INHALT: E . K a a n : Dio Eröffnung des elektrischen Betriebes au f der Nordrarapo der Tauernbahn. S. G61. — M. V i d m a r ; Das Jocligesetz bei T ra n s
formatoren. S. 662.— E. W e b e r : Die W eltausstellung in Chikago 1933. S. 669 — RUNDSCHAU: Der Einfluß von höheren Harmonischen der Klemmen
spannung auf die Betriebseigenschaften des Einphasen-Bahnm otors. S. 670. — Z u r Theorie der Drehstrom-Einphasenstrom-Uniforniung mit Hfillkurvcn- Um richteru. S. 671. — Zum Problem des Emis3ion.smccbanismu3 von Oxvdkathodeu S. 671 —
PATENTBEK1CHT. S. 671. - VEUE1NS-NACHR1CUTEN. S 672.
H&B
P R O F I L U X
D ie se s g ro fje L ic h tz e ig e r-G e rä f dient in g e räu m ig en K esse lh ä u se rn , M asch in en- und M o n tag e h alle n zur A n z e ig e v o n w ichtigen Mefygröfjen, d ie auf w eite Sicht a b le sb a r sein so lle n . D ie deutlich e rk e n n b a re Lichtm arke w a n d ert entlan g d e r b eleuchteten S k a le und folgt stetig — nicht ruckw eise — d e n S ch w an k
u n g e n d e r M efjgröfje.
Elektrische und w ärm ew irtschaftliche M efj- gröfjen aller A rt w e rd e n auf d ie se W e is e an g e ze ig t.
P ro filu x -M e h rfach g e rä fe g e b e n , als H a lle n sch ild er g ebau t, A uskunft ü b e r d ie Betriebs- v erh älfn isse . A u ch k ö n n en mit roten Licht
m arken B efe h le g e g e b e n w e rd e n , w e lch e r Stand d e r M efjg rö fje zu erreich e n ist.
H A R T M A N N & B R A U N
A-G FRANKFURT/MAIN
Generalvertreter: Dr. Paul Holitsdier & Co
ft»!
, S ta rh e m b e rg g a sse 4-6 T el. A U - 4 7 - 5 - 5 0
E. und M. 5 3. Jahrg. Heft 51
(Seiten 6 6 1 - 6 7 2 )
W ien , 17. 12. 1933
ELEKTROTECHNIK
I 7 N B ______
MASCHINENBAU
ZEITSCHRIFT DES ELEKTROTECHNISCHEN VEREINES IN WIEN
VI. THEOBALDGASSE 12
Der neue technische
Kompensator
ein handlicher Meßkoffer zum einfachen, schnellen. Über
prüfen und Nacheichen elektrischer Temperatur-Meßgeräte.
Stets meßfertig , einfache Bedienung und unmittel
bares Ablesen der nachzuprüfenden Spannung.
Große Meßgenauigkeit und hohe elektrische Empfindlichkeit.
SIEMENS & HALSKE A. G.
Wienerwerk, Wien III, Apostelgasse 12
2
51/33Elektrotechnik und Maschinenbau
Zeitschrift des Elektrotechnischen Vereines in Wien
Schriftleitung: Ing. A. G rü n h u t
Nachdruck nu r mit Bewilligung der Schriftleitung, auszugsweise Wiedergabe n ur mit Angabe der Quelle „E . u. M. Wien“ gestattet.
H eft 51 W ien , 17. D e z e m b e r 1933 51. J a h r g a n g
661
Die Eröffnung des elektrischen Betriebes auf der N ordrampe der Tauernbahn.
Am 15. Dezember 1. J. wurde der elektrische Betrieb auf der Strecke S c h w a r z a c h - S t . V e i t — M a l l n i t z , das ist auf der Nordrampe der Tauernbahn und durch den Tauerntunnel, in G egenwart des Bundespräsidenten, des Bundes
kanzlers, der Bundesminister für Handel und Ver
kehr und für Finanzen, und der beteiligten Behör
den feierlich eröffnet. Damit ist die schon im Jahre 1920 in Aussicht genommene, in das P rogram m des Elektrisierungsgesetzes vom 23. Juli. 19201) aufgenommen gewesene Elektrisierung der T au e m - bahn, die seinerzeit aufgeschoben wurde, zunächst wenigstens auf der nördlichen Zufahrtsstrecke zum Haupttunuel und in diesem selbst verwirklicht worden.
Dank dem Vorhandensein des im Jahre 1929 eröffneten M allnitzkraftwerkes2), das ja schon seinerzeit in erster Linie für die Speisung der Tauernbahn bestimmt war, jedoch bis heute nur zur Versorgung der Hauptlinie westlich von Salz
burg mitherangezogen w orden ist, und der zuge
hörigen 55 kV-Ubertragungsleitung vom Mallnitz
w e rk zum Unterw erk Schwarzach-St. Veit w a r es möglich, die Elektrisierung dieser 46-5 km langen Teilstrecke mit ganz außergewöhnlich geringen Kosten von insgesamt 3-2 Mill. S durchzuführen.
Diese geringen Anlagekosten im Verein mit dem Umstand, daß die aus dem westlichen 55 kV-Netz entnommene Energie aus den derzeit rund 70 Mill.
kWh betragenden jährlichen Überschüssen ohne irgendeine Erweiterung von Kraftwerksanlagen vollkommen kostenlos zur Verfügung steht, w erden es gestatten, trotz des verminderten Verkehres innerhalb weniger Jahre die aufgewendeten Mittel durch unmittelbare B etriebserspam isse 'hereinzu
bringen. Der Energiebedarf der nunmehr elektri
sierten Strecke beträgt derzeit rund 6-5 Mill. kWh ab Kraftwerk.
Die Nordrampe der Tauernbahn ist eingleisig, der Tunnel mit Anschlüssen zwischen Böckstein und Mallnitz zweigleisig. Die Bahn überwindet einen Höhenunterschied von 635 m und durchfährt fünf Tunnels, daunter den 8551 m langen Scheitel
tunnel. Die größte Steigung beträgt 27 vT, der kleinste Krümmungshalbmesser 250 m.
Die S trecke w ird im nördlichen Endpunkt vom bestehenden U nterw erk Schwarzach-St. Veit ge
speist, das bis auf einen Ölschalter für die Fahr-
’) E. u. M. 38 (1920) S. 478.
-') A. H r u s c h k a , E. u. M. 50 (1932) S. 689, 708.
leitung keinerlei Erweiterung erfahren mußte. Es enthält drei Umspanner von je 2100 kVA Grund
leistung für 2‘5fache Überlastung durch 10 min.
Diese Umspanner setzen die Spannung auf 15 000 V bei
löVa Hzherab.
Die Fahrleitung ist nach der schon auf allen Strecken östlich von Innsbruck angewendeten Ein
heitsbauart der Österreichischen Bundesbahnen3) ausgeführt. Der Profilfahrdraht aus Hartkupfer hat 100 mm2 auf der Strecke und über den Bahnhof- hauptgleisen, 652 mm über den Nebengleisen. Er wird von einem Bronzetragseil von 35 m m 2 ge
tragen, auf der zweigleisigen Strecke Böckstein—
Mallnitz hingegen w ird zur Erhöhung der Leit
fähigkeit ein Kupfertragseil von 70/ m m 2 v erw en det. Im ganzen w urden 73 Gleiskilometer, davon 49 auf der offenen Strecke, ausgerüstet.
Gegenüber der bisher verw endeten Bauart sind zwei Abweichungen bemerkenswert. Zunächst werden in den Stationen nicht mehr Querseilauf
hängungen verwendet, sondern Einzelmaste zwi
schen je zwei Gleisen oder Joche; Tragseil und Fahrleitung w erden auch in den Stationen durch Gewichte selbsttätig nachgespannt, wobei Dreh
ausleger für unabhängige Längsbewegung von Tragseil und F ahrdraht verw endet werden. Diese Anordnung erlaubt eine kleinere Bauhöhe und damit die Verwendung leichterer und billigerer Maste. W eiters w urden auf der Teilstrecke S chw ar
zach-St. Veit—Dorfgastein Altschienenmaste auf
gestellt, die aus je zwei Altschienen (entweder unter 90° verdreht oder mit versetzten Köpfen parallelgestellt und durch Schnallenbleche verbun
den) in den B ahnw erkstätten mittels elektrischer Schweißung hergestellt wurden. In zwei längeren eingleisigen Tunnels ist das Tragseil fest v e r
ankert, in zwei anderen kurzen eingleisigen Tunnels sind Tragseil und F ahrdraht (als „verlängerte Fest
punkte“) v e rankert; das gleiche gilt wegen der geringen Tem peraturschw ankungen für den Schei
teltunnel, mit Ausnahme von je zwei 500 m langen Abschnitten nächst den Tunnelenden.
