Kleinere Mitteilungen. Kleinere Mitteilungen. Die Vorausbestimmung des Funkens der Gleichstrommaschinen. In einem Aufsatz, der im April 1904 in den „Transactions of the American Institute of Electrical Engineers“ erschien, geht W. L. Waters zunächst auf die Entwicklung der Ansichten über das Funken der Gleichstrommaschinen und die Maassnahmen zur Beseitigung desselben ein. Bei den ersten Maschinen, die nach dem Gefühl gebaut wurden, freute man sich, wenn sie überhaupt funkten, weil das ein Zeichen war, dass die Maschine Spannung gab. Später als man die Uebelstände des Funkens erkannte, suchte man dieses zu vermeiden und den Kommutator in möglichst gutem Zustand zu erhalten. Man wendete Kohlenbürsten an und suchte die Ursachen des Funkens, die man durch Erfahrung erkannt hatte, wie z.B. zu schwaches Feld und grosse Windungslänge der Spulen zu verhüten. Als man durch den Wettbewerb gezwungen wurde, die Maschinen möglichst leistungsfähig zu machen, stiess man an die Grenze, die durch das Feuern der Bürste gezogen wurde. Die empirischen Maassnahmen zur Verhütung des Funkens reichten nicht mehr aus und die Praktiker wurden veranlasst zur Theorie ihre Zuflucht zu nehmen, um so mehr als man von einem Extrem ins andere gekommen war. Hält man die Nutenzahl klein mit Rücksicht auf den Preis, so zeigte sich, dass gewisse Kommutatorsegmente anbrannten, ebenso bei Anwendung von toten Spulen. Die Selbstinduktion der Spulen ist dann verschieden. Ein Anker mit flachen, breiten Nuten hält sich besser als einer mit tiefen Nuten. Baut man schmale Typen mit grossen Durchmesser, so fallen die Stirnverbindungen der Spulen so sehr ins Gewicht, dass man auch hierin nicht zu weit gehen darf. Eine Formel aufzustellen, die allen Bedingungen genügt, ist nicht möglich, wohl aber kann man die Hauptpunkte berücksichtigen, sodass man für ähnlich gebaute Maschinen eine Formel erhält, die für praktische Zwecke bei weitem ausreicht und auch auf Maschinen von anderer Bauart schliessen lässt. Der wichtigste Punkt bei den Kommutationsvorgängen ist die Selbstinduktionsspannung der einzelnen Spulen. Waters gibt für sie folgende Formel an: V = n2 (l k + p c) N J f. Darin ist: n: Windungszahl f. d. Spule, l: Länge des wirksamen Eisens, p: Polteilung ≌ proportional der Länge der Stirnverbindung, c: eine Konstante, N: Zahl der Spulen, die beim Kommutieren in Serie liegen, J: Strom f. d. Spule = ½ Gesamtstrom bei Serienschaltung                              =\frac{\mbox{Gesamtstrom}}{\mbox{Polzahl}} bei Parallelschaltung, f: Frequenz der Kommutation = Segmentzahl mal Umdrehungen in der Min., K: ist ein Wert, der vom Verhättnis Nutenbreite zu Nutentiefe abhängt. Die Selbstinduktion der Spule ist ausgedrückt durch n2 (l k + p c). Davon kommt n2 l k auf den Teil der Spule, der im Eisen liegt, und n2 p c auf die Verbindungen an den Stirnseiten des Ankers. Die Abhängigkeit des Faktors k von dem Verhältniss Nutenbreite zu Nutentiefe ist in einer hyperbelähnlichen Kurve dargestellt. Die Bürstenbreite berücksichtigt Waters bei den Kommutationsvorgängen nicht, da durch Erfahrung festgestellt ist, dass sie ohne besonderen Einfluss ist, wenn man von normalen Abmessungen nicht zu sehr abweicht. Ebenso werden auch andere Grössen, die das Funken beeinflussen können, wie: Felddichte in den Zähnen, Verhältnis von Anker- und Schenkel-Ampèrewindungen, Form der Polspitzen fortgelassen, da diese bei den meisten Maschinen teils ähnlich ausfallen, teils bei entsprechender