Digitale Rechenverfahren für elektrische Netze Teil II

Zusammenfassung Aus einer für beliebige Netzsysteme gültigen Theorie werden konstruktive Lösungsverfahren für die verschiedenen Aufgabentypen der Netzberechnung abgeleitet. Dazu wird zunächst das Betriebsverhalten von Zwei- und Dreiwicklungstransformatoren durch Vier- und Sechspolgleichungen in Leitwertform beschrieben unter Berücksichtigung beliebiger Übersetzungsverhältnisse und der Einflüsse von Stern-Dreieckschaltungen in Drehstromnetzen. Durch Verwendung des Knotenpunktsverfahrens läßt sich die Information über die Netzelemente übersichtlich in der Knotenpunktsadmittanzmatrix zusammenfassen; sie ist gewissermaßen ein mathematisches Abbild der physikalischen Eigenschaften des Netzes. In der Kurzschlußberechnung können damit die Kurzschlußströme sehr einfach aus den invertierten Matrizen ermittelt werden. Die Ströme sind dabei im wesentlichen bestimmt durch die Diagnolelemente der Kehrmatrizen; bei offenem Gegenschalter, Abstandskurzschluß oder Doppelfehlern gehen nichtdiagonale Elemente in die Rechnung mit ein. Die Problemstellung bei der Lastflußberechnung führt zur Anwendung iterativer Verfahren; die Lösung liefert stets auch die Größe der Netzverluste. Aus der exakten Abhängigkeit der Netzverluste von den Leistungsströmen kann durch Vernachlässigungen die vielverwendeteGeorgesche Verlustformel abgeleitet werden, womit sich eine übersichtliche Methode zur Berechnung derB _ik -Koeffizienten ergibt. Für das Problem des Verlustminimums wird erstmals ein Iterationsverfahren beschrieben, das die genaue Lösung liefert, sowie ein weniger aufwendiges Näherungsverfahren. Auch für das Kostenminimum kann mit Hilfe eines Iterationsverfahrens die genaue Lösung ermittelt werden.Mit 1 TextabbildungenTeil I dieses Beitrages ist erschienen in: Arch. f. Elektrotechn. 48 (1963) Heft 1, S. 41–68.     

Der Resonanzmotor,ein drehzahlgeregelter Drehfeld-Induktionsmotor mit Nebenschlußverhalten

Zusammenfassung Der Resonanzmotor ist ein Induktionsmotor mit einem auf eine Schlupffrequenz abgestimmten Schwingungskreis im Sekundärkreis. Er zeigt in der Nähe des Resonanzschlupfes Nebenschlußverhalten. Sein Kippmoment liegt bedeutend über dem Kippmoment desselben Motors in normaler Schaltung und kann durch die Abstimmung an eine beliebige Stelle des Drehzahlbereiches gelegt werden, also z. B. auch in den Anfahrpunkt. Sein Wirkungsgrad unterscheidet sich nicht wesentlich von dem des widerstandsgeregelten Induktionsmotors. Die Größe der erforderlichen Drossel und des Kondensators wird bestimmt. Die Ortskurve des Stromes wird ermittelt und ein Verfahren zur Berücksichtigung der infolge Eisensättigung veränderlichen Selbstinduktion der Drosselspule angegeben. Meßergebnisse an einem Versuchsmotor werden mitgeteilt.Es ist mir eine angenehme Pflicht, den Herren Professoren Dr.-Ing. P. Böning und Dr.-Ing. E. Kübler von der T. H. Breslau für die Förderung zu danken, die sie der vorliegenden Arbeit durch ihr reges Interesse und durch die Bereitstellung der notwendigen Versuchsausrüstung aus den Beständen ihrer Lehrstühle zuteil werden ließen.     

Wechselstromverfahren zur Bestimmung des Fehlerortes an Starkstromkabeln

Zusammenfassung Den bisher bekannten Wechselstrommeßverfahren bei Starkstromkabelfehlern haften Ungenauigkeiten an, die um so beachtenswerter sind, je mehr der Scheinwiderstand, der aus den Fehlerwiderständen gemeinsam mit dem dahinterliegenden Leitungsstück, vom Meßende aus betrachtet, gebildet wird, die Größe des Leitungswellenwiderstandes annimmt.In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluß der störenden Größen genau erfaßt und bei den Berechnungsformeln berücksichtigt.Je nach der Größe der Fehlerwiderstände, die wenigstens angenähert durch drei Gleichstrom-Schleifenmessungen bestimmt werden, erfolgt die Wahl des Meßverfahrens. Es erfolgt eine Unterteilung nach zwei Hauptgruppen von Brückenmeßverfahren: das induktive und das kapazitive Meßverfahren.Beim ersteren ist das ferne Leitungsende kurzgeschlossen, beim letztcren ist das ferne Leitungsende offen.Die Berechnungsformeln haben bei beiden Meßverfahren einen ähnlichen Aufbau. Sie sind wesentlich vereinfacht für den Fall, daß — auch beim Vorhandensein von Längswiderständen — wenigstens ein Leiter hinter der Fehlerstelle, vom Meßende aus betrachtet, unterbrochen ist, oder daß zwei Leiter in direktem Schluß stehen.Die Richtigkeit der angegebenen Berechnungsformeln wird an Hand mehrcrer praktischer Meßergebnisse bestätigt.     

