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Dynamomaschine [1]

[180] Dynamomaschine. Man versteht unter einer Dynamomaschine (dynamoelektrische Maschine, elektrischer Generator) eine Vorrichtung zur Umsetzung mechanischer Energie in elektrische, und zwar ist das Prinzip, welches hierbei zur Geltung kommt, das der sogenannten Magnetoinduktion (1831 von Faraday entdeckt).

Bewegt man nämlich einen geschlossenen elektrischen Leiter, z.B. eine Drahtspule, in dem Kraftfelde eines Magneten derartig, daß ihre Bahn von möglichst vielen magnetischen Kraftlinien (s. Magnetismus und Elektromagnetismus), die von den Polen des Magneten ausgehen, geschnitten wird, wobei die Zahl der durch die Spule gehenden Kraftlinien sich fortwährend ändert, so wird in diesen Leiter eine elektromotorische Kraft induziert (s. Induktion), deren Intensität der Aenderung der eingeschlossenen Kraftlinienzahl und der Windungszahl der Spule proportional ist [5]. Befindet sich in der Spule ein Kern von weichem Eisen, so wird der Uebergang der Kraftlinien von einem Pol zum andern erleichtert, somit die Stärke des magnetischen Feldes und der erzeugten elektromotorischen Kraft oder des bei geschlossenem Stromkreise entfliehenden Induktionsstromes ganz beträchtlich erhöht.

In Fig. 1 ist eine solche Anordnung dargestellt. Ueber den Polen N und S eines Hufeisenmagneten bewegt sich ein Anker aus weichem Schmiedeeisen um die Achse c, dessen Schenkel a und b mit isoliertem Kupferdraht bewickelt sind. Wir betrachten zunächst nur die Wirkung des Magneten auf die Spule a. Der Hufeisenmagnet sendet Kraftlinien aus, die ihren Lauf durch das weiche Ankereisen nehmen und die Spule a in der Stellung I (Fig. 2) voll durchströmen. Bei einer Drehung des Ankers um 90° gelangt sie in die Lage II und ist hier dem Kraftlinienstrome entrückt, kommt bei weiterer Drehung in das Bereich des Poles S (Lage III), um hier wieder den ganzen Kraftlinienstrom, jedoch jetzt in umgekehrter Richtung, zu erhalten. Bei Punkt IV ist sie dann wieder der Wirkung der Kraftlinien entzogen. Auf dem Wege von I bis II ist die Kraftlinienzahl von einem Maximum bis zu Null fortwährend gefallen, auf dem Wege von II bis III von Null bis zu einem Maximum fortwährend gestiegen.

Die durch diese Aenderung in der Zahl der Kraftlinien in den Windungen der Spule erzeugte elektromotorische Kraft, deren Größe bei der Drehung fortwährend zu- und abnimmt, je nachdem mehr oder weniger Kraftlinien durch die Windungen der Spule eingeschlossen werden, hat den Mittelwert e_m = N₂ – N₁/T₁ · ξ/10⁸ Volt (s. Induktion). Hierin bedeutet N₂ – N₁ die Aenderung der Kraftlinienzahl in der Spule während einer halben Umdrehung des Ankers, T₁ die zu dieser Aenderung gebrauchte Zeit, ξ die Anzahl der Spulenwindungen. Mißt man in bestimmten Zeiten t die zugehörigen elektromotorischen Kräfte e und trägt erstere als Abszissen, letztere als Ordinaten auf, so entsteht eine Kurve F G H J K (Fig. 3), die den Spannungsverlauf in der Spule a während einer Ankerdrehung darstellt. Genau denselben Verlauf zeigt im geschlossenen Stromkreise die durch die elektromotorische Kraft hervorgerufene Stromstärke i, so daß die Kurve auch als Darstellung des Stromverlaufes angesehen werden kann. Die Aenderung der Kraftlinienzahl erfolgt natürlich am schnellsten in den Lagen II und IV, und es ist deshalb an diesen beiden Punkten der Strom am stärksten, während er in den Punkten I und III Null ist. Von I über II bis III fließt er in der einen Richtung, kehrt dann um und fließt von III über IV bis I in der entgegengesetzten Richtung. Einen solchen Strom von wechselnder Richtung und Stärke nennt man Wechselstrom (s.d.).

Ueber die jeweilige Richtung des Stromes gibt folgende Regel Auskunft: Blickt man in der Richtung der Kraftlinien auf die Spule, so fließt bei Abnahme der Kraftlinien der Strom im Drehungsfinne des Uhrzeigers, bei Zunahme im entgegengesetzten Sinne.

Die bisher vernachlässigte Spule b wird sich nun genau ebenso verhalten; jedoch hat der in derselben erzeugte Strom immer die entgegengesetzte Richtung des gleichzeitig in der Spule a erzeugten. Bei geeigneter Verbindung der Spulenenden kann man indessen eine Summierung der beiden Stromwirkungen herbeiführen.

Fig. 4 stellt den Grundriß der Fig. 1 dar und zeigt, daß der Anfang der einen Spule d mit dem Anfang der andern e verbunden ist, während die beiden Enden zu je einem auf der Achse c befindlichen und von derselben gut isolierten Schleifring geführt sind. Auf den Schleifringen gleiten zwei Metallfedern f₁, und f₂, und von diesen Federn können nun die in den beiden Spulen erzeugten Wechselströme abgenommen und in den äußeren Stromkreis g h übergeführt und zur Verwendung gebracht werden.[180]

Soll in diesem äußeren Stromkreise nicht beständig wechselnder Strom, sondern solcher von stets gleicher Richtung fließen, so muß ein Stromwender (Kommutator, Kollektor) angebracht werden, der den Strom des äußeren Kreises in dem Augenblick umkehrt, in dem er in den Spulen a und b seine Richtung ändert, nämlich dann, wenn die Spulen über die Magnetpole hinweggehen.

Ein solcher Stromwender (Fig. 5) besteht im einfachsten Falle aus zwei voneinander isolierten Halbringen, die an der Drehung der Achse c teilnehmen und zu denen die Enden der beiden Drahtspulen geführt sind. Die Schleiffedern f₁ und f₂ stehen so, daß sie den Zwischenraum, der die beiden Halbringe trennt, dann treffen, wenn der Anker über den Magnetpolen fleht. Bei jeder andern Stellung des Ankers berühren sie dagegen je einen Halbring und führen den erzeugten Strom ab. In dem Moment, in dem nun der Strom in den Spulen seine Richtung wechselt, berührt auch jeder Halbring eine andre Feder, so daß in den äußeren Stromkreis stets Strom von derselben Richtung gelangt. Einen derartigen gleichgerichteten Wechselstrom nennt man pulsierenden Gleichstrom. Seinen Verlauf zeigt die Kurve Fig. 6; seine mittlere elektromotorische Kraft ist e_m = 4N₀ξn/10⁸ Volt [5]. Eine solche Maschine, bei der das magnetische Feld durch permanente Stahlmagnete erzeugt wird, bezeichnet man als magnetelektrische Maschine [3], [5].

Es sei hier gleich bemerkt, daß alle nach diesen Prinzipien konstruierten Apparate, sobald sie mit einem Stromwender versehen sind, auch eine Umkehrung zulassen, d.h. schickt man in die Drahtspulen a und b einen Gleichstrom, so dreht sich der Anker in dem magnetischen Felde und leistet Arbeit. Eine solche Vorrichtung nennt man Elektromotor [5], [9] (s. Kraftübertragung und Motor, elektrischer).

Die bisher erwähnten magnetelektrischen Maschinen gaben natürlich wegen der verhältnismäßig geringen Kraft der Stahlmagnete nur kleine Wirkungen. Es läßt sich aber eine Verstärkung der elektromotorischen Kraft der in den Spulen erzeugten Ströme, außer durch die Erhöhung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Ankers, auch durch Verstärkung der induzierenden Magnete erreichen. Da man die Größe der Stahlmagnete aus praktischen Gründen über eine gewisse Grenze nicht steigern kann, so vermehrte man die Zahl derselben und natürlich auch entsprechend die Zahl der Induktionsspulen und verwendete Dampfmaschinen zum Drehen des Ankers statt des bisherigen Handbetriebes.

Die größte derartige Maschine, die Alliance-Maschine, von Nollet 1860 erbaut, besaß 48 Hufeisenmagnete und 96 Induktionsspulen und machte 400 Touren pro Minute. Sie wurde mit Erfolg zur Erzeugung von elektrischem Licht für Leuchttürme verwendet. Die Art ihres Aufbaues wiederholt sich bei vielen der modernen Wechselstromdynamos.

Man unterscheidet nämlich je nach der Stromart, welche die Dynamomaschine liefert, Wechsel- und Drehstrommaschinen (s. Wechselstrommaschinen) sowie Gleichstrommaschinen.

Im folgenden werden wir nur die letzteren, die Maschinen zur Erzeugung von Gleichstrom, näher betrachten. Eine erhebliche Verbesserung der elektrischen Maschinen erreichte 1856 Werner Siemens durch die Konstruktion des Doppel-T-Ankers, der eine bessere Ausnutzung der Kraftlinien im magnetischen Felde ermöglichte. Der Anker besteht nur aus einer Spule, und zwar aus einem um seine Längsachse drehbaren Eisenstück (Fig. 7), dessen zwei Nuten, in der angedeuteten Weise fortlaufend, mit Draht umwickelt sind. Die Magnetlamellen stehen senkrecht zur Drehachse (Fig. 8). Dieser Anker ist übrigens heute noch vielfach in Anwendung, z.B. bei Telephonanrufapparaten und Minenzündapparaten.

