β) Positive Platten. Die Füllmasse besteht aus Bleisulfat, Bleisuperoxyd

(s. S. 123) und Bleiglätte bezw. Mennige. Die Abscheidung der

Bleisuperoxydionen, deren Existenz wir annehmen wollen (s. S. 55), muß

durch Steigerung der Konzentration dieser Ionen gefördert werden (die

Sauerstoffentwickelung also verringert werden). Nun ist die

Konzentration dieser Ionen umgekehrt proportional der vierten Potenz der

Wasserstoffionen; mithin muß letztere Konzentration auf einer möglichst

geringen Höhe gehalten werden. In neutraler Lösung erfolgt also die

Formation schneller als in saurer[106]. Man verwendet Aluminium- und

Magnesiumsulfat. Während der Formation bildet sich Schwefelsäure, durch

deren Dissoziation Wasserstoffionen entstehen; die Säure muß

neutralisiert werden; man erreicht dies durch aufgeschwemmtes Magnesium-

oder Aluminiumhydroxyd.

[98] Über die verschiedenen Patentansprüche und die historische

Entwickelung des Akkumulators siehe ~Hoppe~, Akkumulatoren für

Elektrizität, 5. Auflage, ferner P. ~Schoop~, Die Sekundär-Elemente.

[99] Bei Großoberflächenplatten ist das mit dem Bleikern verwachsene

Bleisuperoxyd, bei Gitterplatten die ganze eingetragene Masse gemeint.

[100] In Wirklichkeit ist er etwas größer, da ein Teil des Stromes in

die Säure innerhalb der Rippen eindringt.

[101] Näheres über die Fabrikation findet man in: F. ~Grünwald~, Die

Herstellung der Akkumulatoren, 3. Aufl., 1903. W. Knapp.

[102] M. U. ~Schoop~ berechnet in der früher erwähnten Schrift die

Porosität einer formierten, gut geladenen Bleisuperoxydplatte

(Gitterplatte) zu angenähert 43%, d. h. beträgt der für die Füllmasse

zur Verfügung stehende Raum 100 cm³, so sind 43 cm³ mit Säure

angefüllt. Für die Bleischwammplatte ergab sich eine noch größere

Porosität.

[103] Näheres siehe E. T. Z. 1907, S. 539.

[104] Für Chlor gilt ähnliches wie für Salpetersäure (s. S. 128).

[105] Nicht zu empfehlen, da bei Erwärmung die wirksame Masse zu

locker wird.

[106] Eine saure Lösung ist eine solche, in der sich Wasserstoffionen

befinden; je größer die Konzentration der H·, um so größer ist die

Acidität.

Siebentes Kapitel.

Aufstellung der Batterie, Einbau der Platten, Vorschriften über die

Behandlung, Lebensdauer.

~Aufstellung.~ Der ~Raum~, in dem die Akkumulatorenbatterie

untergebracht wird, soll kühl, trocken und vor allem gut ventilierbar

sein, damit die Säure nicht zu stark verdunstet, die Außenwände der

Zellen trocken gehalten werden können (Isolation) und die bei der Ladung

sich bildenden Gase schnell entweichen. Während der Ladung dürfen

brennende oder glühende Körper in dem Akkumulatorenraume nicht geduldet

werden, da die Möglichkeit nicht ausgeschlossen ist, daß sich bei

schlechter Ventilation eventuell vorhandenes Knallgas entzündet. Zur

Beleuchtung dürfen nur elektrische Lampen verwendet werden, die im

luftleeren Raume brennen.

Der Fußboden soll fest und solide sein, natürlich muß er auch säurefest

sein. Allen Anforderungen dürfte ein Asphaltboden auf Untergrund aus

Zementbeton genügen[107].

Die Elemente müssen so aufgestellt werden, daß man zu jeder Zelle freien

Zutritt hat zwecks einer Besichtigung, Messung der Säuredichte oder

sonstiger vorzunehmender Arbeiten, z. B. Auswechselung defekt gewordener

Platten. Daher sollten bei kleineren Zellen nicht mehr als zwei Reihen

neben- und übereinander auf demselben Gestelle stehen; größere Zellen

müssen auf dem Boden nebeneinander aufgestellt werden. Nach den

Vorschriften des Verbandes Deutscher Elektrotechniker müssen die Zellen

von Batterien für hohe Spannungen so angeordnet sein, daß bei der

Bedienung eine zufällige gleichzeitige Berührung von 2 Punkten, zwischen

denen eine Potentialdifferenz von mehr als 250 Volt herrscht, nicht

stattfinden kann. Bei Batterien in Anlagen mit mehr als 250 Volt

Gebrauchsspannung zwischen 2 Leitern oder mehr als 2 × 250 Volt in

Dreileiteranlagen sind nach den Vorschriften des V. D. E.

Lattenlaufböden erforderlich. (Isolation gegen Erde.)

Die ~Gestelle~ werden aus sorgfältig geteerten oder mit Paraffinöl

durchtränkten Balken hergestellt. Der Gebrauch von Nägeln, Schrauben,

Bandagen aus Eisen ist zu verwerfen, da diese durch die Säure

angegriffen werden; die Verbindung der einzelnen Teile des Gestelles muß

daher durch Holzpflöcke geschehen.

Große Sorgfalt ist auf die ~Isolation~ zu verwenden, da die Außenseiten

der Elemente auch bei guter Bedienung nicht ganz trocken bleiben. Die

einzelnen Zellen sind gegeneinander und gegen das Gestell und dieses

gegen die Erde durch nichthygroskopische Unterlagen zu isolieren. Bei

größerer Batteriespannung kann man Ölisolatoren verwenden, deren oberer

Teil größer ist als der untere, so daß etwa herabfließende Säure über

den oberen (überhängenden) Teil hinwegtropft, der untere Teil des

Isolators also trocken bleibt.

Die im Akkumulatorenraume verlegten Drähte müssen mit säurefester Farbe

angestrichen werden. --

Als ~Zellen~ benutzt man Gefäße aus Glas, Zelluloid, Hartgummi und Holz.

Glas isoliert gut, ist billig und ermöglicht eine genaue Besichtigung

des Inneren des Elementes. Für transportable Akkumulatoren verwendet man

Hartgummi oder Zelluloid und versieht die Zellen mit einem Deckel; noch

vorhandene Fugen werden mit einem säurefesten und elastischen Kitt

verstrichen. Zelluloid soll bei Akkumulatorenbatterien für mehr als 16

Volt Spannung als Material für Gefäße nicht verwendet werden.

Zelluloid ist zwar leicht entzündbar, da aber die Wände von innen

durch die Säure gekühlt werden, so wird es nicht leicht vorkommen, daß

das Zelluloid bis zur Entzündungstemperatur erhitzt wird. Es hat die

Vorzüge, daß es gegen Stöße unempfindlich ist, leicht verarbeitet

werden kann und durchsichtig ist; ferner können Gefäße aus diesem

Stoffe repariert werden.

Für große Elemente benutzt man Holzkasten, die mit Bleiblech im Innern

verkleidet werden. Natürlich dürfen die Platten diese Verkleidung nicht

berühren.

[Illustration: Fig. 21.]

~Einbau~. Die Platten werden bei stationären Elementen meistens mittels

zweier Fahnen oder Nasen auf dem oberen Rande des Gefäßes aufgehängt (s.

Fig. 21), damit sie sich frei ausdehnen können. Die Oberflächen der

einzelnen Platten müssen genau parallel laufen, und der Abstand zwischen

zwei benachbarten Platten soll in der ganzen Zelle derselbe sein. Hängt

nämlich eine Platte schief, so werden die Stellen, die den kleinsten

Abstand haben, am stärksten beansprucht, so daß Krümmungen eintreten

können; diese können wiederum Abbröckeln der aktiven Masse und

Kurzschluß herbeiführen. Hat ferner eine positive Platte von den beiden

benachbarten Elektroden ungleichen Abstand, so werden ihre beiden Seiten

nicht gleichmäßig ausgenutzt, ebenso nicht die der betreffenden

positiven Platte zugewendeten Seiten der negativen Elektroden.

Parallelität und gleiche Abstände erreicht man am einfachsten dadurch,

daß man zwischen je zwei Platten eine genügende Anzahl von Glasstäben

schiebt, die alle denselben Durchmesser haben, und durch elastische

Bleistreifen oder Gummipuffer einen seitlichen Druck gegen die Platten

ausüben läßt (s. Fig. 21).

Zwischen der unteren Plattenkante und dem Boden des Gefäßes muß sich ein

größerer Zwischenraum befinden, in dem sich herabfallende aktive Masse

sammeln kann (Vermeidung eines inneren Kurzschlusses).

[Illustration: Fig. 22.]

In Fig. 22 ist schematisch dargestellt (für 2 Elemente), wie die Platten

angeordnet und mit einander verbunden werden. Warum die erste und letzte

Platte einer jeden Zelle negativ sind, wurde früher dargelegt (s. S.

62). Man sieht, daß die positiven Fahnen der ersten Zelle mit den

negativen Fahnen der zweiten durch eine Bleileiste verbunden sind. --

Bei kleinen Elementen, die nur aus einer positiven und zwei negativen

Platten bestehen, verbindet man die beiden letzteren wohl auch durch

einen Steg.

Der Abstand der Platten richtet sich nach deren Größe; einerseits darf

er nicht zu groß sein, damit der innere Widerstand der Zelle nicht

unnötig groß wird, anderseits darf er nicht so klein sein, daß eine

Besichtigung der Platten erschwert oder unmöglich wird; auch kann sich

bei geringen Abständen leicht Kurzschluß bilden. Bei kleinen Platten

(bis etwa 3 qdm einseitiger Oberfläche) beträgt der Abstand in der Regel

8 bis 10 mm, bei mittelgroßen (bis 6 qdm) 10 bis 12 mm und bei großen 12

bis 15 mm. Bei kleinen transportablen Akkumulatoren sollte der Abstand

der Platten reichlich groß gewählt werden, damit Kurzschluß durch

herausfallende Masse möglichst vermieden und eine genaue Besichtigung

des Innern der Zelle leicht ausführbar ist.

[Illustration: Fig. 23.]

Seit einigen Jahren ist man dazu übergegangen zwischen die einzelnen

Platten ~Holzbrettchen~ oder dergl. zu schieben. Wir haben bereits

gesehen, daß man der aktiven Masse der negativen Platten indifferente

Substanzen zusetzt, um die Verbleiung zu verhindern. Die aktive Masse

quillt dann leicht aus dem Gitter, sie kann herausfallen und Kurzschluß

bewirken. Um diesem Übelstande zu steuern, bedeckt die Firma ~Gottfried

Hagen~ in Cöln-Kalk die negative Elektrode mit einer gelochten

Hartgummiplatte, die durch die Glasröhren gegen das Gitter gepreßt wird.

Die Perforierung ist eine so feine, daß jedes Durchtreten von Partikeln,

die sich loslösen, durch die Öffnungen ausgeschlossen ist und die Säure

dennoch leicht zirkulieren kann. Werden Holzkasten für die Zellen

verwendet, bei denen Glasröhren keinen Zweck haben, da man ohnehin nicht

das Zelleninnere besichtigen kann, so werden Hartgummiplatten verwendet,

die auf der einen Seite mit Rippen versehen sind (s. Fig. 23); diese

vertreten die Stelle der Glasröhren.

[Illustration: Fig. 24.]

Nach den Montagevorschriften der ~Akkumulatoren-Fabrik

Aktien-Gesellschaft~ werden zwischen die einzelnen Platten Holzbrettchen

geschoben, die etwas größer sind als die Platten. Die Brettchen werden

in die Schlitze von Holzstäben geschoben (siehe Fig. 24). Diese sind

etwas dünner als die Plattenzwischenräume und sitzen anfangs etwas lose.

Da die Stäbe in der Säure quellen, so sitzen sie bald fest. Auf diese

Weise wird erreicht, daß zwischen Platten und Brettchen ein enger

Zwischenraum ist und die aktive Masse mit einer genügend großen Menge

von Säure in Berührung ist. Die Brettchen erfahren eine besondere

Vorbehandlung in der Fabrik, und es sollen (infolgedessen?) aus dem Holz

Stoffe in Lösung treten, die ein Sulfatieren der Platten fast unmöglich

machen, so daß die Kapazität lange bleibt. Die Wirksamkeit der Brettchen

soll, da die betreffenden Stoffe sich nur langsam ausscheiden, für

lange Jahre vorhalten. Außerdem dienen die Brettchen auch als Mittel zur

Verhinderung von Kurzschluß.

Es empfiehlt sich, die Zellen mit Glasplatten zu bedecken, weil dann

Säurepartikelchen, die beim „Kochen‟ durch die Gase mitgerissen werden,

zurückgehalten werden und verhindert wird, daß von der Decke

abbröckelnder Kalk oder dgl. in die Säure fällt.

Für die Elemente der ~Automobilbatterien~ werden Hartgummikasten

verwendet. Die Platten werden auch mit Zwischenlagen aus perforiertem

Hartgummiblech oder aus Holzbrettchen eingebaut. Die einzelnen Elemente

werden so miteinander verbunden, daß schadhafte Zellen leicht

ausgewechselt werden können; man benutzt biegsame Verbindungen aus

Bleistreifen oder verbleiten Kupferstreifen, die beiderseits durch

Schrauben befestigt werden.