Die normale Spannfeldweite ist 60 m. Das Tragseil trägt den F ahrdraht mittels lotrechter Hänger, mit einem Zickzack des letzteren von 2 X 4 0 0 (in Tunnels 2 X 2 0 0 ) mm. Die F ahrdraht
höhe ist 5750 mm, in Tunnels und bei niedrigeii Unterfahrten 4950 mm über Schienenoberkante.
■') E. u. M. 43 (1925) S. 345; 44 (1926) S. 385;
46 (1928) S. 805.
662 Elektrotechnik und Maschinenbau, 51. Jahrg., 1933, Heft 51 17. Dezember 1933 Die Spannabschnitte, mit einem Festpunkt in der
Mitte, sind bis zu 1200 m lang und voneinander durch S treckentrenner mit Luftisolation getrennt. Außer
halb der Tunnels w erden Motorisolatoren (mit Vollkern) mit einfachem Schirm, in den Tunnels Doppelschirmisolatoren verwendet. An der Her
stellung der Fahrleitung w a ren alle vier österreichi
schen Elektrizitätsgroßfirmen (A. E. Q.-Union E. G., B rown-B overi-W erke, Elin A.-G. und ö s te rr . Siemens-Schuckert-W erke) beteiligt.
Als Triebfahrzeuge werden mit Rücksicht auf den noch mit 16 t beschränkten Achsdruck v o r
läufig Lokomotiven der Arlberglinie verwendet, und z w a r von der Achsfolge 1 C — CI (Reihe 1100) mit 2280 P S Stundenleistung4) und 1 C 1 (Reihe 1029) mit 1290 P S Stundenleistung5), beide für Sclmell- und P e r s onenzüge, ferner solche der Achsfolge E
4) E. u. M. 41 (1923) S. 361. — 5) E. u. M. 42 (1924) S. 541.
(Reihe 1280) mit 1400 P S Stundenleistung0) und B p—B 0 (Reihe 1170.100) mit 1400 P S Stunden
leistung7) für die Güterzüge.
Die Ersparnis an Reisezeit im elektrischen B e
trieb erreicht, ganz ähnlich wie auf dem Arlberg, bei den personenführenden Zügen 2 2 . . . 25 vH, bei den Güterzügen 50 vH in der Bergfahrt (in der Talfahrt kann solange nichts erspart werden, als die Güterzüge von Hand gebrem st werden).
Es ist zu hoffen, daß die Fortsetzung des elektrischen Betriebes über Mallnitz hinaus auf der Südrampe bis Spittal-Millstättersee in der nächsten Zeit genehmigt w erden wird. Hiedurch könnte die Ausnützung der Lokomotiven und des Personals beträchtlich gesteigert und die Rauch
plage auf der 11 Tunnels enthaltenden Südrampe
beseitigt werden. E. K a a n .
°) E. u. M. 44 (1926) S. 386; 51 (1933) S. 556.
r) E. u. M. 51 (1933) S. 557.
Das Jochgesetz bei Transformatoren.
Von Dr. techn. Milan .V idm ar, ord. P rofessor an der ju g o sla w isch en Universität Ljubljana.
D e r T ra n s fo rm a to r w ird b a ld 50 Jah re alt sein. I m j a h r e 1885 b ra ch ten b e ka nntlich B l ä t h y D é r i , und Z i p e r n o w s k y die g ru n d leg e n d en P a te n te heraus. Diese P a te n te w aren ungem ein reichhaltig. Déri erfand d a s S tro m v erteilu n g s
system mit p aralle lg e s c h a lte te n T ra n sfo rm ato re n , w e lc h e s d er W e c h se lstro m te c h n ik u n geheure E n tw ic k lu n g sm ö g lic h k e ite n eröffnete. .Bjätny gab den g e sc h lo ss e n e n Eisenkern, er e rk a n n te mit S eh erb lic k die W ichtigkeit des Jocheisens. Wie w ic h tig d a s Joch ist, w iss e n wir ü b rig en s noch heute nicht ganz.
Es ist ersta u n lic h , d aß nac h fast fünf J a h r zehnten die F o rm u n g d er 1 ra nsform atore njoc he immer noch ein P roblem ist, ein P roblem , das ziemlich w id e rsp e n stig ist. Mit den S ch w ierig keiten, die es dem F o rsch e r bereitet, un terstre ich t es die B e d e u tu n g d e r Bläthyschen E rfindung eindrucksvoll.
ln seinem , im Ja h re 1918 (bei J. Springer, Berlin), erschienene n Buche „D e r w irtsc h a ft
liche Auf ba u d er elektrischen M a s c h in e “ ent
w ick e lte d er V e rfasse r ein neu e s w irtsch a ftlic h - k o n stru k tiv e s G e se tz für T ra n s fo rm a to re n , das die K osien des Jocheisens zu den G e sa m tk o s te n des a rb e ite n d e n E isens und Kupfers in eine ein
fache B eziehung bringt. Er n an n te es Jochgesetz.
Mit ihm kam eine w ir k s a m e A b ru n d u n g in die E n tw u rfs th e o rie des T ra n s fo rm a to rs .
D a s neue Gesetz v erla n g te ein Viertel als K ostenanteil für d a s Jocheisen bei g ü n s tig ste m Entwurf. Es galt ganz allgem ein, bei Jochen, die den gleichen Q u e rs c h n itt hatten wie die Säulen, ganz e b e n so wie bei v e rs tä rk te n Jochen. Es b e s tätig te alles, w a s die E n tw ick lu n g des T r a n s f o r m a to r e n b a u e s au f dem W e g e p ra k tisc h e r V e rsu ch e h e r a u s g e b ra c h t hatte. In sein er Ein
fa chheit tru g es eine ein d ru c k sv o lle B e s tätig u n g sein er Richtigkeit so zu sa g en mit sich.
Im Laufe lan g jäh rig e r B esch ä ftig u n g mit d er E n tw u rtsth e o rie elek trisc h er M aschinen, die eine viel größere B edeutung für den E lektro
m a sc h in e n b a u hat, als man gew öhnlich annim m t, m ußte sich der V erfasser auch mit d er Ü ber
p rü fu n g d er G ru n a la g e n des Jo chgesetzes b e schäftigen. Nicht ohne Erfolg. Es zeigte sich, daß die u rsp rü n g lich e E ntw ick lu n g des Jocli- g e se tz es von zu eng gefaßten V ora u ssetzu n g en ausging. Es stellte sich a b e r a uße rdem heraus, daß man dem J o ch g e setz eine allgem einere Form geben kann und muß. V erstärk te loche, Joche also, die einen größeren Q u e rs c h n itt h an e n als die Säulen, w erden erst vom ü b erprüften Jo ch gese tz gan z e inw a ndfre i erfaßt.
Die W ic h tig k e it des J o ch p ro b le m s fü r den g e sa m te n E le k tro m a s c h in e n b a u rechtfertigt den nachfolgenden Bericht. Dies um so mehr, als noch heule die Jo c h v e rs tä rk u n g einfach gefühlsm äßig erledigt wird. D er ausgereifte E le k tro m a s c h in e n bau muß endlich auch das Joch p ro b le m e i n w a n d frei erledigen. Die folgenden Zeilen bringen einen kleinen B eitrag zu d ieser n o tw e n d ig gew ordenen Erledigung.
Mit einigen kurzen W orten möge z u n ä c h st d a s u rsp rü n g lich e Joch g e setz des V erfassers entw ickelt w erden. Die W ie d e rh o lu n g ist n o t w endig, weil d er A usbau von den W urzeln des P ro b le m s ausgehen muß.
Bei einem beliebig a u fg e b a u te n T r a n s f o r m a to r mögen die beiden Joche Pj Einheiten kosten, die bew ickelten S äu len dagegen P 0. Die Leistung des T ra n s fo rm a to rs sei A/0. Nun sollen die b e w ickelten S äulen x -m a l v e rlä n g e rt w e rd en . Die Jochkosten bleiben dabei u n v erän d ert. Die übrigen Kosten des a rb e ite n d e n E isens und Kupfers steigen von P 0 auf x . P 0. Auch die Leistung steigt. Von No auf x . W 0.