Die bisher besprochenen Maschinen liefern Wechselstrom bezw. pulsierenden Gleichstrom. Die Ströme wechseln fortwährend von Null bis zu ihrem Maximum und umgekehrt, je nach der jedesmaligen Stellung der Spulen zu den Magnetpolen, und das durch sie erzeugte elektrische Licht würde Schwankungen zeigen, wenn unsre Sinnesorgane den Eindrücken schnell genug folgen könnten. Ein nahezu konstanter Gleichstrom wurde erst durch die Erfindung des Ringankers durch Pacinotti, gleichzeitig aber unabhängig von ihm durch Gramme (1863) und später durch die Erfindung des Trommelankers von v. Hefner-Alteneck (1872) erreicht.

Die Konstruktion des Ringankers beruht auf folgender Erwägung. Dreht sich zwischen zwei Magnetpolen N S (Fig. 9) ein Ring aus weichem Schmiedeeisen a, auf den eine geschlossene[181] Drahtspule aufgewickelt ist, so nehmen die magnetischen Kraftlinien den angedeuteten Verlauf, und die Spule wird je nach ihrer Stellung von mehr (bei I) oder weniger (bei II) Kraftlinien geschnitten; die größte Aenderung der Kraftlinienzahl tritt bei II und IV ein. Dementsprechend werden in der Spule wieder Induktionsströme erzeugt, die, wie früher schon bemerkt, bei II und IV ihr Maximum erreichen, während sie bei I und III gleich Null sind, da hier keine Kraftlinienänderung stattfindet. Bewickelt man nun einen Eisenring gleichmäßig mit isoliertem Draht, dessen Anfang und Ende man verbindet, so entliehen in dieser fortlaufenden Wicklung bei einer Drehung des Ringes in den einzelnen Windungen elektrische Ströme, deren Richtung durch die Pfeile in Fig. 10 angegeben ist und deren Wirkungen sich in jeder Ringhälfte summieren. Man findet diese Summe, wenn man die mittlere elektromotorische Kraft einer Windung während einer halben Umdrehung mit der Anzahl der hintereinander geschalteten Windungen multipliziert. Bezeichnet man die Zeit, die der Anker zu einer ganzen Umdrehung braucht, mit T, so ergibt sich die mittlere elektromotorische Kraft e_m einer Windung (also ξ = 1) zu

Volt. N₁ bezw. N₂ sind die Kraftlinienzahlen, die eine Windung in der Lage I bezw. III (Fig. 9) einschließt. Ist N₀ die Kraftlinienzahl, die überhaupt durch den Anker hindurchgeht, so ist N₁ = N₀/2 und N₂ = – N₀/2 daher N₂ – N₁ = – N₀ und somit die mittlere elektromotorische Kraft einer Windung während einer halben Drehung

Bezeichnet n die Anzahl der Umdrehungen des Ankers in der Minute, so ist n T/60 = 1 oder T/2 = 60/2 n; folglich wird

Das Vorzeichen kann fortbleiben, da es nur die Richtung der elektromotorischen Kraft angibt. Ist nun ferner ξ die Anzahl der Windungen auf dem ganzen Ringe, so ist ξ/2 die Zahl der hintereinander geschalteten Windungen, und es ergibt sich die elektromotorische Kraft des Ringankers

Volt. Die an den Stromabnahmestellen (Bürsten, Klemmen) f₁ und f₂ vorhandene sogenannte Klemmenspannung e ist natürlich kleiner als die elektromotorische Kraft des Ankers, und zwar kleiner um den Spannungsverlust im Innern des Ankers, der gleich dem Produkt aus Stromstärke i_a und innerem Widerstande w_a ist. Es ergibt sich also e = E – i_a w_a. Bringt man auf den von der Isolation befreiten Außenseiten der Drahtwindungen Schleifbürsten f₁ f₂ an, und zwar an den beiden Stellen des Ringes, an denen sich die elektromotorische Kraft der oberen Ringhälfte mit der unteren auszugleichen strebt, so kann man hier einen konstant fließenden Strom abnehmen, der gleich der Summe der Ströme in den beiden Ringhälften ist. Bei der praktischen Ausführung bewickelt man den Ring nicht fortlaufend mit Draht, sondern bringt den letzteren in einzelnen Abteilungen (Spulen) auf, deren Anfänge und Enden dann so miteinander verbunden werden, daß eine fortlaufende in sich geschlossene Wicklung entsteht (Fig. 11). Zum Beispiel verbindet man das Ende ex mit dem Anfang a₂, e₂ mit a₃ u.s.w. Die Verbindungsstellen e₁ a₂, e₂ a₃ u.s.w. führt man zu je einem Segmente eines auf der Achse des Ringes sitzenden sogenannten Kommutators (Kollektors). Derselbe besteht aus einer Zahl von gegeneinander isolierten Metallsegmenten (Lamellen), im allgemeinen so viel als Drahtspulen vorhanden sind. Auf dem Umfang dieser Segmente schleifen die Federn f₁ f₂, die auch den Namen Bürsten führen und zur Aufnahme und Fortleitung des Stromes dienen. Der Strom aus beiden Ringhälften vereinigt sich bei a₁ e₈ und gelangt durch das Kollektorsegment, auf dem die linke Bürste anliegt, in den äußeren Stromkreis, tritt durch die rechte Bürste wieder in das mit derselben in Berührung stehende Segment und gelangt von hier in die beiden Ringhälften zurück. Durch diese Anordnung wird die Gleichförmigkeit des Stromes etwas gestört, denn in dem Augenblicke, in dem die Bürsten auf zwei Kollektorsegmenten aufliegen, werden die mit diesen verbundenen Spulen durch die Bürsten kurzgeschlossen, sind also für den äußeren Stromkreis nicht vorhanden. Bei einer geraden Anzahl von Spulen werden hierdurch stets zwei Spulen,[182] nämlich von jeder Bürste eine, kurzgeschlossen, bei einer ungeraden nur eine. Die elektromotorische Kraft des Ringes setzt lieh also zusammen in dem einen Augenblick aus der elektromotorischen Kraft der Hälfte aller Spulen, in dem nächsten aus demselben Wert, jedoch vermindert um die kurzgeschlossenen. Die hierdurch entstehenden Stromschwankungen sind natürlich desto größer, je kleiner die Spulenzahl ist und je mehr Windungen jede Spule besitzt. Die Schwankung beträgt z. B bei Anwendung eines 15teiligen Kollektors ca. 1%; bei 36 Lamellen nur noch ca. 0,2%, welcher Betrag nicht mehr Hörend wirkt. Man nimmt jedoch gewöhnlich mit Rücksicht auf die sogenannte Selbstinduktion der Ankerwindungen die Spulenzahl größer an, um bei der einzelnen Spule weniger Windungen zu erhalten, wodurch die Selbstinduktion herabgezogen wird. Bei Maschinen für höhere Spannungen soll die Spannungsdifferenz zwischen zwei benachbarten Kollektorlamellen 20 Volt nicht überschreiten, und man erhält durch diese Vorschrift ebenfalls einen Anhalt für die Bestimmung der Spulenzahl.

In bezug auf die äußere Form des Grammeschen Ringes unterscheidet man den Zylinderring und den Flachring. Bei dem ersteren (in Fig. 12 im Schnitt dargestellt) ist die Länge L der Drahtspule verhältnismäßig groß in bezug auf die Höhe H derselben, und die Magnetpole stehen senkrecht zur Achse c, der Nordpol dem Südpol gegenüber. Die Kraftlinien schneiden nur die äußeren Drähte; die Seiten- und Innendrähte bleiben unbenutzt. – Bei dem Flachring (Fig. 13) dagegen ist die Länge der Spule verhältnismäßig klein gegenüber der Höhe derselben, und die Magnetpole stehen parallel zur Achse c. Es steht Nordpol dem Nordpol und Südpol dem Südpol gegenüber, wodurch die Kraftlinien genötigt werden, von den Polen N aus auf beiden Seiten in den Eisenkein einzudringen und sich in den Ringhälften nach dem andern Pole S hin zu verzweigen. Die Drahtwindungen werden daher hierbei auf einer größeren Länge ausgenutzt. Ein Teil der Kraftlinien jedoch, z.B. X, Y, Z, trifft die Ankerwindungen nicht und geht für die Wirkung verloren.

Diese Erscheinung, die man mit dem Namen magnetische Streuung [18], [19] bezeichnet, zeigen mehr oder weniger sämtliche Dynamomaschinen. Da die Streuung eine Vermehrung der Magnetwicklung bedingt, auch eine schädliche Magnetisierung außerhalb der Maschine befindlicher Körper, z.B. von Taschenuhren, herbeiführt, so sucht man die Magnetgestelle derartig in sich geschlossen zu konstruieren (vgl. Fig. 24), daß möglichst wenig Kraftlinien verloren gehen.