~Säure~. An die ~Reinheit~ der Schwefelsäure und des zum Nachfüllen zu

benutzenden Wassers sind, wie sich aus früheren Betrachtungen (s. S. 107

und S. 110) ergeben dürfte, die ~höchsten Anforderungen zu stellen~. Sie

müssen vor allem frei sein von metallischen Verunreinigungen. Fremde

Metalle (s. Selbstentladung) bewirken das sogen. Nachgasen. Man prüft

die Säure auf die Anwesenheit schädlicher Metalle dadurch, daß man

mittels eines sauberen Holzspans ein Stückchen Zink in eine Probe

bringt, die sich in einem Reagenzglas befindet. Sind schädliche Metalle

in der Säure, so bilden sich Lokalelemente, und es wird elektrolytisch

Wasserstoff abgeschieden, man sieht beständig feine Gasbläschen

emporsteigen. Der Versuch, der etwa ½ Stunde dauern sollte, wird 3mal

wiederholt; bleibt ~einmal~ die stetige Bläschenbildung aus, so ist die

Säure frei von schädlichen Metallen.

Der Elektrolyt muß ferner frei sein von Chlor, Salpetersäure und

salpetriger Säure, Arsenverbindungen und Essigsäure. Auch ganz minimale

Mengen dieser Substanzen sind dem Akkumulator sehr schädlich; sie wirken

nämlich zerstörend auf den Bleikern, indem sie Blei lösen. Die

Bleiverbindung wird durch den Strom zersetzt und die Verunreinigung wird

wieder frei usw. (s. Formation).

~Untersuchung auf Salpetersäure~: Man löst etwas Brucin in

konzentrierter Schwefelsäure und setzt der Schwefelsäureprobe einige

Tropfen der Lösung zu. Bei Gegenwart auch der geringsten Menge

Salpetersäure erfolgt Rotfärbung.

Stickstoffverbindungen können auch in der Weise nachgewiesen werden,

daß man in Wasser eine gleiche Menge konzentrierter Schwefelsäure

eintropfen läßt und der heißen Lösung etwas Indigolösung zusetzt. Wird

die Flüssigkeit entfärbt, so ist die Säure nicht brauchbar.

~Die Untersuchung auf Chlor~ ist mit besonderer Sorgfalt auszuführen.

5 cm³ (ca. 9 Gramm) Säure werden mit 50 cm³ destilliertem Wasser

gemischt[108]; nach 5-6 Stunden setzt man etwas Salpetersäure und

20prozentige Silbernitratlösung (Höllensteinlösung) zu. Nach

einstündigem Stehen darf die Flüssigkeit keine weiße Färbung,

höchstens ganz schwaches Opalisieren zeigen. (Es bildet sich bei

Gegenwart von Chlorverbindungen unlösliches, weißes Chlorsilber.)

~Arsenverbindungen~ werden durch eingeleiteten Schwefelwasserstoff in

braunes, unlösliches Schwefelarsen umgewandelt.

Zum Füllen der Elemente benutzt man verdünnte Schwefelsäure vom

spezifischen Gewichte 1,15 bis 1,17; sind die Positiven

Großoberflächenplatten, so kann die Säure etwas stärker sein. Die Dichte

der Säure wird bei den ersten Ladungen etwas größer, da die Paste noch

weiter formiert wird und hierbei Schwefelsäure frei wird. -- Da bei der

Vermischung von Schwefelsäure und Wasser eine starke Wärmeentwickelung

erfolgt und explosionsartige Erscheinungen auftreten, wenn man Wasser

in Schwefelsäure gießt, so muß man die Schwefelsäure in dünnem Strahle

unter Umrühren dem Wasser zusetzen. Mittels des Aräometers konstatiert

man, ob die Mischung das gewünschte spezifische Gewicht hat. Erst nach

dem Erkalten darf die Säure in die Akkumulatorengefäße gegossen werden.

Muß man einen Trichter benutzen, so verwende man einen solchen aus Glas

oder Porzellan.

Da die Untersuchung der Schwefelsäure und die Herstellung der Mischung

umständlich ist, so empfiehlt es sich, die Säure durch die

Akkumulatorenfabrik oder durch Handlungen zu beziehen, die von der

Akkumulatorenfabrik empfohlen werden.

Die Säure soll die oberen Kanten der Platten mindestens 1 cm überragen;

vor allem darf es nicht vorkommen, daß der obere Teil der Platten aus

der Säure herausragt. Im Laufe der Zeit ändert sich die Menge und die

Dichte der Säure, da Wasser verdampft, kleine Säureteilchen von den bei

der Ladung sich bildenden Gasblasen mitgerissen werden und die Kapazität

der Platten zu- bezw. abnehmen kann; wächst diese im Laufe der Zeit, so

wird bei der Entladung mehr Säure verbraucht und die Schwankungen der

Säuredichte werden größer. Meistens genügt es, durch Zusatz von

destilliertem Wasser[109] die Säure auf die richtige Höhe zu bringen;

von Zeit zu Zeit jedoch muß man die Säuredichte der einzelnen Zellen

sowohl im vollständig geladenen wie im vollständig entladenen Zustande

messen und eventuell Akkumulatorensäure hinzufügen (nie konzentrierte

Säure, da diese die Platten angreift). Man setzt am besten die Säure vor

Beginn der Ladung zu, indem die Gasblasen eine Vermischung bewirken. Im

entladenen Zustande beträgt die Säuredichte meist 1,15, im geladenen

Zustande kann sie bis 1,20 betragen. Eine zu niedrige Säuredichte

schadet übrigens dem Akkumulator nicht, wohl aber eine zu hohe

(Begünstigung der Sulfatierung, Verringerung der Lebensdauer). Säure,

die beim Nachfüllen verschüttet wird, ist sofort abzuwaschen, damit die

Isolatoren trocken bleiben.

Die Säuredichte mißt man mittels eines ~Aräometers~, dessen Körper so

flach ist, daß man es in den engen Zwischenraum zwischen den Platten

einführen kann. Sind die Zellen mit einem Deckel versehen, so benutzt

man ein ~Aräometer~ mit ~Saugheber~ und Gummiball. Bei genauen

Untersuchungen ist zu beachten, daß die Säure in der Nähe des

Gefäßbodens etwas konzentrierter ist. Durch Einblasen von Luft kann man

eine Vermischung herbeiführen.

In der folgenden Tabelle ist das spezifische Gewicht, das

Mischungsverhältnis und der Widerstand von 1 cm³ verdünnter

Schwefelsäure angegeben.

Spezifisches | Gewichts- | Grade | Widerstand eines

Gewicht bei | prozente | Baumé | Kubikcent.

15° | H₂SO₄ | | (angenähert)

=============+===========+=======+==================

1,10 | 14,35 | 13,0 | 2,2 Ohm

1,12 | 17,01 | 15,4 | 1,8 „

1,14 | 19,61 | 17,7 | 1,6 „

1,16 | 22,20 | 19,8 | 1,5 „

1,18 | 24,76 | 22,0 | 1,45 „

1,20 | 27,32 | 24,0 | 1,4 „

1,22 | 29,84 | 26,0 | 1,38 „

1,224 | 30,50 | 26,6 | 1,36 „ (Minimum)

Zuweilen verwendet man für die Füllung transportabler Akkumulatoren

~gelatinöse Schwefelsäure~, die aus Schwefelsäure, Wasserglas und

Asbest hergestellt wird. Die ~Trockenfüllung~ leidet an den Nachteilen,

daß der innere Widerstand des Elementes stark erhöht und die Kapazität

wesentlich verringert wird. Die Füllung muß mit einer Schicht flüssiger

Säure von etwa 5 mm Dicke bedeckt sein, ev. ist destilliertes Wasser

oder stark verdünnte Säure zuzusetzen.

Für Automobilbatterien verwendet man, da man die Säuremenge, um das

Gewicht zu verringern, möglichst klein macht, Säure von etwas höherer

Konzentration als bei Zellen für stationäre Anlagen; im geladenen

Zustande darf die Säuredichte den Wert 1,25 erreichen.

Muß eine Zelle ~geleert werden~, so zieht man die Säure mittels eines

Hebers ab; die Platten werden in destilliertem Wasser aufbewahrt. Die

betreffende Zelle muß, nachdem sie neu montiert ist, stark überladen

werden. Zu dem Zwecke schaltet man sie während der Ladung der Batterie

mit den anderen Zellen in Reihe, man verbindet sie also mit den beiden

benachbarten Zellen. Nach Beendigung der Ladung wird eine der beiden

Verbindungen beseitigt und der positive Pol des einen Nachbars mit dem

negativen Pole des anderen verbunden (~Überbrückung~). Unsere Zelle ist

also während der Entladung der Batterie ausgeschaltet. Bei der folgenden

Ladung wird sie wieder mitgeladen usw.

~Die Vorschriften für die Ladung und Entladung~ weichen in einzelnen

Punkten bei den verschiedenen Firmen voneinander ab, was ja schon durch

den Umstand erklärt werden kann, daß die Fabrikate verschieden sind. Die

folgenden Vorschriften dürften aber allgemein gültig sein.

Die ~erste Ladung~ (nach der Montage) soll, wenn eben möglich, ohne

Unterbrechung so lange fortgesetzt werden, bis bei allen Zellen an

beiden Elektroden reichlich Gas entwickelt wird. Ihre Dauer ist eine

große (24-48 Stunden), da die aktive Masse, besonders bei den negativen

Platten, an der Luft (während des Transportes, der Montage) verändert

wird, so daß eine nachträgliche Formierung erfolgen muß. Am längsten

dauert natürlich die erste Ladung, wenn die negativen Platten unformiert

versandt wurden.

Die späteren Ladungen sollen, wenn möglich sofort, spätestens aber 24

Stunden nach Beendigung der Entladung erfolgen (s. Sulfatierung). Falls

die ~Batterie stark erschöpft~ ist, was bei Betriebsstörungen, z. B. bei

einer Reparatur der Dynamo, vorkommen kann, so muß ~sofort~ gründlich

aufgeladen werden. Zu beachten ist, daß man den positiven Pol der

Batterie mit dem positiven Pole der Stromquelle verbinden muß (ev.

Polreagenzpapier benutzen). Der maximale Ladestrom (gewöhnlich gleich

der maximalen Entladestromstärke) darf nicht überschritten werden. Man

lädt so lange, bis bei sämtlichen Elementen der Batterie an beiden

Elektroden lebhafte Gasentwicklung erfolgt. Der Wärter hat die Pflicht,

bei jeder Ladung nachzusehen, ob alle Zellen gasen[110].

Finden täglich mehrere Teilladungen statt, so darf nur ~eine~ bis zur

vollen Gasentwicklung durchgeführt werden, die anderen dagegen sind

sofort abzubrechen, wenn an einer Elektrode Gasentwicklung beginnt.

Will man (im Laboratorium) große und kleine Zellen gleichzeitig laden,

so schaltet man zwei oder mehrere der kleinen Zellen parallel, bildet

aus diesen gleichsam einen größeren Akkumulator, oder man wählt den

Strom so, daß er der kleinsten Type angepaßt ist.

Es ist darauf zu achten, daß die mit dem Zellenschalter verbundenen

Elemente nicht zu lange überladen werden.

Auch dann, wenn eine Batterie nicht oder nur wenig benutzt wird

(Laboratorium), muß von Zeit zu Zeit, etwa alle 14 Tage, aufgeladen

werden (siehe Selbstentladung). Automobilbatterien sollen nach jeder

Fahrt geladen werden.

Die Ladestromstärke darf, wie wir bereits sahen, eine gewisse Größe

nicht überschreiten; sie ist, wenn an beiden Platten Gasentwicklung

erfolgt, auf etwa die Hälfte des ursprünglichen Wertes herabzusetzen.

Hierfür kann man verschiedene Gründe angeben. Wird die Gasentwicklung zu

stürmisch, so werden viele kleine Partikelchen der wirksamen Masse

losgesprengt. Ferner hat die Elektrodenspannung, wenn die Stromstärke

nicht vermindert wird, einen hohen Wert, und es kann sich

Überschwefelsäure bilden (s. S. 14). Auch wird bei starker

Gasentwicklung zu viel Säure verspritzt.

Bei Lichtanlagen arbeiten die Dynamo und Batterie parallel. Die Ladung

der Batterie muß, ehe der Parallelbetrieb beginnt, beendet sein, ein

~Nachladen~ bei ausgeschaltetem Ladeschalter ist unter allen Umständen

~zu vermeiden~, weil es zu einer Schädigung der mittleren Schaltzellen

führt.

Wir wollen uns dies an einem bestimmten Falle klar machen. Es handle

sich um eine Lichtanlage, bei der die Spannung in der Zentrale 115

Volt beträgt. Es sind 115:1,8 = 64 Zellen erforderlich; von diesen

seien 12 mit dem Doppelzellenschalter Verbunden. Die Ladung sei soweit

fortgeschritten, daß die Spannung jeder Zelle 2,2 Volt beträgt. Dann

werde zum Parallelbetrieb übergegangen. Die Ladung kann nur durch den

Entladeschalter geschehen (s. S. 173). Es können dann nur 115:2,2 = 52

Zellen Strom bekommen, die 12 letzten Zellen werden also nicht mit

geladen. Muß die Batterie später Strom abgeben, so sind anfänglich

115 : 2 = 58 Zellen an der Stromlieferung beteiligt. Die Zellen 53 bis

58 werden also überanstrengt, da sie bei der Nachladung keinen Strom

erhielten.