Formgebung nur sehr geringen Einfluss haben. Nur zwei Grössen P und Q werden noch in die Formel eingeführt, die dann lautet: c = n2 (l k + p c) N J f P Q. P hängt von der Unsymmetriek in der Wicklung ab, wie sie durch Anwendung mehrerer Spulen f. d. Nut erzeugt wird, Q von der Unsymmetriek durch tote Spulen hervorgebracht. Es wird angenommen, dass die Kommutation für eine bestimmte Bürstenstellung nicht für alle Spulen einer Nut gleich gut sein könne und deshalb werden Kurven aufgestellt, die für bestimmte Spulenzahlen f. d. Nut den Faktor der Unsymmetriek in Abhängigkeit von der Nutzahl f. d. Pol angeben. Ebenso wie bei mehreren Spulen f. d. Nut, so ist auch bei einer toten Spule die Kommutation nicht für alle Spulen gleich gut. Dies wird berücksichtigt, indem man den Unsymmetriekfaktor über der Spulenzahl f. d. Polteilung aufträgt. Die Formel ist nicht strengrichtig; es wird indess behauptet, dass sie für praktische Zwecke sehr gute Dienste leistet, wenn man sie mit einiger Vorsicht anwendet. Die Vorausberechnung bei Streuung der Drehstrommotoren. Für die Vorausberechnung von Drehstrommotoren ist die Kenntnis von Magnetisierungsstrom (Leerlaufstrom) und Kurzschlussstrom besonders wichtig. Wenn man ausser diesen beiden Grössen auch noch die Streuung bei Leerlauf kennt, sind alle elektrischen Grössen des Motors gegeben. Das Verhältnis von Magnetisierungsstrom zu Kurzschlussstrom minus Magnetisierungsstrom hat man σ, das Streuungsverhältnis genannt. Mit σ ist hauptsächlich die günstigste erreichbare Phasenverschiebung des Motors bekannt. Nach Behrend (Electrical World and Engineer, 24 Nov. 1900) ist \sigma=c\,\frac{\Delta}{\tau} worin Δ den Luftspalt und τ die Polteilung bedeutet, c hängt nach Behrend ab von Gestalt und Nutengrösse und kann für ähnliche Nutenabmessungen bestimmt werden, aber nicht für abweichende Entwürfe. Um nun die Vorausberechnung von τ möglichst genau zu erhalten, zerlegt Hobart (ETZ 1904 H 17) c in zwei Faktoren und schreibt: \sigma=c\,c'\,\frac{\Delta}{T} Zur Bestimmung von c und c' werden Kurven gegeben, c ist über dem Verhältnis aktive Eisenlänge zu Polteilung aufgetragen und zwar für offene und geschlossene Nuten, sodass man für andere Nutenöffnungen leicht interpolieren kann, c enthält die Nuten- und Seitenstreuung, während c' die Zickzackstreuung enthält und über Δ . H (H: Nutenzahl pro Pol, Mittel aus Stator und Rotor) aufgetragen ist. Für Käfiganker führt Hobart noch c'' in die Formel ein \sigma=c\,c'\,c''\,\frac{\Delta}{\tau} worin c'' ∾ 0,75 ist. Aus den Kurven für c und c' geht hervor, dass man beiübermässig grossen Polteilung für c nichts mehr gewinnen kann und ebenso nichts für c' wenn man den Luftspalt zu sehr verkleinert. In einer Tabelle zeigt Hobart an 57 Motoren, dass die auf vorliegende Weise gerechneten Werte für σ mit dem beobachteten gut übereinstimmen. Bücherschau. Prüfungen in elektrischen Zentralen mit Dampfmaschinen- und Gasmotorenbetrieb. Von Dr. phil. E. W. Lehmann-Richter. 