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Vereinfachtes Verfahren zur Herstellung vielpoliger Kondensatormaschinen eine Methode zur Berechnung derselben sowie eine Hochfrequenzkondensatormaschine.

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6. Vereinfachtes Verfahrem xur Herstellurig vielpoEiger Eondensatormaschinen, e4ne Methode x u r
Berechnung derselben, sowie e i n e Hochfrequeiazkondmsatormaschirne;
uon H e i n r i c h W o m r n e l s d o r f .
8
1. Die Herstellung vielpoliger Kondensatormaeohinen durch
die Verbindung von Sektoren derselben Scheibe.
Wiihrend die Erzeugung von starken Stromen niedriger
Spannung mittels magnetelektrischer Maschinen keine Schwierigkeiten bereitet, diese dagegen immer groBer werden, je hohere
Spannungen man erlangen will, so ist andererseits die Erzeugung hochgespannter Striime ron ca. 20 000-150000 Volt
und mehr mittels Kondensatormaschinen l) ohne weiteres mit
Leichtigkeit zu erreichen, dagegen die VergroBerung der Stromleistung bei diesen mit immer groBer werdenden Schwierigkeiten verbunden. Wahrend namlich bei den magnetelektrischen
Generatoren eine Steigerung der erzeugten Spannung zweckmaBig mit einer wachsenden Vermehrung der Polzahl Hand
in Hand geht, so ist dieses umgekehrt bei den elektrostatischen
Stromerzeugern bei einer Steigerung der nutzbaren Stromleitung der Fall.
Betrachten wir zunachst einmal allgemein die Moglichkeiten, welche zur VergroBerung der bei einer Umdrehung der
Antriebsscheibe erzeugten Elektrizitiitsmenge bei einer Kondensatormaschine zu Gebote stehen, so sehen wir, daD zuniichst
eine VergrBBerung der Scheibenzahl nahe liegt.
Zweitens mird durch eine VergraBerung der Scheibendurchmesser nicht nur die erreichbare Spannung, sondern auch
gleichzeitig die Strommenge vergroBert , da diese naturgema6
1) H. Wommelsdorf, Ann. d. Phys. 9. p. 651. 1902. AuBerdem
werden in dieser Arbeit die folgenden Abhandlungen des Verfassers der
Kiirze halber als Abhandlungeu a), b) und c) zitiert werden: a) Ann. d.
Phys. 16. p. 842. 1904; b) Physik. Zeitschr. 6. p. 792. 1904; c) Ann. d.
Phys. 16. p. 1019. 1904. - Patentiert im In- und Anslande.
Herstellung vielpoliger Kondensatormaschinen.
335
proportional mit den wirksamen Flachen wachst und daher
nahezu dem Quadrate des Scheibendurchmessers proportional ist.
Drittens lafit sich, wie ich sowohl experimentell durch
praktische Messungen wie auch im folgenden Eapitel graphisch
gezeigt und berechnet habe, die Stromleistuny einer Influenzmaschine bis zu einem gewissen Grade durch eine Brhohung der
Polrahl steigern.
Dieses dritte zu Gebote stehende Mittel zur Stromsteigerung
ist nun, sobald es sich beispielsweise um die Herstellung einer
Maschine von miif3igen Spannungen (von ca. 20000 Volt), aber
moglichst groSen Strommengen (2. R. fiir eine transportable
funkentelegraphische Sendestation) handelt, weitaus das wichtigste. Um so erfieulicher ist es daher, daS es durch die Erfindung der Kondensatormaschine mit ihrem allen Scheiben
gemeinsamen Kollektor nunmehr in technischer Hinsicht mijglich
geworden ist , derartige vielpolige Anordnungen im Gegensatz
zu den Influenzmaschinen praktisch ausfiihren zu konnen: Man
braucht eben zu diesem Zwecke nur die Zahl der Elektroden
bez. Polarisatoren, Erregerfelder etc. in symmetrischer Verteilung auf das Doppelte, Dreifache etc. zu vermehren.
Um ein moglichst einfaches und durchsichtiges Beispiel
zu wahlen, wollen w i r eine sechspolige Schaltung einer Influenzmaschine nach H o l t z zweiter Art bilden, deren Konduktoren
(Polarisatoren sind nicht vorhanden) nach der von H o l t z herriihrenden ersten Originalschaltung l) vom Jahre 1867 angeordnet sind. Durch die Vermehrung der Konduktoren auf
das Dreifache entsteht auf den Scheiben der Influenzmaschine
eine derartige Polaritiit, wie sie in der von mir ,,Polarisationsdiagramm" genannten Fig. 1 gekennzeichnet wird. Dieselbe
zeigt gleichzeitig, in welcher Weise die Konduktoren geschaltet
und untereinander verbunden sind.
