Titel: M. Deprez's Versuche über elektrische Kraftübertragung.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1886, Band 259 (S. 140–145)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj259/ar259057

M. Deprez's Versuche über elektrische Kraftübertragung.

Die jüngst von Marcel Deprez in. der elektrischen Arbeitsübertragung erzielten Erfolge (vgl. 1885 258 332) lassen es angezeigt erscheinen, einen Rückblick auf die früheren Versuche von Deprez und die Fortschritte bei denselben zu werfen (vgl. auch 1882 245 193). Wir folgen dabei den Mittheilungen, welche Marinowitch in der Lumière électrique, 1885 Bd. 18 * S. 421 darüber gemacht hat und reihen daran noch einige inzwischen bekannt gewordene nähere Angaben über Deprez's neueste Versuche.

Zuerst trat Deprez bei Gelegenheit der Pariser Elektricitäts-Ausstellung 1881 mit einem Versuche an die Oeffentlichkeit und zugleich trug er dem internationalen Elektriker-Congresse seine Anschauungen über die elektrische Uebertragung und Vertheilung der Energie vor. Im Ausstellungspalaste erfolgte die Arbeitsübertragung nur durch ein Kabel von etwa 1800m Länge; aber da schon bewerkstelligte Deprez die Vertheilung der Energie auf eine Reihe sehr verschiedener und von einander unabhängiger Apparate ohne Mitwirkung irgend eines mechanischen Regulirapparates nach einem neuen Grundgedanken: der doppelten Bewickelung der Elektromagnete der den Strom erzeugenden Maschine (vgl. 1882 244 167); letztere war eine Gramme'sche Maschine mit doppelter Erregung; sie und die den constanten erregenden Strom liefernde Maschine wurden durch einen Gasmotor von 4e getrieben und gaben den Strom verzweigt an 27 im Industriepalaste vertheilte Apparate ab: Bogenlampen, Glühlampen, Deprez'sche Elektromotoren (vgl. 1880 236 260) für Nähmaschinen, Bandsägen u.s.w. und eine Siemens'sche Maschine, welche eine Druckerpresse trieb. Die Frage nach dem Nutzeffecte, welche jetzt so im Vordergrunde steht, blieb damals ganz unerörtert. Von da ab wurden die Versuche auf die Arbeitsübertragung in groſse Fernen gerichtet. Deprez behauptete, bei geeigneter Umänderung würden 2 Gramme'sche Maschinen (Typus C) 10e auf 50km mittels eines gewöhnlichen Telegraphendrahtes übertragen können, wenn am Ausgangsorte 16e verfügbar wären.

Im J. 1882 lud die technische Commission für die Münchener Ausstellung Marcel Deprez ein, den Versuch zwischen München und Miesbach durchzuführen und die bayerische Telegraphenverwaltung stellte eine Telegraphenleitung dazu zur Verfügung. Man hatte gerade 2 Gramme'sche Maschinen, Typus der Werkstatt, welche auf Ströme von hoher Spannung umgeändert worden waren und mit denen man im Laboratorium unter etwa 25 Proc. Nutzeffekt 27mk durch einen künstlichen Widerstand von 786 Ohm (78km,6 Telegraphendraht) zu übertragen vermocht hatte. Die eine wurde nach Miesbach geschafft, 57km von München, die andere zum Uebernehmen des Stromes in München aufgestellt; vorsichtshalber schloſs man die Benutzung der Erde aus, wählte eine Hin- und Rückleitung aus Draht und hatte so einen Gesammtleitungswiderstand von 950 Ohm. Der Erfolg war vollständig, aber nur von kurzer Dauer; nach 8 Tagen wurde die Maschine in Miesbach schadhaft; sie wurde zwar ausgebessert, man konnte sie nun aber nicht mehr mit 2000, sondern nur mit 1600 Umdrehungen in 1 Minute laufen lassen und erhielt dabei nur einen elektrischen Nutzeffect von 38,9 Proc. Der mechanische Nutzeffect wurde auf 30 Proc. geschätzt; genaue Messungen lieſsen die Verhältnisse nicht zu.

