hatte, ging er dazu über, diejenigen Eigenschaften der Wechselströme
zu besprechen, durch welche sie sich besonders von den Gleichströmen
unterscheiden.
[Sidenote: Wechselströme.]
Die Ströme, die wir in unseren Induktoren erhalten, sind, wie wir
gesehen haben, auch Wechselströme, das heißt Ströme, die fortwährend
ihre Richtung ändern. Solche Ströme haben wir im vorigen Kapitel
kennen gelernt. Die zweipolige magnetelektrische Maschine (Seite 138
u. f.) liefert uns einen einfachen Wechselstrom, dessen Verlauf in
Abb. 157 graphisch dargestellt ist. Stehen die Induktionsrollen des
Ankers gerade vor den Magnetpolen, wenn wir beginnen, die Maschine in
Rotation zu setzen, so steigt die elektromotorische Kraft und damit,
wenn der Ankerdrahtkreis geschlossen ist, auch die Stromstärke von dem
Wert 0 bei _a_ bis zu ihrem höchsten Wert bei α, den sie nach einer
Ankerdrehung von 90° erreicht hat; jetzt fällt die Spannung wieder, bis
sie bei _b_ nach einer Ankerdrehung von 180° wieder den Wert 0 erreicht
hat. In diesem Augenblick ändert der Strom seine Richtung, was in der
Figur daran zu sehen ist, daß die Kurve nicht mehr oberhalb der Linie
_~ax~_ verläuft, sondern unterhalb. Hier wiederholt sich der gleiche
Vorgang bei umgekehrter Stromrichtung. Hat der Anker eine volle Drehung
(360°) gemacht, so ist die Spannung im Punkte _c_ wieder gleich 0, der
Strom steigt und fällt wieder wie zu Anfang und so fort.
[Illustration: Abb. 157. Kurve eines einfachen Wechselstromes.]
[Illustration: Abb. 158. Kurve eines Induktorstromes.]
Betrachten wir nun die Wechselströme, die in einem einfachen
Induktionsapparat entstehen, während der Unterbrecher in Tätigkeit
ist. Der Verlauf eines solchen Stromes ist in Abb. 158 versinnlicht:
Wird der primäre Strom geschlossen, so erhalten wir im sekundären
Draht einen Stromimpuls, der rasch ansteigt bis zu einem gewissen
Maximalwert, der mit von der Geschwindigkeit, mit der der Strom
geschlossen wird, abhängt, um sogleich wieder auf 0 herabzusinken (_a_
in Abb. 158). Der Unterbrecher mag nun noch so rasch funktionieren,
der Stromimpuls war so kurz, daß eine gewisse Zeit verstreicht, bevor
der Strom wieder geöffnet wird. Diese Zeit ist in der Figur durch die
Strecke _~xy~_ dargestellt. Bei _y_ tritt dann der Stromwechsel ein,
und wir erhalten den anders gerichteten Öffnungsstrom (_b_), der noch
viel rapider verläuft und einen höheren Maximalwert erreicht als der
Schließungsstrom. Dann vergeht wieder eine gewisse Zeit (_x₁_, _y₁_),
bis der Strom geschlossen wird und so fort.
Es fragt sich nun: Wie können wir Spannungen und Stromstärken von
Wechselströmen messen? Wie wir im vorigen Kapitel schon sahen (Seite
148), reagiert z. B. unser Vertikalgalvanoskop aus den dort erwähnten
Gründen nicht auf Wechselströme. Dagegen ließe sich denken, daß
die Volt- und Amperemeter, bei denen weiche Eisenteile durch die
magnetische Kraft einer Spule bewegt werden, auch auf Wechselströme
reagieren, da ja, wenn der Elektromagnet seine Pole ändert, sich auch
ebenso rasch die Pole des weichen Eisens ändern, dieses somit auf jeden
Fall angezogen wird. Diese Überlegung ist wohl ganz richtig, doch wir
würden zu sehr schlechten Resultaten kommen, wenn wir mit unseren
Instrumenten Wechselströme messen wollten; denn erstens dürfen die
verwendeten Eisenmassen nur sehr klein, zweitens muß das Eisen absolut
weich sein, was eigentlich nur bei chemisch reinem Eisen der Fall ist,
und drittens müssen die Instrumente für Wechselströme, und zwar für
solche mit ganz bestimmten Perioden, geeicht sein.