Zugleich ersehen wir jedoch auch-daraus, daB die Anordnung gegeniiber der einer zweipoligen Influenzmaschine bedeutend komplizierter geworden ist. Besonders unangenehm
fallen dabei die vielen durch Pfeile dargestellten Biirsten auf,
die naturgemaI3 einer fortwiihrenden Abnutzung, Einstellung
1) W. Holtz:.Pogg. Ann. 130. p. 128. 1867; ferner Centralblatt f.
Elektrotechn. 1883. p. 683, Fig. 438.
H. Wommelsdorf.
336
und Wartung unterworfen sind, ein Umstand, der noch unangenebmer wird, sobald erst die Konduktoren und Polarisstoren
nach den groBtenteils vie1 komplizierteren, aber auch wirkungsvolleren Schaltungen von Holtzl) 1869, Musauss) und vom
Verfasser 9 geschaltet sind. Bei diesen betragt teilweise die
Zahl der gebrauchlichen Biirsten bereits das Doppelte von der
in Fig. 1 angewandten.
Damit komme icli zu der Angabe eines neuen Verfahrens,
vielpolige Kondensatormaschinen herzustellen, bei dem die Zahl
der erforderlichen Biirsten bei beliebiger Vermehrung der Polzahl stets dieaelbe bleibt wie die einer zweipoligen Influenzmaschine, nnd das darin besteht, dap man alle gleichzeitig nnd
gleichattiq zu polarisierenden Sektoren ein und derselben Scheibe
miteinander leitend verbindet.
Fiir das in Fig. 1 gewahlte Beispiel einer sechspoligen
Influenzmaschine ist die Schaltungsweise in Fig. 2 veran-
a
Fig. 1.
Fig. 2.
schaulicht worden. Von den auf der Peripherie des Kreises
liegenden als Punkte dargestellten Sektoren sind immer je drei,
und zwar diejenigen, die unter dem EinfluB einer analog wirkenden, jedoch dem zweiten und dritten Polarisationssystem angehbrenden Btirste stehen, z. €3. die Sektoren a, b und c mit1) W. H o l t z , Pogg. Ann. 136. p. 171. 1869; 160. p. 1. 1873.
2) W. MusBus, Pogg. Ann. 143. p. 285. 1871; 146. p. 288. 1872.
3) H. Wommelsdorf, Physik. Zeitschr. 6. p. 792. 1904 und eine
in Rurze erscheinende Abhandlung uber ein neues allgerneines Polarisationsaystem.
Herstellung viefpoliger Knndensatormascliine7i.
337
einander leitend verbunden. Die Folge ist, daB die zu dem
zweiten und dritten Polarisationssystem gehorigen Konduktoren
bez. Polarisatoren samt den zugehijrigen B k s t e n ohne weiteres
fortfallen kiinnen.
Das neue Verfahren kann naturlich in ganz analoger Weise
auch auf jene Influenz- und Kondensatormaschinen angewandt
werden , bei welchen an Stelle der in der entgegengesetzten
Richtung rotierenden Scheiben feststehende Scheiben oder Erregerfelder neben den rotierenden Scheiben angebracht sind.
In diesem Falle werden zwecks Herstellung einer sechspoligen
Maschine die Sektoren der rotierenden Scheiben wie in Fig. 2
geschaltet, wahrend andererseits auf den Erregerscheiben jedes
zweite Beleg, also alle positiven und alle negativen Erregerfelder miteinander leitend verbunden werden.
Besondere Bedeutung hat das neue Verfahren fur die Anwendung auf Kondensatormaschinen. Wahrend nilmlich die
leitende Verbindung bei den bisher bekannten Influenzmaschinen
wegen der Unmoglichkeit, die Leitungen voneinander geniigend
zu isolieren und zu befestigen, so gut wie unausfiihrbar ist,
la5t sie sich bei Kondensatormaschinen hochst einfach in der
Weise bewerkstelligen, daB man die axial verlaufenden Kollektorstangen bez. Trager l), welche fur sich wiederum die Verbindung
aller in einer der Achsenrichtung parallelen Linie liegenden
Sektoren herstellen, mittels eines dunnen, mit starker Isolation
umgebenen Drahtes in der gewiinschten Weise untereinander
verbindet. Da diese Stangen bei der in diesem Falle ja wohl
nur in Frage kommenden gro6eren Scheibenzahl ziemlich lang
ausfallen, so ist Platz genug vorhanden, diese Drahte in genugender Entfernung voneinander anzubringen.
Vergleichen wir nunmehr zum SchluB dieses Kapitels an
einem praktischen Beispiel eine zehnpolige Influenzmaschine
mit Doppeldrehung von je 50 in derselben Richtung umlaufenden Scheiben und der Konduktorenschaltung nach H o l t z M u s a u s - sofern sich eine solche Maschine ausfuhren lieBe mit einer nach dem neuen Verfahren geschalteten Kondensatormaschine des gleichen Systems, sowie der gleichen Pol- und
1) Vgl. die mit c, e und k bezeichneten Bolzen von Fig.-l der einganga zitierten Abhandlung b).
