechnik. Von Dr. Adoli Thomälen, Elektroingenieur. Zweite, verbesserte Auflage. Mit 287 in den Text gedruckten Figuren. Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1906

2 ISBN DOI / ISBN (ebook) Softcover reprint ofthe hardcover 2nd edition 1906 Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Druck von Fr. Stollberg, Merseburg.

3 Aus dem Vorwort zur ersten Auflage. Das vorliegende "Kurze Lehrbuch der Elektrotechnik" steht in der lviitte zwischen den populären Darstellungen und den Spezialwerken. Es macht demnach den Studierenden nicht blofs mit den Erscheinungen auf dem Gebiete der Elektrotechnik bekannt, sondern es sucht ihn auch zum "elektrotechnischen Denken" zu erziehen, d. h. ihm die Vorstellungen und Anschauungen anzueignen, mit deren Hilfe wir uns die Erscheinungen in der Elektrotechnik erklären. Endlich will das vorliegende Werk den Studierenden in den Stand setzen, die Wirkungsweise der elektrischen Maschinen auf mathematischem und graphischem Wege zu verfolgen. Dabei sind jedoch die mathematischen Entwickelungen möglichst einfach gehalten und von der höheren lvlathematik nur die Anfangsgründe zu Hilfe genommen. Um den erwähnten Zweck zu erreichen, mufste das Beschreiben sowie das Eingehen auf konstruktive Details verhältnismäfsig zurücktreten. Das konnte um so mehr geschehen, als wir eine Reihe von hervorragenden Werken beschreibender sowie konstruktiver Natur über Elektrotechnik besitzen. Altenburg (S.-A.), im Mai Ad. Thomälen. Vorwort zur zweiten Auflage. Die Art der Darstellung ist dieselbe geblieben wie in der ersten Auflage, aber Inhalt und Form weisen erhebliche Änderungen auf. Im sechsten Kapitel wurden Nutenwickelungen berücksichtigt und die Serienparallelwickelung näher erklärt. Im siebenten Kapitel wurden die Bedingungen für das Angehen übersichtlich zusammengestellt, Kompensationswickelungen und Spannungsteiler berücksichtigt und die Bedingungen für funkenlosen Gang nach Rothert aufgestellt.

4 IV Vorwort. Das achte Kapitel erfuhr eine formelle Durcharbeitung. Der elektrische Wirkungsgrad ist dabei weggelassen und Auslaufsmethoden berücksichtigt; ebenso Anlafsaggregate im neunten Kapitel. Beim Transformator wurde der Leerstrom aus der Hysteresisfläche korrekter entwickelt, die günstigste Verteilung der Kupferverluste abgeleitet und die Streulinien allein dem primären Strome zugeschrieben. Das dreizehnte Kapitel erfuhr eiue formelle Durcharbeitung. Im vierzehnten Kapitel wurde der Einflufs der Voreilung einer parallel geschalteten vvechselstrommaschine zunächst unter Vernachlässigung des Ankerwiderstandes dargestellt und dabei der Kurzschlufsstrom statt der Impedanz eingeführt. Das Pendeln und der Einflufs der Dämpfung wurde nach R 0 sen bel' g behandelt. Im siebzehnten Kapitel wurde die aufgeschnittene Gleichstromwickelung berücksichtigt und der Abschnitt über die Kraftlinien des Drehstrommotors kürzer gehalten. Das wichtige achtzehnte Kapitel wurde in der Form erheblich vereinfacht. Dabei wurde das Kreisdiagramm im Anschlufs an die ursprüngliche Heylandsche Auffassung und Bezeichnung dargestellt. Für den Ossannaschen Kreis ergab sich eine kürzere Ableitung und eine einfache Konstruktion. Das neunzehnte Kapitel ist neu hinzugekommen. Es enthält die Ableitung des Kreisdiagramms für den Einphasenmotor auf Grund des Prinzips der entgegengesetzt rotierenden Amperewindungen. Kommutatormotoren wurden, wenn auch nur' kurz, berücksichtigt. Beim rotierenden Umformer wurde die physikalische und rechnerische Behandlung durchsichtiger gewählt. Das Sachregister wurde erweitert und die Zusammenstellung der Gleichungen weggelassen, weil bei jeder Anführung einer Gleichung auf die betreffende Seite zurückverwiesen ist. Infolge der erwähnten Vereinfachungen ist der Umfang trotz des gröfseren Materials der gleiche geblieben. Der Verfasser spricht auch dieses Mal der Verlagsbuchhandlung seinen Dank aus. Altenburg (S.-A.), im Dezember Dr. Ad. Thomälen.