Rudi hatte sich zur Demonstration in seinem Vortrag zwei
Meßinstrumente für Wechselstrom gefertigt, deren Konstruktion am
Schlusse dieses Kapitels beschrieben ist. Das eine, ein sogenanntes
Hitzdrahtinstrument, benutzt die Stärke der Ausdehnung, die ein vom
Strome durchflossener kurzer dünner Draht infolge der Erwärmung
erfährt, als Maßstab für die Stromstärke. Das zweite ist ein
Elektrodynamometer, ein Instrument, das sich nur dadurch von unserem
Vertikalgalvanoskop unterscheidet, daß statt des Stahlmagneten eine
Drahtrolle ohne Eisenkern verwendet wird. Wenn ein solches Instrument
von einem Wechselstrom durchflossen wird, so ändert sich die
Stromrichtung gleichzeitig in der äußeren und in der inneren Spule,
weshalb die Ablenkung der letzteren immer nach der gleichen Seite
erfolgt. Auch das im Anhang beschriebene Universalinstrument ist zur
Messung von Wechselströmen geeignet.
Eine zweite Frage, die von vornherein nicht so begründet erscheinen
mag, wie die erste, ist die, ob auch für Wechselströme das Ohmsche
Gesetz (Seite 84 u. f.) gilt. Diese Frage ist nur bedingungsweise zu
bejahen, nämlich dann, wenn der vom Strome durchflossene Leiter völlig
frei ist von Selbstinduktion (Seite 158); ist dies nicht der Fall, so
erhält das Ohmsche Gesetz Modifikationen, die von einer großen Anzahl
einzelner Umstände abhängig sind.
[Illustration: Abb. 159. Wheatstonesche Brücke.]
[Sidenote: Impedanz.]
Schicken wir z. B. durch eine Drahtspule mit einem Eisenkern, also
durch einen Leiter mit sehr großem Selbstpotential, einen Wechselstrom,
so bietet diesem die Spule einen größeren Widerstand, als sie einem
Gleichstrom bieten würde, da die Spannung des Extrastromes der des
Wechselstromes entgegenwirkt. Diese Tatsache läßt sich durch ein sehr
einfaches Experiment beweisen: Auf Seite 109 u. f. haben wir die
Wheatstonesche Brücke und ihre Benützung zur Messung von Widerständen
kennen gelernt. Wir schalten nun, wie aus Abb. 159 hervorgeht, in den
Stromkreis einer solchen Brücke eine mit einem Eisenkern versehene
Drahtspule _S_, an Stelle des Vergleichswiderstandes bringen wir
einen möglichst ~induktionsfreien~ Leiter, etwa einen Graphitstab,
dessen Widerstand wir -- nur der Bequemlichkeit wegen -- annähernd
gleich dem der Spule _S_ wählen, und stellen dann den Schlitten der
Brücke so, daß das Galvanoskop stromlos ist. Jetzt wissen wir, daß
sich der Widerstand von _S_ zu dem von _W_ verhält wie die Strecke
_~ad~_ zur Strecke _~db~_; dabei ist es völlig einerlei, wie stark die
elektromotorische Kraft in _E_ und wie groß der Widerstand von _g_
ist. Wir können deshalb statt des Elementes _E_ eine magnetelektrische
Maschine, die uns Wechselstrom liefert, und statt des Galvanometers ein
~Telephon~ einschalten. Das Telephon ist nämlich eines der geeignetsten
Instrumente, um das Vorhandensein selbst sehr schwacher Wechselströme
noch zu erkennen, indem es diese durch Ertönen anzeigt. Die Einrichtung
des Telephons selbst ist am Schlusse dieses Kapitels Seite 200
beschrieben. Wenn aber eine Drahtspule einem Wechselstrom einen
größeren Widerstand entgegensetzt als ein induktionsfreier Leiter vom
selben Widerstand, so ist klar, daß jetzt in unserem Wheatstoneschen
Systeme die Verhältnisse gestört sein müssen, was wir daran erkennen,
daß der Stromzweig _~cd~_ nicht stromlos ist, wie vorhin, sondern
von einem Teil des Wechselstromes durchflossen wird und das Telephon
zum Ertönen bringt. Daß diese Veränderung tatsächlich auf eine
~Vergrößerung~ des Widerstandes für Wechselströme in _S_ hinausläuft,
erkennen wir daran, daß wir, um das Telephon zum Schweigen zu bringen,
also um es stromlos zu machen, den Schlitten _d_ der Brücke nach _b_ zu
verschieben müssen.
