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Achse des Elektromotors ist eine Kupferscheibe c befestigt, welche an den
Polen N und S des Permanentmagneten d vorbeigeht,
so daß sie durch die in ihr erzeugten Wirbelströme gebremst wird. Der Hauptstrom geht nur durch die Feldmagnete
b und von
da zu den Verbrauchsstellen (Lampen,
[* 2] Motoren u. s. w.), die übrigen
Teile sind im Nebenschluß zu dem Hauptstromkreis geschaltet, also im allgemeinen an Punkte konstanter
Spannung angeschlossen.
Gemäß der beschriebenen
Anordnung ist die Arbeitsleistung A des Motors dem
Strom i in den Feldmagneten und der
Geschwindigkeit
v proportio-
nal, da die
Stromstärke in der
Armatur als konstant angesehen werden kann. Die Arbeitsleistung A1, welche
die Kupferscheibe absorbiert, ist aber der
Geschwindigkeit v und der Intensität j der Wirbelströme in der Scheibe proportional.
Es ist mithin A=i*v=A1=j*v*K, wobei K eine Konstante bezeichnet. Da ferner die Intensität der Wirbelströme ebenfalls der
Geschwindigkeit proportional ist, so gilt für jeden Augenblick: i*v=K1*v^2 oder =i=K1*v, d. h.
die
Geschwindigkeit ist in jedem Augenblick der
Stromstärke in dem Feldmagneten proportional. Daraus folgt, daß der von der
Kupferscheibe zurückgelegte Weg, welcher durch die Anzahl ihrer Umdrehungen bestimmt wird, dem oben bestimmten
Verbrauch
proportional ist, so daß das
Zählwerk
[* 3] letztern unmittelbar angiebt.
Bei der vorstehenden Darlegung wurde von störenden Nebeneinflüssen abgesehen; es wurde z. B.
angenommen, daß die
Stromstärke in der
Armatur konstant bleibe; streng genommen ist dies nicht der Fall, denn bei der
Drehung derArmatur wird in ihr eine elektromotorische Gegenkraft ausgeübt, welche von der
Geschwindigkeit und der
Stromstärke in den
Feldmagneten abhängt. Um nun deren Einfluß zu mindern, wird vor die Armaturwicklung ein möglichst
großer
Widerstand geschaltet. Eine zweite Korrektionsvorrichtung dient dazu, die Reibungswiderstände auszugleichen. Es geschieht
das dadurch, daß vor die
Armatur, ähnlich liegend wie die Feldmagnete, eine besondere Zusatzwicklung angebracht ist, welche
ein Drehungsmoment hervorruft, das gleich ist demjenigen, welches durch die mechan.
Reibungswiderstände entsteht; diese Zusatzwicklung ist im allgemeinen hinter die
Armatur und den
Widerstand geschaltet.
Einheiten *. Um das für die elektrischen
Größen theoretisch festgesetzte absolute elektromagnetische
Maßsystem für die Praxis brauchbar zu machen, war es nötig, die
Beziehung seiner Einheiten (Ampöre,
Ohm u. s. w.)
zu entsprechenden
rein empirisch und praktisch definierten
Größen zu ermitteln, um letztere zur Grundlage der wissenschaftlichen und technischen
Messungen nehmen zu können. Das ist im Laufe der letzten Jahre mit einer gegenwärtig hinreichenden Genauigkeit durch vielfache
Versuche erreicht worden, und auf
Grund internationaler Vereinbarung der beteiligten
Kreise
[* 5] ist nun das
theoretische
Maßsystem für den praktischen Gebrauch durch das folgende «neue
legale» Maßsystem ersetzt (nach den
«Vorschlägen zu gesetzlichen Bestimmungen über
elektrische Maßeinheiten, entworfen
durch das Kuratorium der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt», Berl. 1893):
Ein unveränderlicher
Strom hat die
Stärke
[* 6] von 1
Ampère, wenn er bei dem Durchgang durch eine wässerige Lösung von
salpetersaurem
Silber unter Einhaltung der für die Abscheidung günstigsten
Bedingungen 0,001118 g
Silber in einer Sekunde
mittlerer
Sonnenzeit niederschlägt.