5 Inhaltsverzeiehnis. Erstes Kapitel. Seite 1. Der elektrische Strom Die elektromotorische Kraft Das Ohmsche Gesetz Die Abhängigkeit des Widerstandes vom Material, Querschnitt, Länge und Temperatur des Leiters Die Kirchhoffschen Regeln Widerstand und Stromverteilung bei einer Schleife Serien- und Parallelschaltung von Elementen Die Wheatstonesche Brücke Spannungsmessung durch Kompensation Das J oulesche Gesetz, die elektrische Arbeit und die elektrische Leistung Die Potentialdifferenz Die Effektverluste durch Joulesche Wärme Zweites Kapitel. 13. Die chemischen Vorgänge bei der Elektrolyse 14. Die Gewichtsverhältnisse bei der Elektrolyse 15. Die Polarisation Die Akkumulatoren Die chemischen Vorgänge in Elementen 18. Die Voltameter Drittes Kapitel. 19. Die magnetische Polstärke. 20. Die magnetische Feldstärke 21. Die Kraftlinientheorie Das magnetische Potential. 23. Eisen im magnetischen Feld 24. Der Erdmagnetismus. Viertes Kapitel. 25. Magnetische Wirkung eines geraden Stromleiters Magnetische Wirkung eines Kreis~tromes Magnetische Wirkung einer Spule Die Magnetisierungskurven Das Ohmsche Gesetz für Magnetismus Die Tragkraft eines Elektromagneten Die Hysteresis Die Ampereschen Regeln über dynamische Wirkungen paralleler Ströme Die elektromotorische Kraft der Induktion Die Gesetze der gegenseitigen Induktion Die elektromotorische Kraft der Selbstinduktion Foucaultströme

6 VI Inhaltsverzeichnis. Fünftes Kapitel. Seite 37. Die Einheit der Länge, Masse und Zeit im absoluten MaIssystem Dimension und Einheit der Geschwindigkeit, Beschleunigung und Kraft Dimension und Einheit der Polstärke, Feldstärke und Kraftlinienzahl Dimension und Einheit für elektromotorische Kraft, Stromstärke, Elektrizitätsmenge und Widerstand Dimension und Einheit für Arbeit, Wärme und Leistung Dimension und Einheit der Koeffizienten für Selbstinduktion und Kapazität , Sechstes Kapitel. 43. Zweipolige Ringwickelung Zweipolige Trommelwickelung Ringanker mit Parallelwickelung Trommel mit Parallelwickelung Ring mit Serienwickelung Tro=el mit Serienwickelung Ring mit Serienparallelwickelung Trommel mit Serienparallelwickelung 151 Siebentes Kapitel. 51. Die Erregung der Dynamomaschinen Die Feldmagnete Die Bürstenstellung Die Ankerrückwirkung und Quermagnetisierung Funkenfreie Kommutierung Spannungsteilung Achtes Kapitel. 57. Die magnetelektrische Maschine bei Veränderung der Tourenzahl, Erregung und Belastung Die Hauptstrommaschine bei Veränderung der Belastung Die Nebenschlufsmaschine bei Veränderung der Belastung Batterie und Maschine in Parallelschaltung Der Wirkungsgrad der Dynamomaschinen Neuntes Kapitel. 62. Drehungsrichtung der Motoren Drehmoment, Tourenzahl und Leistung des Gleichstrommotors Der konstant erregte Motor Das Anlassen und Regulieren des Nebenschlursmotors Wirkungsweise der Hauptstrommotoren Beispiel Die Regelung von Hauptstrommotoren. 245 Zehntes Kapitel. 69. Der Momentanwert der induzierten elektromotorischen Kraft Der elektrolytische Mittelwert der Stromstärke Die mittlere Leistung des Wechselstromes Das Vektordiagramm

