Der Komet 3418 – Seite 5

Nr. 3418 >>DER KOMET« PIRMASENS Egon, im Sicherungskasten hat's geknallt! Induktion II (5. Fortsetzung) Mit Absicht habe ich die augenfälligen Eigen- schaften des Wechselstroms vorweg genommen. Zur Freude des Technikers und zum Leidwesen des Ergründers gibt es aber beim Wechselstrom noch mehr Eigenschaften; so den Sammelbegriff Induktion, der nicht durch den Rückstoß der Pulvergase des LMG 13 Draise, sondern durch noch funktionsgewaltigere Vorgänge schon man- chen zur Verzweiflung brachte. Unsere Spule, von der wir einfach nicht loskom- men, hat noch so einige niedliche Eigenschaften. Stellen wir uns nun eine solche vor (siehe Bild 1), jedoch mit zahlreichen Windungen und einem Eisenkern. Wie wir schon gesehen haben, wird zwischen dem Nord- und Südpol ein magnetisches Kraftlinienfeld entstehen, sobald die Spannung eingeschaltet wird. Die eigene Spule, die den Magnetismus hervorruft, liegt aber im Schnitt- Bild 1 ===== eeeeee punkt der Kraftlinien. Wir überlegen nun folgen- des: Wie bei der Dynamomaschine wird in einer Spule eine Spannung erzeugt, wenn diese durch magnetische Kraftlinien geschnitten wird. In un- serem Falle sind die gleichen Voraussetzungen gegeben. Der Unterschied besteht lediglich darin: bei einer Dynamomaschine steht das Feld still und die Spule schneidet das Kraftfeld; hier aber steht die Spule fest und das Magnetfeld wird auf- und abgebaut. Wenn wir Gleichstrom nehmen, wird beim Ein- schaltmoment das Magnetfeld aufgebaut und schneidet die Spulen. Bleibt der Gleichstrom ein- geschaltet und somit das Magnetfeld erhalten, fällt die Bewegung Schneiden von Kraftlinien fort. Erst wenn wir den Strom ausschalten, ver- schwindet das Kraftfeld wieder es entsteht wieder eine Bewegung und es werden wieder Kraftlinien geschnitten. Werden aber Kraftlinien geschnitten, wird auch Spannung erzeugt, so auch in unserem Fall. Nur ist die sogenannte induzierte Spannung der ur- sprünglichen entgegengerichtet. Was das für Fol- gen auslöst, werden wir noch sehen. Nun werden wir diese Arbeit nicht mehr von Gleichstrom, sondern von Wechselstrom verrich- ten lassen, denn er bringt uns durch sein stän- diges Auf und Ab sowie Richtungsändern die not- wendige Bewegung frei Haus. Der Effekt ist der gleiche. (Bild 2.) Selbstverständlich ist auch hier beim positiven und negativen Wechsel die induzierte Spannung (in der Spule erzeugte Spannung) jeweils der an- Bild 2 A Wechsel. Polrichtung um- gedreht. kommenden Spannung entgegengerichtet. Wenn aber eine Spannung der anderen entgegengerich- tet ist (siehe Egon 2 Bild 7, Gegeneinanderschal- tung), so ist die übrig bleibende um den Betrag der entgegenkommenden geringer. Die Größe der entgegenkommenden Spannung hängt von der Induktion der Spule (Zahl der Windungen) und von der Stärke des Magnetfel- des ab (Erregerspannung). Um alle Einflüsse ge- nauestens darzulegen, sind außerdem noch einige Faktoren maßgebend. Wir wollen diese jedoch vernachlässigen, da sie die Übersicht erschweren. Wir haben das Wichtigste erfaßt und wollen nun untersuchen, was diese Vorgänge für Folgen haben. Wie schon gesagt, wirkt die induzierte Spannung der ursprünglichen entgegen und wird die an- kommende Spannung schwächen. In der Praxis wird diese Erscheinung auch