Annaien der Physik. IV. Folge. 1G.
22
330
I% Wommelsdorf.
Scheibenzahl, so kommen wir bei der InfEuenzmaschine a u f die
unyeheure, praktisch unausfuhrbare Zahl von 5 . 5 0 . 8 = ,,2000
Bursten" gegenuber der bei j e d e r Pol- und Scheibentahl konstanten
,,Burstenzahl 8" einer nach dem neuen Yerfahren geschalteten
Kondematormaschine.
Gerade in dieser Moglichkeit fur den Ubergang zu mehrpoligen Polarisationssystemen , die fur Mehrfach- Influenzmaschinen in technischer Hinsicht unausfiihrbar sind, liegt ein
weiterer groSer Vorzug der Kondensatormaschinen und die
absolute Uberlegenheit hinsichtlich der Erzeugung starker elektrischer Strome auf elektrostatischem Wege allen bisher zu
Gebote stehenden Mitteln gegeniiber.
Q 2. Methode zur Berechnung der gunstigeten Polzahl fur eine
gewunechte Entlsdeepannung.
Vergleichende Messungen an ein und derselben Kondensatormaschine mit Doppeldrehung, die bald mit zwei, bald mit
vier, endlich auch mit sechs Polen ausgeriistet wurde, zeigten,
da8 bei gewissen nicht zu hohen Entladespannungen - wie
vorauszusehen war - eine vierpolige Schaltung die doppelte
Stromleistung liefert wie eine zmeipolige , ferner aber auch,
daB diese direkte Proportionalitat nur bis zu einer fur jede
Maschine und Entladespannung ganz bestimmten Polzahl bestehen bleibt, namlich in der Weise, daB beim Uberschreiten
derselben die Stromleistung zunachst immer langsamer, sodann
uberhaupt nicht mehr wachst, endlich mit dem weiteren
Wachsen der Polzahl abnimmt, so daB es mithin fiLr eine jede
Maschine und Entladespannung eine ganz bestimmte Polzahl
gibt, bei der das Maximum der Stromleistung geliefert wird.
Die Moglichkeit nun, an einer vorhandenen Maschine fur
eine jede gewunschte Entladespannung die in jedem einzelnen
Falle giinstigste Polzahl rechnerisch ermitteln zu konnen, verdanke ich der von mir in der eingangs zitierten Abhandlung a)
mitgeteilten Kenntnis von dem EintiuB der Polarisatorstellung
auf die Stromleistung der Influenzmaschinen.
Dort hatte ich namlich an Hand eingehender Messungen
gezeigt, daS die von den Konduktoren (Schaltung nach H o l t z ~ u s a u s )gelieferte nutzbare Stromstarke sowie auch der
Wirkungsgrad der Maschine bei den kleineren Entladepoten-
Her,ctellung rielpoli'er
Kondensatormasclrinen.
339
tialen zunachst mit dem Polarisatorwinkel, d. h. mit demjenigen Winkel, den die zwei Polarisatoren der Maschine untereinander bilden, wachst, sodann jedoch bei weiterer Vergro6erung desselben den maximalen Wert beibehiilt bis zu einem
Punkte, der von der Entladespannung abhangig ist. Um dies
in moglichst anschaulicher Weise zu zeigen, sind in Fig. 3
Fig. 3.
fur verschiedene in derselben angegebene Entladespannungcn
die Stromstarken der Maschine in Mikroampbre als Ordinaten
eingezeichnet , wahrend die Polarisatorwinkel a als Abszissen
von 0-90 O aufgetragen wurden.
Aus den hierdurch gebildeten Polarisatorwinkeldiagrammen,
wie ich sie kurz benannt habe, geht ohne weiteres hervor,
da6 beispielsweise far P = 38000 Volt die Elektrodenbiirsten
nicht erst bei 90°, sondern bereits unter 60° liegen konnten,
da j a der Stromabfall nur ca. 16O friiher, also erst bei einem
Punkte eintritt, wo die maximale Stromleietung bereits erreicht
sein wurde, namlich bei 60°- 16O = 4 4 O .
Es geht daraus hervor, d a p die Ausnutzung der wirksamen
Scheibenoberflachen einer zweipoligen Infuenzmaschine bei einer
bestimmten Entladespannung urn so geringer ist, und daher eine
am so gropere Polzahl angebracht erscheint, j e langer in den
,,Polarisatortuinkelkurven'' der zweipoligen Schaltungen das ZUT
Abszissenachse parallele Stiick derselben ist.
Auf diese Uberlegung grundet sich die im folgenden aussinandergesetzte, an Hand der Fig. 4 erlauterte Method0 zur
22*
340
H. Wommelsdorf.
Berechnung der gunstigsten Polzahl. I n dieser Figur ist die
Halfte des Scheiben- bez. Kollektorumfanges in Winkelgrade
von 0-180° eingeteilt als Abszisse, und die erreichbare Stromleistung fur eine sekundliche Scheibenumdrehung als zugehorige Ordinate in Mikroampbre aufgetragen worden.
