Titel: Ueber elektrischen Betrieb von Fahrzeugen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1886, Band 260 (S. 305–316)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj260/ar260108

Ueber elektrischen Betrieb von Fahrzeugen, Straſsenbahnen und Hochbahnen.

Patentklasse 21. Mit Abbildungen auf Tafel 21.

Am 12. December 1885 wurde in Berlin zwischen dem Ausstellungsparke und dem Brandenburger Thore die erste Probefahrt mit einem elektrisch getriebenen Straſsenbahnwagen nach dem Systeme von A. Reckenzaun in London (vgl. auch 1885 256 94) mit gutem Erfolge ausgeführt. Nach der Elektrotechnischen Zeitschrift, 1886 * S. 4 hat J. Zacharias im Elektrotechnischen Vereine am 22. December 1885 eingehende Mittheilungen über Reckenzaun's System gemacht; diesem und seinem am 7. April 1885 im Berliner Bezirksverein deutscher Ingenieure gehaltenen, in der Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1885 S. 491, ausführlicher in der Zeitschrift für Elektrotechnik, 1886 * S. 127 zum Abdrucke gelangten Vortrage sind die nachfolgenden Angaben entnommen.

Der von G. A. Plewe in Berlin nach Reckenzaun's Patent eingerichtete Straſsenbahnwagen wird mittels Accumulatoren getrieben, welche in ihrer Anordnung und in ihren elektrischen Eigenschaften nicht dieselben sind, wie man sie für Beleuchtungszwecke benutzt. Die Gefäſse sowohl, als auch die Bleiplatten müssen Erschütterungen und Stöſse aushalten, auf welche man bei einer feststehenden Batterie keine Rücksicht zu nehmen braucht. Die Aufnahmefähigkeit der Zellen muſs im Verhältnisse zum Metallgewichte eine möglichst groſse sein, während die Abmessungen der Gefäſse bei beschränktem Raume möglichst klein zu nehmen sind. Die Zellen müssen ferner noch schnell die Ladung aufnehmen und schnell wieder abgeben können. Eine solche Zelle von 20cm,5 Höhe, gleicher Lauge und 14cm Breite von 18k Gesammt- und 12k Elektrodengewicht |306| hat eine Aufnahmefähigkeit von 150 Ampère-Stunden, wird mit 30 bis 40 Ampère in etwa 4½ Stunden geladen und darf nach der Entladung nicht unter 1,85 Volt haben, während die geladene Zelle etwa 2,25 Volt Spannung hat. Die Entladung, welche etwa 130 Ampère-Stunden beträgt, erfolgt gewöhnlich mit 35 Ampère, wird jedoch auf Steigungen und bei 60 maligem Anhalten in 2 Stunden auch bis zu 50 Ampère gesteigert. Trotz dieser hohen Anforderungen und Leistungen halten die positiven Platten dieser Zellen mindestens 1 Jahr; die negativen Elektroden sind der Zerstörung in so kurzer Zeit überhaupt nicht ausgesetzt. Jede Zelle, ein mit Blei ausgekleideter Teakholzkasten, enthält 21 Platten, 10 positive und 11 negative, welche zusammen mit Verbindungen und Polstücken 12k Elektrodengewicht besitzen. Der Kasten faſst ungefähr 3l,25 verdünnte Schwefelsäure.

Unter den verschiedenen Bezugsquellen von Accumulatoren konnten nur die Storage Company in London (System Faure-Sellon-Volckmar, vgl. 1883 250 262) und L. Epstein und Comp. in Martinikenfelde bei Berlin in Frage kommen; mit beiden Systemen sollten vergleichende Versuche angestellt werden. Es ist jedoch kaum zweifelhaft, daſs die Epstein'schen Platten noch dauerhafter sein werden als die der Storage Company, welche schon eine genügende Lebensdauer erreicht haben. Die Epstein'sche Bleimasse1) vereint bei groſser Porosität Festigkeit und Widerstandsfähigkeit, wie es scheint, in noch höherem Maſse als das der Storage Company. In Folge dessen ist Epstein in der Lage, Platten von 15mm Stärke und trotz kleiner Abmessungen von groſser Oberfläche herzustellen, ohne irgend welcher vielfach durchbrochenen Bleigitter zu bedürfen, so daſs die Sulfatbildung an den Contactstellen beinahe völlig vermieden wird. Hierdurch ist auch die Isolirung der Elektroden von einander viel einfacher und das Werfen der Platten bei starkem Ladungsstrom ausgeschlossen. Die Aufnahmefähigkeit solcher Platten läſst sich durch den Herstellungsprozeſs gegen gewöhnliche Bleigitterplatten bedeutend steigern, ohne daſs die Lebensdauer gefährdet wird.

An die Motoren, welche die zur Ladung der Elektromotoren dienende Dynamomaschine treiben, sind die gleichen Anforderungen wie bei der elektrischen Beleuchtung zu stellen: Sicherheit im Betriebe, groſse Gleichmäſsigkeit im Gange und gleichbleibende Geschwindigkeit bei veränderlicher Belastung. Zumeist werden Dampfmaschinen und unter diesen wieder die schnell laufenden vorgezogen; dieselben werden mit der |307| Welle der Dynamomaschine unmittelbar gekuppelt. Zu nennen sind die Dampfmaschinen von Brotherhood (1886 259 * 293), Willans (1886 259 * 247), J. Abraham (1884 252 * 345) und Dolgorouky (1880 236 * 441), ferner die sogen. Tower spherical engine (1881 241 * 164) von Heeman und Froude bis zu 2000 Umläufen und Parsons' Dampfturbine (vgl. * S. 294 d. Bd.). Neuerdings regulirt man die Dampfzuströmung bei denselben mittels des von der getriebenen Dynamomaschine erzeugten Stromes (vgl. Willans 1886 259 * 74. Neville und Richardson * S. 119 d. Bd.).