277 Seiten in 8°. Braunschweig, 1903. Vieweg & Sohn. Die technische Literatur der letzten Jahre hat mehrere Bücher aufzuweisen, die sich mit der Prüfung von elektrischen Maschinen und Apparaten beschäftigen. Nichtsdestoweniger füllt das vorliegende Werk eine empfindliche Lücke aus. Es gab bisher kein Werk, in dem die Theorie und Praxis der Prüfung von elektrischen Zentralanlagen und namentlich ihres mechanischen Teiles in ihrem Zusammenhang dargestellt wäre. Die für jeden projektierenden Ingenieur hoch wichtigen Angaben über ausgeführte Abnahmeprüfungen sind in der Zeitschriftenliteratur selten, in den Büchern kaum überhaupt zu finden. Umsomehr zu begrüssen ist es, wenn ein angesehener Fachmann, der wohl in der Lage ist, alle Einzelheiten durch zahlreiche, meistens der eigenen Praxis entnommene Beispiele zu erläutern, es unternimmt, den wenig bearbeiteten Gegenstand zu behandeln. In diesem Werke hat sich der Verfasser auf die Behandlung der Zentralen mit Dampf- und Gasbetrieb beschränkt Die Prüfungen von Wasserrädern, Turbinen und Dampfturbinen sollen den Gegenstand eines Ergänzungsbandes bilden. Demgemäss wird in den beiden ersten Kapiteln mit der Untersuchung von Dampfkesseln und Dampfmaschinen begonnen. Der Verfasser bespricht eingehend den Gebrauch des Indikators und erläutert verschiedene Bremseinrichtungen und Bremsverfahren. Bezüglich der näheren Ausführung der Heizgasuntersuchungen musste naturgemäss auf Spezialwerke verwiesen werden. Viel Raum wird der Auswertung der durch die Prüfung gewonnenen Zahlen gegeben. Am Schluss findet man mehrere vollkommen durchgerechnete Beispiele. Die Abschnitte C und D beschäftigen sich mit der Theorie und Untersuchung der Gasmotoren und Generatorgasanlagen. Die vorgetragenen Einzelheiten werden auch hier durch mehrere Beispiele belegt. Das nächstfolgende Kapitel bringt einiges über die Betriebskraft und Gleichförmigkeit des Ganges der Antriebsmaschinen. Der Abschnitt F ist den allgemeinen Betrachtungen über elektrische Messinstrumente und Messmethoden gewidmet. Besonders ausführlich wird auf die Messung der Leistung und Schlüpfung eingegangen. Mit der Prüfung von Gleichstrom- und Wechselstromerzeugern, Motoren und Transformatoren beschäftigen sich die Abschnitte G, H und J. Im Anfang jedes Kapitels wird die Theorie soweit entwickelt, als zum Verständnis der vorgetragenen Prüfungen nötig erscheint: bei Gleichstrommaschinen auf wenigen Seiten, ausführlicher bei Wechselstrommaschinen und Transformatoren. In mehreren sorgfältig durchgeführten Beispielen wird die Theorie erläutert Die Bestimmung des Wirkungsgrades von Transformatoren nach der indirekten Methode, sowie rechnerische Untersuchung der Transformatoren verdienen hierbei besonders hervorgehoben zu werden. Die folgenden Kapiteln beschäftigen sich mit der Untersuchung der Akkumulatorenbatterien, der Leitungsnetze und der Elektrizitätszähler. Im Kapitel N sind einige Beispiele für Gesamtprüfungen und Abnahmen in Zentralstationen zusammengestellt. Den projektierenden Ingenieur und den praktischen Messtechniker wird dieses Kapitel besonders interessieren. Im Anhang werden noch die Hausinstallationen besprochen und einige Normalien und Vorschriften zusammengestellt. – Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, bringt das Buch nahezu alles, was einem Ingenieur bei der Prüfung von mittleren und kleineren Zentralanlagen begegnet. Bei grossen Zentralen kommen weitere, schwierigere Fragen, wie Parallelschaltung von Wechsel- und Drehstromerzeugern, Spannungsregulierung, Blitzschutz, Schaltbrettuntersuchungen usw. in Betracht. Vielleicht unternimmt es der Verfasser, in einem weiteren Band auch diese wichtigen Fragen zu bearbeiten, damit sein Werk auch bei der Prüfung von grossen Zentralen als Wegweiser dienen kann. Bei kleineren Anlagen erfüllt das Buch, da die Darstellung durchweg sehr übersichtlich und klar ist, seinen Zweck vollkommen. Leo Lichtenstein. Untersuchungen über