Feinschichtkohlen

Zusammenfassung Mit zwei- und mehrfach unterteilten Kohlen, welchen der Betriebsstrom über Widerstände oder Stromteiler zugeleitet wird, kann man höhere transformatorische Funkenspannungen zulassen. Durch die Ablaufstromdichte ist aber die zulässige Funkenspannung begrenzt. Es wird gezeigt, daß die Ablaufstromdichte sich nur herabsetzen läßt, so lange die Teilbürstenbreite noch größer als eine StromwenderStegteilung ist. Mit schmaleren Teilbürsten läßt sich die Ablaufstromdichte nicht mehr herabsetzen. Erst wenn die Teilbürsten schmaler als eine Stegisolation werden (Feinschichtkohlen) läßt sich die Ablaufstromdichte wieder wirksam bekämpfen, besonders wenn die Schichten durch seitwärts eingesägte Schlitze erhöhte Längs-widerstände erhalten. Somit werden die auftretenden Querströme gezwungen, diese Längswiderstände zu durchfließen. An Funkenaufnahmen ist gezeigt, daß wesentlich höhere Funkenspannungen zu erzielen sind. Die vom Betriebsstrom in dem erhöhten Längswiderstand erzeugte Wärme läßt sich durch belüftete Bürstenhalter abführen. Mit der Verbesserung der Wärmeabfuhr vom erhöhten Längswiderstand der Kohle kann der Stromwender von den Verlusten entlastet werden, indem mit einem besser leitenden Kohlematerial die Reibungs- und übergangsverluste herabgesetzt, und letztere zur Erzielung des gleichen Kommutierungsvermögens in den erhöhten Längswiderstand der Kohle verlegt werden.     

Ein absolut eichbarer Hochspannungsmesser mit Dreifaden-Aufhängung

Zusammenfassung Vorstehend wurde ein Hochspannungsmesser beschrieben, der durch Auflegen von Gewichten absolut eichbar ist. In der Nullage rufen geringe Kräfte verhältnismäßig große Ausschläge hervor, die nicht dem Quadrat der Spannung, sondern einer Potenz mit niedrigerem, gebrochenen Exponenten proportional sind, der willkürlich bis 1 gewählt und vorausberechnet werden kann. Durch die Dehnung der Schraubenfeder kann die Empfindlichkeit des Gerätes stark beeinflußt werden. Durch Änderungen des Plattenabstandes lassen sich verschiedene Meßbereiche einstellen, wobei die Spannung in einem linearem Verhältnis zum Plattenabstand steht. Änderungen der Temperatur haben einen Einfluß auf die Nullage. Nach Einstellen der Meßscheibe in die alte Nullage zeigt das Gerät wieder richtig an. Die Berechnungen und Untersuchungen an dem Gerät wurden in den Jahren 1932 bis1934 im Hochspannungsinstitut der T. H. Hannover vom Verfasser durchgeführt. Herrn Prof. Dr. Schering bin ich für die Anregung zu dieser Arbeit und für die stete Förderung und Unterstützung zu größtem Dank verpflichtet.Auszug aus der Dissertation des Verfassers, T. H. Hannover 1937.     

Ausgleichströme in Stromrichterantrieben

Zusammenfassung Überbeanspruchungen des Gleichstromkreises kann man beim plötzlichen Verschwinden der Gleichrichterspannung erwarten.Wenn die Gleichspannung durch das Abschalten des Transformators verschwindet, tritt infolge der Sperrwirkung der Entladungsstrecken keinerlei Überbeanspruchung des Motors oder des Gleichrichters auf.Anders liegen die Verhältnisse, wenn die Gleichrichterspannung unter dem Einfluß einer Störung zusammenbricht. Der dabei gleichzeitig eintretende Verlust der Sperrwirkung ermöglicht das Fließen von Rückströmen, die durch die Motor-EMK getrieben werden. Der Verlauf des Rückstromes und sein Maximum lassen sich durch zwei Verhältnisgrößenp und kennzeichnen. Die erste Größep ist das Verhältnis der Drossel und Schwungmassenenergien, die zweite gibt die Kupferverluste an.Entsprechend den zwei im Stromkreis vorhandenen Energiespeichern, Drossel und Schwungmassen, kann der Ausgleichsstrom aperiodischen oder periodischen Verlauf haben. Mit Hilfe der Größenp und läßt sich das Eintreten eines der beiden Vorgänge anschaulich darstellen. Auch der Maximalwert des Ausgleichsstromes läßt sich auf eine übersichtliche Form bringen.Die der Berechnung zugrunde gelegten Vernachlässigungen wirken sich dahin aus, daß die tatsächlichen Verhältnisse nicht so ungünstig sein werden als die Rechnung ergibt.     

