B. Das Dielektrikum unter Wechselstrom
5. von den Dimensionen bzw. der Kapazität
Die Erwärmung des Dielektrikums unter dem Einfluß von W echsel
strom möchten wir durch ein Experiment illustrieren, das wir im Jahre 1889 ausgeführt haben, zu welcher Zeit von dieser Sache noch wenig bekannt war.
Zwei Guttaperchaadern 7 X 0.70 mm auf 6 mm und jede ca. 400 m lang, wurden in einen eisernen Trog gelegt und dieser m it 50 kg Wasser gefüllt. Die Kabel wurden erst hintereinander geschaltet und mitW echsel ström 100 Perioden 8000 Volt gegen Wasser geprüft. Nach einer Stunde war die Temperatur des Wassers um 2.35° C und die des Kupferlciters um 11° C gestiegen. Eine rohe Berechnung zeigte, daß die vom Wasser aufgenommene Wärme etwa 5 mal größer war als die durch den Ladungs
strom im Kupferwiderstand erzeugte Wärme. Es wurde daraus ge
schlossen, daß das Dielektrikum sich erwärme.
Die zwei Ringe wurden dann parallel verbunden und wieder gegen Wasser mit 8000 Volt geprüft. Die Kupferwärme wurde dadurch auf 14 des vorigen Wertes reduziert. Wasser und Leiter zeigten nach einer Stunde wieder ähnliche Werte wie im ersten Versuch.
Ein weiteres Experiment machten wir mit einer Guttapercha- platte von ca. SO X 40 X 1 cm. Wir legten sie zwischen zwei Metall- platten und machten eine Spannungsprobe mit 10 000 Volt. Nach 70 Minuten wurde unterbrochen und eine Temperatur der Guttapercha von ca. 40° C konstatiert, bei einer Lufttemperatur von 5° C.
Die Erwärmung des Dielektrikums ist seit der Einführung von Hochspannungskabeln allgemein bekannt geworden und ist jedem Kabelprüfer geläufig.
Nach der Erkenntnis, daß die dielektrische Hystcresis eine Tat
sache ist, wurde eine große Anzahl Laboratoriumsversuche vorgenommen, um deren Betrag zu bestimmen. Verdienste um diese Sache haben sich S te in m e tz , A rn o, T h r e lfa ll, E is e ie r , v. H oor und viele andere erworben, deren Resultate jetzt aber bedeutungslos sind. Von bleibendem W ert sind die Vergleichszahlen von A. K le in e r (ETZ. 1893, 542).
Setzt man den Wiirmeverlusfc in Ebonit = 1, so bestimmt sich derselbe für einige andere Materialien nacli dieser Tabelle.
Trotzdem die Sache sehr einfach ist, währte es über ein Jahrzehnt, bis brauchbare numerische Werte für die Verluste erhältlich waren.
Es werde an die Klemmen eines Kondensators von der Kapazität C eine sinusförmige Spannungsdifferenz e = E sin w l angelegt. Diese ruft einen Strom hervor i = J sin (cot + cp). Die Energie desselben ist
= E J cos c/i, und da die Verluste im Kupfer so gut wie Null sind, kann diese Energie nur dazu verwendet werden, das Dielektrikum zu erwärmen. Bezeichnen wir also den Wärmeverlust mit W, so ist
Führen wir die Einheiten Volt, Mikrofarad und W att ein, so wird W = 2 Tr »cos cp C E 2 X 10~ 6 = k . n C E 2 X KT«
Der dielektrische Verlust ist also proportional der Periodenzahl, der Kapazität und dem Quadrate der Spannungsdifferenz. Experimentell ist zu messen der cos cp. Nun ist für einen idealen Kondensator cos cp — 90°, also muß cp für einen praktischen Kondensator etwas kleiner sein als 90°, damit W positiv wird.
Den ersten Versuch, cos cp zu bestimmen, hat M ord ey (JIEE.
1901, X X X , 363) unternommen. Er gab cos cp = 0.124 für ein Kabel mit Gummi-Isolation als Kondensator. M ath e r , der Kontrollmessungen ausführte, fand die Zahl zu hoch und setzte deren Wert auf 0.028 fest, ebenso 0.027 für imprägnierte Jute und 0.024 für impr. Papier.