Die Konstruktion des Flachringes ist verlassen worden, ebenso findet der schon erwähnte Zylinderringanker nur noch wenig Anwendung; es wird gegenwärtig fast ausschließlich der sogenannte Trommelanker benutzt. Letzterer [2] [7], [18], [19] wurde 1872 von v. Hefner-Alteneck angegeben und ist aus dem Bestreben hervorgegangen, die inneren, für die Wirkung nutzlosen Ringwindungen ganz zu entfernen und die Wicklung nur auf die äußere, den Polen zugekehrte Oberfläche zu beschränken. Er besteht aus einem um eine Achse c (Fig. 14) drehbaren eisernen Zylinder, der auf seiner ganzen Oberfläche mit Drahtvierecken (z.B. 1 – 1') belegt ist, wobei immer das Ende einer Windung e mit dem Anfang der nächsten a und gleichzeitig mit einer Kollektorlamelle l verbunden ist. Fig. 15 zeigt in schematischer Darstellung denselben Trommelanker mit achtteiligem Kollektor und den zugehörigen acht Spulen, die der Einfachheit halber aus nur einer Windung bestehend gedacht sind. Die mit den Zahlen 1, 1', 2, 2' u.s.w. bezeichneten kleinen Kreise stellen die auf der Oberfläche des eisernen Ankerkernes aufliegenden isolierten Drähte vor, während die schwarzen Verbindungslinien die Verbindung dieser Drähte auf der Kollektorseite, die punktierten dagegen die Verbindung auf der Rückseite angeben.[183] Dreht sich der Anker in dem durch die Pole N und S erzeugten magnetischen Felde, so schneiden die Drähte 1, 1', 2 u.s.w. die Bahn der Kraftlinien, und es werden wieder Ströme erzeugt, die nach der Regel von Faraday resp. Flemming [4] in den mit bezeichneten Drähten vom Beschauer fort-, in den mit bezeichneten auf denselben zufließen. Will man daher einen gleichmäßig fortlaufenden Strom an den Kollektorlamellen l₁ l₂ u.s.w. abnehmen, so ist die Verbindung dieser Längsdrähte so zu treffen, daß sie eine fortlaufende, in sich geschlossene Wicklung, wie beim Grammeschen Ringe, bilden; d.h. man verbindet an der Ankerrückseite 1 mit 1', sodann an der Vorderseite 1' mit 2, sodann hinten 2 mit 2' u.s.w. Die vorderen acht Verbindungsdrähte, z.B. 1', 2, werden dann noch nach je einer Kollektorlamelle l₁, l₂ u.s.w. geführt.

Die elektromotorische Kraft des Trommelankers ist E = 2 N₀ · n ξ/60 · 10⁸. Führt man an Stelle der Windungen ξ die Anzahl der Drähte z ein, die auf der Oberfläche des Ankers liegen, so ist für den Trommelanker ξ = z/2, weil zu jeder Windung zwei Drähte gehören und daher E = N₀ n · z/60 · 10⁸ Volt. Diese Formel ist dann sowohl für Trommel- wie Ringanker gültig, da bei letzterem ξ = z.

Am leichtesten kann man den Stromverlauf an einer graphischen Darstellung der Ankerwicklung verfolgen, die zuerst von Fritsche angegeben worden ist [17]. Die Fig. 16 zeigt die Ankerwicklung parallel zur Drehachse an einer Stelle aufgeschnitten und in eine Ebene abgerollt, wobei die schraffierten Flächen die Magnetpole darstellen. Die Kraftlinien sind senkrecht zur Papierebene austretend zu denken und induzieren dann in den Leitern Ströme, die in der Richtung der eingezeichneten Pfeile verlaufen und am Kollektor durch die zwei Schleifbürsten f₁ und f₂ abgenommen und der äußeren Leitung zugeführt werden. Jede Spule kann natürlich auch aus mehreren Windungen bestehen, die dann sämtlich der Bahn jeder ersten Spulenwindung folgen. Vgl. a. [7].

Eine Wicklung, bei der man wie in Fig. 17 beim Weiterschreiten zunächst vom zweiten Pole wieder nach dem ersten zurückkehrt, führt den Namen Schleifenwicklung. Die Entfernung zweier miteinander verbundener Spulen, gemessen durch die Anzahl der Teilstrecken, die zwischen ihnen liegen, nennt man Wicklungsschritt. Ist die Wicklung eine dauernd fortschreitende, d.h. durchläuft sie nacheinander sämtliche Pole ohne inzwischen zurückzukehren, wird sie als Wellenwicklung bezeichnet (Fig. 18). Der Wicklungsschritt kann auf beiden Seiten des Ankers verschieden sein. Bei der Schleifenwicklung (Fig. 17) ist er z.B. 7 auf der Kollektorseite, 5 auf der Rückseite. Die stärker ausgezogenen Linien der Fig. 17 und 18 zeigen deutlich die charakteristischen Formen beider Wicklungen.

Schon vor dieser letzten Verbesserung des Ankers durch v. Hefner-Alteneck, und zwar bald nach Einführung des Grammeschen Ringes, hatte Werner Siemens durch die Aufstellung des sogenannten Dynamoprinzipes den Bau der Stromerzeuger in ganz neue Bahnen gelenkt. Während bisher lediglich permanente Stahlmagnete zur Erzeugung des magnetischen Feldes benutzt worden waren und später Elektromagnete, die durch eine besondere magnetelektrische Maschine mit Strom versehen wurden (Wildesche Maschine [3], [6]), zeigte Siemens 1867, daß man Arbeitskraft in elektrischen Strom ohne Anwendung permanenter Magnete umwandeln könne [12]. Dies sogenannte Dynamoprinzip beruht auf folgender Erwägung. Jedes Eisen, das auf irgend eine Weise einen, wenn auch nur geringen Magnetismus (s.d.) erlangt hat, hält einen Teil desselben dauernd fest (remanenter Magnetismus) und vermag dann in einem schnell bewegten Leiter (Anker) einen schwachen Strom zu induzieren. Führt man nun diesen Strom mittels Drahtwindungen wieder um den Eisenkern herum und macht letzteren dadurch zum Elektromagneten (s. Elektromagnetismus), so wird sein Magnetismus verstärkt und er befähigt, in demselben Leiter einen stärkeren Strom zu induzieren. Dieser verstärkt wieder den schon vorhandenen Magnetismus, letzterer wieder den Ankerstrom, und diese gegenseitige Einwirkung erreicht ihr Maximum dann, wenn bei dem Eisen des Magnetschenkels ein gewisser Sättigungsgrad [1], [3] eingetreten ist. Bei dem Ansteigen des Stromes in der Magnetwicklung nimmt nämlich der Magnetismus der Schenkel zunächst in demselben Verhältnis wie der Strom zu, und zwar etwa bis zur Hälfte der überhaupt möglichen magnetischen Sättigung der betreffenden Eisensorte. Von da ab steigert sich der Strom in den Magnetwindungen schneller als der Magnetismus, so daß trotz des erhöhten Stromverbrauches keine bedeutende Mehrleistung erzielt wird.

Ferner hängt bei jedem Elektromagneten der erregte Magnetismus außer von der Stromstärke auch noch von der Anzahl der Drahtwindungen ab, welche die Magnetschenkel umgeben. Das Produkt aus dieser Windungszahl und der Stromstärke (in Ampere) nennt man Ampèrewindungszahl, sie ergibt sich aus der Gleichung W i = Σ H l, worin W die Windungszahl,[184] i die Stromstärke, H die magnetisierende Kraft und l der mittlere Kraftlinienweg ist (s. Magnetismus). Vorbedingung für diese Selbsterregung ist, daß die Magnetwicklungen Gleichstrom erhalten, damit die Polarität der Magnete nicht wechselt, und es werden nach diesem Prinzip alle modernen Gleichstromdynamomaschinen gebaut, wobei folgende Schaltungsarten, je nach der Art der Verbindung der Magnetwindungen mit dem Ankerdrähte, möglich sind: a) die Hauptstrom-, Reihen- oder Serienschaltung, b) die Nebenschluß- und c) die Verbund- oder Compoundschaltung.

Bei der ersten Verbindungsart, der Hauptstrommaschine (Fig. 19), wird der vom Anker A erzeugte Strom in seiner ganzen Stärke durch die Bewicklung des Elektromagneten E geschickt und gelangt dann erst in den äußeren Stromkreis g h, um dort zur Speisung von Lampen oder zu andern Zwecken verwendet zu werden. Der Strom durchläuft also hierbei den Anker, die Magnetwicklung und den äußeren Stromkreis nacheinander; der Magnetismus ist also nur von der Betriebsstromstärke abhängig. Die Hauptstrommaschine eignet sich gut für die sogenannten Reihenschaltungsanlagen (s. Beleuchtung, elektrische) sowie für Kraftübertragungszwecke (s. Kraftübertragung, elektrische). Die Regulierung der Stromstärke wird mittels eines im Hauptstrom liegenden Regulierwiderstandes bewirkt.

Bei der Nebenschlußmaschine (Fig. 20) geht der vom Anker erzeugte Strom direkt in die äußere Leitung, und es wird nur an den Enden g und h der Bürsten ein Teilstrom um die Feldmagnete geführt, so daß die Magnetwicklung dem äußeren Stromkreis parallel geschaltet ist. Der Magnetismus ist daher nur von der Betriebsspannung abhängig. Die Nebenschlußmaschine eignet sich für Anlagen, bei denen nahezu konstante Betriebsspannung bei wechselnder Stromstärke verlangt wird, wie z.B. bei Glühlichtbeleuchtung, Ladung von Akkumulatoren, elektrochemischen Apparaten, sowie zum gleichzeitigen Parallelbetrieb mehrerer Maschinen. Der Regulierwiderstand befindet sich im Nebenschlußstromkreise (Magnetwicklung). Bei Kurzschluß wird die Maschine stromlos; durch Rückstrom kann ein Ummagnetisieren der Pole nicht eintreten.

Bei dem letzten System, der Verbundmaschine (auch Gleichspannungsmaschine genannt, Fig. 21), wird mittels zweier besonderer Wicklungen sowohl der Hauptstrom als auch der Nebenstrom um die Schenkel geführt. Die Maschine gibt konstante Spannung bei stark wechselnder Stromentnahme und wird bei Einzelanlagen für Beleuchtung und Kraftübertragung, bei denen eine stete Beaufsichtigung und Nachregulierung der Spannung nicht erwünscht ist, verwendet. Die Parallelschaltung mit Akkumulatoren ist nicht angängig. Bei Parallelschaltung zweier Maschinen ist eine dritte (Ausgleichs-) Leitung anzubringen, welche die beiden Bürsten, von denen die Compoundleitung abzweigt, verbindet [4], [5], [11], [18].