Angenommen, es ware fur eine Entladespannung von
50000 Volt die gunstigste Polzahl zu bestimmen. Alsdann
ermitteln wir zunachst, wie dieses in der eingangs zitierten
A bhandlung a) angegeben ist, an der vorliegenden zweipoligen
Xnordnung bei der betreffenden Spannung eine Polarisatorwinkelkurve. Wir erhalten so den in Fig. 4 voll ausgezogen en.
30
1:
P5
+ 10
5
0
Fig. 4.
Kurvenzug bei den Elektrodenstellungen C, und C, und den
Polarisatorstellungen PI urid Pz.
Nunmehr sehcii wir nacli, wieviel Pole wir zwischen O o
und 180° unterbringen kiinnen. Zu dem Zwecke stellen wir
den Polarisator PI in die BuBerste Stelluiig links nach B,,
konstruieren den austeigenden gestrichelt gezeichneten Ast
und erhalten 40° weiter - wir hatten aus der zuerst gezeichiieten Kurve gesehen, da8 der Maximalwert der Stromleistung
nahezu bereits bei einem Polarisatorwinkel von 40 O erreicht
wird - die Stellung des zweiten Polarisators Da. Indem wir
hieran wiederum sogleich den nach den Elektroden zu ctbfallenden Ast legen, erhalten wir den zweiten Pol K2 bei 90°
und in derselben Weise die Stellungen der nachsten Polarisatoren B, und B, bei 120 und 160°, endlich einen dritten
Pol K3 bei 180O.
Wir ersehen sofort, daO wir mit einer vierpoligen Anord-
I€erstellmg vielpoliger Koiidensatormuschinen.
34 1
nung fur eine Entladespannung von 50000 Volt gerade das
Richtige getroffen haben, und da6 die Maschine dabei einen
Strom von 2,25,7 = 51,4 Mikroamp. pro Scheibenumdrehung,
also genau das Doppelte als bei der zweipoligen Anordnung
liefert.
Wurden wir mit dern dritten Pol K, beispielsweise bereits
bei l6Oo angekommen sein, so wurden wir uns zwischen einer
vier- und sechspoligen Anordnung zu entscheiden gehabt haben.
Unter Umsthden wird nlmlich die grofite Stromleistung dann
erhalten, wenn man sich der Ausnutzung einer Eigentumlichkeit bedient, die in der eingangs zitierten Abhandlung a) an
den Figg. 2 - 4 mitgeteilt wurde und darin besteht, da6 der
gunstigste Wirkungsgrad der Maschine, auf den cs zunachst
in erster Iinie ankommt, bereits friiher, z. B. bei der benutzten Versuchsmaschine bei einem Polarisatorwinkel von 25O
errcicht wird.
In diesein Falle wurde allerdings die von jedem einzelnen
Pole fur sich erhaltene Elektrizitatslnenge geringer sein, und
zwar nur 21,5 (gegen 25,7) Mikroamp. betragen, dagegen wlirde
infolge der gegebenenfalls eintretenden Maglichkcit, eine sechspolige Anordnung unterzubringen , die VOII cler Maschine gelieferte gesainte Stromstarke nicht 2.25,7 = 51,4 der zuerst
besprochenen zweipoligen Anordnung, sonderii nunmehr 3.21,5
= 64,5 Mikroamp. bei derselben Spannung von 50000 Volt
betragen.
Wie wir aus dem diesem Falle entsprechenden strichpunktierten Kurvenzug ‘sowie den zugeharigen Polarisatorbez. Elektrodenstellungen C, , K1, Ha, La,
H,H4L, - Ir6
ersehen, fehlt uns zur Ausfiihrung einer solchen sechspoligen
Anordnung unter Voraussetzung einer Entladespannung von
50000 Volt eine WinkelgroSe von 45O.
Dagegen wiirde ich fiir den Fall, daS eine noch kleinere
Entladespannung von beispielsweise 25 000 Volt (Funkentelegraphie) gewiinscht wiirde, unter lu6erster Ausnutzung des
Winkelraumes den aus einem Strich und zwei Punkten gebildeten, nur fiir den erston Pol eingezeichneten Kurvenzug
erhalten. Da die Polarisatoren bez. Elektroden fir den Bereich des ersten Poles C,, TI,Ta,U, bereits zwischen 0 und
60° liegcn, so kann ich ohne weiteres zwischen 0 und 180°
-
’
342
H. Wommelsdorf.
die dreifache Zahl, also filr die ganze Maschine ein sechspoliges Polarisationssystem zur Ausfuhrung bringen. Alsdann
liefert dieselbe Kondensatormaschine bei einer Spannung von
25 000 Volt: 3.23,5 = 70,5 Mikroamp., also die vierfache
Stromstarke, als sie bei 100000 Volt und der Voraussetzung
einer zweipoligen Anordnung (Fig. 3) zu liefern imstande ist.