Von den Dynamomaschinen eignen sich am besten die Nebenschluſsmaschinen. Die Stromstärke muſs in einem gewissen Verhältnisse zur Oberfläche der Accumulatorplatten stehen und die Spannung gröſser sein als die der hinter einander geschalteten Zellen. Deshalb wird man meist besondere Dynamomaschinen mit der rechten Stromstärke und Spannung bauen. Die Elektromotoren zur Fortbewegung von Fahrzeugen aller Art müssen vor allen Dingen möglichst wenig Gewicht haben und für den in sie geleiteten Strom so viel als möglich mechanische Kraft ausgeben, damit die fortzubewegende eigene Last möglichst gering sei. Für die Güte eines Elektromotors ist daher hauptsächlich die Anzahl Meterkilogramm Arbeit, welche er für das Kilogramm Gewicht ausgibt, maſsgebend und nicht allein sein Nutzeffect. Während die Dynamomaschinen groſse, schwere Eisenkerne und Polschuhe erfordern, um das Schwanken des Magnetismus zu verhindern und einen stetigen Strom zu sichern, ist dies bei den Elektromotoren, welche den stetigen Strom aus Accumulatoren oder gleichmäſsig laufenden Dynamomaschinen empfangen, gerade umgekehrt; ihre Eisenmasse muſs man so weit vermindern, als es ohne Beeinträchtigung der Wirksamkeit des Motors geschehen kann. Die nöthige Stärke des magnetischen Feldes erreicht man durch Sättigung der Eisenkerne; der Sättigungsgrad bestimmt bei gegebener Wirkungsfähigkeit die Grenze des Eisengewichtes. Weiches Schmiedeisen, das in möglichst viele Stücke getheilt ist, ohne die Festigkeit des ganzen Systemes zu gefährden, erfüllt diesen Zweck am besten. Die Magnete dürfen sich nicht in Folge der Wirkung des Magnetismus biegen und der kreisende Drahtkörper (die Armatur) muſs der Centrifugalkraft genügend widerstehen.

Nach diesen Grundsätzen ist Reckenzaun's Motor construirt; ein im Elektrotechnischen Vereine vorgezeigtes kleines Modell desselben wiegt etwa 10k,5 und gibt bei 3 Ampère und 60 Volt etwa 0,125 Pferd. Ein gröſserer Reckenzaun'scher Motor von 57k Eigengewicht liefert bei 1550 Umläufen 61,5 Volt und 31 Ampère 1,37 Pferd; sein Coefficient ist 113, d.h. er gibt für 1k Eigengewicht 113mk in der Minute.2)

|308|

Was die Anforderungen an die Motoren für Straſsenbahnwagen betrifft, so braucht letzterer in Steigungen und Curven, besonders aber beim Anfahren, das 2- bis 3 fache der Kraft, welche genügt, denselben in der Ebene fortzubewegen. Die Verkehrssicherheit in den Straſsen verlangt, daſs der Wagen sich mit sehr verschiedener Geschwindigkeit bewegen kann; der Wagenführer muſs schnell halten und ebenso schnell wieder anfahren können. Alle Versuche, Gasmotoren für diese Zwecke dienstbar zu machen, sind als miſslungen zu betrachten. Spiel in Halle a. S. läſst jetzt in der Halle'schen Maschinenfabrik einen Straſsenbahnwagen |309| mit seinem Erdölmotor (vgl. * D. R. P. Kl. 46 Nr. 35794 vom 3. März 1885) versehen; doch dürfte es auch damit kaum gelingen, befriedigende Erfolge zu erzielen. Selbst wenn der Motor beim Halten des Wagens fortläuft, ist die veränderliche Geschwindigkeit kaum zu erreichen. Dampfmaschinen, Motoren mit Druckluft und die Honigmann'sche Locomotive (vgl. 1885 256 * 1), wie auch Locomotiven mit Gasbetrieb (vgl. Uebersicht 1884 254 * 445) konnten bis vor Kurzem für Straſsenbahnen nur in Betracht kommen. Eine Dampfmaschine oder ein Druckluftmotor (vgl. Mekarski u.a. 1883 247 * 107) wiegt jedoch 8 bis 10t; es muſs also ⅔ ihrer Kraft zur Fortbewegung des Eigengewichtes aufgewendet werden und die Arbeit ist nicht geräuschlos. Der elektrische Straſsenbahnbetrieb mit Accumulatoren erscheint hiernach allen diesen Betrieben weit überlegen.

Die im Nachstehenden aufgeführten Angaben über Reckenzaun's elektrischen Straſsenbahnwagen rühren meistens vom Erfinder selbst her und sind in London3), Brüssel4) und Berlin gewonnen; einige Mittheilungen |310| sind auch verschiedenen Vorträgen aus englischen und amerikanischen Zeitschriften entnommen oder sind Angaben der Storage Company, sowie von L. Epstein. Die Literatur des Auslandes über elektrisch betriebene Fahrzeuge ist schon ziemlich groſs, während man in Deutschland bisher dem Gegenstande weniger Beachtung schenkt.

