mehr
auch ein Wechsel in der Richtung des Stromes eintritt, da dann sowohl im Anker [* 2] wie in den Magnetspulen die Stromrichtung umgekehrt wird, die magnetischen Verhältnisse also dieselben bleiben. Dies geht so lange, bis die Ankerspulen gerade einem Magnetpol gegenüberstehen, von da ab würde nun eine Anziehung nach der entgegengesetzten Seite erfolgen, die begonnene Bewegung also gehemmt werden, wenn nicht jedesmal in diesem Augenblick in den Magnetspulen durch den Stromwender [* 3] der Strom gewendet würde.
Daher erfolgt trotzdem eine Anziehung und Bewegung des Ankers immer in der gleichen Richtung, und die Bewegung nimmt zu, bis die Ankerspulen des Motors gleichzeitig mit jenen der Maschine [* 4] vor den Magnetpolen vorbeigehen. In diesem Falle erhalten auch die Magnete stets Strom gleicher Richtung, denn in dem Augenblick, wo der Strom wechseln will, gehen die Bürsten von dem einen Stromwendersegment auf das andre über. Von diesem Zeitpunkt ab arbeitet der Motor mit Kraft. [* 5]
Das Angehen dieser Motoren geht unter lebhafter Funkenbildung am Stromwender vor sich. Da ferner zwei aufeinander folgende Segmente des Stromwenders die ganze Spannung führen, so darf man die Spannung nicht hoch wählen, da sie sonst zwischen den Segmenten direkt überginge. Der Ganzsche Wechselstrommotor ist also nur für niedere Spannung brauchbar. Bei hoher Spannung müßte man erst mittels eines Transformators die hohe Spannung auf niedere umsetzen.
[* 1]
^[Abb.: Fig. 1 u. 2. Erzeugung
eines rotierenden
magnetischen
Feldes.]
Mehrphasenstrom -
(Drehstrom -)
Motoren sind
Maschinen, welche, mit Mehrphasen-(Dreh-) strom gespeist, elektrische
Energie in
mechanische umsetzen. Das
Prinzip, auf welchem sie beruhen, ist folgendes:
Schon
Arago hatte beobachtet,
daß, wenn eine horizontale Kupferscheibe um eine vertikale
Achse, über deren Mitte sich eine
Magnetnadel in horizontaler
Ebene frei drehen kann, in rasche
Umdrehungen versetzt wird, die
Magnetnadel alsbald in der gleichen
Richtung zu rotieren
beginnt.
Es werden nämlich in der Kupferscheibe bei ihrer
Rotation vor den
Polen der
Magnetnadel
Ströme induziert,
die vermöge ihrer elektrodynamischen Gegenwirkung die
Nadel anziehen und mitreißen.
Die
Drehstrommotoren bilden die einfache
Umkehrung; es rotiert der
Magnetismus
[* 6] und induziert in einem passend eingerichteten
Anker
Ströme, welche letztern zwingen, der
Rotation des
Magnetismus zu folgen. Die
Rotation des
Magnetismus (und dies ist der
zweite Unterschied) wird jedoch nicht dadurch erzielt, daß man einen
Magneten mechanisch in Drehung versetzt,
nein, man erzeugt diese
Rotation auf elektrischem Wege mit
Hilfe des Mehrphasenstroms und erhält somit mittels dieses
Stromes
eine
Bewegung des
Ankers, welche motorische
Arbeit zu leisten im stande ist. Die wesentlichste
Eigenschaft des Mehrphasenstroms
ist also jene, ein
Rotieren des
Magnetismus (ein rotierendes
magnetisches
Feld) zu erzeugen. Der Vorgang
ist wie folgt: Ein Eisenring (s. Fig. 1) sei mit drei Wickelungen (genau wie der
Anker der Mehrphasenstrommaschine) bedeckt,
von welchen jede ein Drittel des Ringumfanges einnimmt.