den Energieverlust des Wassers in Turbinenkanälen. Von Sr. Ingenieur H. Oesterlin. Berlin. Jul. Springer. Der Verfasser teilt in seiner Arbeit über den Energieverlust des Wassers in Turbinenkanälen den Verlauf und das Ergebnis von Versuchen mit, die an sieben verschiedenen, zu diesem Zweck besonders hergestellten Turbinenkanälen mit zwei ebenen und zwei gekrümmten Wänden angestellt wurden. Die Kanäle sind nach Angabe des Verfassers wesentlich grösser als diejenigen, an denen bisher derartige Untersuchungen vorgenommen worden waren, was für den Wert der Arbeit nicht unwesentlich ist. An zwei von den Kanälen wurden über ihre ganze Länge und Weite zahlreiche Piezometermessungen gemacht, die einen genaueren Einblick in die Wasserbewegungen und Verluste im Kanal ermöglichen. Zur Bestimmung der Geschwindigkeiten des Wassers aus den Druckhöhen stellt der Verfasser auf Grund der hydrodynamischen Gleichungen und einer theoretischen Betrachtung über die Beschleunigung der Wasserfäden an einander und an den Wänden Formeln auf, die schliesslich zu befriedigender Uebereinstimmung mit den aus der gemessenen Wassermenge und den einzelnen Normalschnitten bestimmter, mittleren Geschwindigkeiten führen. Die in den lithographischen Tafeln aufgezeichneten Druckkurven und Geschwindigkeitskurven geben im Verein mit der daraus errechneten mittleren Energiekurve längs des ganzen Kanales ein interessantes Bild über die Vorgänge in Turbinenkanälen. Ein Fehler findet sich in der Formel 4 Seite 19 für die mittlere Verzögerung φm der Wasserfäden. In den Zählern der beiden letzten Brüche der rechten Seite der vorausgehenden Ableitung muss es \frac{\Psi\,\cdot\,b\,\cdot\,\varrho_1\,d\alpha\,{c_1}^2\,\cdot\,g}{\gamma\,\cdot\,\varrho_1\,\cdot\,d\alpha\,\cdot\,b\,\cdot\,dn_1} und \frac{\Psi\,\cdot\,b\,\cdot\,\varrho_8\,d\alpha\,{c_8}^2\,\cdot\,g}{\gamma\,\cdot\,\varrho_8\,\cdot\,d\alpha\,\cdot\,b\,\cdot\,dn_8} statt \frac{\Psi\,\cdot\,dn_1\,\varrho_1\,d\alpha\,{c_1}^2\,\cdot\,g}{\gamma\,\cdot\,\varrho_1\,\cdot\,d\alpha\,\cdot\,b\,\cdot\,dn_1} und \frac{\Psi\,\cdot\,dn_8\,\varrho_8\,d\alpha\,{c_8}^2\,\cdot\,g}{\gamma\,\cdot\,\varrho_8\,d\alpha\,\cdot\,b\,\cdot\,dn_8} heissen, woraus für die beiden letzten Ausdrücke der Gleichung 4) \frac{\Psi\,\cdot\,g\,\cdot\,\varrho_1\,\cdot\,{c_1}^2}{\gamma}+\frac{\Psi\,\cdot\,g\,\cdot\,\varrho_8\,{c_8}^2}{\gamma} statt \frac{\Psi\,\cdot\,g\,\cdot\,{\varrho_1}^2\,c_1\,\cdot\,dn_1}{\gamma\,\cdot\,b}+\frac{\Psi\,g\,\varrho_8\,{c_8}^2\,\cdot\,dn_8}{\gamma\,\cdot\,b} folgt. Seite 20 ist in dem Ausdruck für c' der Nenner noch mit b zu multiplizieren. Die Aufstellung einer Formel zur Berechnung des Energieverlustes, den das Wasser beim Durchfluss durch Turbinenkanäle erleidet, ist natürlich bei der verwickelten Wasserbewegung nur durch vereinfachende Annahme ermöglicht. Die von dem Verfasser hierfür aufgestellte Formel stimmt mit den Versuchsergebnissen an allen sieben von einander wesentlich verschiedenen Turbinenkanälen vollkommen genügend überein. Die angefügten 18 Tabellen und 5 Tafeln geben ein ebenso klares wie anschauliches Bild über die sämtlichen Versuche und ihre Ergebnisse, sowie über die Ergebnisse der rechnerischen Bestimmung des Reibungsverlustes. Auf Tafel I dürfte statt der Angabe: Maasstab 1 mm = 1 mm und Maasstab 1 mm = 0,01 besser der Maasstab graphisch aufgetragen sein, da die Reproduktion nicht in diesem Maasstab-ausgeführt ist, und Irrtümer daher nicht ausgeschlossen sind. J. Adam.