Es sei hier noch bemerkt, daß auch der Name Dynamomaschine von Werner Siemens herrührt. Er wollte damit (dynamis = Kraft) eine Maschine bezeichnen, bei der nur durch die zur Drehung der Induktionsrollen erforderliche mechanische Kraft ein Strom erzeugt wird.

Man kann mit Gleichstrommaschinen höchstens bis zu 4000 Volt Spannung gehen, da bei höheren Spannungen die Gefahr des Durchschlagens der Kollektorisolierung besteht.

In bezug auf den konstruktiven Aufbau der Dynamomaschine [3]–[7] sind folgende Hauptteile zu unterscheiden: die Feldmagnete zur Erzeugung der Kraftlinien; der Anker, in dessen Bewicklung bei seiner Rotation im Kraftlinienstrome ein elektrischer Strom induziert wird; der Kollektor und die Bürsten zur Abgabe des erzeugten Stromes. Das Material für die Feldmagnete ist Gußeisen, Schmiedeeisen oder Stahl. Bei Wahl der letzteren beiden Materialien erhält man die kleinsten Abmessungen, da der Dynamostahlguß eine mehr als doppelt so große Leistungsfähigkeit wie das Gußeisen besitzt. Die Polenden müssen den Anker möglichst dicht umfassen und werden meistens zu besonderen Polschuhen ausgebildet, die den Magnetismus gleichmäßig über den Anker verteilen. Den Luftzwischenraum zwischen Anker und Pol findet man je nach der Maschinengröße unter 1 mm und bis 8 mm ausgeführt (s. weiter unten, Berechnung der Dynamomaschine). Der Kraftlinienweg soll möglichst kurz sein. Der eiserne Ankerkern erleichtert den Kraftlinienübergang.

Die folgenden Figuren zeigen eine Anzahl Typen für Magnetgestelle, und zwar Fig. 22 die Hufeisenform, wie sie bei einzelnen Konstruktionen der Firma Siemens & Halske, Allgem. Elektr.-Gesellschaft, u.a. früher üblich war; Fig. 23, die Manchestertype, die besonders von den[185] Maschinenfabriken Eßlingen und Oerlikon gebaut wurde; Fig. 24, die Lahmeyer-Type, die sich durch den vorzüglich geschlossenen Lauf der Kraftlinien auszeichnet und wenig Streuung besitzt. Sie bildet, meistens in die runde Form übertragen, den Grundtypus der modernen Maschinen. Für größere Maschinen ist es praktischer, mehr als zwei Magnete mit abwechselnden Polen gleichzeitig auf denselben Anker wirken zu lassen, um die Stärke des magnetischen Feldes und somit die Stromstärke zu erhöhen, und man findet deshalb vier, sechs, acht und mehr Magnetpole angebracht. Die vierpolige Maschine besitzt dann zwei neutrale Zonen, also vier Schleifbürsten, die sechspolige drei, also sechs Bürden, u.s.w., und es kann die vierpolige als Verdopplung und die sechspolige als Verdreifachung der zweipoligen Maschine angesehen werden. Die zu einem Polpaar gehörigen Ankerspulen können mit den nächsten entweder hintereinander oder parallel oder gemischt geschaltet werden. Man unterscheidet demnach bei mehrpoligen Maschinen Reihen-(Serien-) Schaltung, Parallelschaltung und eine Kombination beider, die sogenannte Reihenparallelschaltung. Für die Ausführung der Wicklung kann die von Arnold [7], [19] angegebene Schaltungsformel benutzt werden: y₁ + y₂ = s ± 2 a/p. Hierin ist s die Anzahl der Spulenseiten, p die Anzahl der Nordpole (Polpaare), 2 a die Anzahl der parallel geschalteten Abteilungen, y₁ der Wicklungsschritt auf der Kollektorseite und y₂ der auf der Rückseite des Ankers (Fig. 18). Um die Bedeutung von y₁ und y₂ zu erkennen, beachte man die Arnoldsche Wicklungsregel: Man verbinde das vordere Ende des xten Stabes (Spulenseite) mit dem vorderen Ende des (x + y₁)ten Stabes; dann das hintere Ende des (x + y₁) ten Stabes mit dem hinteren Ende des (x + y₁ ± y₂)ten Stabes u.s.w. [7], [18], [19]. Hierbei bezeichnet x eine beliebige Stabnummer zwischen 1 und s. Die Wicklung ist einfach geschlossen, wenn y₁ + y₂/2 und s/2 teilerfremd und ferner y₁ und y₂ ungerade Zahlen sind. Die elektromotorische Kraft eines derartigen Ankers ist E = N₀ · n · z/60 · 10⁸ · p/a.

Um die große Bürstenzahl zu vermindern, kann man nach Mordey zwei Kollektorlamellen, auf denen in einem bestimmten Augenblick der Drehung gleichnamige Bürden aufliegen würden, miteinander verbinden. Man vereinigt also bei der vierpoligen Maschine zwei gegenüberliegende Lamellen, bei der sechspoligen zwei um 120° entfernte u.s.w. Hierdurch läßt sich die Bürstenzahl stets auf zwei reduzieren. Natürlich muß die verbleibende Bürstenauflagerfläche dieselbe sein wie bei Verwendung aller Bürsten. Bei der Reihenschaltung des Ankers genügt auch ohne Mordey-Schaltung ein Bürstenpaar.

Arnold hat diese Verbindungen auch unter Beibehaltung aller Bürsten verwendet, um Ungleichheiten des Stromes, die durch unsymmetrische Lage des Feldes entliehen könnten, zu vermeiden. Er nennt sie in diesem Falle Aequipotentialverbindungen.

Fig. 25 zeigt ein Magnetgestell für die vierpolige Maschine, Fig. 26 für die sechspolige, Die Typen 22, 23, 24, 25 und 26 bezeichnet man als Außenpolmaschinen. Die Fig. 27 und 28 zeigen übliche Ausführungen kleinerer Typen der vierpoligen Maschinen von der Kollektor-[186] und der Riemenscheibenseite aus gesehen. Für größere Typen (etwa von 15–20 PS. ab) wird für vier- und mehrpolige Maschinen vielfach die in Fig. 29 dargestellte Form verwendet.

Bei sehr großen Maschinen mit geringer Tourenzahl kann man die Magnete innerhalb des Grammeschen Ringes anbringen, so daß nur die inneren, gewöhnlich für jede Spule nur aus einem Kupferstäbe bestehenden Drahtwindungen zur Geltung kommen. Diese Anordnung bezeichnet man mit dem Namen Innenpolmaschine. Die äußeren, blank gehaltenen Windungen benutzt man dann gleichzeitig zur Stromabnahme durch die Schleifbürsten, so daß ein besonderer Kollektor entbehrlich wird; Fig. 30 zeigt die Anordnung der Magnetschenkel und des Ankers. Wegen ihrer langsamen Tourenzahl wurden diese Maschinen früher viel zur direkten Kupplung [8] mit Dampfmaschinen verwendet, werden jedoch heute kaum noch hergestellt.

Als Antriebsmaschinen werden gewöhnlich Dampfmaschinen benutzt, und es sind dieselben mit Rücksicht auf den billigen Betrieb, den gleichförmigen Gang und die Betriebssicherheit die geeignetste Betriebskraft. Ist die Dampfmaschine mit der Dynamo direkt gekuppelt, so führt He den Namen Dampfdynamo. Eine derartige Ausführung der Präzisionswerkstätten Mittweida zeigt Fig. 31. In neuerer Zeit benutzt man zur direkten Kupplung besonders auch Dampfturbinen (s.d.) von sehr hoher Tourenzahl. Ferner sind Wassermotoren, besonders Turbinen mit hohem Gefälle, also großer Tourenzahl, zum Betriebe von Dynamomaschinen sehr geeignet. Für kleinere Anlagen, z.B. zur Erzeugung von elektrischem Licht für Villen, Hotels u. dergl., sind auch Gasmotoren sehr beliebt. Um die unbequeme Riemenübertragung zu vermeiden, stellt die Firma Körting-Hannover derartige Motoren auch in direkter Kupplung mit der Dynamomaschine unter dem Namen Gasdynamo her [8]. (Ueber Bewicklung der Magnetschenkel s. S. 188.)

Der Anker jeder Dynamo besteht aus einer Achse, einem auf dieselbe geschobenen Eisenkörper und aus der Bewicklung dieses Eisenkörpers mit isoliertem Draht. Bei dem Aufbau des Ankers ist zu berücksichtigen, daß in dessen Eisenkörper durch die Bewegung im magnetischen Felde nach dem Lenzschen Gesetze sogenannte Wirbelströme (Foucaultströme) erzeugt werden [4], [5], die das Ankereisen erwärmen und einen Effektverlust herbeiführen.