Stationäre Erwärmung indirekt axial gekühlter elektrischer Maschinen

Übersicht Die Wärmeströmung von den Leitern der Wicklung über die Hauptisolation und die Eisenteile des Blechpaketes (indirekte Wicklungskühlung) wird untersucht. Die Rechnung beschränkt sich dabei auf eine immer häufiger vorkommende Maschinentype, bei der das Blechpaket in axialer Richtung nicht unterteilt ist. Innerhalb des Eisens erfolgt die Kühlung in axial verlaufenden Kanälen, die in das Blechpaket eingestanzt sind. Der Wärmestrom verläuft also hauptsächlich in der Blechebene, im Gegensatz zur Kühlung durch Schlitze im Blechpaket. Die Ansätze werden so allgemein gehalten, daß der größte Teil der praktisch interessanten Lösungen rechnerisch erfaßt werden kann. So wird der Einfluß der Läufers auf die Ständererwärmung, die veränderte Wärmeabgabe im Wickelkopf und die mögliche Wärmeabgabe zum Zahnkopf und zum Joch des Ständers einbezogen. Bei der Berücksichtigung der zweidimensionalen Wärmeströmung im Nutquerschnitt wurde zur Umgehung rechentechnischer Schwierigkeiten eine Näherung verwendet. Durch Vergleich mit einem genaueren Ansatz läßt sich ein Anhalt über den hierdurch begangenen Fehler gewinne. Das Temperaturfeld wird nach Art einer Randwertsaufgabe berechnet.Mit 13 Textabbildungen     

Ein Normalspannungsmesser für hohe Spannungen mit einstellbarer Empfindlichkeit

Zusammenfassung Die Gleichungen des Elektrodynamometers werden mittels einer Reihenentwicklung abgeleitet. Es werden Spulenanordnungen angegeben, die entweder eine ausschlagsunabhängige Kraft oder je nach der Stromrichtung eine die Federkraft der Aufhängung vergrößernde oder vermindernde Direktionskraft liefern. Durch Verwendung einer derartigen Anordnung zur Kompensation der auf ein bewegliches System ausgeübten elektrostatischen Kraft wird ein Hochspannungsmesser entwickelt, dessen Empfindlichkeit kontinuierlich vermindert oder vergrößert werden kann bis zur Labilität des Systems. Die Eichung des Hochspannungsvoltmeters, dessen Meß-bereich durch Vergrößern des Elektrodenabstandes bis zu extrem hohen Spannungen ausgedehnt werden kann, erfolgt durch Vergleich mit dem Normalelement. Eine Meßgenauigkeit von 0,01% ist bei allen Spannungen leicht zu erzielen. Dem Meß-system wird ein mechanisch sehr kräftiger Aufbau gegeben, da der Einfluß der Federkraft der Aufhängung auf die zu erzielende Empfindlichkeit durch das Spulensystem ausgeglichen wird.Herrn Professor Dr. H. Starke danke ich herzlich für das große Interesse, das er durch viele Anregungen und durch Überlassung von Mitteln der Arbeit entgegengebracht hat.     

Die Änderung der Überschlagsspannung von Hochspannungsisolatoren im Bereich normaler atmosphärischer Luftfeuchtigkeit

Zusammenfassung Aus der Untersuchung über die Änderung der Überschlagsspannung von Hochspannungsisolatoren im Bereiche normaler Luftfeuchtigkeiten kann gesagt werden: Die Abhängigkeit der Überschlagsspannung von der Luftfeuchtigkeit zeigt bei normalen atmosphärischen Bedingungen unter Berücksichtigung der Luftdichte und der Temperatur einen linearen Zusammenhang gemäß den Bildern 2 bis 8, 12 und 13. Die daraus errechneten Werte der prozentualen Spannungsänderung für 1 g/m³ Feuchtigkeitsänderung sind den Tafeln l bis 3 bzw. Bildern 9, 10 bzw. 15 zu entnehmen. Die Feuchtigkeitsabhängigkeit ist bei Hängeisolatoren des K und VK-Typs größer als bei Stützern bzw. Langstabisolatoren, die keine Metallteile als Zwischenarmatur haben. Doppelklöppelisolatoren nehmen eine Sonderstellung ein. Der eingliedrige DK2-Isolator zeigt eine Feuchtigkeitsabhängigkeit wie ein Hängeisolator. Als zweigliedriger Isolator geht er jedoch bezüglich seines Verhaltens gegen Feuchtigkeit zu den Stützern über, was nicht verwunderlich ist, wenn man bedenkt, daß diese Kette auf Grund ihrer kleinen Metallmasse sich als Zwischenglied in ihrer Form den Langstabisolator beträchtlich nähert. Die Auswertung der Lichtbildaufnahmen zeigt, daß bei größeren Metallteilen der Kappen und Klöppel im Verhältnis zum Porzellankörper und bei somit größeren Überschlagswegen vom Schirmrand eines Gliedes zum anderen der Überschlag bevorzugt längs der Oberfläche des Isolators eintritt. Die zwischen den Porzellanen liegenden Metallteile biegen den Überschlag gern zur Kappe des nächsten Gliedes ab. Stützer und Langstabisolatoren ergeben dagegen reine Luftdurchschläge.     

