Dynamomaschinen für Gleich- und Wechselstrom. Von Gisbert Kapp. Vierte vermehrte und verbesserte Auflage. Mz't 255 z'n den Text gedruckten Figuren. Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1904 ISBN 978-3-662-35995-2 ISBN 978-3-662-36825-1 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-36825-1 Softcover reprint of the hardcover4th edition 1904 Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Vorwort znr vierten Auflage. Die vorliegende Auflage ist eine Neubearbeitung und er hebliche Erweiterung der dritten Auflage. Die Anzahl und Überschriften der Kapitel blieben zwar unverändert, um den Zu sammenhang mit der dritten Auflage nicht zu stören, die ein zelnen Kapitel haben aber entsprechend der ausführlicheren Behandlung eine größere Zahl von Abschnitten erhalten. In manchen Fällen ist neben der rein mathematischen Ableitung oder an Stelle dieser eine der Denkungsweise des praktischen Ingenieurs besser augepaßte Ableitung gegeben worden, wie z. B. bei den Abschnitten über elektromagnetisch aufgespeicherte Energie und Spannungserhöhung beim Abschalten des Stromes, Kommutierung durch Bürstenwiderstand, Bestimmung des Form faktors, Messung der Leistung von Mehrphasenströmen, Ab leitung des Kreisdiagrammes unter Verwendung des Begriffes der äquivalenten Spulen, das Pendeln ungedämpfter und ge dämpfter Maschinen und die Wirkungsweise von mit Kommu tator versehenen W echselstrommaschinen. Allerdings entbehren diese Ableitungen jene Eigenschaft, die der mathematische Physiker mit dem Worte Eleganz kennzeichnet, und in manchen Fällen geben sie nur eine näherungsweise Lösung des Problems; sie haben aber den Vorteil der Einfachheit und deshalb hoffe ich, daß sie dem praktischen Ingenieur sympathischer sein werden, als die durch Übergang von einem Textbuch ins andere klassisch gewordenen Ableitungen. Manchem Leser könnte es vielleicht scheinen, daß der Theorie der Kommutator-Wechselstrommaschinen übermäßig IV Vorwort. viel Raum gewidmet worden ist, da ja die praktische Ver wendung dieser Typen noch weit hinter jener der gewöhn lichen Wechselstrommaschinen zurücksteht. Tatsächlich sind die meisten der Kommutatormaschinen noch in der Entwick lung begriffen, und bevor die Praxis gezeigt hat, welche Typen lebensfähig sind, wäre es zwecklos und möglicherweise ver fehlt, einzelne Typen zwecks Besprechung ihrer konstruktiven Einzelheiten herauszugreifen. Aus diesem Grunde aber diese Art Maschinen ganz zu übergehen schien mir doch nicht gerecht fertigt. Daß für Motoren dieser Art und besonders für Ein phasenstrom sehr bald durchweg praktische Typen auf den Markt kommen werden, halte ich in .Anbetracht ihrer Be deutung für den Bahnbetrieb für sehr wahrscheinlich, nur ist es jetzt noch nicht möglich zu sagen, welche besonderen Konstruktionen aus dem augenblicklichen Wettstreit der Er finder und Konstrukteure siegreich hervorgehen werden. Ich habe mich deshalb darauf beschränkt, eine allgemeine Theorie der wichtigsten Typen und eine Erklärung· ihrer Wirkungs weise zu geben. Der Ingenieur kommt oft in die Lage für seine eigenen konstruktiven Zwecke Formeln ableiten oder auf ihre Anwend barkeit prüfen zu müssen. Dabei ist es zweckmäßig zu untersuchen, ob die Formel auf einer richtigen Grundlage auf gebaut ist, wozu gehört, daß die durch die Formel ausgedrückte Größe auch die ihr zukommenden Dimensionen hat. Um diese Prüfung zu erleichtern, ist dem Buche eine Tafel der Dimen sionen für die wichtigsten physikalischen Größen als Anhang beigegeben. Westend-Berlin, im Januar 1904. Gisbert Kapp. Inhalt. Erstes Kapitel. Seite 1. Definition und Wirkungsgrad der Dynamomaschine 1 2. Messung der elektrischen Leistung . . 