Leicht k a n n man zur u rsprüngliche n Leistung
17. Dezember 1933 Elektrotechnik und Maschinenbau, 51. Jahrg., 1933, Heft 51 663
heru n te rsteig an ohne die G e sta lt des T r a n s f o r m a to rs aufzugeben. M an b ra u c h t n u r a l l e Ab
m e s s u n g e n d e s g e s t r e c k te n T ra n sfo rm a to rsa M -m a l zu verkleinern. B ei u n v e rä n d e rte n S tro m - und Liniendichten ist die L eistung d och der vierten P otenz d er linearen A b m essu n g e n proportional.
Die G e w ichte w a c h s e n a llerdings n u r mit d er d ritten P otenz d e r linearen A bm essungen, m it ihnen a b e r a u c h die Kosten. Bei fe stg e h alten er Leistung w e rden sich d e m n a c h die G e s a m tk o s te n des E isen k ern s und d er W ic k lu n g e n von:
P j + P o
auf:
P j - \ - x . P0 x'l*
ä n d e rn , wenn die S äulen g e g e n ü b e r den Jochen x -m al v e r lä n g e rt w e rd en .
D e r E n tw u rf s u c h t die g erin g sten G e s a m t
kosten. E r findet sie bei:
r> .... P j + x P o
J
4
d a s Jocheisen muß also ein Viertel d e r G e sa m t
k osten der a r b e ite n d e n Baustoffe ü b ern eh m en . Leicht w ird m an a u s d e r E n tw ic k lu n g des u rsprüngliche n Joch g e setzes h e rau slesen , d a ß die J o c h v e r s tä 'k u n g , wie im m e r sie sein mag, keinen Einfluß auf d a s Ergebnis haben kann. F ern e r wird man d a s einfache Jo ch g e setz leicht mit dem b e k a n n te n alten Entw urfsgesetz, d a s die G e s a m t
kosten je zur Hälfte au f das Eisen und das Kupfer aufteilt, verknüpfen. D ann w ird m an offenbar ein Viertel d er G e sa m tk o sfen den beiden Jochen, das zweite Viertel den Säulen, die übrigen zwei Viertel den beiden W icklungen zuw eisen.
Man findet abe r noch eine s ch w e rw ieg e n d e T a ts a c h e in der Ableitung des u rs p rü n g lich e n J o c h g e setzes. S 'e küm m ert sich offenbar in keiner W e ise um die Energieverluste des T r a n s f o r m a tors. Sie hält wohl die Leistung fest, w e n n sie die geringsten G e sa m tk o s te n sucht, die Verluste dag e g en läßt sie ste 'g e n und fallen wie sie steigen und fallen müs«en.
An diesem b ed e n k lic h en P u n k t m uß der A usbau des Joch g e setzes ansetzen. Die Verluste sind wichtig, viel zu wichtig, um u n b e r ü c k s ic h tigt bleihen zu können. Sie kosten Geld, genau so wie d a s Eisen und d a s Kupfer. D a s richtige Ziel sind nicht die geringsten G e sa m tk o sfen der a rbeitenden Stoffe, s o n d ern die billigste T r a n s form ation. N u r dann, wenn neben d pr Leistung auch die Verluste, und z w a r die V erluste im Ei«en für «ich und die V erluste im Kupfer für sich, festgehalten w erden, können F n tw u rfs ä n d e - rungen einw andfrei verglichen w e rden. N u r d an n sind die geringsten G e sa m tk o s ten des T r a n s fo rm a tors d a s richtige Ziel, weil sie die g e r in g sten T ra n sfo rm a tio n s k o s te n verbürgen.
In d er A bleitung des ursprü n g lich e n Joch- gese tz es ste c k t die s tillschw eigende Annahme, d a ß bei allen Ä nderungen d e r g e o m etris c h en Form die S trom dichte im Kupfer und die Linien
dichte im Eisen u n v e rä n d e rt bleihen. Man k ann a b e r im m e r die D ichten so ä n d e rn , daß die
. . . G a u ß Liniendichte im Jocheisen.
V erluste auf d e r g e w ü n s c h te n Höhe bleiben, o b wohl sich die T eilg ew ic h te verschieben. Der A bleitung des ve rb e s se rte n , verallgem einerten J o ch g e setzes öffnet sich auf diese W e ise ein Weg. Er soll im N a ch fo lg en d e n beschriften w erden.
D iesm al gehen w ir w ie d e r von einem b e liebig a u fg e b a u te n T ra n s f o r m a t o r aus, beschreiben ihn a b e r g en a u er. Er habe:
N 0 . . . VA Leistung,
Vk . . . W V o llastverluste im Kupfer, Vj . . . W Verluste im Jocheisen, Vs . . . W Verluste im S äuleneisen, in
. . . A / m m ’ S tro m d ic h te ,
23o . . . G a u ß L iniendichte im Säuleneisen, So
ß
O ffe n b a r ist der J o c h q u e rs c h n itt dieses T ra n s fo rm a to rs /?-maI g rö ß e r als d e r Säulen
q uerschnitt. Die Jo c h v e rs tä rk u n g s z a h l ß kom m t auf diese W eise in die Rechnung.
W e n n w ir a b e rm a ls die b e w ic k elten Säulen x -m a l verlängern, so w e rd en die Leistung, die V erluste im Kupfer und die Verluste im S ä u le n eisen x - m a l größer. Die Verluste im Jocheisen än d e rn sich nicht. U n v e rä n d e rt bleiben auch die Kosten des Jocheisens Pj, w ä h re n d die Kosten d e r bew ickelten S äulen von P0 auf P0 . x ste'gen.
Man kann nun nicht einfach alle A b m e ss u n gen x v<-m al verkleinern, um die ursprü n g lich e L eistung N 0 zu erreichen, weil die Verluste im K upfer d an n :
-Ąp = x ' /ł-m al
x <•
g rößer bleiben w ü rd e n als sie ursprünglich waren- Die S tro m d ic h te muß vielm ehr:
4 fo
—mal
und die Liniendichte:
33
Sc --mal
vergrößert, d e r M a ß s ta b aller A bm essu n g e n gleichzeitig?/ mal v erg rö ß ert w erden, so aber, daß Leistung und V erluste a u f die u rsprüngliche Höhe h erunte rgehe n.
Die Verluste än d e rn sich mit dem Q u a d r a t der S tro m - und Liniendichten. Die L eistung ist zweifellos dem P ro d u k t d er S tr o m - und d e r Liniendichte proportional. An Hand dieser Än
derungsgesetze, die für die Verluste im Eisen a n g e n ä h e r t richtig sind, bek o m m t m an folgende A nsätze:
ki ki 1
®
No — x . N 0 - j r -jjg— • f/*, V t = ^ x . V k . { ~ ^ . y \ V j + V s = ( V j + x V s ) ( - ~ ) \ i f .
Aus den beiden ersten G leichungen bek o m m t
m an leicht:
664 Elektrotechnik und Maschinenbau 51. Jahrg., 1933, Heft 51 17. Dezember 1933
M ' _ ( 93V
io J ~\S3o) (
1)
und dam it a u s den beiden letzten Gleichungen:
A
So Es ist som it
i
u
= x ‘'<
■
■ X:>/!
ferner:
und
J _ S .
io So schließlich
= x
y
Vj + V4 V j - \ - x V s
V j + V s Vj + x V s
Vj + Vs V j - \ - x Vs 1
’/<
■IM - v H - v *
( 2 ).
(3),
(4)
(5).
Vj + x Vs
Bei fe stg e h alten er Leistung und u n v e r ä n d e r
ten V erlusten im Eisen und im Kupfer haben sich nach all dem die G e sa m tk o sten d er a r b e ite n den Baustoffe von:
Pj + Po
auf
Pj -(- x P0 y H P j + xP o )
x,»/«
V y + V s
i -
Vf 3 PjVj
soll. D ies trifft offenbar d ann das E rge bnis:
x ■■ 1
1
einführt:
P = Po + Pj
2 Ve 3 P
( 6 )
V j f r x V serhöht. W a n n und für w e lc hen W e r t von x w e rd e n sie am kleinsten?
Die A ntw ort e rhält m an einfach. Mit einigen V ereinfachungen gibt die R echnung folgenden g ü n s tig s te n W ert:
VJ .
Vj Po
... (9)' Im r i c h t i g a u f g e b a u t e n T r a n s f o r m a t o r m ü s s e n a l s o d i e d o p p e l t e n G e s a m t v e r l u s t e d e s E i s e n s i m g l e i c h e n V e r h ä l t n i s z u d e n V e r l u s t e n i n d e n J o c h e n s t e h e n w i e d i e d r e i f a c h e n G e s a m t k o s t e n d e r a r b e i t e n d e n B a u s t o f f e z u d e n K o s t e n d e r b e w i c k e l t e n S ä u 1 e n
Dies ist d a s neue Jochgesetz. Es gilt ganz allgem ein, ohne R ü cksicht darauf, ob S äu le und Joch denselben Q u e rschnitt, dieselbe Liniendichte h aben o d e r nicht. Es ist nicht so k lar wie d a s a lte J o ch g e setz des V erfassers, dafür ab e r ruht es auf festerem U nterbau.
