Gleich- und Wechselstromtechnik

Transkript

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 Oberlehrer am Technikum Mlttwelda Vierte, verbesserte Aufl age Mit 190 Textfiguren und 2 Tafeln Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1914

2 Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten Additional material to this book can be downloaded from ISBN ISBN (ebook) DOI / Softcover reprint ofthe hardcover 1st edition 1989

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 Wecbselstromes. Diesem Mangel hofft der Verfasser hiermit abgeholfen zu haben. Um das Buch zu einem recht reichhaltigenund namentlich fllr Unterrichtszwecke brauchbaren zu machen, sind fast a.lle 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 () beigefllgt, in welche der Lehrer eigene Zahlen einschreiben läßt. Einem jeden Paragraphen sind die einzuübenden Gesetze und Formeln, ohne Herleitnng, 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 "Hol z t, 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

4 IV Vorwort. vielen Lesern der "Schule des Elektrotechnikers" eine willkommene Ergänzung sein. Die Entwickelung einiger neuerer Formeln ist desh8.1b im vorliegenden Buche in Fußnoten nachgetragen. Die zahlreichen Beispiele für die Berechnung der Gleich- und Wechselstrom.Maschinen, derdrehstrommotoren undtransformatoren sind erprobten, gut funktionierenden Ausführungen entnommen. Fast sämtliche Ausrechnungen sind mit dem Rechenschieber gemacht worden, so daß die Resultate auf eine Genauigkeit von 0,3Ofo Anspruch machen. Sollten außer den unvermeidlichen Druckfehlern auch einzelne, im Fehlerverzeichnis nicht. enthaltene, Rechenfehler untergelaufen sein, so wäre der Verfasser für freundliche Mitteilung derselben dankbar. Mittweida, im Juni H. Vieweger. Vorwort zur dritten Auflage. Die vorliegende "dritte Auflage" ist auch gegen die zweite wesentlich geändert worden. Die den einzelnen vorangestellten Formeln und Gesetze wurden vielfach so erweitert, daß ein Hinweis auf die "Schule des Elektrotechnikers" entbehrlich erschien. Die Bezeichnungen für Kraftlinien und Tourenzahl wurden geändert. An die Stelle des bisherigen Buchstaben N (N01 NI) trat der Buchstabe (Jj (t/j o, (PI), während anstatt der Tourenzahl n pro Sekunde die Tourenzahl n pro Minute eingeführt wurde. Leider konnte der Verfasser dem Wunsche, ein anderes Zeichen für die Periodenzahl zu wählen, in dieser Auflage noch nicht entsprechen, da wohl bei keiner Bezeichnung eine derartige Mannigfaltigkeit herrscht, wie gerade bei dieser. Die meisten Erweiteruugen erfuhr der Abschnitt ill. Hier wurde im 29 das Diagramm des Reihenelektromotors neu eingefllgt.

5 Vorwort. 35 gibt eine andere Berechnung der Transformatoren, die dem Verfasser einfacher erscheint, als die in der zweiten Anflage angeführte. Nen ist 37 "Wechselstrommaschinen". Um nun durch diese Vermehrungen den Umfang des Buches nicht wesentlich zu vergrößern, wurde die Berechnung der Gleichund Wechselstrommaschinen in 38 nebeneinander behandelt. Bei den Gleichstrommaschinen fanden die Wendepolmaschinen besondere Berücksichtigung. Bei allen Berechnungen von Maschinen, Motoren und Transformatoren war die Absicht des Unterzeichneten, dem Studierenden eine ei n fach e, übersichtli cheberechnun g der Hauptab me s s u n ~ e n zu geben, ohne seinen Blick durch Nebensächliches zu verwirren. Möge daher der dritten Auflage dasselbe Wohlwollen entgegengebracht werden, wie den beiden ersten. Mittweida, im Mai H. Vieweger. v V orwort zur vierten Auflage. Die Veränderungen dieser Auflage sind durch eine Reihe von Einschiebungen gekennzeichnet. So wurde der 25 "Umwickelung von Maschinen" nebst den zugehörigen Aufgaben ( ) neu aufgenommen. - Eine Vermehrung erhielten die Aufgaben über Addition und Subtraktion von Wechselstrom-Spannungen und -Strömen durch die Nummern beziehungsweise Der Bestimmung des induktiven Widerstandes mit einem Wattmeter dient die Aufgabe 253. Das Aufsuchen der richtigen Anschlußpunkte für eine aufgeschnittene Gleichstromreihenwickelung zur Entnahme von Drehstrom wurde durch die Aufgaben 315 und 316 erläutert.