Die Akkumulatoren-Fabrik Akt.-Ges. schreibt für ihre Batterien vor, daß

unter normalen Verhältnissen etwa alle 3 Monate eine ~Ladung mit

Ruhepausen~ erfolgen soll (s. S. 114). Durch diese sucht man offenbar

einer beginnenden Sulfatation vorzubeugen. Die Ladung geschieht in der

Weise, daß die Maschine abgeschaltet wird, sobald an beiden Elektroden

die Gasentwicklung beginnt; die Batterie ist vom Netze zu trennen. In

diesem Ruhezustande soll sie mindestens 1 Stunde stehen bleiben. Dann

wird wieder geladen bis zur Gasentwicklung, wieder abgeschaltet etc.

Ladungen und Ruhepausen sollen solange aufeinander folgen, bis ~sofort~

nach dem Einschalten der Maschine Gasentwicklung beginnt. Bei den

Nachladungen soll die Stromstärke natürlich kleiner als die normale

sein. Dasselbe Verfahren soll angewandt werden, wenn die Batterie zu

stark beansprucht und wenn sie wiederholt ungenügend geladen worden ist.

Zellen, die voraussichtlich längere Zeit nicht benutzt werden, sind

gründlich aufzuladen (Selbstentladung); besonders schnell geht die

Selbstentladung bei Großoberflächenplatten vor sich.

Der Wärter hat die Pflicht, alle ~Zellen bei~ jeder ~Ladung~ zu

beobachten; besondere Aufmerksamkeit soll er den Schaltzellen zuwenden.

Es kommt zuweilen vor, daß eine ~Zelle~ gegen die anderen

~zurückbleibt~[111]; es erfolgt keine Gasentwicklung, wenn die Nachbarn

schon lange „kochen‟, die Säuredichte steigt nicht oder doch nur sehr

langsam an. Eine solche Zelle ist auf ~Kurzschluß~ zu untersuchen. Ein

solcher kann verursacht werden dadurch, daß sich eine Platte krümmt oder

dadurch, daß ein Fremdkörper in die Zelle hineinfällt oder daß aktive

Masse aus dem Gitter herausfällt. Er hat zur Folge, daß der Ladestrom

sich verzweigt und nur ein Bruchteil des Stromes durch die Säure fließt,

d. h. eine elektrochemische Wirkung ausübt. Nach der Ladung entlädt sich

die Zelle in sich selbst; denn der den Kurzschluß bewirkende Körper

bildet eine leitende Verbindung zwischen den beiden Polen. Bei einer

solchen Zelle tritt bald Sulfatierung ein, die mit einer

Kapazitätsabnahme verbunden ist.

Das Vorhandensein eines Kurzschlusses kann man mittels eines kleinen

Kompasses feststellen. Diesen legt man nacheinander zwischen zwei

benachbarte Fahnen; kommt man an eine Platte, die Kurzschluß hat, so

wird die Nadel durch das magnetische Feld des Stromes abgelenkt.

Die ~Vorschriften für die Entladung~ sind größtenteils schon in den

Betrachtungen des Kapitels 4 enthalten. Es sei daran erinnert, daß eine

gewisse Stromstärke nicht überschritten werden darf. Dies ist besonders

beim Experimentieren im Laboratorium etc. zu beachten. Ist man im

Zweifel, wie stark der Strom bei einem Versuche wird, so muß man einen

Rheostaten und ein Ampermeter mit einschalten, wie es in Fig. 25

angedeutet ist. In dieser soll _A_ den Apparat darstellen, dem Strom

zugeführt wird, _Amp._ ein Ampermeter, _W_ einen veränderlichen

Widerstand, _B_ die Batterie, _Voltm._ ein Voltmeter.

Die Frage, woran man erkennt, ob ein Akkumulator entladen ist, hat große

praktische Bedeutung (man vergleiche die Bemerkungen auf S. 102 und die

Darlegungen über die Erholung). Weiß man nicht bestimmt, ob man einer

Zelle noch Strom entnehmen darf, so verbindet man die Klemmen mit einem

Voltmeter und läßt das Element den der dreistündigen Entladung

entsprechenden Strom abgeben. Ist die Zelle erschöpft, so sinkt die

Klemmenspannung in kurzer Zeit auf 1,8 Volt. -- Dauert ein Versuch

längere Zeit, so sollte stets ein Voltmeter mit den Klemmen des

Elementes bezw. der Batterie verbunden sein (Schaltung s. Fig. 25).

[Illustration: Fig. 25.]

Um zu prüfen, wie groß noch ungefähr die Elektrizitätsmenge ist, die

man entnehmen darf, kann man das Aräometer benutzen. Kennt man die

Säuredichte der Zelle in geladenem und entladenem Zustande, so kann

man aus dem augenblicklichen spezifischen Gewichte einen Schluß über

den Energieinhalt ziehen. Weiß man z. B., daß die Säuredichte des

vollgeladenen Elementes 1,20 und diejenige der entladenen Zelle 1,16

ist, und findet man, daß das spezifische Gewicht den Wert 1,17 hat, so

enthält der Akkumulator noch ungefähr ¾ seiner Elektrizitätsmenge.

Elemente, die sehr selten oder nie ganz entladen werden, gehen in ihrer

Kapazität zurück. Soll dies vermieden werden, so müssen die Zellen von

Zeit zu Zeit, etwa alle 4-5 Wochen einmal, mit möglichst der

garantierten Kapazität beansprucht werden. Diese Vorschrift ist

besonders für solche von Wichtigkeit, die Anlagen in Schulen etc. zu

beaufsichtigen haben.

~Sulfatieren~, ~Krümmen~. Bei Batterien macht sich stärkere

~Sulfatierung~ in einer oder mehreren Zellen in der Weise bemerkbar, daß

bei der gewöhnlichen anfänglichen Ladespannung nur ein schwacher Strom

zustande kommt. Um die schadhafte Zelle herauszufinden, mißt man die

Spannung der Elemente einzeln mittels eines Voltmeters für geringe

Spannungen (Taschenvoltmeter bis 3 Volt); in stromlosem Zustande ist die

Klemmenspannung der betreffenden Zelle sehr klein. Bei der Ladung kann

in der kranken Zelle Gasentwicklung erfolgen, ohne daß ein chemischer

Umsatz an den Platten erfolgt.

Bedeckt das kristallinische Bleisulfat noch nicht die ganze Oberfläche,

oder ist es nur in sehr dünner zusammenhängender Schicht vorhanden, so

gelingt es meistens, die Zelle unter Anwendung einer höheren Spannung

(3-4 Volt) aufzuladen. (Im Laboratorium benutzt man am besten die

Thermosäule; bei größeren Batterien kann man den Ladestrom den

Schaltzellen entnehmen.) Während der Ladung schalte man ab und zu (etwa

nach je 10 Minuten) eine Ruhepause (5-10 Minuten) ein (S. 114). Nach der

ersten Ladung hat das Element noch nicht seine volle Kapazität. Man

behandelt daher die Zelle in der früher angegebenen Weise.

Die Sulfatierung ist in der Regel mit einem ~Krümmen~ der Platten

verbunden. Findet man, daß eine Platte die Neigung zum Werfen hat, so

schiebt man zwischen sie und die benachbarte Platte Glasstäbe, so daß

eine weitere Verringerung des Plattenabstandes nicht erfolgen kann, oder

man drückt die Platte durch breite flache Hölzer, deren Dicke gleich

dem Plattenabstand ist, gerade. Gelingt dies nicht, so ist die Platte

durch eine neue zu ersetzen. Die Kölner Akkumulatoren-Werke schreiben

vor, daß in Zellen, die dauernd zu arbeiten haben, Platten aus der

letzten Schaltzelle kommen, also Platten, die gut durchgearbeitet sind,

während die neuen Platten in die Schaltzellen eingesetzt werden.

Damit man beginnende Krümmung oder andere Fehler entdeckt, muß man von

Zeit zu Zeit eine Revision sämtlicher Zellen vornehmen. Man bedient sich

hierbei, besonders wenn es sich um große Zellen oder um Elemente in

Holzkästen handelt, einer ~Ableuchtlampe~, d. h. einer elektrischen

Lampe mit Schutzkorb, Schutzglas, einer Schlauchleitung und einem

Stöpsel für Wandkontakt[112].

~Automobilzellen~ sind von Zeit zu Zeit, unter normalen Verhältnissen

alle drei Monate, zu ~reinigen~. Die Plattensätze werden zu dem Zwecke,

nachdem die Batterie entladen ist, zusammen mit dem Deckel vorsichtig

aus den Kasten herausgehoben, durch mehrmaliges Heben und Senken in

destilliertem Wasser abgespült; die Kasten werden entleert und

gereinigt, dann werden die Plattensätze wieder eingeschoben und Säure

vom spez. Gew. 1,16-1,17 zugesetzt. Nach jeder Reinigung muß eine

gründliche Aufladung mit etwa dem halben normalen Ladestrom erfolgen.

Im Übrigen sei bemerkt, daß die Firmen genaue Vorschriften über die

Behandlung der von ihnen gelieferten Batterien geben und daß sie gegen

eine jährliche Prämie die Überwachung und Instandhaltung der Batterien

übernehmen (~Akkumulatorenversicherung~).

~Die Lebensdauer~ des ~Akkumulators~ hängt in hohem Maße von der Art der

Behandlung ab. Über diese können allgemein gültige Angaben kaum gemacht

werden. Dünne Platten, wie sie für Traktionszwecke benutzt werden, die

mit relativ hoher Stromdichte beansprucht werden, müssen nach 100 bis

200 Entladungen ausgewechselt werden. Planté-Platten haben eine andere

Widerstandsfähigkeit als Faure-Platten. Auch spielt die Art der

Formation eine wichtige Rolle; eine zu stark beschleunigte Formierung

scheint die Lebensdauer ungünstig zu beeinflussen.

Werden bei der Formation dem Elektrolyten Chemikalien zugesetzt, die

Blei chemisch angreifen, so kann es leicht vorkommen, daß in den Platten

geringe Mengen dieser Substanzen zurückbleiben und in die

Akkumulatorensäure gelangen. Das Blei des Trägers wird im Laufe der Zeit

„angefressen‟, so daß die mechanische Festigkeit immer kleiner wird.

Die Lebensdauer der positiven Platten ist durch die Zeit gegeben, bis zu

welcher das Blei der Rippen und des Kerns durch Umwandlung in Superoxyd

aufgebraucht wird (s. Lokalaktion, S. 110); die mechanische Festigkeit

der Platten wird geringer und ihr Widerstand größer. Daraus ergibt sich,

daß die Menge des festen Bleies in hohem Grade maßgebend ist für die

Lebensdauer der positiven Platten.

Bei älteren negativen Platten geht der Bleischwamm langsam in festes,

dichtes Blei über, er schrumpft unter beträchtlicher Volumänderung

zusammen; es bilden sich Risse, und der Zusammenhang zwischen der

Unterlage und der aktiven Masse wird gelockert. Man nennt diese

Erscheinung ~Schrumpfen~, ~Sintern~, ~Verbleiung~. Sie ist natürlich mit

einer Kapazitätsabnahme verbunden, da die Säure nicht mehr in das Innere

eindringen kann. Durch Zusatz gewisser indifferenter Substanzen (z. B.

Koks, Bimsstein) in fein verteiltem Zustande zu dem Breie, den man in

die Gitter schmiert, soll das Sintern verhindert bezw. verlangsamt

werden (s. S. 136).

Durch zu starke Beanspruchung der negativen Platten wird das Schrumpfen

beschleunigt. Daher dürfte ein weiteres Mittel, dem Verbleien

vorzubeugen, darin bestehen, die Kapazität der Bleischwammplatten von

vornherein größer zu wählen als die der positiven Elektroden.

Vor allem muß sich jeder, der Akkumulatoren benutzen will, mit den

Vorgängen im Akkumulator und mit seinen Eigentümlichkeiten genau bekannt

machen und sich von vornherein daran gewöhnen, mit der nötigen Vorsicht

zu Werke zu gehen.

[107] Siehe Zentralblatt für Akkumulatorentechnik 1907, S. 30 oder E.

T. Z. 1907, S. 611.

[108] Das betr. Glas ist mit destilliertem Wasser gut auszuspülen.

[109] Das destillierte Wasser ist auf Chlor zu untersuchen, s. S. 139.

[110] Alle Zellen mit Ausnahme der Schaltzellen müssen zu gleicher

Zeit und gleichmäßig zur Gasentwicklung gelangen.

[111] Ist ein Doppelzellenschalter vorhanden, so können

zurückgebliebene Schaltzellen in der Weise nachgeladen werden, daß man

sie zwischen Lade- und Entladehebel nimmt. Durch diese Zellen geht

dann der ganze von der Dynamo abgegebene Strom, der natürlich den

maximalen Ladestrom nicht überschreiten darf. Bei anderen Zellen

wendet man die Überbrückungsmethode an (s. S. 142).

[112] Zum ~Reinigen der Akkumulatoren~ kann man einen Apparat

benutzen, der zum Absaugen des Schlammes dient. Er besteht aus einer

Luftpumpe und Vakuumkessel, an dem ein Schlauch mit passendem

Bleimundstück angeschlossen ist Man zieht zuerst die Säure ab, saugt

dann den Schlamm ab und füllt wieder ein. Das Herausnehmen der Platten

ist also überflüssig.