Es greift ü b rig en s auch tiefer ins Kon
s tru k tio n sw e rk hinein. Davon ü b e r z e u g t man sich leicht, w e n n man d a s alte Jochge setz neben das neue stellt. Nach dem alten G e se tz m ü ssen die Joche ein Viertel der G e sa m tk o s te n auf sich nehm en, so d a ß sich:
ergibt. D a s neue G esetz läßt diesen W e rt zu, fo rd ert aber, w ie es Gl. (9) zeigt, in diesem Falle die Gleichheit d er V erluste im Joch- und im S ä u len eis e n :
2 Ve
Vj Ł Vj
4’
4 Vs ‘ 1 16 Vs! 1 2 Po Vs
(7).Gl. (7) sagt uns auf den ersten Blick wenig.
Sie g e sta tte t z u n ä c h st n u r die B e re c h n u n g des g ü n stig ste n M a ß s ta b e s x, in dem die b e w ic k e l
ten S ä u le n eines T ra n sfo rm a to rs, der V /W a tt im J o ch e 'sen , Vs W att im S äuleneise n verliert, dessen beide Joche Pj, d essen b ew ickelte S äu len P 0 G e ld
einheiten kosten, v e rlä n g e rt w e rden m üssen, dam it er die w irtscha ftlic hste G estalt bekom m t.
Gl. (7) zeigt aber, w enn m an will, w elche Eigen
schaften d er T ra n s fo rm a to r haben muß, d a m it keine S ä u le n s tre c k u n g m eh r em p fe h le n sw e rt sein
ein, w enn Gl. (7)
liefert.
Den Ansatz:
■Vj • | V Vf | 3 PjVj
4 Vs "r V 16 Vs 8 "r 2 P 0 Vs kann m an nun a u s g i e b ’g vereinfachen, e rhält man n äm lich zu n ä ch st:
2 V s , , 3 Pj
Vj "r Po ' ' '
und weiter, w enn m an die G e sa m tv e rlu s te im Eisen:
Ve = V s + Vy,
a u ß e rd e m a b e r die G e sa m tk o s te n der a r b eiten d en B austoffe:
• (7 a) Leicht
• - ( 8 )
somit:
Vs = V j .
A ndererseits schließt d a s neue Jochgesetz an d e re T e ilv e rlu s tv e rh ä ltn is se nicht aus, ordnet ihnen abe r jew eils p a s s e n d e T e ilk o ste n v e r h ä lt
nisse zu. O ffen b ar steckt im n euen Jochge setz ein w ichtiger F reiheitsgrad, der nicht überseh en w e rd en darf.
Man g ew in n t einen w ertvollen Einblick in die Tiefen d e r E n tw urfsthe orie, w e n n man sich den F reih eitsg ra d d e s neuen J o chgesetzes g e n a u e r ansieht. D a s P roblem d e r J o c h v e rstä rk u n g , das von d er T heorie s e h r v e r n a c h l ä s s i g t w urde, er
hält a u s einer solchen U n te r s u c h u n g w ichtige Hilfsmittel.
N ehm en w ir z u n ä c h s t an, d a s Joch hätte genau den se lb e n Q u e rsc h n itt wie die S äule. In diesem Falle kann m an in Gl. (9) d a s T eilv er
lu stv erh ältn is durch das T e ilg e w ic h ts v e rh ä ltn is und schließlich durch das e n ts p re c h e n d e T e il
k o s te n v e r h ä ltn is ersetzen. Sofort erh ä lt man ein wichtiges Ergebnis.
D a s neue Joch g e setz läßt näm lich nur dann den u n v e r stä rk te n Jochen ein Viertel d er G e
s a m tk o s te n , wie es das alte Joch g e setz haben will, w e n n die S äulen d a s zw eite Viertel ü b e r nehm en. Die B ed in g u n g läuft auf die Gleichheit der Eisen- und Kupferkosten hinaus.
^ Nun gibt es a b e r bek a n n tlich ein se h r altes
Entw urfsgesetz, d a s die G leichheit der E ise n -
und K u p fe rk o sten verlangt. Es k a n n auf G ru n d
A. E. G.-UNION Elektrizitäts-Gesellschaft
W IEN - LIN Z • S A LZ B U R G - IN N SBRU CK - G RA Z - K L A G E N F U R T
51/3 3
3
BROWN BOVERI
Großsender Bisamberg
ÖSTERREICHISCHE
BROWN BOVERI-WERKE A. G.
W IEN G R A Z IN N SB R U CK LIN Z S A L Z B U R G
Gegengewichtsnetze
der beiden Maste mit
elektrischer Heizein
richtung
Gesamte Schaltanlage
der Dieselzentrale und der Hilfsbetriebe
Beleuchtungsinstallation
der Dieselzentrale
4
ö l/3317. Dezember 1933 Elektrotechnik und Maschinenbau, 51. Jahrg., 1933, Heft 51 665
v o n Ü b e r l e g u n g e n e n t w i c k e l t w e r d e n , die mi t d e m v o r l i e g e n d e n P r o b l e m g a r k e i n e n B e r ü h r u n g s p u n k t g e m e i n s a m h a b e n . M a n v e r g l e i c h e z u m Beispiel di e E n t w i c k l u n g in V e r f a s s e r s B u c h
„ D e r w i r t s c h a f t l i c h e ' A u f b a u d e r e l e k t r i s c h e n M a s c h i n e “ (J. S p r i n g e r , Berlin, 1918). Es ist g e w i ß m e r k w ü r d i g , d a ß d a s n e u e J o c h g e s e t z g e r a d e a m r i c h t i g e n P u n k t l ande t .
M a n d a r f a l l e r d i n g s n i c h t v e r g e s s e n , d a ß d i e Gl ei c h h e i t d e r E i s e n - u n d K u p f e r k o s t e n n u r bei u n v e r s t ä r k t e n J o c h e n , n u r bei g l e ic he n Li ni en
d i c h t e n in J o c h u n d S ä u l e G e s e t z ist. D i e se T a t s a c h e ist w e n i g b e k a n n t . Sie k a n n a b e r leicht b e w i e s e n w e r d e n . D e r B e w e i s g e h ö r t s o g a r hieher, d a m i t d e r o b e n e r w ä h n t e F r e i h e i t s g r a d d e s n e u e n J o c h g e s e t z e s r i c ht i g v e r s t a n d e n u nd g e w ü r d i g t w e r d e n k a n n .
M a n k a n n b e k a n n t l i c h di e E n e r g i e v e r l u s t e d u r c h die G e w i c h t e u n d die S t r o m - b z w. L i n i e n d i c h t e n a u s d r i i c k e n . Fü g t m a n a l s o d e n e i n g a n g s e i n g e f ü h r t e n B e z e i c h n u n g e n n o c h die f o l g e n d e n :
G * . .. K u p f e r g e w i c h t d e r W i c k l u n g , Gs . . . G e w i c h t d e s S ä u l e n e i s e n s , G j . . . G e w i c h t d e s J oc h e i se n s ,
kk . . . s p e z i f i s c h e Ve r l us t zi f f er d e s Kupf er s, k e . . . s p e z i f i s c h e Verlustziffer d e s Ei sens, Pk . . . G e w i c h t s e i n h e i t s k o s t e n d e s W i c k l u n g s ku p f e rs ,
p t . . . G e w i c h t s e i n h e i t s k o s t e n d e s E i s e n k e r n s hinzu, so k a n n m a n z u n ä c h s t die E n e r g i e v e r l u s t e d e s T r a n s f o r m a t o r s d u r c h :
93„
1 0’ " ° - + T V — kk Gk io2 k e
a u s d r ü c k e n .