Über den Einfluß des Laufschienenfeldes auf die Ausbildung und Bewegung von Lichtbogenfußpunkten

Übersicht In letzter Zeit sind eine Reihe von Untersuchungsergebnissen an wandernden Lichtbögen veröffentlicht worden. Die Messungen wurden vornehmlich an in Spalten brennenden Lichtbögen bis zu Strömen von 200 000 A durchgeführt. Hier soll über das Verhalten freibrennender Gleichstromlichtbögen im Strombereich zwischen 100 und 1400 A berichtet werden. Der Bogen wird während des Laufes nur durch das magnetische Feld der Laufschienen angetrieben. In diesem Strombereich wurden bei dieser Art von Beblasung, soweit bekannt ist, bisher keine Geschwindigkeitsmessungen durchgeführt. Er ist insofern von Interesse, als eine Extrapolation von bei höheren Strömen aufgenommenen Geschwindigkeitskurven zu niedrigen Werten nur bedingt möglich ist. Denn die Geschwindigkeit nimmt in diesem Bereich mit steigendem Strom nicht immer zu, sondern kann auch kleiner werden. Es treten drei verschiedene Arten der Lichtbogenfortbewegung auf, die jeweils durch den Lichtbogenstrom, das Laufschienenprofil und den Laufschienenabstand bestimmt werden. Die Profilabhängigkeit der Wanderungsgeschwindigkeit tritt deutlich in Erscheinung. Aus den Messungen ergibt sich der Lichtbogenstrom, bei dem eine Beblasung nur durch das Laufschienenfeld noch wirksam ist. Die Existenz parallel brennender Anodenfußpunkte kann oszillographisch nachgewiesen werden. Die Meßergebnisse haben praktische Bedeutung für die Auswahl geeigneter Laufschienenprofile bei Schaltgeräten, in denen die Lichtbogenbewegung wirksam durch das Laufschienenfeld unterstützt werden soll.Mit 40 Textabbildungen     

Untersuchung über den Durchschlag und die Vorgänge bei elektrischer Beanspruchung in Isolierölen verschiedener Festigkeit

Zusammenfassung Die vorliegende Untersuchung befaßt sich mit dem Verhalten eines Isolieröles in den Festigkeitsgrenzen von 25 bis 245 kV/cm bei elektrischer Beanspruchung durch Gleich- und Wechselspannung. Das Isolieröl wird zwischen Plattenelektroden in zwei zueinander senkrechten Richtungen auf Durchschlag und Stromdurchgang geprüft.Bei Beobachtung der Vorgänge in dem elektrisch beanspruchten Isolieröl mit einer Festigkeit von 50 bis 180 kV/cm durch optische Vergrößerung kann neben bereits bekannten Vorgängen zwischen den Elektroden im abgedunkelten Raum deutlich ein Glimmen beobachtet werden, das den Öldurchschlag einleitet. Dieses Glimmen wird zurückgeführt auf Ionisation in adsorbierten Luftbläschen und in mit Luft gefüllten Hohlräumen der im Öl schwimmenden Fasern.Es ergibt sich aber auch für dieses Öl bei einer Festigkeit von 50 bis 180 kV/cm ein Unterschied in der Höhe der Durchschlagsspannung zwischen senkrechter und waagerechter Beanspruchung, während diese Unterschiede im Öl unterhalb und oberhalb dieser Festigkeitsgrenzen nicht festgestellt werden können. Analoge Beziehungen gelten auch für die mit der Schering-Brücke ermittelten Werte für die Stromaufnahme. Der größte Unterschied zeigt sich bei einer Durchbruchfeldstärke des Öles von 120 kV/cm, wo die Durchschlagsspannung bei waagerechter Beanspruchungsrichtung um 18 bis 20% über der Durchschlagsspannung in senkrechter Beanspruchungsrichtung liegt. Die Stromaufnahme in senkrechter Beanspruchungsrichtung ist dagegen bei Öl von 120 kV/cm um etwa 50% größer als in waagerechter Beanspruchungsrichtung. Die festgestellten Unterschiede zwischen senkrechter und waagerechter Beanspruchungsrichtung werden auf Wärmeentwicklung im Öl, die durch das beobachtete Glimmen verursacht werden, zurückgeführt. Damit findet die Theorie des verschleierten Gasdurchschlages eine Bestätigung für das untersuchte Isolieröl mit einer Festigkeit von 50 bis 180 kV/cm. In Öl unterhalb der Festigkeitsgrenze von 50 kV/cm scheinen die Theorie des reinen Faserdurchschlags und oberhalb einer Festigkeit von 180 kV/cm die Theorie des reinen Ionisationsvorganges ausschlaggebend zu sein. Die drei Gebiete des reinen Faserdurchschlages, des verschleierten Gasdurchschlages und des Ionisationsvorganges sind jedoch nicht streng gegeneinander abzugrenzen, sondern überlagern sich je nach der Festigkeit des untersuchten Öles.     

