Elektrotechnik und Maschinenbau, Jg. 56, Heft 42

Zum 10. O k to b e r 1938 Seite 511.

E n e rg ie ü b e rtr a g u n g a u f g ro ü c E n tfe rn u n g e n m it H a lb w ellen fre q u cn z . Von A. L e o n h a r d. S. 542.

W e rk sto ffta g u n g W ien d e s V e re in e s d e u ts c h e r In g e n ie u re Ira NSBDT am 15. S e p te m b e r 1938 In W ien. S. 517.

R U N D S C H A U :

L e is tu n g s sc b a lte r un d L e is tu n g s tre n n sc b a lte r beim Schalten im P rü ffe ld u n d im B etrie b . S. 551.

B erech n u n g d er K u rz sc h lu ß le is tu n g von D re h stro m n e tz en . S. 551.

B ild te le g ra p h ie m it , , Z eltm o d u latio n “ . S. 551.

U b e r den Is o la tio n s w id e rsta n d von keram isch en W erkstoffen bei T e m p e ra ­ tu re n bi3 z u 900°. S. 552.

BUCHBESPRECHUNG. S. 552.

NACHRICHTEN DER FA CH G RU PPE: B eginn der V o rtra g s se s sio n 1938/39.

S . 552.

ELEKTROTECHNIK DND MASCHINENBAU

Heft 42

S eiten 5 4 1 -5 5 2

In Tausenden von Antrieben der verschiedensten Industriezweige mit ihren besonderen Aufgaben arbeiten seit Jahrzehnten unsere

Hochleistungs- Getriebe.

E und M 56. Jahrg.

Wien, .VI, Theobaldgasse 12 Fernruf B -2 4 - 4 - 93 u. B - 2 4 - 4 -9 4

16. 10. 1938

Das Bild zeigt Serien von Voith-K egel- radgetrieben

und

Voith-Patent- Zw eigang- Getrieben.

W ir b itte n Angebote und D rucksch riften anzu fordern .

J . M . V o i f h

M asch inen fab rik u. G ießerei S t . P ö lt e n , N ied.-Ö sterr.

S c b w e s te rfa b rik H e id e n b e ta (B re n z ), W ü rtf.

S I E M E N S

f i u l f i L o M K r i k ,

Ö S T E R R E I C H I S C H E S I E . M E N S - S C H U C K E R T - W E R K E

W I E N - G R A Z - I N N S B R U C K - L I N Z 2 42/38

Elektrotechnik und Maschinenbau

541

Leitung: Heinrich Sequenz

N ach d ru ck n u r m it B ew illig u n g d e r S c h rlftw a ltu n g , a u sz u g s w e is e W ie d erg ab e n u r m it A n g ab e d e r Q uelle „E u n d M W ien“ g e s ta tte t.

H eft 42 W ien, 16. O ktober 1938 56. J a h rg a n g

3 u m 1 0 . D f t o t ) e r 1 9 3 8 .

<Sitt> etett b eit tfdj e ^ a d jß en o ffeit!

2Bir begrüßen ©itdfj ßergltd) bei ©uercm fm tiritt tu ba§ ©entfdje 9ieid). 2Bir jpftmarEbeutfdfje, bie mir burdj mannigfadje ¿Begießungen eitg mit @udj Derbitubeit fiub, ltitb bie mir jahrelang fo mie S ß r einen fdjmereit 2Beg geben mußten, bi§ ber güßrer biefeu 2Beg 31t einem 2Beg iit§ 9teid) geftaltete, lebten (Snerett $reil)eit§fanm f mit, litten ©uere SUot ltitb ¿Bebriicfung mit unb freuen utt§ nun mit ©udj über Sucre

Befreiung.

üHuu fönneit mir enblidj alle, fnbeteitbentfcfjc, aftreidjSbeutfdje unb oftinarf=

bentfd)e $ac$|enoffeu offen pfammeitfteijen, fo mie mir e§ im ©eifte immer taten, um burd) nufere $adjarbeit mit beigutrageu am 9iu§ban ber beutfdjen STedf)nif unb bantit am Aufbau nufere§ ©roßbcutfd)iaub§.

2Bir bauten m it Sndj bem giißrer für Sitere B efreiung!

£ e i i R itter!

D i e D f f m a r f g a u e b e r g a ^ g r u ^ e

© i e t o f e d j n t f , ( $ a £ u n b S B a f f e r i m ^ © = 2 3 m t b b e u t f c i j e r & e c i ) m f .

542 Elektrotechnik und M aschinenbau, 56. Jahrg., 1938, Heft 42 16. O k to b e r 1938

Energieübertragung auf große Entfernungen mit Halbwellenfrequenz.

Von A. Leonhard,

(M itteilung a u s dem Ele ktrotechnischen Institut der Technisc hen Hochschule S tu ttg a r t.) Inhal tsübersicht: Es soll gezeigt w erd en, d a ß bei

E n erg ie ü b e rtr a g u n g ü b er lange Leitungen mit H alb­

wellenfrequenz, d a s heiß t mit einer Frequenz, bei der die g e g e b e n e L eitungslä nge ge ra d e einer halben W ellen ­ länge entspricht, g ünstige U b e rtr a g u n g sv e rh ä ltn isse auf- treten.

Bei der Energieübertragung mit Drehstrorn über lange Leitungen treten, w ie allgem ein be­

kannt ist, sow ohl hinsichtlich der Spannungs- als auch der Stabilitätsverhältnisse große Schw ierig­

keiten auf. W ie an anderer S telle g ezeig t w u rd e1), läßt sich die auf einfache W eise ohne Z w ischen­

stationen erreichbare Grenzentfernung w esentlich vergrößern durch V erwendung von A synchron­

generatoren in geeigneter Schaltung. Aber auf Ent­

fernungen von w esentlich über 750 km wird man auch auf diese W eise kaum kommen können.

Man zieht in den letzten Jahren mehr und mehr die Verw endung von Gleichstrom für die Energiezufuhr aus w eiter Entfcrung in Erw ägung2).

B ei Gleichstrom macht w eder die Spannung noch die Stabilität irgendw elche Schw ierigkeit und zu­

dem ist die Übertragungsleitung bei gleichen V er­

lusten billiger als die Drehstrom leitung. D ie Ge- sam tleiterquersclm itte und damit die Leitungs­

gew ich te stehen ebenso w ie die Isolatorengesam t­

zahlen im Verhältnis von 2 :3 zugunsten von Gleichstrom , gleiche M axim alspannungen gegen Erde und Schaltung ohne Erdung in beiden Fällen angenom m en. D iesen außerordentlichen Vorteilen steht aber vorerst noch die praktisch nicht gelöste Frage der Erzeugung sehr hoher Gleichspannungen gegenüber und es ist w ohl noch nicht zu über­

sehen, ob in der nächsten Zeit mit einer befriedi­

genden Lösung dieser Frage gerechnet w erden kann. Auch das Schalterproblem macht bekanntlich bei Gleichstrom große Schw ierigkeiten.

Es zeig t sich nun3), daß bei Energieübertragung mit Drehstrom über eine Leitung, deren Länge einer halben W ellenlänge oder einem Vielfachen einer halben W ellenlänge entspricht, die Verhält­

nisse recht günstig werden, die Schw ierigkeiten hinsichtlich Spannung und Stabilität fallen nämlich w e g bzw . können als harmlos bezeichnet werden.

Gegenüber einer Gleichstrom übertragung bleibt bei einer solchen Leitung allerdings nach w ie vor der bereits erwähnte erhöhte M aterialaufwand bei gleichem W irkungsgrad.

Bei einer Frequenz von 50 Hz entspricht nun eine halbe W ellenlänge einer Entfernung von 3000 km. Solche Entfernungen dürften w ohl kaum irgendwie für Energieübertragung in F'rage kom ­ men. Will man nun aber auch bei geringeren Ent­

fernungen die günstigen Ü bertragungsverhältnisse der H albw ellenleitung ausnützen, so kann man

U E und M 56 (1938) H. 32.