S i n d s i e v o r g e s c h r i e b e n u n d di e G e w i c h t e g e g e b e n , so w i r d die L e i s t u n g d e s T r a n s f o r m a t ors, die in d i e s e m Falle d o c h d e m P r o d u k t e :
. / 93 „ \
p r o p o r t i o n a l ist, a m g r öß t e n , die K o n s t r u k t i o n s o m i t a m bi l l i gs t e n, w e n n :
kk Gk io2 — kt 93, Gj
) - - (10)
g e m a c h t w i r d , w a s d u r c h p a s s e n d e W a h l von ia u n d 930 i m m e r zu e r r e i c h e n ist.. Die R e c h n u n g , d i e z u d i e s e m E r g e b n i s f ü h r t, ist ei nfach.Gl. (10) l ä ß t s i c h d u r c h ein G l e i c h u n g s p a a r , n ä m l i c h :
/oI ==/fT.ke(Gi - | - § - )
■ V ' ß I f | n
1 / ’ \ ! • • • v1 */
(■
e r s e t z e n , w e n n ei ne b e l i e b i g e K o n s t a n t e K e i n g e f ü h r t wird.
D a s G l e i c h u n g s p a a r g e s t a t t e t n u n di e Auf
s t e l l u n g d e s A u s d r u c k e s :
V = 2 K k t k k Gk[Gs + ~ ^
f ü r di e v o r g e s c h r i e b e n e n G e s a m t v e r l ü s t e , . d e r d a r a u f h i n w e i s t , d a ß die g ü n s t i g s t e K o n s t r u k t i o n u n t e r j e n e r E n t w u r f s r e i h e g e s u c h t w e r d e n m u ß i die d a s G e w i c h t s p r o d u k t :
f e st h a l t e n .
Gk . Gs - f Gj
ß2
Es ist klar, d a ß d e r K l e i n s t w e r t von:
GkPk + ( Gs -j- Gj) p e d a s E n t w u r f s z i e l ist. A b e r n u r bei
ß = \
e r r e i c h t m a n es, wi e e i n e e i n f a ch e R e c h n u n g zeigt, mit:
GkPk — ( G s -f- Gj) p e,
d a ß h e i ß t mi t g l e i c h e m A u f w a n d f ü r K u p f e r und E is e n. F ü r a n d e r e W e r t e d e r J o c h v e r s t ä r k u n g s z a h l ß e r g e b e n sich S c h w i e r i g k e i t e n , wei l ni cht m e h r d a s G e s a m t e i s e n g e w i c h t all ei n auf tritt, s o n d e r n di e b e i d e n E i s e n t e i l g e w i c h t e . O h n e d a s J o c h g e s e t z w ä r e d a s P r o b l e m u n l ö s b a r . D a s J o c h g e s e t z s e i n e r s e i t s m u ß a b e r die n o t w e n d i g e B e w e g l i c h k e i t h a b e n , d a m i t d a s K o s t e n g e s e t z voll z u m W o r t k o m m e n k a n n .
E s w ü r d e zu w e i t f ü h r e n , w ol lt e m a n cjem a l l g e m e i n e n K o s t e n g e s e t z n a c h f o r s c h e n . Di e s o e b e n d u r c h g e f ü h r t e k u r z e B e t r a c h t u n g soll l edi gl i ch die E i ge n h e i t e n d e s n e u e n J o c h g e s e t z e s ins r i c h t i g e Licht r ü c k e n . N o c h a b e r gi bt e s w i c h t i g e E i n z e l h e i t e n , a u f die d i e s e s n e u e G e s e t z a u f m e r k s a m m a c h t . Sie so l l e n b e s c h r i e b e n w e r d e n .
W i r h a b e n o b e n g e s e h e n , d a ß d a s alte K o s t e n a u f t e i l u n g s g e s e t z v on v o r g e s c h r i e b e n e n G e s a m t v e r l u s t e n a u s g e h t . A u c h d a s n e u e J o c h g e s e t z h ä l t si c h a n g e g e b e n e G e s a m t v e r l u s t e . B e i d e s u c h e n d e n b i l l i g st e n E n t w u r f .
ln d i e s e r G e s e l l s c h a f t h a t o f f e nb ar d a s alte J o c h g e s e t z k e i n e n Pl at z . Es h ä l t an v o r g e s c h r i e
b e n e n e l e k t r o m a g n e t i s c h e n B e a n s p r u c h u n g e n fest, die w e d e r f ü r d e n B a u a u f w a n d n oc h f ü r di e E n e r g i e v e r l u s t e a l l e i n m a ß g e b e n d sein k ö n n e n . M a n m u ß es d e s h a l b g a n z a u s s c h a l t e n , w e n n m a n di e g ü n s t i g s t e T r a n s f o r m a t i o n s u c h t .
S c h r e i b t m a n n u n Gl. (9) im e i n f a c h s t e n Falle, w e n n e s k e i n e J o c h v e r s t ä r k u n g gibt, jn d e r F o r m:
r, Gs - \ ~ G j GkPk-\~ ( Gs -j- G j ) p e
Gj Gk p k + G s P e
u n d f ü h r t m a n die F o r d e r u n g :
G k P k ^ = ( G s - \ - G j ) p e . , d e s a l t e n K o s t e n a u f t e i l u n g s g e s e t z e s ein, so b e k o m m t m a n :
2 ( Gs + Gj) (2 Gs + Gj) = 6 Gj ( Gs + Gj) u n d s ch l i e ß l i c h :
Gs = Gj.
666 Elektrotechnik und Maschinenbau, 51. Jahrg., 1933, Heit 51 17. Dezember 1933 Jetzt ist d er Anteil d er Joch- an den Ge
s a m t k o s te n :
n G k P k - \ - ( , G s - \ - G j ) p c
cJjpe — -
2 (Gs -j-
G j) Pe __ P2 4
kein Zufall mehr. D as alte Joch g e setz fügt diesem Ergebnis n u r die B em erkung hinzu, daß bei der erreichten S trom - und Liniendichte keine S ä u le n stre c k u n g m e h r in B etracht kommt.
N ach d em nun d a s neue Joch g e setz richtig in die E ntw u rfsth e o rie e ingefügt w orden ist. muß es noch nac h ein er a n d e re n R ichtung verteidigt und befestigt werden. Es soll nicht u n v e r d ie n te r
m aß en in den V e rd ach t kom m en, nur ungefähr gültig zu sein.
W e n n m an die S äulen eines g ege benen T r a n s f o r m a t o r s stre c k t und kürzt, um die b este g e o m e tris c h e G e sta lt zu finden, so verg ößert und v e rk le in e rt m an auch die S p u le n z w is c h e n rä u m e und die an die Joche g re n zen d e n u n b e- w icke lte n Säulenenden. Das muß man tun, w enn m an a n n e h m e n will, d a ß die L eistung der S ä u l e n länge p ro p o rtio n a l ist.
Nun liegt keine t a ts ä c h lic h e N o tw e n d ig k e it vor, die Sp ile n z w isc h e n rä u m e zu vergrößern, w e n n m an die S äule länger m acht. G a n z b e stim m t a b e r b ra u c h t m an mit d e r W ic k lu n g nich t w e ite r vom Joch w e g zu rü ck e n , w e n n die S ä u le g e s tre c k t wird und man darf nicht n ä h e r rücken, w e n n die S äu le gekürzt wird.
Ist die oben durc h g efü h rie U n te r s u c h u n g u n r i c h 'ig und d a s Joch g e setz u n g e n a u ? K eines
w egs. Die soeben b esc hriebene n, s c h e in b a r se h r ern s te n S ch w ierigkeiten lassen sich ohne viel M ühe a u s dem W e g e räum en.
Die S p u le n z w isc h p n rä u m e w e rd en h a u p t säc h lic h w egen d er K ühlung a n g e o ’dnet. Sie sind w irk sa m , w enn sie g e n ü g e n d breit sind.
Sie können im m er auf d er richtigen Breite bleiben.
Je l ä n g e r a b e r die S äu le wird, je m ehr Kupfer auf d er S äu le sitzt, um so m enr S p u le n z w is c h e n rä u m e sind erforderlich. Es ist kein Fehler, die G e sa m tb re ite aller S p u le n z w is c h e n rä u m e der S ä u le n lä n g e p ro p o rtio n a l zu setzen.
A nders ste h t es m it den u nbew ickelten S ä u le n e n d s tü c k e n . Sie richten sich n u r nach der S p a n n u n g . W e d e r b ra u c h e n sie län g er zu w erden, noch dürfen sie gek ü rzt w e rd e n , s olange die S p a n n u n g bleibt. Es w ä re d e m n a c h ein w irk licher Fehler, ihre G e sa m tb r e ite d e r S äu le n lä n g e p ro p o rtio n al a n z u n eh m en .
Nun s p ric h t a b e r nich ts dag e g en , die un bew ic kelten S äu len en d e n dem Jocheisen zu
zuzählen. Sofort ist die R e c h n u n g w ie d e r richtig.