Man bezeichnet den Widerstand, den die Einschaltung einer solchen Spule
den Wechselströmen bietet, zum Unterschied von dem gewöhnlichen, in
Ohm gemessenen Widerstand, als die ~Impedanz~ der Spule; sie ist um
so größer, je höher das Selbstpotential der Spule ist, und je rascher
die Richtungsänderungen des Wechselstromes aufeinander folgen. Die
Impedanz führt bei Wechselströmen hoher Frequenz zu sehr eigentümlichen
Erscheinungen, die wir im sechsten Vortrage genau kennen lernen werden.
[Illustration: Abb. 160. Schema zum Versuch mit dem zweiphasigen
Wechselstrome.]
[Illustration: Abb. 161. Eisenring mit Magnetnadel.]
[Sidenote: Mehrphasenströme.]
Nach diesen Versuchen ging Rudi dazu über, die Anwendungen der
Wechselströme in der Praxis zu besprechen. Zur Erklärung des
zweiphasigen Wechselstromes und des Begriffes der Phasen überhaupt
hatte er sich seinen Elektromotor (Seite 124), der zwei Feldmagnet-
und vier Ankerpole hatte, besonders hergerichtet: Er brachte auf der
Achse vier Schleifringe an, je zwei verband er mit den Drahtenden
eines Rollenpaares, wie aus der schematischen Zeichnung in Abb. 160
hervorgeht. In dieser Figur sind _N_ und _S_ die Pole des Feldmagneten,
_A_, _A_ ist das eine, _B_, _B_ das andere Rollenpaar, _~xy~_ ist die
Achse mit den vier Schleifringen α, β, γ, δ. Ferner fertigte er sich
einen Ring aus Eisendraht, ähnlich dem Grammeschen Ringe (Seite 127).
Auf diesen wickelte er vier Drahtspulen und verband je zwei einander
gegenüberliegende so, wie aus dem Schema Abb. 160 zu erkennen ist; die
vier freien Drahtenden verband er mit den vier Schleiffedern. Der Ring
hatte einen mittleren Durchmesser von 6½ _cm_ und einen Querschnitt
von 1 _qcm_. Jede Spule bestand aus etwa 40 bis 50 Windungen eines
0,5 _mm_ starken isolierten Drahtes. Die in dem Ring verlaufenden
Verbindungsstücke führte er nicht, wie in der Abb. 160 angegeben ist,
durch die Mitte, sondern der inneren Ringseite entlang. In die Mitte
des Ringes stellte er eine in einen Kork gesteckte Nadel, auf welcher
eine Magnetnadel balancierte (Abb. 161). Die Feldmagnete erregte Rudi
mit einem starken Akkumulatorenstrom und setzte dann mit Hilfe eines
großen Übersetzungsrades den Anker in rasche Rotation. Sofort begann
auch die Magnetnadel sich zu drehen. Wodurch mag nun diese Drehung
verursacht werden?
[Illustration: Abb. 162. Magnetisches Drehfeld.]