Nun folgten am 4. März 1883 die Versuche in den Werkstätten der französischen Nordbahn. Als Stromerzeuger diente eine neue, eigens für die Kraftübertragung gebaute Maschine; sie besaſs zwei hinter einander geschaltete Ringe und das durch Hufeisen-Elektromagnete gebildete magnetische Feld war bei gleichem Energieaufwande weit kräftiger als in den älteren Maschinen. Als Stromempfänger muſste eine umgeänderte Gramme'sche Maschine (Typus D) benutzt werden, die bereits durch zahlreiche Versuche mitgenommen und Stromverlusten ausgesetzt war, welche man nicht beseitigen konnte. Zur Erleichterung der Messungen wurden beide Maschinen neben einander gestellt und einerseits durch einen kurzen Draht von geringem Widerstände und andererseits durch einen 4mm dicken, nach Le Bourget gehenden, galvanisirten eisernen Telegraphendraht von 17km Länge verbunden. Der Gesammtwiderstand war hiernach 160 Ohm. Nach dem Berichte der von der Akademie der Wissenschaften ernannten Prüfungscommission wurden beinahe 4e,5 übertragen, eine |141| Nutzleistung von 46 Proc., und es schien glaubhaft, daſs mit einer besseren empfangenden Maschine noch mehr würde zu erreichen gewesen sein.

Die elektrischen Messungen stellten im Einklänge mit der Theorie fest, daſs die Telegraphenleitung für den Kraftübertragungsstrom von ungefähr 2,5 Ampère merklich im Mittel denselben Widerstand von 160 Ohm geboten hatte wie dem Strome von 0,01 Ampère bei den Vorversuchen; die Abweichungen der einzelnen Messungsergebnisse (zwischen 138 und 179) rühren von den unvermeidlichen Schwankungen der Geschwindigkeit der Maschinen her und von der Schwierigkeit, die Stromstärke und die Potentialdifferenzen ganz gleichzeitig zu messen. Der Energieverbrauch zur Ueberwindung des Widerstandes berechnet sich hiernach zu Meterkilogramm Pferdestärken und im vorliegenden Falle zu . Diese Energie geht in Form von Wärme verloren.

Weiter wurde durch diese Versuche der Theorie entsprechend die Proportionalität zwischen der elektromotorischen Kraft und der Umlaufsgeschwindigkeit bei sich gleichbleibender Stromstärke dargethan.

Ueberhaupt hatten die Versuche der von Deprez dem Elektriker-Congresse vorgetragenen Theorie vollkommen Recht gegeben. Da bot die Stadt Grenoble noch im J. 1883 Gelegenheit zu einem neuen öffentlichen Versuche. Grenoble besitzt in seiner gebirgigen Umgebung eine Menge Wasserfälle und hier konnten die Versuche unter den für die Praxis gegebenen Verhältnissen angestellt werden. Inzwischen war die empfangende Maschine ausgebessert worden und es wurde der Einwurf umgangen, welcher aus der Aufstellung der Maschinen unmittelbar neben einander hergeleitet worden war. Die Strom liefernde Maschine wurde 14km von Grenoble, nahe bei Vizille aufgestellt, die andere mitten in der Stadt Grenoble; erstere wurde durch eine Turbine getrieben, welche etwa 140 Umdrehungen in der Minute machte; durch mehrmalige Uebertragung erzielte man die nahezu 10 mal so groſse Geschwindigkeit der Dynamomaschine. Die Leitung bestand aus zwei Siliciumbronzedrähten von 2mm Dicke und hatte 167 Ohm Widerstand; ihre Isolirung war die gewöhnliche, eher schlecht, als gut. Eine Commission von Ingenieuren unter des Geniehauptmanns P. Boulanger Vorsitz folgte den am 22. und 28. August und am 1. September stattfindenden Versuchen.

