Titel: Energieübertragung Lauffen-Frankfurt.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1894, Band 292 (S. 255–257)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj292/ar292071

Energieübertragung Lauffen-Frankfurt.1)

Nachdem nunmehr der von Prof. Dr. H. F. Weber in Zürich verfasste Bericht der Prüfungscommission über die an dieser Anlage ausgeführten Untersuchungen im Drucke vorliegt, geben wir im Folgenden die wesentlichen Resultate dieser Untersuchungen. In der Einleitung dieses Berichtes wird darauf hingewiesen, dass die Lauffen-Frankfurter Anlage den Zweck hatte, die Möglichkeit nachzuweisen, mittels Wechselstrom von hoher Spannung und niedriger Polwechselzahl Energien von einigen Hundert Pferdestärken auf eine Distanz von 170 km mit einem Wirkungsgrade fortzuleiten, welcher einer wirthschaftlichen Verwerthung einer solchen Anlage entsprechend sei. Um die übertragene Energie nicht allein zur Lichterzeugung, sondern auch zur Gewinnung mechanischer Kraft mittels einfacher Apparate zu verwerthen, wurde in dieser Anlage nicht ein einfacher Wechselstrom benutzt, sondern ein System von drei Wechselströmen zur Anwendung gebracht, welches einen ähnlich einfachen, sicheren und ökonomischen Betrieb von Motoren zu liefern versprach, wie solchen die Benutzung des Gleichstroms gewährt.

Da die Zeit zur Ausführung der Untersuchungen im Interesse des von der Anlage für die Ausstellung gelieferten Betriebes sehr knapp bemessen war, so musste die Prüfungscommission ihr Arbeitsprogramm auf die folgenden als die am wichtigsten hervortretenden Fragen beschränken:

1) Welchen Effect überträgt die zum Betriebe der Lauffener Anlage dienende Turbine bei gegebener Beaufschlagung, gegebener Umlaufzahl und gegebenem Gefälle?

2) In welchem Verhältniss steht die an die tertiäre Leitung in Frankfurt abgegebene Energie zu jener Energie, |256| welche die Turbine während derselben Zeit auf die Dynamo überträgt?

3) Welches ist der Wirkungsgrad der Dynamo, des primären und des secundären Transformators für jene Belastung, welche bei der Untersuchung zur Feststellung des Wirkungsgrades der Uebertragung zur Verwendung kamen?

4) Wie gross ist der totale Energieverlust, welcher in der 170 km langen secundären Leitung unter dem Einfluss des hochgespannten Stromes auftritt? Ist derselbe lediglich durch den Widerstand der Leitung bedingt oder treten daneben noch andere Energieverluste auf?

Bezüglich der Beantwortung der ersten Frage sei nur angeführt, dass die Turbine im Durchschnitt von 6 Versuchen bei 3,75 m benutztem Gefälle und 160 Touren in der Minute 232 abgab.

Die Durchführung der Messungen zur Bestimmung des Wirkungsgrads der Lauffen-Frankfurter Energieübertragung geschah in folgender Weise:

Nachdem in Frankfurt eine Belastung des secundären Transformators von der gewünschten Höhe durch Einfügen einer passenden Lampenzahl in die drei tertiären Stromkreise gleichmässig hergestellt worden war, berichtete der Telegraph nach Lauffen, dass die nächste Versuchsreihe nach Ablauf von 5 oder 10 Minuten beginnen solle; die Beobachter in Lauffen meldeten ihre Bereitschaft und brachten bis zu dem angegebenen Zeitpunkte die Dynamo auf die normale Tourenzahl (150) und die normale Spannung (etwa 55 Volt); die Dauer einer Beobachtungsreihe betrug stets 10 Minuten.

Während jeder Beobachtungsreihe wurden in Lauffen beobachtet:

1) Die Beaufschlagung der Turbine und die Stände des Ober- und Unterwassers.

2) Die Stromstärken in den drei primären Leitungen.

3) Die drei primären Spannungen zwischen den Maschinenklemmen und der an die Erde gelegten neutralen Leitung.

4) Die Stärke des Erregerstroms der Dynamo.

5) Die Tourenzahl der Dynamo.

Die Messungen in Frankfurt umfassten:

Die Bestimmung der Effecte, welche in den drei tertiären Leitungen und in der vierten neutralen Leitung entwickelt wurden.

Der Auszug der Beobachtungsprotokolle ergibt einen Beleg für die ausserordentlich grosse Gleichmässigkeit des Verlaufes der tertiären Ströme, deren Quelle 170 km entfernt lag.

Da die Frage von Interesse ist, ob die Grösse des constatirten Wirkungsgrades der Uebertragung durch den Charakter der Witterung längs der secundären Leitung bedingt werde, so wurde auch dieser Punkt berücksichtigt. Wenn auch die Versuchszeit zu kurz war, um eine bestimmte Antwort auf diese Frage zu geben, so drängen doch die vorliegenden Ergebnisse die Vermuthung auf, dass der Einfluss der Witterung auf den Wirkungsgrad einer derartigen Anlage wahrscheinlich ganz unerheblich ist. Nach der Ermittelung des Wirkungsgrades der Uebertragung bestand die nächste Aufgabe in der Ableitung des Wirkungsgrades der Lauffener Dynamo, um eine Analyse der einzelnen in der Uebertragung wirkenden Organe anzustreben und den constatirten Wirkungsgrad der Uebertragung als Producte der Wirkungsgrade der einzelnen Hauptbestandtheile der Anlage darzustellen.