5) Zum Beispiel M a 11 i a s, K raftü b e rtr a g u n g mit h o c h g e sp a n n te m Gleichstrom, E TZ 56 (1935) S. 601.

3) B u n e t , Rev. Gen. de FEI., Mai 1920, S. 700;

E und M 39 (1921) S. 178.

dies erreichen, wenn man nicht bei der Frequenz von 50 Hz bleibt, sondern eine andere Frequenz wählt, bei der die gegeb en e Leitungslänge gerade einer halben W ellenlänge entspricht, w enn man also zur Halbwellenfrequenz übergeht. D iese liegt bei Entfernungen unter 3000 km natürlich über 50 Hz, bei 1000 km b eisp ielsw eise bei 150 Hz. Da nun aber für den Verbraucher im allgem einen diese höhere Frequenz nicht in Betracht kommen kann, muß auch hier mit Umformung gearbeitet werden. D ie Umformung von einer Frequenz auf die andere bietet aber keinerlei technische S ch w ie­

rigkeiten. Man kann entw eder Maschinenumformer oder aber auch ruhende Umrichter verw enden.

Die Spannung, bei der die Umformung vorgenom ­ men w erden soll, kann so gew ählt werden, w ie es mit Rücksicht auf die Maschinen bzw . Apparate zw eckm äßig erscheint, da beide Frequenzen von 0 stark verschieden sind, können ja auf beiden Frequenzseiten Transform atoren vorgesehen w er­

den. Hier liegt nun ein außerordentlicher Vorteil gegenüber der Gleichstromübertragung. Bei G leich­

strom muß unmittelbar bei den bei großen Ent­

fernungen ja nur möglichen sehr hohen Spannun­

gen umgeformt werden, w a s sicher immer als unangenehm bezeichnet w erden muß, auch dann, w enn einmal erprobte, brauchbare Lösungen hier­

für vorliegen w erden.

Vielfach w ird man überhaupt bei der Über­

tragung mit H albwellenfrequenz e i n e Umformung sparen und direkt in Generatoren die höhere Frequenz erzeugen. Man hat in den letzten Jahren auf dem Gebiet der Generatoren für höhere Fre­

quenz, die man für die Speisung von Elektroofen gebaut hat, sehr viel gelernt4) und man ist w ohl heute ohne w eiteres in der Lage, Generatoren für 3 0 . . . 5 0 MVA, w ie sie für W asserkraftm aschinen in Frage kommen würden, bei Frequenzen von 1 0 0 ...2 0 0 Hz zu bauen. Gleichspannung direkt in Generatoren zu erzeugen, kommt im G egensatz hierzu praktisch nicht in Frage, es müßten zu viel M aschinen in Reihe geschaltet w erden. Bei Gleich­

strom wird also eine doppelte Umformung immer erforderlich sein und w ir haben somit bei der Übertragung mit H albwellenfrequenz gegenüber Gleichstrom die zw ei Vorteile:

1. Umformung bei beliebig wählbarer Spannung.

2. Nur einm alige Umformung.

D as Schem a einer Übertragung mit H albw el­

lenfrequenz w ürde der Abb. 1 entsprechen.

Ich halte es nach V orstehendem für durchaus zw eckm äßig, die Übertragung mit H albw ellen­

frequenz, bei der keine grundsätzlichen techni­

schen Schw ierigkeiten mehr vorhanden sind, gegenüber der Gleichstrom übertragung, bei der die technisch brauchbare Lösung der Umformungs-

') T i t t e 1, G re nzle istung im Bau von Mittel- und Hochfrequenzm asc hin en, V D E-F achbericht 1937, S. 65.

16. O k to b e r 1938 Elektrotechnik und M aschinenbau, 56. Jahrg., 1938, Heft 42 543

frage noch nicht vorliegt, nicht ganz außer acht zu lassen. D em entsprechend beabsichtige ich w eitere Untersuchungen über verschiedene Spezial­

fragen w ie Verhalten der Isolatoren, der Schal­

ter, der Transform atoren, M aschinen bei den höheren Frequenzen, über Zweckm äßigkeit der Umformung in M aschinen oder ruhenden Appara­

ten u. dgl. anzustellen bzw . anstellen zu lassen.

Nachfolgend soll nur kurz das grundsätzliche Ver­

halten der H albw cllenfrequenz-Übertragung be-

Abb. 1. Schema einer Ü b e rtr a g u n g mit H albwellen­

frequenz.

züglich Spannung, W irkungsgrad und Stabilität behandelt werden.

Spannung.

Nach der Leitungstheorie lassen sich die Spannungsverhältnisse sehr schnell übersehen. Ist die Spannung am Ende der Leitung U 2 gegeben, so läßt sich je nach der Belastung am Ende sofort die Spannung in irgend einem Punkt £ (vom Lei- tungsende ab gerechnet) der Leitung errechnen.

Es wird ja

Us = ,Ü ,.S o f/? g + 3 1.3 .@ in f t . (1)*);

dabei ist

ß = ± |/3 T ® und 3 = f f

der W ellenw iderstand der Leitung. 91 ist der L ängs­

scheinw iderstand der Leitung je km und S der Q uerscheinleitw ert der Leitung je km. Bei Ver­

nachlässigung des Ohmschen L ängsw iderstandes und der Ableitung wird

Z —

V ~

U | = U2

y'3»

. . ( 2 )

s i n ö £ = 0 u n d c o s ö f = — 1;

w ir erhalten also, w as ja auch lang bekannt ist, am Anfang der Leitung U 1 — — U2, also die glei­

che Spannung w ie am Ende, nur um 180° gedreht, und zw ar unabhängig von der Belastung. D as ist selbstverständlich außerordentlich günstig.

*) Zum Beispiel F r ä n k e I, Theorie der W ech sel­

strö me.

W ichtig ist nun aber auch das Verhalten der Spannung auf der Leitung, also an irgend einem Punkt der Leitung. D ie Spannung ist hier nicht mehr unabhängig von der Belastung. Bei Leerlauf entspricht der Spannungsverlauf einer c o s-F u n k ­ tion, die Spannung wird also in der M itte der Leitung 0 und steigt dann in en tgegen ­ g esetzter Richtung an, bis sie bei voller L eitungs­

länge, also b e i b | = 7r dem Absolutbetrag nach

Abb. 2. S p a n n u n g län g s der Leitung bei versch iedenen Belastungen.

gleich der Spannung am Ende wird, entsprechend Kurve I, Abb. 2.

Bei Belastung der Leitung mit der natürlichen Leistung

( M _ q U ' , , _ i/*

\ N n a t — 3 • —y -, also J2 ^{— ~ y} , dabei U = P h a s e n s p a n n u n g w ir d

U | = U i . c o s h | - f - y U 2 .s in h ^ . . . ( 3 ) oder dem B etrage nach U$ = i / 2. D ie Spannung bleibt also konstant über die ganze Leitung ent­

sprechend Kurve II, Abb. 2.

Bei größerer B elastung als der natürlichen und cos cp = L0 am Anfang und Ende tritt schließ­

lich entsprechend Kurve III eine Spannungs­

erhöhung auf der Leitung ein, der größte S p an ­ nungsw ert (in der Mitte) wird:

U - 1 1 N

U m a x — U2 ^{• -T}}

M n a t

Wir können das Ergebnis über die B etrach­

tung der Spannungsverhältnisse bei der Halb­

w ellenleitung bzw . bei Übertragung mit Halb­

wellenfrequenz som it folgendermaßen zusam m en­

fassen: Die Spannungsw erte am Anfang und Ende der Leitung sind immer die gleichen. B ei B e ­ lastung mit natürlicher Last bleibt die Spannung auch auf der Leitung konstant, bei geringerer Leistung tritt auf der Leitung eine Spannungs­

verringerung, erst bei höherer Last eine Span­

nungserhöhung auf. Bis zur natürlichen Leistung kann daher der Spannungsverlauf als unbedingt günstig bezeichnet w erden.