6 VI Vorwort. Um durch diese Vermehrungen den Umfang des Buches nicht zu sehr anwachsen zu lassen, wurde die Berechnung der Drahtstärken vonwiderständen weggelassen, zumal diesefür den Praktiker doch nur ein geringes Interesse besitzt. Zu der von manchen Seiten gewünschten Änderung einiger Formelzeichen habe ich mich noch nicht entschließen können, da eine Einigung über dieselben bisher nicht erzielt ist. Mittweida, im August H. Vieweger.

7 Inhaltsverzeichnis. I. Elektrizitätslehre. Aufgaben Seite Einleitung 1 l. Stromstärke, Niederschlagsmeng e Elektrizitätsmenge Ei chung von Amperemetern Ohmsches Gesetz Widerstand von Drähten Widerstandszunahme mit der Temperatur Spannungsverlust Spannungsmessung. 8. Schalt u ng von Elementen Die Stromverzweigung Der Kombinationswiderstand. Messung von Strömen. 10. Kirchhoffsche Gesetze Das J eulesehe Gesetz Wärmemenge, Effekt. Verschaltwiderstände fllr Bog enlampen. 12. Das Coulombsehe Gesetz Kraftlinien und Tragkraft von }l agneten Wirkung eines stromdurchflossene n Leiters auf eine magnetische }[enge Kreisförmiger Leiter. Solenoid oder Spule. 15. Die Magnetisierung des Eiaens und die Eisenverluste Der magnetische Kreis Die Induktion lßi Die Selbstinduktion Eigenschaften der Gleichstrom-Maschinen. 19. Die fremderregte Maschine Di e Ankerrü ckwirkung Die Hauptstrommascbine

8 VIII Inhaltsverzeichnis. 22. Die Nebenschlußmaschine. 23. Die Kompoundmaschine.. Bremsung eines Nebenschleßmoters 24. Die mehrpoligen Maschinen 25. Umwickelung von Maschinen Aufgaben Seite m. Wechselstrom. 26. Definitionen Mittel und Effektiv Werte 28 Das Ohmsehe Gesetz für Wechselströme 29. Arheit des Wechselstromes 30. Hintereinanderschaltung zweier Spulen. Das Diagramm des Reihenelektromotors. 31. Parallelschaltung zweier Spulen. 32. Der Kondensator im Wechaelstromkreiae 33. Spule mit Eisen Der Transformator Die mehrphasigen Wechselströme A. Zweiphasige Ströme. B. Dreiphasige Ströme. Sternschaltung. Dreieckschaltung. Spannungsver1ust. Beziehung zwischen Gleich- und Drehstrom Spannung. Stromstärke im Draht. il6. Berechnung der Transformatoren 37. Berechnung der Drehstrommeteren. Theorie des Ständers. Theorie des Läufers. Das Heylandsche Diagramm. Gang der Berechnung eines Motors. 38. Wechselstrommaschinen... A. Wechselstrommaschinen mit rotierendem Anker. B. Wechselstrommaschinen mit ruhendem Anker. 39. Berechnung der Gleich- undwechselstrom-maschinen Anhang: Nützliche Angaben Tabelle für Coainns und Tangens >