Die Anfänge der drei Wickelungen sind untereinander verbunden und die drei
Enden an die drei Leitungen
(1, 2, 3) einer Mehrphasenstrommaschine angelegt. Dadurch erhalten die drei Wickelungen des
Ringes
Ströme, deren
Phasen um
120° verschoben sind, d. h., während eine Wickelung gerade ein
Maximum der Stromintensität durchfließt, wird die zweite
Wickelung erst, nachdem sich der
Anker der Mehrphasenstrommaschine um 120° weiter gedreht hat, ein
Maximum
der Stromintensität besitzen u. s. f., und diese Abnahme der Stromstärke in der einen und
die Zunahme derselben in der zweiten Wickelung geht so allmählich vor sich, daß der durch die
Ströme im
Eisen
[* 7] des
Ringes
erregte
Magnetismus mit seinem
Maximum ganz allmählich von der einen
Spule nach der zweiten und dann natürlich
auch nach der dritten übergeht; die magnetische
Achse des infolge der drei stromdurchflossenen Wickelungen im Ringeisen erregten
Magnetismus rotiert in einer bestimmten
Richtung und mit einer
Schnelligkeit, welche der
Rotation des
Ankers der Mehrphasenstrommaschine
entspricht. Ist nun im Innern des
Ringes eine Kupferscheibe S um die
Achse c drehbar, so wird sie infolge
des rotierenden
Magnetismus mitgerissen. Die Schaltung der Ringwickelungen kann selbstverständlich auch wie in
[* 1]
Fig. 2 gestaltet
sein.
Versuche haben ergeben, daß man als
Anker nicht eine Kupferscheibe benutzen soll, sondern einen Eisenkern mit einer
Anzahl
in sich kurz geschlossener Windungen.
Das wesentlichste der Mehrphasenstrommotoren ist das rotierende
magnetische
Feld. Zuerst wurde es angegeben
von
Ferraris, und zwar erzielte er es durch zwei um 90° verschobene
Wechselströme; letztere erzeugte er dadurch, daß er
einen gewöhnlichen einphasigen Wechselstrom in zwei
Zweige zerlegte, von welchen der eine einen großen
Widerstand und geringe
Selbstinduktion, der zweite einen geringen
Widerstand und eine hohe Selbstinduktion besitzt. Die Selbstinduktion
verursacht, daß der
Strom in dem letztern
Zweig gegen jenen im erstern
Zweig um eine gewisse
Phase verschoben ist.
Praktische Brauchbarkeit hat indes der nach diesem
Prinzip konstruierte
Motor mit rotierendem
magnetischen
Feld nicht erlangt.
Tesla ist einen
Schritt weiter gegangen und erzeugte gleich in der
Maschine selbst zwei um 90° verschobene,
voneinander unabhängige
Wechselströme und erzielte dadurch zuerst praktisch einigermaßen brauchbare
Motoren. Einen fernern
Fortschritt müssen wir darin erblicken, daß man drei um 120° verschobene
Wechselströme nahm und zu ihrer Fortleitung nur
drei Leitungen benötigte. Im allgemeinen ist die Leistung motorischer
Arbeit mit Mehrphasenstrom um so
günstiger, je mehr einzelne gegeneinander verschobene
Wechselströme ihn bilden.
Da man nun einerseits für die Fortleitung
jedes einzelnen Wechselstromes zum mindesten eine Leitung benötigt, so würde die Zahl derselben (wollte
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man dieser Thatsache ohne Grenzen [* 9] Rechnung tragen) doch über das praktische Maß steigen, und so ist man mit Rücksicht auf die Praxis bei drei Strömen und drei Leitungen stehen geblieben. Neuerdings aber ist es durch eine besondere Schaltung der Wickelungen des Motors gelungen, selbst mit nur drei phasenverschobenen Wechselströmen und demgemäß auch nur drei Zuleitungen 6, 12 und mehr phasenverschobene Wechselströme im Motor selbst zur Verfügung zu haben; jedoch ist näheres noch nicht an die Öffentlichkeit gelangt, wiewohl diese Errungenschaft von ganz hervorragendem Interesse für die weitere Ausbildung der Mehrphasenstrommotoren sein wird. Eine praktische Verwendung haben diese Motoren vor allem bei der bekannten Lauffener Kraftübertragung gewonnen (s. Elektrische Kraftübertragung). [* 10]