Die normale Leistung der Lauffener Dynamo soll bei der Tourenzahl 150 und der Spannung 55 Volt 300 betragen. Wenn der aus den Messungen abgeleiteten Abhängigkeit des totalen Verlustes (durchschnittlich 12,5 ) von der Grösse der Leistung (154,4 im Maximum) bis zu 300 Gültigkeit zugestanden wird, so wäre der normale Wirkungsgrad der Lauffener Dynamo 0,954.

Da in der kurzen Zeit zur Vorbereitung der Messinstrumente Apparate zur directen Messung der von den Transformatoren der Anlage unter der Spannung von etwa 8000 Volt ausgegebenen bezieh. aufgenommenen Effecte weder durch Umwandelung schon vorhandener Messinstrumente, noch durch Herstellung neuer beschafft werden konnten, war die Bestimmung des Verhältnisses der von den Transformatoren der Anlage aufgenommenen und abgegebenen Effecte nur in der Form möglich, dass je zwei der in Lauffen und Frankfurt vorhandenen drei Transformatoren (zwei Transformatoren von je 100 Kilowatt Leistung der Allgemeinen Elektricitätsgesellschaft und ein Transformator von 150 Kilowatt Leistung der Maschinenfabrik Oerlikon) durch kürzeste Verbindung ihrer Hochspannungsleitungen zu einem System verkuppelt wurden, welches im ersten Theile die Spannung hinauf, im zweiten Theile herunter transformirte und der in das System unter niedriger Spannung eingeschickte, sowie der von dem System unter niedriger Spannung ausgegebene Effect einer Messung unterworfen wurde.

Als kürzester Weg zur Bestimmung dieser Effecte erschien die Verwendung von sechs gleichen Wattmetern, von denen drei mit ihren Hauptleitungen in die drei Zweige der primären Leitung, drei mit ihren Hauptleitungen in die drei Zweige der tertiären Leitung des Transformatorsystems einzuschalten. Die Commission hielt es jedoch für sicherer, die in die Transformatoren eingeleiteten Effecte nicht durch Verwendung von drei Wattmetern, sondern in irgend einer anderen Art zu messen, weil das Wattmeter bei Ermittelung des Effectes eines Wechselstromes die Kenntniss einer langen Reihe von Grössen erforderlich macht, die schwierig zu ermitteln sind.

Die Prüfung ergab den Wirkungsgrad des Transformators der Allgemeinen Elektricitätsgesellschaft bei 100 Kilowatt normaler Belastung zu 96 Proc.

Der maximale Wirkungsgrad, für welchen die Verluste in Eisen und Kupfer gleiche Grösse haben, ist gleich 96,1 Proc.

Von der Hälfte der normalen Belastung bis zur normalen Belastung ändert sich der Wirkungsgrad in fast unmerklicher Weise von 95,7 Proc. an aufwärts bis 96,1 Proc. von da abwärts bis 96,0 Proc.

Der Oerlikon-Transformator ergab denselben Wirkungsgrad. Aus den Messungen zur Bestimmung des Wirkungsgrades der Uebertragung ergab sich die Summe der Effectverluste von der Welle der Lauffener Dynamo bis zu den Endklemmen des Transformators von Frankfurt, und damit die Grösse des Wirkungsgrades der Uebertragung zu durchschnittlich 73,5 Proc.

Die Gesammtergebnisse der Prüfung sind in dem Berichte folgendermaassen zusammengestellt:

1) In der Lauffen-Frankfurter Anlage zur Uebertragung elektrischer Energie über eine Entfernung von 170 km |257| mittels eines Systems von Wechselströmen mit der Spannung von 8500 bis 7500 Volt und einer durch Oel und Porzellan isolirten nackten Kupferleitung wurden bei der kleinsten Leistung 68,5 Proc., bei der grössten Leistung bis zu 75,2 Proc. der von der Lauffener Turbine an die Dynamo abgegebenen Energie an den tertiären Leitungen in Frankfurt nutzbar gemacht.

2) Bei dieser Uebertragung tritt in der Fernleitung als einziger, durch die Messung fixirbarer Effectverlust der durch den Widerstand der Leitung bedingte Joule'sche Effect auf.

3) Theoretische Untersuchungen ergaben, dass der Einfluss der Capacität langer, in der Luft geführter nackter Leitungen zur Fortleitung von Wechselströmen für Energieübertragung auf den Wirkungsgrad der Uebertragung bei der Verwendung von Periodenzahlen 30 bis 40 bis 50 so gering ist, dass derselbe in der Planung elektrischer Energieübertragungen als ganz untergeordnete Grösse behandelt werden darf.

4) Der elektrische Betrieb mit Wechselströmen von 7500 bis 8500 Volt Spannung in mittels Oel, Porzellan und Luft isolirten Leitungen von mehr als 100 km Länge verläuft ebenso gleichmässig und sicher, wie der Betrieb mit Wechselströmen von niedriger Spannung in kurzen Leitungen.

Elektr. Zeitschr., 1894. Vgl. auch 1891 281 185. 288.

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