Um zu erfahren, welche Kraft zwei Pferde ausüben, welche einen Straſsenbahnwagen von 4t,5 Gewicht einschlieſslich Personen fortbewegen hat Reckenzaun genaue Versuche angestellt, deren Ergebniſs in der Electrical Review, 1885 Bd. 17 S. 2 mitgetheilt sind. Die Zugkraft für 1t Last beträgt 13k,6:

Geschwindigkeit
stündl.

Steigung
Ausgeübte
Pferdestärke
km Meilen
11,2 7 eben 2,52
9,6 6 eben 2,16
9,6 6 1 : 75 4,32
8 5 1 : 37 5,4
6,4 4 1 : 37 4,32
4,8 3 1 : 25 4,32
6,4 4 1 : 25 5,76
8 5 1 : 25 7,2
4,8 3 1 : 18 5,4

Die in Curven erforderliche Zugkraft lieſs sich nicht mit der gleichen Genauigkeit ermitteln, da sie vom Radius der Curve, dem Spielraume der Wagenachsen in den Zapfenlagern und der Höhe der Radflanschen abhängig ist. Gerade die für den elektrischen Wagen ausgesuchte Strecke vom Ausstellungsparke zum Brandenburger Thor in Berlin ist für die Probefahrten möglichst ungünstig. Gleich bei der Ladestelle ist eine Curve von etwa 11m Radius, welche sogleich in eine Steigung und Gegencurve führt; es folgt dann ein bedeutendes Gefälle von über 200m Länge, sowie zahlreiche Weichen und andere Curven von 15 bis 30m Radius. Die nur etwa 1km,5 lange Strecke enthält jedoch 8 Haltestellen, so daſs man ungünstigere Verhältnisse innerhalb der Stadt Berlin kaum wird finden können. Weitere Versuche haben ergeben, daſs für das Anfahren 4mal so viel Kraft nöthig ist, als der Wagen braucht, wenn er in Bewegung ist. Hieraus erhellt die groſse Leistung der Pferde bei Pferdebahnen und die kurze Verwendungsdauer der Pferde für den Betrieb solcher Bahnen.

Der Wagen, welcher in Berlin im Betriebe war und dessen Einrichtung in Fig. 1 und 2 Taf. 21 veranschaulicht ist, hat folgendes Gewicht: Wagen einschlieſslich Motoren, Triebwerk, Accumulatoren sowie 8 Räder mit zwei Achsen u.s.w. = 3t,75, 32 Fahrgäste, Führer und Schaffner |311| 2t,25, zusammen 6t. Rechnet man für 1t 12k Zugkraft bei 12km Fahrt in der Stunde, so hat man für die Secunde etwa 3 Pferdestärken; nimmt man hierzu noch 2 Pferd für Reibungsverluste an, so sind zur Fortbewegung eines voll belasteten elektrischen Straſsenbahnwagens in der Ebene mindestens 5 Pferd erforderlich.

Die Ausrüstung des Wagens besteht aus der Batterie, den Elektromotoren, der Steuerung und dem Triebwerke, Einrichtung zur Veränderung der Geschwindigkeit, sowie den Bremsen.

Die Batterie besteht aus 60 Zellen von der zuvor schon angegebenen Gröſse und Beschaffenheit. Unter den Sitzen des Wagens sind kleine Rollen angebracht, auf welchen sich entsprechende Bretter befinden, um die Zellen vom Ende des Wagens aus hinaus- oder hineinzuschieben. Unter jeder Sitzreihe befinden sich je 30 Zellen in zwei Reihen zu 15 Stück. Alle Zellen sind hinter einander geschaltet und haben somit 120 bis 110 Volt Klemmenspannung. Das Auswechseln der entladenen Zellen gegen neu geladene geschieht alle 2 bis 4 Stunden je nach Länge der Fahrzeit in etwa 3 Minuten und dauert nicht länger als das Auswechseln von einem Paar Pferden.

Die Elektromotoren sind nach dem Reckenzaun'schen Patente (vgl. * D. R. P. Nr. 28083 vom 1. December 1883. Englisches Patent Nr. 5031 vom 23. Oktober 1883) erbaut; sie wiegen 190k,5 und können 4 bis 9 Pferd leisten. Bei 120 Volt gibt ein solcher Motor an der Welle 75 Procent der demselben zugeführten elektrischen Energie wieder. Bei gewöhnlicher Geschwindigkeit der Elektromotorachse von 1000 Umdrehungen in der Minute macht der Wagen 11km,2 in der Stunde; man kann jedoch auch die Geschwindigkeit bis auf 16km in der Stunde steigern.

Nach den umfassenden Versuchen Reckenzaun's über die Leistung seiner Motoren hat sich ergeben, daſs ein Motor von 56k,2 bei 1600 Umdrehungen mit 110 Volt und 19,24 Ampère ungefähr 1,5 Pferd leistete; dieselbe Leistung findet statt mit 1950 Umdrehungen bei 122 Volt und 16 Ampère, desgleichen bei 2078 Umdrehungen mit 133 Volt und 16 Ampère. Zu beachten sind, wenn auch für die Praxis ohne besonderen Werth, die Zahlen, welche die Wirkung des Motors bei gleichbleibendem Gewichte auf der Bremse mit gleichbleibender Stromstärke bei verschiedener Spannung ausdrücken. Ausführlicher sind die Ergebnisse dieser Versuche in Tabellenform in der Elektrotechnischen Zeitschrift, 1886 S. 10 und in der Zeitschrift für Elektrotechnik, 1886 S. 114 mitgetheilt.