etwas anders aus- gedrückt, da man von der Wirkung ausgeht. Zum Beispiel: Eine Spule hat für Gleichstrom einen Widerstand von sagen wir 100 Ohm. Würde diese Spule an Wechselstrom betrieben werden, wäre ihr Widerstand ca. 200 Ohm, da die Wirkung der Induktion (Entgegenschicken und Schwächen der ankommenden Spannung) in ihr einen Blind- oder Widerstandschein hervorruft. Bei unserer Überlegung ist der normale Netz- strom mit 50 Perioden Netzfrequenz zugrunde gelegt, da die Induktion frequenzabhängig ist und mit zunehmender Frequenz sich erhöht. Wir merken also kurz: Induktion ist frequenzab- hängig, und eine Spule hat für Wechselstrom (50 Hz) den doppelten R wie für Gleichstrom. Der R einer Spule besteht also für Wechselstrom aus dem Ohmschen Widerstand dem Blindwiderstand. Reff RQ+ Sch. Widerstand gesamt = Widerstand Ohm + Widerstand Schein Somit dürften Sie auch mit diesem Wert, der auf verschiedenen Geräten verzeichnet ist, manches anzufangen wissen. Wir sind damit aber noch nicht am Ende mit der Induktion und ihren Aus- wirkungen. Es folgt ein gleichermaßen interes- santer und wissenswerter Begriff. Bild 3 A || Dadurch, daß die Spule der ankommenden Span- nung eine solche entgegensetzt, würde, falls die Spule sehr viele Windungen besitzt oder die Fre- quenz erhöht, der Fall eintreten können, daß fast kein Strom fließen kann. Das wäre auch nicht im Sinne des Erfinders, wenn die Spule außer der Induktion noch eine Arbeit ausführen sollte. Z. B. Anziehen eines Eisenkerns in einem Trep- penhausautomaten; so darf die Spule nur so viele Windungen haben, daß noch ein genügend star- ker Strom zustande kommt. Die im Bild 3 an- gegebene Anordnung zeigt ein Amperemeter, das in den Stromkreis einer Spule geschaltet ist. Nach dem Einschalten des doppelpoligen Schal- ters wird das Amperemeter erst etwas verspätet einen Strom anzeigen, und zwar dann, wenn die erste Spitze der in der Spule entstehenden Induk- tion abgeklungen ist. Es entsteht also eine merk- würdige Erscheinung: Der Strom hinkt der Span-. nung hinterher. Man spricht von der Phasenver- schiebung. Gezeichnet sieht die Sache so aus: Bild 4 E C Dieser Erscheinung kommt in manchen Geräten ebenfalls Bedeutung zu. Wir wollen an dieser Stelle kurz bemerken, daß es noch eine Anord- nung gibt, die eine Phasenverschiebung nach vorne - d. h. der Strom eilt der Spannung vor- aus möglich macht. Diese hat aber nichts mit Induktion, sondern mit Kondensation zu tun (Phasenschieber-Kondensatoren in Leuchtstoff- röhren u. a.). Nun als Anwendung der Induktion den Transfor- mator, den Sie sicher ganz leicht verstehen wer- den, da er aus dem Gesagten nur eine Wieder- holung ist. Bild 5 V V Für die Eingangsspannung ist eine Spule vor- gesehen, die sich von unserer bisher besprochenen nur dadurch unterscheidet, daß ihr Eisenkern Seite 5 vergrößert und in sich geschlossen ist (Ringanker oder Jochanker). Das magnetische Kraftfeld, das sich bei jedem Wechsel auf- und abbaut, wird in dem Eisenkern durch seine geschlossene Form in voller Höhe erhalten und schneidet die Windun- gen der auf der gegenüberliegenden Seite ge- Bild 6 dov. &od.6,3 wickelten Spule. Diese hat in unserem Fall die gleiche Windungszahl wie die Primärspule. Sie wissen ja, was nun passiert, wenn Sie die Span- nung