Table Of ContentDynamomaschinen
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