Zwei neue elektrostatische Spannungsmesser für hohe und niedrige Spannungen

Zusammenfassung Zur Erklärung der Labilisierung der Gleichgewichtslage eines Elektrometersystems genügt für die Meßkraft mit fortschreitendem Ausschlag ein linearer Ansatz, mit dessen Hilfe die Höhe der Grenzspannung stabiler Systemstellung berechnet werden kann. Für Meßanordnungen mit elektrostatischen Feldern, deren Homogenität in jeder Systemstellung erhalten bleibt, wird die gesamte Meßkraftänderung in einfacher Form dargestellt. Dieser Ansatz liefert für die Grenzspannung einen Wert, der sich um einen konstanten Faktor von dem Ergebnis aus dem linearen Ansatz unterscheidet, und überdies für den Beginn der Labilisierung den zugehörigen Ausschlag, der stets einem Drittel des Plattenabstandes entspricht und durch die Instrumentenkonstanten nicht beeinflußt wird.In Anwendung dieser Näherungsmethode wird für das Starkesche Meßverfahren für verschiedene Fehlergrenzen und relative Ausschlagsgrößen der kleinste Plattenabstand bestimmt, der für den niedrigsten, anwendbaren Meßbereich, der mit bekannten Spannungen geeicht werden muß, maßgeblich ist.Es wird eine Anordnung beschrieben, in der die labilisierende Kraft aus dem elektrostatischen Feld durch die zusätzliche Wirkung einer zweiten Feldplatte, die entgegengesetzt gerichtete Kräfte auf das System ausübt, gesteigert wird, so daß durch. Unterdrückung des anfänglichen Ausschlages fast die gesamte Skala für einen kleinen Spannungsbereich zur Verfügung steht. Durch änderung des Abstandes einer Platte kann der Skalencharakter und durch änderung des Abstandes beider Platten der Meßbereich des Instruments eingestellt werden. Für das beschriebene Instrument wird die Eichkurve bis zu einer Spannung von 15 kV gegeben.Die übereinanderlagerung zweier elektrostatischer Felder, von denen das eine labilisierende und das andere stabilisierende Meßkräfte liefert, führt zu einem Meßsystem hoher Anfangsempfindlichkeit und homogenen Skalencharakters. Es werden ausgeführte Instrumente mit den Meßbereichen 0 bis 300 V und 0 bis 500 V beschrieben.Der Deutschen Forschungsgemeinschaft und der Gesellschaft yon Freunden der Aachener Hochschule habe ich zu danken, weil sie Apparate und Mittel für die Entwicklung der Instrumente zur Verfügung stellten.Herrn Prof. Dr.-Ing. W. Fucks danke ich herzlichst für die Benutzung von Einrichtungen seines Instituts und Herrn Mechanikermeister A. Walter für die sorgfältige Herstellung der Instrumente.     

Asynchroner und synchroner Betrieb der allgemeinen doppelt gespeisten Drehstrommaschine

Zusammenfassung Eine allgemeine Theorie der Drehstrommaschine mit Drehstromwicklung im Primär- und Sekundärteil wurde entwickelt. Dabei zeigte sich, daß bei einer Einteilung in zwei große Gruppen — Asynchrongruppe und Synchrongruppe — sämtliche Anordnungen von Drehstrommaschinen sich in die allgemeine Theorie einordnen lassen. Die Asynchrongruppe, die von verschiedensten Seiten schon eingehend untersucht worden ist, wird nur kurz gestreift. Der normale Asynchronkreis ist für die Grundeigenschaften der Maschine kennzeichnend. Bei den weiteren Untersuchungen muß auf ihn immer wieder zurückgegriffen werden.Eingehend wird die Synchrongruppe behandelt. Während bei der Asynchrongruppe ein bestimmter Betriebszustand nur durch die Drehzahl gegeben ist, ist bei der Synchrongruppe die Winkellage des Läufers allein ausschlaggebend.Die Betriebskurven im stationären Zustand werden behandelt, das synchrone und das synchronisierende Moment, die Überlastbarkeit usw. bei den verschiedensten Drehzahlen entwickelt. Nach Aufstellung der Pendelgleichung werden die einzelnen Glieder der entsprechenden Differentialgleichung des nichtstationären Zustandes errechnet. Der größte Abschnitt wird dabei der Ermittelung des Dämpfungsfaktors gewidmet.Die Dämpfung ist nur in der Nähe der synchronen Drehzahl positiv und wird negativ ungefähr bei einem Schlupf, der dem Kippschlupf der Maschine als Asynchronmaschine entspricht. Der Bereich positiver Dämpfung läßt sich durch Einschalten von Widerstand in den Sekundärkreis erweitern. — An Hand einiger Versuche kann die grundsätzliche Richtigkeit der Rechnung nachgewiesen werden.     