Achtes Kapitel.

Der alkalische Akkumulator.

An den Bleiakkumulatoren wird als ein Nachteil getadelt, daß sie ein im

Vergleich zu ihrer Leistung großes Gewicht haben. Dieses ist in erster

Linie bedingt durch das hohe spezifische Gewicht und das große

elektrochemische Äquivalent des Bleies. Auch der Umstand, daß Blei ein

weiches Metall ist, wäre hier zu erwähnen. Der Träger der aktiven Masse

muß nämlich aus Blei bestehen, die Platten müssen, damit sie genügend

fest sind, eine ziemlich große Dicke haben. Endlich ist der

Bleiakkumulator auch deshalb ein schwerer Akkumulator, weil der

Elektrolyt in verhältnismäßig großer Menge vorhanden sein muß. Denn die

Säure ist an dem chemischen Umsatze beteiligt, so daß man gezwungen ist,

pro Amperstunde eine gewisse Säuremenge zu verwenden. Wird die Säure

knapp bemessen, so sinkt ihre Dichte während der Entladung stark; dies

hat zur Folge, daß der innere Widerstand größer und die

elektromotorische Kraft kleiner wird. Nimmt man wenig, aber ziemlich

stark konzentrierte Säure, so wird die Sulfatierung begünstigt und die

Lebensdauer verringert. Das Gewicht der Säure beträgt bei stationären

Akkumulatoren etwa 20% des Gesamtgewichtes. Was das Gewicht der Platten

anbelangt, so kann man durch Verringerung der Dicke das Verhältnis

zwischen Leistung und Gewicht wesentlich verbessern. Eine derartige

Steigerung der Leistung pro Kilogramm Zellengewicht wird aber nur auf

Kosten der Lebensdauer erkauft. Nach E. ~Sieg~[113] haben Zellen der

Kölner Akkumulatorenwerke für Traktionszwecke (Automobile), die ca. 30

Wattstunden pro Kilogramm geben, als mittlere Lebensdauer nur ca. 100

Entladungen.

Es gibt nun zwei Möglichkeiten, einen leichteren Akkumulator zu

konstruieren, nämlich erstens Metalle zu verwenden, deren spezifisches

Gewicht und elektrochemisches Äquivalent kleiner ist als bei Blei[114],

zweitens das Elektrodenmaterial und den Elektrolyten so zu wählen, daß

der Elektrolyt bei Stromzufuhr und Stromentnahme seine Konzentration

nicht ändert.

Nach beiden Richtungen hin sind von zahlreichen Erfindern schon seit

mehr als 20 Jahren Versuche angestellt worden.

Verdünnte Schwefelsäure hat folgende wertvolle Eigenschaften: 1. sie

leitet den elektrischen Strom sehr gut (natürlich im Vergleich zu

anderen Elektrolyten), 2. sie verändert sich an der Luft nicht, 3. sie

bleibt in dem Gefäße, in dem sie sich befindet, sie kriecht nicht, wie

es viele andere Lösungen tun, an den Wänden langsam empor. Will man an

der Verwendung der verdünnten Schwefelsäure für einen Sammler

festhalten, so hat man unter den Metallen keine große Wahl, da sich

die meisten bezw. ihre Oxyde in diesem Elektrolyten lösen.

Beachtung verdient hier vor allem das ~Kupferoxyd-Zink~-Element

(Lalande, Edison, Wedekind), das als Vorläufer des Edison-Akkumulators

bezeichnet werden kann. Als Elektrolyt dient Natron- oder Kalilauge. Das

Kupferoxyd verliert während der Entladung seinen Sauerstoff, das Zink

geht als Zinkhydroxyd in Lösung. Das entstandene poröse und schwammige

Kupfer nimmt an der Luft, besonders wenn es erhitzt wird, Sauerstoff

auf.

Wir wenden uns jetzt zu dem Hauptgegenstande dieses Kapitels, nämlich zu

dem ~Edison-Akkumulator~. ~Darrieus~[115] beschäftigte sich vor etwa 18

Jahren schon mit der Herstellung eines Akkumulators, bei dem an Stelle

des schweren Bleies andere Metalle und als Elektrolyt Kali- oder

Natronlauge benutzt werden sollten. Unter den Metallen, die er aufzählt,

befinden sich auch Eisen, Nickel, Kadmium. Im Jahre 1899 wurde dem

Schweden ~Jungner~ ein Patent erteilt, das sich auf einen alkalischen

Akkumulator mit Silber- und Kupferelektroden bezieht. Die Versuche

erstreckten sich aber auch auf Eisen, Nickel und Kadmium. Es sind etwas

mehr als 8 Jahre her, als Dr. Kenelly die Aufmerksamkeit der ganzen Welt

auf eine neue Erfindung Edisons lenkte, nämlich auf ein Element, das

nach den Nachrichten, die zu uns gelangten, berufen zu sein schien, dem

biederen Bleiakkumulator den Todesstoß zu versetzen. Die ersten Zellen,

die D-Zellen, kamen i. J. 1903 nach Europa. Aber sie wurden schon nach

kurzer Zeit vom Markte zurückgezogen. Später wurde die Fabrikation der

H-Zellen in großem Maßstabe aufgenommen, auch in Berlin (Deutsche

Edison-Akkumulatoren-Company). Diese wird im Folgenden ausführlich

besprochen werden.

Edison hatte sich die Aufgabe gestellt, einen Akkumulator herzustellen,

der nicht nur pro Wattstunde ein geringeres Gewicht als der

Bleiakkumulator haben sollte, sondern auch gegen schlechte Behandlung

unempfindlich sein sollte. Inwiefern es Edison gelungen ist, dieses

Ziel zu erreichen, werden wir später sehen.

~Vorgänge in der Edison-Zelle.~ Die wirksame Masse der positiven

Elektrode besteht aus Nickelhydroxyd, Ni(OH)₂, dem etwa 20% eines

flockigen Graphits zugesetzt werden. Der Graphitzusatz bewirkt nicht nur

eine Verbesserung der Leitfähigkeit der aktiven Masse, sondern er

verhindert auch ein Aufschwemmen der Masse bei der Ladung; in erster

Linie aber soll seine Bedeutung darin liegen, daß er trotz der starken

Pressung der Masse (s. unten) eine gewisse Porosität gewährleistet. Als

negatives Elektrodenmaterial wird Eisenhydroxyd verwendet, dem ca. 10%

Quecksilberoxyd beigemischt werden. Letzteres dient dazu, die

Leitfähigkeit der Masse zu verbessern, und soll dazu beitragen, die

Zelle gegen starke Stromstöße unempfindlich zu machen. Welche Vorgänge

sich in der Zelle bei Stromdurchgang abspielen, steht noch nicht mit

Sicherheit fest. Nach ~Elbs~[116] wird das Eisenhydroxyd durch

Wasserstoff zu Eisen reduziert, während Nickelhydroxyd durch OH

(hervorgegangen aus OH-Ionen) auf eine höhere Oxydationsstufe gebracht

wird. Die Vorgänge, die sich bei der Ladung und Entladung abspielen,

kann man durch die Gleichung darstellen:

Fe(OH)₂ + 2Ni(OH)₂ ⇄ Fe + 2Ni(OH)₃.

Der Effekt ist also ein solcher, als ob bei der Ladung zwei OH von der

negativen zur positiven Elektrode wanderten, und umgekehrt bei der

Entladung. Elbs fand auch, daß die elektromotorische Kraft von der

Konzentration der Lauge abhängig ist. Nach der obigen Reaktionsgleichung

ist die Kalilauge (21%) an dem chemischen Umsatze nicht beteiligt.

~Förster~[117] wies aber nach, daß die Kalilauge nach der Entladung

weniger Wasser enthält als am Ende der Ladung. Es scheint demnach, als

ob die vorige Gleichung die Vorgänge nicht genau wiedergäbe. (Möglich

wäre es allerdings, daß Wasserstoff und Sauerstoff von dem

Elektrodenmaterial absorbiert werden.)

J. ~Zedner~ hat unter Leitung von Prof. ~Dolezalek~[118] Untersuchungen

über den ~Eisen-Nickel-Akkumulator~ angestellt. Er fand, daß die

positive Elektrode im geladenen Zustande Ni(OH)₃, im entladenen Zustande

Ni(OH)₂.2H₂O enthält. Während der Entladung wird also dem Elektrolyten

Wasser entzogen. Dem entsprechend müßte die elektromot. Kraft von der

Konzentration der Lauge abhängig sein, was auch in der Tat der Fall ist.

Die Entladung erfolgt in zwei Stufen; zuerst wird das Nickelhydroxyd in

Hydroxydul umgewandelt; die zweite Stufe beruht auf der Verbindung des

Sauerstoffs mit Wasserstoff, der während des Ladens von der wirksamen

Masse und zwar zumeist von dem ihr beigemischten Graphit eingeschlossen

wurde.

~Roloff~[119] ist der Ansicht, daß außer der von Elbs angegebenen

Reaktion noch eine andere stattfindet, wie der stufenweise erfolgende

Abfall des Potentials der Eisenelektrode beweise. Das Ni(OH)₂, das auf

den entladenen Platten ist, hat keine grüne Farbe. Er fand, daß Ni(OH)₂

schwarz wird, wenn es Wasser addiert, z. B. ist das Hydrat Ni(OH)₂.2H₂O

schwarz.

Nach der Reaktionsgleichung kommen auf 1 Atom Eisen, das oxydiert wird,

2 Atome Nickel, die an dem Umsatze beteiligt sind; dem entsprechend ist

bei Edison die Zahl der Nickelektroden eine doppelt so große wie

diejenige der Eisenelektroden.

Da die Kalilauge an dem Umsatze nicht beteiligt ist, so kann der Abstand

zwischen den Elektroden sehr klein gemacht werden. Dies ist auch aus dem

Grunde von Wert, weil die Anzahl der Platten, um eine bestimmte

Kapazität zu erreichen, eine große sein muß. Die Nickel- und Eisenmasse

nämlich leiten den Strom sehr schlecht, wahrscheinlich ist auch ihre

Porosität wegen des hohen Druckes, dem sie bei der Fabrikation

ausgesetzt werden, eine sehr geringe; der chemische Umsatz ist aber,

obschon der Elektrolyt nicht an ihm beteiligt ist, nur dort möglich, wo

die aktive Masse mit der Lauge in Berührung ist. Die Umwandlungen

erfolgen daher nur in einer außerordentlich dünnen Oberflächenschicht.

Man muß also eine verhältnismäßig große Anzahl von Platten benutzen, um

eine gewünschte Kapazität zu erhalten. Die Ersparnis an Elektrolyt, die

man durch das nahe Zusammenrücken der Platten erzielt, wird, wie man

leicht einsieht, dadurch wieder z. T. illusorisch, daß man die Anzahl

der Platten vergrößern muß.

~Konstruktion der Edison-Zelle.~ Die positive aktive Masse gewinnt

Edison dadurch, daß er aus einer Nickelnitratlösung durch

Magnesiumhydroxyd das grüne Nickelhydroxydul, Ni(OH)₂ fällt; dieses wird

durch Chlor zu Nickelhydroxyd Ni₂(OH)₆ oxydiert. Die negative Masse wird

aus Eisenoxyd hergestellt, über dieses wird bei etwa 250° lange Zeit

trockener Wasserstoff geleitet, das Fe₂O₃ wird in Fe₃O₄ umgewandelt.

[Illustration: Fig. 26.]

Die Konstruktion der positiven und negativen Elektroden stimmt,

wenigstens bei der H-Type, überein. Das aktive Material, dem Graphit

bezw. Quecksilberoxyd (s. oben) zugesetzt wird, wird von kleinen Taschen

(77 mm × 13 mm) aufgenommen, die aus dünnem, vernickeltem Eisenblech

hergestellt werden[120]. Dieses ist perforiert, damit der Elektrolyt

Zutritt hat; auf 1 cm² kommen fast 300 Löcher. Eine größere Anzahl

dieser Taschen wird in ein Gitter aus vernickeltem Stahlblech eingesetzt

(s. Fig. 26). Die Platte wird dann sehr stark gepreßt, so daß die

Taschen fest und mit gutem Kontakte in dem Rahmen sitzen. In einer

zweiten Presse werden die Taschenwände in der Querrichtung gewellt. Die

Platten haben oben einen mit einer runden Öffnung versehenen Ansatz.

Durch diese wird beim Einbau ein Eisenbolzen geschoben; zwischen je 2

Platten wird eine Eisenscheibe gelegt, um den richtigen Abstand zu

erhalten und zu sichern. Platten und Scheiben werden durch Schrauben an

den Enden der Bolzen gegeneinander gedrückt. Der Bolzen trägt einen

vertikalen Eisenstab, den Polbolzen (s. Fig. 27). Wie schon bemerkt,

enthält die Zelle doppelt so viele Nickelelektroden wie Eisenelektroden,

die Reihenfolge ist also: Nickel, Eisen, Nickel; Nickel, Eisen, Nickel

usw. Zur Isolierung der Platten verschiedenen Potentials gegeneinander

dienen Hartgummistäbe.

[Illustration: Fig. 27.]