Bei dieser auBersten Ausnut,zung des Winkelbereiches ist
es allerdings erforderlich, da0 bei gleichzeitig richtig getroffener
Wahl der iibrigen harmonischen Verhaltnisse eine absolut
prazise Einstellung des Polarisatorensystems vorgenommen zu
werden vermag. Diese kann in cler Weise erreicht werden,
daS samtliche zusammengehorenden Polarisatoren untereinander
starr verbunden werden und das so erhaltene Armsystem an
einer gemeinsamen Winkelskala eingestellt wird , oder noch
besser, da0 die Sektoren selbst in der im vorigen Kapitel gekennzeichneten Art und Weise untereinander in leitende Verbindung gebracht werden.
8
3. l i n e Hochfrequene-Kondensatormaechine,vorlauflge
Mitteilung.
Unter den zahlreichen Schaltungsarten, die man in der
in Kapitel 1 und 2 an einigen wenigen Beispielen von Influenzmaschinen mit Doppeldrehung angegebenen Weise durch
die leitende Verbindung von Sektoren ein und derselben Scheibe
bilden kann, gibt es zwei Spezialfalle, die sozusagen als die
beiden GrenzfAlle aller moglichen Sektorenschaltungen Beachtung verdienen. Dieses sind die beiden Moglichkeiten , wo
einerseits gar keine, andererseits alle Sektoren der rotierenden
Scheibe untereinander leitend verbunden sind. Der erste Fall
ist der bekannte Typus einer zweipoligen Influenz- oder Kondensatormaschine, der zweite Fall dagegen stellt eine neue
Schaltungsweise dar, deren Ausfuhrung an den bieherigen Influenzmaschinen praktisch belanglos und unausfuhrbar ist, hingegen durch die Kondensatormaschinen-Anordnung praktisches
Interesse erlangen diirfte.
Uieser Spezialfall, daB siimtliche Sektoren ein und clerselben Scheibe leitend verbunden sind, kommt hinsichtlich
seiner Wirkuagsweise auf dasselbe heraus, wie eine andere
Schaltungsweise, bei der jeder zweite Sektor untereinander
843
Herstellung vielpoliger Kondensatorrnaschinen.
verbunden ist, bei der also zwei Gruppen von miteinander
verbundenen Sektoren gebildet werden. Da diese letztere Anordnung die aligemeinere und wirkungsvollere ist, so sol1 sie
vornehmlich im folgenden behandelt werden.
Das Schema einer derartigen Anordnung ist in Fig. 5
dargestellt; in derselben bedeuten a a und b b vier Scheiben
einer Kondensatormaschine; wir wollen zuniichst annehmen,
dab die Scheiben a a feststehen, die Scheiben b b von links
nach rechts an den ersteren vorbeirotieren. Die Scheibon bestehen aus Hartgummi oder einem anderen geeigneten 190lationsmaterial, in das gleich bei der Herstellung der Scheiben
in der in der Fig. 5 angedeuteten Weise eine groBe Anzahl
von Sektoren aus Metallblech einvulkanisiert bez. eingebettet
ist. Die Gestalt dieser dicht nebeneinander liegenden Sektoren gleicht der sonst von mir bei Kondenstltormaschinen
Fig. 5.
-
benutzten und anderweitig beschriebenen Form ; von denselben
sind samtliche in einer der Achsrichtung parallelen Linie
liegenden Sektoren in der gleichen Weise, wie dieses in der
eingangs zitierten Abhandlung b) nlher errautert wurde, durch
parallel zur Achsrichtung verlaufende Kollektorstangen leitend
verbunden. Von diesen ebenfalls in Isolationsmaterial eingebetteten bez. mit demselben verkleideten Kollektorstangen
sind nebeneinander liegende abwechselnd bei den Scheiben b
mit zwei wohl abgerundeten Schleifringen d und e bez. bei
den Scheiben a mit zwei sorgfhltig isolierten Verbindungsleitern f und g leitend verbunden.
Das Spiel der Maschine ist das folgende: Werden die
zwei Verbindungsleiter f und g mit den Elektroden einer In-
344
H. Wommelsdorf.
fluenz- oder Kondensatormaschine (2. B. einer auf derselben
Achse montierten ,,Ewegermaschine'*) in Verbindung gebracht,
so entsteht auf den festen Scheiben a a ein Wechselfeld von
positiv und negativ geladenen Sektoren. Dieses bindet in den
gegeniiber liegenden Sektoren der Scheiben b b entgegengesetzt
elektrische Elektrizitatsquanten T Q, wahrend dasselbe gleichnamige und gleich groBe Elektrizitatsmengen fQ abst6fit und
durch die Vermittelung der Schleifringe d und e und der zugehorigen Bursten im auBeren Stromkreise zuul A usgleich
bringt.
