Gleich- und Wechselstromtechnik

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1 Aufgaben und Lösungen aus der Gleich- und Wechselstromtechnik Ein Übungsbuch für den Unterricht an technischen Hoch- und Fachschulen, sowie zum Selbststudium von Professor H. Vieweger Fünfte, verbesserte Auflage Mit 210 Textfignren und 2 Tafeln Manuldruck Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1920

2 Additional material to this book can be downloaded from ISBN ISBN (ebook) DOI / Softcover reprint of the bardeover 5th editi.on 1920 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 ausführlich durchgerechneter Zahlenbeispiele~ im besonderen aus dem Gebiete des Wechselstromes. Diesem Mangel hofft der Verfasser hiermit abgehplfen 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 Ijehrer eigene Zahlen einschreiben läßt. Einem jeden Paragraphen sind die einzuübenden Gesetze und Formeln, ohne Herleitung, vorangestellt, so daß das Buch auch hei Repetitionen gute Dienste leisten dürfte. Um denjenigen Studierenden, oder bereits in der P1 axis stehenden Ingenieuren und Technikern, welche durch Selbstunterricht sich die Lehren der Elektrotechnik aneignen wollen, den \V eg zu zeigen, wie man zu den betreffenden Gesetzen und Formeln gelangt ist, sind stets Hinweise auf das ausführliche I~ehrbuch der Elektrotechnik "Holzt, Schule des Elektrotechnikers", Verlag von lloritz 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 willkommene Ergänzung sein. Die Entwickelung einiger neuerer Formeln ist deshalb im. vorliegenden Buche in Fußnoten nachgetragen. Die zahlreichen Beispiele für die Berechnung der Gleich- und \Vechselstrom-Maschinen, der Drehstrommotoren und Transformatoren sind erprobten, gut funktionierenden Ausführungen entnommen. Fast sämtliche Ausrechnungen sind mit dem Rechenschieder gemacht worden, so daß die Resultate auf eine Genauigkeit von 0,3 / 0 Anspruch machen.

4 IV Vorwort. Sollten außer den unvermeidlichen Druckfehlern auch einzelne, im Fehlerverzeichnis nicht enthaltene, Rechenfehler untergelaufen sein, so wäre der Verfasser für freundliche Mitteilung derselben. d&nkbar. Mittweida, im Juni H. Vieweger. Vorwort zur fünften Auflage. Die Veränderungen, die diese Auflage erhalten hat, seien im folgenden kurz angegeben. Um die Hinweise auf die Schule des Elektrotechnikers entbehrlich zu machen, wurden die durch die Aufgaben einzuübenden Gesetze und Formeln den einzelnen Paragraphen in ausführlicherer Begründung vorangestellt. Namentlich gilt dies für die Entstehung der EMK in den Gleichstromankern und die Theorie und Berechnung der Drehstrommotoren. In Fußnoten wurden die Beweise zu benutzten Formeln gegeben. Einem vielfach ausgesprochenen "\Vunsche nachkommend, wurde der 11 a "Berechnung der Leitungen" eingeschoben. A.nstatt des 15 PS Drehstrommotors mit Kupferwickelung wurde in Aufgabe 316 ein 10 kw Motor mit Aluminiumwickelung berechnet. Um aber den Umfang nicht zu sehr zu erweitern, mußten einige, dem Verfasser weniger wichtig erscheinende Aufgaben weggelassen werden. Aus demselben Grunde machten sich auch Zusammenziehungen nötig. So wurde schon seit der dritten Auflage in 39 die Berechnung der Gleich- und Wechselstrom-Maschinen vereinigt, obgleich dem Verfasser wohl bewußt ist, daß dem Leser hierdurch einige Schwierigkeiten erwachsen, indem er selbständig die Trennung der Formeln für die Gleichstrommaschine von denen der Wechselstrommaschine vornehmen muß, was ihm aber durch die Aufgaben 321 und 322 erleichtert wird. Trotz dieser Beschränkungen ist die Zahl der Aufgaben von 312 in der ersten Auflage auf 32~, die Zahl der Figuren von 158 auf 210 gestiegen. llöge daher der fünften Auflage dasselbe Wohlwollen entgegengebracht werden, wie den vorangegangent>n. Mittweida, im April H. Vieweger.

5 Inhaltsverzeichnis. r. Elektrizitätslehre. Einleitung. Aufgaben Seite 1 1. Stromstärke, Niederschlagsmenge Elektrizitätsmenge 9-t Eichung von Amperemetern Ohmsches Gesetz Widerstand Widerstandszunahme Spannungsverlust Spannungsmessung. 8. Aufgaben über Stromverzweigungen Der Kombinationswiderstand. Messung von Strömen. 9. Aufgaben über die Schaltung von Elementen Kirchhoffache Gesetze Das Joulesehe Gesetz Vorschaltwiderstände fi1r Bogenlampen. 11 a. Berechnung der Leitungen Speiseleitungen. V erteilungsleitungen, 2 Fii.lle. 12. Das Coulombsehe Gesetz Kraftlinien und Tragkraft von Magneten Wirkung eines stromdurchftossenen Leiters auf eine magnetische Menge ~reisförmiger Leiter Solenoid oder Spule. 16. Die Magnetisierung des Eisens und die Eisenverluste Der magnetische Kreis Die Induktion Die Selbstinduktion II. Die Eigenschaften der Gleichstrom-Maschinen. 19. Die fremderregte Maschine Die Ankerrückwirkung Die Hauptstrommaschine Die Nebenschlußmaschine Die Kompoundmaschine Bremsung eines Nebenschlußmotors

6 VI Inhaltsverzeichnis. Aufgaben Seite 24. Die mehrpoligen Maschinen A. Parallelschaltung. B. Reihenschaltung. C. Reihenparallel-Schaltung. 26. Timwickelung von Maschinen Ankerwickelung. Magnetwickelung. ID. Wechselstrom. 26. Definitionen Mittel- und Effektiv-Werte 28. Das Ohmsehe Gesetz für Wechselströme 29. Leistung des Wechselstromes 30. Hintereinanderschaltung zweier Spulen 31. Patallelschaltung zweier Spulen 32. Der Kondensator 33. Spule mit Eisen Der Transformator 36. Die mehrpnasigen Wechselströme A. Zweipnasige Ströme. B. Dreiphasige Ströme. Sternschaltung. Dreieckschaltung. Spannungsverlust. Beziehung zwischen Gleich- und Drehstrom Spannung. Stromstii.rke im Draht. 36. Berechnung der Transformatoren 37. Berechnung der Drehstrommotoren Theorie des Ständers. Theorie des Läufers, Mechanische Leistung des Läufers. Das Beylandsehe Diagramm. Gang der Berechnung eines Motors. Berechnung des Anlaßwiderstandes. 38. Wechselstrommaschinen A. W echselstrommascliinen mit. rotierendem Anker. B. Wechselstrommaschinen mit ruhendem Anker. 39. Berechnung der Gleich und Wechselstrom-Maschinen Anhang: Nützliche Angaben Tabelle flir Cosinus und Tangens M