Der Plattensatz kommt in eine vierkantige Kanne aus vernickeltem

Eisenblech, das, um seine Festigkeit zu erhöhen, gewellt ist (s. Fig.

27); er ist gegen den Boden der Kanne durch Hartgummiprismen isoliert

und gegen die Seitenwände durch dünne Hartgummiformstücke. Die Zelle

wird durch einen Deckel verschlossen, durch den die beiden Polbolzen

hindurchgehen, die durch übergeschobene Hartgummibüchsen und

Weichgummiringe gegen den Deckel isoliert sind. Der Deckel ist mit einer

Füllöffnung und einem Ventil versehen, durch das die bei der Ladung in

großer Menge sich bildenden Gase entweichen; es ist so eingerichtet, daß

die mitgerissenen Teilchen des Elektrolyten zurückgehalten werden.

Der Elektrolyt soll stets ca. 12 mm über Oberkante der Platten stehen.

Den richtigen Stand der Kalilauge konstatiert man mit Hilfe eines

Glasrohres mit kleiner Ausflußöffnung, das man wie eine Pipette benutzt.

Sinkt der Stand der Flüssigkeit unter das vorgeschriebene Maß, so ist

destilliertes Wasser nachzufüllen.

[Illustration: Fig. 28.]

Vor einiger Zeit hat Edison die Nickelelektrode wieder anders gestaltet.

Die Taschen haben eine runde Form erhalten (s. Fig. 28). Sie sind aus

spiralig gewundenem, fein gelochtem Stahlband gefertigt und werden mit

Hilfe von Stahlringen außerordentlich verstärkt. Das Nickelhydroxyd

wird nicht mehr mit Graphit sondern mit Nickelflocken vermischt, auch

soll etwas Wismutoxyd beigemengt werden. Der Kaliumlösung wird eine

geringe Menge von Lithium zugesetzt. Die Gasentwickelung soll bei der

neuen Type (Type A) geringer[121] und die Leistung bei gleichem Gewichte

etwa 25% höher[122] sein als bei der H-Type.

Die ~Edison-Zelle im Betriebe~. Die elektromotorische Kraft der

geladenen Zelle beträgt etwa 1,5 Volt. Wird sie mit der normalen

Stromdichte, d. h. derjenigen, die der 3¾-stündigen ~Entladung~

entspricht, beansprucht, so beträgt, wie man aus der Fig. 29 ersieht,

die anfängliche Klemmenspannung etwas weniger als 1,4 Volt, gegen Ende

der Entladung etwa 1,15 Volt. Im Mittel beläuft sich die Nutzspannung

auf 1,23 Volt. Sie ist noch geringer, wenn mit stärkerem Strome entladen

wird.

[Illustration: Fig. 29.]

Die Stromstärke bei der normalen ~Ladung~, die auch rund 3¾ Stunde

dauert, ist größer als die Entladestromstärke; z. B. wird die Type H₂₇

mit 45 Amp. entladen und mit 65 Amp. geladen. Wie die Klemmenspannung

verläuft, ist aus der Fig. 29 zu ersehen. Nach etwa 3⅓ Stunden hat also

die Spannung den Wert 1,8 Volt; man soll dann noch 30-40 Minuten weiter

laden. Da die Zelle schon kurz nach Beginn der Ladung gast (daher der

niedrige Wirkungsgrad) und die Konzentration des Elektrolyten nur sehr

wenig schwankt, so ist es, wenn man ein Voltmeter nicht benutzt, nicht

möglich, anzugeben, wann das Ende der Ladung nahe ist. Am besten lädt

man dann mit vorgeschriebener Stromstärke und hört nach 3¾ Stunden auf;

allerdings vergeudet man, wenn die Batterie nicht erschöpft war, unter

Umständen viel Energie. --

Vor Beginn der Ladung soll man sich von dem Stande des Elektrolyten

überzeugen und ev. nachfüllen. Ein Zusatz von Wasser ist nach jeder

zweiten oder dritten Ladung nötig. Die Konzentration der Lauge nimmt

langsam ab, da durch die Gase trotz des Ventils kleine Partikelchen des

Elektrolyten mitgerissen werden; nach ca. 300 Entladungen soll der

Elektrolyt erneuert werden. Die mitgerissenen Laugeteilchen sammeln sich

auf dem Deckel und „bilden im Laufe der Zeit einen weißlichen,

kristallinischen Niederschlag, der durch gelegentliches Reinigen mit

einem Tuch oder Pinsel entfernt wird‟ (~Kammerhoff~ l. c. S. 43).

~Wirkungsgrad~ und ~Nutzeffekt~, die wie beim Bleiakkumulator von der

Stromstärke und der zwischen Ladung und Entladung liegenden Zeit

abhängig sind, haben ziemlich niedrige Werte; sie werden bei 3¾stdg.

Ladung und Entladung zu 72% und 52% angegeben. Die ~Kapazität~ ist viel

weniger von der Entladezeit abhängig als beim Bleiakkumulator. Sie

nimmt übrigens im Laufe der Zeit ab; diese Abnahme ist abhängig von der

Beanspruchung; nach etwa 600 Entladungen mit stark schwankendem

Stromverbrauch, wie er beim Elektromobilbetrieb vorkommt, ist die

Kapazität um etwa 15% gesunken.

~Vergleich zwischen Blei- und Edison-Akkumulator.~ Die Endspannung

bei dem Edison-Akkumulator sei 1,15 Volt, beim Bleiakkumulator ist

sie 1,8 Volt. Für eine 110 Volt-Anlage sind also 110:1,15 = 96

Eisen-Nickel-Zellen, dagegen nur 110:1,8 = 61 Bleiakkumulatoren

erforderlich. Weiterhin folgt, daß die Anzahl der mit dem Zellenschalter

zu verbindenden Elemente bei Verwendung von Edison-Zellen bedeutend

größer ist als bei Benutzung von Bleiakkumulatoren. Was die Überwachnung

und Wartung anbelangt, so sind diese, soweit es sich um stationäre

Anlagen handelt, für Bleiakkumulatoren einfacher als für

Edison-Zellen[123], besonders wenn erstere in Glasgefäße eingebaut sind.

Andererseits hat aber die Edison-Zelle manche Vorzüge vor ihrem älteren

Rivalen voraus; vor allem ist sie gegen Überanstrengung, sei es daß

diese in zu weitgetriebener Entladung, z. B. bis zu 0,5 Volt Spannung,

oder in Entnahme anormal starken Stromes besteht, fast ganz

unempfindlich; ferner kann die Zelle im entladenen Zustande lange

stehen, ohne daß sie Schaden leidet, und daher ist das oft höchst

lästige Nachladen, das bei Bleiakkumulatoren erfolgen muß, wenn die

Batterie längere Zeit nicht benutzt wird, überflüssig; endlich sind zu

erwähnen die große mechanische Festigkeit, verbunden mit der

Widerstandsfähigkeit gegen Stöße, und der feste Halt der wirksamen

Masse.

Diese Eigenschaften sind in manchen Fällen so wertvoll, daß man die

Mängel gern mit in den Kauf nimmt. Das Hauptgebiet, das sich der

Edison-Akkumulator zu erobern gedenkt, ist das Elektromobil. Hier

spielen das Gewicht pro Einheit der Leistung und die Raumbeanspruchung

eine maßgebende Rolle. Wir wollen zusehen, welcher von den beiden

Akkumulatoren in dieser Hinsicht den Vorzug verdient. Dem schon mehrmals

erwähnten Buche von ~Kammerhoff~ entnehme ich, daß die Type H₂₇, d. h.

die H-Type mit 27 normalen Platten, für jedes Kilogramm Totalgewicht 24

Wattstunden leistet[124]; unter Totalgewicht ist das Gewicht der

kompletten Zelle inkl. Holzträger zu verstehen. Der Berechnung liegt

3¾stündige Entladung zugrunde. In einem Vortrage von ~Roloff~ findet man

die Angaben, daß man erhält

bei einem stationären Bleiakkumulator pro 1 kg Gew. 8 W-Std.,

„ „ transportablen[125] „ „ „ „ 32,5 „ ,

5stündige Entladung vorausgesetzt. Will man unparteiisch urteilen, so

muß man bei dem transportablen Bleiakkumulator auch 3¾stünd. Entladung

annehmen. Die dieser Zeit entsprechende Kapazität kann zu 5-6% geringer

angenommen werden als die bei 5stündiger Entladung; auch ist zu

berücksichtigen, daß die mittlere Klemmenspannung etwas kleiner ist. Auf

keinen Fall aber bedeutet der Edison-Akkumulator, wenn es sich um

transportable Zellen handelt, die in 3-4 Stunden entladen werden sollen,

einen Fortschritt hinsichtlich einer Gewichtsverringerung[126].

~Peters~[127] gelangt zu der Ansicht, daß der Edison-Akkumulator in

keiner Hinsicht mit dem Bleiakkumulator konkurrieren könne.

~Graefenberg~ findet, daß der Edison-Akkumulator 16-18 Wattstunden pro

1 kg Gesamtgewicht leiste.

Die Zahlen ändern sich aber zugunsten der Edison-Zelle, wenn es sich um

schnelle Entladungen handelt, indem nämlich die Kapazität der Bleizelle

in viel höherem Maße von der Entladedauer abhängig ist als diejenige der

Edison-Zelle. Auch spricht die Lebensdauer ein wichtiges Wort mit, und

diese dürfte bei Bleiakkumulatoren, die 25-30 Wattstunden pro 1 kg

Gewicht leisten, keine besonders große sein; wie es in dieser Hinsicht

mit den Edison-Zellen bestellt ist, darüber fehlen noch unparteiische

Angaben.

Was die Raumbeanspruchung anbelangt, so hat der Bleiakkumulator von

vornherein einen Vorsprung, weil er eine viel höhere mittlere Spannung

hat als die Edison-Zellen (Verringerung der Zellenzahl). ~Kammerhoff~

berechnet, daß die Type H₂₇ bedarf

bei 3¾stdg. Entladung pro 1 Kilowattstd. 31,17 l,

„ 1¼ „ „ „ 1 „ 35,07 l;

angenommen ist, daß je 6 Zellen in einen Holzkasten eingebaut sind. Für

eine Bleizelle, die für Elektromobilbetrieb bestimmt ist, wird

angegeben, daß ohne Holzkasten erforderlich sind

bei 5stdg. Entladung pro 1 Kilowattstd. 13,08 l,

„ 1 „ „ „ 1 „ 25,46 l.

Nach ~Roloff~ sind für transportable Bleizellen 12 l pro Kilowattstunde

und für die Edison-Zelle 19 l erforderlich. Auch hier fragt es sich, ob

die Raumverringerung nicht auf Kosten der Lebensdauer erkauft ist.

Die Angaben, die man über die Lebensdauer der für Elektromobilbetrieb

bestimmten Batterien findet, widersprechen sich. Während ~Joly~ in dem

(a. S. 160) zitierten Aufsatze behauptet, daß der Bleiakkumulator

3000-3500 Meilen leiste, die Edison-Zelle aber nur 2500 Meilen,

berechnet ~Kammerhoff~ (l. c. S. 152), daß die Lebensdauer des

Bleiakkumulators im günstigsten Falle 9750 Wagenkilometern und

diejenige einer um etwa 30% leistungsfähigeren Edison-Batterie 54000

Wagenkilometern entspreche. Natürlich sind auch die Preise für die

Batterien in Rechnung zu setzen. Übernimmt die Fabrik gegen Zahlung

einer gewissen Summe, sei es pro Jahr oder sei es pro Wagenkilometer,

die volle Unterhaltung (inkl. Erneuerung der Platten), so spielt die

Lebensdauer für den Besitzer des Wagens keine Rolle, und es treten

dann die früher erörterten Faktoren um so mehr in den Vordergrund.

Ein definitives Urteil über den Wert des Eisen-Nickel-Akkumulators kann

noch nicht gefällt werden; man muß berücksichtigen, daß er erst einige

Jahre alt ist, während der Bleiakkumulator auf eine etwa 25jährige

Vergangenheit zurückblicken kann, während deren an seiner

Vervollkommnung Tausende von Theoretikern und Praktikern gearbeitet

haben. Einstweilen kann der Edison-Akkumulator nur in einigen

beschränkten Anwendungsgebieten mit dem Bleiakkumulator erfolgreich

konkurrieren.

Der ~Zink-Nickel-Sammler~ ist einstweilen nur von theoretischem

Interesse und soll nur der Vollständigkeit halber erwähnt werden. Analog

wie die Nickelplatten des Edison-Akkumulators lassen sich Masseplatten

aus Zink herstellen. Der Masse wird Graphit und Pottasche zugesetzt,

ersterer verhindert, daß der bei der Ladung sich bildende Zinkschwamm

zusammensintert, die Pottasche löst sich, und es bilden sich Hohlräume,

die beim Quellen der Masse Platz gewähren.

[113] E. T. Z. 1905 S. 301.

[114] Letzteres ist für zweiwertiges Blei 103,2, für zweiwertiges

Nickel nur 29,3.

[115] S.: A. ~Kammerhoff~. Der Edisonakkumulator. Berlin, 1910.

[116] E. T. Z. 1905, S. 756.

[117] Zeitschr. für Elektrochemie 1908, Nr. 21.

[118] Zeitschr. für Elektrochemie 1906, S. 463 oder E. T. Z. 1906, S.

999.