W irkungsgrad.

Für die B erechnung der Verluste muß selb st­

verständlich der Ohmsche W iderstand der Leitung berücksichtigt w erden. (Die A bleitungsverluste sollen auch bei den w eiteren Überlegungen außer

544 Elektrotechnik und M aschinenbau, 56. Jahrg., 1938, Heft 42 46- O k to b e r 1938

acht gelassen w erden.) Es zeigt sich nun, daß bei den praktisch vorkom m enden Verhältnissen von -jj; |b e i der R W E-Leitung = 9'0 j der Strom - verlauf auf der Leitung durch den Ohmschen W iderstand nicht stark beeinflußt wird. W ir wollen daher so vorgehen, daß w ir den Strom rechnen ohne Ohmschen W iderstand und dann erst für die Berechnung der Verluste den Ohm schen W ider­

stand und den ohne W iderstand errechneten Strom einsetzen. Der Strom auf der Leitung wird r’)

3 |

3 s .

b

3 , = -

Auf der Leitung nimmt bei Leerlauf der Strom den in Kurve I, Abb. 3, bei natürlicher Last den in

- 3 i.

Abb. 3. Strom auf der Leitung bei vers ch ieden en Be­

la stungen.

Kurve II und bei höherer Last ( c o s < p = l -0 am Ende) den in Kurve III gezeichneten Verlauf.

Die Verluste w erden nun bei Drehstrom und n a t ü r l i c h e r L a s t

l-

= 3

U 2

Widerstand/km, Leitungslänge) R I

— N nat

also natürliche Leistung multipliziert mit dem Ver­

hältnis von G esam tleitungsw iderstand zum W ellen­

widerstand. B ei Leerlauf ergibt sich

(

Vo

J$ — J o .sin — • n, w obei J 0 U_

Z Strom in Leitungsm itte.

V0 = 3./<r ^{R I} b ln at L R

z ^(6).

Die Ohmschen Verluste bei Leerlauf sind also nicht w ie bei Gleichstrom Null, sondern entsprechend dem Strom, der auf der Leitung fließt, gehen sie gegen Vollast nur auf die Hälfte zurück. B ei Über­

last dagegen steigen sie entsprechend der Span- nunserhöhung in der Mitte der Leitung w eniger stark an als bei Gleichstrom . Abb. 4 zeigt diese Verhältnisse. Kurve I stellt die Ohmschen Verluste bei Gleichstrom, II bei H albwellenfrequenz dar.

Abb. 4. Verluste a b h ä n g ig von der Belastung.

Der Verlauf der Verlustkurve ist som it bei Gleich­

strom bei T eillast günstiger.

Stabilität.

Bei der Untersuchung der Stabilität sei der in dieser Hinsicht w ohl ungünstigste Fall der Ver­

w endung von Maschinenumformern angenom m en.

W ir haben also G eneratoren, die über lange Lei­

tungen Motoren speisen. Die Grenze der Stabilität ist dann erreicht, w enn eine Vergrößerung des W inkels zw isch en M otor- und Generatorpolrad keine Leistungserhöhung mehr bringt.

Abb. 5. Ü b e rtr a g u n g s s c h e m a mit Halbwellenfrequenz.

Die Verluste von M aschinen und Leitung sow ie die Sättigung der M aschinen sollen vorerst v e r ­ nachlässigt werden, auf ihren Einfluß muß später noch eingegangen w erden. Außerdem seien Ma­

schinen mit Vollrotor angenom m en.

In Abb. 5 ist das zw eipolige Ü bertragungs­

schem a, so w eit es jetzt interessiert, mit den v er­

w endeten B ezeichnungen aufgezeichnet.

W ir können außer den zw ei Leitungsgleichun­

gen (2 u. 4)

I Ui = U 2 .co sft§ |j-y !3 s. /L sin ft£,

/j

noch zw e i Gleichungen für die z w ei Synchron­

m aschinen aufstellen.

III Ua = 1 1 , 0 + / * . . 3 * ...(7), IV 11,0 = 11, 3 , ... (8).

(U20 bzw . U10 die Leerlaufspannungen der Ma­

schinen, die von der Erregung abhängen. a:2 bzw . x , die G esam tprim ärreaktanzen also Nutzreaktanzen plus Streureaktanzen der Maschinen.)

NORMAMETER C

Kapazitätsmeßgerät mit 5 Meßbereichen:

bis 103, 104, 105, 106, IO7 pF

m it 2 0 0 t e ilig e r A b le s e s k a la .

Vollständige Meßbrücke

mit ein geb au ten V e rg leic h sk o n d en sa to ren ein g eb a u ter S tab b atterie

an steck b arem ab g esch irm ten Su m m er und R e g elw id ersta n d für P h a se n a b g le ic h

E in fa c h e A u s w e r tu n g d e r A b le s u n g e n .

NORM A E r z e u g n is : z u v e r lä ß ig , p r e is w e r t !

N O R M A I N S T R U M E N T E N - F A B R I K

B O N W IT T & C o.

W IEN XI, F ic k e y s s t r a ß e 11

Für P rojek tieru n g und A usführung von Stark­

strom -F reileitu n gen w ich tig !

Durchhangs-Tabellen für Stark­

strom - Freileitungen nach den Vorschriften für Freileitungen —

EVW 18.

H era u sg eg eb en von Ing. Hanns KRAUTT u nter M itarbeit von Ing. 0 . WIMMER.

P r e is RM

Zu b ezieh en durch die

F a c h g r u p p e E le k tr o te c h n ik , G a s u n d W a s s e r im N S B D T ,

W ie n VI, T h e o b a l d g a s s e 12

g eg en V o rein sen d u n g d es B etrages oder per N a ch n a h m e zu zü g lich 20 Rpf.

N a c h n a h m e sp e se n

16. O k to b e r 1938 Elektrotechnik und M aschinenbau, 56. Jahrg., 1938, H eit 42 545

Da die Verluste im ganzen Ü bertragungskreis vernachlässigt sind, m üssen die Leistungen beider M aschinen en tgegen gesetzt gleich groß sein. Es genügt daher die L eistungsverhältnisse an einer M aschine zu studieren. Aus den vier Gleichungen die Größen Uj, U2, S 2 eliminiert, ergibt:

3 i

11,0

j ( x i 4 - &2) • cos b 1 4 - [ z — Xl .£C2\ . . f.

- z 1. sin b i

U 2

J (aii + * * ) ■ c o s b £ —j- Z Xi . a:2

. sin b §

(9),

3 i = 3 i i + 3 i u ... ( 1 0 ) . Die ideelle Leistung der M aschine w ird entspre­

chend Abb. 6 (M otorbetrieb)

N ( — 3 . J , . U 1 . c o s (pi,

N i = 3 . J , . U J0 . c o s t / u ... ( 1 1 ) . Der erste Teil des Strom es (J ii) liefert keinen B eitrag für die Leistung, da er senkrecht steht auf

Abb. 6. Z e ig er d iag ram m Abb. 7. Z eigerdiagram m d e r Synchronm aschin e. der Synchronm aschin e

bei natürlich er Leistung.

der Spannung U 10 (Gl. 9). Lediglich der z w e ite Teil (Jni) bestim m t die Leistung. D ie Richtung von J w i ist nun abhängig von der W inkellage von U20, die beliebig sein kann, je nach der Polradstellung der M aschine 2 gegen 1. W ir sehen sofort, daß die Leistung ein Maximum wird, w en n J,h in Phase liegt mit U 10, w a s dann der Fall ist, w enn U20 um

7Z TC

± — o d e r « . ? r ± — gegen U 10 verschoben ist, w eil Jni senkrecht auf U20 steht. Es geht also aus unseren Gl. (9 u. 11) hervor, w a s grundsätzlich schon bekannt ist, daß die m axim ale Leistung, also die G renzleistung gegeben ist, w enn die beiden

7Z

Polräder einen W inkel von ± — einschließen. Aber w ir sehen, daß das auch der Fall ist bei den

jjr

W inkeln n n + -^ (w obei n ganze Zahl sein soll).