H u m ann (Dissertation 1906) hat die Frage der dielektrischen Ver
luste durch eine große Versuchsreihe zur endgültigen Erledigung ge
bracht. Als Versuchsobjekte dienten ihm größere Kabellängen mit getränkter Papier-Isolation und als Apparate eine Hoclispannungs- Weehselstrommaschine m it reiner Sinuskurve und ein W attmeter.
Die Spannungen wechselten zwischen 1000 und 7000 Volt und die Kapa
zitäten nach Möglichkeit. Als Periodenzahlen wurden 39, 52, 72 und 95 gewählt. Für jede Versuchsreihe ergab sich, daß cos cp eine Konstante ist, oder daß das theoretische Gesetz Gültigkeit hat. Als Mittelwert aller Versuchsreihen findet H u m ann cos cp; = 0.025 oder K — 0.14, so daß der Verlust in W att für die untersuchten Kabel nach der Formel
Ebonit . . Kautschuk Guttapercha
1.00 Wachs . . . . 0 1.41 Glimmer . . . . 0 0.76 Kolophonium . 0
0.600.28
Glas 0.74 Paraffin . . . 0
W = J E cos cp = 2 n n C E 2 cos cp.
k = 0.14 n C E 2 x IO“ 6 berechnet werden kann.
Tn ebenso gründlicher Weise hat M on asch (Dissertation 1906) dieselbe Angelegenheit erledigt und dieselben Resultate erhalten.
Seine Messungen beruhten auf einer Brückenmethode, und es standen ihm Kabel, deren Isolation ebenfalls aus imprägnierten Papier bestand, von drei Lieferanten zur Verfügung.
Er erhielt für Kabel der
Die Kabel der Firmen A und B stellen sieh also betreffs dielektrischer Verluste wesentlich günstiger als diejenigen der Eirma C und günstiger als die von H u m ann untersuchten Kabel.
Eigentümlich verhalten sich Kabel mit Gummi-Isolation. Das Ergebnis von M o rd ey, k = 0,78, wurde im großen und ganzen durch die Versuche von A p t und M a u ritiu s (ETZ. 1903, S79) bestätigt.
Sie weisen also außerordentlich hohe Verluste auf. Kabel hingegen, deren Isolation innen aus Gummi und außen aus Faser besteht, ver
halten sich gerade umgekehrt. M on asch gibt für dieselben lc = 0,03 und bei A p t und M a u ritiu s findet man ähnliche Zahlen.
H u m ann hat noch Versuche bei verschiedenen Temperaturen, 10 bis 50° C, vorgenommen, m it einer Periodenzahl von 72. Er stellte fest, daß k langsam von etwa 0,13 an bis etwa 20° G auf rund 0,15 anwächst, dann bis 30° C ziemlich konstant bleibt, um darauf bis 50° C langsam auf etwa 0,06 abzufallen. Die dielektrischen Verluste vermindern sich also mit steigender Temperatur der Kabel.
Durch diese Temperaturversuche ist auch indirekt nachgewiesen worden, daß der Isolationswiderstand von Kabeln nichts m it diesen Verlusten zu tun hat, vorausgesetzt, daß ein Kabel ordnungsgemäß getrocknet worden ist. Während die Temperatur von 10° auf 30° C stieg, hat sich der Verlust nicht wesentlich verändert, während der Isolationswiderstand auf 1/ c0 seines Anfangswertes gesunken ist. Übrigens hat H u m a n n denselben Nachweis noch direkt an zwei Kabeln bei gewöhnlicher Temperatur durch ein weiteres Experiment erbracht.
Die zwei Kabel hatten Isolationswiderstände von 1300 und 11000 Mg.
und ergaben im Werte von k nur eine Differenz von 10 %, die auf Ver
schiedenheit in der Fabrikation zurückgeführt werden kann.