Betrachten wir Abb. 162. Hier soll jeweils der mit _A_, _A_ bezeichnete
Draht mit den Spulen _A_, _A_ (in Abb. 160), der Draht _B_, _B_ mit
den Spulen _B_, _B_ verbunden sein. Wir wollen nun sehen, wie sich die
Stromverhältnisse in einzelnen, herausgegriffenen Augenblicken während
der Ankerdrehung verhalten. Bei der in Abb. 160 gezeichneten Stellung
der Spulen wird der in _A_, _A_ induzierte Strom gerade seinen höchsten
Wert erreicht haben, und in _B_, _B_ wird er sich gerade umdrehen, also
im Augenblick gleich 0 sein. Um dies anzudeuten, ist in Abb. 162 I der
Draht _A_, _A_ dick und der Draht _B_, _B_ punktiert gezeichnet. Bei
der durch Pfeilspitzen angedeuteten Stromrichtung müssen also bei _N_
und _S_ die entsprechenden magnetischen Pole entstehen, nach denen sich
die Magnetnadel -- in der Figur ein Pfeil -- einstellt. Dreht sich
nun der Anker weiter, bis _A_ und _B_ beide gleichweit von _N_ und _S_
(Abb. 160) entfernt sind, so sind in beiden Drähten die Stromimpulse
gleich stark und so gerichtet, wie aus Abb. 162 II zu erkennen ist;
jetzt haben sich also die Pole des Ringes um 45° verschoben, und die
Magnetnadel ist ihnen gefolgt. Abb. 162 III zeigt die Stromverhältnisse
in dem Augenblick, da _A_, _A_ gerade die Pole des Feldmagneten
passiert und deshalb stromlos ist, während durch _B_, _B_ der Strom mit
voller Stärke fließt; die Pole des Ringes entstehen dann so, wie sie
angedeutet sind. Dies geht so fort, bis der Anker eine ganze Drehung
gemacht hat (Abb. 162, IV-VI); dann wiederholt sich der gleiche Vorgang.
Setzen wir nun auf die Spitze statt der Magnetnadel eine nicht
magnetische Nadel aus weichem Eisen auf, so wird diese sich ebenfalls
drehen, da in ihr die Pole induziert werden. Wir können auch eine runde
Weißblechscheibe in der Mitte mit einer Vertiefung versehen und auf die
Spitze legen; wird der Ring von den beiden Wechselströmen durchflossen,
so dreht sich die Scheibe.
Den Raum, das Feld in einem solchen Eisenring, das von zwei (oder
mehr) Wechselströmen in oben beschriebener Weise umflossen wird,
nennt man ein ~magnetisches Drehfeld~. Von Wechselströmen, die sich
wie die Genannten verhalten, sagt man, sie hätten verschiedene
~Phasen~, oder es bestünde zwischen ihnen eine ~Phasendifferenz~. Die
Phasendifferenz kann je nach der Anzahl der Wechselströme, die wir
von einem Anker abnehmen, verschieden sein. In unserem Falle haben
wir eine ~Phasendifferenz~ von 90°, das heißt während der Strom aus
dem einen Spulenpaar, z. B. _B_, _B_, seinen ~geringsten~ Wert (= 0)
hat, hat der Strom aus dem anderen Spulenpaar _A_, _A_, ~das um 90°
gegen das erste verschoben ist~, seinen ~höchsten~ Wert. Man spricht
in diesem Falle von einem ~zweiphasigen~ Wechselstrome. Würden wir von
einem Anker mit drei Spulenpaaren drei Wechselströme abnehmen, so wäre
zwischen diesen ein Phasenunterschied von je 60°. Solche Ströme nennt
man ~Dreiphasenströme~.
Wir wollen nun sehen, was geschieht, wenn wir zwei Wechselströme,
zwischen denen eine Phasendifferenz besteht, durch ~einen~ Drahtkreis
fließen lassen. Zeichnen wir wieder wie vorhin den Verlauf eines
einfachen, sogenannten ~einphasigen~ Wechselstromes graphisch auf,
so erhalten wir eine Linie wie _A_ in Abb. 163; dies sei der Strom,
den die Rollenpaare _A_, _A_ (Abb. 160) liefern. Den Strom von _B_,
_B_ zeichnen wir dann ebenfalls auf und erhalten die Linie _B_; die
an derjenigen Stelle den höchsten Wert hat, an welcher _A_ gleich
0 ist. Addieren wir nun die Spannungen beider Ströme da, wo sie
gleichgerichtet sind, und subtrahieren wir sie, wo sie verschiedene
Richtungen haben, so erhalten wir die Linie _C_, welche die Resultante
der beiden Wechselströme in dem einen Leiter darstellt.