Immer dann ist ja J , \ i in P h ase mit U 10.

D ie m axim ale L eistung kann demnach nach Gl. (11) sofort angegeben w erden, sie wird:

N m ax — ' 3 . U \ o - Ua

( x , -+ - * * ) c o s Bji —(— ( Z — p | . s i n §

Wir nehmen nun an, daß die Übertragung m öglichst mit der natürlichen Leistung erfolgen

soll, für die M aschinen soll daher die natürliche L eistung auch die Norm alleistung sein. D er Normal­

strom der M aschine w ird damit — w o b ei U die bei natürlicher Leistung über die Leitung kon­

stante Übertragungsspannung sein soll.

W ir nehmen w eiter an, daß die M aschinen so erregt sind, daß bei natürlicher Leistung die richtige, gew ü n sch te Spannung U und außerdem cos <jp = 10 an den Klemmen der beiden M aschinen vorhanden ist. Dann w ollen w ir untersuchen, w ie w eit w ir die natürliche Leistung übertragen können bei gegeb en en oder angenom m enen M aschinell- konstanten.

Abb. 7 zeigt nochm als das Spannungsdiagramm (Abb. 6) aber für den Fall der natürlichen Leistung.

] \

ü a 3 i — - x , wird

X i

und w ir können nach dem rechtw inkeligen D reieck ablesen:

' X i

t / 2+ t / 2 _{= £/>}10 2,

ebenso wird:

(/\W

y f +

S etzen w ir diesen W ert für U 10 und U20 in die Gl. (12) ein und betrachten w ir den Fall, daß die M axim alleistung gleich der natürlichen Leistung wird, so erhalten w ir mit

U 1 4 -

u !

(icI -|-£c2) c o s b . Z g - j - ^ Z — _s i nb $ g

( 13),

eine Gleichung für die Ermittlung der G renzent­

fernung £g bei der die natürliche Leistung gleich der m axim al übertragbaren Leistung wird.

Um ganz einfache, leicht übersehbare V er­

hältnisse zu bekommen, sei nun angenom m en, daß die über die Leitung zusam m enarbeitenden Ma­

schinen vollkom m en gleich seien. [Praktisch w ird das allerdings im allgem einen nicht der Fall sein, für den G enerator kommt w ohl m eistens ein Langsam läufer (W asserkraftgenerator) für den Motor des Umformers ein Schnelläufer in Frage, nach Gl. (13) kann auch hiefür die G renzent­

fernung erm ittelt w erden, x i oder x s = 0 würde zum B eispiel den Fall darstellen, daß an einem Ende ein starres Netz vorhanden wäre.J W ir setzen also x t = x t — x und Gl. (13) geht über in:

x -

Z

+ z

(12). 2 x x o s b c g - \ - [ z — -^ -j.sin & fg und daraus erhalten wir:

c o s b £ - 2 . Z . x Z~ —j— x “

l'O (14)

• ( 1 5 ) .

546 Elektrotechnik und M aschinenbau, 56. Jahrg., 1938, Heft 42 16. O k to b e r 1938

Führen wir noch das Leerlaufkurzschlußverhältnis / Kurzschlußstrom bei Leerlauferregung

Normalstrom U / x

ein

also

U / Z x = -

z

so bekommen w ir das endgültige Ergebnis:

2

cos b ^ -

x * + \

( 16).

S N S

Abb. 9. P olr adste llu ng bei verschie denen E ntfe rnungen.

W ir sehen, daß bei Entfernungen, die einem W inkel von n, 2 n , 3 n entsprechen, die Maschinen sich so verhalten, w ie w enn die Leitung über­

haupt nicht vorhanden w äre, die Leitung ent­

spricht einfach einer direkten Verbindung zw isch en den M aschinenklem m en, w o b ei allerdings immer bei n , 3 n , 5 n usw . bei einer M aschine Anfang und Ende der W icklungen vertauscht zu denken ist, so daß die Polräder der zw ei M aschinen im glei­

chen A ugenblick um 180° verschoben sind (Abb. 9).

D as Leerlaufkurzschlußverhältnis muß beim direkten Zusam m enarbeiten gleich großer Ma­

schinen größer sein, als sonst üblich, bei Arbeiten einer M aschine auf ein starres Netz. B ei Arbeiten ohne Sättigung sogar größer als L0. D iese B edin­

gung ist schon von den Schiffantrieben her, bei denen auch etw a gleichgroße M aschinen Zusam­

menarbeiten, bekannt. Auch bei der Halb- oder G auzw ellenleituiig besteht selbstverständlich diese Forderung, die ja immer eine Vergrößerung der M aschinentype bedeutet, w eil der erhöhte Erreger­

leistungsbedarf son st nicht untergebracht w erden kann. Aber die Forderung wird durch die Leitung nicht verschärft. Durch geeign ete W ahl der Ma­

gnetisierungsverhältnisse läßt sich die Überdim en­

sionierung durchaus in brauchbaren Grenzen halten.

W ir sehen also bis jetzt, solange w ir den Ohmschen W iderstand der Leitung vernachlässigen, daß die H albw ellenleitung das Zusam m enarbeiten der M aschinen in keiner W eise beeinflußt. Sicher wird aber doch der Ohm sche W iderstand nicht ganz ohne W irkung bleiben, und es soll nun noch eine etw a s unangenehm e W irkung des W ider­

standes kurz behandelt w erden.

B ei n und einem Vielfachen von n entspricht der K urzschlußwiderstand der Leitung praktisch einem Ohmschen W iderstand. U nsere M aschinen

Abb. 8. Verlauf der G renzentf ernung, a b h ä n g ig vom Leerlaufkurzschl ußverhältnis.

W ir sehen, daß die ürenzentfernung nur noch von diesem Leerlaufkurzschlußverhältnis abhängt.

W ir bekom m en nach der Gl. (16) den in Abb. 8 aufgezeichneten Verlauf für b £g abhängig von z (Der gestrichelte Teil der Kurven gibt mit Rück­

sicht auf S p a n n u n g ^ S t a b i l i t ä t keine brauch­

baren Verhältnisse.)

--- J W W W ---

Abb. 10. E rsa tz sc h e m a der M asch in en mit H albwellen­

leitung.

sind also jetzt nicht mehr direkt zusam m enge­

schaltet, sondern über einen Ohm schen W ider­

stand, der Ständerw iderstand beider M aschinen ist also erhöht (Abb. 10). D ieser erhöhte Ständer­

w iderstand vergrößert nun die negative Ständer­

däm pfung0) und es kann leicht der Fall eintreten, daß die Gesam tdämpfung negativ w ird. D ie positive Läuferdämpfung der M aschine muß daher durch Einbau einer kräftigen Däm pferwicklung m öglichst groß gem acht w erden. Gelingt es trotzdem nicht, stabile V erhältnisse zu bekom m en, so gibt es noch einen anderen sehr einfachen W eg, auf den noch kurz h in gew iesen w erden soll. Man wählt nicht die H albwellenfrequcnz, sondern eine etw a s höhere.

