Elektrotechnische Rundschau

• Bandzählung: 11.1893/94
• Erscheinungsdatum: 1894
• Sprache: Deutsch
• Signatur: Mag:A434
• Vorlage: Universitätsbibliothek Chemnitz
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• Digitalisat: SLUB Dresden
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• URN: urn:nbn:de:bsz:14-db-id507861434-189400000
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• Strukturtyp: Band

• Digitalisat: SLUB Dresden
• Strukturtyp: Ausgabe

Größen den enthaltenen Produkten entsprechen, so läßt sich die gestrichelte Kurve ziehen, welche den Verlauf der augenblicklichen Werte des Effektes vor stellt. Dieselbe bleibt immer positiv, da zwei zusammengehörige Werte von Spannung und Stromstärke stets das gleiche Vorzeichen haben. Der mittlere Wert jener Produkte wird durch die Ordinate XY dargestellt. Dieser mittlere Wert ist hei einfachen harmonischen Kurven mit aufeinanderfallenden Phasen identisch mit dem Produkte der Quadratwurzeln aus dem mittleren Quadrate der Spannung, hezw. Stromstärke. Die Figur 10 zeigt zwei periodische Kurveny von welchen die voraus- I eilende die Spannung, die nachfolgende die Stromstärke vorstellt; ihre Phasen sind also gegen einander verschoben. So ist es in einem induktiven Stromkreise, j in welchem der periodische Strom in seiner Phase stets hinter der elektromoto rischen Kraft zurückbleibt. Die auf dieselbe Weise wie hei Figur 9 hergestellt gestrichelte Effektkurve hat hier auch negative Teile, und zwar dort wo die Stromstärke und Spannungsordinaten entgegengesetztes Zeichen haben, und ihre Fig. 10. positiven Maxima erreichen keine so hohen Werte, wie vorhin, weil die Maxima der Hauptkurven nicht auf dieselbe Ordinate fallen. Der mittlere Wert XV der Ordinatenprodukte ist hier nicht identisch mit dem Produkte der Quadratwurzeln. Mit anderen Worten : wenn wir in einem solchen Stromkreise die Stromstärke mittels eines Dynamometers und Potentialdifferenz zwischen seinen Enden mittels eines Wechselstrom-Voltmeters messen, so giebt uns das Produkt dieser beiden Zahlen eine Zahl, welche grösser ist als der wahre mittlere Wert des in dem Stromkreise konsumierten Effektes. Es empfiehlt sich, das Produkt der Quadratwurzeln aus dem mittleren Quadrate der Strom- bezw. Spannungsdifferenz den scheinbaren Effekt und den wahren mittleren Wert des in dem Stromkreise konsumierten Effektes den wirklichen Effekt zu nennen. Das Verhältnis des wirklichen Effektes zu dem scheinbaren heißt Effekt-Faktor. So ist z. B. bei einem Transformator mit geschlossenem magnetischem Stromkreise bei offenem Sekundärkreis der Effektfaktor beiläufig 0.7, d. h. der wirkliche Effekt ist nur a / 4 des scheinbaren. Bei einem Transformator mit offenem magnetischen Stromkreis mag der Effektfaktor nur 0.1 betragen. Hieraus ersehen Sie, dass es ein großer Irrtum wäre, rvenn man das Produkt der Ablesungen an den beiden Instrumenten als wirklichen mittleren Effekt nähme. Wir haben deshalb zu überlegen, wie dieser wirkliche Effekt bei Wechselströmen praktisch gemessen werden kann. Es giebt viele Methoden, nach welchen dies geschehen kann. Eine grosse Anzahl der vorgeschlagenen Methoden sieht auf dem Papier sehr schön aus, in Praxis jedoch hat sie ihre Haken. Da ich Ihnen nur solche Methoden angeben möchte, welche praktischen Wert haben, übergehe ich die theoretischen Methoden und wende mich der Beschreibung jener Instrumente zu, welche uns in den Stand setzen, den