D a s Joch g e setz muß a b e r d a n n n a tü rlic h richtig:
a n g e w e n d e t w e rd e n .
F ür den oberflächlichen Blick fo rd e rt d a s Jochgesetz bei einphasige n T r a n s fo rm a to re n Joche, die g enau so la n g sind wie die S äulen. Die soeben be sc h rie b e n e Feinheit läßt die S äu len län g er erscheinen als die Joche. S o g a r um die doppelte G e sa m tb re ite d er unb ew ic k elten S äu len enden. Je h ö h er die S p a n n u n g , um so g r ö ß e r d e r U nterschied.
D a s neue Joch g e setz regt eine Menge von w eiteren U n te rsu c h u n g e n an. In dem vorliegen
den B ericht k ann man u n s c h w e r Problem e ent
decken, die es verdienen, b e h a n d e lt zu w e rden.
D a s Jochgesetz stellt sie, es wird sie au c h lösen helfen.
Zweifellos ist d a s Jo ch g e setz dem alten K o sten a u fteilu n g sg esetz eb enbürtig. D e sh a lb kann, es mit vollem Recht als ein G ru n d g e se tz der E ntw u rfsth e o rie b e tra c h te t w erden, die noch lange nicht g e n ü g e n d a u s g e b a u t erseneint.
Z u s a m m e n f a s s u n g .
D as alte Jo ch g e setz des V e rfasse rs fo r d e rt für die Joche ein Viertel d er G e sa m tk o ste n der arbeitenuen B austoffe. Es w u rd e seinerzeit a u f d e r A n n a h m e a ufgebaut, daß die S tro m d ic h te im Kupfer und die Liniendichte im Eisen vorge
schrieben sind.
Die Ü b e rp rü fu n g d e r G ru n d la g e n des Joch
g e se tz es zeigt, daß es u n b e d in g t n o tw e n d ig ist, K on stru k tio n en gegebener Leistung u n d g e g e b e n e r T e ilv e r lu ste zu vergleichen. Sie fü h rt zu einer neuen S tellung des J o ch p ro b le m s .
Die R e ch n u n g zeigt, d aß dem Jochgesetz eine neue, b re ite re Form gegeben w e rden muß.
D e d o p p e lte n G e sa m tv e rlu ste im Eisen sollen sich d a n a c h e b e n so zu den Verlusten in den Joche n v erh alten wie die dreifachen G e sa m t
k osten zu den Kosten d e r bew ickelten S äulen.
D a s alte K ostengesetz, d a s dem Eisen die Hälfte, dem K upfer die a n d e re Hälte der G e sa m t
kosten zuweist, w ird mit d ' t n neuen K osten
gesetz in V e rb in d u n g geb rach t. D abei w ird ge
zeigt, daß es n u r für u n v e rstä rk te Joche giltr w ä h re n d d a s Joch g e setz dieser E in s c h r ä n k u n g nicht unterliegt.
S chließlich w ird gezeigt, d a ß die u n b e
wickelten S ä u le n e n d e n eigentlich Teile der Joche
sind. D a m it w ird dem J c c h g e s e tz eine v o lls tä n d ig
e inw a ndfre ie Form gegeben, so d aß es zu d e n
G ru n d g e setze n d e r E n tw u rts th e o rie g e z ä h l tw e r d e n
kann.
17. Dezember 1933 Elektrotechnik und Maschinenbau, 51. Jahrg., 1933, Heft 51 667
Sammlerladung mit Sättigungsstrom.
Von W olfgang H o lz e r .
(Mitteilung a u s dein Ph y sio lo g isch en In stitut d e r U n iv e rs itä t W ie n).
Inhaltsübersicht: Die dre i G ru n d fo rm e n der S am m le rla duiig , d a s sind L a d u n g mit k o n s t a n te r S p a n nung, mit a b g estu fte m S tr o m und mit k o n sta n te m S tr o m w e r d e n gegeniiberg este lit, und d e r Vorteil le tz
t e r e r L a d e a r t b e s o n d e r s für B a tt e rie n kleiner L eistung h e rv o r g e h o b e n . F ü r diese L a d e a r t w ird die A n w e n d u n g e in e r E le k tro n e n rö h r e in S ä tt ig u n g s tro m s c h a l tu n g v o r g eschlagen und es w e r d e n ihre L a d e v e rh ä ltn is se e r ö r te r t . D er R ö h ren in d u s trie w ird v orgesohla gen, für diesen Z w e c k S p e z ia l ro h r c zu entw ic keln .
Einleitung.
Die Erage, in welcher W eise die Ladung einer Samm lerbatterie wirtschaftlich und kapa- zitätserlialtend clurcli/.uiühren sei, kann heute, . trotz vielfacher Bearbeitungen1) noch nicht als abgeschlossen gelten. Nicht allein die schwierigen und auch heute noch nicht völlig geklärten elektro
chemischen Vorgänge bei der Ladung, sondern auch und vor allem die unterschiedlichen stark veränderlichen Betriebsbedingungen machen des
halb auch heute die Klärung von Spezialfragen der Ladetechnik notwendig und interessant. Hat man anfänglich, zweifellos in Verkennung der elektrochemischen Vorgänge, dem Sammler bei der Ladung zu wenig zugetraut, scheint es, als ginge man heute vielerorts den ebenso nach
teiligen entgegengesetzten Weg. Man überlastet Sammler und angeschlossenes Netz und setzt dadurch Kapazität und Lebensdauer stetig herab.
Im besonderen beziehen sich die weiteren Überlegungen a u f . diejenigen Sammlerbatterien k l e i n e r Kapazität und hoher Spannung, welche auch heute noch trotz der hohen Entwicklung der Netzanschlußtechnik zu den unentbehrlichen Hilfs
mitteln im Forschungslaboratorium und Prüffeld gehören. Der hohe W e rt solcher Batterien und die Pflicht des mit der Ladung Beauftragten, Kapa
zität und vor allem Konstanz in dem Maße zu erhalten, wie es die heutige Feinmeßtechnik vorschreibt, schien eine eingehendere Unter
suchung notwendig zu machen.
Schließt man einen entladenen Sammler an eine Ladequelle, so wird, da der innere W ider
stand im Augenblick des Einschaltens nur 10~s... 10_4Ohm/Zelle beträgt, ein stark e r Strom stoß in die Zelle fließen, welcher im Mittel das 15fache des Normalladestromes beträgt. Die Span
nung des Sammlers steigt rasch auf 2-l bis 2'2 V.
Der darauf einsetzende elektrochemische Prozeß setzt, wenn wir von den geringen thermischen Verlusten absehen, die ganze elektrische Arbeit durch Reduktion in chemische Energie um. Dieser Prozeß geht bis zur Erreichung der Gasspannung von 2-4 V bei der üblichen Säurekonzentration fort. Die dann auftretende Gasabscheidung setzt den Ladewirkungsgrad stark herab, gleichzeitig steigt die Spannung der Zelle steil an. Die anstei
gende T em peratur der Zelle ist das Zeichen für
■) E. H e i in, E TZ 21 (1900) S. 269, 288, 309, 329, 347. 391, 416, 438, 463, 487 und 504; H. B e c k m a n n , in „ S ta r k s tr o m t e c h n ik “ von R z i h a und S e i d e n e r (1921) S. 602; A. E. L a n g e , E T Z 53 (1932) S. 716; vgl.
a. E. u. M. 51 (1933) S. 27.
das Auftreten höherer thermischer Arbeit. Schließ
lich erreicht die Zellenspannung nach dem Gas
einsatzknick den Bereich der Endreduktion, bis die Endspannung von 2'7 bis 2'8 V/Zelle erreicht ist.
Ladeverfahren.
Diesem elektrochemisch bedingten Ablauf des Prozesses w ird im wesentlichen durch drei v e r schiedene Arten der Ladung Rechnung getragen.
Als Schnellademethode hat sich die Ladung bei konstanter Spannung entwickelt. Dieses Verfahren ist dann am Platze, w enn ein ausreichender und sta rr e r Anschluß zur Verfügung steht. Sämtliche Betriebe, welche Sam m ler für Traktionszwecke verwenden, nutzen dieses Verfahren aus. Sein Vorteil ist die besonders schnelle Aufladung und praktisch der Verzicht auf alle Regelapparate in der Ladeeinrichtung. Nachteilig kann in Sonder
fällen der schon erw ähnte hohe Ladestromstoß werden.