Die Durchschlagsfestigkeit isolierter Drähte als statistisches Problem

Zusammenfassung An verschiedenen Beispielen wurden die Widersprüche aufgeklärt, die sich häufig bei der Auswertung von Durchschlagsmessungen bei isolierten Drähten nach der Fehlertheorie ergeben. Durch Einführung des Begriffes der Belastbarkeit der Drähte, die sich aus den Summenkurven für ein Risiko von 7,5% bestimmen läßt, ist eine klare Unterscheidung zwischen umsponnenen und nichtumsponnenen Drähten möglich. Ebenso läßt sich auch die Beurteilung verschiedener Lacke, insbesondere der neuen Kunstharzlacke, auf dieser Grundlage durchführen. Hier konnte nachgewiesen werden, daß sie keine geringere Durchschlagsfestigkeit als die Öllacke aufweisen und Al-Drähte dieselbe Durchschlagsfestigkeit wie Kupferdrähte besitzen. Ihre Belastbarkeit ist mit Ausnahme der dickeren Drähte größer als die der Öllackdrähte. In gleicher Weise konnte der Einfluß von Feuchtigkeit auf die Belastbarkeit von Lackdrähten klargestellt werden. Zum Durchführen einer derartigen Untersuchung ist bei dem VDE-Verfahren bei nichtumsponnenen Drähten eine Erhöhung Her Zahl der Einzelversuche auf mindestens 50 bis 60, bei dem Verdrillverfahren auf mindestens 20 notwendig.     

Der stationäre Temperaturverlauf bei direkter Leiterkühlung

Unter direkter Leiterkühlung versteht man die Wärmeabfuhr von stromführenden Leitern an das Kühlmittel bei weitgehender Vermeidung von Wärmewiderständen durch feste Körper zwischen dem Leiter und dem Kühlmittel. Bei elektrischen Generatoren ist die Hochspannungsisolation ein besonders großer Wärmewiderstand und sofern die Stromwärme über das Eisen abgeführt wird, bedeutet auch dies einen zusätzlichen Widerstand für den Wärmefluß. Die Ausschaltung von Wärmebarrieren durch feste Körper bei direkter Leiterkühlung ermöglicht die Abfuhr erhöhter Wärmestromdichten im Vergleich zur Kühlung in herkömmlicher Art und Weise. Bei direkter Leiterkühlung vereinfacht sich die Berechnung der Temperaturverteilung insofern, als die Wärmeabgabe nur über wenige Körper an das Kühlmittel erfolgt. In fast allen Fällen kann der Wärmedurchgang durch die Hochspannungsisolation der Ständerwicklung gegenüber dem Wärmefluß an das in gutem Wärmekontakt mit dem Leiter stehende Kühlmittel vernachlässigt werden.Im Läufer, wo der durch die Nutisolation gebildete Wärmewiderstand wesentlich kleiner ist, kann der Wärmestrom über den Ballen an die Läuferoberfläche eine gewisse Bedeutung erlangen, insbesondere wenn die Kühlung im Spalt der Maschine intensiv ist.Bei direkter Leiterkühlung genügt zur Berechnung des Temperaturverlaufs im allgemeinen neben der Kenntnis der Strömung des Kühlmittels, dessen Wärmekapazität, die Wärmeabgabezahl und die Randbedingungen. Auf dem Anwendungsgebiet der elektrischen Großgeneratoren wird das Kühlmittel sowohl bei Gaswie auch bei Flüssigkeitskühlung in einer erzwungenen Strömung geführt. Über die Bestimmung des Reibungskoeffizienten für den bei Gaskühlung auftretenden Strömungswiderstand bei direkt gekühlten Maschinen liegen Veröffentlichungen vor [2], die in guter Übereinstimmung mit den schon früher für die Rohrströmung gewonnenen Werten sind. So kann also bei gegebener Druckdifferenz an den Enden der Kanäle die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels berechnet werden. Die Wärmeabgabezahl ermittelt man bei gegebenen Kanalabmessungen und bekannter Strömungsgeschwindigkeit nach denNusseltschen Potenzformeln genügend genau.Mit diesen Grundlagen ist es möglich, den Temperaturverlauf in Leiter und Kühlmittel zu bestimmen. Die vorliegende Arbeit behandelt folgende Aufgaben: Übersicht. Herleitung der allgemeinen Lösung für den Temperaturverlauf bei Kühlung durch einen Kühlstrom und konstanten Verlusten im Leiter; a) Kühlung des Leiters in einem Abschnitt oder in mehreren Abschnitten und entgegengesetzten Kühlströmen. b) Kühlung in mehreren Abschnitten, Kühlströme gleich gerichtet—2. Berücksichtigung der linearen Abhängigkeit der Verluste von der Leitertemperatur—3. Der Einfluß zusätzlicher Wärmeabgabe bei direkter Leiterkühlung (direkte und indirekte Kühlung des Leiters)—4. Kühlung durch zwei Kühlströme gleicher Richtung, aber verschiedener Geschwindigkeit (Parallelströmung)—5. Kühlung durch zwei Kühlströme entgegengesetzter Richtung, aber gleicher Geschwindigkeit (Antiparallelströmung).