[119] E. T. Z. 1905, S. 756.

[120] Aus der aktiven Masse werden kleine Briketts von etwa 1 mm Dicke

hergestellt.

[121] Siehe Elektrische Kraftbetriebe und Bahnen, 1910, Nr. 23

(Kammerhoff) oder E. T. Z. 1910, S. 404.

[122] Siehe The Electrical Times, 1910 (17. Nov.).

[123] Man vergleiche die Vorschriften über Ladung, Entladung usw.

[124] Für die neueste Type werden 30 Wattstunden pro 1 kg Totalgewicht

angegeben. Siehe E. T. Z. 1910, S. 404.

[125] Ohne Holzkasten oder dgl.

[126] Über die neueste Type (s. S. 159) liegt noch zu wenig

Beobachtungsmaterial vor.

[127] E. T. Z. 1908, S. 1232.

[128] Zentralblatt für Akkum. u. Galvanotechnik 1908, S. 49.

Neuntes Kapitel.

Die Verwendung der Akkumulatoren.

Die Verwendung der Akkumulatoren ist eine so vielseitige, daß es ganz

ausgeschlossen ist, sie in diesem kleinen Werkchen auch nur einigermaßen

erschöpfend zu behandeln.

1. Am wichtigsten ist die ~Verwendung~ der Akkumulatoren ~in

elektrischen Anlagen~. Wir beschränken uns hier auf den einfachsten

Fall, nämlich auf die ~Zweileiteranlage~, bei der die Batterie parallel

zur Dynamo geschaltet wird. Machen wir uns zunächst klar, welchen

~Nutzen~ die Verwendung ~der Akkumulatoren~ gewährt. Eine Lampe brennt

nur dann ruhig, wenn die Potentialdifferenz zwischen den

Zuleitungsdrähten konstant ist. Bei reinem Maschinenbetrieb ist es aber

ganz unmöglich, in einer Anlage mit stark schwankendem Konsum die

Klemmenspannung der Dynamo konstant zu halten[129]. Ist nun eine

Akkumulatorenbatterie parallel zur Dynamo geschaltet, so werden durch

sie die Schwankungen ausgeglichen, so daß die Lampen ein gleichmäßiges

Licht ausstrahlen. Ja, man kann, wenn man Akkumulatoren zu Hilfe nimmt,

Kraftmaschinen benutzen, die an und für sich nicht sehr regelmäßig

laufen, z. B. Wasserräder. Sodann ermöglichen die Akkumulatoren eine

ökonomische Ausnutzung der Maschinen. Bekanntlich nämlich arbeiten

Dampfmaschinen und Dynamos mit dem günstigsten Wirkungsgrade, wenn sie

voll belastet sind. Ist nun der Konsum gering, so kann die Dynamo Strom

an die Batterie abgeben; wird die Netzbelastung so groß, daß ~eine~

Dynamo zu stark belastet sein würde und ~zwei~ zu schwach, so gibt die

Batterie so lange Strom ab, bis es sich lohnt, die zweite Dynamo in

Betrieb zu setzen. In den frühen Morgen- und späten Abendstunden ist die

Energieabgabe der Zentrale meistens so gering, daß eine Dynamomaschine

verhältnismäßig schwach belastet sein würde. Man überträgt dann der

Batterie die Stromlieferung. Hierdurch wird nicht nur eine nicht

unbedeutende Ersparnis an Betriebsmaterial, sondern auch eine einfachere

und billigere Bedienung ermöglicht.

Bei kleineren Anlagen können die Akkumulatoren im Sommer die Speisung

der Lampen usw. eventuell ganz übernehmen.

Die stete Bereitschaft der Akkumulatoren kann endlich unter Umständen

von großem Nutzen sein (Reparaturen an Maschinen usw.). Durch die

Batterie wird also die ~Betriebssicherheit~ bedeutend ~erhöht~, sie

bildet die letzte, aber durchaus zuverlässige Reserve.

Der Umstand, daß sich die Spannung des Akkumulators sowohl während der

Entladung als auch besonders während der Ladung ändert, bedingt die

Anwendung eines besonderen Apparates, des ~Zellenschalters~. Da während

der Entladung die Klemmenspannung der Elemente langsam sinkt[130], so

muß man, wenn die Spannung in der Zentrale möglichst auf konstanter

Höhe gehalten werden soll, von Zeit zu Zeit eine der in der Reserve

stehenden Zellen zu den bereits an der Stromlieferung beteiligten

hinzuschalten. Bei 110 Volt z. B. genügen bei Beginn der Entladung etwa

55 Elemente, ist die Spannung jeder Zelle bis zu 1,97 Volt gesunken, so

fehlen ca. 1,8 Volt, so daß die Zelle Nr. 56 hinzugeschaltet werden

muß. Da man bis zu etwa 1,8 Volt entlädt, so sind 61 Zellen

erforderlich[131], von denen die 6 letzten als Schaltzellen dienen.

Diese werden natürlich nicht so stark beansprucht wie die Elemente 1 bis

55. Wird nun geladen, so fangen die Schaltzellen früher an zu gasen und

müssen abgeschaltet werden.

[Illustration: Fig. 30.]

Derjenige Apparat, der es ermöglicht, nach Bedarf Zellen ab- oder

hinzuzuschalten, ist der ~Zellenschalter~. Das Prinzip desselben soll an

der Hand der Fig. 30 erläutert werden. Die 6 letzten Zellen der Batterie

sind mit I, II bis VI bezeichnet und durch Drähte mit den Kontaktstücken

_c_₁ bis _c_₆ des Zellenschalters verbunden. Diese und ebenso der

drehbare Schleifkontakt _H_ sind auf einer gut isolierenden Unterlage

montiert. Die Nutzleitung ist mit dem positiven Pole der letzten Zelle

und mit dem Hebel verbunden. Befindet sich _H_ in der Lage _1_, so

fließt der Strom durch die Nutzleitung, die Lampen _L_, nach _a_, über

_c_₂ zum negativen Pole der Schaltzelle _II_. Die mit _III_ bis _VI_

bezeichneten Elemente sind also an der Stromlieferung nicht beteiligt.

Dreht man _H_ in die Lage _2_, so sind alle Zellen eingeschaltet.

Soll der Strom während des Hinzu- oder Abschaltens einer Zelle nicht

unterbrochen werden, so muß der Hebel _H_ den folgenden Kontakt schon

berühren, bevor er den vorhergehenden verläßt.

Liegt nun _H_ beispielsweise zugleich auf _c_₂ und _c_₃, so ist die

Zelle _III_ kurz geschlossen; denn ihr positiver Pol ist durch die nach

_c_₂ und _c_₃ gehenden Verbindungsdrähte, durch den Hebel und die beiden

erwähnten Kontaktstücke mit dem negativen Pole verbunden. Durch den

Kurzschluß kann die Zelle Schaden leiden. Um den Übelstand zu

beseitigen, schaltet man zwischen die Kontaktstücke _c_₁, _c_₂ usw.

kleinere Kontaktstücke _a_, _b_, _c_ usw., die sogenannten

Zwischenkontakte, und verbindet, wie es aus der Fig. 31 zu ersehen ist,

die Zwischen- und die Hauptkontakte durch Widerstände _w_. Natürlich

darf jetzt der Schleifkontakt nicht so breit sein, daß er zwei

Hauptkontakte, z. B. _c_₁ und _c_₂, gleichzeitig berührt.

[Illustration: Fig. 31.]

Bei der durch unsere Figur angedeuteten Anordnung muß für jede

Schaltzelle ein besonderer Zwischenwiderstand vorgesehen werden. Man

kommt aber mit einem Zwischenwiderstand aus, wenn man den Schleifkontakt

_H_ (Fig. 30) der Länge nach halbiert und die gegeneinander isolierten

Hälften durch einen Widerstand (eine Drahtspirale) miteinander

verbindet. Die Zwischenkontakte _a_, _b_, _c_ usw. der Fig. 31 können

bei dieser jetzt meistens benutzten Anordnung in Wegfall kommen. Um aber

eine ganz ebene Schleiffläche für die Kontaktbürste zu erzielen, legt

man zwischen die Kontaktstücke Scheiben aus Glas oder Schiefer.

[Illustration: Fig. 32.]

Ein solcher Einfachzellenschalter ist in Fig. 32 abgebildet.

~Schaltung.~ In Fig. 33 ist die Parallelschaltung mit

Einfachzellenschalter schematisch dargestellt. Die Batterie kann nicht

gleichzeitig Strom aufnehmen und abgeben. Während der Ladung hat die

Maschine _D_ eine höhere Spannung als die normale, die wir zu 110 Volt

annehmen wollen. Dem Zellenschalterhebel _h_ gibt man eine solche Lage,

daß die Spannung der zwischen ihm und dem Punkte _e_ liegenden Zellen

110 Volt beträgt, die Lampen _L_ also mit normaler Spannung brennen. Der

von der Maschine kommende Strom teilt sich an dem Schleifkontakte _h_

des Zellenschalters; durch die Zellen, die rechts von dem Schalthebel

(zwischen _h_ und _d_) liegen, fließt also der ganze Maschinenstrom,

durch die anderen Elemente die Differenz zwischen diesem Strome und dem

durch die Lampen gehenden. Die zuerst erwähnten Zellen sind also früher

geladen (auch aus dem Grunde, weil sie bei der Entladung weniger stark

beansprucht wurden). Da sie aber nicht abgeschaltet werden können, so

müssen sie so lange Strom aufnehmen, bis die übrigen Zellen vollgeladen

sind. Dies hat zwei Nachteile; erstens ist hierdurch ein nicht

unbedeutender Arbeitsverlust bedingt, zweitens ist das jedesmalige

Überladen den Elementen schädlich. Daher ist der Betrieb mit

Doppelzellenschalter vorzuziehen.

[Illustration: Fig. 33.]

Die Anzahl der Schaltzellen ist bei der Schaltung nach Fig. 33 eine

große. Sind z. B. bei 110 Volt 61 Zellen vorhanden, und rechnen wir als

Endspannung einer Zelle bei der Ladung 2,75 Volt, so dürfen gegen Ende

der Ladung nur 110 : 2,75 = 40 Elemente mit dem Netze verbunden sein; es

müssen also 21 Zellen abschaltbar sein.

Die Schaltung bei Verwendung eines ~Doppelzellenschalters~ ist in Fig.

34 dargestellt[132]. Der Betrieb gestaltet sich folgendermaßen:

a) Die Batterie und die Dynamo _D_ geben Strom ab (Parallelbetrieb).

Der Hebel _v_ des Umschalters liegt auf dem Kontakte _2_, hat also

die in der Figur angedeutete Lage; der Entladehebel _c_₁ des

Doppelzellenschalters wird so lange gedreht, bis die Spannung der

zwischen _B_ und _c_₁ liegenden Zellen gleich ist der Klemmenspannung

der Maschine. Diese wird gemessen, wenn man den Hebel des

Voltmeterumschalters auf den mit _3_ bezeichneten oder auf den zur

Leitung _4_ (oder _5_) zugehörigen Kontakt legt[133]. Ob die Batterie

Strom abgibt oder aufnimmt, erkennt man an dem Stromrichtungszeiger _R_,

der aus einer durch den Strom abgelenkten Magnetnadel besteht.

[Illustration: Fig. 34.

_D_ = Dynamo, _E_ = Automatischer Schwachstromschalter, _B_ =

Bleisicherung, _A_₁, _A_₂ = Ampermeter, _V_ = Voltmeter, _R_ =

Stromrichtungsanzeiger.]

b) ~Ladung.~ _v_ liegt auf _1_; die Meßleitung _5_ steht also jetzt mit

dem Ladehebel in Verbindung. Ehe die Maschine auf die Batterie

geschaltet wird, muß sie bis zu einer Spannung erregt werden, die etwas

höher ist als die Spannung der Batterie (siehe auch S. 94). Die

Maschinenspannung bei geöffnetem Stromkreise (der Schwachstromautomat

_E_ ist noch nicht eingeschaltet) wird gemessen, wenn man den Hebel des

Voltmeterumschalters auf den Kontakt der Leitung _4_ legt; die

Batteriespannung erhält man, wenn man _c_ auf das Kontaktstück der

letzten Zelle dreht und das Voltmeter mit der Leitung _5_ verbindet. Der

Maschinenstrom fließt durch die zwischen _c_ und _c_₁ liegenden Zellen

und teilt sich bei _c_₁, indem ein Teil durch den Entladehebel nach den

Lampen _L_, ein Teil durch die links von _c_₁ liegenden Zellen geht.

Natürlich muß _c_₁ so gedreht werden, daß die Spannung der zuletzt

erwähnten Elemente 110 Volt beträgt.

~Feststellung der richtigen Type.~ Es ist von Wichtigkeit, daß man bei

einer solchen Anlage die richtige Akkumulatorentype wählt. Um diese zu

erhalten, bestimmt man die verlangte Leistung in Amp.-Stdn. -- sie sei

_Q_ -- und die höchste vorkommende Entladestromstärke. Der Akkumulator

muß so bemessen werden, daß er mit dem Strome _J_ beansprucht werden

darf und seine Kapazität auch bei Entladung mit dem Strome _J_

mindestens gleich _Q_ ist[134]. Natürlich wählt man im Zweifel lieber

eine zu große Type.