Es bleibt noch zu erwähnen, daß die dielektrischen Verluste sich kaum ändern, wenn die Spannungskurve nicht genau dem Sinusgesetz folgt. Solche Wellen kann man immer in eine Reihe reiner Sinuswellen von den Periodenzahlen 3 n, 5 n , . . . zerlegen, und Oberschwingungen von H a sind selten. Das n der Formel für die Verluste wird also höchstens verzehnfacht. Dagegen sind die Amplitiiden der Oberschwingungen
Firma A Firma B Firma C
k = 0.05 bis 0.10 k = 0.10
lc — 0.11 bis 0.15
immer unterhalb 10 % derjenigen der Grundschwingung, somit E 2 für Oberschwingungen unter 1/ 100- Wenn also die Welle nicht sinus
förmig, wird k weniger als 10 % verschieden sein.
Die Versuche von M on asch und H u m ann haben gezeigt, daß nicht jedes Isolationsmaterial denselben Verlustkoeffizienten hat.
Je kleiner derselbe, als desto besser muß das Kabel angesehen werden.
Die Bestimmung dieses Koeffizienten sollte also neben der Spannungs
probe in die Prüfungsvorschriften aufgenommen werden. Die Güte
proben würden dadurch wesentlich an Wert gewinnen.
Dies setzt voraus, daß zur Bestimmung des Verlustkoeffizienten ein technisch brauchbarer Meßapparat hergestellt werde.
Die Formel für W gibt uns die Mittel an die Hand, die dielektrischen Verluste in einem Kabel zu berechnen. Nehmen wir ein Kabel von 3 X 25 qmm an für 10 000 V Betriebsspannung bei 50 Amp. und 50 Perioden, und setzen wir k = 0.10 voraus und die effektive Kapazität
= 0.20 MF per Leiter, dann wird W — 100 W att, oder 300 W att für das ganze Kabel. Bei Vollbelastung wäre der Kupferverlust = 1750 W att per Leiter, also 17.5 mal größer. Bei Vollbelastung und cos rp = 0.9 wäre die übertragene Energie J E cos <p = 450 000 W att, oder der dielektrische Verlust = 1/15 % der Arbeitsleistung des Kabels.
Durchschlüge in Luft. Die Distanzen, welche gegebene Spannungs- differenzen in Luft überspringen können, sind von vielen Beobachtern bestimmt worden. Deren Resultate zeigen meistens keine große Über
einstimmung.
Wir beschäftigen uns im nachfolgenden mit unseren eigenen Beobachtungen vom Jahre 1892 (JIEE. Nr. 97, S. 178 u. ff.).
Die Experimente wurden mit einer W echsclstrommascliine, einem Transformator, einem Thomsonschen statischen Voltmeter und einem Funkenmikrometer ausgeführt. Nach vorhergehenden Untersuchungen war uns bekannt, daß die elektromotorische Kraft der W echselstrom
maschine bei allen Belastungen genau einer Sinuskurve folgte. Das Mikrometer, das die Elektroden trug, war auf Vioo mm ablesbar. Es wurde eine bestimmte Spannungsdiflerenz hergestellt und die Distanz der Elektroden vermindert, bis der Durchschlag erfolgte. Jedes E x periment wurde mindestens dreimal wiederholt und die Elektroden jedes
mal neu poliert.
Die nachfolgenden Zahlen beziehen sich auf zwei ebene parallele Elektroden von Scheibenform, die eine von 100, die andere von 37 mm (J), beide mit stark abgerundeten Kanten. Die Periodenzahl war 100 per Sekunde, die Lufttemperatur ca. 15° C und die Feuchtig
keit ca. 80 %.
llu u r, Kabel. 2. Aufl. 3
Pot.-Differenz Die Beobachtungen m ußten mit 15 000 Volt abgeschlossen werden, da die Funken nicht mehr auf der kürzesten Distanz übersprangen, sondern vom abgerundeten Bande der kleinen Scheibe aus. Aus diesem Grunde ist auch die letzte Schlagweite nicht mehr genau richtig.
Wird die kleinere Elektrode durch eine Halbkugel von 10 mm (f) ersetzt, so werden die Schlagweiten für gleiche Pot.-Differenzen durch
wegs um ca. 10 % kleiner.
Bei einer anderen P erio d en za h l änderten sich die Schlag weiten, wie die folgenden Zahlen zeigen.
