Elektromotoren für Gleichstrom.

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Gottlob Heidrich
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1 Elektromotoren für Gleichstrom. Von G. Roessler, Professor an der Königl. Technischen Hochschule zu Berlin. Mz't 49 z'n den Text gedruckten Fz'guren. Zweite verbesserte Auflage. Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1902.

2 ISBN ISBN (ebook) DOI / Alle Rechte, insbesondere das der Ubersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Softcover reprint of the hardcover 18t edition 1902

3 Vorwort. Das vorliegende Buch bildet die erweiterte Ausarbeitung eines Cyklus von Vorträgen, die ich im Sommer 1898 vor einem Kreise von Maschinen-Ingenieuren in der Technischen Hochschule zu Berlin gehalten habe. Der Zweck dieser Vorträge war, dem Ingenieur, welcher Gleichstrom-Elektromotoren in seinen Anlagen verwendet, die Betriebseigenschaften derselben und deren wissenschaftliche Grundlagen in möglichst einfacher, aber doch streng wissenschaftlicher Weise vorzuführen und zu begründen. Die Darstellung ist deshalb der Denkweise des mechanisch geschulten Verstandes möglichst augepaßt und stützt sich nur auf die bekanntesten physikalischen und mechanischen Grundsätze. Auf mathematische Eleganz habe ich Verzicht geleistet und selbst einfache algebraische Zwischenoperationen gescheut, weil diese den Boden der natürlichen Vorgänge verlassen und wie ein Tunnel durch einen Berg den Weg zwar zu kürzen im Stande sind, dafür aber auch häufig genug den Zusammenhang zwischen Ausgangspunkt und Ziel verdunkeln und beide unvermittelt aneinandersetzen. Um das Buch gerade auch dem außerhalb der speziellen Interessen des Elektrotechnikers Stehenden zugänglich zu machen, habe ich den Umfang möglichst eingeschränkt und überall nur das grundsetzlieh Wichtige hervorgehoben. Spezielle Ausführungen und Einrichtungen dagegen, wie z. B. die verschiedenen Systeme der Ankerwickelungen oder die vielen praktischen vorkommenden Variationen in der Gestaltung der Feldmagnete sind nur angedeutet, aber nicht ausführlich be-

4 IV Vorwort. schrieben, in der Annahme, daß ihr Verständnis auf der gegebenen Grundlage vorkommenden Falles dem Leser leicht wird. Da die Elektromotoren ihrer inneren Natur nach auch Stromerzeuger sind, so ist der Besprechung eines jeden Motortypus diejenige des entsprechenden Dynamotypus unmittelbar angeschlossen; sachlich notwendig war dies für die Betrachtung der Methoden der elektrischen Bremsung uud der Kraftrückgabe. Das Buch behandelt also eigentlich Elektromotoren und Dynamomaschinen. In den Titel sind indes die Dynamomaschinen nicht aufgenommen, um den besonderen Zweck des Buches klar hervortreten zu lassen. Der ersten.auflage des vorliegenden Buches habe ich als eine in gleicher Art abgefaßte Fortsetzung ein Buch über "Elektromotoren für Wechselstrom und Drehstrom" im Juni 1901 folgen lassen. Berlin, Juli G. Roessler.

5 Inhalt. I. Grundgesetze des elektrischen Stromes. Begriff der Stromstärke..... Begriff der elektromotorischen Kraft Begriff des Widerstandes Das Ohmsehe Gesetz Das Ampere. Amperemeter Das Ohm. Das Volt.. Voltmeter.. Widerstandsmessung. Arbeitsleistung des Stromes Das Watt Kilowatt und Pferdestärke. Wärmeentwicklung des Stromes. II. Grundgesetze des Magnetismus. Kraft von Masse auf Masse Masseneinheit.. Magnetisches Feld.. Feldstärke.... Begriff der Kraftlinien Kraftliniendichte als Maß der magnetischen Kraft Wirkung von Eisen im Felde Hufeisenmagnet ohne und mit Anker. Messung der Feldstärke..... Kraftlinien stromdurchflossener Spulen Geschlossene Form der Kraftlinien. Magnetisierende Kraft und magnetische Induktion Magnetisierungskurve von weichem Eisen Praktisch verwendete Magnetformen Seite

