Konsumstelle entfernt ist; es gibt auch hier eine Grenze. Eine von der Lauffener etwas abweichende Kraftübertragung, jedoch
auch mit Mehrphasenstrom, hatte die Firma Schuckert u. Komp. in Nürnberg auf der Frankfurter Ausstellung vorgeführt; sie bestand
im wesentlichen aus einer selbsterregenden Mehrphasenstrommaschine mit vier Fernleitungen, welche den Strom vom Palmengarten
zu Frankfurt a. M. nach der Ausstellung überleiteten; dort wurde der Strom mittels eines Mehrphasenstrom-Gleichstromtransformators
in Gleichstrom verwandelt und dieser zur Speisung einiger Gleichstrommotoren in den Werkstätten der Ausstellung benutzt.
Leitungen. Die wesentlichen Neuerungen auf dem Gebiete der elektrischen Leitungen beziehen sich
zumeist auf betriebssichere Fortleitung sehr hoher Spannungen, also auf möglichst vollkommene Isolierung
der Leitungen gegen ihre Umgebung. Bei unterirdischen Leitungen (Kabeln), muß die gesamte Länge mit Isolationsmasse umgeben
sein, bei oberirdischen Leitungen dagegen brauchen nur die Stützpunkte eine ausreichende Isolation zu besitzen. Während
man bislang ökonomische Kabel für 10,000 Volt Spannung noch für etwas schier Unerreichbares hielt, bieten heute bereits
einige Fabriken 10,000 Volt-Kabel unter Garantie an; ja Siemens Brothers and Co. hatten ein 400 m langes Doppelkabel in Frankfurt
a. M. ausgestellt, welches, mit 20,000 Volt gespeist, einen Teil der Main-Ausstellung mit Licht versorgte. Bevor das Kabel dem
Betrieb übergeben wurde, war es 4 Stunden lang mit 50,000 Volt geprüft worden. Es besteht aus zwei mit
je einer etwa 1 cm starken Guttaperchaschicht umgebenen Kupferleitungen, welche in einem Drall von ca. 1 m umeinander gewunden
sind und zum äußern Schutze zusammen in eine mit Asphalt getränkte Hanfhülle gebettet sind.
Bei oberirdischen Leitungen für hohe Spannungen haben sich die gewöhnlichen Porzellanisolatoren, wie
sie sich bei Telegraphenleitungen 2c. in allgemeiner Verwendung befinden, als nicht mehr ausreichend erwiesen. Bei diesen
wird durch einen oder mehrere Zacken a, b
(Fig. 1) ein direkter Übergang der Feuchtigkeit von dem Porzellanmantel f nach dem
Eisenbolzen g so ziemlich ausgeschlossen, und diese kann daher zwischen dem gestützten Draht d und dem
etwa feuchten Mast eine leitende Verbindung mit der Erde kaum herstellen; wenigstens reicht die Isolation ^[im Faksimile Satzfehler
Isolalation] aus, solange der Draht d nur Ströme niederer Spannung (bis zu 600 Volt) führt. Für höhere Spannungen
muß man jedoch noch für eine bessere
Isolation sorgen, denn man hat sehr häufig mit dem Fall zu rechnen, daß sich
die ganze Isolatorglocke außen und innen mit
Feuchtigkeit beschlägt, und schon dies genügt, um der hohen Spannung eine Brücke zum Übergang zur Erde zu bieten. Um auch
hiergegen Vorkehrungen zu treffen, biegt man den Porzellanmantel nach innen auf und füllt die so entstandene
Rinne a mit Öl aus
(Fig. 2); dieses Öl wird dann, da leichter als Wasser, immer an seiner Oberfläche zwischen d und o eine
starke isolierende Schicht bilden und selbst bei den stärksten Spannungen den Bolzen genügend von dem
Porzellanmantel isolieren.
Versuche haben ergeben, daß mittels dieser sogen. Ölisolatoren Ströme von 20,000 und mehr Volt betriebssicher geleitet werden
können. Eine andre Art von Ölisolatoren zeigt
Fig. 3. Hier sehen wir mehrere Rinnen angeordnet,
welche mit Öl gefüllt werden; sie bieten einen erhöhten Schutz. Bei der Lauffeuer Kraftübertragung wurden
ca. 9000 Ölisolatoren verwendet, und zwar 6000 von der Form in
Fig. 2, und 3000 von jener in
Fig. 3.
Fig. 4 zeigt ferner das Leitungsgestänge für die drei von Lauffen nach Frankfurt a. M. führenden Drähte.
Eine weitere Neuerung bezieht sich vorwiegend auf die Verlegung von Drahtleitungen in eleganten Räumen.
Die Leitungen werden in eigens dazu hergestellte Röhren von unverbrennbarer Papiermasse verlegt. Diese Röhren können wie
Holz- oder Gipsleisten zugleich als Dekoration dienen. Sie sind ferner wasserdicht und bieten dadurch den Leitungen noch erhöhten
Schutz.