Pot.-D iffcrenz Schlagw eite m it
80 W echsel 100 W echsel
4000 V olt 1.47 mm 1.59 m m
G000 „ 2.30 „ 2.53 „
Um den Einfluß der K a p a z i t ä t auf die Schlagweite zu prüfen, wurden eine oder mehrere Kabellängen parallel mit dem Funkenmikro
meter geschaltet. Als Elektroden dienten die ebenen Platten, und die Periode war 100 per Sek. und die Kapazität 0.113 MF. 10 000 Volt und 0.28 MF sinkt die Schlagweite auf 3.94 mm.
Nach neueren Untersuchungen scheint der Einfluß der Kapazität aber stärker zu sein, besonders wenn deren W ert ganz gering ist. So berichtet G r o b (ETZ. 1904, 951) von starken Veränderungen, herrührend von der Kapazität der Elektroden sowie von Resonanz
erscheinungen.
In diesen Experimenten war das Funkenmikrometer am An
fänge des Kabels eingeschaltet. Sie wurden wiederholt, das Mikro
meter in die Mitte und an das Ende des Kabels gelegt. Die
Schlag-weiten blieben sich gleich, woraus man schließen kann, daß unter den gegebenen Bedingungen die Kurve der EMK im ganzen Stromkreis dieselbe Form hat.
Es ist wohl kein Zweifel, daß der Funke im Momente überspringt, wo die EMK ihr Maximum erreicht. Dieses ist für Sinuswellen = | 2 mal beobachteter EMK. Multipliziert man also die Pot.-Differenz unserer ersten Tabelle mit 1.42, so kann man daraus eine Tabelle oder Kurve der für Gleichstrom gültigen Schlagweiten ableiten.
W a r r e n d e 1 a R u e und M ü l l e r haben 1878 eine Reihe von Messungen über Schlagweiten mittels einer Batterie ausgeführt ( M a s - c a r t u. J o u b e r t , deutsche Ausgabe, II, 187). Die folgende Tabelle gibt deren Resultate und die Vergleichszahlen für W echsel
strom mal y 2.
Pot.-Differenz Schlagw eite nach
W arren de la R ue W echselstrom berechnet
2000 V olt 0.43 m m 0.45 mm
4000 „ 0.01 .. 1.00 ..
0000 „ 1-47 „ 1.05 „
8000 „ 2.15 „ 2.30 „
10000 2.86 „ 3.00 „
Die Elektroden für W a r r e n d e 1 a R u c s Beobachtungen sind dieselben wie für die unsrigen.
Die Zahlen beider Reihen stimmen so genau mit einander überein, als man für so unsichere Beobachtungen erwarten kann. Der Vergleich überzeugte uns nochmals, daß unsere Mascliine mit reiner Sinuswelle arbeitete. Auch bringt er uns zu der Überzeugung, daß unsere Zahlen über die Widerstandskraft von Luft gegen elektrische Spannung im großen und ganzen richtig sind. Doch glauben wir, daß, wenn wir heute die Beobachtungen m it denselben Apparaten und unter denselben Verhältnissen wiederholen würden, die Tabelle etwas anders lauten würde.
Die großen Differenzen, die man in den Schlagweiten verschiedener Beobachter findet, liegen, wie wir glauben, teilweise in den oben ange
deuteten Unsicherheiten, meistens aber wohl in der Kurve der EMK, deren Maximum nicht genau bekannt war, und vielleicht darin, daß der Abstand der Elektroden, den man mißt, nicht identisch m it der Funken
länge ist.
Die nachfolgende Tabelle gibt eine Idee der Differenzen einzelner Beobachter:
3*
Beobachter Pot.-D ifferenz f. Schlagw eite Von neueren Bestimmungen der Schlagweite in Luft ist wohl die
jenige die bedeutendste, die das a m e r i k a n i s c h e I n s t i t u t f ü r N o r m a l i e n publiziert hat (Electrician LH , 1903, 78). Sie ist gültig für sinusförmigen Wechselstrom und scharfe, einander gegenüber - stehende Nadelspitzen. Diese Tabelle gibt die beobachteten Werte.
Schlagw eite D urchschlagsspannung in V olt D ifferenz
in M illimeter beobachtet berechnet in Prozent
5.7 5 000 7 600 — 35
Die gegenwärtigen Kenntnisse über den elektrischen Funken sind immer noch sehr mangelhaft. Wir möchten hier noch einige Beobach
tungen anführen, die wir während unserer Praxis gemacht haben.