6 VI Inhalt. Seite Berechnung der Amperewindungszahl der Magnetisierungsspulen. 25 Analogie zwischen magnetischem Kreis und elektrischem Stromkreis 28 Öffnungsfunken Berechnung der magnetischen Streuung Beispiel für die Berechnung der Amperewindungszahl eines Magnetgestelles Kritik der Methode Einseitiger magnetischer Zug bei elektrischen Maschinen 36 III. Drehmoment und Arbeitsleistung eines Gleichstrom-Ankers. Elektromagnetische Kraft eines stromdurchflossenen Leiters im magnetischen Felde, Größe, Richtung Zugkraft eines Ringankers mit einer Windung Bedeutung der radialen magnetischen Kraftkomponenten 43 Verteilung derselben um den Anker Bedingung für die Verteilung der Stromrichtung um den Anker 45 Kommutator und Bürsten als Steuerungsorgane für den Strom, Schaltung bei zwei- und mehrpoligen Motoren 46 Drehmoment von vollbewickelten Ankern 49 IV. Elektromotorische Gegenkraft und Beziehungen zwischen Motor und Generator. Die E. M. Gegenkraft, innere Begründung ihres Auftretens E.M.K. bei Antrieb des Ankers von außen... Wechselbeziehungen zwischen Motor und Generator. Größe der E.M.K. des Ankers.. E. M. K. eines einzelnen Ankerleiters V. Magnet-Motor und -Generator. Stromverteilung mit Parallelschaltung, Betrieb mit konstanter Spannung Anlauf, Anlaßwiderstände.. 58 Arbeitsbilanz des laufenden Motors. 59 Wirkungsgrad Tourenabfall bei wachsender Belastung 62 Der Magnetmotor als Generator, Spannungscharakteristik, Triebkraft VI. Nebenschiurs-Motor und -Generator. Schaltung der Erregerwicklung Arbeitsbilanz des laufenden Motors, Zahlenbeispiel

7 Inhalt. VII Seite Tourenabnahme bei wachsender Belastung Regulierung durch Schwächung des Magnetfeldes, Zahlenbeispiel. 68 Kombinierte Anlasser und Regulatoren Regulierung durch Umschaltung der Ankerspulen. 72 Tourenverminderung durch Vorschaltwiderstände vor dem Anker 73 Automatische Anlasser Der Nebenschlußmotor als Dynamo, Bedingungen für die Selbsterregung... Der Vorgang der Selbsterregung.. Spannungscharakteristik, Regulierung der Spannung VII. Hauptstrom-Motor und -Generator. Schaltung der Erregerwicklung.. 80 G!öße der Anlaufszugkraft.. 81 Arbeitsbilanz des laufenden Motors 82 Änderung der Tourenzahl mit der Belastung. 82 Regulierung durch Vorschaltwiderstände 84 Regulierung durch Umschaltung der Feldmagnetspulen 86 Regulierung durch Umschaltung der ganzen Motoren. 90 Magnetische Funkenlöschung Der Hauptstrom-Motor als Generator, Bedingungen für die Selbsterregung Spannungscharakteristik. 92 Kraftübertragung zwischen Hauptstrom-Generator und -Motor 92 Vergleich der Betriebseigenschaften von Nebenschluß- und Hauptstrom-Motor VIII. Kompound-Motor und Generator. ReguÜerprinzip des Kompoundmotors, Aufwand an Wicklungsmaterial 96 Der Kompoundmotor als Generator, Selbstregulierung der Spannung, Überkompoundierung Arbeitsbilanz des Kompoundgenerators, Zahlenbeispiel 99 IX. Elektrische Bremsung, Kraftrückgabe, Umsteuerung. Bremsung durch Umschaltung eines Motors zum Generator, Verhalten der drei Typen Die Wirbelstrombremse Stromrückgabe in das Netz Parallelschaltung von Nebenschluß-Generatoren,. Stabilität 104 Stromrückgabe bei Umkehr der Bewegung 105 Umsteuerung

8 VIII Inhalt. Seite X. Funkenbildung an Bürsten und Kommutator. Ursache der Funkenbildung Stromfluß einer Spule beim Passieren der Bürste Mittel zur Vermeidung der Funkenbildung beim Motor 109 Mittel zur Vermeidung der Funkenbildung beim Generator. 111 XI. Ankerrückwirkung. Magnetfeld eines stromdurchflossenen geraden Leiters Magnetfeld der äußeren achsialen Leiter eines Ankers Kombination des Ankerfeldes mit dem Felde der Pole, Verschiebung des resultierenden Feldes gegen das letztere Spezialfall sinusartiger Verteilung der Intensitäten aller drei Felder 119 Meßmethode für die wahre Intensitätsverteilung. 120 Gegenwindungen und Querwindungen und ihre Wirkung 121 XII. Wirbelströme und Hysteresis, Ursachen und Bestimmungsfaktoren der Wirbelströme Hydraulische Analogie..... Mittel zur Verminderung der Wirbelströme Magnetische Hysteresis Anhang: Das absolute Mafssystem, Willkürliche Einheiten. 130 Ableitung der elektrischen und magnetischen Einheiten aus dem kg und dem kgm Absolute mechanische, elektrische und magnetische Einheiten. 133 Beziehungen der letzteren zum Volt, Ampere, Ohm und Watt 134 Umrechnungsfaktoren Physikalische Reproduktion der elektrischen Einheiten.. 135

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Inhalt.

Inhalt. Inhalt. Grundlebren 1 Elektrischer Strom und elektrische Spannung 2 Elektrischer Widerstand 6 Elektrische Arbeit. 9 Ohmsches Gesetz 11 Innerer Widerstand 14 Stromverzweigung 15 Gesetz von Joule -.20 Magnetische