Nach dem betreffenden Berichte vermochte man mit denselben Maschinen und auf der Linie bei einem Versuche 6e,97 mit einem Nutzeffecte von 62,3 Proc. zu übertragen. Die in Grenoble ausgeführten Messungen bestätigten nicht nur unbestreitbar die auf der Nordbahn gefundenen Ergebnisse, sondern erwiesen auch die von Cornu in dem Berichte über die letzteren ausgesprochene Ansicht als richtig, daſs die Ergebnisse noch günstiger gewesen sein würden, wenn bei jenen Versuchen auf der Nordbahn die empfangende Maschine sich in besseren Verhältnissen befunden hätte. Während bei den Versuchen auf dem Nordbahnhofe bei den letzten – voraussichtlich also genauesten – Versuchen der mittlere Nutzeffect 0,462 sich ergeben hatte, lieferten die Grenobler Versuche am 1. September – also gleichfalls die letzten – 0,515 als mittleren Nutzeffect.

Vielfach war behauptet worden, daſs bei sehr hohen elektromotorischen Kräften die Stromverluste auf der Leitung sehr groſs werden müſsten; die Messungen in Vizille und in Grenoble zeigten, daſs sie klein genug waren, um zu gestatten, daſs man in der Rechnung das Mittel aus den an beiden Orten gemessenen Stromstärken als Stromstärke sowohl für die Strom erzeugende, wie für die empfangende Maschine einsetze; ja, mehr als einmal war in Grenoble für die Stromstärke ein gröſserer Werth gefunden worden als in Vizille, was zu dem Schlusse berechtigt, daſs die Unterschiede in den Stromstärken Gröſsen derselben Ordnung seien wie die Ablesungsfehler. Dennoch wurden darauf hin zwei besondere genaue Versuche angestellt. Dieselben wurden mit salpetersaurem Silber angestellt. Bei dem ersten fand man bei einer Potentialdifferenz von 2,627 Volt an den Klemmen der erzeugenden Maschine eine Stromstärke von 3,268 Ampère in Vizille und von 3,099 in Grenoble, also einen Verlust von 5,1 Proc. Bei dem zweiten Versuche war die Potentialdifferenz 2,934 Volt und die Stromstärken in Vizille und Grenoble bezieh. 3,514 und 3,282 Ampère, der Verlust also 6,6 Proc.

|142|

Die Messungen in Grenoble haben ferner eine weitere Behauptung von Marcel Deprez als richtig dargethan, nämlich daſs, wenn die magnetischen Felder den Sättigungspunkt erreicht haben, die Belastung am Bremszaum nur der ersten Potenz der Stromstärke proportional ist. In einer vollkommenen Pacinotti'schen Maschine hat man thatsächlich fv = eJ, wenn e und J die dem Motor zugehörige elektromotorische Kraft und die Stromstärke, f die Resultante der elektrodynamischen Elementarwirkungen zwischen den Elektromagneten und dem Ringe und v die Geschwindigkeit des Angriffspunktes dieser Resultante bedeutet. Daraus ergibt sich f = J(e : r) und, weil für den Fall der Sättigung e : v unveränderlich ist, weiter f : J = Constant. Die Grenobler Versuche haben dies bestätigt.

Auf die Vertheilung der Energie in Grenoble ist man nur wenig eingegangen, weil eine solche Vertheilung gar nicht in den Versuchsplan auf genommen war.

Die erzeugende Maschine war eine Gramme'sche Maschine für Galvano plastik, deren Elektromagnete verstärkt und mit doppelter Wickelung versehen waren. Eine kleine solche Maschine lieferte als Erregerin den durch die zweite Wickelung gesendeten constanten Strom. Beide Maschinen wurden von einer Locomobile getrieben, welche die Geschwindigkeit auf einer Gröſse erhielt, welche sie haben muſste, damit die Erzeugende eine constante Klemmenspannung lieferte. Die Strom empfangenden Maschinen waren fünf an Zahl: 2 Gramme'sche Maschinen (Werkstatt-Typus) und 3 kleine Siemens'sche Maschinen. Von der Erzeugenden führten zwei parallele Kabel an den neben einander stehenden 5 Empfangenden vorüber und von den Kabeln wurden Nebenleiter nach jeder Empfangenden, dieser gegenüber, von den als Hauptleitung dienenden beiden Kabeln abgezweigt. Da übrigens die Hauptleiter nur kurz und auſserdem aus doppelten Kupferdrahtkabeln gebildet waren, so konnte ihr Widerstand vernachlässigt werden und die Vorgänge gestalteten sich so, als ob die 5 Abzweigungen von den Klemmen der Erzeugenden ausgingen.1)