D er Kurzschlußwiderstand der Leitung ist damit kein rein Ohm scher mehr, sondern er bekommt eine induktive Kom ponente und da die negative Ständerdäm pfung in dem in Frage kommenden B ereich um so kleiner wird, je größer das V er­

hältnis der Induktivität zum Ohm schen W iderstand wird, wird sehr bald die Ständerdäm pfung auf ein zu lässiges Maß herabgedrückt sein.

Auch hinsichtlich der Stabilität bestehen also keine Schw ierigkeiten m it H albwellenfrequenz oder etw as größerer Frequenz zu arbeiten.

V ersuche.

Versuche, die an einer künstlichen Leitung vorläufig mit einer M aschine auf ein starres Netz arbeitend, durchgeführt w orden sind, bestätigen im G anzen die abgeleiteten B eziehungen durchaus.

Abb. 11 und 12 zeigen die Strom diagram m e einer Synchronm aschine die über verschieden

“) A. v. T i m a s c h e f f , Eine E rk lä r u n g der S c h w in g u n g s a n f a c h u n g bei Synchronm aschin e n, Sie m ens- Z. 15 (1935) S. 269.

16. O k to b e r 1938 Elektrotechnik und M aschinenbau, 56. Jahrg., 1938, Heft 42 ⁵⁴⁷

Abb. 11. S tr o m d i a g ra m m e einer S ynchronm aschine über vers chie den lange Leitungen arbeitend.

lange Leitungen (von 0 bis entsprechend 3250 km) auf ein starres Netz von T5F V, 50 Hz arbei-

220

V o

tet. D er W ellenw iderstand der künstlichen L ei­

tung beträgt (Ohm scher W iderstand vernach-

Abb. 12. S tr o m d i a g ra m m e einer S ynchronm aschine über vers chie den lange Leitungen arbeite nd.

(V erluste auf der Leitung g r ö ß e r als in Abb. 11.) lässigt) 12 f i , die natürliche Leistung der Leitung som it—— • 1 0 ~ 3= 4 k W bei einem Strom von 10*5 A. 2202 D ie N orm alleistung der verw en d eten Synchron­

maschine entspricht auch etw a diesem W ert, ihr Leerlaufkurzschlußverhältnis beträgt etw a l'O. Die M aschine, die als Schenkelpolm aschine ausgeführt ist, arbeitet bei den auftretenden Spannungen praktisch ohne Sättigung. B ei Stromdiagramm ent­

sprechend Abb. 11 w urde die Leitung mit geringem Ohmschen W iderstand betrieben. D as Verhältnis

~ ß - beträgt 27, dem entsprechend hat sich auch das Diagramm bei 3000 km nur w en ig gegen 0 km verändert.

B ei Stromdiagramm entsprechend Abb. 12 w urde dagegen mit einem Verhältnis = 60, also mit w esentlich größeren Verlusten gearbeitet, dem entsprechend geht auch die B elastbarkeit als Generator — Strom diagram m rückt ins M otor­

gebiet hoch — bei 3000 km stark zurück. Zum V ergleich sei nochm als auf das Verhältnis von

bei der 220 kV -R W E-Leitung hingew iesen, das 9'0 beträgt. L egen w ir die R W E-Leitung zu­

grunde und nehmen w ir an, daß mit ihr auf 1000 km mit 150 Hz übertragen w erden soll, so wird das Verhältnis = 9 . — 27, w ir kommen damit

R 50

auf die günstigsten V erhältnisse Abb. 11 entspre­

chend. B ei den Versuchen konnte beobachtet w er­

den, daß bei 3000 km und größerem L eitungsw ider­

stand die M aschine schon nicht mehr sehr stabil arbeitete. B ei 3250 km w ar im G egensatz hiezu die Dämpfung w ieder sehr stark positiv w irksam .

Zusammenfassung.

B ei Übertragung mit Halbwellenfrequcnz wird der Leitungsm aterialaufwand bei gleichem W ir­

kungsgrad größer als bei Gleichspannung. Dafür macht die Erzeugung der für die Übertragung erforderlichen hohen Spannungen keine S ch w ierig ­ keiten. D ie Spannungsverhältnisse auf der Leitung sind bis zur natürlichen Last sehr günstig, so daß keine Reguliereinrichtungen auf der Strecke erfor­

derlich w erden. Die W irkungsgradkurve verläuft bei Teillast etw as ungünstiger als bei Gleichstrom.

D ie Stabilität ist gesichert, die M aschinen verhal­

ten sich so, w ie w enn die Leitung nicht vorhanden w äre, bzw . w ie w enn der Ständerw iderstand der M aschine erhöht w äre.

Werkstofftagung Wien des Vereines deutscher Ingenieure im NSBDT am 15. September 19B8 in Wien.

Bis zum A nschluß an das Altreich ge h ö rte die österreichische W irtsch a ft zu jenen Gebilden, die unte r b e w u ß te m Verzicht auf U n ab h än g ig k eit ausschließlich mit dem w echselvollen Auf und Ab des W elth an d els verflochten sind. W ä h r e n d d a s neue D eutschland mit allen Mitteln seine u n u m s c h rä n k te Wirtsch aftsfrei heit ers trebte, w a r die von den D oktrinen des Liberalismus noch w e ite s tg e h e n d b eh errsch te W irtsch a ft der deu t­

sc hen O s tm a rk m e h r und meh r zum T um m e lp la tz des intern at io nal en F inanzkapita ls gew o rd en . Von der bei­

spiellosen A ufw ärtsen tw ick lu n g der deuts chen W irtscha ft und Tech n ik blieb sie völlig unberührt. Der hochqualifi­

zierte österreich ische Ingenieur und T e c h n ik e r m u ß t e tatenlos Zusehen, w ie seine B eru fs k am erad en im Altreich den technisc hen Fortschritt machtvoll vorantrie ben. Diese

krasse V ers chiedenartigkeit in W ir tschaftspolitik und industrieller E r z e u g u n g ist mit eine der U rs achen der Schw ierigkeiten, die bei der W iede rvereinigung beider L änder auf volkswirtsch aftlichem Gebiet b eseitigt w erden müsse n. F ür die Industrie d e r O stm a rk gilt es heute, den gew altigen V o rsprung einzuholen, den D eutschland in D u rchführung des zw eite n V ierjahre splanes auf den ver­

schied en sten Z w eigen der Tech n ik erru n g en hat. Die deu ts ch e W irtsch a ft nim mt h eu te in der Herstellung und V erarb eitu n g n eu er W erksto ffe den erste n Pla tz u n ter allen Ländern ein. Aber g e ra d e v on dieser Revolutionie- ru ng d e s W erk s to ffg eb ietes h a t der österreich ische U nte r­

nehmer, Ingenieur, Technik er, C hem iker usw . in der Praxis so g u t w ie nichts erfahren.

Um diesen Berufsgruppen ein Bild des derzeitigen

548 Elektrotechnik und Maschinenbau, 56. Jahrg., 1938, Heft 42 16. O k to b e r 1938

S ta n d e s der deuts chen W erks toffw irts chaft zu geben, v eran s taltete der Verein d e u ts c h e r Ingenieure im NS- Bund D eutscher Tech n ik im A ufträge der Reichsstelle für W ir ts c h a fts a u s b a u am 15. S e p te m b e r 1938 in W i e n eine W e r k s t o f f t a g u n g , die in s g esam t die n ach ­ stehend im A uszug mitgeteilten 14 V orträge b ek an n te r W e rk s to ff -F a c h m ä n n e r b rach te und von R eichsbahndire k­

to r Ministerialrat Dipl.-Ing. 0 . L i n d e r m a y e r VDI, Berlin, geleitet w urd e.

Den E rö ffn u n g sv o rtrag hielt der Leiter der Reichs­

stelle für W ir tsc h a fts a u sb a u , M ajor Dr.-Ing. A. C z i m a- t i s, Berlin, ü b e r „ P la n m ä ß ig e r W erk s to ffein satz“ . Er schilderte die Gru ndid een des zw eiten V ierjahre splanes und seine bisherig en A usw irkungen, in sbesondere im Hinblick auf den W erk sto ff ein satz. A bschließend folgte eine D arlegung der B ed eu tu n g des g ro ß d e u t s c h e n W ir t­

schaftsraum es.