Maschinen (hierzu Tafel), Vorrichtungen, durch welche mechanische Energie in elektrische übergeführt wird.
Zwei wesentliche Bestandteile muß eine elektrische Maschine besitzen, wenn sie ihren Zweck erfüllen soll, und zwar 1) ein
magnetisches Feld und 2) einen mit Drahtlagen umgebenen Kern (den Anker), welcher in dem magnetischen Felde bewegt werden kann.
Das magnetische Feld wird gebildet durch zwei oder mehrere Magnetpole und enthält den ganzen Raum, innerhalb
dessen eine Wirkung der Magnetpole auf Eisen, Magnete oder stromdurchflossene Leiter noch bemerkbar ist.
Für die Stromerzeugung mittels elektrischer Maschinen bietet die Wirkungsweise eines gewöhnlichen Flügelventilators ein
anschauliches Analogon. Wie die Ventilatorflügel bei ihrer Drehung in einem lufterfüllten Raume auf der einen Seite eine
Luftansammlung und auf der andern eine Luftverdünnung hervorrufen, welche sich wieder auszugleichen
suchen, so erzeugt der im Magnetfeld gedrehte Anker an dem einen Ende seiner Wickelung eine Elektrizitätsanhäufung, an dem
andern Ende einen Elektrizitätsmangel, und durch diese Differenz tritt zwischen den beiden Enden der Wickelung das Bestreben
auf, das Plus und das Minus an Elektrizität
mehr
wieder auszugleichen, wenn wir einen leitenden Weg zwischen beiden Enden herstellen. Ebenso wie der Ventilator im luftleeren
Raum keine Luftströmung erzeugen kann, so kann auch im Anker elektrischer Maschinen keine Elektrizitätsströmung hervorgerufen
werden, wenn kein magnetisches Feld vorhanden ist. So wesentlich für das Arbeiten des Ventilators die Luft, so wesentlich
ist für die elektrischen Maschinen das magnetische Feld. Ferner je stärker das magnetische Feld und je schneller die Bewegung
des Ankers, um so stärker ist die erzeugte Elektrizitätsanhäufung, bez. der
Elektrizitätsmangel, und demgemäß auch um so stärker das Bestreben, einen Ausgleich herbeizuführen.
Die beiden Enden der Ankerwickelung besitzen eine erhöhte Spannungsdifferenz oder, wie man sich kurz
ausdrückt, Spannung. Verbindet man die Enden der Ankerwickelung durch ein elektrisch leitendes Medium (etwa einen Kupferdraht),
so wird sich die Elektrizität gemäß ihrer Spannung ausgleichen, sie beginnt von dem Punkte höherer nach jenem niederer Spannung
zu fließen. Wir erhalten den Begriff des elektrischen Stromes. Dieser Ausgleich wird um so lebhafter erfolgen,
je geringer der Widerstand der leitenden Verbindung ist, und so kommen wir zu dem dritten Begriff, dem des elektrischen Widerstandes.
Spannung, Stromstärke und Widerstand stehen nach obigem in der Beziehung, daß die Stromstärke um so größer ist, je größer
die Spannung und je geringer der Widerstand, eine Beziehung, welche als Ohmsches Gesetz bekannt ist.
In den ersten Anfängen des Baues elektrischer Maschinen wurden gewöhnliche (permanente) Magnete verwendet; da sie verhältnismäßig
schwach sind, so war auch die Stärke des durch sie erzeugten magnetischen Feldes nur schwach und somit auch die erzeugte elektrische
Energie. Man gelangte bald dazu, Elektromagnete zu verwenden, welche man überdies noch auf Grund des dynamoelektrischen
Prinzips von Werner v. Siemens von der Maschine selbst zu erregen lernte (s. Magnetelektrische Maschinen, Bd. 11, S. 79). Auch
die Wickelungsarten des Ankers gelangten bald zu einer solchen Ausbildung, daß prinzipielle Neuerungen fast ausgeschlossen
waren.
Es waren somit ziemlich alle zum Bau von elektrischen Maschinen notwendigen Hilfsmittel gegeben; allein das wesentlichste Erfordernis
fehlte bis zu dem Tage, wo die Gebrüder Hopkinson ihre denkwürdigen Abhandlungen über die Vorausberechnung elektrischer
Maschinen veröffentlichten und Gisbert Kapp die angegebenen Methoden in eine für die Praxis äußerst einfache Form kleidete
und so zuerst den Weg angab, wie in jedem bestimmten Falle das magnetische Feld und die Ankerwickelung beschaffen sein müßten,
um eine ganz bestimmte Leistung unter bestimmten Verhältnissen zu ergeben.