Beim Prüfen von Kabeln mit hoher Spannung, z. B. 10 000 Volt, Spamrung von 50 000 Volt gebracht. Die Platte widerstand derselben oft minutenlang, und während dieser Zeit ging ein Regen von blitz
ähnlichen Funken von Elektrode zu Elektrode der Oberfläche der Glasplatte entlang, also auf einem Wege von ca. 600 mm.
Uber ähnliche Erscheinungen berichtet B e n i s c h k e (ETZ. 1905,7), und er glaubt, daß die außerordentlich langen Eunicen auftroten, wenn die Oberschwingungen des Primärkreises in Resonanz treten.
Beim Prüfen von Kabeln kann man oft hören, wenn die Spannung nahe an der Bruchgrenze des Kabels liegt, wie im Innern derselben die Eunicen knistern. Läßt man dieselben eine Zeitlang spielen, ohne es zu einem Bruch kommen zu lassen, so erwärmt sich das Kabel wesentlich. Dies ist sowohl bei Jute- als bei Papicrkabeln zu be
merken.
Durchschlüge in festen Körpern. Eür Kabelkonstruktionen ist es außerordentlich wichtig, für die einzelnen Materialien, die als Isolations
mittel zur Verwendung gelangen, Vergleichszahlen zu haben, die deren Widerstand gegen elektrische Durchschläge angeben.
Solche Zahlen erhält man, wenn man die Isolationsmittel als ebene Platten von bestimmten Dicken zwischen zwei Elektroden legt, diese unter eine Spannungsdifferenz bringt, die man so lange erhöht, bis der Durchschlag erfolgt. Man wird den Versuch mit verschiedenen Iso
lationsdicken wiederholen, damit man das Verhalten des Dielektrikums für alle praktisch verwendbaren Dicken keimt.
Als Elektroden sind Platten von beträchtlicher Dicke zu verwenden, deren Ränder abgerundet sind. Je größer die Eläche der Platten, bzw.
des Isolationsmaterials ist, desto wertvoller ist der Versuch. Ein Dielek
trikum ist in bezug auf Durchschlag nicht in allen seinen Punkten gleichwertig. Meistens hat es ungleiche Dicken, wenn auch mit aller Sorgfalt angefertigt, und die dünnen Stellen werden der Spannung unter sonst gleichen Bedingungen zuerst nachgeben. Dann gibt es im Dielektrikum wieder Stellen, die von Natur aus schon weniger Wider
stand bieten als andere. Der Grund dieses Verhaltens ist bis jetzt noch nicht aufgeklärt worden. Weiter kann ein Dielektrikum einen Fabri
kationsfehler haben, z. B. einen Riß, eine Blase, oder ein fremder, weniger widerstandsfähiger Partikel kann eingebettet sein, es kann stellenweise mehr Wasser enthalten als anderswo usw. Alle diese Unter
schiede kann man sehr schön mit einem imprägnierten Tuch nach- weisen. Verschiebt man ein größeres Stück zwischen den Elektroden, die z. B. eine Pot.-Differenz von 1000 Volt haben, so findet man immer einige Stellen, die durchschlagen, während andere 1500 bis 2000 Volt aush alten.
Durchschlagsversucho haben also nur praktischen Wert, wenn man größere Flächen zur Prüfung bringen kann, und es ist selbstverständlich, daß die gefundene Zahl nur maßgebend ist für das untersuchte Stück und nicht für alle Materialien derselben Bezeichnung. Verschiedene Sorten von Gummimischung oder von Guttapercha z. B. haben ver
schiedene Widerstandski'äfte gegen Durchschlagen.
Ebenso wie bei der Luft ist die Kenntnis der maximalen Spannung der Welle der EMK nötig, um richtige Angaben über den W iderstand gegen Durchschlagen geben zu können.
Hat man für irgend ein Dielektrikum bei verschiedenen Dicken die Durchschlagsspannungcn bestimmt, so findet man, daß, je größer die Dicke, desto kleiner die per Millimeter erforderliche Durchschlags
spannung wird. Trägt man diese als Ordinaten auf und die Dicken als Abszissen, so erhält man eine Kurve, die gegen die X-Achse abfällt.