3 3. Hauptbestandteile der Dynamomaschine 6 4. Unterschied zwischen Gleich- und "\Vechselstrommaschinen 8 5. Geschichte und Entwicklung der Dynamomaschinen 10 Zweites Kapitel. 6. Einleitende Bemerkungen 13 7. Das magnetische Feld 14 8. Die Feldstärke . 19 9. Elektromagnetische und elektrodynamische Einheiten 21 10. Mathematische und physische Pole . . 27 11. Das magnetische Feld eines mathematischen Pols 28 Drittes Kapitel. 12. Magnetisches Moment . . . . 31 13. Messung schwacher magnetischer Felder 33 14. Messung starker magnetischer Felder 36 15. Die Anziehungskraft von Magneten . 38 Viertes Kapitel. 16. Wirkung eines elektrischen Stromes auf einen Magnet 49 17. Das magnetische Feld eines Stromes 49 18. Die Stärke eines vom Strom erzeugten Feldes . . . 51 19. Einheit der elektrischen Stromstärke . . . . . 55 20. Mechanische Kräfte zwischen elektrischen Strömen und Magneten 56 21. Anwendung auf Dynamoanker . 59 VI Inhalt. Fünftes Kapitel. Seite 22. Elektromagnet 62 23. Solenoid 64 24. Magnetische Permeabilität 66 25. Magnetische Kraft 67 26. Linienintegral der magnetischen Kraft 68 27. Gesamte Feldstärke 71 28. Praktisches Beispiel . 72 29. Erweiterung der Theorie von den Elektromagneten 74 30. Magnetischer Widerstand 78 31. Die Energie eines Magnetfeldes . 81 Sechstes Kapitel. 32. Magnetische Eigenschaften des Eisens 91 33. Experimentelle Bestimmung der Permeabilität 94 34. Magnetisierungskurven 96 35. Verlust von Energie bei der Magnetisierung von Eisen 100 36. Hysteresis 103 37. Wirbelströme 105 38. Günstigste Blechdicke 109 Siebentes Kapitel. 39. Induzierte elektromotorische Kraft . 113 40. Gesamte elektromotorische Kraft einer zweipoligen Maschine 119 41. Einheit des elektrischen Widerstandes im C.G.S.-System 122 Achtes Kapitel. 42. Elektromotorische Kraft des Ankers 123 43. Geschlossene und offene Ankerwicklung 129 44. Zweipolige Wicklung 130 45. Mehrpolige Wicklung mit Parallelschaltung 140 46. Mehrpolige Wicklung mit Serienschaltung 150 47. Mehrpolige gemischte Wicklung . 166 48. Unterbringung der Wicklung in Nuten 170 Neuntes Kapitel. 49. Der Siemenssehe Doppel-T-Induktor 178 50. Die Brushsche Wicklung 183 51. Die Thomson-Houstonsche Wicklung 185 Zehntes Kapitel. 52. Feldmagnete 187 53. Zweipolige Magnetsysteme 188 Inhalt. YII Seite 54. Mehrpolige Magnetsysteme 192 55. Gewicht der Magnetsysteme 197 56. Bestimmung der erregenden Kraft 199 57. Vorausbestimmung der Charakteristik . 218 Elftes Kapitel. 58. Statische und dynamische elektromotorische Kraft 224 59. Kommutieren des Stromes . 225 60. Gegenwindungen des Ankers 231 61. Dynamische Charakteristik . 236 62. Äußere Charakteristik 239 63. Querwindungen des Ankers 241 64. Funkenfreier Kommutator 247 65. Kompensationsmagnet von Fischer Hinnen 259 66. Ankerwicklung von Sayers 260 67. Kommutierung durch den Bürstenwiderstand 261 68. Berechnung der Reaktanzspannung 265 69. Bürsten 271 Zwölftes Kapitel. 70. Erregung des Feldes . 275 71. Bestimmung der Kompoundwicklung 280 72. Kompoundierung nach Sayers 281 73. Felderregung nach Sengel . 