Hing vor dem Ende der 70er Jahre das Gelingen und die Brauchbarkeit einer Maschine noch mehr oder weniger vom Zufall
ab, so hatte man nun die Mittel, eine Maschine in allen ihren Dimensionen vorauszubestimmen. Galten früher Maschinen von nur 10 Pferdekräften
Leistung als ganz außerordentlich groß, so war man nun in der Lage, Maschinen von mehreren 100 Pferdekräften ohne Schwierigkeit
in ihren elektrischen Teilen zu bestimmen, und so stehen wir heute auf dem Standpunkte, daß die Konstruktion
mehr eine Aufgabe des Maschinenbauers, als des Elektrikers ist. Dadurch erklärt sich denn auch der kolossale Aufschwung im
Bau elektrischer Maschinen, in dessen Verfolg wir schon seit Jahren Maschinen von mehr
als
600 Pferdekräften in regelrechtem, normalem Betriebe sehen.
Von diesem Zeitpunkt ab konnte man auch allererst daran denken, die elektrischen Maschinen mehr und mehr
den Verhältnissen der Betriebsmaschinen anzupassen. Bekanntlich arbeiten Dampf- und Gaskraftmaschinen etc. mit verhältnismäßig
niederer Tourenzahl; die elektrischen Maschinen benötigen aber eine ziemlich hohe, so daß ihr Antrieb nur mittels Riemenübersetzung
erfolgen kann, wobei dann die Antriebsmaschine im Verhältnis ihrer niedern Tourenzahl eine größere
Riemenscheibe besitzen muß.
Nun gibt es aber verschiedene Fälle, wo Platzmangel die direkte Kuppelung elektrischer Maschinen mit den Antriebsmaschinen unbedingt
fordert, ganz abgesehen davon, daß die direkte Kuppelung schon ihrer Wirtschaftlichkeit wegen vorzuziehen ist; so z.B. bei
Schiffsbeleuchtungen oder bei elektrischen Zentralstationen mit teurem Grund und Boden etc. Kurzum, die
neuere Tendenz im Bau elektrischer Maschinen zielt auf Modelle mit geringer Tourenzahl. Das erste Erfordernis hierzu war, möglichst
starke magnetische Felder herzustellen, was man fast ausschließlich durch die Anordnung einer größern Zahl von Magnetpolen
erreichte; ferner die Bewickelung des Ankers mit möglichst vielen Windungen, was seinerseits wieder nötig
machte, dem Ankerumfang größere Dimensionen zu geben, um die Drähte möglichst nebeneinander anzuordnen, damit nicht der
Zwischenraum zwischen dem Anker- und Magneteisen zu sehr erhöht und dadurch die Leistungsfähigkeit der Maschine zu sehr beeinträchtigt
wird.
Elektrische Gleichstrommaschinen. Die Neuerungen an Gleichstrommaschinen (s. Magnetelektrische Maschinen, Bd. 11, S.
78) in den letzten Jahren zielen vorwiegend darauf hinaus, ihre Tourenzahl jener der Betriebsmaschinen anzupassen; anderseits
ist allerdings auch nicht zu verkennen, daß der maschinellen Gestaltung eine erhöhte Aufmerksamkeit gewidmet wurde. Dampfmaschinen
arbeiten bei Leistungen von nicht über 50 Pferdekräften mit höchstens 300-400 Touren, Gaskraftmaschinen mit höchstens 150-200
Touren; die hohe Tourenzahl der schnell laufenden Dampfmaschinen macht sich aber meistenteils durch einen
äußerst hohen Dampfkonsum unangenehm fühlbar. Es galt also, einer normalen Tourenzahl der Betriebsmaschinen möglichst
nahe zukommen, nicht aber umgekehrt durch die Konstruktion von sehr schnell laufenden Dampfmaschinen den Betriebsverhältnissen
der elektrischen Maschinen Rechnung zu tragen.
Sollte die Umdrehungsgeschwindigkeit des Ankers der elektrischen Maschinen vermindert werden, so konnte
man dies entweder durch Verstärken des magnetischen Feldes oder durch Vermehrung der Ankerwindungen oder durch beides zugleich
erzielen. Die Verstärkung des magnetischen Feldes führte zumeist zur Konstruktion mehrpoliger Maschinen, und so sehen wir
die Maschinen von 100 und mehr Pferdekräften bereits mit 4, 6 und mehr Polen ausgerüstet; dabei ist natürlich
vorausgesetzt, daß das magnetische Feld rationell, d. h. auf Grund der bahnbrechenden Veröffentlichungen von Hopkinson und
Kapp, gestaltet ist. Ferner sehen wir den Ankern der sogen, langsam laufenden Dynamos einen erhöhten Umfang gegeben, um möglichst
viele Windungen auf dessen Peripherie unterzubringen, ohne daß hierdurch der Zwischenraum zwischen Anker
und Magneteisen allzusehr erhöht zu werden braucht; fast ausschließlich sehen wir die Drahtwindungen nur eine Lage stark
und nebenein-