Als
Ohm gilt der elektrische
Widerstand einer Quecksilbersäule von der
Temperatur des schmelzenden Eises, deren Länge bei
durchweg gleichem Querschnitt 106,3 cm und deren
Masse 14,452 g beträgt, was einem Quadratmillimeter
Querschnitt der
Säule gleichgeachtet werden darf.
Die weitern Einheiten (neue legale
Volt, Coulomb u. s. w.) ergeben sich aus den vorstehend definierten, durch Berücksichtigung
der zwischen den verschiededenen elektrischen
Größen bestehenden
Beziehungen. Die Einheit der elektromotorischen Kraft
[* 7] kann
auch durch Bezugnahme auf ein Clarksches Normalelement (s.
Galvanisches Element) bestimmt werden. Für die
Messung von
Widerständen sind jetzt in Gebrauch Normalwiderstände aus
Mangankupfer oder ähnlichen
Legierungen, deren specifischer
Widerstand sich mit der
Temperatur nur sehr wenig ändert. Diese werden von der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt durch
Anschluß an das definitionsgemaß hergestellte Urnormal des
Ohm oder an die Hauptnormale geprüft und beglaubigt. -
Vgl.
L. Grunmach, Lehrbuch der magnetischen und elektrischen Maßeinheiten, Meßmethoden und Meßapparate
(Stuttg. 1895);
O.
Lehmann, Elektricität und Lichteinführung in die messende Elektricitätslehre und
Photometrie
[* 8] (Braunschw.
1895).
[* 4]Eisenbahn *, s.
Straßenbahnen^[= Trambahnen, Tramways, Tertiärbahnen, Eisenbahnen dritter Ordnung, Kleinbahnen (s. d.), Eisen ...] und
Elektrische Lokomotive.
Kraftübertragung *. Die Elektrische Kraftübertragung gelangt in immer steigendem
Maße zur Anwendung, so daß die dazu benötigten
Maschinen und
Apparate den Hauptbestandteil der Fabrikation in den großen elektrotechnischen Werkstätten bilden. Nicht aber
die Kraftübertragung auf große Entfernungen, die nur vereinzelt vorkommt, sondern die Kraftverteilung auf mittlere und
geringe Entfernungen ist bisher am meisten ausgebildet.
In erster Linie sind es die
Bergwerke, die sich mit großem
Vorteil der Elektrische Kraftübertragung bedienen (s.
Bergbau).
[* 9]
Die großen
Hüttenwerke und chem. Fabriken, auf deren ausgedehnten Grundstücken bisher viele kleine
und unwirtschaftlich arbeitende Dampfmaschinen
[* 10] (20-30 kg
Dampf
[* 11] pro Stundenpferdestärke) im Betrieb waren, centralisieren
ihren Betrieb, d. h. sie stellen große ökonomisch arbeitende Dampfdynamos von 1OO-11OO Pferdestärken
mit einem Dampfverbrauch von 5-8 kg pro Stundenpferdestärke
auf und ersetzen die kleinen Dampfmaschinen
durch Elektromotoren, die trotz des
Verlustes von 20-30 Proz. in der elektrischen Übertragung immer noch
¶
mehr
wesentlich günstiger arbeiten als jene. Auch die Zuckerfabriken und Raffinerien, die nicht selten 20-40 Dampfmaschinen in
Betrieb hatten, gehen zur elektrischen Kraftverteilung über, und zwar geht hier die Teilung so weit, daß jede Centrifuge
ihren Motor erhält. Der große Wasserverbrauch dieser Fabriken zwingt sie häufig, Brunnen
[* 13] in ziemlicher Entfernung von
den Gebäuden anzulegen, und da lange Saugleitungen für Pumpen
[* 14] meistens Schwierigkeiten im Betriebe machen, ist der Elektromotor
wieder die beste Aushilfe; in Brauereien liegen die Verhältnisse ähnlich.
Häufig wird von der elektrischen Kraftverteilung auch da Gebrauch gemacht, wo die üblichen Übertragungsmittel: Transmission
[* 15] mit Riemen-, Seil- oder Zahnradübertragung, Schwierigkeiten bieten, oder im Verhältnis zu den Arbeitsmaschinen
zuviel Kraft absorbieren. In großen Buchdruckereien, z. B. Giesecke & Devrient und J.J.Weber in Leipzig,
[* 16] Oldenbourg in München,
[* 17] sind in letzter Zeit vielfach derartige Anlagen ausgeführt worden. Die größern
Buchdruck- und Steindruckpressen, Kalander
[* 18] u. s. w. werden einzeln durch Motoren angetrieben,
und da diese jede beliebige Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit ermöglichen, so fallen alle Wellenleitungsteile
weg, was für die Reinlichkeit und Übersichtlichkeit der Arbeitsräume von großer Bedeutung ist; die Unabhängigkeit von
jeder Transmission kommt auch der Aufstellung der Maschinen bezüglich Licht,
[* 19] Luft und Bedienungsraum zu gute.