Da diese Ströme senkrecht zur Richtung der Kraftlinien verlaufen, so kann man sie ohne Störung der letzteren dadurch fast ganz vernichten, daß man den Anker in einzelne isolierte Scheiben parallel zu der Kraftlinienrichtung zerlegt. Man stellt daher die Anker, sowohl Ring- wie Trommelanker, aus ganz weichen Eisenblechscheiben von ca. 0,5 mm Stärke her, die abwechselnd mit Papierscheiben auf einer Achse übereinander geschichtet und dann durch aufgekeilte Seitenscheiben zusammengepreßt und festgehalten werden. Die auf diese Weise angefertigten eisernen Ankerkerne werden nun mit einer Anzahl Windungen aus gut isoliertem Kupferdraht bewickelt, der hierbei entweder glatt auf der Ankeroberfläche oder in parallel zur Achse gehenden offenen Nuten oder verdeckten Kanälen liegt. (Näheres über Bewicklung des Ankers s. weiter unten.) Von den einzelnen Spulen wird der Strom dem Kollektor (Kommutator, Stromabgeber) zugeführt und durch die Schleifbürsten abgenommen. Der Kollektor besitzt gewöhnlich so viel Segmente (Lamellen), als Spulen vorhanden, und es ist dann Ende der einen und Anfang der nächsten Spule immer mit einer Lamelle verlötet oder gut verschraubt. Das Material der Segmente ist hartgezogenes Kupfer, seltener Rotguß. Als Isolator der einzelnen Teile wird Preßspan oder Glimmer benutzt. Weicher Naturglimmer oder der aus Glimmerabfällen mittels Schellacklösung geklebte Mikanit sind die besten Materialien zur Isolation der Lamellen. Die[187] Dicke beträgt bis 250 Volt ca. 0,6–0,8 mm, bis 500 Volt 0,9 mm, bis 1000 Volt 1 mm. Eine gebräuchliche Kollektorkonstruktion zeigt Fig. 32.

Von dem Kollektor wird der Strom durch die sogenannten Schleifbürsten abgenommen. Dieselben bestehen aus flachen Stäben aus Drahtgewebe oder aus aufeinander gelegten dünnen Messing- oder Kupferblechen. In neuerer Zeit werden die Metallbürsten durch sogenannte Kohlebürsten, die aus Retortenkohle in verschiedenen Härtegraden hergestellt sind, verdrängt. – Für Metallbürsten rechnet man 3–4 qmm Auflagerfläche für jedes Ampere, bei Kohlebürsten 16–20 qmm. Der durch Federn erzeugte Bürstendruck soll bei Metallbürsten ca. 120 g, bei Kohlebürsten ca. 140 g pro Quadratzentimeter betragen. Die Bürste muß leicht federnd am Kollektorumfange aufliegen und leicht abzuheben sein. Zu diesem Zwecke befindet sie sich in einem sogenannten Bürstenhalter, der am Gestell der Dynamo mittels einer sogenannten Bürstenbrücke drehbar befestigt ist. Fig. 33 zeigt einen Bürstenhalter für Kohlebürsten. Einzelteile von Dynamomaschinen s. in [18] – [22], [24]. Es wurde früher schon erwähnt, daß die Bürsten zu beiden Seiten des Kollektors in einer Linie, die senkrecht zu den Kraftlinien gerichtet war, in der sogenannten Interferenzzone aufliegen müssen. Nun wird aber der Anker vermöge seines Eisenkernes durch den Ankerstrom selbst zu einem Magneten gemacht, dessen Pole rechtwinklig zu den Magnetpolen stehen. Dieses magnetische Feld des Ankers wird daher eine Rückwirkung, die sogenannte Ankerrückwirkung [5], [10], [18], auf dasjenige der Schenkelmagnete in der Weise ausüben, daß sich aus beiden ein resultierender Magnetismus bildet und die Kraftlinien in der Drehrichtung des Ankers verschleppt erscheinen (Fig. 34). Diese Verzerrung bewirkt, daß das Maximum der Kraftlinien nicht mehr, wie früher, in der Horizontalebene I III (Fig. 9) durch die Windungen geht, sondern in einer gegen die frühere um einen kleinen Winkel geneigten. Man muß daher die Bürsten um diesen Winkel bei einer Dynamo im Sinne der Drehung, bei einem Motor im entgegengesetzten Sinne verschieben.

Aus Fig. 11 geht hervor, daß bei der Stromwendung die Bürste kurze Zeit zwei Kollektorlamellen gleichzeitig berührt und dabei eine Ankerspule kurzschließt. Durch diesen Kurzschluß entlieht in der Richtung des abgelaufenen Stromes eine elektromotorische Kraft der Selbstinduktion (s. Induktion), die einen starken Strom in dem kurzgeschlossenen Kreise hervorbringt und formt die Bürsten überlastet, was eine Funkenbildung zwischen Bürste und Kollektor zur Folge hat. Um dies zu vermeiden, muß man den Kurzschluß der Spule nicht in die neutrale Zone, sondern in den Anfang des nächsten magnetischen Feldes (Poles) verlegen, weil bei dieser Stellung in der betreffenden Spule bereits eine elektromotorische Kraft induziert wird, die der elektromotorischen Kraft der Selbstinduktion entgegengerichtet ist und daher bei genügender Feldstärke jene aufhebt.

Die Wicklungen der Magnete und des Ankers sollen, um die Verluste in der Maschine möglichst zu reduzieren, im allgemeinen einen geringen Leitungswiderstand bei geringem Materialaufwand besitzen, zwei Anforderungen, die einander gerade entgegengesetzt sind und daher in jedem einzelnen Falle zu einem günstigen Ergebnis gegeneinander abgewogen werden müssen. Zur Herstellung der Wicklungen wird Kupfer von möglichst hoher Leitungsfähigkeit in Form von Drähten oder Stäben verwendet, die eine vorzügliche Isolation besitzen sollen, die auch durch die Erwärmung der Maschine infolge andauernden Betriebes nicht leiden darf. Die Bewickelung des Ankers wird aus gut isolierten Elektrolytkupferdrähten hergestellt, die eine doppelte, getränkte Baumwollbespinnung erhalten. Die hauptsächlich verwendeten Durchmesser der blanken Kupferdrähte steigen von 0,1 bis 1 mm um je 0,05 mm und von 1,1 bis 5 mm um je 0,1 mm. Die Dicke der Bespinnung wird bei einmaliger Baumwollbespinnung in den Stärken 0,1, 0,15 und 0,2 mm, bei zweimaliger in den Stärken 0,2, 0,25, 0,3, 0,4 und 0,5 mm (auf den Durchmesser bezogen) angefertigt. Für stärkere Drähte und für solche, die beim Wickeln, z.B. beim Durchziehen durch geschlossene Ankernuten, leicht beschädigt werden könnten, sowie bei höheren Spannungen wählt man die stärkeren Bespinnungen. (Seidendrähte haben bei einmaliger Bespinnung 0,045 mm, bei zweimaliger 0,075 mm Isolationszunahme, auf den Durchmesser bezogen.) Da dicke Drähte ziemlich steif sind, so ersetzt man solche vielfach durch mehrere dünnere Drähte, die zusammen denselben Querschnitt geben und sich bedeutend leichter wickeln lassen. Erfordert die Ankerwicklung große Querschnitte, so wird sie aus Kupferstäben hergestellt, die durch Einhüllung in festes Isoliermaterial auseinander gehalten werden, aber nicht zu breit sein dürfen, zur Vermeidung von Wirbelströmen. Bei der Ausführung der Ankerwicklung ist zu berücksichtigen, daß die Wicklung die von Pol zu Pol der Magnete durch den Anker fließenden Kraftlinien möglichst vollständig umfassen soll; sie ist daher an der Peripherie des Ankers anzubringen, und zwar so, daß die Drähte tunlichst rechtwinklig sowohl zu der Richtung der Kraftlinien als auch der Bewegung zu liegen kommen, da in diesem Falle die relativ geringste Drahtlänge erforderlich sein wird.

Die gebräuchlichsten Methoden bei der Ausführung der Ankerwicklung zeigt Fig. 35.[188]

In dem Quadranten I ist die Bewicklung eines glatten Ankers dargestellt. Hierbei wird der Eisenkern des Ankers zunächst mit Leinen, Nesseltuch, Isolierband u.s.w. sorgfältig isoliert und hierauf der Draht so aufgewickelt, daß die gesamte Bewicklung möglichst gleichmäßig und symmetrisch auf dem Anker verteilt ist. Der Wicklung gibt man eine geringe Höhe (eine oder zwei Drahtlagen), um durch möglichste Annäherung des Ankers an die Polflächen der Magnete den magnetischen Widerstand zu reduzieren. Gegen die Zentrifugalkraft und gegen die von dem magnetischen Felde auf die vom Ankerströme durchflossenen' Drähte ausgeübte Zugkraft schützt man die Bewicklung durch Bandagen aus Draht, die nicht direkt auf die Wicklung aufgelegt, sondern von dieser durch isolierende Zwischenlagen getrennt werden.

Quadrant II zeigt den Lochanker von Wenström. Der Kern hat möglichst nahe der Peripherie eine Anzahl von Kanälen, durch welche die isolierten Drähte gezogen oder aber bei großen Maschinen Asbeströhren gefleckt werden, in die man Kupferstäbe einschiebt. Beim Lochanker kann nicht nur der Eisenkern nahe an die Polfläche der Magnete herangebracht werden, sondern er gestattet auch eine sehr solide mechanische Sicherung der Wicklung.

Eine ebenfalls sehr sichere mechanische Ausführung der Wicklung ermöglicht der in III dargestellte Nutenanker, bei dem die Wicklung in Nuten des Ankerkernes eingelegt wird. Durch diese Konstruktion, die heute fast ausschließlich zur Anwendung kommt, ist ebenfalls ein sehr geringer magnetischer Widerstand ermöglicht. Der Quadrant IV zeigt die Nuten mit der Drahtbandage versehen.