Werden nunmehr die Scheiben b b um eine Sektorbreite
nach rechts gedreht, so wird in ahnlicher Weise aberrnals der
auBere Stromkreis von einer Elektrizitatsmenge 2 Q durohflossen, jedoch nunmehr in einer Richtung, die derjenigen im
ersten Falle entgegengesetzt ist. Es wird mithin bei schneller
Rotation der Scheiben b b der zwischen die zwei Biirsten der
Schleifringe d und e gelegte BuBere Stromkreis von eineni
Wechselstrom von der Stromstarke
(2 9)
2_._1 ~
J = f--:
60
durchfiossen,. dessen Wechselzahl 2 v = (2.n/60) proportional
rnit der Tourenzahl wachst, und der infolge der grofien Zahl
von Sektoren z bereits bei geringer Umdrehungszahl n der
Scheiben eine sehr hohe Periodenzahl u = ( n .z/120), also beispielsweise bei 2000 Touren und 30 Sektoren von u=500 (Wechselzahl = 1000 in der Sekunde) besitzt.
Dasselbe, namlich ebenfalls ein Wechselstrom, wird erzeugt, wenn man umgekehrt die Scheiben b feststehen U t ,
und dagegen die Erregerscheiben a, die in diesem Falle ebenfalls bez. ausschlieBlich zwecks Ausfuhrbarkeit der Ladung
von seiten einer Erregermaschine mit zwei Schleifringen versehen sind, umlaufen laBt. Wiederum dasselbe, und zwar ein
Wechselstrom von besonders hoher Frequenz entsteht endlich,
wenn man sowohl die Scheiben a wie auch 6 mit Schleifringen
versieht und entgegengesetzt rotieren lafit.
Auch gleichgerichtete pulsierende Strome lassen sich leicht
durch Eommutation rnit einer solchen Maschine erzeugen,
sobald man beispielsweise zwei Biirsten zwei entgegengesetzt
Ilerstellung vielpoli'er
Kondensatormaschinen.
345
geladenen Sektoren der Scheiben a der Fig. 5 gegenuberstellt
und auf den Kollektorstangen der rotierenden Scheiben b b,
bez. besser auf besonderen mit denselben verbundenen Kollektorkugeln oder dergleichen streichen la6t. I n diesem Falle entsteht im auBeren Stromkreise ein gleichgerichteter Strom, der
aus zahlreichen Stromimpulsen von der Gr06e 2 Q und der
Frequenz v = (nZI60) gebildet wird.
Es fragt sich jetzt, welche Gesichtspunkte hinsichtlich
der Konstruktion an einer solchen Maschine erfiillt werden
miissen, urn dieselbe mijglichst wirkuugsvoll zu gestalten. Dze
wichtigste Bedingung ist, die Sektoren auf ein m6glichst hohes
Potential zu laden; dieses Ya8t sich bei den bisher iiblichen
auf Hartgummischeiben geklebten Sektoren aus Stanniol nur
in sehr geringem MaBe erreichen; es ist daher von wesentlicher Bedeutung, die Sektoren - wie bereits beschrieben allseitig in Isolationsmaterial einzubetten. Dasselbe gilt auch
von den Kollektorstangen und den Verbindungsleitern f u n d 9 ;
endlich sind such die Schleifringe d und e voneinander in
geeigneter Weise - z. B. durch dazwischen angebrachte
passend geformte Hartgummiwandungen - derart zu isolieren,
daI3 auch hijhere Spannungen einen Ausgleich der Ladungen
zwischen ihnen durch Funkenllbergitnge nicht bewirken konnen.
Da ferner die Gesamtwirkung innerhalb ziemlich weiter
Grenzen mit der Zshl der Wechselfelder, d. h. also mit der
Zahl der Sektoren witchst, so hat man diese ziemlich zahlreich zu wahlen. D a andererseits ihr Abstand voneinander
nicht zu klein sein darf, und naturgema6 die Zahl der Abstande, und .damit die Gr68e der nicht armierten Scheibenfiachen ebenfalls mit der Zahl der Sektoren wachsen, so wird
man nach diesen Gesichtspunkten leicht eine geeignete Anzahl
voii Sektoren bestimmen konnen, bei der die giinstigste bez.
die gewiinschte Gesamtwirkung erhalten wird.
Uber die iibrigen in Frage kommenden GroBen, wie beispielsweise den Scheibenabstand der Influenzrnaschinen, habe
ich zur Geniige an anderer Stelle, im besonderen in der eingangs zitierten Abhandlung c) bereits eingehend gesprochen.
Nunmehr komme ich nochmals auf den am Anfange dieses
Kapitels erwahnten Spezialfall zuriick, ,da6 alle Sektoren ein
und derselben Scheibe miteinander verbunden sind. Derselbe
346
H. Wommelsdorf.
ist eigentlich nichts anderes als die soeben behandelte Schaltung
und wird aus Fig. 5 in der Weise erhalten, da6 man, ohne
an der Schaltung der Erregerscheiben a etwas zu andern,
bei den Scheiben b den Schleifring e, sowie samtliche mit dem.
selben verbundenen Sektoren fortla6t. Alsdann erhillt man
eine Maschine, bei der samtliche Sektoren der rotierenden
Scheiben untereinander leitend verbunden sind, die nur einen
Schleifring, eine Biirste und nur eine aufiere Leitung besitzt.