Das zweite Verfahren ist die Ladung mit konstantem Strom. Dieses Verfahren schont die Batterie sehr, erfordert jedoch wesentlich mehr Zeit. Sein Nachteil liegt jedoch v o r allem darin, daß die Regelung der Ladestrom stärke, werde sie nun von Hand oder durch Selbstregler v o r
genommen, zusätzliche Kosten verursacht. Die wirtschaftlichste Lademethode ist durch den elektrochemisch bedingten Spannungsverlauf be
schrieben. Da mit dem Erreichen der Gasspannung (2-4 V) die thermischen und elektrolytischen Ver
luste schnell zunehmen, taucht der W unsch auf, in diesem Moment den Strom zu senken und mit geringerem Strom den Endreduktionsprozeß aus
zuführen. Man hat verschiedentlich durch Relais
schaltungen (Pöhlerschalter2) u. a. m.) versucht, diesen Ladegang zu automatisieren. Derartige Einrichtungen stellen zweifelsohne Kosten dar und bedürfen überdies einer W a rtu n g durch sach
verständiges Personal, sind also in manchen Fällen wirtschaftlich nicht tragbar. Dennoch be
steht, besonders für die eingangs erw ähnte Art von Batterien der Wunsch, die Ladung mit kon
stantem Strom oder besser noch mit gestuftem Strom durchzuführen, besonders dort, wo man die tagsüber entladenen B atterien über Nacht ohne Aufsicht nachladen will. Dem trugen die Eisenwasserstoffwiderstände Rechnung, und das bekannte, aus dem Tem peratur- und Strahlungs
gang des W iderstandes eines Eisenleiters in einer Wasserstoffhülle ableitbare Verhalten kennzeich
nete diese Anordnung als ein vorzügliches Mittel, einen Strom unabhängig von der in einem Kreis herrschenden Gegenspannung in begrenzten Be
reichen konstant zu halten. Dennoch hat sich die Anwendung solcher W iderstände nicht allgemein durchgesetzt.
Auf der Suche nach einem breiteren Strom bereiche überdeckenden und in seiner Stromhöhe regelbaren ■ spannungsabhängenden Widerstand
-‘) E. u. M. 45 (1927) S. 52.
668 Elektrotechnik und Maschinenbau, 51. Jahrg., 1933, Heit 51 17. Dezember 1933 stießen w ir auf das bekannte Verhalten einer
Elektronenröhre im Sättigungsbereich. Die C harak
teristik einer Glühkathodenröhre entspricht in einer, bisher nicht bekannten, alle drei Äste um
fassenden Deutung dem allgemeinen W achstum s
gesetz3) von R o b e r t s o n . Der Bereich des Anlaufstromes deckt sich mit dem Bereich gerin
gen Ertrages. Die Begriffe: Ertrag, Aufwand und Steilheit, das ist Anodenstrom je Anodenspannung, korrespondieren hier. Der Bereich höchsten E r
trages je Aufwand entspricht dem normalen Arbeitsbereich, welcher durch das Raumladungs
gesetz von L a n g m u i r und S c h o t t k y be
schrieben wird. Schließlich biegt die Charakteristik in den Sättigungsbereich4) ein. Beiden Beispielen entspricht hier sogar formal derselbe Ausdruck.
Das Verhalten einer solchen Entladungsrohre im Sättigungsbereich wurde nun bereits in Technik5) und Physiologie0) weitgehend ausgenutzt. Leider haftete der Einführung der Sättigungseigenschaft der Elektronenröhre in die Sammlerladetechnik d er grundlegende Nachteil an, daß eine besondere und hochkonstante Heizstromquelle erforderlich war. Dieser Umstand schien eine praktische Aus
nutzung des sonst fast idealen Prinzips der Strom konstanthaltung auszuschließen.
Das neue Verfahren.
Die Sachlage hat sich nun in jüngster Zeit dadurch grundlegend geändert, daß Elektronen
röhren auf dem M arkt erschienen, welche es gestatten, den Heizfaden direkt an die volle Netz
spannung anzuschließen7). Danach ist die Frage in ein Stadium getreten, welches zu einer Erpro
bung im Versuch einlädt. Die Auswahl der Röhren
type stößt heute noch auf Schwierigkeiten. Das ist nicht verwunderlich, da die am Markt befind
lichen Röhren nicht für diesen Spezialzweck gebaut sind. Man muß sich vor allem auf kleine Ladeström e beschränken, w as aber mit unseren Ladeabsichten für hochvoltige Laboratoriums- und Prüffeldsammler nur im Einklang steht. Die B e
grenzung des Sättigungstromes ist durch die Ab
messungen der Röhre gegeben. Einen empfind
lichen Nachteil der Methode stellt die Ver
knüpfung8) von Sättigungstrom und Heizleistung bei konstantem Heizmaß dar. Doch spielt der W irkungsgrad der Ladung selbst hier nicht die bestimmende Rolle wie im Traktionsbetrieb.
Wichtiger erscheint hier die durch die schonende Lademethode bedingte lange Lebensdauer der Batterie und die Erhaltung ihrer Konstanz.
3) A. W a 11 h e r, Meth. d. w issenschaftl. Biologie 1 (1928) S. 201.
4) H. B a r k h a u s e n , E le k t ro n e n rö h r e n , Leipzig 1924. Bd. I, S. 25.
5) W . R o g o w s k i , Arch. El. 9 (1920) S. 115; W . R o g-O.w s k i, D. R. P . Nr. 494 911 u. D. R. P. Nr. 343 532:
H. B a a t z M. F r e u n d l i c h und W. H o l z e r , E T Z 53 (1932) S. 696.
e) F. S c h e m i n z k y , E rg e b n . d. P hysiologie 34 (1932) S. 585.
7) E rz e u g n i s s e d e r Q. G anz u. Co., W ie n
X,
M a r k e O s ta r : vgl. a. E. u, M. 50 (1932) S. 589.8) H. B a r k h a u s eil, Ele ktrönenröhreri, Leipzig 1925. Bd. 11. S. 40.
Die Abb. 1 stellt die gemessene Charakteristik einer Ostarröhre EG 100 dar. Zur Erprobung w ur
den SO Elemente der V artatype 20 W vom 220 V- Gleichstromnetz aufgeladen, und zw ar in der Schaltung nach Abb. 2. Vor allem zeigt sich, daß bei gleichzeitigem Einschalten von Heiz- und
Abb. 1. C h a r a k te r is tik einer R ö h re O s ta r E G 100 bei v e r s c h ie d e n e r Heizung.
Anodenspannung der Ladestrom ungemein weich ansteigt. Das ist für die verhältnismäßig empfind
lichen Batterien von hoher Wichtigkeit. Die Tabelle 1 zeigt diesen Ladestromanstieg. Die Ladeeinrichtung bedarf nach Einlegen eines
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Abb. 2. S c h a lt u n g einer E le k tr o n e n r ö h r e in S ä ttig u n g - s t ro m s c h a lt u n g z u r L a d u n g vo n Sam m le rn.
einzigen Schalters keiner W artung mehr. Kein einziger beweglicher, der Abnutzung und W artung unterworfener Teil ist in der Ladeeinrichtung v o r
handen. Der elastische Stromanstieg hat für die begrenzte Absicherung der Ladeeinrichtung den
T a b e ll e I.
H o c h l a u f e n d e s L a d e s t r o m e s i n e i n e r S ä t t i g u n g s s t r o m l a d e s c h a l t u n g . R öhre O s t a r E G 100, H eizsp an n u n g 170 V.
Zelt Ladestrom Spannung
min mA je Zelle
0 1 8 3
0-25 4 1-83
0-50 7 1-83
0 7 5 9 1-83
1 15 1-83
2 21 1-84
3 22 1-86
4 22-6 1 87
5 22-7 1-88
6 23-0 1-89
8 23-0 1-89
10 24-0 1-90
15
27-0 1-9120 27-0 1-92
Vorteil, daß d er durch die Heiz
Ventils einmal eingestellte Ladestrom endwert nicht überschritten w erden kann. Es ist aus diesem Grunde möglich, die Ladeeinrichtung begrenzt abzusichern. Ebenso vorteilhaft w irkt sich diese Eigenschaft der Einrichtung auf die nunmehr beim Einschalten nicht mehr überlasteten Meßinstru
mente aus. Die Abb. 3 zeigt die ideale Strom konstanz der Methode. Da das verw endete Ventil unterheizt, also hier überlastet ist. sind die W erte der Abb. 3 nicht genau zu reproduzieren. Die Abbildung stellt eine mittlere Kurve aus einer
«¿A.' eQ i
Vollautomatischer Stufenschalter In Rollenbauart m it Motorantrieb Größe 0, bestehend aus 3 einphasigen Schaltapparaten, direkt auf die Transfor
mator-Mehrfachdurchführungen aufgebaut.