~Pufferbatterien.~ Batterien, die den Zweck haben, die Stöße, die durch

starke und schnell wechselnde Belastungsschwankungen auf die Maschinen

ausgeübt werden, von den letzteren fernzuhalten, nennt man

Pufferbatterien. Ihre Verwendung gewährt also den Vorteil, daß die

Belastung der Dynamo eine gleichmäßigere und daher ihre Lebensdauer und

ihr Wirkungsgrad höher sind; ferner wird die Betriebssicherheit erhöht.

Von Wichtigkeit ist auch, daß, wenn eine Pufferbatterie projektiert

wird, die Maschinenanlage nicht dem nur für kurze Zeit vorhandenen

maximalen Strome, sondern dem mittleren Konsume zu entsprechen braucht.

Besonders bei elektrischen Bahnanlagen finden solche Batterien

ausgedehnte Verwendung. Hier -- zumal bei kleiner Anzahl der Wagen --

können größere Belastungsänderungen durch das Halten und Anfahren der

Wagen und durch stärkere Steigungen verursacht werden. Die

Pufferbatterie soll, wenn die Klemmenspannung der Dynamo, mit der sie

parallel geschaltet ist, bei stärkerer Zunahme der Netzstromstärke _J_

abzufallen beginnt (Ankerrückwirkung), Strom in die Leitung schicken und

Strom aufnehmen, wenn _J_ unter den normalen Betrag sinkt. Könnte die

Batterie ihre Aufgabe in vollkommener Weise erfüllen, so würden Dynamo

und Dampfmaschine stets gleichmäßig belastet sein und mit dem

günstigsten Wirkungsgrade arbeiten.

Soll die Batterie nur die Belastungsschwankungen ausgleichen, so gibt

sie im Laufe eines Tages ungefähr so viel Strom ab, wie ihr zugeführt

wird; wählt man die Batterie so groß, daß sie im Notfalle eine oder

mehrere Maschinengruppen vertreten kann, oder regelmäßig bei schwachem

Konsume den Strombedarf deckt, so wird sie zur ~Kapazitätsbatterie~.

Das Verhalten einer Pufferbatterie während des Betriebes erfordert ein

eingehendes Studium, da eine ganze Reihe von Momenten zu berücksichtigen

ist; hier können nur einige Andeutungen Platz finden. Daß die Dynamo mit

konstantem Strome arbeitet, ist ganz ausgeschlossen. Denn wenn das der

Fall wäre, so wäre ihre Klemmenspannung ebenfalls konstant, und dann

könnte die Batterie weder Strom aufnehmen noch Strom abgeben. Die

Spannung der Dynamo ~muß~ sich also mit der Belastung ändern. Wenn z. B.

der Verbrauchsstrom wächst, so muß zunächst die Klemmenspannung der

Dynamo abfallen, diese aber sinkt erst dann, wenn die Maschine einen

stärkeren Strom abgibt[135].

Die Pufferwirkung ist, was die Batterie anbelangt, abhängig von dem

Spannungsabfall bei Stromabgabe und von dem Spannungsanstieg bei

Stromzufuhr, und zwar nicht nur dem dem inneren Widerstande

entsprechenden, sondern vor allem dem durch die Änderung der

elektromotorischen Kraft verursachten. Dieser letztere Teil hängt von

der Stromdichte und der Geschwindigkeit ab, mit der sich die

Konzentration der Säure in den Poren der wirksamen Masse ändert, also

von der Plattenkonstruktion und von der Porosität der aktiven Masse.

Auch die Dauer der Entladung und der Ladezustand der Zellen spielen eine

Rolle. Eine Zelle, die fast bis zur Gasentwicklung geladen ist, verhält

sich, wenn man zur Entladung übergeht, anders wie eine Zelle, die nahezu

erschöpft ist[136]. Bei größerer Stromaufnahme steigt die

Klemmenspannung eines ~Akkumulators~ schnell, mag das Element fast

entladen oder nahezu voll geladen sein (man vergleiche die Kurve Fig. 35

mit derjenigen in Fig. 7 a. S. 81).

[Illustration: Fig. 35.]

Am ungünstigsten dürften die Verhältnisse liegen, wenn sich an eine

Periode schwachen Konsums, in der die Batterie Strom aufnimmt, sofort

eine Periode stärkeren Stromverbrauchs, verbunden mit Stromabgabe

seitens der Batterie, anschließt; denn es wird dann in ganz kurzer

Zeit auch bei geringer Stromabgabe die Zellenspannung stark abfallen.

Soll die Batterie dauernd ihre Kapazität behalten, so muß sie in jeder

Woche (nach den Vorschriften der Akkum. Fabr. Akt.-Ges.) zweimal

mindestens mit ihrer halben Kapazität beansprucht werden, außerdem muß

sie täglich bis zu 2,75 Volt pro Zelle geladen werden. Sieht man von

dieser umständlichen Behandlung ab, so erfolgt geringe Sulfatierung, die

Batterie wird dann in irgend einem Bedarfsfalle nicht die volle

Kapazität abzugeben in der Lage sein, jedoch immer noch allen

praktischen Anforderungen gerecht werden.

Die Entladung darf mit der der einstündigen Beanspruchung entsprechenden

Stromstärke geschehen. Die Kapazitäts-Batterie soll möglichst oft zur

Arbeitsleistung herangezogen werden und täglich morgens vor Beginn des

Maschinenbetriebes und abends nach Stillsetzen der Maschinen zur

Stromabgabe benutzt werden.

Um die Pufferwirkung, die an und für sich wegen der schnellen

Änderungen der elektromotorischen Kraft nicht in befriedigender Weise

erfolgt, zu erhöhen, hat man besondere Schaltungen ersonnen. Eine

häufig angewandte Anordnung besteht in der Verwendung der ~Piranischen

Pufferzusatzmaschine~. Diese wird durch einen Elektromotor angetrieben

und hat 2 Magnetwicklungen. Die eine, mit hohem Widerstande, ist mit den

Polen der Akkumulatorenbatterie verbunden, die zweite, von geringem

Widerstand, ist einem vom Netzstrome durchflossenen Widerstande parallel

geschaltet. Die beiden Ströme wirken im entgegengesetzten Sinne

magnetisierend. Der normale Netzstrom sei J und der augenblickliche J¹.

Ist J = J¹, so heben sich die beiden Erregerströme auf, die

Zusatzmaschine entwickelt keine Spannung, und der Akkumulator gibt

keinen Strom ab. Ist J¹>J, so hat die Maschine eine Spannung, die sich

zu derjenigen der Batterie addiert, so daß sie Strom abgibt, etc.

Auch bei ~Drehstrom~ gelangen Akkumulatorenbatterien zum Puffern

zuweilen zur Anwendung[137]. Man kann an das Netz einen Motorgenerator,

d. h. einen Drehstrommotor, der eine Gleichstrommaschine antreibt, oder

einen Drehstrom-Gleichstrom-Umformer anschließen. Die Gleichstromseite

ist mit einer Batterie parallel geschaltet. Wenn nun in der Zentrale die

Umdrehungszahl der Drehstromdynamo sinkt, so sinkt auch diejenige des

Motors bezw. Umformers, die Gleichstrommaschine hat niedrige Spannung

und die Batterie gibt Strom ab. Der Umformer wird durch Gleichstrom

angetrieben und wirkt als Drehstromgenerator, d. h. er gibt Strom an das

Netz ab. Umgekehrt nimmt die Batterie Strom auf, wenn sich die

Umdrehungszahl der Motordynamo erhöht. Die Anordnung ist besonders dann

am Platze, wenn der Kraftbedarf sehr stark schwankt, wie es z. B. bei

Fördermaschinen in Bergwerken der Fall ist.

~Umwandlung der Spannung.~ Bei großen elektrischen Anlagen benutzt man

zuweilen auch Akkumulatorenbatterien, um die hohe Netzspannung in

niedrigere Gebrauchsspannung umzuwandeln. Nehmen wir z. B. an, daß man

Bahnstrom von 600 Volt einer an der Bahnstrecke gelegenen Gemeinde für

die Speisung von Lampen von 110 Volt zuführen will. Man kann dann an dem

betreffenden Orte etwa 220 Zellen, die in Reihe geschaltet sind, durch

den Bahnstrom direkt oder durch eine Motordynamo laden, die durch den

Bahnstrom angetrieben wird. Bei der Entladung bildet man aus der großen

Batterie Gruppen, die parallel geschaltet werden.

~Akkumulatorenwagen~ für Bahnbetrieb. In den letzten Jahren sind wieder

vielfach Versuche mit Akkumulatoren-Triebwagen gemacht worden. Diese

sollen dem Zwecke dienen, auf Haupt- und Nebenbahnen, wo ein genügendes

Bedürfnis vorhanden ist, einen Zwischenverkehr neben den großen

durchgehenden Hauptzügen zu ermöglichen (Vorortverkehr, Anschluß an

Stationen, wo Schnellzüge halten usw.). Nach dem Entwurf des Geheimen

Baurats ~Wittfeld~ sind für die preußischen Staatsbahnen

Akkumulatoren-Doppelwagen[138] ausgeführt worden. Ein solcher besteht

aus zwei kurzgekuppelten zweiachsigen Einzelwagen, von denen jeder in

einem Vorbau mit einer Achse eine Akkumulatorenbatterie enthält. Diese

besteht aus 168 Zellen mit 368 Amp.-Stdn. Kapazität. Die Wagen können

ca. 100 km mit voller Belastung zurücklegen. Lötverbindungen sind

vermieden, so daß man die einzelnen Teile (Hartgummikästen) leicht

herausnehmen kann (Akk.-Fabrik, Akt.-Ges.). Auf pfälzischen Bahnen sind

seit längerer Zeit mit Akkumulatorenwagen so günstige Erfahrungen

gemacht worden, daß eine größere Anzahl von Wagen in Auftrag gegeben

wurde.

~Elektromobile.~ An die Batterien für Elektromobile werden besondere

Anforderungen gestellt: Möglichst geringes Gewicht pro Einheit der

Leistung, ohne daß die Lebensdauer zu sehr herabgesetzt wird (siehe S.

164), große Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Erschütterungen, die

während der Fahrt oft recht stark sein können, Unempfindlichkeit gegen

Überlastungen (Anfahren etc.), möglichst geringe Raumbeanspruchung. Für

jede Tonne Gewicht, das zu bewegen ist, ist eine gewisse Zugkraft nötig

(13-30 kg), die man als Traktionskoeffizient bezeichnet. Dieser hängt

von verschiedenen Umständen ab: von der Bereifung (Vollgummi, Pneumatik,

Eisen), von dem Totalgewichte selbst, vor allem von der Beschaffenheit

und dem Zustande der Straßen. Ein Personen-Elektromobil erfordert etwa 3

PS. bei 20 km Geschwindigkeit einschl. Energie-Verlust im Motor und

Kontroller, der durchschnittlich etwa 25% beträgt. Da schon geringe

Steigungen recht hohe Anforderungen an die Batterie stellen, so sind in

bergischen Gegenden Elektromobile nicht am Platze. Sie kommen

einstweilen nur für Städte in Frage. (Näheres siehe ~Kammerhoff~ l. c.

S. 116, ferner seien hervorgehoben die Arbeiten von E. ~Sieg~ in der E.

T. Z. 1905, S. 311 und in E. T. Z. 1906, S. 1017.)

~Sieg~ weist nach, daß der Akkumulator für Elektromobile pro 1 kg

Gewicht mindestens 30 Wattstunden leisten muß, wenn er bei den

üblichen Geschwindigkeiten von 25-30 km in der Stunde die geringsten

Betriebskosten fordern soll. Die Platten werden in der früher

beschriebenen Weise durch gewellte Hartgummischeiben oder

Holzbrettchen gegeneinander isoliert. Die übliche Zellenzahl ist

40-44, entsprechend 110 Volt Endspannung bei der Ladung. Die

Akkumulatoren werden in Holzkästen untergebracht. Der Antrieb erfolgt

am besten durch die Vorderräder; die Motoren werden entweder

unmittelbar mit dem Rade gekuppelt oder in dieses eingebaut, oder man

kann den Motor durch Zahnradübersetzung auf die Räder wirken lassen.

Auch bei Automobilen mit Benzinmotoren finden Akkumulatoren Anwendung

und zwar für die Beleuchtung, die elektrische Huppe, als Zünderzellen

etc.

Im ~Telegraphenbetrieb~ sind die Akkumulatoren besonders dann den

Primärelementen überlegen, wenn es sich um den Betrieb langer

Kabelleitungen handelt. Bei diesen spielt die elektrostatische Kapazität

eine wichtige Rolle. Bei jedem Zeichen nämlich, das telegraphiert wird,

d. h. bei jedem Stromschluß, muß das Kabel zunächst durch die

Stromquelle geladen werden; die Ladung verläuft aber umso schneller, je

kleiner der innere Widerstand der Batterie ist. Durch Verwendung von

Akkumulatoren wird somit die Telegraphiergeschwindigkeit vergrößert. Bei

vielen Ämtern werden seit Jahren Sammler von 14 Amp.-Stdn. Kapazität

verwendet, die entweder aus Kupferelementen oder aus dem Netz des

Elektrizitätswerkes geladen werden.