Nach diesen zahlreichen Versuchen blieb nur noch aufzuklären, ob die Energie sich auf groſse Entfernung übertragen lasse, d.h. ob man praktisch sehr hohe Spannungen anwenden könne. Dies haben die bereits (1885 258 332) erwähnten Versuche zu Creil gezeigt: Hierbei wurden nach den von Marcel Deprez am 26. Oktober 1885 der Akademie der Wissenschaften (vgl. Comptes rendus, 1885 Bd. 101 S. 791) gemachten Mittheilungen auf einem im Querschnitte einem einfachen Kupferdrahte von 5mm Durchmesser entsprechenden Kupferkabel von 112km Länge und 100 Ohm Widerstand bei 15° 40 Pferd mit einem mechanisch-wirthschaftlichen Nutzeffecte von 50 Proc. übertragen, während die Strom erzeugende Maschine 170 Umdrehungen in der Minute machte und bei dieser geringen Geschwindigkeit eine elektromotorische Kraft von nahezu 6000 Volt entwickelte. Die Strom erzeugende Maschine und die den Strom empfangende2), für die Arbeitsleistung bestimmte Maschine befanden sich bei diesen Versuchen neben einander in einem Locomotivschuppen des Bahnhofes in Creil. Der Strom muſste, um von der einen zur anderen Maschine zu gelangen, die ganze Länge des Kabels von Creil nach Paris (La Chapelle) und zurück durchlaufen. Zum Antriebe des Stromerzeugers standen zwei Güterzuglocomotiven zur Verfügung, welche man nach Entfernung der Laufräder auf festen Unterlagen aufgestellt hatte. Jede derselben ist im Stande, 100e zu leisten. In das Triebwerk von |143| den Locomotiven zum Stromerzeuger wurde ein White'sches Dynamometer eingeschaltet, welches auf einem Papierstreifen selbstthätig fortwährend die Arbeitsmenge aufzeichnete, welche vom Stromerzeuger aufgenommen wurde. Die vom Stromempfänger geleistete mechanische Arbeit wurde mit einem Prony'schen Zaume gemessen. Buſs'sche Tachometer gestatteten die Umlaufzahl der Stromerzeuger sowohl, als die der Stromempfänger fortdauernd zu beobachten. Mit drei sorgsam geeichten Galvanometern wurde die Klemmenspannung der Strom erzeugenden bezieh. empfangenden Maschine und die Stärke des Stromes in der Leitung gemessen. Da das magnetische Feld jeder der beiden Maschinen durch den Strom je einer besonderen Erregerdynamomaschine entwickelt wurde, waren zwei weitere Galvanometer zum Messen der Stärke der für diesen Zweck verwendeten Ströme erforderlich.

Sowohl die Strom erzeugende, wie die empfangende Maschine besaſs zwei Ringe, welche hinter einander geschaltet waren; jeder Ring lief in einem selbstständigen magnetischen Felde um, welches beim Stromerzeuger von je 8, beim Stromempfänger von je 6 Elektromagneten gebildet wurde. Die Ringdurchmesser maſsen beim Stromerzeuger 780mm, beim Stromempfänger 580mm; der Widerstand betrug 16,50 bezieh. 18 Ohm. Ueber zwei mit diesen Maschinen angestellte Versuche hat Deprez folgende Zahlenwerthe mitgetheilt:

1. Versuch 2. Versuch
Er-
zeugende
Em-
pfangende
Er-
zeugende
Em-
pfangende
Umdrehungszahl in der Minute 190 248 170 277
Elektromotorische Kraft, Volt 5469 4242 5717 4441
Stromstärke, Ampère 7,21 7,21 7,20 7,20
Zur Erzeugung des magnetischen Feldes
aufgewendete Pferd

9,20

3,75

10,30

3,80
In dem Anker entwickelte Pferd 53,59 41,44 55,90 43,40
Am Dynanometer bezieh. am Zaume
gemessene Pferd

62,10

35,80

61

40
Elektrischer Nutzeffect 77 Proc. 78 Proc.
Mechanisch-wirthschaftlicher Nutzeffect 47,7 Proc. 53,4 Proc.

Die Maschinen lieferten hiernach bei sehr kleinen Umdrehungszahlen elektromotorische Kräfte von nahezu 6000 Volt und dabei hat die Isolation nicht zu bestehen aufgehört; bei einer Stromstärke von 7 Ampère und einem Durchmesser der Ringe von nur 580mm hat der Stromempfänger bei jeder Umdrehung eine mechanische Arbeit von 648mk geleistet und ist dabei nicht merklich warm geworden, was Deprez besonders hervorhebt.

Diese Versuche waren indeſs nur Vorversuche; über die eigentlich maſsgebenden Versuche ist bis jetzt noch Nichts veröffentlicht worden. Doch hat Marinowitch in der Lumière électrique, 1885 Bd. 18 * S. 297 und 344 ausführlichere Mittheilungen über die dabei verwendeten Maschinen gemacht. Hiernach gelten für die Strom erzeugende und empfangende Maschine die nachstehend unter I und II aufgeführten Zahlen:

I II
Breite des Gestelles mm 2940 ?
Anzahl der Ringe 2 2
Anzahl der Elektromagneten für jeden Ring 8 6
Ring (Anker) Eisentheile,



äuſserer Durchmesser
innerer Durchmesser
Dicke
Breite
Gewicht
mm



k
1310
1170
70
504
1034
872
752
60
402
161
Anzahl der Abtheilungen des Ringes
Anzahl der Unterabtheilungen in jedem Ring-
abschnitte
Länge des aufgewickelten Kupferdrahtes
Dicke des Kupferdrahtes



m
mm
11

21
12012
2,5
7

33
5775
2,5
|144|
I II
Stromsammler Durchmesser
Anzahl der Abtheilungen
mm 220
231
180
231
Elektromagnete Breite der Polschuhe
Dicke der Polschuhe
Dicke der Eisenkerne
Höhe der Eisenkerne
Anzahl der Spulen auf jedem Kerne
Drahtlänge auf jeder Spule
Windungen auf jeder Spule
Dicke des Kupferdrahtes
mm



m
mm
710
120
250
588
12
294,25
275
2,5




12
176,25

2,5

Die Elektromagnete des Stromerzeugers waren hinter einander geschaltet, während die 12 Spulen auf jedem Kerne in zwei parallel geschalteten Gruppen zu je 6 hinter einander geschaltet waren. Die Drähte waren durchgängig durch zwei Lagen Seide isolirt, welche durch eine Lage Baumwolle getrennt wurden. Jede einzelne Isolationsschicht war auſserdem noch mit Lack überzogen. Auch die einzelnen Spulen waren gegen einander und von den Elektromagnetkernen und die Umwickelung des Ringes von den Eisentheilen des Ringes aufs sorgsamste durch viele Lagen Seidenband isolirt.

Da besonders das Aus- und Einschalten einzelner Maschinen bezieh. das Unterbrechen des Stromes bei so gewaltigen Spannungen für die Isolation leicht verhängniſsvoll werden kann, so hat Deprez besondere Vorrichtungen construirt, durch welche ein allmähliches Abschwächen des Stromes im Ringe der Strom empfangenden Maschine beim Ausschalten und gleichzeitig entsprechende Veränderungen der Stärke des magnetischen Feldes bewirkt werden. Da die erregende Maschine der empfangenden von der letzteren selbst bewegt wird, so wird anfänglich beim Angehen der Linienstrom auch in die Elektromagnete der empfangenden Maschine geleitet und erst in dem Maſse, als dieselbe die normale Geschwindigkeit erreicht hat, wird die Wirkung des Linienstromes auf die Elektromagnete allmählich durch die des Stromes der erregenden Maschine ersetzt.