Wird diese Leitung geerdet oder an dieselbe einerseits und
die Erde andererseits ein geeigneter elektrischer Apparat
angesohlossen, so wird dieser, wie auch die Leitung selbst,
von einem Wechselstrom durchflossen. Dasselbe tritt ein,
wenn an die Stelle der Erde eine Kapazitat tritt oder die
aufiere Leitung (Luftdraht) selber eine genugend hohe Kapazitat besitzt.
I n ahnlicher Weise lassen sich noch viele andere Modifizierungen dieser interessanten Schaltung vornehmen, beispielsweise kann man eine dritte mit einem dritten Schleifring verbundene geerdete Sektorengruppe bilden , so etwa , dal3 die
Sektoren derselben uberall zwischen je zwei der auf ein positives und negatives Potential geladenen Sektoren der erst en
und zweiten Gruppe zu liegen kommen. Auch durch die Wahl
einer verschiedenen Anzahl von Sektoren auf den Erregerscheiben a einerseits und den Scheiben b andererseits oder
durch die Annahme verschiedener Grofien derselben, z. B. in
der Weise, daB man - und zwar zum Zwecke der Erzielung
gr66erer Dichten auf den induzierten Sektoren b und damit
auch einer groBeren Elektrodenspannung - die' Sektoren der
Scheiben b kleiner macht als die der Erregerscheiben a, lassen
sich noch viele andere neue interessante Schaltungen fur irgendwelche beabsichtigte Zwecke bilden.
Praktische Versuche hinsichtlich der in diesem Kapitel
mitgeteilten Schaltungen wurden yon mir an einer Kondensatormaschine von 18 Scheiben mit den Durchmessern 47 und
44 cm angestellt. Infolge der gro6en technischen Schwierigkeiten, die fur die Herstellung der bis jetzt noch nicht ausgefuhrten Scheiben mit eingebetteten Sektoren zu uberwinden
waren, muBte ich leider vorlizufig auf die Anwendung derselben
verzichten und mich der in der bisher ublichen Weise mit
Herstellung vielpoliger h-ondensatorma9schinen.
347
aufgeklebten Stanniolsektoren versehenen Ebonitscheiben bedienen.
Da - wie ich oben begrundet habe - durch die Anwendung allseitig in Isolationsmaterial eingebetteter Sektoren,
Kollektorstangen etc. die in Fig. 5 gezeichnete Schaltung uberhaupt erst praktische Bedeutung erlangen durfte, so konnte
naturlich nur eine geringe Wirkung erwartet werden. Immerhin
betrug bereits die induzierte Elektrodenspannung ca. 5000 Volt.
Weitere Angaben uber die Wirkungsweise dieser ,,HochfrequenzKondensatormaschine", wie ich sie kurz benennen will, weide
ich im folgenden Kapitel, das eine interessante Anwendung
derselben fir die Funkentelegraphie enthdten wird, mitteilen.
,
5 4.
Sendeeinrichtung fur Funkentelegraphie,
,,Resonanzkondensatormaechine61.
Gleich bei den ersten Versuchen mit der HochfrequenzKondensatormaschine, deren Elektroden gerade durch einen
geringen Widerstand geschlossen waren, erkannte ich an den
gllnzenden und knallenden Funken zwischen Brirsten und
Kollektorkugeln, die jedesmal kurz vor dem Augenblicke auftraten, in welchem dieselben zur Beruhrung kamen, da0 die
oben beschriebenen einzelnen Stromimpulse von der Gr60e 2 Q
und der Frequenz ~r= ( n z / 6 0 ) in diesem Falle die Form
oszillatorischer Kondensatorentladungen annehmen.
Dies vorausgesetzt, ist es daher nur ein Schritt weiter,
als ich - wie dieses in Fig. 6 dargestellt ist - zwischen die
Elektroden der Maschine eine experimentell ermittelte Selbstinduk tionsspule , oder Prim arwickelun g ein es Teslatransformators oder eines induktiv gekoppelten Senders fiir Funkentelegraphie oder dergleichen schaltete. Auf diese Weise entsteht ein Stromkreis mit Selbstinduktion und Kapazitit, in
welchem die durch das Beriihren bez. NLhern der Kollektorkugeln und der Bursten eingeleitete Elektrizitiitsbewegung in
der Form von ,,elektrischen Schwingungen" von der Periode
T = 2nlJCL
fortdauert.
wie dies in Fig. 6 anWeiterhin ersetzte ich sodann
gedeutet wurde - eine der Bursten durch eine Kugel i, welche
dicht vor dem vorbeirotierenden Kollektor angebracht ist und
-
348
H. Wommelsdorf.
zrveckmaBig auBerdeni noch - in der Figur iiicht enthaltcn eine Biirste tragt, welclic lturz nach der in der Figur gezeichneten Kollektorkugelstellung mit diesen in vollstandige Beruhrung tritt uncl die ganzliche Entladung der Kapazitatsfllchen
bewirkt, ein Umstand, der auch
+ - .1 45- c
7-1
durch die Anbringung eines Polarisators erreicht werden kann, der
kurz nach der Entladung in dieKonduktoren, fur einen Augenblick einen
vollstandigen KurzschluB bez. Erdung
der zwei Sektorengruppen herbeifuhrt.