[Illustration: Abb. 163. Kurve der aus zwei Wechselströmen mit
verschiedener Phase entstehenden Resultante.]
[Illustration: Abb. 164. Dreiphasiger Wechselstrom.]
Auch einen ~dreiphasigen~ Wechselstrom mit einer Phasendifferenz von
60° konnte Rudi erzeugen. Er hatte sich dafür einen besonderen mit
drei Spulenpaaren, also mit sechs Spulen versehenen Anker hergestellt,
indem er in eine runde, 2 bis 3 _mm_ starke Eisenplatte sechs
zylindrische Stäbe einnietete, die den Rollen als Kerne dienten;
diese Rollenpaare sind in Abb. 164 mit I _a_, I _b_, II _a_, II _b_
und III _a_, III _b_ bezeichnet und werden so miteinander verbunden,
wie das aus der Figur zu erkennen ist. Der Eisenring muß natürlich
auch entsprechend drei Spulenpaare tragen. Aus der Figur erkennen
wir ferner den Vorteil des dreiphasigen Wechselstromes: wir brauchen
nämlich nicht, wie man anfangs meinen könnte, sechs Leitungen, sondern
nur drei, die dann in der angedeuteten Weise mit den Spulen verbunden
werden. Die Ankerspulenpaare können auf zweierlei Weise geschaltet
werden: entweder, wie Abb. 165 zeigt, in ~Sternschaltung~ oder wie in
Abb. 166 als ~Dreieckschaltung~. Die drei Leitungen werden durch die
Verbrauchsstellen _W₁_, _W₂_, _W₃_, die aus Glühlampen, Heizapparaten,
Motoren u. s. w. bestehen können, miteinander verbunden. In _W₁_, in
_W₂_ und in _W₃_ fließt dann je ein einphasiger Wechselstrom, der
sich, ähnlich wie in Abb. 163, aus zwei Wechselströmen, die eine
Phasendifferenz von 60° haben, zusammensetzt. Die drei Resultanten
haben dann wieder einen Phasenunterschied von 60°.
[Illustration: Abb. 165. Die drei Spulenpaare in Sternform geschaltet.]
[Illustration: Abb. 166. Die drei Spulenpaare im Dreieck geschaltet.]
Die mehrphasigen Wechselströme -- in der Praxis aber eigentlich nur die
dreiphasigen -- bezeichnet man auch als ~Drehströme~, da man mit ihnen
ein magnetisches Drehfeld erzeugen kann.
Um seinen Hörern die Verhältnisse von Stromstärken und Stromrichtungen
in den drei Leitungen eines Drehstromes möglichst klar und anschaulich
zu machen, fertigte sich Rudi einen einfachen Apparat. Er schnitt sich
zwei 60 bis 70 _cm_ große runde Pappendeckelscheiben und befestigte
in der Mitte der einen, um ein paar Zentimeter kleineren, einen etwa
fingerdicken Holzstab als Achse, in die andere schnitt er in die Mitte
ein Loch und drei 1 bis 2 _cm_ breite Schlitze, wie aus Abb. 167 zu
erkennen ist. Auf die Scheibe mit der Holzachse malte er, wie ebenfalls
die Abbildung zeigt, zwei Kreise, deren Durchmesser gleich der Länge
der Schlitze in der anderen Scheibe waren. Die eine Kreisfläche
malte er blau, die andere rot, den übrigen Pappendeckel schwarz
und die Scheibe mit den Schlitzen weiß an. Letztere stellte er zur
Demonstration mit der Kante auf dem Tisch auf und hielt sie senkrecht
fest, während Käthe die Holzachse der farbigen Scheibe von hinten in
das Loch der weißen hineinsteckte und sie dann langsam drehte. Dabei
sah man von vorn, wie die drei Schlitze abwechselnd rot und blau
wurden. Aber sie änderten ihre Farbe nicht plötzlich, sondern wenn der
eine anfangs in seiner ganzen Länge die rote Farbe zeigte, so wurde der
scheinbare Strich immer kürzer, bis man gar kein Rot mehr sah, dann
kam Blau und wurde immer länger und nahm dann wieder ab u. s. w. Bei
diesem Versuch stellen die drei Schlitze die drei Leitungen, Rot die
eine, Blau die andere Stromrichtung und die Länge der in den Schlitzen
erscheinenden Farbenstriche die Stromstärke vor.