Dies gilt allgemein und ist von niemandem bestritten, soweit es sich um Dicken bis 10' oder 20 mm handelt.
Eiir größere Dicken hingegen haben viele Beobachter festgestellt, daß die Durchschlagsspannung der Dicke proportional ist.
Es bleibt noch zu erwähnen, daß die Durchschlagskurvc für jedes Dielektrikum verschieden ist, und daß die von verschiedenen Forschern für dasselbe Dielektrikum aufgestellten Tabellen oder Kurven noch mehr voneinander abweichen als Bestimmungen für atmospärische Luft.
Beobachtungen von T h . G r a y (Phys. Rev. 7, S. 199— 209, 1898) mit sphärischen Oberflächen von 35 cm Radius.
M aterial Durchschlagsspannung
in Volt per cm G l a s ... 285 000 H art vulkanisierter G u m m i... 538 000
W eich ., ., ... 476 000
G lim m er... 2 000 000 Paraffinierte Papiere:
M anila W ra p p m g ... 430 000 Füller B r a id ... 295 000 Em pire C l o t h ... 310 000 Em pire P a p e r ... 450 000
Ebenso von T h. G r a y (JIEE. XLVI, 1901, 041), gültig für dünne Schichten von Glimmer zwischen Plattenelektroden und Wechselstrom.
D icke
in M illim eter Durchschlagssp
beobachtet annung in V olt berechnet
Differenz in Prozent
0.1 11 500 12 500 — 9
0.2 19 000 19 800 — 4
0.5 37 000 36 600 + 1
0.8 52 000 52 000 0
1.0 61 000 58 000 -f 5
Von neueren Beobachtungen sind diejenigen von W e i c k e r (ETZ. 1903, 800) anzuführen, ebenso gültig für Plattenelektroden und W echselstrom.
Nachstehende Tabelle und Fig. 2 geben die Durchschlags
spannungen für Paraffin.
P lattendicke
in M illim eter Durehschlagssp
beobachtet annung in V olt
berechnet Differenz in Prozent
1 27 000 20 000 + 35
2 39 000 32 000 + 22
4 56 000 50 000 + 12
6 68 000 66 000 + 3
8 78 000 80 000 __ 2
10 87 000 93 000 — 6
12 95 000 105 000 — 9
.14 102 000 116 000 — 12
ftattetid iek e
D u rcfiec? tla /jS fia n m a iff Fig. 2.
Als ein Beispiel, wie Durchschlagskurven erhalten werden, sei liier W e i c k e r s Originalkurve reproduziert (Fig. 2). Aus derselben ist deutlich zu ersehen, wie unsicher eine solche Kurve ist, und daß
verschiedene Materialien möglichst gleicher Fabrikation und Dicke außerordentlich verschiedene Durchschlagsspannungen verlangen.
Hartporzellan von der Porzellanfabrik in Hermesdorf, ebenfalls nach W e i c k e r , geht nach dieser Tabelle:
Plattendicke D urchsehlagsspannung in V olt Differenz
in M illimeter beobachtet berechnet in Prozent
1 13 G00 18 000 — 24
2 25 200 28 700 — 12
3 35 200 37 600 — 6
4 44 300 45 400 __ 2
5 53 000 53 000 0
6 61 000 60 000 + 2
7 09 000 66 000 + 4
8 77 000 72 000 + 7
9 84 000 79 000 + 6
10 92 000 84 000 + 7
11 98 000 90 000 + io
Durchschlüge in Flüssigkeiten. Anordnung und Durchführung der Versuche ist wie früher. Nach einigen Durchschlügen muß die Flüssigkeit erneuert werden, da ein Teil derselben durch den Funken verkohlt wird.
Auch fiir Flüssigkeiten soll die Durchschlagsspannung per Zenti
meter für größere Dicken eine Konstante sein. Wir führen einige da
rauf bezügliche Zahlen an.