Untere Welle: Regel- und Lastschaltung Obere Welle: H- Umschaltung
Leistung des Transformators: 600 KVA bei 10 KV, 50 Hz, Regelbereich
±
8 »/,«/, In + 6 Stufen.AKTIENGESELLSCHAFT
f ü rELEKTRISCHE INDUSTRIE ZENTRALE: WIEN, I., VOLKSGARTENSTRASSE 1 - 5 STUFENSCHALTER FÜR
HOCHSPANNUNGS-REGELTRANSFORMATOREN
Sich erh eitsvorsch riften für elek trisch e Stark strom an lagen und ergän zen d e Vorschriften, R egeln, L eitsä tze und Normen
E V W 1 S ic h e r h e itsv o rsc h rif te n für elek trisch e S t a r k s t r o m a n l a g e n mit E rg ä n z u n g und A b än d e ru n g
1/1931, 2/1931, 3/1932 und 4/1932.
E V W 2 S ch altzeich en und Schaltbilder.
E V W 3 V orschriften für die P rü f u n g vo n S c h m e lz sicheru ngen .
E V W 4 V orschriften für die P rü f u n g von D o se n sc h a l
te r n für S p a n n u n g e n bis 750 V u nd S t r o m s t ä r k e n bis 60 A.
E V W 5 V orschriften für die P rü f u n g von S t e c k v o r r i c h tu n g e n für Span n u n g en bis 750 V und S t r o m s t ä r k e n bis 60 A,
E V W 6 V orschriften für die P rü f u n g von G lü hla m pen
fassungen, B e le u c h tu n g sk ö rp e r n und H and- iampen,
E V W 7 Regeln für die B e w e r tu n g und P rü f u n g von elektrischen Maschinen.
E V W 8 R egeln für die B e w e r tu n g und P r ü f u n g von T ra n s f o r m a t o r e n .
E V W 9 V orschriften ü ber B a u a rt, P rü f u n g u nd V e r w en d u n g sb e re ic h b lanker un d is olierter L ei
tungen mit A b ä n d e ru n g 1/1931 und 2/1932, E V W 10 V orschriften für ele ktrische H e i z g e r ä t e und
elek trisch e Heizeinrichtungen.
E V W 11 L e it s ä tz e für den S c h u tz e le k trisc h e r Anlagen gegen Ü berspannungen,
E V W 12 L e it s ä tz e für E r d u n g e n und Nullung in e le k t r i sc h e n S t a r k s tr o m a n l a g e n mit S p an n u n g en bis 250 V ge g e n Erd e.
E V W 13 L e it s ä tz e für S c h u tz e r d u n g e n in ele ktrischen S t a r k s tr o m a n l a g e n mit Span n u n g en ü b er 250 V g e g e n E r d e mit A b än d e ru n g 1/1932.
E V W 14 N orm en für A nschlußbolzen und ebene S c h r a u b - k o n ta k t e für S t r o m s t ä r k e n von 10 bis 1500 A, A ußer K raft; e r s e t z t du rc h N o rm b lä tte r ÜNORM E 3500 und Ö NORM E 3502.
E V W 15 V orschriften für R u n d fu n k w e se n : Vorschriften für V e rb in d u n g s g e rä te , die die V e rw e n d u n g v on S ta r k s tr o m l e it u n g e n bis 440 V N ennspan
nung als Antenne o d e r E r d e ermöglichen.
E V W 16 V orschriften für R u n d fu n k w e se n : Vorschriften für G e rä te , die z u r E n tn ah m e von Heiz- o d er A nodenstrom aus S ta r k s t r o m n e t z e n bis 440 V N en nspannung dienen (N etz anschlu ßgeräte), E V W 17 V o rsch riften für R u n d fu n k w e se n : V orschriften
für G e r ä te mit e in g e b a u te r N etz anschlußein - richtu ng, bei d e n e n B e tri e b s s t ro m a u s Gleich
s t ro m n e t z e n entn o m m en w ird (N etz anschlu ß
e m pfänger),
E V W 18 V orschriften für Freileitungen mit A b än d eru n g 1/1931 und 2/1933.
E V W 19 V orschriften für B e r g w e r k e .
E V W 20 V orschriften für. T he a te r ,
E V W 21 V orschriften für N e tz a n s c h l u ß g e rä t e z u r E n t nah m e von G le ic hstrom für den B e trieb von F e rn m e ld e a n l a g e n a u s W e c h s e l s t r o m s ta r k - s tro m n e tz e n .
E V W 22 L e it s ä tz e für die B ek äm p fu n g v on B rä n d e n in elek trisch en S ta r k s t r o m a n l a g e n und in de re n Nähe.
E V W 23 L e it s ä tz e für d a s V erh alten g eg en ü b er ele ktri
sc hen S ta r k s tr o m fr e il e it u n g e n und T r a n s f o r m a t o re n sta tio n e n .
E V W 24 Reg eln für die B e w e r t u n g und P rü f u n g von A nla ssern und S te u e r g e r ä t e n .
E V W 25 L e it s ä tz e für M aß n ah m en a n F e rm n e ld e - und an S t a r k s tr o m a n l a g e n im Hinblick -auf g e g e n seitige N äherungen.
E V W 26 Reg eln für die K onstruktion, P rü f u n g un d V e r w e n d u n g von S c h a lt g e r ä t e n bis 500 V W e c h s e l s p a n n u n g ' und 3000 V G le ic hspannung.
E V W 27 Reg eln für die K onstruktion, P rü f u n g un d V e r w en d u n g von W e c h s e l s t ro m - H o c h s p a n n u n g s - g e r ä t e n für S ch altanla gen.
E V W 28 Reg eln für S p a n n u n g s m e s s u n g e n mit d e r Kugel
fun k e n s tre c k e in Luft.
E V W 29 Regeln für die B e w e r t u n g und P rü f u n g von S te u e r g e r ä t e n , W i d e r s t a n d s g e r ä t e n und Brein s- lüfte rn für a u ss e tz e n d e n Betrieb.
E V W 30 V orschriften für d ie A usführung e lek trisch er S t a r k s t r o m - N ied ers p an n u n g san lag en in la n d w ir tsc h a ftlic h e n und ähnlichen B etrieb en , E V W 31 E le k tro te c h n isc h e V orschriften für medizinische
R öntg enanlagen.
E V W 32 V orschriften für ele ktrom ediz inische N etz a n s c h l u ß g e rä t e z u r G alv anis ation, Eara disation, S in u s str o m b e h a n d lu n g , G lühkaustik und E n d o skopie.
E V W 34 Regeln für die E le k triz itä tsz ä h le r.
E V W 36 V orschriften für elektrisches Spielzeug.
E V W 37 Regeln für die K onstr uktion und P rü f u n g von S c h u tz t ra r is f o rm a t o re n mit Kleinspaiinungen.
E V W 38 L e it s ä tz e für die P rü f u n g vo n Is o lato ren a u s k e ram isc h en W e rk s to if e n für S p a n n u n g von 1000 V an.
E V W 39 L e it s ä tz e für die P rü f u n g vo n H o c h sp a n n u n g s
isola tore n mit Spam iungsstößcn.
E V W 38/1933 Leitsätz e für die P rü f u n g v on Isola to ren a u s keram isc h en W erk sto ffen für Span n n u n g en v on luOO V an.
EVW 39/1933 Leitsätz e für die P rü f u n g v on H o c h s p a n n u n g s i s o la t o re n mit S p a n n u n g s s tö s s e n .
» Wichtig zur Aufklärung und Belehrung der Bevölkerung, damit Gefährdungen und Unfälle sachunkundiger Per-
■ sonen verhütet werden!
L e its ä tz e fü r d a s V e rh a lte n g e g e n ü b e r e le k t r is c h e r S ta rk s tro m fre ile itu n g e n u n d T ra n s fo rm a to r e n s ta tio n e n — EV W 23/1931
in H e f t f o r t n ... pro S tü c k S — '20 bei A b n a h m e von 25 S t ü c k ... „ S —'18
„ 5 0 „ . . . • „ „ S — '15
bei g rößeren Bestellungen P reise auf Anfrage
a ls P l a k a t ...pro S tü c k S 1'—
bei A b n a h m e von 5 S t ü c k ... „ „ S — '90
„ 1 0 „ „ S — '80
„ 2 0 „ „ „ S - ' 7 0
bei g rößeren B estellungen P reise auf Anfrage
V ersand nur g e g e n vorh erige E insendung des B etra g es oder p er N achnahm e zuzüglich der N achnahm espesen