[Illustration: Abb. 167. Apparat zur Veranschaulichung eines
Drehstromes.]
[Sidenote: Transformatoren.]
Daß man mit einem solchen Drehstrom sehr einfache Elektromotoren bauen
kann, leuchtet nach den angestellten Experimenten mit dem Drehfeld
(Abb. 162) ein. Ein weiterer noch viel wichtigerer Vorteil, den
auch die einphasigen Wechselströme mit den Drehströmen teilen, ist
die Fähigkeit, sich durch einfache Apparate auf andere Spannungen
transformieren zu lassen. Solche Apparate sind im wesentlichen
unseren Induktoren gleich, nur daß diese für Gleichströme, die durch
eine besondere Vorrichtung periodisch unterbrochen werden müssen,
eingerichtet sind, während jene einfach aus zwei getrennten, auf einen
Eisenkern aufgewickelten Spulen bestehen, bei denen die Unterbrechung
durch die periodische Richtungsänderung ersetzt wird.
Was für einen Vorteil hat es aber im Großbetriebe, die Spannung eines
Stromes transformieren zu können? Wir wissen, daß bei gegebener
Drahtdicke der Widerstand einer Leitung um so größer wird, je länger
wir sie machen. Wenn z. B. für die Beleuchtung einer Stadt die
Wasserkräfte in einem weit entlegenen Gebirgstal ausgenützt werden
sollen, so würde ein Strom mit normaler Spannung (110 Volt) entweder in
der langen Leitung sehr große Verluste erleiden, oder man müßte, um das
zu vermeiden, die Leitung aus ungeheuer dicken Drähten herstellen. Im
ersten Falle tritt also ein Energieverlust ein, im zweiten würden die
Kosten für die Leitung allein so groß werden, daß sich eine derartige
Anlage niemals lohnen könnte. Nun geht aber aus dem Ohmschen Gesetz
(Seite 84 u. f.) hervor, daß ein Strom mit einer gewissen Anzahl von
Watt, sagen wir 1000, mit viel geringeren Verlusten durch eine Leitung
fließt, wenn er hohe Spannung und geringe Stromstärke hat, als wenn die
gleichen 1000 Watt mit geringer Spannung und großer Stromstärke durch
dieselbe Leitung fließen müssen. Also ein Strom mit 1000 Volt und 1
Ampere (gleich 1000 Watt) ist leichter in die Ferne zu leiten, als ein
solcher mit nur 100 Volt und 10 Ampere (ebenfalls gleich 1000 Watt).
Da sich nun aber Ströme mit sehr hohen Spannungen für den Betrieb von
Lampen, Motoren u. s. w. schlecht eignen und außerdem für die mit den
Leitungen in Berührung kommenden Personen lebensgefährlich sein können,
so werden sie vor den Verbrauchsstellen auf niedere Spannung umgeformt,
transformiert. In solchen Transformatoren bestehen die primären
Wickelungen aus vielen Windungen eines dünnen Drahtes, die sekundären
aus wenig Windungen eines dicken Drahtes. Von dem Verhältnis der
primären zur sekundären Spannung hängt auch das Verhältnis der
Drahtmaße der Bewickelung ab.