Substanz D urchschlagsspannung per Cm in V olt
M acfarlane Steinm etz
T e r p e n tin ö l... 94 000 64 000 Olivenöl ... 82 000 — G eschm olzenes P a ra ffin ... 56 000 81 000 F estes P a r a f f in ... 139 000 — Paraffiniertes P a p ie r ... 360 000 339 000
Th. Gray (Amer. Ass. Proc. 48, S. 122. 1809) findet, daß die auf 1 cm bezogene Durchschlagsspannung in Ölen m it wachsender Dicke der Schicht abnimmt. Für Dicken von 1 bis 8 cm gibt er dafür folgende Zahlen:
V a s e lin -Ö l...
Petroleum, spez. Gewicht . . .. 0.28
>> >> J) 0 29
W est Virginia Rohöl spez. Gewicht 0.29
von 131-
„
91-„ 101-
81--91 Kilovolt -70 „ -64 „
-62 ..
Von neueren Untersuchungen seien die von K r o g h (ETZ. 1904, 140, 289) über Transformatorenöle angeführt. Nähnadeln als Elek
troden.
Schlag D ur chschlagsspannung Schlag Durchschlagsspannung
w eite in in V olt für w eite in in V olt für
m m Öl Nr. 1 Öl Nr. 2 m m Ol Nr. 1 Öl Nr. 2
5 35 500 20 500 40 86 000 69 000
10 48 500 28 500 50 95 500 SO 500
20 64 000 43 500 60 103 500 91 000
30 76 000 56 500 70 110 000 100 000
Abhängigkeit von (1er Periode. Außer den auf S. 34 erwähnten Durchschlagsversuchen m it 80 und 100 Perioden per Sek. liegen nur noch solche von M o s c i c k i (ETZ. 1904, 527 u. 549) vor. Dieselben beziehen sich auf Glas in Form von Röhren, und die Periodenzahlen sind 50 und 8500.
D ickedes Dur chschlagsspannungbei V erhält
Glases 50 Perioden S500 Period. nis
0.2 mm 6 400 V olt 2 520 Volt 2.56
0.53 „ 12 150 „ 3 600 „ 3.40
0.55 ,, 12 380 „ 4 800 „ 2.5S
0.67 „ 13 600 „ 5 520 „ 2.47
Mit steigender Periodenzahl sinkt also die Spannung, die nötig ist, tim eine gegebene Dicke zu durchschlagen. Bei 8500 ist dieselbe nur noch gleich dem 2,5 ten Teil derjenigen bei 50 Perioden.
Dieses Ergebnis sagt uns z. B., daß wir die Durchschlagskurven für Luft nicht so ohne weiteres auf atmosphärische oder andere Entladungen von hoher Frequenz anwenden dürfen.
Abhängigkeit von der Zeit. W ie später auf S. 48 eingehend ge
zeigt wird, ist cs (wenigstens bei festen Materialien) nicht einerlei, ob man die Spannung nur einige Sekunden oder einige Minuten einwirken läßt, bevor man sie wieder steigert. Bestimmte Vorschriften über diese Zeitdauer lassen sich indes nicht aufstellen, wie wir überhaupt im allgemeinen über das ganze Gebiet der Durchschläge auf unser Gefühl angewiesen sind.
In einer ähnlichen Lage befand sieh der Dynamobauer, bevor die Gesetze des magnetischen Stromkreises bekannt waren. Es fehlen uns noch die Grundlagen über den Kraftfluß im Dielektrikum.
Durchschläge in Kabeln. Durchschlagsversuche mit Isolations
mitteln zwischen zwei Elektroden haken für Bau von Kabeln nur eine orientierende Bedeutung. Will man über den Wert eines Materials als Isolationsmittel für hochgespannte Ströme in einem Kabel genau unterrichtet sein, so muß man eine Anzahl Versuchskabel anfertigen und die Widerstandskraft verschiedener Dicken des Materials gegen elektrischen Durchschlag experimentell bestimmen.
Es gilt auch hier wieder, daß ein Durchschlagsversuch um so wert
voller ist, je größer die der Spannung ausgesetzte Fläche des Dielek
trikums ist, d. h. je größer die Länge des untersuchten Kabels. Ein Versuch m it einem Kabelstück von einigen Metern Länge hat gar keinen
trikums ist, d. h. je größer die Länge des untersuchten Kabels. Ein Versuch m it einem Kabelstück von einigen Metern Länge hat gar keinen