Der Anker des Elektromotors bildet eine hohle Trommel A (Fig. 3 Taf. 21) von vieleckigem Querschnitte, deren Eisenkern aus eigenthümlich geformten Kettenstäben F (vgl. Fig. 4) mit vorspringenden Nasen gebildet wird und so zusammengefügt ist, daſs zahlreiche Luftkanäle vorhanden sind. Jede Vieleckseite ist mit Draht bewickelt, so daſs die Anzahl der Drahtspulen der Anzahl der Vieleckseiten entspricht. Die |312| Schaltung und Wickelung der Drähte ist ähnlich dem Gramme'schen Ringe. Der so gebaute Drahtkörper ist von flachen Eisenstäben umgeben, welche nach Art eines Parallelepipedes gebogen sind. Die Elektromagnete sind ähnlich wie bei dem alten Siemens'schen Modelle (vgl. 1880 236 * 386) gebaut.

Die Steuerung, womit man den Wagen in beiden Richtungen bewegen kann, besteht, wie bei allen elektrischen Wagen, in zwei Paar Bürsten am Stromsammler der Motoren, welche nach der Fahrtrichtung wechselnd zum Contacte gebracht werden. Zur Umsteuerung dient ein Hebel, ähnlich wie bei den Dampflocomotiven. Die Ausbildung dieses Mechanismus verursachte jedoch hier besondere Schwierigkeiten, weil der Oberbau des Wagens auf Lenkschemeln ruht. Wollte man gewöhnliche Straſsenbahnwagen mit nur zwei Achsen durch Motoren treiben, so würden die Räder in Curven leicht entgleisen, weil keine Pferde vorhanden sind, welche den Wagen ein wenig nach der Innenseite der Curve hinüberziehen können. Deshalb nahm man 4 Achsen, welche gleichsam zwei getrennte Fuhrwerke bilden. Jedes System von 2 Achsen enthält, wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen, einen Motor und ist um einen Bolzen drehbar, so daſs der Wagen Curven bis zu 10m Halbmesser durchlaufen kann.

Das Triebwerk zur Uebertragung der Kraft von der Welle der Motoren auf die Wagenachsen besteht in einer Schraube an der Welle des Motors, welche in ein entsprechendes Zahnrad auf der Wagenachse eingreift.5)

Die Veränderung der Geschwindigkeit geschieht nicht wie bei dem Brüsseler Wagen durch Veränderung der Stromspannung bezieh. der Zellenzahl, sondern durch Wechsel der Verbindung der Batterie mit den beiden Motoren. Die Zellenzahl der Batterie und somit die Kraft zu verändern, wäre zwar ein nahe liegendes Mittel, welches jedoch auf die Lebensdauer der positiven Platten höchst verderblich einwirken müſste. Die Zellen würden nämlich bei ungleicher Beanspruchung ungleich entladen werden. Nun ist es bekannt, daſs eine Zelle nicht mehr elektrischen Strom aufnimmt, als der Plattengröſse und dem Elektrodenmateriale |313| entspricht. Sobald also ungleich entladene Zellen von Neuem geladen werden, sind die weniger entladenen einer frühzeitigen Zerstörung durch Zersetzung und starke Sulfatbildung ausgesetzt. Es können nun alle Zellen mit einem Motor, alle Zellen mit zwei Motoren hinter einander geschaltet, oder die ganze Batterie auf zwei Motoren parallel geschaltet werden. Diese drei Schaltungen genügen, um den Wagen dem Schritt, Trab und scharfen Trab der Pferde entsprechend fortzutreiben. Der Umschalter ist in seiner jetzigen Gestalt einfach und praktisch; seine Construction hat jedoch nächst der Steuerung beinahe die gröſsten Schwierigkeiten gemacht; der schon 1882 gebaute erste Wagen lieſs sich durchaus nicht nach Bedarf bewegen.

Die Bremsen des Wagens sind theils mechanische, ähnlich wie bei den Pferdebahnwagen, theils elektrische. Sobald nämlich der Strom zu den Motoren am Umschalter abgestellt wird, tritt selbstthätig die elektrische Bremse in Thätigkeit. Die Motoren sowohl, als auch die Bremsklötze zwischen den Räderpaaren sind hierzu benutzt worden. Sobald der Wagen ohne elektrische Kraft, nur von seinem Momente getrieben, läuft, werden die Motoren von den Wagenachsen gedreht und laufen dann als Dynamomaschinen, erzeugen also ihrerseits Strom, welcher entweder zur Magnetisirung der Bremsklötze, also zur Vergröſserung der Reibung, oder zu elektrodynamischer Hemmung der sich drehenden Anker dienen kann.

Was die Kosten der Triebkraft anlangt, so wird a. a. O. ausgerechnet, daſs – für Londoner Verhältnisse – die zur Ladung der Accumulatoren nöthige Feuerung des Kessels für den Betrieb der Dampfmaschinen für den Wagen und das Kilometer nicht ganz 5,1 Pf. kostet.

Ein sehr sparsamer Dampfstraſsenbahnwagen braucht 2k,2 bis 3k,3 Kohlen für 1km, also ungefähr ebenso viel wie der elektrische Wagen. Dieser hohe Kohlenverbrauch erklärt sich daraus, daſs die Dampflocomotive etwa 4mal so viel wiegt als der elektrische Wagen und daſs die Maschine derselben nicht so sparsam arbeiten kann als eine feststehende Dampfmaschine.

Ein Pferd macht gewöhnlich in 1 Tag 26460m oder 150m in der Minute; es ist also im Tage etwa 3 Stunden in Bewegung. Zu dieser Zeit kommt noch ⅓ bis ¼ für die Haltestellen, das Pferd ist daher etwa 4 Stunden an einem Tage im Strange. Der längste Betrieb findet von 5 Uhr Morgens bis 1 Uhr Nachts, d. s. 20 Stunden lang statt.

Legt man diese Zahlen zu Grunde, so berechnen sich für Berliner Verhältnisse die Kosten bei 60 Wagen, wie folgt:

Anlagekosten für Pferdebetrieb.

5 Paar Pferde einschlieſslich 10 Proc. Ersatz gibt für 60 Wagen 660 Pferde.

Anschaffungskosten (1 Pferd zu 864 M.) 570240 M.
Geschirre, Decken u.s.w. 55000
––––––––
Zusammen 625240 M.

Anlagekosten für elektrischen Betrieb.

Dampfmaschinen von 750e einschl. Ergänzung 150000 M.
Kessel 80000
––––––––
Uebertrag 230000 M.
|314|
Uebertrag 230000 M.
8 Dynamomaschinen (2 davon in Vorrath), jede zu
400 Ampère und 150 Volt

56000
140 Batterien zu je 1800 M. 252000
Kabel u.s.w. 22000
Elektromotoren für die Wagen u.s.w. 120000
––––––––
Zusammen 680000 M.

Betriebskosten mit Pferden.

Abnutzung für 1 Tag und 1 Pferd 0,4840 M.
Futter für 1 Tag und 1 Pferd 1,5720
Hufbeschlag und Pflege für 1 Tag und 1 Pferd 0,1613
––––––––
Zusammen 2,2173 M.
––––––––
also für 660 Pferde in 365 Tagen 534140 M.
Geschirrerneuerung und Instandhaltung 14454
––––––––
Zusammen 548594 M.

Kosten des elektrischen Betriebes.

Bei 24 Stunden Ladung sind 18000 Pferdestärke-Stunden oder für 1 Jahr 6570000 Pferdestärke-Stunden nöthig.

Kohle für Pferd und Stunde 2k,5 = 2 Pf., ergibt jähr-
liche Feuerung

131400 M.
Abschreibung und Erneuerung der Accumulatoren
bezieh. der positiven Platten 20 Proc.

50400
Abschreibung auf Elektromotoren 20 Proc. 24000
Abschreibung auf Dampfmaschinen, Kessel und Dy-
namomaschinen 10 Proc.

28600
Ausbesserungen, Schmiere, Säure, Löhne und Gehälter 23600
––––––––
Zusammen 258000 M.

Der Unterschied zu Gunsten des elektrischen Betriebes beträgt mithin unter vorstehenden Annahmen 290594 M. für 1 Jahr. Rechnet man hierzu noch die Ersparniſs an Pflasterkosten, an Vorspannpferden in Steigungen nebst den nöthigen Vorspannkutschern, so erscheint es – nach Reckenzaun – wohl sehr lohnend, ernstlich der Beseitigung des Pferdebetriebes näher zu treten.

Die vorstehenden Angaben werden ergänzt durch die im Iron, 1886 Bd. 27 S. 317 mitgetheilten Ergebnisse von Versuchen, welche in der Woche vom 1. bis 6. März 1886 in den Trafalgar Collieries zu Drybrook, Gloucestershire, mit einem in diesen Kohlengruben zur Bewegung der Hunde z. Th. auf starken Steigungen benutzten Reckenzaun'schen Elektromotor angestellt worden sind. Dieser Motor hat 4 Pferd nominell; der Widerstand des Ankers und der Elektromagnete ist von Rechenzaun zu 0,2 und 0,16 Ohm angegeben; das Gewicht beträgt 182k,5. Die Elektricität lieferte eine Anzahl Accumulatoren der Electric Power Storage Company, die Leistung wurde mittels Prony'schen Zaumes gemessen, die elektromotorische Kraft und die Stromstärke mit Instrumenten von Ayrton und Perry mit unmittelbarer Ablesung. Die Zahlen der folgenden Tabelle können als gute Mittelwerthe gelten, da jeder Versuch mindestens 4 mal wiederholt wurde. Dieser Motor zeigte eine bemerkenswerthe Gleichmäſsigkeit der Leistung innerhalb der Grenzen von 5,05 bis 12,49 Pferd; derselbe hat nur zwei Bürsten, welche so gestellt sind, daſs durch bloſse Aenderung der Stromrichtung die Umlaufsrichtung

|315|

Versuche mit Reckenzaun's Motor am 5. März 1886.

Nr.
des Versuches
Umdrehungen
in der
Minute
Elektrische Messungen Prony's Zaum Elektrische
Energie
Mechanische
Arbeit
gemessen
Elektrische
Nutzleistung
Beobachtete
Temperatur
Volt Strom-
stärke in
Ampère
Hebellänge Gewicht
auf der
Schale
ab-
gelesen
be-
richtigt

1

1020

104,00

105,00

35,50
m
0,800
k
3,18
Pferd
5,05
Pferd
3,62

71,65

15,6
2 1030 106,50 107,00 40,00 3,63 5,81 4,08 70,50 14,4
3 982 103,75 104,75 39,50 3,63 5,63 3,98 70,8 15,6
4 860 94,75 95,50 43,25 4,08 5,61 3,92 70,0 15,0
5 970 105,50 106,50 43,00 4,08 6,23 4,44 71,4 15,6
6 900 101,00 101,78 46,75 4,54 6,47 4,56 70,5 15,0
7 1022 112,50 113,60 47,00 4,54 7,25 5,18 71,4 16,1
8 1048 114,00 114,88 47,75 4,54 7,45 5,31 71,3 15,0
9 1047 120,50 121,88 53,00 5,45 8,78 6,37 72,5 15,3
10 1070 121,25 122,64 54,00 5,45 8,99 6,51 72,3 15,3
11 950 113,00 113,87 62,00 6,35 9,59 6,74 70,3 15,0
12 1040 127,00 127,70 72,00 7,72 12,49 8,97 71,8 14,4

des Ankers umgekehrt werden kann. Ein ungebührliches Funkensprühen war nicht zu bemerken.

Im Anschlusse hieran sind nachstehend nach dem Scientific American, 1885 Bd. 53 * S. 319 einige weitere Mittheilungen über die elektrisch betriebenen Hochbahnen in New-York und in Baltimore (vgl. 1885 258 238) wiedergegeben.

Die in Fig. 5 und 6 Taf. 21 dargestellte elektrische Locomotive „Ben Franklin“ hat Triebräder von 1m,219, Hinterräder von 0m,914 Durchmesser; die Gesammtlänge beträgt 4m,419, der Radstand 1m,676; der Durchmesser des Ankers der Dynamomaschine miſst 0m,635 und wiegt mit der Welle 385k. Das Gesammtgewicht des Motors beläuft sich auf 8t,75. Die Umlaufszahl und die Umfangsgeschwindigkeit des Ankers sind 5,5- bezieh. 2,8 mal so groſs als die der Triebräder. Der die Geschwindigkeit regulirende Umschalter besteht aus einer verschiebbaren Platte, auf deren Oberfläche Metallcontacte so angeordnet sind, daſs mittels einer Anzahl von Contactfedern der innere Widerstand der Maschine geändert werden kann, also eine Regelung der Geschwindigkeit ohne Anwendung irgend eines nutzlosen Widerstandes möglich ist und die höchste Nutzleistung bei groſser und kleiner Belastung erzielt wird. Die elektrischen Bremsen sind von dem zuerst im J. 1883 bei dem McGregor'schen Motor angewendeten Pendel-Typus; sie wirken durch Aenderung des inneren Widerstandes. Die mechanischen Bremsen bilden ein Hebelsystem, das mittels einer Schraubenspindel durch eine Mutter mit Handgriff bewegt wird. Das Phosphorbronzerädchen, welches dem Motor auf der Locomotive den Strom von der Mittelschiene zuführt, läſst sich mit seinem Rahmen mittels eines Hebels leicht heben und senken, wie aus dem Aufrisse Fig. 5 leicht zu erkennen ist. Die Dynamomaschine ist an dem einen Ende in zwei federnden Lagern gelagert, |316| an dem anderen Ende an einer aufrecht stehenden Schraubenspindel befestigt, damit die Gröſse der Reibung in den an beiden Enden der Ankerachse angebrachten Reibungsscheiben nach Bedarf geändert werden kann und beim Heben der Maschine die Auswechselung des Ankers leicht ausführbar wird. Um Beschädigungen von den die Bewegung übertragenden und sonstigen Theilen der Dynamomaschine durch Stöſse fern zu halten, wird die ganze Maschine in einem stets nahezu gleich federnden Zustande erhalten – anstatt gewöhnlicher Stahlfedern – durch unter den Lagern angebrachte abwechselnde Lagen von Eisen- und Kautschukscheiben, wodurch die Locomotive befähigt wird, ohne zu beträchtliche Erschütterungen und daher ohne merkliche Unordnung und Beschädigung der Theile auf sehr rauhen Wegen zu laufen. Im Führerstande ist ein Voltmeter angebracht, welches dem Führer die Potentialdifferenz auf der Bahn anzeigt.

Die Schienen sind die gewöhnlichen Stahlschienen, isolirt auf Daft's Isolatoren, welche aus einer Guſseisenglocke bestehen, auf deren Scheitel die Grundfläche der Schiene leicht mittels zweier Kopfschrauben und Unterlagscheiben befestigt werden kann. Die derzeit bei den Hochbahnen benutzten Ständer bestehen einfach aus getrocknetem, mit Asphalt getränktem hartem Holze, welches eine ausreichende Isolation gibt, da sich der Stromverlust auf 6km,5 Strecke als unbeträchtlich herausgestellt hat. Die Verbindungen werden hergestellt, indem man Löcher in den Steg der Schienen bohrt und Kupferstreifen aufnietet; dies hat sich in New-York und in Baltimore als vollständig genügend herausgestellt. In den Weichen läſst man die Mittelschiene weg, weil die Bahn auch von Dampflocomotiven befahren wird; der Zug durchfährt dabei die Weichen bloſs durch seine Beharrung. Die höchste Steigung beträgt in New-York nahezu 20m auf 1km und wird leicht überwunden, selbst bei Geschwindigkeiten von 32km in der Stunde.

Die den Strom liefernden Dynamomaschinen sind, in etwa 280m Entfernung vom Geleise, nahe an dem einen Ende der Bahn aufgestellt worden, damit man die Verminderung der Potentialdifferenz durch den Einfluſs der Entfernung beobachten konnte; ein Energieverlust ist bei dieser 3km,2 langen Bahn kaum zu erkennen. Auſser den 3 Daft'schen Dynamomaschinen Nr. 5 ist noch eine Bogenlicht-Dynamomaschine von Daft zur Erleuchtung der Haltestelle und des Kesselhauses vorhanden. Die Maschinen lassen sich in einem Umschalter parallel und hinter einander schalten. Wenn auf der Strecke ein kurzer Schluſs eintritt, so gelangt ein selbstthätiger Ausschalter in Wirksamkeit, unterbricht die Leitung und benachrichtigt den Wärter durch ein Lärmsignal.

Die Bahn in Baltimore hat eine Krümmung von nahezu 23m auf einer Steigung von 107m. Die Versuche in Baltimore waren so befriedigend, daſs noch 2 Motoren bestellt worden sind.

|306|

Nach dem Epstein'schen Verfahren (vgl. D. R. P. Nr. 27675 vom 17. August 1883 und Nr. 29924 vom 1. Mai 1884) wird dem geschmolzenen Blei etwa 3 Proc. schwefelsaures Bleioxyd unter fleiſsigem Rühren beigemengt, wodurch die Masse den metallischen Zusammenhang verliert und als ein weiſslich-graues Pulver erscheint. Aus dieser Masse bildet man einzelne Würfel, welche in einer Form neben oder über einander angeordnet durch Eingieſsen von Blei zu Platten verbunden werden. Die Gröſse und Stärke der so angefertigten Platten richtet sich nach der verlangten Aufnahmefähigkeit.

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Eine Siemens'sche Dynamomaschine vom Typus D2 erzeugt dagegen bei Aufwand von 9 elektrischen Pferd nur 7 Pferd auf der Welle und wiegt 299k; das Güteverhältniſs ist demnach 78 Proc. Der Coefficient ist 107, d.h. die Maschine erzeugt für je 1k ihres Gewichtes als Motor 107mk in der Minute auf |308| der Welle. Mehr Kraft kann man ohne Gefahr für die Haltbarkeit des Systemes nicht entnehmen.

Zur Berechnung seiner Motoren hat Reckenzaun ein elektrisches Pferdekraft-Diagramm construirt, wie es in der Zeitschrift für Elektrotechnik, 1886 S. 129 näher angegeben ist, woselbst auch auf S. 130 die Kapp'schen Curven für Kraft- und Nutzleistung abgebildet sind.

Nicht nur Land-, sondern auch Wasserfahrzeuge kann man für den elektrischen Betrieb einrichten. So besteht seit Februar 1885 in London die Electric Navigation Company Limited mit einem vorläufigen Kapitale von 12000 Pfund Sterling. Die Vortheile des elektrischen Betriebes von Booten gegenüber dem Dampfbetriebe sind folgende: 1) Die Herstellungskosten kleiner elektrischer Boote sind nicht höher, vielmehr eher geringer als die der Dampfboote. 2) Der Betrieb ist nicht so kostspielig als bei Dampfbooten. 3) In letzteren nimmt Kessel und Maschine oft die Hälfte des nutzbaren und besten Raumes ein, während der Elektromotor und die Batterie bei Personenbooten unter den Sitzen Platz finden, also gar keinen nutzbaren Raum beanspruchen. 4) Die elektrischen Boote sind frei von Schmutz, Rauch und Geräusch. 5) Explosionen oder Feuersgefahr wie bei Dampfschiffen sind völlig ausgeschlossen. 6) Dampfmaschine und Kessel beanspruchen zwei erfahrene Leute, während mit dem Elektromotor ein Jeder arbeiten kann und zwar ohne besondere Kenntniſs oder Kraftanstrengung. 7) Sobald die Zellen geladen sind, ist ein elektrisches Boot zur Abfahrt stets bereit 5 Kraftverlust während des Anhaltens findet auch nicht statt. 8) Die ganze Handhabung des elektrischen Bootes, das Rückwärtsfahren u.s.w. ist schneller und leichter als beim Dampfboote zu bewirken.

Zur Fortbewegung von Schiffen ist die Schraube das beste Mittel, wenn groſse Umdrehungsgeschwindigkeit derselben erreicht werden kann. Da nun den Elektromotoren groſse Umlaufszahl eigenthümlich ist, so eignet sich beides ganz besonders für Fortbewegung von Schiffen. Die von Yarrow und Comp. in London gefertigten Schrauben haben eine solche Steigung, daſs sie das Wasser hauptsächlich in der Kielrichtung forttreiben, wodurch bei hoher Geschwindigkeit bis 95 Proc. Nutzeffect erzielt wird.

In Folge dessen hat Reckenzaun nicht allein schon eine Anzahl Personenboote gebaut, sondern auch ein kleines Torpedoboot fertig gestellt und ist nun im Begriffe, für die italienische Regierung ein groſses Torpedoboot für elektrischen Betrieb einzurichten.

Die Anwendung des elektrischen Betriebes mit Accumulatoren für Landfahrzeuge wird sich naturgemäſs hauptsächlich auf Nebenbahnen und Straſsenbahnen erstrecken. Auf kürzere Entfernungen und auf freien Straſsen kann man durch die Fahrschienen oder besondere Leitungen den Strom einer stehenden Dynamomaschine dem Elektromotor des Fahrzeuges zuführen.

Als Vortheile des Accumulatorbetriebes für Straſsenbahnen sind folgende zu betrachten: 1) Die Betriebskosten stellen sich nach vorläufigen Versuchen und Berechnungen auf die Hälfte des Pferdebetriebes. 2) Der elektrische Wagen gleicht im Aussehen den bekannten Pferdebahn wagen; letztere können für den elektrischen Betrieb umgebaut werden. 3) Die Maschine, welche den Wagen treibt, ist viel einfacher als eine Dampfmaschine. 4) Das Mehrgewicht für den elektrischen Straſsenbahnwagen gegen den gewöhnlichen Pferdebahnwagen beträgt |309| bei einem Zweispänner für 32 Personen 1t,75, welche Last sich auf 8 Räder vertheilt, wogegen man bei einem Dampfwagen von 10 Pferd schon einer besonderen schweren Locomotive bedarf. Der Druck der Räder auf die Schienen ist mithin beim elektrischen Wagen noch kleiner als bei einem Pferdebahnwagen gleicher Gröſse, welcher ja nur 4 Räder besitzt. Die Schienenabnutzung ist mithin geringer. 5) Die Maschine ist nicht sichtbar, geräuschlos und sauber, auch völlig sicher. 6) Ein Mann, welcher durchaus nicht besonders geschickt zu sein braucht, genügt als Wagenführer. 7) Die Beleuchtung des Wagens bei Nacht kann zugleich durch 4 Glühlampen bewirkt werden. Bei vier 20kerzigen Lampen sind hierzu von 150 Ampère-Stunden, welche die Zellen enthalten, nur 3 Ampère-Stunden erforderlich, so daſs gegen die bisher übliche Ungenügende und unreinliche Oelbeleuchtung die Kosten kaum in Betracht kommen. 8) Die Kosten für Unterhaltung des Pflasters sind bei Pferdebetrieb sehr hoch, während bei elektrischem Betriebe dasselbe überhaupt nicht abgenutzt wird. 9) Der für eine Station zum Laden der Accumulatoren erforderliche Raum ist kleiner als der für Pferdeställe, welche die gleiche Leistung darstellen. 10) Die Ladestation kann auch zugleich zur Erzeugung von elektrischem Lichte für die eigenen Gebäude und für die Nachbarschaft benutzt werden. 11) Die für den öffentlichen Verkehr geltenden Vorschriften sind für Dampf oder Preſsluft schwer, für elektrischen Betrieb leicht zu erfüllen.

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Bei den zwei in London laufenden, elektrisch betriebenen Wagen von Rechenzaun wird durch Zahnrad und Schraube ohne Ende eine Welle des Wagens angetrieben. Der Wagen für etwa 56 Personen enthält 60 Accumulatoren, deren Ladung auf 4 stündige Fahrt berechnet ist. Das Innere ist mit 4 Swanlampen erleuchtet: Maschinenführer und Wagenführer sowie die Fahrgäste können elektrische Signale zum Halten bezieh. Anfahren von allen Theilen des Wagens aus geben. Die Probefahrten mit diesem Wagen fanden zunächst in der Fabrik der Storage Company zu Millwall statt (vgl. 1885 256 94), später vom Tramway-Schuppen aus in Queens Road Battersea den Victoria-Road entlang. Diese Strecke enthält starke Steigungen und Gefälle sowie scharfe Curven und zahlreiche Weichen. Die Direction der Tramway- Company stellte Reckenzaun die schwierigsten Aufgaben, welche er jedoch alle mit seinem Wagen zu allgemeiner Zufriedenheit mit Leichtigkeit gelöst haben soll. Bei den Probefahrten stellte sich nur ein einziger Uebelstand heraus, darin bestehend, daſs beim Einschalten einer gröſseren Anzahl Accumulatoren die Leuchtkraft der Swanlampen bedeutend abnahm; im Uebrigen erwies sich die Einrichtung so gut, daſs mittlerweile ein regelmäſsiger Betrieb eingerichtet worden ist.

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Die Compagnie Belge et Hollandaise d'Electricité wendet einen Elektromotor |310| an, welcher mit Riemen oder Darmsaiten ein Triebwerk in Umdrehung setzt, von dem durch eine Kette eine Welle des Wagens bewegt wird. Ein Wagen dieser Art fährt in Brüssel in der „Rue de la loi“ Steigungen von 1 : 25 mit etwa 5km Geschwindigkeit in der Stunde hinauf, während derselbe in der Ebene 12km mit Leichtigkeit zurücklegt. Den Strom liefern 48 Doppelzellen.

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Nothomb in Brüssel u.a. behaupteten, eine solche Uebertragung der Kraft wäre zu verwerfen, weil eine Schraube an 50 Proc. Kraftverlust mit sich bringen müſste und weil im Gefälle, sobald der Wagen ohne Antrieb laufen solle, das Zahnrad die Schraube nicht drehen könne. Beide Bedenken sind nicht zutreffend; von Rechenzaun ist angeblich die Aufgabe in befriedigender Weise gelöst worden. Praktische Versuche haben ergeben, daſs, wenn man den Wagen aufhebt, so daſs die Räder frei laufen, ohne die Schienen zu berühren, und am Motor sowohl, als auch an der Wagenachse durch je eine Bremse die Kraft gemessen wird, ein Kraftverlust von nur 15 Proc. stattfindet; daſs ferner der Wagen im Gefälle frei ohne Antrieb läuft, daſs die Zahnräder also die Motoren drehen, war schon bei den Probefahrten, welche die Berliner Behörden für das öffentliche Fuhrwesen unternahmen, zu beobachten. Um dies zu ermöglichen, war nicht allein die Steigung der Schraubengänge ganz besonders zu wählen, sondern auch für eine vorzügliche Schmierung zu sorgen.

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