Die Arbeiten der (j b erw ach u n g sstelle für Eisen u nd Stahl.

(Von Dr. D ’h e i 1, Leiter der te chnischen Abteilung der Ü berw achungs stelle für Eisen un d Stahl, Berlin.)

Als Folge der außerordentlichen Z u n a h m e des Eisen- und Sta hlbedarfes der deuts chen W irtsch a ft seit dem Jah re 1933 w a r die E rz e u g u n g s- und Leistungsfähig­

keit der W e rk e nicht m ehr in der Lage, mit der N ach­

frage Schritt zu halten. Die Ü b erw ach u n g s stelle für Eisen un d Stahl m u ß t e d a h e r M a ß n a h m e n ergreifen, um eine o r d n u n g s g e m ä ß e V e rso rg u n g mit Eisen und Stahl zu gew ährleisten. Zu diesem Zw ecke ist eine Anzahl A nord­

nungen und A nw eisungen zur A uftr agsregelung, L ag er­

h a ltu n g u. a. erlassen w orden. D a rü b e r h in aus w a r es je doch erforderlich, den öffentlichen un d privaten Be­

d a rfsträg ern K ontingente auf bestim m te E isenm engen für b eg ren zte Z eitabschnitte zuzuteilen. Die getroffenen Regelu ngen haben eine zw ec k e n tsp r e c h e n d e Verteilung d er erzeu g ten Eisen- und S ta h lm e n g e und dam it eine g eregelte E isen v erso rg u n g ermöglicht. Sie lassen eine A n p a s s u n g an die jeweiligen Erfordern isse des S taates und der W irtsch a ft zu.

Durch diese Reg elu ng stehen den E rzeugern und V erbrauchern Rohstoffe und Vorniaterial nur in fest­

g ele gtem U m fange zur V erfügung. Es w ä r e dadurch in vielen Fällen die D eck u n g des Alehrbedarfes an Fertig ­ erz eugnissen, der als Folge des W ir ts c h a fts a u fs c h w u n g e s e n ts ta n d e n ist, unmöglich gew esen, w e n n nicht durch stä rk e re A n w e n d u n g vo n W erk sto ff en, die ausschließlich a u s deuts chen R ohstoffv ork om m en g e w o n n e n w erden, u nd durc h die E ntw ic klung von N eukonstruktionen, die mit geringerem E isenaufw and als früher d a s gleiche Ziel erreichen, die V ersorgungslü cken h ätten geschlossen w e rd e n können. Die A la ßnahm en der ü b e r w a c h u n g s s t e ll e für Eisen und Stahl sind auf die E ntw ic klung und A n w en ­ d u n g devisenfreier W erksto ffe und eis en sp aren d er Kon­

struktionen außerordentlich fö rdern d gew esen. In vielen Fällen konnte einer te chnischen N eueru ng, die im Zuge des V ie rjahre sp lanes entw ic kelt w urd e, der W e g zur praktisch en A n w e n d u n g g e e b n e t w erden. So w urden beispielsweise noch vor kurz em S c h a c h ta b d e c k u n g e n für F a h rb ah n en ausschließlich a u s G ußeisen mit einem G e­

wicht von e tw a 200 . . . 300 kg hergestellt. Der teilweise A ustausch von G ußeisen du rc h Beton m achte es möglich, S ch a c h ta b d e c k u n g e n für s tä rk ste B ean sp ru ch u n g en mit w e n ig e r als 150 kg Eisen herzustellen, ln einer G r o ß s t a d t h at man s o g a r mit Schach ta b d eck u n g en , die nu r 65 kg Eisen enthalten, seh r gu te Erfolge erzielt. Die E r p ro b u n ­ gen auf dem P rü f sta n d haben ergeben, d a ß die B eto n­

g u ß a b d e c k u n g e n h a lt b a re r als die g u ßeis ernen Ab­

deckungen sind. Diese E rgebnisse sind durc h die Erfah­

ru n g b e stä tig t w orden. Bei eisernen Öfen hat man ge­

lernt, die geforderte W ä rm e le istu n g mit einem seh r geringen E ise n a u f w a n d zu erreichen. Die in den letzten M onaten erzielten Fortschritte erm öglichen es, eiserne Öfen mit einem E isen au fw an d v on un te r 10 kg je 1000 W E d i Heizleistung herzustellen. Beim Kachelofen norm ale r G rö ß e k o m m t m an s o g a r mit 4'5 kg je 1000 W E /h aus.

Beachtliche Eiseneinsparungen lassen sich durch N orm ung und T y p isie ru n g erreichen. Die alleinige Z u­

la s su n g eines E rzeugnisses in g e n o rm te r A usführung scheidet alle technisch unvollkomm enen und häufig m ehr

Eisen en th alte nen Erzeugnisse a u s und v errin g ert die Lagerhaltu ng. Beispielsweise ist auf dem K analgußgebiet eine S o n d erb er ein ig u n g mit dem Erfolg v o rg en o m m en w ord en, d a ß h eute bei einer K analgußgie ßerei nur noch e tw a 10 vH von den T y p e n , die fr üher herges tellt w u r ­ den, erz e u g t w e rden. Mit diesen T y p e n ist in allen Fällen technisch und wirtschaftlich einwandfrei zu arbeiten.

Die Armut d e s deuts chen B odens an Legie rungs­

metallen für Edelstahle ist A nla ß gew esen , nach Stählen zu su ch en , die mit geringerem D evisenaufw and als bisher d a s Gleiche leisten. So w u rd e die b e k a n n te 18-8-Legie- ru n g (18 vH Ni, 8 vH Cr) fr üher s e h r viel in der Besteckindustrie v e rw a n d t. Heute ist an ihre Stelle ein C h ro m m a n g a n s t a h l g etr ete n, der ru nd 30 vH w e n ig e r Devisen erfordert. An Stelle von vers chleißfesten Stählen, insbesondere M a n g a n h a r tsta h l, h a t sich völlig aus deu ts ch en Rohstoffen herg este lltes H artporzellan und Schm elzbasalt h e rv o r rag en d b e w ä h rt. Beispielsweise sind mit diesen W erk sto ff en ausgekleid ete Schurren lä n g e r ha ltb a r als bei A usk le idung mit legiertem Stahl. A u ß e r­

dem ist der K o sten au fw an d für die H erstellung geringer.

Im Sta h lb au ist die V e r w e n d u n g g e s c h w e iß t e r K onstruktionen und vo n Stäh len ho h e r Streck g ren ze und die durc h erzielbar e E iseneinsparung bekannt, ln A us­

w irk u n g der A iaßnahnicn der E is e n b e w ir tsc h a ftu n g wird von d ie ser Möglichkeit in g ro ß e m U m fa nge G ebrauch gem ac ht.

Die A rb eiten der ü b e r w a c h u n g s s t e ll e für unedle Aletalie.