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Mit 12 Textabbildungen     

Das Symmetrierungsproblem Braunscher Röhren mit elektrostatischer Ablenkung

Zusammenfassung Die bei unsymmetrischer elektrostatischer Ablenkung in Braunschen Röhren mit zwei gekreuzten Ablenkkondensatoren entstehenden Bildfehler werden systematisch untersucht. Es zeigt sich dabei vor allem, daß die als Trapezfehler bekannte Erscheinung nicht allein, wie bisher vermutet, durch ungleiche Strahlgeschwindigkeiten hervorgerufen wird, auch nicht durch den Einfluß der Anode, sondern praktisch nur durch diejenigen Querfelder, die bei Unsymmetrie des dem Leuchtschirm benachbarten Plattenpaares in die Ablenkrichtung des der Anode benachbarten fallen. Die längs der Strahlachse wirksamen Beschleunigungen rufen dagegen eine Art Bildverschiebung hervor, und zwar wird die Ablenkempfindlichkeit von der Mitte zur geerdeten Platte hin größer, während sie zur nicht geerdeten Platte hin abnimmt.Da diese Bildfehler in den Feldverhältnissen der Ablenkorgane begründet sind, treten sie sowohl bei gasgefüllten als auch bei Hochvakuumröhren auf. Nur die außer den Ablenkfehlern noch vorhandenen Verzerrungen des Leuchtflecks selbst sind für Hochvakuumröhren charakteristisch, da bei diesen der Durchmesser des Elektronenstrahls innerhalb der Ablenkräume noch vergleichbar mit dem Plattenabstand ist.Es zeigt sich ferner, daß ein Trapezfehler nicht auftritt, wenn nur das der Anode benachbarte Plattenpaar unsymmetrisch betrieben wird. Hiermit ist gleichzeitig die einfachste Möglichkeit zum Abstellen des Trapezfehlers wenigstens bei solchen Röhren gegeben, bei denen der Strahldurchmesser schon innerhalb der Ablenkräume klein gegen den Plattenabstand ist. Eine geometrische Unsymmetrie der Ablenkorgane zur Beseitigung der Unsymmetriefehler innerhalb der Oszillographenröhre ergibt eine befriedigende Lösung nur dann, wenn zusätzliche und von außen zugängliche Elektroden vorgesehen werden, die je nach den Betriebsverhältnissen geschaltet werden müssen.Der hiermit bereits vorgenommene Eingriff in die äußere Schaltung läßt es zweckmäßig erscheinen, auf eine Symmetrierung im Rohr überhaupt zu verzichten und rein schaltungstechnisch eine unsymmetrische Mcßspannung in eine symmetrische umzuformen. Die grundsätzlich wichtigen Lösungen hierfür werden zusammengestellt.     

Induktivitäten in Gleichrichterschaltungen

Zusammenfassung Eine einphasige Drossel mit herausgeführtem Mittelpunkt, die über einen Zweiweggleichrichter in Nullpunktschaltung einen Gleichstromverbraucher speist, kann durch entsprechende Bemessung der Kopplung zwischen ihren beiden Wicklungshälften zur Glättung des Gleichstromes herangezogen werden. Der Aufwand wird dabei zwar größer als bei besonderer Gleichstromdrossel, aber die Aufteilung auf zwei getrennte Einrichtungen, nämlich Transformator und Drossel, wird vermieden. Die Glättung ist mit dem Auftreten eines magnetischen Gleichstromfeldes in der Drossel verknüpft, und die Schaltung ist vorteilhaft verwendbar, wenn nicht der Gleichstrom sondern ein solches Magnetfeld erzeugt werden soll. Außer dem Magneten, der also mit zwei Wicklungen versehen ist und einem Zweiweggleichrichter sind dazu keine weiteren Einrichtungen notwendig. Eine solche Anordnung wurde durch Rechnung und Messung untersucht. Es zeigt sich, daß der Magnet nur um wenige Prozente größer zu bemessen ist, als wenn er mit reinem Gleichstrom erregt wäre und daß das erzeugte Feld nur ganz geringe Oberwellen hat. Der Versuch, bei dem der zeitliche Feldverlauf dadurch bestimmt wurde, daß die vom Feld in einen fremd angetriebenen Kommutatoranker induzierte Ankerspannung gemessen wurde, zeigt weitgehende Übereinstimmung mit der Rechnung.     