Ein andres Mittel, die Wicklung gegen das Fortschleudern durch die Wirkung der Zentrifugalkraft zu schützen, bieten die halbgeschlossenen Nuten (Fig. 36) und die Nuten mit schwalbenschwanzförmigen Einschnitten (Fig. 37). Nach dem Einlegen der Isolation a und der Drähte resp. Stäbe b wird die Nut durch Einschieben eines Holzteiles c geschlossen. Eine Bandage ist bei dieser Konstruktion nicht erforderlich.

Der Querschnitt des Ankerdrahtes wird mit Rücksicht auf die zulässige Erwärmung der Maschine bestimmt. Diese kann so hoch genommen werden, als es das Isolationsmaterial bei lange andauerndem Betrieb gestattet. Dabei ist aber zu berücksichtigen, daß die übliche Drahtisolation mit der Temperatur bedeutend abnimmt. Als noch unbedenklich zulässige Erhöhung der Erwärmung nimmt man im Maximum bei Baumwollisolierung 50° (bei ruhender Wicklung 60°) an, so daß bei gut ventilierten Maschinen die absolute Temperatur der Ankerwicklung 80° nicht übersteigen soll. Die Stromdichte im Ankerdrähte variiert von 2 bis 5 Ampere pro Quadratmillimeter; sie hängt wesentlich von der Ventilation der Ankerwicklung, ihren Dimensionen bezw. von ihrer Wärme ausstrahlenden Oberfläche und der Drahtdicke ab. Im allgemeinen wird man dünnere Drähte stärker belasten können, d.h. für diese eine höhere Stromdichte wählen können als für dickere. Man benutzt zur Berechnung der eintretenden Temperaturerhöhung die Formel: T = 640/1 + 0,18 u · V/O, worin V der Verlust durch Stromwärme, Hysteresis und Wirbelströme, ausgedrückt in Watt, O die abkühlende Oberfläche des Ankers in Quadratzentimetern und u die Umfangsgeschwindigkeit des Ankers in Metern ist.

Die Fig. 38 zeigt den Zusammenbau eines Trommelankers nebst Kollektor. Hierin ist b der auf der Welle a sitzende gußeiserne Ankerstern, der den aus Blechscheiben bestehenden Ankerkörper c trägt, wobei die Enden d der Arme des Ankersternes in entsprechende Nuten[189] des Blechpaketes c eingreifen; letzteres wird durch Nietbolzen e zusammengehalten, die zur Vermeidung von Wirbelströmen sich in entsprechender Entfernung von den am Ankerumfange eingelegten Kupferstäben g befinden müssen. f sind die in die Blechscheiben eingestanzten Nuten, welche die gehörig isolierten Kupferstäbe g der Ankerwicklung aufnehmen. Die Kupferbügel h dienen zur gegenseitigen Verbindung der Wicklungsstäbe auf der Vorder- und Rückseite (s. oben Wicklungsschema, Wicklungsschritt u.s.w.), sie sind durch die Isolation i überall vor Berührung mit dem Ankerkörper gesichert, und ihre Enden liegen, um ein Verschieben zu verhüten, in den Nuten k, die sich in der Isolation befinden. l ist der gußeiserne Kollektorkörper, auf dem die Kollektorlamellen m (hartgezogenes Elektrolytkupfer) mittels keilförmiger Eindrehungen n sitzen, gut isoliert durch die Glimmermanschetten o. Die Verbindung der Wicklungsenden mit den Lamellen bewirken die Kupferfahnen p; q sind die Bandagen zum Zusammenhalten der Ankerwicklung.

Statt die Drähte einer Ankerspule einzeln um den Anker zu wickeln oder in die Nuten einzulegen, vereinigt man dieselben zweckmäßig durch Aufwickeln auf eine geeignete Vorrichtung (Schablone) vorher zu einem Ganzen. Fig. 39 gibt die Form einer solchen fertig gewickelten und gebogenen, für die sogenannte Mantelwicklung bestimmten Schablonenspule an. Die fertigen Spulen werden dann entsprechend um den Anker herumgelegt bezw. mit den geraden Teilen a in die Nuten eingebettet, b sind die aus der schützenden Bandumwicklung herausstehenden Drahtenden zur Verbindung mit den Kollektorlamellen.

Die Magnetbewicklung einer Dynamomaschine wird aus Kupferdrähten hergestellt, die bezüglich ihrer Isolation und Leitfähigkeit denselben Anforderungen zu genügen haben wie die Ankerdrähte. Die Magnet- oder Erregerspulen werden in den meisten Fällen besonders hergestellt und auf die Kerne der Magnete aufgeschoben. In Fällen, wo das nicht möglich ist, muß der Draht unmittelbar auf den Magnetschenkel aufgewickelt werden. In jedem Falle ist für eine gute Isolation zwischen der Spule und dem Eisenkörper Vorsorge zu treffen, auch sollen die einzelnen Lagen der Spule untereinander gut isoliert sein. Zur Bestimmung der Drahtstärke kann die mit 1–2 Ampère angenommene Stromdichte benutzt werden. Daß die Strombelastung der Magnetwicklung wesentlich geringer sein muß wie die der Ankerwicklung, geht schon daraus hervor, daß die letztere beim Betriebe der Maschine einer sehr guten Ventilation ausgesetzt ist, was bei der ersteren nicht der Fall ist; ferner ist zu berücksichtigen, daß die Magnetspulen oft viele Windungslagen erhalten, so daß die inneren Lagen infolge ihrer geringeren Wärmeabgabe so stark erwärmt werden können, daß ihre Isolation schadhaft wird, ohne daß sich dies durch eine zu starke Erwärmung der äußeren Lagen bemerkbar macht. Eine Erwärmung der Magnetwicklung erhöht den Leitungswiderstand und den durch diese bedingten Energieverlust. Für die Temperaturerhöhung der Magnetwicklung kann man die Gleichung T = 335 · V/O benutzen worin O die Oberfläche eines Magnetschenkels und V den Verlud durch Stromwärme i_m² · w bedeutet (w ist der Widerstand des Magnetschenkels). Hierbei sind die Oberflächen der Rückplatte und der Polschuhe mit höchstens 50% in Rechnung zu Hellen.

Die erforderliche Windungszahl ergibt sich aus der magnetisierenden Kraft in Ampèrewindungen (Ampèrewindungszahl), die aufgewendet werden muß, um die der geforderten Leistung der Maschine entsprechende magnetische Induktion im Magneteisen zu erzeugen (s. weiter unten).

Die Welle, auf der Anker, Kollektor und die Antriebsriemenscheibe sitzen, muß gegen die vielfachen Beanspruchungen gut gesichert sein. Man fertigt sie deshalb aus bestem Stahl und bestimmt die Stärke in Millimetern nach der Formel:

worin d den Wellendurchmesser, N die Anzahl der Pferdestärken, n die Tourenzahl pro Minute, EJ die Leistung der Maschine in Watt bedeutet. Die Lagerung der Welle muß ebenfalls mit größter Sorgfalt geschehen. Die Länge der Lagerschale wird gleich 3–4 Wellendurchmesser angenommen. Als Schmiervorrichtung dient gewöhnlich die Ringschmierung. Fig. 40 zeigt das Konstruktionsprinzip eines derartigen Lagers in Querschnitt, Längsschnitt und Ansicht. Neuerdings verwendet man, um die Lagerreibung zu ermäßigen, auch vielfach Kugellager, besonders bei kleineren Maschinen.

Jede Dynamomaschine ist in bezug auf ihre Wirkung bestimmt durch die drei Größen Stromstärke (in Ampere), Klemmenspannung (in Volt) und Tourenzahl. Das Produkt aus Klemmenspannung und Stromstärke nennt man elektrischen Nutzeffekt und gibt denselben in Watt an[190] (1 Watt = 1 Volt-Ampère); 736 Watt (Volt-Ampère) entsprechen einer mechanischen Pferdestärke (75 m/kg). Das heißt durch Aufwendung einer Pferdestärke (Gasmotor, Dampfmaschine oder dergl.) kann man theoretisch 736 Watt, also z.B. 65 Volt und 11,3 Ampere oder 110 Volt und 6,6 Ampere in einer Dynamomaschine erzeugen. Da aber durch die mechanische Reibung in den Lagern, an den Bürsten, in der Luft u.s.w., ferner durch die Erwärmung der Anker und Magnetdrähte beim Durchfließen des Stromes, sodann durch die Hysteresis (magnetische Reibung, s. Elektromagnetismus) bei der fortwährenden Ummagnetisierung des Ankereisens und durch die Wirbelströme [2]–[6] Kraftverluste eintreten, so gehen je nach der guten Ausführung und der Größe der Maschine 10–25% der geleisteten Arbeit verloren. Man erhält daher in dem Quotienten:

ein Maß für die Güte der Konstruktion und bezeichnet ihn mit dem Namen Mechanisches (ökonomisches oder totales) Güteverhältnis (Wirkungsgrad).

Liefert beispielsweise eine Dynamomaschine, durch eine Dampfmaschine getrieben, bei 65 Volt Spannung 200 Ampere = 13000 Watt und hat man durch Bremsung oder dergl. den Effekt der Dampfmaschine zu 20 PS. gefunden, so ist 13000/(20 · 736) = 0,88 (88%) das mechanische Güteverhältnis der Dynamomaschine. Zieht man bei diesem Vergleiche lediglich die Verluste in Betracht, die sich bei dem Durchfließen des Stromes durch die Anker- und Magnetdrähte durch Erwärmung der letzteren kundgeben, und läßt also alle Reibungs-, Hysteresis-, Wirbelstrom- und dergl. Verluste fort, so erhält man in dem Quotienten:

Elektrischer Nutzeffekt/Elektrischer Gesamteffekt

das sogenannte elektrische Güteverhältnis der Dynamo. Der Zähler dieses Bruches ist, wie vorhin die Arbeit der Dynamo, an den Klemmen gemessen, der Nenner dagegen stellt denselben elektrischen Nutzeffekt dar, jedoch vermehrt um die Effektverluste, die bei der Ueberwindung des Anker- und des Magnetwiderstandes verloren gegangen bezw. in Wärme umgesetzt sind. Aus den bekannten Anker- und Magnetwiderständen kann man letztere leicht berechnen. Das elektrische Güteverhältnis ist natürlich größer als das ökonomische.