Im ~Telephonbetrieb~ haben sich Akkumulatoren als Stromquellen

für die Vermittlungsämter und bei dem Vielfachsystem mit

Zentralbatteriebetrieb[139] gut bewährt. Dagegen scheinen ausgedehnte

Probeversuche, den Akkumulator als Stromquelle für die Mikrophone bei

den einzelnen Sprechstellen zu verwenden, nicht zu einem befriedigenden

Resultate geführt zu haben, indem die wegen des Mangels einer -- kaum

durchzuführenden -- genügenden Überwachung der einzelnen Elemente häufig

vorkommende Sulfatierung der Platten und die damit verbundene

Schwierigkeit der Ladung große Unterhaltungskosten verursachen[140].

Am besten dürften sich für Telephonbetrieb Akkumulatoren mit

Masseplatten bezw. Faureplatten eignen, da bei diesen die

Selbstentladung während der Ruhepausen geringer ist als bei

Großoberflächenplatten und daher auch die Gefahr, daß Sulfatierung

erfolgt (s. S. 111).

Sogenannte ~Kleinakkumulatoren~ finden zahlreiche Verwendungen, von

denen noch folgende hervorgehoben seien: Beleuchtung von Lampen in

Wagen, tragbare Lampen (Taschenlampen, Handlampen), Beleuchtung von

Treppen, Antrieb von kleinen Ventilatoren usw.

~Verwendung der Akkumulatoren im Laboratorium~ (Lehrzwecke,

therapeutische Zwecke etc.). Bei sachgemäßer Behandlung bilden die

Akkumulatoren eine Stromquelle, die allen Anforderungen in bester Weise

genügt; sie sind stets betriebsbereit, die Bedienung und Kosten sind im

Vergleich zu Primärelementen außerordentlich gering, man kann längere

Zeit nahezu konstanten und starken Strom entnehmen. Versagt ein

Akkumulator frühzeitig, so ist der Grund fast immer in Fehlern zu

suchen, die bei der Behandlung gemacht worden sind; vor allem wird oft

gegen die Vorschriften gesündigt, daß eine gewisse Stromstärke bei der

Entladung nicht überschritten werden darf, daß die Entladung nur bis zu

einem gewissen Punkte getrieben werden darf und daß zwischen Entladung

und Ladung nur eine kurze Zeit liegen soll.

Am besten werden Glaszellen verwendet, damit man das Innere besichtigen

kann. Werden die Elemente bald hier, bald dort verwendet, so stellt man

sie in mit Griffen oder Tragriemen versehene Holzkästen, deren Höhe etwa

⅔ der Höhe der Zelle beträgt, oder bei denen die Vorder- und Hinterwand

zum Teil herausgenommen sind, wie es die Fig. 36 zeigt.

[Illustration: Fig. 36.]

Damit man die Spannung leicht ändern kann, befestigt man an einer Seite

des Kastens ein Schaltbrettchen, dessen Kontaktstücke mit den Polen der

einzelnen Zellen verbunden sind. Durch Stöpsel, die man in die zwischen

den Kontaktstücken befindlichen Löcher schiebt, kann man die Schaltungen

vornehmen, z. B. kann man bei 4 Zellen auf 2, 4 und 8 Volt schalten. Zu

beachten ist, daß man nicht durch falsche Stöpselung Kurzschluß

herstellt. Bequemer ist die Verwendung eines ~Pachytrops~, einer

Einrichtung, bei der die verschiedenen Schaltungen durch Drehen einer

Walze oder eines Rades vorgenommen werden; die Herstellung von

Kurzschluß ist ausgeschlossen. In Fig. 37 ist eine Batterie aus 12

Elementen, wie sie von ~Kohl~ in Chemnitz in den Handel gebracht wird,

abgebildet. Die auf der Pachytropwalze schleifenden federnden

Kontaktstreifen sind mit den Polen der Elemente durch Drähte verbunden,

die durch Klemmen festgehalten werden, so daß man jedes einzelne

Element zwecks Besichtigung leicht aus dem Kasten heben kann.

[Illustration: Fig. 37.]

Für kleine Batterien, die nur selten ganz entladen werden, sind

Faure-Platten (als positive und negative) den Großoberflächenplatten

vorzuziehen, da bei ersteren die Selbstentladung und daher auch die

Gefahr, daß Sulfatierung eintritt, geringer ist als bei letzteren. Zu

beachten ist auch, daß die Zellen zuweilen ganz entladen werden müssen

(s. Kap. 7). Werden die Akkumulatoren oft transportiert, so fällt leicht

aktive Masse heraus, durch die ein Kurzschluß bewirkt werden kann. Es

empfiehlt sich daher, bei solchen Zellen den Plattenabstand reichlich

groß zu wählen.

Für viele Untersuchungen, z. B. über die Bewegung der Elektrizität durch

Gase, sind ~Hochspannungsbatterien~ die besten Stromquellen, weil sie

bei der geringen erforderlichen Stromstärke den Elektroden der Röhre

lange Zeit konstante Spannung zuführen. Größere Verbreitung hat die

Hochspannungsbatterie nach ~Feußner~[141] gefunden. In einem auf Rollen

laufenden starken Eichenschrank befinden sich 500 kleine Elemente mit je

einer positiven und einer negativen Elektrode. Als Glasgefäß dienen

Pulverflaschen. Damit keine Säure herauskriechen und Nebenschlüsse

herstellen kann, werden die Gläser mit einer Harzschicht luftdicht

zugegossen; für die bei der Ladung auftretenden Gase wird ein besonderer

Austrittsweg (Glasröhrchen) vorgesehen. Die die einzelnen Gruppen (25

Elemente) tragenden Bretter ruhen auf 4 Porzellanglocken. Zwei

Schaltleisten aus Hartgummi mit Hartgummigriffen gestatten mit einem

Handgriff Parallelschaltung der Batterie zur Ladung mit 125 Volt oder

Hintereinanderschaltung auf 1000 Volt vorzunehmen. Die Kapazität beträgt

ca. 1 Amperstunde bei 0,1 Amp. Entladestrom.

* * * * *

Am Schlusse dieses Kapitels sei noch hervorgehoben, daß der

Bleiakkumulator selbst ein interessantes Versuchsobjekt ist. Es seien

folgende Versuche und Arbeiten erwähnt: Änderung der elektromot. Kraft

am Anfang und gegen Ende der Ladung und Entladung, Bestimmung der

Kapazität, Abhängigkeit der Kapazität von der Säuredichte, Ermittelung

des Wirkungsgrades und des Nutzeffektes, Änderung der elektromot. Kraft

mit der Säuredichte und der Temperatur (s. S. 42). Bei verschiedenen

dieser Arbeiten muß eine genaue ~Messung der elektrom. Kraft~

vorgenommen werden. Dieser wichtigen Aufgabe sollen noch einige Worte

gewidmet werden. In den meisten Fällen erhält man die gesuchte Größe mit

hinreichender Genauigkeit, wenn man die Klemmen des nicht belasteten

Akkumulators mit einem empfindlichen Voltmeter für kleine Spannungen

verbindet. Da aber solche Voltmeter einen Strom von 1/20-1/10 Amp.

verbrauchen, so macht sich bei kleinen Zellen schon die

Konzentrationspolarisation bemerkbar. Am einwandfreiesten ist die

~Kompensationsmethode nach Poggendorff~, bei der die elektromot. Kraft

bestimmt wird, ohne daß die Zelle Strom abgibt. Das Prinzip dieser

Methode ist folgendes: Es sei _B_ in Fig. 38 eine Batterie von 2 kleinen

Akkumulatoren, _W_ ein Widerstand von 4000 Ohm, _a c_ ein Widerstand von

6000 Ohm, _X_ ein Normalelement, dessen elektromotorische Kraft E_{n}

man genau kennt. Die Batterie gibt, wenn die Gleichgewichtsbedingung

erfüllt ist, d. h. wenn durch den Nebenkreis _a X G d_ kein Strom

fließt, einen Strom von E/10000 Amp. ab, wo E ihre elektrom. Kraft ist.

Mithin beläuft sich der Spannungsverlust in _a c_ auf 6000.E/10000 =

0,6.E Volt (angenähert auf 2,4 Volt). Da auf jeden Fall die elektrom.

Kraft des Normalelementes kleiner ist als 0,6.E, so gibt es zwischen _a_

und _c_ einen Punkt _d_, so daß der dem Batteriestrom entsprechende

Spannungsabfall von _a_ bis _d_ gleich E_{n} ist. Hat man diesen Punkt

gefunden, so fließt durch das Galvanoskop _G_ kein Strom. Der Widerstand

zwischen _a_ und _d_ betrage W_{n} Ohm, dann ist E_{n} = W_{n}.E/10000

Volt.

[Illustration: Fig. 38.]

Jetzt wird das Normalelement durch den Akkumulator ersetzt, dessen

elektrom. Kraft man messen will, und man sucht wieder einen Punkt

zwischen _a_ und _c_ so, daß _G_ stromlos ist; dieser sei _d′_. Der

Widerstand in _a d′_ betrage _W′_ Ohm, damit ist X = W′.E/10000.

Dividiert man diese Gleichung durch die vorige, so ergibt sich X =

E_{n}.W′/W_{n}.

In Wirklichkeit wird _G_ mit _C_ verbunden und man variiert die

Potentialdifferenz zwischen _a_ und _c_. Zu diesem Zwecke ersetzt man

den Widerstand _a c_ durch einen Stöpselrheostaten und ändert diesen so

lange, bis durch _G_ kein Strom fließt. Selbstverständlich müssen jetzt

die vorigen Gleichungen etwas umgeändert werden.

Zwischen den Punkten _a_ und _c_ muß ein großer Widerstand liegen, damit

es ausgeschlossen ist, daß das Normalelement einen stärkeren Strom

abgibt. Solche Elemente dürfen nämlich nur mit ganz schwachem Strome

(etwa 0,0001 Amp.) beansprucht werden. Dadurch, daß man auch für _W_

einen Widerstand von mehreren tausend Ohm wählt, erreicht man, daß der

Spannungsabfall in _a c_ der zu messenden elektrom. Kraft nahe kommt und

daß, bevor die elektrom. Kraft E_{n} kompensiert ist, nur ein ganz

schwacher Strom in das Element gelangen kann.

[129] Von dem Spannungsverluste in dem Netze wird abgesehen.

[130] Auch ist die Klemmenspannung von der Stromdichte abhängig. Diese

Änderung wird im Folgenden der Einfachheit halber nicht

berücksichtigt.

[131] In Wirklichkeit ist die Zahl etwas größer, da der

Spannungsverlust in der Leitung gedeckt werden muß.

[132] In der schematischen Figur ist angenommen, daß die beiden

Zellenschalter getrennte Apparate sind, so daß für jede Schaltzelle

zwei Verbindungsleitungen nötig sind. In Wirklichkeit werden die

beiden Zellenschalter zu einem Apparate vereinigt; sie haben

gemeinsame Kontaktstücke, auf denen die beiden Hebel schleifen. Man

nennt einen solchen Apparat ~Doppelzellenschalter~.

[133] Ist die Maschine abgeschaltet, so wird durch das Voltmeter bei

der gezeichneten Stellung der Hebel die Spannung der an der

Stromlieferung beteiligten Elemente gemessen.

[134] Das von ~Peukert~ (E. T. Z. 1907, S. 705) angegebene Verfahren

dürfte nur in vereinzelten Fällen anwendbar sein.

[135] Mit der Frage, in welchem Umfange die Dynamo an den

Belastungsschwankungen beteiligt ist, hat sich ~Brandt~ beschäftigt.

Siehe E. T. Z. 1899, S. 730.

[136] Nach ~Brandt~ (l. c.) ist die Pufferwirkung am günstigsten, wenn

die Zellenspannung 2,07 Volt beträgt.

[137] E. T. Z. 1906, S. 314.

[138] E. T. Z. 1908, S. 89 u. S. 943, ebendaselbst 1910, S. 272.

[139] Bei diesem System werden die einzelnen Sprechstellen vom

Vermittlungsamte aus über die Anschlußleitungen mit Strom versorgt.

[140] Näheres siehe E. T. Z. 1904, S. 838.

[141] E. T. Z. 1899 S. 632.

_Otto Wigand, Verlagsbuchhandlung m.b.H., Leipzig_

RITTERS

GEOGRAPHISCH-

STATISTISCHES

LEXIKON

über die Erdteile, Länder, Meere, Häfen, Seen,

Flüsse, Inseln, Gebirge, Staaten, Städte,

Flecken, Dörfer, Bäder, Kanäle, Eisenbahnen,

Post- und Telegraphenämter u.s.w.

Ein Nachschlagewerk über jeden geographischen Namen der Erde von

irgendwelcher Bedeutung für den Weltverkehr

Neunte, revidierte Auflage 1910

Zwei Halbleder-Bände M. 50.--

[Illustration]

Das hinsichtlich seiner Reichhaltigkeit und Genauigkeit nicht zu

übertreffende Werk enthält in etwa 400 000 Artikeln auf 2700 Seiten alle

wichtigen geographischen und statistischen Notizen, alle Postämter,

Telegraphenämter, Land- und Seeverbindungswege, Gerichtsbehörden,

Import, Export, Handelsstatistiken u.s.w. Es ist ein unentbehrliches

Nachschlagewerk für jeden Geographen, Statistiker, Volkswirtschaftler

und -- last not least -- für jeden Kaufmann.

Eine wertvolle, unerläßliche Ergänzung

zu jedem Konversations-Lexikon