Full text of "Sammlung elektrotechnischer Vorträge ..."

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•.A-^

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SAMMLUNG

Elektrotechnischer Yorträge.

Unter Mitwirkung von

Prof. E. Arnold-Kaxlsruhe, Direktor Dr. Corsepius-Dresden, Direktor Einbeck-
Berlin, Ingenieur C. P. Feldmann-Köln-Ehrenfeld, Prof. Dr. K. Feussner, Mitglied
der phjBikal.-tec1miflchen Reichsanstalt, Oberingenienr Görling-Nümberg, Dr.Heinke-
Mfinchen, Ingenieur G. Hummel-München, Geheimrat Prof. Dr. E. Ei ttl er- Darmstadt,
Oberingenieur L. Eohlfürst-Kaplitz, Direktor Nerz -Nürnberg, Ingenieur Dr. Niet-
h am m er- Berlin, Prof. Dr. G. Ro essler-Berlin, Elektroingenieur Alex Rothert-Nancy,
Dr. P. Schoop- Karlsruhe, Ingenieur Ch. P. Steinmetz -Schenectady, Oberingenieur
F. Uppenborn-München, Prof. H. F. Weber-Zürich, Prof. Dr. W. Wedding-Berlin

herausgegeben von Prof. Dr. ERNST VOIT.

I. BAND.

MIT 221 ABBILDUNGEN.

STUTTGART.
VERLAG VON FERDINAND ENKE.

1899.

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Druck der Union Deutsche !rerUg;sgesellsohaft in Stattgart«

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Inhaltsverzeichnis.

Seite

Der elektrische Lichtbogen. Von Prof. Dr. Ernst Voit. Mit 44 Abbil-
dungen 1

Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen und
deren praktische Benutzung. Von Dr. Max Corsepius. Mit 2 Ab-
bildungen 75

Die Ziele der neueren elektrotechnischen Arbeiten der Physikalisch-Tech-
nischen Reichsanstalt. Von Prof. Dr. K. Feussner. Mit 9 Abbil-
dungen 115

üeber die ,Plante-Accumulatoren*. Von Dr. P. Schoop. Mit 28 Abbildungen 147

Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik unter Benutzung
mechanischer Hilfsvorstellnngen. Von Dr. C. Heinke. Mit 22 Ab-
bildungen 191

Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen mit besonderer Berück-
sichtigung der beim Nachrichtenwesen der Eisenbahnen vorkommen-
den Anordnungen. Von Oberingenieur L. Eohlfürst. Mit 24 Ab-
bildungen 255

Die elektrischen Transformationsmethoden. Von Ingenieur C. P. Feldmann.

Mit 31 Abbildungen 321

üeber Motorelektrizitatszahlei*. Von Ingenieur G. Hummel. Mit 13 Ab-
bildungen ' 351

Scheinwerfer und Fembeleuchtung. Von F. Nerz. Mit 36 Abbildungen 367

Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. Von Oberingenieur

L. Kohlfürst. Mit 12 Abbildungen 455

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Der elektrische Lichtbogen.

Von

Professor Dr. Ernst Voit,

Mfinchen.
Mit U Abbfldimgen.

Im Jahre 1800 hatte Volta^) die nach ihm benannte Säule
angegeben, und schon in dem gleichen Jahre beobachteten verschiedene
Forscher den Funken, der sich bildete, wenn die mit den Polen der
Säule Terbundenen Leitungsdrahte voneinander entfernt wurden, nach-
dem sie vorher in Berührung gebracht waren. Nicholson ^) zeigte, dass
dieser Funke je nach dem Stoffe der Leitungsenden — Elektroden —
ein verschiedenes Aussehen habe; und Davy') beobachtete im Sep-
tember 1800, dass der Funke besonders hell zwischen zwei Stücken
gut gebrannter Kohle erscheine, und dass dazu am zweckmässigsten
eine unter Quecksilber rasch abgelöschte Kohle zu verwenden seL
Wie es scheint, wurde das von Davj zuerst beschriebene Kohlenlicht
später vielfach in Vorlesungen vorgezeigt und einigen der Experimenta-
toren die Priorität dieses Versuches zugeschrieben. So ist Quetelet*)
der Ansicht, dass Gurtet das Kohlenlicht zuerst im Jahre 1802 be-
obachtet habe, und E. Smirnoff^) gibt an, dass der russische Pro-
fessor W. Petroff im Jahre 1802 den Lichtbogen entdeckt habe.

') Volta, Phü. Trans. 1800, p.402; Güb. Ann. 1800, 6, p. 340.
*) Nicholson, Nicholson Journal 1800, 4,p.l79; Gilb. Ann. 1800, 6,p.358.
') Davy, Nicholson Journal 1800, 4.
^) Quetelet, Fortschr. d. Physik 1850 bis 1851, p. 714.
*) Smirnoff, The Electrician 1895, Nr. 925.
Sammhiiig elektrotedmischeT Vortrage. I. 1

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Ernst Voit.

Beobachtungen über die Entiadungsfunken von Voltasäulen wur-
den sehr zahbreich ausgeführt; diejenigen, welche Sy Ivan us Thomp-
son^) neuerdings zusammenstellte, sollen hier kurz Erwähnung finden.
Moyes*) beschreibt die Funken, die er mit einer Batterie von 60 bis
70 Elementen einer Voltasäule erzeugte. Davy*) erhielt Funken
unter Flüssigkeiten und zeigte das Eohlenlicht mit einer Batterie von
150 Elementen im Hörsaale der Royal Institution. Ebenso machte
Robertson*) am 11. März 1801 einen Versuch mit einer Säule von
120 Zinksilberelementen, deren Leitungsenden mit Kohlen verbunden
waren. Die Kohlen gaben bei ihrer Berührung einen glänzenden, durch
den ganzen Saal sichtbaren Funken. Auch Ritter*) soll im Jahre
1802 zu Jena das Kohlenlicht in einem Hörsaale gezeigt haben. Aus-
führliche Angaben über die Funkenentladung machte John Cuthber-
son^). Ferner hebt Böckmann ^) das Spritzen der Eisenelektroden
hervor, Pf äff®) zeigt, dass die Funken auch unter der Glocke einer
Luftpumpe sich bilden. Ritter^) findet, dass die Elektroden sich
ungleich erwärmen, und Simon ^®) gibt Aufschluss über das Spektrum
des vom Entladungsfunken ausgesendeten Lichtes.

Die bisher angeführten Beobachtungen waren, soweit es sich
nachweisen lässt, meist mit Voltaschen Säulen von geringer Elementen-
zahl ausgeführt, es war deshalb wohl der Unterschied des rasch ver-
laufenden Entladungsfunkens zwischen nichtflüchtigen Elektroden und
des lange andauernden Lichtbogens zwischen flüchtigen Elektroden,
etwa zwischen Kohlenstiften, nicht beobachtet worden, wenigstens ist
darüber nicht berichtet. Wahrscheinlich erkannte man nur, wie schon
Davy im Jahre 1800, die grössere Helligkeit bei Verwendung von
Kohlenelektroden. (Ob Petroff, der mit 4200 Voltazellen gearbeitet
haben soll, darauf aufinerksam wurde, ist von Smirnoff nicht an-
gegeben.) Als Humphry Davy^^) im Jahre 1808 eine Batterie von
2000 Elementen erhalten hatte, gelang es ihm, bei Wiederholung seiner

') Sylv. Thompson, Joum. of the Soc. of Arts. Oct. 1895.
*) Moyes, Phil. Magaz. Edinboargli 1801.
*) Davy, Joum. of the Roy. Soc. 1.
*) Robertson, Joum. de Paris, 12. März 1801.

^) Ritter, erwähnt von S. Thompson, Joum. of the Soc. of Arts 1895.
*) J. Cuthberson^ Practical Electricity and Galvanism 1807, p. 260.
^ Böckmann, Güb. Ann. 1801, 7, p. 259.
*) Pf äff, Gilb. Ann. 1801, 7, p. 248 u. 514.
•) Ritter, Gilb. Ann. 1801, 9, p. 342.
»«) Simon, Gilb. Ann. 1801, 9, p. 898.
") Davy, Phil. Trans. 1821, 2, p. 457.

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Der elektrische Lichtbogen. 3

früheren schon oben angeführten Versuche nachzuweisen, dass zwischen
den Eohlenelektroden eine zusammenhängende Flamme erhalten werden
könne, welche eine Länge von 10 om in der Luft und von 18 cm im
luftleeren Baume erreicht. Davy hielt dabei die Kohlenstäbchen
horizontal in gleicher Höhe, so dass die Flamme infolge des durch

Fig. 1. Lichtbogen zwischen horizontalen Elektroden.

Erhitzung aufsteigenden Luftstromes eine bogenförmige Gestalt wie in
Fig. 1 annahm. Dieser Umstand veranlasste ihn, die Flamme als
Lichtbogen zu bezeichnen. Obwohl bei der jetzt gebräuchlichen ver-
tikalen Stellung der Kohlen eine bogenförmige Flamme, wie bei
horizontaler Lage derselben, sich nicht bildet, hat man dennoch die
Bezeichnung Lichtbogen seit Davy beibehalten.

Die Holzkohle, welche Davy und seine nächsten Nachfolger
zur Bildung des Lichtbogens verwendeten, wurde hiebei so rasch
verzehrt, dass Foucault 1843 aus Retortenkohle geschnittene Kohlen-
stifte benützte, welche bei grösserer Haltbarkeit weniger rasch ver-
brannten und ein ruhigeres Licht lieferten. Im folgenden Jahre
empfahl Foucault^) die Retortenkohle zu alleiniger Verwendung.
Schon vorher hatte Grove^) nachgewiesen, dass eine Beimengung von
Natrium, Kalium oder deren Salzen zu den Kohlen die Wirkung habe,
dass man die Flamme auf eine grosse Länge ausziehen kann, ohne
dass sie abreisst. unabhängig davon hat Casselmann^) gezeigt,
dass ein Tränken der Kohlen mit verschiedenen Lösungen, z. B. mit
Borsäurelösung, den Lichtbogen beruhige. In der neueren Zeit werden
bekanntlich die Kohlenstifte künstlich aus einem Gemenge von schwarzem
Graphit mit Russ und Teer hergestellt, getrocknet und bei einer starken
Hitze unter Luftabschluss gebrannt. Die sogenannten Homogen-

0 Foucault, Compt. rend. 1844, 18, p. 696.

«) Grove, Phü. Mag. 1840, 16, p. 480.

') Casselmann, Pogg. Ann. 1844, 63, p. 571.

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4 Ernst Voit

kohlen sind massive EoUeiMtäbe, während die Dochtkohlen aus
hohlen Eohlenstäben bestehen, welche mit einem Kern, meist einem
Gemenge aus weissem Graphit mit Wasserglas, ausgefüllt und dann
getrocknet werden. Die Dochtkohle bezweckt hauptsächlich, den Licht-
bogen zu zentrieren.

Vorerst seien nur einige Eigenschaften des Lichtbogens hervor-
gehoben. Bekanntlich muss man, um einen Lichtbogen zu bilden, die
Eohlenstifle anfönglich miteinander in Berührung bringen, sodann
dieselben voneinander entfernen und in einem passenden Abstände
erhalten. Vor Berührung der Kohlenstifbe j&ndet selbst bei sehr ge-
ringem Eohlenabstande ein Stromübergang im allgemeinen nicht statt,
es müsste denn durch beträchtliche Spannungsdifferenz an den Eohlen-
enden der Luftzwischenraum von einem Entladungsfunken durch-
schlagen werden. Nachher dagegen bleibt der Strom erhalten, indem
die von den erhitzten Eohlenelektroden abgerissenen, hauptsächlich
wohl dampfförmigen Partikelchen eine Brücke bilden. Diese Strom-
brücke verhält sich aber nicht wie ein einfacher fesW Leiter, ins-
besondere kann der Zusammenhang zwischen Spannungsdifferenz (V)
am Lichtbogen, Widerstand (0) desselben und Stromstärke (A) inso-
weit nicht unzweideutig durch das Ohmsche Gesetz V = A . 0 aus-
gedrückt werden, da der Widerstand des Lichtbogens nicht ein von
den elektrischen Grössen unabhängiger Wert ist. Eine der Haupt-
aufgaben bei den Untersuchungen über den Lichtbogen bildet deshalb
immer die Aufklärung des Lichtbogenwiderstandes, imd wird dieselbe
im folgenden mehrfach berührt werden. Ganz verschieden müssen
die Vorgänge in einem Lichtbogen sein, je nachdem derselbe von
einem Gleichstrom oder einem Wechselstrom hervorgerufen wird. Es
ist wohl selbstverständlich, dass die Lichtausstrahlung, der Verbrauch
der Eohlen und das elektrische Verhalten wesentlich verschieden sein
müssen, wenn man Gleichstrom oder Wechselstrom benützt; aus diesem
Grunde sollen auch im folgenden die Betrachtungen für den Gleich-
strom- und Wechselstromlichtbogen getrennt werden.

i. Gleichstromlichtbogen.

Bei den praktischen Anwendungen des Lichtbogens wird derselbe
entweder zwischen zwei homogenen Eohlen oder zwischen einer Docht-
und einer Homogenkohle hervorgerufen; das letztere ist bei uns in
Deutschland jetzt allgemein gebräuchUch. Die Eohlen sind dabei fast
immer vertikal übereinander, die positive Elektrode, meist eine Docht-

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Der elektrische Lichtbogen. 5

kohle, befindet sich oberhalb, die negative Elektrode, eine Homogen-
kohle, ist unterhalb. Fast nur bei Scheinwerfern werden auch heute
die Kohlenaxen horizontal gestellt; es wird jedoch nicht notwendig,
diesen Fall für sich zu betrachten, da die geringen hiebei auftretenden
Unterschiede leicht verständlich sind. Sowohl die positive wie die
negative Kohle verbrennen, während der Lichtbogen im Betriebe ist;
die positive Kohle aber beträchtlich rascher, näherungsweise doppelt
so rasch. Ueber die Abnützung der Kohlen sind nur wenige Angaben
vorliegend. Fontaine^) erwähnt einige Beobachtungen aus den
Jahren 1876 bis 1878; die Hauptresultate derselben sind: der Ab-
brand der positiven Kohlen verhält sich zu dem der negativen im
Mittel wie 1 : 2,5, und der totale Abbrand beider Kohlen ist für 1 qcm
Kohlenquerschnitt für je zwei Proben aus Retortenkohle 51 und 49 mm,
aus künstlicher Kohle von Archereau 66 und 53 mm, von Carr^ 77
und 44 mm und von Gauduin 73 und 78 mm in der Stunde. Für
Dochtkohlen findet üppenborn*), dass sie bei einem spezifischen
Gewicht der Kohle von 1,42 bis 1,62 in der Stunde einen Abbrand
von 4,15 bis 4,85 qcm bei einer Stromstarke von 7,75 Ampere haben,
was bei dem Durchmesser der Kohlen von 10 mm einer Längen-
abnahme von 35 bis 40,7 mm in der Stunde entspricht. Homogen-
kohlen, welche ein spezifisches Gewicht von 1,4 bis 1,64 besassen,
verloren in der Stunde durch Abbrand 2,6 bis 3,05 g, so dass die
10 mm Kohlen in der Stunde um 22,6 bis 23,8 mm kürzer wurden.
Ln folgenden sind endlich noch einige im Jahre 1894 von der elektro-
technischen Versuchstation München gewonnene, bisher noch nicht ver-
öffentlichte Resultate wiedergegeben.

Dimensionen in Millimeter

Strom-
stärke

in
Amp.

Span-
nung

in
Volt

Licht-
hogen

in
Milli.
meter

Abbrand pro Stunde in

posit. Kohle

negat. Kohle

Millimeter

Gramm

Länge

Durch-
meflser

Länge

Durch-
messer

positive
Kohle

Kohle

positive
Kohle

negat.
Kohle

235

11
>

235

«
•

>
15

235

■
ff

50,2
50,5
47,1
50,4
48,5
49,2
45,7
47,2

2,8 bis 3,0

l,8bis2,0

ff
»

14,5
13,5
10,5
12,0
16,5
13,0
12,0
12,0

19,0

15,0

12,5

15,05

18,0

14,0

13,0

14,5

7,12
6,97
5,32
6,05
4,07
8,47
3,18
8,83

8,52
2,57
2,43
2,72
1,88
1.36
1,29
1,47

') Fontaine, Elektrische Beleuchtung, übers, von Boss, p. 85 bis 87.
') Uppenborn, Kalender, p. 154.

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Ernst Voit.

Dimensionen

in Millimeter

Strom-

Span-

Licht-
bogen

in
Milli-
meter

Abbrand pro Stunde in

posit.

Kohle

negat

Kohle

stärke
in

nung
in

Millimeter

Gramm

Länge

Durch-
messer

Länge

Durch-
messer

Amp.

Volt

positiTe
Kohle

negat.
Kohle

positive
Kohle

kXo

180

40,6

l,8bis2,0

15,0

14,5

3,75

1,72

49,7

1»

11,5

15,5

3,52

1,44

47,0

12,5

13,0

8,34

1,19

47,2

1»

14,5

15,5

8,97

1,60

110

49,6

1,5 bis 1,7

18,0

25,0

2,72

2,32

49,0

16,0

24,0

2,53

1,17

1»

45,0

18,0

20,0

3,20

0,98

45,5

19,0

23,0

2,16

1,08

110

48,0

1,5 bis 1,7

25,0

24,5

2,30

1,02

1»

49,2

27,0

25,0

2,24

0,97

I»

48,4

23,0

24,0

1,74

0,88

50,2

28,0

26,5

1,98

0,94

Fig. 2. Zusammenhang zwischen Kohlen-
verbrauch und Stromstärke.

Die positiven Kohlen bren-
nen somit 2,24mal rascher
ab als die negativen, und
der totale Abbrand beider
Kohlen zusammen wächst
mit der Betriebsstromstarke,
wie aus Fig. 2 ersichtlich
ist, in welcher für die ver-
schiedenen untersuchten Koh-
len der mit der Stromstärke
veränderliche Abbrand dar-
gestellt ist. Es mag noch
die Bemerkung Platz finden,
dass in der neueren Zeit
ziemlich allgemein der Durch-
messer der positiven Kohle
grösser genommen wird als
der der negativen — es ist
dies auch in der obigen Ta-
belle ersichtlich — um nahe
gleiche Längen beider Kohlen
zu verbrennen.

Ueber die chemischen Vor-

gänge im Lichtbogen, wenn dieser in der Luft sich bildet, liegen
einige Beobachtungen von Dewar^) vor; er entnahm durch röhren-
*) De war, Proc, of the Roy. Soc. 80, p. 85, 1880.

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9 0 0 O O 0 9

Der elektrische Lichtbogen. 7

formige Aushöhlungen in den Kohlen die sich im Lichtbogen bil-
denden Gase und analysierte dieselben. Das Gasgemenge enthielt
nicht allein Kohlensäure und Kohlenoxyd , sondern auch StickstoflFv^er-
bindungen, darunter bei Gegenwart von feuchter Luft Blausäure, Cyan
und salpetrige Säure. Auf solche Bildungen lässt sich wohl der schon
häufig bemerkte, wahrscheinlich aber von S. Thompson^) zuerst
hervorgehobene Geruch der Bogenlampen zurückfuhren. Thompson
fügt bei, dass im Lichtbogen von 40 bis 50 Volt Spannung nur sehr
geringe Mengen der unangenehm riechenden und giftigen stickstoff-
haltigen Verbindungen entstehen, während diese Mengen bei Licht-
bogen von hoher Spannung sich rascher wahrnehmbar machen. Glück-
Kcherweise seien die mehr oder weniger giftigen
Verbindungen nur in geringer Menge auftretend.
Erhält man längere Zeit den Lichtbogen
unter gleichbleibenden Bedingungen, so nehmen die
Kohlenstäbe an den abbrennenden Enden eine sta-
tionäre Form an. Der positive wird etwas zuge-
spitzt unter Bildung einer kraterförmigen Aushöh-
lung am unteren Ende, der negative aber stark
konisch verjüngt. In nebenstehender Fig. 3 ist
eine schematische Zeichnung der Kohlenstifte so-
wie des Lichtbogens gegeben; mit Hilfe derselben
soll, einer Beschreibung von H. Ayrton *) folgend,
die Form der Kohlen und die Erscheinung des
Lichtbogens nachgehend geschildert werden. Die
positive obere Kohle leuchtet in der Kraterhöh-
lung (a) am stärksten und ist dort weissglühend;
daran schliesst sich ein glatter, immer noch leuch-
tender Teil (b) an, sodann ein rauhes dunkleres Yis. 8. Gleichstrom-
Band (c) und noch höher ein Kranz von Kugeln (d). Lichtbogen.
Bei der negativen Kohle ist die Spitze (e) eben-
falls weissglühend; daran reiht sich eine glatte, gelb leuchtende
Fläche (f), dann ein rauher, mit sehr der kleinen Kugeln be-
deckter rötlich gelber Teil (g) und endlich ein Kranz von Kugeln (h),
welche jedoch etwas kleiner sind als die an der positiven Kohle.

') S. Thompson, Journ. of the Soc. of Arts 1895.

^ H. H. Ayrton, The Electrisian 1895, I., p. 319, 335, 851, 364, 399,
471, 541, 596, 610; IL, p. 418, 635, 743 und 1896, p. 36, 225, 539. Wie hier, soll
auch im folgenden, wenn nicht ein besonderes Citat gegeben, immer die Veröffent-
lichung von H. Ayrton gemeint sein.

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8 Ernst Voit.

An dem Lichtbogen sind hauptsächlich der äussere grünliche Teil (i)
und der innen liegende violette (k) zu unterscheiden, welche durch
ein schwarzes Band (1) getrennt sind. Die an beiden Kohlen sich
absetzenden Kugeln können bei der hohen Temperatur des Licht-
bogens aus dem den Kohlen bei der Fabrikation zugemengten Teer
und Sirup oder auch aus der schmelzenden Kohle selbst sich bilden.
An den oben erwähnten rauhen Stellen sind die Kugeln durch Ab-
schmelzen kleiner geworden, an den glatten Flächen vollständig zu-
sammengeschmolzen.

Ayrton macht darauf aufmerksam, dass der stationäre Zustand
bezüglich der Form der Kohlen meist erst nach sehr langer Zeit ein-
tritt; deshalb ist klar, dass viele Beobachtungen, bei welchen hierauf
keine Rücksicht genommen wurde, für eine Reihe von Schlüssen voll-
kommen unbrauchbar sind und manche Versuchsresultate scheinbar
ganz unerklärliche Unregelmässigkeiten zeigen.

Um eine bestimmte Definition der Lichtbogenlänge einzuhalten,
wollen wir, wie das auch Ayrton annahm, im allgemeinen imter
Bogenlänge den vertikalen Abstand zwischen der Kante des Kraters
an der positiven Kohle und der Spitze der negativen Kohle verstehen.
Es ist selbstverständlich, dass dieser Bezeichnung gemäss eine Bogen-
länge Null nicht einer Berührung beider Kohlen entspricht, da, von
der Stellung Null ausgehend, die Spitze der negativen Kohle noch
um die ganze Kratertiefe gegen die positive Elektrode bewegt werden
müsste, bis eine Berührung mit der positiven Kohle eintreten könnte.

Endlich sei noch erwähnt, dass ein Lichtbogen ohne Geräusch
»ruhig" oder auch mit Geräusch „zischend* brennen kann.

Wir wollen nun sowohl für den ruhigen wie für den zischen-
den Gleichstrom-Lichtbogen in eingehender Weise betrachten: 1. Die
Form der Kohlen, 2. die elektrischen Grössen des Lichtbogens und
8. die Lichtausstrahlung.

1. Form der Kohlenenden nach Bildung eines stationären

Lichtbogens.

Eine genaue Bestimmung der Form der Kohlenenden ist schon
deshalb mit grossen Schwierigkeiten verbunden, weil alle üngleich-
fSrmigkeiten in dem Material der Elektroden auch Unregelmässigkeiten
im Abbrennen der Kohlen bedingen; femer aber hat man, wie schon er-
wähnt, grosse Sorgfalt darauf zu verwenden, dass die Form für einen be-
stimmten Zustand, z. B. bestimmte Stromstärke und Bogenlänge, sich

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Der elektrische Lichtbogen.

vollständig richtig ausgebildet hat, was nur dann erfolgt, wenn man
längere Zeit, oft über eine halbe Stunde, 'einen vollkommen gleich-
massigen Zustand erhalten hat. Selbst bei genauester Einhaltung der
oben angegebenen Bedingungen werden Messungen, insbesondere an
dem Krater, durch kleine Erhöhungen an den Kanten sowie durch
Unregelmässigkeiten in der Höhlung ausserordentlich erschwert, so
dass nur Resultate von geringer Genauigkeit zu erzielen sind.

Beide Kohlen, die positive und die negative, verjüngen sich
gegen ihr Ende hin konisch. Genauere Angaben über die Schärfe
der Zuspitzungen sind bisher wenige gemacht worden. Ayrton
hebt folgende Beobachtungen hierüber hervor. Bei grossem Strom
brennen beide Kohlen von den Enden aus weiter ab als bei geringem
Strom; und insbesondere spitzt sich die negative Kohle immer mehr
zu, je kürzer der Bogen und je grösser der Strom wird. Es scheint,
dass die Erhitzung der negativen Kohle hauptsächlich durch Strahlung
der positiven Kohle imd ferner durch die von der positiven nach der
negativen Kohle übergeführten heissen Kohlenteilchen herrührt. Bei
kleinem Strom wird deshalb die durch Abbrennen erzeugte Spitze an
der negativen Kohle kurz und stumpf, bei grossen Stromstärken da-
gegen länger und schlanker. Auch die positive Kohle wird bei kurzem
Lichtbogen mehr zugespitzt als bei längerem Bogen ; sie
wird nämlich verzehrt sowohl durch Verflüchtigung von
Kohle wie auch durch Verbrennen in der Luft. Die
Verflüchtigung von Kohle muss hauptsächlich an der
Krateroberfläche erfolgen und wird je nach ihrer Stärke
die mehr oder weniger tiefe Höhlung des Kraters be-
dingen. Die Verbrennung aber muss da, wo die hoch
erhitzte Kohle mit Lufb in Berührung kommen kann,
also hauptsächlich am Bande des Kraters, stattfinden, so
dass das untere Ende der Kohle rascher als die höher
hegenden Seitenwände derselben abbrennen. Bei grosser
Sti'omstärke und insbesondere bei kurzem Lichtbogen
werden die im Krater sich bildenden flüchtigen Kohlen-
teilchen immer mehr nach der Seite hingedrängt, so
dass auch die Seitenflächen so stark sich erhitzen, dass
sie verbrennen, wodurch, wie schon erwähnt, die posi-
tive Kohle am unteren Ende sich immer mehr zuspitzt.
An der negativen Kohle zeigt sich endlich bei sehr
kurzem Lichtbogen noch eine aufgesetzte Spitze, ein »Pilz", wie in
der nebenstehenden Fig. 4 ersichtlich ist. Sylv. Thompson sieht

Fig. 4. Kurzer
Lichtbogen.

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Ernst Voit.

diese Spitze als charakteristisch für einen zischenden Lichtbogen an,
während H. Ayrton nachweist, dass derselbe auch bei ruhigem Bogen
und jeder Stromstärke immer dann eintritt, wenn der Lichtbogen ge-
nügend kurz ist. Es wird nach Ansicht von Ayrton der Pilz durch
Kohle gebildet, die sich auf der negativen Elektrode von dem Krater
her auflagert. Wenn man den Bogen verlängert, erreicht immer
weniger Kohle, die aus dem Krater gegen die negative Spitze ge-
schleudert wird, die negative Elektrode, und der Pilz wird immer
kleiner, bis er endlich verschwindet. Von grosser Bedeutung ist die
Form der Krateraushöhlung an der positiven Kohle, weshalb Ayrton^)

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Fig. 5. Kratertiefen für verschiedene Stromstärken.

durch eine eingehende Untersuchung die Abhängigkeit dieser Krater-
form bei Dochtkohlen von der Stromstärke und der Bogenlänge, mit
welcher der Lichtbogen betrieben wurde, feststellte. Die für die Krater-
tiefe gewonnenen Resultate sind in Fig. 5 zusammengestellt. Man
sieht daraus, dass die Kratertiefe bei gleicher Stromstärke mit ge-
ringer werdender Bogenlänge zunimmt. Die erhaltenen Mittelwerte
sind nämlich

*) Ayrton a. a. 0.

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Der elektrische Lichtbogen. XX

für 1 mm Bogenlänge: 1,36 mm Kratertiefe

n 3 „ , 0,98 «

» 6 „ „ 0,67 „

Auch von der Stromstärke scheint die Kratertiefe abhängig zu
sein; wenigstens lassen die Kurven in Fig. 5 schliessen, dass ftir jede
Bogenlänge bei einer bestinmiten Stromstärke ein Maximum der Krater-
tiefe auftrete, femer aber, dass das Maximum bei grösseren Bogen-

Fig. 6. Kraterdurchmesser für verschiedene Stromstärken.

längen immer weniger ausgesprochen wird, und dass dieser Maximal-
wert für geringere Bogenlängen immer erst bei höheren Strom-
stärken eintritt. •

Wie die Kratertiefe ist auch die Kraterweite veränderlich; ge-
nauere Angaben darüber, wie der Durchmesser des Kraters mit der
Bogenlänge und der Stromstärke sich ändert, hat ebenfalls Ayrton
gemacht. Die Resultate dieser Beobachtungen, welche an zwei ver-
schiedenen Kohlenpaaren ausgeführt wurden, sind in den Fig. 6 und 7
wiedergegeben. Die positiven Kohlen waren in beiden Fällen Docht-
kohlen , und zwar von 13 mm Durchmesser, die negativen Homogen-
kohlen von 11 mm . Durchmesser. Für das erste Kohlenpaar wurden
die Kraterdurchmesser für Lichtbogenlängen von 1, 2, 3, 4 und 6 mm
und für Stromstärken- von 4, 7, 10, 15, 20, 22 Amp. ausgemittelt;
die Kurve ftir jede Bogenlänge ist sehr nahe einer geraden Linie, die
für 1 , 2 und 3 mm enthaltenen Geraden sind fast zusammenfallend,

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Ernst Voit.

die flir 4 und 6 mm Bogenlänge zeigen jedoch, dass die Geraden
immer grössere Winkel mifc der Abscissenachse für steigende Bogen-
längen bilden, so dass sich dieselben nahe in einem Punkte der
Ordinatenachse treflfen. Die Unterschiede sind jedoch so gering, dass
ohne grossen Fehler alle Kurven durch eine gerade Linie ersetzt

Fig. 7. Eraterdurchmesser für verschiedene Stromstärken.

werden können, welche in Fig. 6 durch eine ausgezogene Linie einge-
zeichnet ist und durch die Gleichung

D = 3,2 -f- 0,15 A

dargestellt werden kann. D bedeutet den Kraterdurchmesser in Milli-
meter und A die Stromstärke in Arnj^re. An dem zweiten Kohlen-
paar wurden folgende Resultate gewonnen:

Betriebs-

Gemessene Krater durchmesser

Stromsiärke

in Millimeter

für Bogenlängen von

Ampere

2 mm 4 mm

3,8 —

4,2 4,4

4,75 4,9

5,6 5,8

6,45 6,6

7,25 7,0

Es sind diese Beobachtungen in Fig. 7 eingetragen und lassen
sich sehr genau für die Bogenlänge von 2 mm durch die Gleichung

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Der elektrische Lichtbogen. 13

D = 3,2 + 0,162 A und für die Bogenlänge von 4 mm durch
D = 3,2 + 0,172 A darstellen; ohne grossen Fehler kann man auch
den in Fig. 7 gezeichneten Mittelwert D = 3,2 -f- 0,166 A benützen.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, gelten die linearen Gleichungen nur
für ruhigen Lichtbogen ; zischende Lichtbogen geben betrachtliche Ab-
weichungen, welche jedoch eine Begelmässigkeit nicht erkennen lassen.
Zweifelhaft bleibt es femer, ob für Stromstarken unter 4 Ampere,
für welche Ayrton bisher keine Versuche ausführte, die Kraterdurch-
messer bei immer kleineren Stromstärken dem Grenzwerte 3,2 oder
einem geringeren Werte, etwa der Null, sich nähern. Ayrton will
die Entscheidung dieser Frage durch eigene Versuche treflfen.

Als Hauptresultat der Untersuchung über die Eraterform ist zu
bezeichnen, dass für einen ruhigen Lichtbogen und für Stromstärken
über 4 Ampere der Eraterdurchmesser bei allen Lichtbogenlängen
eine lineare Funktion der Betriebsstromstärken bildet. Es stimmt dies
mit den Angaben von S. Thompson nicht vollständig überein,
welche nämlich dahin gehen, dass der Flächeninhalt des Eraters mit
der Stromstärke proportional sei. Dieser Ausspruch von S. Thompson
erscheint durch Beobachtungen von Andrews^) gestützt. Wenn D
den Eraterdurchmesser in Zoll, F die Eraterfläche in Quadratzoll, und
A die Betriebsstromstärke in Ampere bedeutet, ist nach den Ver-
suchen von Andrews

D =

F =

A =

und somit ist

^ = 0,00196 0,00202 0,00192 0,00196 0,00199

Es ist jedoch fraglich, ob die von Andrews gewonnenen
Resultate ganz zuverlässig sind, da es zweifelhaft, ob er vor den
Messungen den stationären Zustand des Eraters genügend abwartete.
H. Ayrtons Beobachtungen, bei welchen diese Bedingung sicher er-
füllt war, lassen einen so einfachen Zusammenhang zwischen Erater-
fläche und Stromstärke nicht erkennen. Nimmt man nämlich als In-
halt der Eraterfläche die Ereisfläche an, welche durch die Eanten-
linie des Eraters gebildet ist, so wird dieser Flächeninhalt F, wenn
man den mittleren durch die Beobachtungen Ayrtons gefundenen
Wert D der Eraterdurchmesser, nämlich D = 3,2 + 0,16 A zu Grunde

0,140

0,156

0,266

0,326

0,453

0,0176

0,0243

0,0556

0,0825

0,1602

*) Andrews, La Lumi^re 1880, 11, p. 463.

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Emst Voit.

legt, F = 8,04 + 0,80 A + 0,02 A\ Ob etwa der Inhalt der wahren
Kraterfläche proportional der Stromstärke sei, ist noch nicht zu ent-
scheiden, da eine genaue Ausmessung der Kraterhöhle noch nicht
vorliegt, von Ayrton jedoch beabsichtigt ist.

2. Die elektrischen Grössen des Lichtbogens.

a) Ruhiger Lichtbogen.

Der Zusammenhang der elektrischen Grössen des Lichtbogens,
nämlich der Spannungsdifferenz an seinen Enden, der Stromstärke so-
wie des scheinbaren Widerstandes untereinander und mit der Bogen-
länge wurde von verschiedenen Beobachtern studiert. Die älteren
Untersuchungen konnten jedoch, wie schon erwähnt, allgemein giltige
Relationen nicht liefern, da früher nicht darauf geachtet wurde, dass
die Form der Kohlen vor Beobachtung der Spannungsdifferenz schon
eine für den verlangten Strom und Bogenlänge normale geworden ist.

Fig. 8. Spannungsdifferenz ftLr verschiedene Stromstärken (Dochtkohlen).

H. Ayrton, welcher zuerst auf die Notwendigkeit einer genauen Ein-
haltung dieser Bedingung aufmerksam machte, lieferte auch durch
neuere Untersuchungen die einzigen vollkommen tadelfreien Resultate.
An Hand dieser Beobachtungen von H. Ayrton soll vor allem der
Zusammenhang zwischen Spannungsdifferenz des Lichtbogens und der
Betriebsstromstärke bei konstanter Bogenlänge betrachtet werden.

Sowohl bei Homogenkohlen wie bei Dochtkohlen wird für eine
gegebene Stromstärke und eine bestimmte Bogenlänge nach kürzerer
oder längerer Zeit die Spannungsdifferenz konstant. Dieser Behar-
rungszustand ist dann erreicht, wenn die der betreffenden Bogenlänge
und Stromstärke entsprechende Form der Kohlen sich gebildet hat.

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Der elektrische Lichtbogen. 15

wobei hauptsächlich die Form der positiven, weniger die der negativen
von Einfluss ist. Je kürzer der Lichtbogen und je kleiner die Strom-
starke, desto längere Zeit wird verfliessen, bis ein stationärer Zustand
in der Spannungsdiflferenz eingetreten ist. Seh wen dl er ^) hatte, wie
Ayrton angibt, im Jahre 1879 aus seinen Beobachtungen gefolgert,
dass die SpannungsdifFerenz zwischen den beiden Kohlen für eine be-
stimmte Bogenlänge unabhängig vom Betriebsstrom sei. Dieses Resultat
schien durch die Beobachtungen von Ayrton und Perry *) bestätigt

Fig. 9. Spannangsdifferenz für verschiedene Stromstärken (Docht- u. homogene Eohle).

zu werden. Erst die neueren Untersuchungen von H. Ayrton zeigen,
dass nur innerhalb gewisser Grenzen die Spannungsdifferenz von der
Stromstärke unabhängig ist, und dass eine Verschiedenheit auftritt, je
nachdem man zwei Dochtkohlen, eine positve Docht- und eine negative
Homogenkohle, oder zwei Homogenkohlen verwendet.

In Fig. 8 ist für zwei Dochtkohlen, eine positive von 18 mm
und eine negative von 15 mm Durchmesser, der Zusammenhang
zwischen Spannungsdifferenz und Stromstärke bei verschiedenen Licht-
bogenlängen dargestellt. Man sieht aus dieser Figur, dass für Strom-
stärken über 5 Ampere und Bogenlängen , welche grösser als 0,7 mm sind,
die Spannungsdifferenzen mit wachsender Stromstärke abnehmen , da-
gegen bei Bogenlängen unter 0,7 mm mit grösseren Stromstärken zu-
nehmen. Fast unabhängig von der Stromstärke ist die Spannungs-

^)Schwendler, The Electrician 2, 1879, p. 107 u. 117.
^ Ayrton and Perry, Proc. Phya. Soc. 1882, 5, p. 197.

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Ernst Voit

differenz, wenn die Bogenlänge von 0,7 mm eingehalten wird; nur
bei sehr kleinen Stromstärken, nämlich solchen, die unter 5 Ampere
liegen, nimmt die Spannimgsdifferenz rasch mit wachsender Strom-
stärke ab. Wie bei der Bogenlänge von 0,7 mm ist der erwähnte
rasche Spannungsabfall auch fOr alle übrigen Bogenlängen ersichtlich.
Aehnliche, wenn auch nicht ganz gleiche Resultate liefern Beobach-
tungen mit nur einer Dochtkohle. Wenn man z. B. eine positive
Dochtkohle von 9 mm und eine negative Homogenkohle von 8 mm

Fig. 10. SSpannungsdifferenz für verschiedene Bogenlängen (Dochtkohlen).

Durchmesser verwendet, erhält man die Kurven in Fig. 9. Auch in diesem
Falle ist bei sehr geringer Stromstärke, auch etwa bis 5 Ampere, ein
rascher Abfall der Spannungsdifferenz mit steigender Stromstärke nach-
zuweisen; dagegen ist flir keine Bogenlänge die Spannungsdifferenz
so unabhängig von der Stromstärke wie filr zwei Dochtkohlen bei
der Bogenlänge von 0,7 mm. Es ist dieser Unterschied, der bei Be-
nützung zweier Dochtkohlen oder einer Dochtkohle mit Homogen-
kohle sich zeigt, noch deutlicher zu erkennen, wenn man, wie in den
Fig. 10 und 11, die Bogenlängen als Abscissen und die Spannungs-
differenzen als Ordinaten aufträgt. In Fig. 10 (für zwei Dochtkohlen)
schneiden sich die für 5 bis 25 Ampere gezogenen Kurven sehr nahe in
einem Punkte und sind die Koordinaten desselben 41 Volt und
0,7 mm ; nur die Kurve für eine Stromstärke von 3 Ampere hat nicht
den gleichen Schnittpunkt mit den übrigen Kurven. Im Gegensatze
hiezu schneiden sich in Fig. 11 (für eine Docht- und eine Homogen-
kohle) die Kurven nicht in einem Punkte, wenn sie auch für eine
Bogenlänge von etwa 1,25 mm näher aneinander gerückt sind als fUr
die anderen Längen ; die für 3 Ampere giltige Kurve zeigt auch bei
diesen Kohlen eine beträchtlichere Verschiebung des Schnittpunktes
als die Kurven für die anderen Stromstärken. Auf die in den Fig. 9

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Der elektrische Lichtbogen.

und 10 gezeichneten Kurvenstücke, welche sich auf den unsteten Zu-
stand und den zischenden Bogen beziehen, wird später noch zurück-
gekommen werden. Sind endlich beide Kohlen homogen, so gibt es
keine Bogenlänge, *für welche die Spannungsdiflferenz auch nur an-
nähernd von der Stromstärke unabhängig ist. dagegen findet der

Fig. 11. Spannungsdifferenz für verschiedene Bogenlängen
(Docht- und Homogenkohle).

i-asche Spannungsabfall bei geringen Stromstärken auch bei zwei
homogenen Kohlen statt. Beides ist aus Fig. 12 ersichtlich, in welcher
für alle Bogenlängen die Spannungsdifferenzen mit wachsender Strom-
stärke abnehmen und bei geringen Stromstärken, unter 5 Ampere,
eine rasche Spannungsabnahme mit wachsender Stromstärke eintritt.
Noch deutlicher zeigt Fig. 13, dass für diese Homogenkohlen bei
keiner Bogenlänge die Spannungsdifferenz von der Stromstärke unab-
hängig ist, da die für die verschiedenen Ströme gezogenen Kurven sich
überhaupt nicht im positiven Teile des Koordinatensystems schneiden,
wie dies ja in den vorausgehenden Fällen, in welchen eine oder
beide Kohlen gedochtet waren, stattfand.

H. Ayrton hatte bei den Beobachtungen mit Dochtkohlen den
Durchmesser der Kohlen sehr geändert, dennoch konnte ein wesent-
licher Einfluss des Querschnittes der Dochtkohlen auf die zur Bildung
des Lichtbogens notwendige Spannungsdifferenz nicht nachgewiesen
werden. In beträchtlichem Masse bestimmt aber das Material der
Elektroden jene Spannungsdifferenz. Wie obep erwähnt, hatten schon
Orove und Gasseimann gezeigt, dass eine Beimengung von Salzen

Sammlang elektrotechnischer Vorträge. I. 2

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Ernßt Voit.

ZU den Kohlen dann, wenn die Salze bei der Temperatur des Licht-
bogens sich verflüchtigen, eine grössere Entfernung der Elektroden
gestatten oder, was das Gleiche, bei derselben Bogenlänge nur eine
geringere Spannungsdiflferenz erfordern. Aus den angegebenen Ver-
suchen von H. Ayrton ist nun auch zu folgern, dass es einen Unter-
schied bedingt, ob die Kohlen homogen oder ob sie gedochtet sind.
Wenn beide oder nur eine der Kohlen einen Docht hat, bedarf der
Lichtbogen bei gleicher Länge und gleicher Betriebsstromstärke eine

Fig. 12. Span nun gsdifferenz für verschiedene Stromstärken (Homogenkohlen).

etwa 3 bis 6 Volt geringere Spannungsdifferenz, als wenn man Homo-
genkohlen anwendet ; dabei ist die Verminderung der Spannungsdiffe-
renz bei kurzen Lichtbogen grösser als bei langen und bei sehr ge-
ringen Stromstärken bedeutender als bei grösseren.

Die bisherigen Resultate kurz zusammenfassend, ist nachgewiesen,
dass bei Anwendung von Docht- oder Homogenkohlen für Strom-
stärken unter 5 Ampere die Spannungsdifferenz, welche den Strom
durch eine bestimmte Lichtbogenlänge sendet, mit steigender Strom-
stärke rasch abnimmt, dass femer bei Verwendung von zwei Homo-
genkohlen für alle Bogenlängen die Spannung abnimmt, wenn die
Stromstärke über 5 Ampere steigt, bei zwei Dochtkohlen dagegen für

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Der elektrische Lichtbogen.

eine bestimmte Bogenlänge die Spannung konstant bleibt, wie sich
auch die Stromstärke ändert, für kleinere Bogenlängen zunimmt und
für grössere ünmer kleiner wird. Benützt man eine positive Docht -
und eine negative Homogenkohle, so ist für keine Bogenlänge die
Spannung konstant, sie nimmt für geringe Bogenlängen fortwährend
mit steigender Stromsjtärke zu imd für grössere Bogenlängen anfang-
lich allmählich ab, um dann wieder zu wachsen. Der Querschnitt der
Homogenkohle beeinflusst die Spannung nicht wesentlich; dagegen

Fig. 18. Spannuiigsdifferenz für verschiedene Bogenlängen (Homogenkohlen).

veranlassen die Dochtkohlen gegenüber den Homogenkohlen ein
Sinken der Spannung, insbesondere bei kurzen Lichtbogen und ge-
ringen Stromstärken. Dass bei sehr kleinen Stromstärken ein rascher
Abfall der Spannungsdifferenz stattfindet, dürfte sich daraus erklären,
d^ss bei inmier kleineren Stromstärken der Lichtbogen eine grössere
Abkühlungsfläche gegenüber seinem Querschnitte darbietet, so dass
man zur Deckung dieses relativ immer beträchtlicheren Wärmebedarfes
eine grössere Spannungsdifferenz notwendig hat. Bei grösseren Strom-
stärken werden die Aenderungen im Lichtbogen verwickelter, dürften
jedoch ebenfalls die oben erwähnten Spannungsänderungen bedingen.
Dass endlich die Spannung von dem Material der Elektroden abhängt,
ist darauf zurückzuführen, dass bei einem geringeren Enei^everlust

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£rn8t Voit

für die Verflüchtigung des Elektrodenmaterials auch eine geringere
Spannungsdifferenz notwendig ist.

Während im vorausgehenden bei einer bestimmten Bogenlänge
die notwendige Spannungsdifferenz für Erzielung einer gewissen Strom-
stärke betrachtet wurde, kann man auch den Quotienten aus Spannungs-
differenz und zugehöriger Stromstärke, den man bekanntlich als schein-
baren Widerstand des Lichtbogens bezeichnet, berechnen, um so den
Zusammenhang zwischen scheinbarem Widerstand und Länge des

Fig. 14. Widerstand für verschiedene Bogenlängen und Stromstärken
(Homogenkohlen) .

Lichbogens zu erhalten. M. Gross und Shepard^) haben solche
Widerstandskurven im Jahre 1886 für Homogenkohlen konstruiert, in-
dem sie die Lichtbogenlängen als Abscissen und die Quotienten aus
Spannungsdifferenz und Stromstärke als Ordinaten auftrugen. Sie
fanden in allen Fällen gerade Linien, so dass sie den scheinbaren
Widerstand als eine lineare Funktion der Bogenlänge betrachten und
durch die Formel 0 = a + b L

') Gross and Shepard, Proceedings of the Americ. Acad. of Arts and
Science 1886, 16. Juni.

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Der elektrische Lichtbogen

darstellen konnten, wobei 0 den scheinbaren Widerstand, L die Licht-
bogenlänge und ferner a und b Konstanten bedeuten, welche aber von
der Bescha£fenheit der Kohlen und der Stromstärken abhängig sind.
Das gleiche Resultat hat auch H. Ayrton für Homogenkohlen er-
halten , wie man aus Fig. 14 erkennen kann , in welcher die in

Fig. 15. Widerstand für verschiedene Bogenlängen und Spannungen
(Homogenkohlen).

Fig. 12 schon verwendeten Beobachtungen zur Darstellung benützt
sind. Die gleichen Beobachtungen sind in Fig. 15 so verwertet,
dass für bestimmte Spannungsdifferenzen , nämlich für 50 bis
75 Volt, Kurven konstruiert wurden, deren Punkte als Koordination
wie in Fig. 14 Länge und Widerstand des Lichtbogens haben; es
sollen diese Kurven hauptsächlich zur Vergleichung mit den nachher
zu erwähnenden entsprechenden Kurven für Dochtkohlen dienen. Die
weiteren Beobachtungen von H. Ayrton an Dochtkohlen zeigen,

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Ernat Voit.

dass sich dieselben etwas verschieden von den Homogenkohlen ver-
halten. Auch hierüber gibt am besten eine Zeichnung Aufschluss;
in Fig. 16 ist der Zusammenhang zwischen Widerstand und Bogen-
länge für verschiedene Stromstärken dargestellt, hier in gleicher Weise
für Dochtkohlen wie in Fig. 14 für Homogenkohlen. Man sieht, dass
für bedeutende Stromstärken der Widerstand ebenfalls eine lineare

Fig. 16. Widerstand für verschiedene Bogenlängen und Stromstärken (Dochtkohlen).

Funktion der Bogenlänge bildet, dass aber bei geringeren Stromstärken
dies nur dann zutrifft, wenn die Bogenlänge gross ist; bei kleineren
Bogenlängen findet jedoch zwischen 3 mm und 1 mm ein rascher Ab-
fall des Widerstandes statt, während bei noch kürzeren Bogenlängen
als 1 mm der Widerstand wieder langsamer abnimmt. Es sind end-
lich in Fig. 17 für verschiedene Spannungsdifferenzen aus den gleichen
Beobachtmigen an Dochtkohlen Kurven konstruiert, welche wie die
unter Fig. 15 für Homogenkohlen aufgeführten als Koordinaten Bogen-

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Der elektrische Lichtbogen. 23

länge und Widerstand haben. Aus den Kurven der Fig. 17 ist zu
folgern, dass bei konstanter, über 46,5 Volt liegender Spannungs-
differenz der Widerstand des Lichtbogens mit wachsender Bogenlänge
sich immer vermindert, dass bei Spannungen unter 46,5 Volt ein
Maximalwiderstand nicht überschritten werden kann und nun bei
einer Verminderung der Bogenlänge der Widerstand ebenfalls kleiner
wird. Für einige Bogenlängen können somit bei gleicher Span-
nungsdifferenz zwei verschiedene Widerstände auftreten, z. B. für
eine und dieselbe Spannung von 43,5 Volt und die Bogenlänge von
2 mm ein scheinbarer Widerstand von 1,6 und ein solcher von 4,8 Ohm.
Der Verlauf der entsprechenden Kurven , welche fiir Homogenkohlen
gewonnen wurden, unterscheidet sich wesentlich, da fttr alle Spannungs-
differenzen mit wachsender Bogenlänge die scheinbaren Widerstände
abnehmen. Es können somit für den scheinbaren Widerstand des Licht-
bogens folgende Sätze ausgesprochen werden. Bei Einhaltung konstanter
Stromstärke und Benützung von Homogenkohlen ist der scheinbare
Widerstand eine lineare Funktion der Bogenlänge, und bei Einhaltung
konstanter Spannung nimmt der Widerstand mit wachsender Bogen-
länge immer mehr ab. Wenn man Dochtkohlen verwendet und die
Stromstärke konstant hält, findet bei kleineren Bogenlängen und ge-
ringeren Stromstärken ein rascher Abfall des Widerstandes statt, und
wenn die Spannung konstant gehalten wird, entspricht nur bei
grösseren Spannungswerten ein geringerer Widerstand immer einer
grösseren Bogenlänge ; bei kleineren Spannungswerten dagegen erreicht
bei einem bestimmten kleinen Widerstand die Bogenlänge einen Maximal-
wert und entspricht ein noch geringerer Widerstand wieder einer
kleineren Bogenlänge. Der Widerstandsabfall bei Dochtkohlen trifft
zusammen mit der rasch wachsenden Kratertiefe (Fig. 5), so dass wohl
darin diese Unregelmässigkeit ihre Erklärung finden wird.

Edlund^) hat zuerst darauf aufmerksam gemacht, dass der
Lichtbogen sich nicht wie ein gewöhnlicher Leiter verhält, bei welchem,
da der Querschnitt konstant bleibt, der Widerstand der Länge des
Leiters direkt proportional ist. Er schloss aus seinen Versuchen, dass
der totale scheinbare Widerstand eines Lichtbogens, nämlich der
Quotient aus der Spannungsdifferenz des Lichtbogens und der Strom-
stärke, durch die Formel 0 = a + b L ausgedrückt werden kann. Dies
veranlasste E dl und anzunehmen, dass in dem Lichtbogen durch die

») Edlund, Pogg. Ann. 1867, 181, p. 586; 1868, 188, p. 353; 184, p. 250
u, 337; 1870, 189, p. 354.

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Ernst Voit.

Zerstäubung der Kohlenteilchen eine elektromotorische Gegenkraft
hervorgerufen werde, und er berechnete diese elektromotorische Gegen-
kraft aus dem scheinbaren Widerstand durch Multiplikation mit der
jeweiligen Stromstärke. Es ist ja die Spannung V nach dem Ohmschen

Fig. 17. Widerstand für verschiedene Bogenlängen und Spannungen (Dochtkohlen).

Gesetz gleich dem Produkt aus der Stromstärke A und dem Wider-
stand 0, also wird: V = AO = aA + hAL. Da, wie schon oben
angegeben, a von der Stromstärke A abhängt und zwar umgekehrt pro-
portional mit derselben ist, kann man nach dem Vorgange von Trölich
für aA eine von der Stromstärke unabhängige Konstante m setzen, und
für b A kann man die Bezeichnung n wählen und findet so V= m -fnL.

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Der elektrische Lichtbogen.

In dieser Formel würde m die von Edlund angenommene gegen-
elektromotorische Kraft des Lichtbogens bedeuten. Nach Edlund
beschäftigten sich zahlreiche Forscher damit, nachzuweisen, ob eine
gegenelektromotorische Kraft des Lichtbogens vorhanden oder ob die
Gleichung V = m + nL in anderer Weise zu erklären ist, und femer
suchte man die Werte der Konstanten m und n auszumitteln.

Edlund glaubte aus seinen Versuchen auf eine Polarisation des
Lichtbogens schliessen zu dürfen, er hatte nämlich ^jso Sekunde nach
der Unterbrechung des Betriebsstromes einen Nebenschluss aus den
Kohlenelektroden, dem Lichtbogen und einem Galvanometer gebildet
und in diesem eine Ablenkung der Galvanometemadel beobachtet.
Dieses Resultat wurde auch von Latschinoff ^ bestätigt; während
Luggin') keine Ablenkung erhalten konnte, obwohl die Zeit der
Unterbrechung kürzer als bei Edlund war. Man konnte die Beob-
achtungen von Luggin als nicht ganz beweiskräftig ansehen, da der
Lichtbogen rasch seine Leitungsfähigkeit verlieren kann, so dass der
gebildete Nebenschluss unterbrochen wird, ehe eine sichtbare Ablenkung
der Galvanometernadel eintritt. Diesem Vorwurfe ist ein Versuch
von Lech er*) nicht ausgesetzt. Die Zeit zwischen Verlöschen des
Lichtbogens und Herstellung des Nebenschlusses ist bei dieser Methode
unendlich klein, da die zum Betriebe des Lichtbogens dienende Strom-
quelle vor dem Lichtbogen kurz geschlossen wird. Dass Lech er
eine Ablenkung an dem Galvanometer im Nebenschluss nicht fand,
hätte man aber immer noch darauf zurückführen können, dass seine
Methode zu unempfindlich sei, indem der Widerstand des verlöschenden
Lichtbogens zu rasch anwächst. Stenger ^) weist jedoch nach, dass
die Methode genügende Empfindlichkeit besitzt, indem er durch die
elektromotorische Kraft von fünf Akkumulatorenzellen, die in den
Nebenschluss gelegt waren, eine beträchtliche Ablenkung am Galvano-
meter trotz Verlöschen des Lichtbogens erhielt; es müsste somit die
grössere elektromotorische Gegenkraft des Lichtbogens mindestens eine
gleiche Ablenkung geliefert haben, während eine Ablenkung durch die
Gegenkraft in keiner Weise zu beobachten war. Einen ganz verschie-
denen Weg, um die elektromotorische Gegenkraft des Lichtbogens
nachzuweisen, schlug Dub^) ein, welcher die Ansicht ausspricht, der

') Latschinoff, La Lumiöre Electr. 1879, 1, p. 198.

^ Luggin, Wiener Berichte 1889, 98, p. 1192.

*) Lech er, Wiedem. Ann. 1888, 88, p. 609.

*) Stenger, Wiedem. Ann. 1892, 46, p. 33.

*) Dub, Centralbl. d. Elektrotechnik 1888, Nr. 10, p. 749.

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26 Ernst Voit.

Strom im Lichtbogen leiste eine so beträchtliche mechanische Ar-
beit, unter anderem durch das Abreissen von Teilchen der festen
Kohlen, dass damit die gegenelektromotorische Kraft zu erklären sei,
und findet auch beim Ausblasen von Kohlenstaub zwischen den Elek-
troden einen dieser Vorstellung entsprechenden Strom.

Auch auf indirektem Wege glaubte man die von Edlund an-
genommene elektromotorische Gegenkraft des Lichtbogens nachweisen
zu können. Insbesondere wurden die Untersuchungen vonV. LangO^
L. Arons*) und Fr öl ich') dahin gedeutet, dass sie nur durch
eine elektromotorische Gegenkraft des Lichtbogens erklärt werden
könnten; es ergab sich nämlich der aus den gemessenen Spannungs-
differenzen an den Elektroden und der Betriebsstromstarke gerechnete
Widerstand grösser als der direkt bestimmte, und man glaubte, es
rühre dies davon her, dass die gegenelektromotorische Kraft des Licht-
bogens einen scheinbaren Widerstand bedinge. Ausser Edlund selbst
waren deshalb auch andere Forscher, so z. 6. Arons, Fr ö lieh,
Vogel*), von einer elektromotorischen Gegenkraft des Lichtbogens
überzeugt, während Lecher, Uppenborn*), Nebel^ und Feussner')
dagegen auftraten. Es zeigte Feussner, dass nach dem Verfahren
von Lang, Arons und Frölich nicht der ganze Widerstand des
Lichtbogens, sondern nur ein Bruchteil desselben erhalten werden kann,
da der Widerstand des Lichtbogens nicht von der Betriebsstromstärke
unabhängig ist, wie es bei Anwendung des Ohm sehen Gesetzes not-
wendig sein muss. Die Versuche von Lech er und Stenger, sowie
die Betrachtungen von Feussner sind wohl beweisend, dass eine
durch Polarisation bewirkte elektromotorische Gegenkraft des Licht-
bogens nicht vorhanden ist; welche Anschauung den vorliegenden
Beobachtungen am besten entspricht, soll später, nachdem die ver-
schiedenen Bestimmungen der Werte in der Formel: V=m + nL
Erwähnung gefunden, angegeben werden.

Um sofort eine Uebersicht über den Wert der Konstanten m und n
zu liefern, soll eine von Sylv. Thompson zusammengestellte Ta-
belle wiedergegeben werden.

1) y. von Lang, CentralbL f. Elektrotechnik 1885, 7, p. 299, 316, 443;
1886, 8, p. 173; 1887, 9, p. 315.

^ L. Arons, Wiedem. Ann. 1887, 80, p. 95.

») Frölich, Elektrotechn. Zeitschr. 1886, p. 483.

*) Vogel, CentralbL f. Elektrotechn. 1887, 9, p. 189, 216.

') Uppenborn, CentralbL f. Elektrotechn. 1887, 9, p. 633.

') Nebel, CentralbL f. Elektrotechn. 1886, 8, p. 619.

^) Feussner, CentralbL f. Elektrotechn. 1888, 10, p. 3.

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Der elektrische Lichtbogen.

Die Werte der Eonstanten m und n sind, wenn man L in Milli-
meter und V in Volt ausdrückt:

Beobachter

Zeit der
Beobachtung

AyrtoD und Perry -

Frölich

Peukert

von Lang ....
von Lang ....
Cro6s und Shepard .

Lnggin

Uppenbom ....
Duncan und Rowland

1882
1888
1885
1885
1887
1886
1887
1888
1892

63
39
35
39
37
37 bifl 39,7
40,04
40,1
40,6

2,1
1.8
1,9

1,9
1,77
2,24
1,6

Bezüglich dieser Tabelle sind einige Bemerkungen zu machen.
Die Angaben von Ayrton und Perry, dass der konstante Teil der
Spannung 63 Volt und der zur Bogenlänge proportionale Teil in Volt
das 55fache der Länge in englischen Zollen betrage (oder das 21fache in
Millimeter), lassen, wie schon Sylv. Thompson hervorhebt, vermuten,
dass hier ein Irrtum bezüglich der Zahl 63 vorliegt. Sodann ist zu be-
achten, dass die Bogenlänge nicht von allen Beobachtern gleichmässig
gemessen wurde. Die einen berücksichtigen die Eratertiefe, während
die anderen die vertikale Entfernung der Kohlenendeu als Bogenlänge
bezeichnen. Endlich ist hervorzuheben, dass das Material der Kohle
einen Einfluss auf die Grösse des konstanten Teiles der Spannung
ausübt; es wird dieselbe durch Beimengungen zur Kohle verschieden
und ist anders bei» Dochtkohlen wie bei Homogenkohlen. Man darf
somit den Mittelwert aus obigen Zahlen, nämlich V = 39 + 1»^ L, nur
als eine Näherung ansehen, und muss man, um genauere Angaben
zu erhalten, auf die Beobachtungen selbst zurückgehen.

Edlund^) gibt an, dass der konstante Wert der Spannungs-
differenz am Lichtbogen das 23,3fache der elektromotorischen Kraft
eines Bunsenelementes sei; danach ist m = 42 Volt, wenn man die
elektromotorische Kraft eines Bunsenelementes zu 1,8 Volt rechnet.
Ayrton und Perry ^) geben als Formel der Spannungsdifferenz
V= 63 + 55 a — 63 X 10"^®% wobei a in englischen Zollen zu ver-
stehen ist. Das letzte Glied ist als unbedeutend in der obigen

^) Edlund, Pogg. Ann. 1867, 181, p. 586.

*) Ayrton nnd Perry, Proc. Phya. Soc. 1882, 4, p. 197; La Lumiöre
Electr. 1883, 9, p. 90.

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Ernst Voit.

Tabelle ganz weggelassen und in dem zweiten die Längeneinheit
Millimeter eingesetzt.

Die Hauptresultate Peukerts^) sind in folgender Tabelle zu-
sammengestellt:

Für die Stromstärke von
10 Amp. war der Widerstand 0 = 3,66 + 0,23 L, also V = 36,6 + 2,3 L,
15 , , , . 0 = 2,30 + 0,15 L, , V = 34,5 + 2.25 L,

20 , „ . , 0 = 1,80 + 0,08 L, , V = 36,1 4- 1,60 L,

25 , , , , 0 = 1,30 + 0,0751, , V = 32,5 + 1,80 L,

30 „ . , , 0 = 1,60 + 0,04 L, , V = 48,0+ 1,20 L.

Aus den Beobachtungen von V. von Lang*) ist insbesondere
der Einfluss des Materiales der Elektroden auf den konstanten Wert
der Spannung zu erkennen, es ist nämlich:

Für Kohlen V = 35,2 + 1,32 L, bei 0,4 bis 2,5 mm Bogenlänge und 4 bis 5,4 Amp.

Stromstärke,
, Platin V = 27,4 + 1,49 L ^
, Eisen V = 25,0 + 0,70 L
, Nickel V =26,2 + 0,77 L
, Kupfer V = 23,9 + 0,67 L
« Silber V =15,2 + 0,96 L
, Zink V = 19,9 + 0,56 L

, Kadmium V = 10,3 + 2,56 L

Bühlmann gibt aus den Beobachtungen von Gross und
Shepard^) an, dass:

Für die Stromstärke von

5,04 Amp. der Widerstand 0 = 7,97 + 0,41 L, also V = 40,16 + 2,06 L,

7,00 „ . , 0 = 5,73 + 0,21 L, , V = 40,11 + 1,47 L,

7,92 \ „ . 0 = 5,00 + 0,20 L, , V = 39,60 + 1,58 L,

10,04 , , „ 0 = 3,73 + 0,16 L, . ^V = 37,45 + 1,61 L.

Nebel*) gibt folgende Resultate an:

bei 0,4 bis 1,7 mm Bogenlänge und^2,5 bis
3,5 Amp. Stromstärke.

Für die Stromstärken

10 mm Kohlen

12 mm Kohlen

14 mm Kohlen

Amp.

—

30,7 + 3,6 L,

V = 39,3 + 2,2L

' 35,2 + 2,6 L

32,4 + 2,8 L,

V = 39,4 + 2,0 L

—

33,8 + 2,3 L,

V = 39,2 + 2,0 L

35,1 + 1,4 L

34,1 + 2,8 L,

V = 39,2 + 1,8 L

—

V= —

38,0+ 1,9 L

34,4 + 2,1 L,

V= -

38,6 + 2,1 L

34,9 + 1,9 L,

V= —

—

35,3 + 2,0 L,

V= -

—

35,9 + 1,9 L.

»)*Peukert, Zeitschr. f. Elektrotechn. 8, 1885, p. 111.

•)vonLang, Centralbl. f. Elektrotechn. 1885, 7, p. 443; 1887, 9, p. 315.

') Gross and Shepard, Electric. Revue 19, p. 298 u. 321.

^) Nebel, Centralbl. f. Elektrotechn. 1886, 8, p. 619.

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Der elektrische Lichtbogen. 29

Bei den Beobachtungen von Nebel ist darauf geachtet, dass
ein stationärer Zustand in der Form der Kohlenelektroden eingetreten
war, ehe mit den Beobachtungen begonnen wurde, was die Vorgänger
nicht genügend .einhielten, und was dann von H. Ayrton mit noch
grösserer Schärfe betont wurde. Die Untersuchungen von Luggip^)
wurden teils mit Kohlen, teils mit Eisenelektroden ausgeführt. Die von
ihm gewonnenen Resultate sind : für Kohlen von 10 mm Durchmesser, und
zwar die obere Docht-, die untere Homogenkohle, V= 40,04 + 1,77 L,
wobei die mittlere Stromstärke 7 Amp. betrug. Mit Eisenstäben, jeder
von 10 mm Durchmesser, erhielt Luggin V= 27,61 + 1,62L bei
9,3 Amp. und V= 27,35 + 2,16L bei 4,9 Amp. Wurde die positive
Eisenelektrode auf 5 mm gebracht, während die negative 10 mm Durch-
messer hatte, war V= 27,68 + 2,07 L bei 6,8 Amp. und V= 25,99
+ 2,17L bei 6,6 Amp. Endlich wenn beide Eisenstifte 5 mm Durch-
messer hatten, war V = 26,75 + 2, 10 L bei 6,4 Amp., V = 25,57 + 2,17L
bei 6,7 Amp. und V= 26,93 + 2,04 L bei 6,8 Amp. Den Unterschied,
den das Material der Kohlenelektroden bedingt, zeigte Uppenborn^),
indem er für fünf verschiedene Kohlensorten, welche alle Stifte mit
einem Durchmesser von 10 mm bildeten und durch einen Strom von
7,7 Amp. betrieben wurden, folgende Zahlen fand:

I. V = 35,4 + 2,1 L,

II. V = 39,0 + 1,74 L,
m. V = 40,0 + 2,2 L,
IV. V = 41,0 + 2,16 L,

V. V = 45,4 + 1,99 L.

Ausserdem wies Uppenborn nach, dass die Konstanten m und n
von der Stromdichte abhängig seien, indem m mit wachsender Strom-
dichte zu- und n mit derselben abnimmt; die Resultate sind folgende:
I. Für 1,43 Amp. ist V = 30,9 + 10,7 L,
^ 2,23 , , V = 30,8+ 9,56 L,
, 2,97 , , V = 36,0+ 7,55 L,
, 3,71 r , V = 36,6+ 6,26 L,
, 4,45 , , V = 41,0+ 3,15 L.
II. Für 1,30 Amp. ist V = 33,0 + 17,7 L,
, 1,95 , . V = 32,4+ 8,73 L,
, 2,61 , „ V = 34,2+ 4,86 L,
r, 3,25 , „ V = 38,l+ 3,89 L,
, 3,93 , , V = 39,9+ 2,96 L,
, 4,51 , , V = 39^+ 3,31 L,
, 5,24 , , V = 38,0+ 2,37 L.

*) Uppenborn, Centralbl. f. Elektrotechn. 1887, 9, p. 633.
^ Luggin, Centralbl. d. Elektrotechn. 1888, 10, p. 567.

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30 Ernst Voit.

Hiebei hatten die positiven Dochtkohlen 7 mm und die negativen
Homogenkohlen 5 mm Durchmesser, während bei einer dritten Be-
obachtungsreihe die positiven wie negativen Kohlen 30 mm Durch-
messer besassen und folgende Werte lieferten:

III. Für 24.0 Amp. ist V = 26,4 + 1,88 L,
, 32,5 . . V = 38,1 + 1,60 L,
, 39,4 , , V = 39,1 + 1,04 L.

Sylv. Thompson^) verlässt die bisher benützte Formel 0 = m

+ nL, und ist der Ansicht, dass die Formel: V = m + — L sehr nahe

den Zusammenhang zwischen Spannungsdifferenz an den Kohlen, der
Bogenlänge und der Betriebsstromstörke liefere; die Konstanten m
und n schwanken nach ihm zwischen den Grenzen 35 und 39, be-
ziehungsweise 8 und 18.

Duncan, Rowland und Todd*) gehen bei der Aufstellung einer
Formel von der Vorstellung aus, dass die Spannungsdifferenz an dem
Lichtbogen aus zwei Teilen zusammengesetzt sei: der erste, eine
elektromotorische Gegenkraft, rühre von der Verflüchtigung der Kohle
her und müsse konstant sein, der andere dagegen sei eine Funktion
des Stromes und der Bogenlänge, und sie erhalten danach die allgemeine
Gleichung: V = a + f(L).f(A) + bf (L).f (A). Zunächst schliessen sie
' aus ihren Versuchen, es sei V= a -|- a' -j- bL, wobei, wie schon er-
wähnt, a die konstante elektromotorische Gegenkraft ist, welche von
der Verflüchtigung der Kohle herrührt, sodann a^ eine elektromotorische
Gegenkraft, die von der thermoelektrischen Wirkung bedingt wird
und mit wachsendem Strom sich vermindert. Die Verminderung von a^
mit steigender Stromstarke werde dadurch hervorgerufen, dass die
positive Kohle die Temperatur beibehalte, die negative dagegen sie
erhöhe; auch a vermindere sich mit L. Die Forscher imterlassen es,
eine Gleichung aufzustellen, welche genau den Zusammenhang zwischen
V, L und A wiedergibt, sondern begnügen sich, die Näherungsgleichung

V= a -j- a' -j--T-^ aufzustellen, welche ihren Beobachtungen am

meisten entspricht.

J. Frith^) bestimmte mit einer eigentümlichen Wheatstonebrücke

') Sylv. Thompson, The Electarician 1892, 29, p. 460.

•) Duncan, Rowland and Todd, Electr. Engineer of New York

1895, p. 99.

*) J. Früh, Memoire and Proc. of the Manchester Lit. and Phil. Soc.

1896, 9, IV, p. 139.

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Der elektrische Lichtbogen.

den wahren Widerstand des Lichtbogens, und erhielt für Kohlen von
11 mm Durchmesser und einen Lichtbogen von 2 mm Länge einen

Fig. 18. Elektrische Energie für verschiedene Bogenlängen.

Widerstand des Lichtbogens von nahe 0,6 Ohm und durch gleich-
zeitige Messung die elektromotorische Gegenkraft des Lichtbogens

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32 Emst Voit.

39 Volt. Die übrigen Resultate, welche Frith nach etwas verschiedenen
Methoden erhielt, stimmen mit dem angegebenen überein.

Die Beobachtungen von H. Ayrton zeigen, worauf schon die
erwähnten Bemerkungen von üppenborn über die Werte von m und n
hindeuten, dass insbesondere für Dochtkohlen die bisher benützte ein-
fache Formel: V=m-|-nL nicht mit genügender Schärfe die Be-
obachtungsresultate wiedergeben kann, dass aber fQr Homogenkohlen
eine alle Beobachtungen sehr gut darstellende Gleichung

benützt werden kann, in welcher öt, ß, y und 8 Konstanten und A die
Stromstärke in Amperes bedeuten. In dieser Formel ist sowohl die
konstante Spannungsdifferenz als die von der Bogenlänge abhängige
in einen mit der Stromstärke veränderlichen Teil und in einen davon
unabhängigen getrennt, was dadurch gerechtfertigt ist, dass die Strom-
stärke den Querschnitt des Lichtbogens, die Kraterform und die Ab-
kühlung der Kohlenenden beeinflusst.

Y -4- Ä T
Die Ableitung der Formel : V = a + ß L + -^-^^^ machte

H. Ayrton durch Verwertung der für zwei Homogenkohlen gefundenen
und in Fig. 12 dargestellten Beobachtungen. Man kann nämlich aus
diesen Beobachtungen die Kurven in Fig. 18 und 19 konstruieren;
und zwar sind die ersteren gefunden, indem man die Bogenlängen in
Millimeter als Abscissen und die zur Erzeugung des Lichtbogens notwen-
digen Watt als Ordinaten nimmt, die letzteren Kurven aber dadurch, dass
man als Abscissen die Stromstärken und als Ordinaten wieder die Watt
aufträgt. In beiden Fällen erhält man gerade Linien. Wählt man
unter den Geraden in Fig. 18 die fQr die Stromstärke 6 Amp. ge-
fundene aus, welche die Ordinatenachse. in dem Punkt 245 trifft, und
die fUr die Bogenlänge von 7 mm gezogene Vertikale in dem Punkt 406
schneidet, so kann bei konstanter Stromstärke von 6 Amp. die zur
Bildung des Lichtbogens verwendete Wattzahl durch die Gleichung:

Wl = 245 + ^^^ ^ ^^^ L = 245 + 23L gefunden werden, wobei Wl

die verbrauchte Energiemenge in Watt fiir einen Lichtbogen von der
Länge L ist. Aus der Fig. 19 findet man sodann für die für einen
Bogen von 7 mm notwendige Wattzahl

W, = 85,435 + ^^^ -85,435 ^ ^ g^^^^^ ^ 53,397 A

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Der elektrische Lichtbogen.

und die fUr einen Bogen von 0 mm notwendige Wattzahl ist

556 - 11,664

Wo = 11,664 +

A= 11,664 + 38,881 A.

Nun ist, wie sofort klar, ganz allgemein die Gleichung gütig:
Wl-W, _ W,-W,
L ~ 7 '

«nd wenn man die Werte von Wl, W, und W, einsetzt, so wird
Wl = 38,881 A + 11,664 + (2,074 A + 10,54) L.

Fig. 19. Elektrische Arbeit fDr verschiedene Stromst&rken.

Da Wt, gleich A.V ist, erhält man endlich

11,66 + 10,54L

V= 38,88 + 2,074 L-

was mit der schon oben angegebenen Gleichung

V=a + ßL + -l±^

übereinstimmt.

Ayrton bemerkt, dass die Gleichung:

11,66 + 10,54 L

V = 38,88 + 2,074 L +

auf folgenden Sätzen aufgebaut ist:

1. Die Kurven, welche den Zusammenhang zwischen aufgewen-
deter Arbeit und Bogenlänge flir verschiedene Stromstärken geben,
sind gerade Linien.

2. