Böhmen,
[* 2]
Harz,
Schlesien,
[* 3]
Mähren,
Steiermark),
[* 4] untergeordnet für
England. Es ist schwieriger zu verschmelzen, da seine große
Dichtigkeit das Eindringen reduzierender
Gase
[* 5] erschwert und sein Eisenoxydulgehalt die Schlackenbildung begünstigt. Es liefert
natürliche
Magnete und hat zuerst zur Kenntnis des
Magnetismus
[* 6] geführt. Das Magneteisenerz kommt zuweilen in innigem
Gemenge mit andern
Mineralien,
[* 7] z. B. als Titaneisenstein und kieseliger Magneteisenstein, vor und ist auch
in diesem Zustand Gegenstand hüttenmännischer Verarbeitung.
Eisenmulm ist erdiges Magneteisenerz mit viel
Manganoxydul, auch etwas
Kupfer
[* 8] und
Kieselsäure enthaltend, und findet sich im Siegenschen.
Talkeisenstein von
New Jersey enthält viel
Magnesia statt
Eisenoxydul.
Vorrichtungen,
welche durch Einwirkung von
Magneten auf geschlossene Stromkreise in diesen elektrische
Ströme erzeugen. Die erste derartige
Maschine
[* 9] wurde 1832 von Pixii angegeben und bestand aus einem drehbaren Stahlmagnet in Hufeisenform, dessen
Pole an zwei mit
Drahtspulen umgebenen Eisenkernen vorüberstrichen. Die
Spulen waren so geschaltet, daß bei der
Annäherung
der Magnetpole in beiden
Spiralen positive
Ströme entstanden, bei der
Entfernung negative; bei fortgesetzter Drehung also eine
abwechselnde Reihenfolge von positiven und negativen
Strömen
(Wechselströme); doch wurden die negativen
Ströme im geeigneten
Moment durch einen auf der Drehungsachse angebrachten
Stromwender
[* 10] umgekehrt und der
Apparat dadurch in eine
Gleichstrommaschine umgewandelt. Spätere Erfinder, wie Saxton,
Clarke und
Ritchie, machten die
Spulen drehbar, während sie
dem
Magnet eine feste
Lage gaben, wodurch offenbar die gleiche
Wirkung erzielt wird.
Eine erhebliche Verstärkung
[* 11] der Nutzwirkung erreichte
Stöhrer in
Leipzig,
[* 12] indem er statt des einen Hufeisenmagnets deren
drei anwandte, vor derenPolen eine
Scheibe mit sechs Induktionsspulen gedreht werden konnte; die entstehenden
Wechselströme wurden durch einen
Stromwender in gleichgerichtete verwandelt. Mit diesem
Apparat ließ sich bereits
elektrisches Licht
erzeugen, doch reichten seine
Wirkungen für die
Praxis noch nicht hin. Die Grundidee seines
Apparats wurde in der
Folge weiter
ausgebildet, bis sie in der sogen. Alliancemaschine von Nollet zu einem
vorläufigen
Abschluß kam.
Letztere
[* 1]
(Fig. 1 der Tafel I) besteht aus zahlreichen festen Hufeisenmagneten und beweglichen
Drahtspulen. Die Anzahl der
Spulen ist stets doppelt so groß wie die Anzahl der
Magnete, die gruppenweise zu
Kreisen zusammengestellt
sind, mit den
Polen in abwechselnder Reihenfolge nach innen. Mehrere solcher
Kreise
[* 13] stehen nebeneinander,
so daß die
Pole sich decken, und daß auch in seitlicher
Richtung auf einen
Nordpol stets ein
Südpol folgt. In der größten
Maschine drehten sich 96 Induktionsrollen auf 6
Scheiben zwischen den
Polen von 48 Hufeisenmagneten, alle Näherungsströme
waren
in sich gleichgerichtet und ebenso alle Entfernungsströme, und um dies zu erreichen, mußte die
Richtung der Drahtwindungen von
Spule zu
Spule wechseln.
Eine ähnliche
Konstruktion, die sich nur durch die Verwendung von
Elektromagneten an
Stelle der Stahlmagnete unterscheidet,
wurde später von
Holmes ausgeführt. Die Alliancemaschinen haben die Erzeugung elektrischer Lichtquellen von großer
Stärke
[* 14] ermöglicht und sind in
Leuchttürmen vielfach benutzt worden; wenn man sie auch heute nicht mehr baut,
so trifft man doch in fast allen Wechselstrommaschinen dieselbe oder eine ähnliche
Anordnung der festen und drehbaren Teile.
In der Form abweichend von allen bisher beschriebenen magnetelektrischen
Maschinen ist der von
WernerSiemens 1857 erfundene
sogen. Cylinderinduktor. Zwei
Reihen horizontaler Magnetstäbe AA' (Textfigur 2) besitzen an ihren vordern
Enden bei b eine cylindrische Höhlung, welche den
Anker
[* 15] aufnimmt.
Letzterer besteht aus einem Eisenkern cde, dessen Gestalt
aus dem in der
[* 1]
Figur dargestellten
Querschnitt zu erkennen ist; der von
Eisen
[* 16] nicht erfüllte
Raum des
Cylinders enthält
die Drahtwindungen, welche der
Länge nach um den Eisenkern gewickelt sind.
[* 1]
Fig. 3 (Tafel I) zeigt einen Cylinderinduktor, wie er zum Betrieb von Zeigertelegraphen verwendet
wird; die Drehung wird mittels der
Kurbel
[* 17] D des Zahnrades E und des
Triebes F bewirkt. Die
Zähne
[* 18] l, welche die
Scheibe G umgeben,
dienen zur Begrenzung der Kurbelbewegung; bei jeder Fortschiebung um einen
Zahn macht der
Cylinder CBC,
welcher zwischen den
Magneten AA' steht, eine halbe
Umdrehung, und der hierdurch erzeugte einmalige Induktionsstoß wird für
sich erhalten. Jede
Umdrehung ergibt demnach zwei Stromstöße von entgegengesetzter
Richtung, entsprechend der
Umkehrung des
Magnetismus im Eisenkern; dieselben können durch einen
Stromwender in gleichgerichtete verwandelt werden.
Zwischen den
Polen N und S eines hufeisenförmigen
Magnets dreht sich um eine zur
Ebene seiner
Schenkel senkrechte
Achse ein
Ring
von
Eisen ABCD (Textfig. 4), auf welchen eine Anzahl von Drahtspiralen aufgewickelt ist, die
alle hintereinander zu einer fortlaufenden Windungsreihe verbunden sind. Von den Vereinigungsstellen der einzelnen
Spiralen gehen metallische Fortsätze R R1 R2 R3 zur
Achse des
Ringes,
wo sie um 90° umgebogen und auf ihrer Oberfläche parallel nebeneinander und voneinander isoliert befestigt sind. Zwei vertikal
stehende Drahtbündel schleifen federnd beiderseits auf der so belegten Achse und vermitteln die Fortleitung des bei der Rotation
des Ringes in den Spiralen induzierten Stroms. Durch den Einfluß des Magnets wird der Ring selbst magnetisch
und zwar so, daß er gleichsam aus zwei halbkreisförmigen MagnetenABC und ADC besteht, welche in A und C mit gleichnamigen
Polen zusammenstoßen und in B und D ihre neutralen Punkte haben.
Die Lage dieser Pole ändert sich während der Umdrehung des Ringes nicht, da ja das weiche Eisen den Magnetismus
nicht festhält; die Wirkung ist somit die nämliche, als ob der Eisenring unbeweglich bliebe und bloß die Drahtspiralen
längs desselben dahinglitten. Die neutrale Linie BD ist die Linie des Stromwechsels; geht der Strom in den Spiralen oberhalb
derselben in der einen Richtung, so hat er in den Spiralen unterhalb die entgegengesetzte. Die federnden
Drahtbündel (in der schematischen
[* 21]
Fig. 4 durch E und F angedeutet), welche die Achse in den der neutralen Linie entsprechenden
Punkten berühren, bewirken ohne Kommutator die Gleichrichtung des Stroms im Schließungsbogen; denn jedesmal, wenn eine Spirale
die LagenB und D passiert und sich demnach die Stromesrichtung in ihr umkehrt, tritt auch ein Wechsel in der
Verbindung durch das Übertreten von F und E auf die folgenden Metallstreifen R2 und R3 ein. Eine der ersten Formen, welche
Gramme seiner magnetelektrischen Maschine gegeben hat, ist in
[* 21]
Fig. 5 (Tafel I) abgebildet.
Die Grammesche Maschine leidet an dem Übelstand, daß die im Innern des Ringes liegenden Teile der Drahtumwindungen
dem induzierenden Einfluß der Magnetpole fast vollständig entzogen sind und den Widerstand unnütz vermehren. Hefner-Alteneck
hat deshalb in seinem sogen. Trommelinduktor (Textfig. 6) die innern Windungen ganz fortgelassen. Diese eigentümliche
und für eine große Anzahl späterer Konstruktionen vorbildlich gewordene Maschine besteht aus einem hohlen
eisernen CylinderAA, der auf seiner Oberfläche in der Längsrichtung mit isoliertem Draht
[* 22] bewickelt und auf einer Achse befestigt
ist, mit welcher er sich innerhalb eines starken magnetischen Feldes dreht. Die in Gruppen abgeteilten Drahtlagen überkreuzen
sich auf den Stirnflächen und bilden eine zusammenhängende Spirale, in welcher die Ströme auf gleiche
Weise erzeugt und abgeleitet werden wie in dem GrammeschenRing.
Die bis jetzt angeführten magnetelektrischen Maschinen benutzen sämtlich Stahlmagnete. Daß man aber auch Elektromagnete
anwenden kann, welche durch magnetelektrische Ströme erregt werden, ist namentlich durch die Maschine von Wilde (1866) nachgewiesen
worden, in welcher der Strom eines gewöhnlichen Siemensschen Cylinderinduktors benutzt wurde zur Bildung eines kräftigen
magnetischen Feldes für einen zweiten größern Induktor. Zeigt diese Konstruktion, daß man schon damals an eine Verstärkung
der Wirkungen durch gegenseitige Erregung mehrerer Induktoren dachte, so hat doch erst WernerSiemens ein Mittel zu einer
fast unbegrenzten Steigerung der Wirkungen in
einer einzigen Maschine angegeben.
Ein Cylinderinduktor oder Grammescher Ring erzeugt, wie oben gezeigt wurde, bei seiner Drehung zwischen den Polen eines MagnetsStröme. Siemens verwendet nun an Stelle der Stahlmagnete Elektromagnete und läßt die erzeugten Ströme, ehe sie in die äußere
Leitung treten, in passender Richtung die Umwindungen der Elektromagnete durchlaufen, wodurch der Magnetismus
dieser letztern verstärkt wird; dieselben sind nun wieder zur Erzeugung stärkerer Ströme im Induktor befähigt, die wieder
die Stärke des magnetischen Feldes steigern u. s. f. Die Steigerung dauert so lange an, bis die äußern Elektromagnete ihren
Sättigungszustand erreicht haben; von dem Moment an behält der erzeugte Strom seine Stärke bei.
Durch diese Anordnung wird es ganz überflüssig, permanente Magnete oder in sich geschlossene Elektromagnete zu verwenden; denn
noch die geringste Spur von Magnetismus, wie sie in jedem Eisenstück, namentlich aber als sogen. remanenter Magnetismus in
den Kernen von Elektromagneten, enthalten ist, reicht aus, um den Steigerungsprozeß einzuleiten. Weil
aber bei diesem Vorgang die Elektrizität
[* 23] lediglich durch einen Aufwand mechanischer Kraft
[* 24] erzeugt wird, nannte Siemens 1867 den
entstehenden Strom einen dynamoelektrischen und die Maschinen, welche zur Erzeugung desselben in der beschriebenen Weise dienen,
dynamoelektrische Maschinen. Dieselbe Entdeckung wurde fast gleichzeitig von Wheatstone gemacht, aber etwas
später veröffentlicht.
Gramme gebührt das Verdienst, das dynamoelektrische Prinzip zuerst auf den Pacinottischen Ring angewandt und dadurch eine brauchbare
Maschine zur Erzeugung starker gleichgerichteter Ströme ohne Kommutator hergestellt zu haben. Eine Form seiner Maschine, die
für Beleuchtungszwecke Anwendung findet, ist in
[* 21]
Fig. 7 (Tafel I) abgebildet. Das
Gerüst derselben besteht aus zwei gußeisernen Seitenwänden, welche oben und unten durch starke cylindrische Querstäbe aus
Schmiedeeisen zusammengehalten werden.
Diese Stäbe bilden gleichzeitig die Kerne zweier dreipoliger Elektromagnete, d. h. zweier Elektromagnete, welche einen Pol in der
Mitte und zwei diesem entgegengesetzte Pole an den beiden Enden besitzen. An den mittlern entgegengesetzten
Polen sind starke Ansätze aus weichem Eisen befestigt, welche den ringförmigen Anker einschließen. Dieser Anker, dessen Prinzipoben bereits erläutert wurde, besteht aus einem Kern von geglühten Eisendrähten, um welchen ein aus vielen unter sich verbundenen
Spulen bestehendes Drahtsystem gewunden ist.
Von der Vereinigungsstelle je zweier Spulen führt eine Verbindung zu dem Kollektor,
[* 25] einem auf seiner Oberfläche
der Länge nach mit parallelen Messingschienen belegten Cylinder, der sich mit dem Ring auf derselben Achse befindet, und auf
welchem die in der
[* 21]
Figur auf der rechten Seite sichtbaren Leitungsbürsten schleifen. Die Anordnung ist so getroffen, daß
die Bürsten immer an denjenigen Schienen anliegen, welche mit den Vereinigungspunkten der innerhalb des
Ringes entstehenden entgegengesetzt gerichteten Ströme verbunden sind.