in einem induktiven Stromkreise konsumierten Effekt praktisch zu messen. Das allergeeignetste und weitaus beste Instrument ist das diesem Zwecke angepasste Elektrodynamometer. Betrachten wir ein Dynamometer, wie das in meiner ersten Vorlesung beschriebene Siemens’sche Instrument. Die feststehende Spule desselben sei in Heiken mit dem Stromkreise, in welchem wir den konsumierten Effekt bestimmen wollen, geschaltet. Die bewegliche Leitung des Dynamometers bestehe aus nur wenigen Drahtwindungen und bilde zusammen mit einem induktionslosen Widerstande, welcher entweder von Spulen oder Drähten oder Glühlampen gebildet wird, einen Nebenschluß zwischen den Enden des Stromkreises, indem der konsumierte Effekt gemessen werden soll, wieesFig.il zeigt, Fig. 11. in welcher S. die Stromleitung der feststehenden Spule und Sh die der beweg lichen vorstellt. Ist jetzt eine alternierende elektromotorische Kvaft in dem Stromkreise a b wirksam, so wird die feststehende Spule S des Dynamometers (das jetzt Wattmeter heißt) von einem periodischen Strome durchflossen, der mit dem in dem induktiven Widerstande T vorhandenen identisch ist. Die beweg liche Spule Sh des Wattmeters führt einen Strom, welcher in seinen Phasen mit der Potentialdifferenz zwischen den Enden des induktiven Stromkreises überein stimmt. Bei dieser Anordnung wirken auf das Dynamometer zwei von zwei verschiedenen Strömen durchflossene Stromkreise; die Kraft, welche nötig ist, die bewegliche Spule in ihrer normalen Stellung, entgegen den thätigen elektro dynamischen Kräften zu halten, ist in jedem Augenblicke dem Produkte aus deren Strominteusitäten proportional. Wenn dann die Ströme von Moment zu Moment sich ändern und die Schwingungsdauer der beweglichen Spule gegen die Periode des Stromes sehr lang ist, ist der mittlere Wert der Kraft, welche nötig ist, die bewegliche Spule in ihrer normalen Stellung, also mit ihrer Achse im rechten Winkel zu der Achse der feststehenden Spule zu erhalten, dem mittleren Werte des Produktes der Ströme in beiden Spulen proportional, d. h. proportional dem mittleren, in dem induktiven Stromkreise konsumierten Effekte. Die Kraft, welche erforderlich ist, die bewegliche Spule in ihrer Normalstellung zu erhalten, kann durch die Torsion einer Feder beschafft werden, und somit könneu wir an einem solchen Instrumente den mittleren Effekt direkt ablesen, vorausgesetzt, daß das Wattmeter bereits geaicht ist. Der beste Weg, ein Wattmeter zu aichen, ist der, dasselbe zum Messen des in einer bekannten induktionslosen Leitung konsumierten Effektes zu ver wenden und gleichzeitig die Quadratwurzel aus dem mittleren Quadrate der Stärke des diesen Stromkreis durchfließenden Wechselstromes und die Quadrat wurzel aus dem mittleren Quadrate der Potentialdifferenz zwischen seinen Enden zu bestimmen. Indem wir so mit dem Wattmeter den in einem induktionslosen Stromkreise konsumierten Effekt bestimmen, erfahren wir die Konstanten des Instrumentes. Eine erfolgreiche Benutzung des Wattmeters ist an folgende Bedingungen geknüpft: Der Strom durch die Serienspule des Instrumentes muß dieselbe Stärke haben, wie der Strom in dem zu messenden Stromkreise, und der Strom in der Nebenschlußspule muß in seinen Phasen mit der Potentialdifferenz zwischen den Enden dieses Nebenschlusses genau übereinstimmen; mit anderen Worten: der Nebenschluß muß vollständig induktionslos sein. Das ist nur dadurch zu er reichen, daß man