Die kleinern Maschinen erhalten meist Gruppenantrieb, d. h. mehrere Maschinen werden in üblicher Weise
durch eine gemeinsame Transmission betrieben, die ihrerseits durch einen Elektromotor angetrieben wird. Während sich der
Einzelantrieb in den Buchdruckereien, mechan. Werkstätten u. s. w.
auch in wirtschaftlicher Beziehung sehr gut bewährt bat, ist man in Webereien wieder davon zurückgekommen (Neugersdorf und
Mittweida), weil die vielen hundert kleinen Motoren von weniger als ½ Pferdestärke bei sehr hohem
Anschaffungswert einen zu geringen Wirkungsgrad ergeben haben. In Geschäftshäusern, Industriewerkstätten, wo Kraft an
Kleingewerbtreidende abgegeben wird, findet die elektrische Kraftverteilung ebenfalls sehr zweckmäßig Anwendung, weil man,
abgesehen von den sonstigen Vorzügen, für die Bezahlung nicht mehr auf die immerhin unsichern Schätzungen, sondern auf
die Angaben des Elektricitätszählers angewiesen ist; z. B. Geschäftshaus
K. F. Köhler in Leipzig.
Auch in der Landwirtschaft, wo man mit kleinen und mittlern Entfernungen zu thun hat, bewährt sich die Elektrische Kraftübertragung zum
Betrieb verschiedener Arten von Maschinen, wie Dreschmaschinen,
[* 20] Häckselmaschinen, Rübenschneider, Schrotmühlen u. s. w.
Auch für das Pflügen ist der Elektromotorantrieb mit Vorteil zu verwenden, wie verschiedene Versuche,
z. B. in Diedrichshagen bei Warnemünde, ergeben haben. Dort wurde ein Kipppflug nach Art
des Zweimaschinensystems der Dampfbodenkultur (s. d., Bd.
4) von zwei an den Seiten des Feldes aufgestellten fahrbaren Windwerken hin und her bewegt, die ihren Antrieb von Wechselstrommotoren
erhielten. Dieses elektrische Pflügen stellte sich beinahe doppelt so billig als das Pflügen durch
Pferde.
[* 21]
Die Vielseitigkeit der Anwendung der elektrischen Kraftverteilung illustriert die beigeheftete Tafel: Elektromotorischer Antrieb,
in welcher bei jedem einzelnen Beispiel der Elektromotor mit E bezeichnet ist. Bei feststehenden Arbeitsmaschinen, von denen
[* 12]
Fig. 2, 4 und 5 der TafelBeispiele geben, werden durch den elektromotorischen Antrieb die lästigen und
für den Arbeiter
gefahrvollen Treibriemen sowie die übrigen geräuschvollen, teuren und raumbeengenden Transmissionsteile
vermieden. Bei Arbeitsmaschinen, die ihren Ort oft wechseln, wie die in
[* 12]
Fig. 1, 3 und 6 dargestellten, macht
eine Ortsveränderung beim elektrischen Antrieb wegen der leicht verlegbaren Zuleitungsdrähte bedeutend
weniger Umstände als bei andern Kraftübertragungssystemen, wo schwere Transmissionen oder Rohrleitungen abzuändern waren.
Es werden jetzt auch vielfach Projekte bearbeitet, die den Fortfall des Kohlentransportes bezwecken; am Fundort der Kohlen
sollen große Dampfanlagen errichtet und den in der Nähe liegenden Fabriken die nötige Kraft in elektrischer Form zugeführt
werden. Da der Kohlentransport für minderwertige Kohle mit geringem Heizwert erheblich ins Gewicht fällt
(z. B. zahlen einige große Etablissements mehrere hunderttausend Mark Fracht für Kohlen im Jahre), so erscheinen die Projekte
nicht so aussichtslos, als es im ersten Augenblick erscheinen mag.