Zur Bestimmung des Laufschienenfeldes am wandernden Lichtbogen

Übersicht Messungen der Lichtbogenwanderungsgeschwindigkeit als Funktion des Stromes sind nur dann miteinander vergleichbar, wenn außer der Induktion der Blasspule die Größe des Laufschienenfeldes berücksichtigt wird. Hier soll daher ein Näherungsverfahren beschrieben werden, das cine Bestimmung des Laufschienenfeldes in der Umgebung des Lichtbogens ermöglicht. Die danach ermittelte Induktionsverteilung wird mit der durch einen Hallgenerator ausgemessenen verglichen. Dabei wird der Einfluß der Stromlinienverteilung in der Laufschiene bei punktförmigem Stromaustritt am Lichtbogenfußpunkt erörtert. Ein Vergleich der an einem Modellichtbogen aufgenommenen Induktionsverteilung mit der am wirklichen Lichtbogen gemessenen läßt Schlüsse auf die Breite des stromführenden Kanals und die Stromdichteverteilung im Bogen zu.Mitteilung aus dem Institut für Hochspannungs- und Meßtechnik der T. H. DarmstadtMit 30 Textabbildungen     

Die Berechnung der Zündschwingung eines vielstufigen Marxschen Stoßgenerators

Zusammenfassung Unter der Voraussetzung gleichmäßig über den Generator verteilter elektrischer Größen wird der Einschwingvorgang des Generators bei gleichzeitigem Zünden aller Zwischenfunkenstrecken berechnet. Es zeigt sich, daß der idealisierte Generator außer in der Grundwelle mit =4l in einer unendlichen Anzahl von ungeradzahligen höheren Harmonischen schwingt, deren Amplituden jedoch mit wachsender Ordnungszahl sehr rasch abnehmen. Der wirkliche Schwingungsverlauf an einem ausgeführten 15stufigen Stoßgenerator zeigt allerdings gegenüber dem theoretischen Verlauf außer der Grundschwingung eine weitere Oberschwingung, die von zwei räumlich weit ausgedehnten Querrahmen an der 6. und 11. Stufe herrührt, sehr stark ausgeprägt. Vermutlich spielt dabei auch die verspätete Zündung der oberen Zwischenfunkenstrecken eine wesentliche Rolle.Zur restlosen Dämpfung der Oberschwingung ist ein wesentlich größerer Reihenwiderstand im Generator erforderlich, als für die Dämpfung der Grundschwingung ausreichend wäre. Dadurch wird die Stirn der entstehenden Stoßspannungswelle bei großen Generatoren stark verflacht und der Wirkungsfaktor der Anlage bei kurzen Stoßwellen in unerwünschter Weise durch den Spannungsverlust im Dämpfungswiderstand herabgesetzt.     

Über die Regelung der Temperatur in elektrischen Öfen

Zusammenfassung Die bei der Vollaussetzregelung auftretenden Temperaturpendelungen wurden auf Grund einiger vereinfachender Annahmen berechnet und die Rechenergebnisse durch Versuche bestätigt. Bei der Vollaussetzregelung pendelt die Ofentemperatur mit gleichbleibenden Schwingungen um einen Mittelwert, der im allgemeinen von der Solltemperatur abweicht. Diese Abweichung des Mittelwertes vom Sollwert wird als Regelfehler bezeichnet. Er hängt von der zugeführten Leistung ab und ist positiv oder negativ, je nachdemN größer oder kleiner als 2N _s ist. Er ist von der Unempfindlichkeit des Reglers unabhängig.Die Größe der Pendelungen um die Solltemperatur hängt einerseits von der Ofenbauart und der Leistung, anderseits von der Unempfindlichkeit des Reglers ab, und zwar ist die Abweichung der Temperatur über den Sollwert dem Leistungsüberschuß verhältnisgleich, während die Abweichung unter den Sollwert von der Größe der Leistung nicht beeinflußt wird. Sowohl der Regelfehler als auch die Pendelungen hängen von einem Ofenbeiwert ab, der mit zunehmender Temperatur fällt, so daß auch die Temperaturschwankungen bei höheren Temperaturen verhältnismäßig kleiner werden.Dem Leiter der Technischen Versuchsanstalt, Herrn Prof. Ing. Dr. F. Rinagl, der mich durch wertvolle Anregungen und die Ermöglichung der notwendigen Versuche unterstützte, möchte ich an dieser Stelle meinen ergebensten Dank zum Ausdruck bringen.