Bei den Versuchen Paris-Creil und den Vorbereitungen dazu hat sich übrigens – wie M. Deprez neuerdings mitgetheilt hat – namentlich herausgestellt: 1) daſs die Gesetze der Induction mit der Zunahme der Maschinen und des magnetischen Feldes derselben sich nicht ändern; 2) daſs die Selbstinduction bei den groſsen Maschinen mit zahlreichen Drahtwindungen nicht von gröſserer Wichtigkeit ist als in kleinen Maschinen mit wenigen Windungen; 3) daſs die von der Bewegung des Magnetismus erzeugte Arbeit in allen Maschinen nahezu vernachlässigt werden kann; 4) daſs die Funken an den Bürsten stets vermieden werden können, wenn man ein gutes Verhältniſs zwischen der Kraft des magnetischen Feldes, der entwickelten Stromstärke und der Stellung der Bürsten wählt; ja die Maschinen mit hoher Spannung erwiesen sich in dieser Beziehung günstiger als die anderen, wegen der relativen Schwäche des in denselben erzeugten Stromes.

An dem Tage, an welchem die Mitglieder der Akademie die Versuche zwischen Paris und Creil besichtigten, wurde – wie A. Sartiaux in der Revue industrielle, 1886 S. 9 eingehender berichtet – der Telegraphendraht, welcher den Verkehr zwischen den Aufstellungsorten der elektrischen Maschinen in Creil und La Chapelle vermittelt, durch den Wind kurze Zeit mit der nackten Versuchsleitung in Berührung gebracht, durch einen Baum, welchen der heftige, den ganzen Tag über andauernde Regen zu einem guten Leiter gemacht hatte, und der von Creil kommende Strom ging zum Theile auf den Telegraphendraht über und lieferte den in La Chapelle und Creil beobachteten Funken, der einige kleine Apparate verbrannt hat. Ferner fand sich eine vollständige Berührung der Bleihülle des oberen Kabels mit einem nach Saint-Denis führenden Militärtelegraphendrahte und versuchte anscheinend eine Entladung; endlich fand sich auf einer Stange nahe bei Saint-Denis ein Isolator zerbrochen und verbrannt, an einer Stelle, wo das Blei zerstört und die isolirende getheerte Hanf läge verbrannt war; hier zeigte sich während der Versuche ein Ueberspringen von Funken. Uebrigens hat sich die oberirdische Führung der Versuchsleitung für die Arbeitsübertragung vorzüglich bewährt und Sartiaux hält |145| einen nackten Draht in entsprechender Höhe und Entfernung von den Telegraphendrähten für besser als einen vollständig isolirten, wie es der verwendete auf einem Theile seiner Länge ist.

|142|

Die Versuchsergebnisse sind in zwei Tabellen auf S. 248 der Lumière électrique gegeben, nach denen die Widerstände der 5 Maschinen der Reihe nach 1,25, 1,09, 0,622, 1,307 und 0,615 Ohm, die Stromstärken in denselben bei dem fünften (letzten) Versuche aber bezieh. 9,5, 10,6, 17,2, 18,6 und 19,3 Ampère und die Gesammtstromstärke 75,2 Ampère maſs, die Arbeit in der Secunde aber bezieh. 18,5, 18,7, 40,0, 34,7 und 35mk betrug, bei den zugehörigen Umdrehungszahlen 557, 562, 1200, 1031 und 1060, wogegen die Erzeugende mit 2169 Umdrehungen lief.

|142|

Es sollen später zwei Empfangende, einige Hundert Meter von einander entfernt aufgestellt, zur Verwendung kommen; zur Zeit war aber nur eine derselben fertig.

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