281 74. Spannungsteiler 283 75. Berechnung der Erregerspulen 285 76. Ähnliche Maschinen gleicher Type 286 77. Einfluß der linearen Dimensionen auf die Leistung 292 78. Vorzüge der mehrpoligen Maschinen 296 Dreizehntes Kapitel. 79. Energieverluste in Dynamomaschinen . 299 80. Wirbelströme in den Polschuhen 302 81. Wirbelströme in den äußern Ankerdrähten 303 82. Wirbelströme im Ankerkern 305 83. Wirbelströme im Innern des Ringankers 306 84. Wirbelströme in Ankerbolzen 307 85. Experimentelle Bestimmung der Energieverluste 310 Vierzehntes Kapitel. 86. Beispiele von Gleichstrommaschinen 318 87. Hufeisenmaschinen 318 Inhalt. VIII Seite 88. Manchestermaschinen 327 89. Außenpolmaschinen 328 90. Innenpolmaschinen 332 Fünfzehntes Kapitel. 91. Einfachster Fall einer W echselstrommasehine . 335 92. Effektive elektromotorische Kraft . 337 93. Dynamomasehinen für Gleich- und Wechselstrom 343 94. Einteilung der Wechselstrommaschinen 344 95. V orteile der Lochanker 347 96. Ein- und Mehrphasenanker 349 97. Ankerwicklungen 352 98. Elektromotorische Kraft der Wechselstrommaschinen 360 Sechzehntes Kapitel. 99. Leistung eines Wechselstromes 385 100. Selbstinduktion 388 101. Selbstinduktion des Ankers 391 102. Bedingung für das Maximum der Leistung 397 103. Anwendung auf Motoren 398 104. Kapazität 399 105. Einfluß von Selbstinduktion und Kapazität 401 106. Mehrphasensysteme . 409 107. Das monozyklische System 411 108. Leistung eines Drehstromes 413 Siebenzehntes Kapitel. 109. Ankerrückwirkung 417 110. Selbstinduktion im Anker 420 111. Magnetisierung des Feldes durch den Ankerstrom 423 112. Voraus bestimm ung des Spannungsabfalls 430 113. Kurzschlu.ß-Charakteristik 434 114. Das Arbeiten zweier Wechselstrommaschinen auf denselben Stromkreis 436 115. Bedingung für einen stationären Gang 448 116. Größte gegenseitige Kontrolle 460 117. Einfluß der Dampfmaschinen auf den Parallelbetrieb 463 118. Das Tangentialdruckdiagramm . 467 119. Auswertung des Tangentialdruckdiagrammes 471 120. Das Pendeln parallel geschalteter Maschinen 475 121. Einfluß der Dämpfung 487 Inhalt. IX Achtzehntes Kapitel. Seite 122. Der Synchronmotor . 496 123. Der asynchrone Motor . 499 124. Allgemeine Erklärung der Wirkungsweise des asynchronen Motors 503 125. Berechnung des Kraft:flusses, der elektroinotorischen Kraft und des Drehmomentes . . . . . . . 508 126. Vektordiagramm des asynchronen Motors . 519 127. Das Kreisdiagramm . . . . . . . . . !i27 128. Graphische Theorie des asynchronen Motors 531 129. Der kompensierte Asynchronmotor 539 130. Der kompoundierte Generator nach Heyland . 543 131. Der kompoundierte Generator nach Latour 545 132. Einphasenmotoren . . . . . 554 133. Asynchrone Kommutatormotoren . 556 134. Der Repulsionsmotor . . . . 557 135. Der kompensierte Einphasenmotor 567 Neunzehntes Kapitel. 136. Maschinen zur Umwandlung der Stromart . 576 137. Verhältnis der Gleich- zur Wechselspannung 578 138. Materialaufwand . . . . . . . . . . 581 139. Einphasenumformer bei Phasengleichheit . 583 140. Einphasenumformer bei Phasenverschiebung 587 141. Vierphasenumformer 589 142. Dreiphasenumformer . . . . . 594 143. Sechsphasenumformer . . . . . 597 144. Zusa=enstellung der Ergebnisse. 598 Zwanzigstes Kapitel. 145. Praktische Gesichtspunkte für die Konstruktion von Wechsel- strommaschinen . . . . . . . 600 146. Beispiele von Wechselstrommaschinen 602 Anhang .. 616 Sachregister 617