7 Inhaltsverzeichnis. VII 73. Die elektromotorische Kraft der Selbstinduktion Das Ohmsche Gesetz für Wechselstrom Ohmsche Widerstände und Induktanzen in Serienschaltung 76. Ohmsche Widerstände und Induktanzen in Parallelschaltung 77. Die Leistung des Wechselstromes bei Phasenverschiebung. 78. Die Kapazitätsspannung Kapazität und Ohmscher Widerstand in Serienschaltung 80. Das vollständige Ohmsche Gesetz für Wechselstrom 81. Selbstinduktion und Kapazität in Parallelschaltung.. Seite Elftes Kapitel. 82. Die im Transformator induzierten elektromotorischen Kräfte Der lvlagnetisierungsstrom Der Hysteresisstrom Der Transformator bei induktionsloser Belastung Der Transformator bei induktiver Belastung Das Verhalten des Transformators mit Berücksichtigung der Streuung 310 Zwölftes Kapitel. 88. Magnetsysteme der Wechselstrommaschine Die mittlere elektromotorische Kraft der Wechselstrommaschinen Die effektive elektromotorische Kraft bei sinusförmigem Feld Die elektromotorische Kraft für Einlochwickelung Die elektromotorische Kraft bei Zweilochwickelung Die elektromotorische Kraft bei Dreilochwickelung Die elektromotorische Kraft bei glatter Ankerwickelung Die elektromotorische Kraft des Wechselstromes bei geschlossener Gleichstromwickelung Die elektromotorische Kraft bei schleichender Stabwickelung Die elektromotorische Kraft der schleichenden Spulenwickelung 338 Dreizehntes Kapitel. 98. Das grundlegende Diagramm der Wechselstrommaschine Das Diagramm der Amperewindungen Berechnung der Ankerrückwirkung Experimentelle Ermittelung der Ankerrückwirkung und Ankerstreuung Vorausbestimmung der Erregung und des Spannungsabfalles Berücksichtigung der primären Streuung Vierzehntes Kapitel Die Wechselstrommaschine mit konstanter Erregung und Klemmspannung Die synchronisierende Kraft des Ankers Das Parallelschalten der Wechselstrommaschinen Die Wechselstrommaschine mit variabler Erregung Das Pendeln der Wechselstrommaschinen Fünfzehntes Kapitel Prinzip der Synchronmotoren Der Synchronmotor bei konstanter Erregung und Klemmspannung Der Synchronmotor bei konstanter Belastung und variabler Erregung 392

8 VIII Inhaltsverzeichnis. Sechzehntes Kapitel Die Entstehung des Drehfeldes beim Zweiphasenmotor 113. Die Entstehung des Drehfeldes beim Dreiphasenmotor 114. Die Dreieckschaltung Die Sternschaltung Die Leistung des Dreiphasenstromes Allgemeine Wirkungsweise des Rotors Seite Siebzehntes Kapitel Die verteilten Wickelungen und die in ihnen induzierten elektromotorischen Kräfte Die Kraftlinienzahl des Drehstrommotors Berücksichtigung des Eisenwiderstandes Das Drehmoment des Drehstrommotors Berechnung der Schlüpfung Achtzehntes Kapitel Rotorstrom, Drehmoment und Leistung des streuungslosen Motors in ihrer Abhängigkeit von der Schlüpfung Das Kreisdiagramm unter Vernachlässigung der primären Verluste Die auf den Rotor übertragene Leistung, das Drehmoment und die Schlüpfung nach dem Kreisdiagramm Normale Belastung, Anzugsmoment und maximales Drehmoment Das Kreisdiagramm mit Berücksichtigung der primären Kupferverluste Leistung, Rotorstrom und Schlüpfung mit Berücksichtigung des Statorwiderstandes Das Kreisdiagramm in seiner einfachsten Form Praktisches Beispiel 46:{ 131. Der Streuungsfaktor 467 Neunzehntes Kapitel Die Zerlegung der Wechsel erregung des Einphasenmotors in rotierende Erregungen Die im wirklichen Stator induzierte elektromotorische Kraft Der geometrische Ort für den Endpunkt des primären Stromvektors Einphasige Kommutatormotoren Zwanzigstes Kapitel Das Verhältnis der Stromstärken im rotierenden Umformer Die Effektverluste im rotierenden Umformer Vergleich des rotierenden Umformers mit dem Gleichstromgenerator hinsichtlich des Effektverlustes im Anker Anhang. Die symbolische Darstellung der Wechselstromgröfsen 494 Bezeichnungen 505 Sachregister