(Von Dipl.-Ing. H. H e r t t r i c h VDI, Berlin.) Die E ig en arten der Herkunft, Erzeugung, Besc haf­

fu n g und des V erb ra u c h e s der einzelnen Rohstoffe b e ­ stim m en die M ethodik ihrer B ew irts chaftung. D as G ebiet der Nichteisenmetalle e rh ält sein b e so n d e r e s G e p rä g e durc h die g r o ß e Vielzahl der Afetalle und ihrer Rohstoffe, die g rö ß ten teils völlig v erschie denen physikalischen, chem ischen u nd technologischen Eig en schaften , die a u ß e r ­ gew öhnliche Mannigfaltig kei t ihrer V erw endung, vo r allem a b e r durc h die Verteilu ng ihrer Herkunft und Be­

schaffu ng auf fast die ga n z e Erdoberfläche, die Vielheit der Einflüsse auf den zw ischensta atlichen Mietallhandel und insbesondere durc h die jew eils g a n z versch ieden en Verhältniszah len d e r E ig e n e r z e u g u n g zum V erbrauch der einzelnen Metalle. In klarer Erkenntn is dieser Sachla ge w u rd e u n m ittelb ar nach Beginn der M etallbew irts chaftung begonnen, die M a ß n a h m e n der Besc haffung und Ver­

te ilung durc h sch öpferische A rbeit zu ergänzen, die sich auf die D ynam ik der technisch-wissen schaf tlichen E nt­

w ic klu ng und F o rs c h u n g sow ie der te chnisch-w irts chaft­

lichen Seite der G ü te re r z e u g u n g gründet. Ein nach auß en h in b e so n d e r s k ennzeichnendes Alerkmal dieser A rbeit ist d a h e r frühzeitig — und rechtzeitig — d a s Ver­

w e n d u n g s g e b o t g e w o rd e n . Es ist völlig a b w e g ig , nu r seine n egative Seite zu sehen. D er V erbrauch kann auch mit a n d e re n Mitteln ein g e s c h rä n k t w erden. Eine der H a u p ta u fg a b e n d e r V e rw e n d u n g s v e rb o te ist es, klare G rundlagen für den Ein satz der A usta uschsto ffe und dam it für den Ausb au d e r K apazit ät ihrer E r z e u g u n g s ­ anla gen zu geben. Für die Hersteller der auf A u stau s ch ­ stoffe um gestellten E rzeugnisse a b e r w ird a u ß e rd e m die bisherig e W e tt b e w e r b s l a g e erhalten. Die V e r w e n d u n g s ­ verbote und V erw e n d u n g s g e b o te , zum Beispiel für Alagnesium, haben d a r ü b e r h in aus auch den A bsatz der deuts chen Roh- und W erksto ffe in ein er Zeit zu sichern, in der die V e rso rg u n g mit ausländischen Rohstoffen leicht ist. Nicht w e n ig e r w ic htig zur E n tl a s tu n g der R ohsto ffversorgung ist die E rh a lt u n g der Altstoffe.

D ah er w u rd e n auch bere its fr ühzeitig A faßnahmen zu ihrer S a m m lu n g und V erw e r tu n g , v o r allem a b e r für die E n tw icklung neuer Verfahren der A ufarbeitu ng o d er T r e n n u n g mit hohem Rein gehalt eingeleitet.

Bei der V orbereitu ng und D u rch fü h ru n g der U m ­ s t e ll u n g s m a ß n a h m e n bedie nt sich die Ü b erw ach u n g s stelle der M itw irk u n g der G ru p p en der gew erb lichen W irtschaft.

Die w issenschaftlichen und technischen A ufg aben w e rd e n dabei in e n g er G em eins chaftsarbeit mit der W is sen sch aft durc hgeführt. In zahlreichen Fällen ist die E ntw icklungs­

arbeit, die von d e r W ir tsc h a ft geleistet wird, b e so n d e r s wertvoll. Die technisch-wissensc haftlic hen Vereine und

Elektrisches Licht, erzeugt durch die m illionenfach bewährten O s r a m - [0 ]-L a m p e n , ist so billig, dafe Lampen unter 40 D lm im Haushalt nicht mehr ge­

ibraucht werden sollten. Gutes Licht schont die Augen.

die deluiíu*ne*t-JUuti^etHÍi den* QaeantiesieMpel pie den yecinqenW(rtfoeebxiucU

Jede O sram - 0 ] - Lam pen-V er­

packung trägt diese Marke

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„ V e r f a h r e n u n d V o r r i c h ­ t u n g z u m S p u l e n w i c k e l n I n n e r h a l b e i n e s Im w e ­ s e n t l i c h e n r i n g f ö r m i g e n

H o h l k ö r p e r s “ w e rd e n K ä u fe r o d e r L iz e n z ­ n e h m e r g e s u c h t.

G efl. A n fra g e n sin d zu ric h te n u . , N . L. 24097/5206"

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6 42/38

16. O k to b e r 1938 Elektrotechnik und Maschinenbau. 56. Jahrg., 1938, Heft 42 549

ihre Arb eitsg em ein sc hafte n sind h eran g ezo g en word en, um die kon stru ktiven Aufg ab en , nicht nur der eig ent­

lichen Umstellung, so ndern auch der Werkstoff- und b e a n sp r u c h u n g sg e re c h te n G estaltu n g zur unm ittelbar en V erm inderung des W e rk s to ff a u fw a n d e s so w ie zur mittel­

ba re n W erk s to ffersp arn is du rc h E rh ö h u n g der G üte und Leb en sd au er zu bearb eite n. Die gleiche A ufg abe hat viel­

fach die N orm ung. Zahlreiche U mstellnormen sind ver­

bindlich erklärt w orden.

Mit dieser zielstrebig gele nkten E ntw ic klungsarbeit sind zahlreiche U m stellungsaufgaben in überraschend kurzer Zeit ge lö st w orden. S tän d ig w erden im mer neue A ufgaben in Angriff genom m en. W e n n die W erk sto ff - u m ste llu ng b e so n d e r s sc hw ie rig e technische und w irt­

schaftliche A ufgaben auslöst und die allgemeine Kenntnis d es S ta n d e s der T e c h n ik nicht zu ihrer Lösung ausreicht, s o r g t die U berw ach u n g s stelle für den A usta usch speziel­

ler Erfah rungen .

So konnte n auf den Geb iete n des Bauw esens, der Elektrotechnik, des allgem einen Maschin en- un d A p p a ra te ­ baues, des F ah rzeu g b au es , der Feinm echan ik und Optik, der M e t allw aren erzeu g u n g um fangre iche U m stellungs­

m a ß n a h m e n d u rchgeführt w erden. Hierbei ist die Güte d er davon betroffenen E rzeugnisse nicht nur gehalten, so ndern vielfach v e rb e s se rt w orden. Es sei zum Beispiel erinnert an die dem M essing überlegene Schla gbiege­

festigkeit vo n Z in klegie ru ngen; an die Fortschritte, die die V erw e n d u n g der Leichtmetalle bringt, sei es im F ah rz e u g b a u und in an d eren Gebieten durch die W ir­

kung der G ew ichtsverm inderung, sei es durch die Lei­

s tu n g s e r h ö h u n g infolge der V erm inderung der Massen von Maschinenteilen, die starken Ä nderungen der Be­

w e g u n g s v o r g ä n g e unte rw orfe n sind; an die Fortschritte, die vielfach der A pp a ra te b a u durc h die V e rb u n d w e r k ­ stoffe erfährt; an die höhere Verschleißfestigkeit der C hrom -M oly bdän-Stä hle g e g e n ü b e r den Chrom-Nickel- Siählen un d v. a. m.

Die U m la g e r u n g des W erksto ffein satzes, zum Bei­

spiel von Kupfer auf Leichtmetalle, Zinklegierungen, V erbundm aterial und nichtmetallische Werk sto ff e, von Zinn auf Blei, Leichtmetalle usw., w ie deru m von Blei auf Zink, organische und keram ische Werk sto ff e, hat das Ergebnis, d a ß seit Beginn der M etallbew irts chaftu ng die Einfuhr der hochdevis enbela ste te n Rohstoffe mit ge w issen S ch w a n k u n g e n a n n ä h e rn d gleich geblieben oder g a r g e ­ s en k t w orden ist. B esonders augen fällig ist das E rg ebnis der U m ste ilu n g sm a ß n a h m e n , w e n n die Entw ic klung des Bed arfes der hochdevis enbela ste te n L ager auf den Anstieg d e r B eschäftig ung der metallvera rb eite nden Industrie­

zw eig e bezogen wird.