einschalten: nichts anderes, als daß die Windungen der zweiten Spule durch die Kraft- linien der ersten Spule geschnitten werden und in der zweiten Spule genau dieselbe Spannung erzeugt wird, wie der ersten zugeführt wird. Mit dieser Anordnung haben wir noch nicht viel mehr erreicht, als daß wir in der zweiten Spule die Ein- gangsspannung wiederfinden, wenn diese auch mit dem eigentlichen Lichtnetz nicht mehr direkt in Verbindung steht. Man nennt solche Trans- formatoren Trenn-Transformatoren (galvanische Trennung). Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Primärseite und der Sekundärseite ist in die- sem Falle 1:1. Die bekannteste Anordnung von Transformatoren ist aber das Hinauf- oder Her- untertransformieren von Spannungen, was uns aber keine nennenswerten Schwierigkeiten macht. Wir wissen schon: machen wir die Sekundärspule größer, wird auch die Spannung hier mit den Windungen steigen. Nehmen wir an, unser Trans- formator ist primärseitig für eine Spannung von 220 Volt eingerichtet und hat ein Übersetzungs- verhältnis von 1:1, dann ergibt sich sekundär- seitig wieder eine Spannung von 220 Volt. Bei doppelter sekundärer Wicklung würde das Über- setzungsverhältnis 1:2 sein. Damit bildet sich dann auf der Sekundärseite eine Spannung von 440 Volt aus. Dieses Erhöhen der Spannung kön- nen wir in Überlandleitungen bis zu 100 000 Volt treiben (um große Leistungen mit verhältnis- mäßig kleinen Strömen und dadurch bedingtem kleinem Drahtquerschnitt über weite Strecken zu schicken). Der zweite Fall, das Heruntertrans- formieren, z. B. in Klingeltransformatoren von 220 Volt auf 4-8 Volt, ist somit das Gegenteil. Die Sekundärwicklung wird entsprechend verklei- nert (der Drahtquerschnitt aber stärker, da bei gleicher Leistung in der Sekundärspule ein höhe- rer Strom fließt Ohmsches Gesetz -). In diesem Falle ist das Übersetzungsverhältnis ca. 50:1. Nun sollten Sie sich, falls das nicht schon ge- schehen ist, einmal einen Transformator an- sehen. Gehen Sie ruhig in ein Elektrogeschäft und lassen Sie sich einen Klingeltransformator zeigen. Man wird Ihnen denselben auch öffnen, so daß Sie Ihre Studien abschließen können. Unter diesen Begriff failen weiter Autotrafos, Anpassungstrafos und, für Schausteller manch- mal sehr wichtig, Reguliertrafos zur hauptsäch- lichen Verwendung für Verstärker und Platten- spieler usw. bei Plätzen, die nach Einschaltung der Last (Beleuchtungsverbrauch) starke Unter- spannungen zeigen, so daß die Geräte nur noch mangelhaft arbeiten können. Durch einfaches Drehen am Einstellknopf des Reguliertransfor- mators ist es möglich, die abgesunkene Spannung zu erhöhen. Durch ein Voltmeter ist die Netz- spannung zu kontrollieren, um Schäden zu ver- hüten (läßt sich auch durch automatische Signale machen). So, das wäre es wieder mal für heute. Sollten Sie aber irgend etwas nicht verstanden haben, was ja bei den komplizierten Vorgängen durchaus passieren kann, schreiben Sie uns, wir geben gerne Auskunft und beantworten Ihre Zuschrift. Ihr Egon. Anfragen bitte an Verstärkerbau Gräf, Pirmasens. DRUCKSACHEN ALLER ART wle Briefbogen, Mittellungen, Fahrkarten, Platzanfragen, Plakate, Prospekte, Kataloge usw. In ein- u. mehrfarbiger Ausführung, llefert BUCHDRUCKEREI KOMET", PIRMASENS (PFALZ)