Am bequemsten erkennt man die Eigenschaften einer Dynamo aus der sogenannten charakteristischen Kurve oder Charakteristik [3]–[5], [18]. Es ist dies eine Kurve, die so entsteht, daß man in ein rechtwinkliges Koordinatensystem die Stromstärke einer mit konstanter Tourenzahl laufenden Dynamo als Abszissen, die elektromotorischen Kräfte als Ordinaten einträgt, unter fortwährender Aenderung der Stromstärke durch Aenderung des äußeren Widerstandes, und die entstandenen Schnittpunkte miteinander verbindet. Eine solche Kurve zeigt in übersichtlicher Weise das gegenseitige Verhältnis von Stromstärke und Spannung und kann auch, nach Einzeichnung der sogenannten Leistungskurven (Effektkurven), benutzt werden, um die Zahl der Pferdestärken, die jedem Punkte der Charakteristik entsprechen, zu finden [3].

Jede Dynamomaschine läßt sich jetzt, nachdem die Theorie besonders durch die Arbeiten von Frölich [1], Kapp [2], [9], Hopkinson [17] sehr genau entwickelt ist, in bezug auf die Dimensionen des Ankers und der Magnete, ferner in bezug auf die Bewicklung, die Ampèrewindungszahl, das elektrische Güteverhältnis u.s.w. mit Sicherheit vorausberechnen.

Im folgenden ist der Gang der Berechnung einer Gleichstrommaschine kurz angegeben.

Zur Bestimmung ihrer Abmessungen gibt es sehr verschiedene Wege, so daß für eine bestimmte Leistung viele Lösungen möglich sind. Jede derselben ist brauchbar, wenn die Maschine folgenden Bedingungen genügt:

1. Sie muß die verlangte Spannung und Stromstärke bei der vorgeschriebenen Tourenzahl geben.

2. Der Spannungsabfall von Leerlauf bis Vollbelastung darf bei einer Nebenschlußmaschine eine gewisse Größe nicht überschreiten.

3. An den Bürsten darf auch bei Vollbelastung keine Funkenbildung auftreten.

4. Die Temperaturerhöhung soll gewisse Grenzen nicht überschreiten (für bewegte Wicklungen gelten 50° C., bei ruhenden 60° C. noch als zulässige Erhöhung).

5. Das totale Güteverhältnis muß ein der Leistung entsprechendes sein (s. Tab. S. 192). Die wichtigsten Abmessungen des Trommelankers bestimmt man am einfachsten wie folgt: Gegeben die Klemmenspannung e in Volt, die abzugebende Stromstärke i in Ampere, der Maschinentyp (Reihen-, Nebenschluß- oder Compoundmaschine).

Angenommen wird: a) das totale Güteverhältnis n' und b) die Umdrehungszahl n pro Minute, die bei direkter Kupplung mit der Antriebsmaschine durch diese bestimmt ist, bei Riemenantrieb beliebig angenommen werden kann, wobei zu beachten, daß die Maschine um so billiger ausfällt, je höher die Tourenzahl gewählt wurde. Gebräuchliche Tourenzahlen gibt die untenstehende Tabelle. Ferner ist Bestimmung zu treffen über das Material und die Form des Magnetgestelles, z.B. ob Polschuhe verwendet werden sollen oder nicht.

Bezeichnet p die Anzahl der Nordpole (Polpaare), n die Umdrehungszahl pro Minute, so berechne man zunächst die Größe p aus der Gleichung

Für kleine Maschinen gilt der größere, für große der kleinere Wert. (Bei vierpoligen kleinen Maschinen, wie man sie heutzutage an Stelle der zweipoligen vielfach baut, findet man np/60[191] wesentlich größer als oben angegeben.) Man beachte, daß das Produkt np/60 dem Verlust durch Hysteresis und (np/60)² dem Verlust durch Wirbelströme proportional ist; diese Verluste fallen also um so größer aus, je größer dies Produkt gewählt wird.

Der Durchmesser D des Ankers kann aus der Gleichung

bestimmt werden, worin λ = D/b = Ankerlänge/Ankerdurchmesser ist, den Faktor C enthält die nachstehende Tabelle. Das Verhältnis λ kann etwa 1,1/p gesetzt werden, wenn der Polbogen b_p (vgl. Fig. 41) gleich 0,7 der Polteilung T_p = π D/2 p gemacht wird. Man erhält in diesem Falle Polschuhe von quadratischer Form (b = b_p) und kann kreisrunde Schenkel verwenden, was eine Ersparnis an Kupferdraht herbeiführt.

Ist D aus Gleichung 2. bestimmt, so folgt die Eisenlänge des Ankers aus Gleichung

Aus der Ampèrewindungszahl des Ankers pro Zentimeter Ankerumfang

ergibt sich die gesamte Ampèrewindungszahl AW_a, wenn man K der folgenden Tabelle entnimmt.

Bei noch höheren Leistungen erreicht der Faktor C etwa den Wert 7, während K bis 110 steigt.

Die Stromstärke im Ankerdraht ist bei reiner Parallelschaltung i_d = i_a/2 p und bei Reihenschaltung i_d = i_a/2 a, bei gemischter Schaltung i_d = i_a/2 a, worin i_a die Stromstärke im Anker und 2 a die Anzahl der parallel geschalteten Stromzweige bedeutet. Die Anzahl z der Drähte auf dem Anker ergibt sich aus der Gleichung

Die Anzahl k der Kollektorlamellen oder Spulen kann nun aus der Formel

berechnet werden [19]. Zu berücksichtigen ist hierbei, daß z/2 k, d.i. die Windungszahl einer Spule, eine ganze Zahl sein muß. Hierdurch wird z häufig eine bedeutende Abänderung erfahren, sobald man sich für k entschieden hat. Wird Wellenwicklung gewählt, so paßt auch nicht jeder Wert von k, was ebenfalls zu berücksichtigen ist. Die Nutenzahl k_n wird häufig gleich der Lamellenzahl oder auch gleich der Hälfte, ja auch gleich dem dritten Teil derselben gewählt. Der Querschnitt des Ankerdrahtes ist

wo s je nach der Größe der Maschine gleich 5–2,5 gesetzt werden kann. Aus dem Querschnitt q folgt der Drahtdurchmesser

und der Durchmesser des besponnenen Drahtes ist dann d' = d + 0,5 mm (s. oben).

Man kann jetzt die Anordnung der Drähte in der Nut und die Nutendimensionen bestimmen, da die Drahtzahl pro Nute bekannt ist. Zulässig ist diejenige Anordnung der Drähte, bei der die mittlere Zahnstärke etwa gleich der Nutenbreite wird.

Die von einem Nordpol durch den Anker gehende Kraftlinienzahl N₀ folgt aus der Gleichung

worin in erster Näherung E um 3–5% größer (Dynamo) bezw. kleiner als e (Motor) gesetzt werden kann.

Ist der innere Ankerdurchmesser D₀ (s. Fig. 41) nicht bereits durch die Konstruktion (z.B. bei kleineren Maschinen) als bekannt anzusehen, so berechne man ihn aus

wo B_k die Induktion im Kern und t die Nutentiefe bezeichnet. (Man wählt B_k zwischen 6400 bis 16400). Da von B_k der Hysteresis- und Wirbelstromverlust abhängt, so richtet sich dieser[192] Wert nach Gleichung 1 ∙ n p/60, und zwar wird B_k groß genommen, wenn np/60 klein ist, und umgekehrt.

Hiermit sind alle Dimensionen des Ankers berechnet. Ob sie brauchbar sind, müssen die folgenden Kontrollrechnungen zeigen.

Die Induktion in der Zahnmitte ist B_z = N₀/Q_z, wo Q_z den Querschnitt aller Zähne unter einem Pol bezeichnet. Ist k_n die gesamte Nutenzahl, so ist

(y = Nutenbreite und β⁰ = Polwinkel in Gradmaß, Fig. 41).

Mit B_z soll man, wenn irgend angängig, nicht über 20000 hinausgehen.

Die auf den Anker aufgewickelte Drahtlänge L kann annähernd aus der Formel

berechnet werden; hiermit findet man den Ankerwiderstand

(2 a = 2 p bei Parallelschaltung; 2 a = 2 bei Reihenschaltung; c = 0,02). Der Verlust durch Stromwärme ist hiermit

Der Hysteresisverlust in den Zähnen folgt aus

wo V_z das Volumen aller Zähne bezeichnet und aus der Gleichung

berechnet werden kann. Hierzu kommt noch der Hysteresisverlust im Kern

worin

ist. Der gesamte Hysteresisverlust ist E_h = (E_z + E_k). Die Verluste durch Wirbelströme lassen sich nur schwer berechnen, erfahrungsgemäß sind sie aber fast ebenso groß wie die Hysteresisverluste; es ist demnach der ganze im Anker verloren gegangene, d.h. in Wärme umgesetzte Effekt:

Die Temperaturerhöhung folgt aus der Formel:

wo u die Umfangsgeschwindigkeit, also u = π D n/60 in Metern bedeutet. Bei kleineren Trommelankern, bei denen die Ankerblechscheiben direkt auf die Welle aufgeschoben sind, ist die Oberfläche

bei größeren, bei denen ein Ankerstern die ringförmigen Blechscheiben trägt (z.B. Fig. 37), ist

Ist bei einem kleineren Anker T > 50°, so bleibt nichts andres übrig, wie durch Vergrößerung einzelner Dimensionen die Verluste herabzusetzen, wobei ja gleichzeitig die Oberfläche (O) vergrößert wird. Bei größeren Nutentrommelankern können Ventilationsschlitze angebracht werden, wobei jeder Schlitz eine Vergrößerung von O um π/4 (D² – D₀²) herbeiführt.

Die Abmessungen des Magnetgestelles findet man wie folgt:

Ist δ der Abstand des Ankereisens vom Poleisen, so ist der Durchmesser der Polbohrung D + 2 δ.

Die Kraftlinien treten aus der Polfläche

aus und durch die Fläche

in den Anker ein, so daß der mittlere Luftzwischenraum den Querschnitt Q_L = Q₁ + Q₂/2 besitzt. Die Induktion im Luftzwischenraum ist also B_L = N₀/Q_L.

Um einen funkenfreien Gang zu erzielen, muß bei Maschinen mit Parallelschaltung B_L – B_q ≥ 2000 sein, für Maschinen mit Reihenschaltung des Ankers dürfte hierfür p · 2000 zu setzen sein, worin

ist. Hieraus ergibt sich, ob die für δ angenommenen Werte richtig sind, andernfalls ist δ zu vergrößern.

Die in einem Magnetpol zu erzeugende Kraftlinienzahl ist N_m = v N_o, wo v der Streuungskoeffizient genannt wird und etwa gleich 1,2 gesetzt werden kann. Die Induktion B_m im Magnetpol wird angenommen. (Schmiedeeisen B_m = 15500–17500, Stahlguß 14800–17200, Gußeisen 6000–8600.) Der Querschnitt des Schenkels ist somit Q_m = N_m/B_m.[193]

Die Schenkellänge, welche die Wicklung trägt, muß vorläufig geschätzt werden.

Der Querschnitt des Joches ergibt sich in ähnlicher Weise Q_j = N_m/B_j, worin für B_j etwa die kleineren der obigen Zahlen angenommen werden können.

Hiermit sind die Hauptdimensionen der Maschine berechnet, und es kann dieselbe nun maßstäblich aufgezeichnet werden. Aus der Zeichnung entnimmt man die Kraftlinienlängen in den einzelnen Teilen. Sind dieselben l_a im Ankerkern, l_z im Ankerzahn, l_m im Magnetschenkel und l_j im Joch, so folgt die Ampèrewindungszahl eines magnetischen Kreises aus

H_a l_a + H_z l_z + B_L · 2 δ + H_m l_m + H_j l_j = 0,4 π ξ i_m,

wobei die Werte H aus einer Magnetisierungstabelle (s. Elektromagnetismus), zugehörig zu B, entnommen werden können. Diese berechnete Ampèrewindungszahl I im muß noch vermehrt werden wegen der Ankerrückwirkung um den Betrag X = z α°/360° i_d.

Bei Hauptstrommaschinen fließt der gesamte Strom i durch die Schenkel, und die Windungszahl für zwei Schenkel erhält man mithin, wenn man die gefundenen Ampèrewindungen durch i dividiert.

Der Effektverlust i² w_m in der ganzen Magnetwicklung beträgt je nach der Leistung der Maschine 5–2% des Gesamteffektes, aus welcher Beziehung sich der Magnetwiderstand wm berechnen läßt. Sind 2 p Pole vorhanden, so ist der Widerstand eines Schenkels w = w_m/2 · p. Aehnlich ergibt sich bei einer Nebenschlußmaschine der Magnetisierungsstrom i_m, indem man den Verlust e i_m wieder zu 5–2% des Gesamteffektes annimmt. Dividiert man die Ampèrewindungszahl durch i_m, so folgt auch hier die Windungszahl für zwei Schenkel. Aus e/i_m = w_m erhält man den Widerstand des Nebenschlusses, und der Widerstand eines Schenkels ist w = w_m/2 p. Wir kennen also den Widerstand w eines Schenkels, die durch den Draht fließende Stromstärke i_m, die Ampèrewindungszahl eines Schenkels AW_I und die Länge l der Spule, deren Durchmesser D_m ist (vgl. Fig. 41). Gesucht wird die Drahtstärke d, die Wickelhöhe h und die Beanspruchung s des Drahtes pro Quadratmillimeter. Die letztere Zahl liegt erfahrungsgemäß zwischen den Grenzen 1,2–2,2 Ampère [19], und man kann daher hieraus den Drahtquerschnitt q und somit den Durchmesser d finden; setzt man die Dicke der Bespinnung gleich 0,3 mm, so wird der besponnene Draht d' = d + 0,3. Führt man einen Bespinnungsfaktor f ein, indem man f = d'/d setzt, so läßt sich f angenähert berechnen. Ist z.B. i_m = 2,8 Ampere und schätzt man s = l,4, so wird q = 2,8/1,4 = 2 qmm, d = 1,6 mm, d' = 1,6 + 0,3 = 1,9 mm, und somit ist f = 1,9/1,6 = 1,185 zu erwarten. Die genauere Berechnung kann jetzt wie folgt vorgenommen werden:

Auf die Länge l kommen l/d' Drähte, übereinander lassen sich h/d' Lagen wickeln; die auf einen Schenkel aufgewickelte Drahtzahl ist mithin l/d' · h/d' und die Ampèrewindungszahl l/d' · h/d' · s · π d²/4 = AW_I. Da nun d' = f d ist, folgt

q s ist der Strom i_m im Draht, also

Die Länge einer Windung ist π (D_m + h), also die auf einem Schenkel gewickelte Drahtlänge L_m in Metern, L_m = π·(D_m + h)W/1000 (D_m und h in Millimetern), worin W die Gesamtwindungszahl eines Schenkels bezeichnet. Der bekannte Widerstand dieses Drahtes ist

woraus

folgt. Aus 22. und 23. ergibt sich

Dies mit 24. multipliziert:

Diese Gleichung gestattet h zu berechnen. Die Gleichung 25. gibt q und somit auch d. Der für h erhaltene Wert soll 50–60 mm nicht überschreiten [19]. Sollte dies dennoch der Fall sein, so muß l größer angenommen werden. Ueberschreitet die Temperaturerhöhung den Wert von 60° nicht, so ist hiermit auch die Schenkelwicklung berechnet.

Der Kollektordurchmesser D_k wird durch Annahme der Breite einer Lamelle β_k und der Isolation δ_i ermittelt:

Der kleinste noch ausführbare Wert von β_k ist etwa 3–4 mm, normale Lamellenbreiten für Klemmenspannungen um 100 Volt sind etwa 7–12 mm. Die Glimmerisolation beträgt δ_i = 0,8–1,2 mm.[194]

Die Kontaktfläche aller Bürsten in Quadratzentimetern (der positiven und negativen) ist etwa

für Metallbürsten und

für Kohlebürsten. Die Bürstenbreite b₁ (in der Drehrichtung des Kollektors) richtet sich nach der Anzahl der zu bedeckenden Lamellen und kann durchschnittlich gleich 2 β_k gesetzt werden. Die Kollektorlänge L_k ist, wenn p₁ Bürstenstifte vorhanden sind,

Berechnungen einer Anzahl Gleichstrommaschinen s. in [23].

Literatur: [1] Frölich, Die Dynamomaschine, Berlin 1886. – [2] Kapp, Dynamomaschinen für Gleich- und Wechselstrom, Berlin 1904. – [3] Kittler, Handbuch der Elektrotechnik, Stuttgart 1892. – [4] Thompson, Die dynamoelektrischen Maschinen, Halle 1901. – [5] Holzt, Schule des Elektrotechnikers, Leipzig 1903. – [6] Graetz, Die Elektrizität und ihre Anwendungen, Stuttgart 1904. – [7] Arnold, Die Ankerwicklungen und Ankerkonstruktionen, Berlin 1899. – [8] Heim, Die Einrichtung elektrischer Beleuchtungsanlagen, Leipzig 1903. – [9] Kapp, Die elektrische Kraftübertragung, Berlin 1898. – [10] Corsepius, Leitfaden zur Konstruktion von Dynamomaschinen, Berlin 1903. – [11] Hilfsbuch für die Elektrotechnik von Grawinkel u. Strecker, Berlin 1900. – [12] Poggendorfs Annalen 1867. – [13] Wiedemanns Annalen 1879. – [14] Ebend. 1885. – [15] The Electrician 1889. – [16] Zentralblatt für die Elektrotechnik 1884. – [17] Ebend. 1887. – [18] Fischer-Hinnen, Wirkungsweise, Konstruktion und Berechnung elektrischer Gleichstrommaschinen, Zürich 1904. – [19] Arnold, Die Gleichstrommaschine, Berlin 1903. – [20] Schulz, Praktische Dynamokonstruktion, Berlin 1899. – [21] Schulz, Technologie der Dynamomaschinen, Leipzig 1902. – [22] Niethammer, Berechnung und Entwurf elektrischer Maschinen, Stuttgart 1904. – [23] Vieweger, Aufgaben und Lösungen auf dem Gebiete der Gleich- und Wechselstromtechnik, Mittweida 1902. – [24] Elektrotechn. Zeitschr. 1887–1905.

Holzt.

Fig. 1., Fig. 2.

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