Diese A ufg abe konnte nur gelö st w erden, weil die Ü b erw ach u n g s stelle auf G ru nd ihres Einblickes in die politischen Z u s a m m e n h ä n g e und zugleich infolge ihrer e n g e n Z u s a m m e n a rb e it mit der W ir tschaft ü b e r die unm ittelb are Kenntnis aller Einflüsse auf die G ü teerzeu ­ g u n g und aller Mittel für die sinnvolle Lenkung des M etallein sa tzes verfügt.

W erkstoffersparnis durch konstru ktive M aß n ah m en . (Von Prof. Dr.-Ing. A. T h u m VDI, D a rm s ta d t.)

Die L eistungssteigerung u nserer Konstruktionen ist ausschließlich zu einer Frage der G ew ichtsverm inderu ng, die gleichzeitig eine W erk s to ff e in sp a r u n g bedeute t, g e ­ w o rden. Diese G ew ich tsv errin g eru n g ist nur s o d u rch ­ zuführen, d a ß die Festig keit des W erksto ffes in den ein­

zelnen Maschinenteilen wesentlich m ehr a u s g e n u t z t wird, als dies bisher der Fall w ar. Mit Hilfe der alten Kon­

struktionsleh re, die von zu idealisierten V oraussetzungen au s g i n g und deshal b d a s W erksto ffverhalten nur o b e r­

flächlich beschreib en konnte, ist ein Fortsc hritt allerdings nicht möglich.

D a die Gesta ltfestigkeit eines W erks toffes st a rk von der ä u ß e re n G esta lt des M aschinenteiles un d von d e r Art der B e a n s p ru c h u n g a b h ä n g t, müsse n diese Ein ­ flüsse bei der Festig k eitsb erech n u n g un d -Verbesserung sorgfä ltig berü cksic htig t w erden. Dazu ist notw endig , bei den an einem Bauteil angreifenden Kräften alle, beso n d ers wechse ln de, Z u sa tz b e la stu n g e n mit in Berechnung zu ziehen. Beim Entw urf der Bauteile sind K erb wirk ungen, b e so n d e r s bei w ec h se ln d e r B eanspruchung, möglichst zu

vermeiden. W e rd e n aus kon stru ktiven G rü nden Kerben (W elle nabsätz e, Ö lbohrungen usw .) a n g e b ra c h t, so m u ß die Höhe der dadurch e nts te henden S p an n u n g ss p itze festgestellt w erd en. Hierfür sind neuzeitliche Fein­

d eh n u n g s m e s s e r gut geeig net. In welchem U m fa nge eine solche S p an n u n g ss p itze die G estaltfestigkeit des W e r k ­ stoffes beeinflußt, ist bei den einzelnen B e an sp ru ch u n g s - möglichkeiten sehr vers chieden . Um die Festigkeit zu erhöhen, kann m an e n tw e d e r in vielen Fällen die Kerb­

w irkung mit Hilfe v erschie dener Verfahren mildern, oder a b e r die B e a n sp ru c h u n g selbst hera bsetz en, w a s b e ­ so nders bei S c h la g b e a n sp ru c h u n g durc h Schaff ung von

„D eh n län g en “ s e h r w irksam geschehen kann.

G ro ß e V erbesserungen d e r D au erh altb ark eit lassen sich durch verh ältn ism äß ig einfache M a ß n a h m e n bei Schw eiß v erb in d u n g en erzielen, die den Nietv erbin dungen nicht nur durch g eringes G ew icht und leichtere Herstel­

lung, so ndern bei sorgfä ltig er A usfü hru ng auch an F estig ­ keit überlegen sind. Bei Mas chinenteilen, die m eh reren B ea n sp ru c h u n g s a rte n wie B ie gung und V erdrehung gleichzeitig unterw orfe n sind, kann durch zw e c k m ä ß ig e W ahl der Form nicht nur die Haltbarkeit, so ndern meist auch die Steifigkeit gesteig ert w erd en, w a s für W e r k ­ zeugm aschin en von g r o ß e r B ed eu tu n g ist. B eso nders wichtig ist die W a h l des W erk sto ffes, wenn K onstr uk­

tionsform und B ean sp ru ch u n g festliegen. Hierfür sind nicht n u r D auerfestigkeit und Kerbempfindlichkeit, s o n ­ dern oft auch Zeitfestigkeit und Verfestig ungsfähig kei t entscheidend.

Aus dieser verwickelten Beeinflussung des W e r k ­ stoffes durch die ä u ß e re n B e triebsbedingungen ergibt sich d i e d r i n g e n d e F o r d e r u n g a n d e n K o n ­ s t r u k t e u r , d e n W e r k s t o f f n i c h t w i e e i n e T a b e l l e v o n K e n n z i f f e r n z u b e h a n d e l n , s o n d e r n d u r c h a n s c h a u l i c h e B e t r a c h ­ t u n g d e s i n n e r e n V e r f o r m u n g s - u n d B t u c h m e c h a n i s m u s d e n W e r k s t o f f e i g e n ­ t ü m l i c h k e i t e n R e c h n u n g z u t r a g e n u n d s o g l e i c h z e i t i g d a s S t r e b e n n a c h s p a r ­ s a m s t e r V e r w e n d u n g v o n R o h s t o f f e n z u u n t e r s t ü t z e n u n d a n d e r L e i s t u n g s s t e i ­

g e r u n g d e r d e u t s c h e n T e c h n i k m i t z u ­ a r b e i t e n .

W erkstoffersparnis in d e r Fertig ung.

(Von Oberin g. W . M e i e r VDI, Berlin.) Ist „L eistu n g sv erd ich tu n g “ ein G ru n d s a t z der R ationalisierung überhaupt, so wird sich die L eistungs­

verdichtu ng in der K o n s t r u k t i o n von vornherein sc hon in einer V erkleinerung der Stückgew ichte und -b em essu n g en äu ß e rn , w äh ren d sie in der F ertig ung lange g e n u g vorw ie gend auf E in sp aru n g von Arbeits­

zeiten hinwirkte.

Durch im mer neue D u r c h g e sta ltu n g des einzelnen Bauelem entes, durc h V ereinfach ung des K onstr uktions­

aufb aues, w obei unte r U m ständen g anze Teile fortfallen, so w ie du rc h geschickte W erksto ff-W ahl ist die K onstr uk­

tion von jeher dem Streb en des Ingenieurs nach gering­

stem Aufw and für höchste W irkungen gefolgt. Diese T e n d e n z w u rd e in den letzten Ja hren durch die b e w u ß te A usschaltu ng d evis enbela ste te r Stoffe in b estim m te Bahnen gele nkt und verstä rkt. Für die W erksto ffum stel­

lung gelten folgende Richtlinien:

1. G rundsätzlich wird die N otw endig keit des hoch­

wertigen Stoffes z u n ä c h st überprüft.

2. Die Stoffwahl wird verfeinert nach T e il b e a n s p ru ­ chungen , der Teil gegebenenfa lls a u s vers chieden en Sto f­

fen zu sam m en g es etzt.

3. W o d evis enbela ste te Stoffe k ein es w eg s durch entsprechende Heimstoffe a u s g e t a u s c h t w erden können, wird d a s W erk s tü ck bis auf d a s letzte, un b ed in g t not­

w endig e M a ß verkleinert usw.

Im B e t r i e b handelt es sich m ehr um die Auf­

gabe, den t o t e n Stoffa ufw and (Abfall und A u ssc h u ß ) gering zu halten.

Beim W ers to ff als H alb zeug bieten sich hier die Möglichkeiten:

G ünstigste Vorform des Stoffes!

G ü n stig ste Lagereinheit!

Abfallarm trennen! Reste w ie d e r v e rw enden!