Soviel etwa sprach Rudi über die Transformatoren; ein besonderes
Experiment führte er dabei nicht vor, obgleich es nicht schwer
gewesen wäre, sich einen kleinen Transformator herzustellen. Wie eine
Maschine, die Drehstrom liefert, herzustellen ist, haben wir auf Seite
194 gesehen. Speziell für diesen Versuch ist es von Vorteil, wenn
die Bewickelung der sechs Ankerspulen aus recht dünnem Draht besteht
(etwa 0,3 _mm_ stark). Den Transformator können wir als sogenannten
Ringtransformator auf folgende Weise konstruieren. Wir stellen aus etwa
0,5 bis 0,6 _mm_ starkem Eisendraht, den wir in einer Bunsenflamme --
nicht etwa im Kohlenfeuer -- tüchtig durchgeglüht haben, einen Ring
her, ähnlich dem, den wir für das magnetische Drehfeld anfertigten,
und teilen ihn auf seinem Umfange in drei gleiche Teile ein, die wir
durch drei um den Ring gebundene Bindfäden bezeichnen. Jetzt wickeln
wir um jedes Drittel vier Lagen eines 0,3 _mm_ starken, isolierten
Kupferdrahtes; das sind also drei einzelne Wickelungen, zwischen denen
etwa 5 _mm_ frei bleiben sollen. Die sechs Drahtenden werden mit
Seidenfäden festgebunden, das Ganze mit Schellacklösung überstrichen
und mit einem in Schellack getränkten Papierstreifen umgeben. Darauf
werden auf jede dieser Wickelungen zwei Lagen eines 1 _mm_ starken
Kupferdrahtes aufgewickelt. Dieser Ring, der sechs dicke und sechs
dünne Drahtenden hat, wird auf einem Brett befestigt, und die Drähte
werden zu Klemmen geführt.
Wir haben jetzt einen Drehstromgenerator und einen
Drehstromtransformator, es fehlt uns nur noch der Drehstrommotor.
Letzterer ist ebenfalls sehr einfach herzustellen. Wir versehen einen
Eisendrahtring wie den des Transformators mit drei Spulenpaaren. Der
Ring soll einen inneren Durchmesser von 4 _cm_, einen äußeren von 5
_cm_ haben. Jede Spule soll aus drei Lagen mit je 10 Windungen eines
0,5 _mm_ starken Drahtes bestehen. Die Verbindungsdrähte der einzelnen
Spulen dürfen nicht durch die Mitte des Ringes gehen, sondern müssen
auf dessen Außenseite verlaufen.
Der Anker dieses Motors ist ebenfalls sehr einfach herzustellen.
Wir biegen aus einem 1 bis 2 _mm_ dicken und 1 _cm_ breiten
Eisenblechstreifen einen Ring, der mit 3 _mm_ Spielraum in den
bewickelten Drahtring hineinpaßt. Die zusammenstoßenden Enden des
Blechstreifens werden verlötet, und der ganze Blechring wird mit einem
~nicht isolierten~, 1 _mm_ starken Kupferdraht so umwunden, wie aus
Abb. 168 hervorgeht. Zwischen je zwei Windungen sei ein Zwischenraum
von 3 bis 4 _mm_. Die Enden des Drahtes werden zusammen- und die
Windungen an den Blechring angelötet Dieser Reif ist in Abb. 168
dargestellt. Wir schieben ihn auf ein Holzscheibchen, das gerade so
hineinpaßt, daß er fest sitzt. In der Holzscheibe wird eine Achse
befestigt.
[Illustration: Abb. 168. Kurzschlußanker.]
[Illustration: Abb. 169. Schaltungsschema eines Transformators.]
Der Ring, der das magnetische Drehfeld erzeugt, wird senkrecht auf
einem Brettchen montiert; rechts und links werden die Lagerträger,
die wir aus Messingblech verfertigen, angebracht. Der Anker muß sich
spielend leicht und ohne zu streifen in dem Magnetringe drehen lassen,
dessen sechs Drahtenden wir zu drei Klemmen führen, wie aus dem Schema
Abb. 169 zu erkennen ist.
Einen Anker, wie den eben beschriebenen, nennt man einen
~Kurzschlußanker~, weil seine Wickelung kurz geschlossen (siehe
Seite 153 u. f.) ist. Die mit dem Eisen des Ankerringes überall in
leitender Verbindung stehenden Kupferwindungen haben den Zweck, die
durch Induktion entstehenden Wirbelströme einen bestimmten Weg zu
führen. Sie folgen also zum größten Teile dem besser leitenden Kupfer
und verstärken dadurch noch den induzierten Magnetismus des Eisens.
(Siehe auch, was darauf bezüglich bei der Erklärung des magnetischen
Drehfeldes Seite 192 gesagt ist.) Weil der Magnetismus in solchen
Ankern induziert ist, werden sie auch als ~Induktionsanker~ bezeichnet.