der beweglichen Spule des Wattmeters nicht viele Windungen giebt. Dadurch erwächst aber eine andere Schwierigkeit, wenn man ein solches Wattmeter zum Messen des in dem Primärstromkreise eines Transformators von hoher Spannung konsumierten Effektes verwendet. Um in diesem Falle ein hin reichendes magnetisches Moment in der beweglichen Spule des Wattmeters zu erhalten, müssen wir einen verhältnismäßig starken Strom durch den Neben schluß leiten und vergeuden dadurch einen hohen Effektbetrag in diesem Neben schluß. Wenn wir diesen Effekt nicht entbehren können, müssen wir auf die eben beschriebene Methode verzichten. Glücklicherweise giebt es jedoch noch eine andere Methode, welche hier zum Ziele führt. Wenn ein Transformator bei sehr geringer Belastung arbeitet, ist bekannt lieh die Potentialdifferenz zwischen den Enden seines Sekundärkreises in ihrer Phase der Potentialdifferenz in der primären Wickelung genau entgegengesetzt. Auf diese Thatsache können wir eine Anordnung (Fig. 12) stützen, welche uns Fig. 12. dazu verhilft, daß der Strom in dem Nebenschluß Sh des Wattmeters, welchen die Sekundärleitung des Transformators T bildet, mit der Potentialdifferenz zwischen den Enden des induktiven Stromkreises ab in der Phase übereinstimmt, wobei alles andere der vorigen Methode unverändert bleibt, nur daß der gesamte im Wattmeter konsumierte Effekt sehr viel geringer ist als im ersten Falle. Um den Unterschied beider Methoden zu erkennen, wollen wir zunächst annehmen, das Wattmeter habe einen Nebenschlußwiderstand, welcher 1 Ampere verträgt, und so viel sei auch erforderlich, um das Wattmeter zum Messen des in dem I rimärkreise eines Transformators konsumierten Effektes bei einer Spannung von 2000 Volt verwenden zu können. Wir hätten dann für einen in duktionslosen Widerstand zu sorgen, der 1 Ampere bei 2000 Volt, also nahezu 2000 auf ihn verwendete Watt zu leiten vermag. Unter diesen Umständen verschwenden wir in dem Nebenschluß eines Wattmeters nahezu 3 PS. Lassen wir jedoch den induktionslosen Widerstand weg und nehmen einen 1 pferdigen Hilfs-Transformator mit einem Uebersetzungs- verhältnisse von 2000 Volt zu 100 Volt und schalten die Nebenschlnßspule des Wattmeters mit einem kleinen Zusatzwiderstande zwischen die Sekundärspule dieses Transformators, indem wir den Widerstand so wählen, daß nur 1 Ampere den Nebenschluß des Wattmeters durchfließt, so haben wir folgende Effekt - Absorptionen: Der Wattmeternebenschluß Wird 100 Watt absorbieren, und der Trans formator kann so eingerichtet werden, daß er nur 60 oder 70 Watt verzehrt; somit verlangt die ganze Anordnung: Transformator, Wattmeter und Zusatz widerstand, nur 160 Watt anstatt 2000 Watt; die Ersparnis beträgt demnach 92 pCt. Es ist also klar, daß die Kombination des Wattmeters mit einem Transformator auf die angegebene Art. weit ökonomischer ist, als der Gebrauch eines induktionslosen äußeren Widerstandes. Im allgemeinen können wir sägen, daß behufs Messung des Effektes von Wechselströmen das Dynamometer-Wattmeter sich am meisten empfiehlt; man kann es entweder in der Siemens’schen Form, bei welcher die Torsion einer Feder benützt wird, oder als Wage, ähnlich der Ampere-Wage von Lord Kelvin, herstellen. In jenen Fällen, in welchen die Potentialdifferenzen zwischen den Enden des Stromkreises, indem'der'konsumierte Effekt gemessen werden soll, 100 Volt nicht übersteigen, können die nötigen Widerstände in die bewegliehe