Nunmehr erhielt ich hierdurch
gleichzeitig eine an der Maaschine
selbst angebrachte Funkenstrecke,
die naturgemab infolge der rotierenden Elektrodenkugeln eine sehr geringe Neigung z u r Flammenbogenbildung zeigt und die leicht durch
weitere Abruckung der Kugel i oder
auch durch die Anbringung einer
zweiten solchen Kugel an Stelle der
zweiten Burste IL innerhalb geniigend
Fig. 6.
weiter Grenzen verandert merden
kann.
Die Abstimmung des Schwingungskreises kann durch
passende Wahl der Selbstinduk tion, durch Bus- bez. Einschalten
einer Anzahl von Scheiben der Kondensatormaschine, sowie
durch Verlinderung des Potentials der Erregerfelder variiert
werden; auch die Wahl einer geeigneten Umdrehungszahl
der Scheiben b bez. der eventuell entgegengesetzt rotierenden
Scheiben a und damit der Frequenz v der einzelnen Stromstage bez. Pulsationen ist ohne weiteres mbglich.
Bei der in der Fig. 6 gezeichneten Schaltung gehen diese
einzelnen Entladungen stcts von ein und deraelben Seite aus;
das ist nntiirlich nicht notwendig, vielmehr ist bei wechselnder
Richtung auch der Kollektor A unnijtig; alsdann schleifen die
Bursten ohne weiteres Etuf den rund ausgebildeten Schleifringen d
und e. Der eine Schleifring e kann alsdann - zum Zwecke, auch
hier die andernfalls erforderliche Funkenstrecke zu ersetzen '
Herstellung vielpoliyer Kondensatorinaschinen.
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in diesem Falle mit Kugeln besetzt werden, cleren Anzahl mit
derjenigen der Sektorenzahl der rotierenden Scheiben ubereinstimmt, und die in nachster Nahe der Elektrodenkugel i
vorbeirotieren ; die richtige Einstellung dieser &gel i sowohl
in sadialer wie auch besonders in tangentialer Richtung auf
dem Umfange der Kugelreihen kann auch hier leicht durch
probeweises Hin- und Herschieben derselben bis ziir Erreichung
der leicht erkennbaren groBten Wirkung erreicht werden.
Betrachten wir zum Schlu6 nunmehr nochmal die Fig. 6,
welche die wesentlichsten hier in Bctracht kommenden Teile
einer funkentelegraphischen Sendestation mit induktiver Erregung des Sendedrahtes E enthalt, so bemerken wir, dap in
einer derartigen Stution die abgestimmte Hochfreyuenz-(Besonanz-)
ILondensaformascliine erstens den Generator, sodaan das Induktorium, drittens die Funlcenstrecke und vier fens auch die h'ondensuioren mitsamt den erforderlichen Perbindungsleitungen der soiist
gebrauchlichen Sendeeinrichtungen ersetzt.
Da es nun - wie ich ron Hrn. Grafen Arc0 gelegentlich
einer Unterredung erfahren habe - bereits gelungen ist, mittels
illasten von 10 m Hohe und verhaltnismafiig kleinen Energiemengen auf ca. 50 km uber Land zu telegraphieren, und die
in der eingangs zitierten Abhandlung b) nach photographischen
Aufnahmen wiedergegebene zweipolige Kondensatormaschine imstande ist, clie erforderlichen Energiemengen bereits bei Handantrieb bequem zu liefern, so darf man wohl auch von der
in dicser Abhandlung mitgeteilten mehrpoligen Kondensatormaschine sowie der ,,Resonanzkondensatormaschine" eine in
mancher Hinsicht aussichtsreiche Zukunft auf dem Gebiete der
Funkentelegraphie erwarten. Vornehmlich uberall dort, wo.
die Herstellung moglichst kleiner, leichter und transportabler
Sendestationen mit Fufi- oder Handantrieb - wie beispielsweise solcher fur den Patrouillendienst im Kriege
angestrebt
wird, durfte sich die Kondensatormaschine einen Platz unter
den modernen. bereits zu einer gewissen Vollkommenheit
gebrachten Einrichtungen der praktischen Funkentelegraphie
sichern.
-
(Eingegangen 15. Dezernber 1904.)
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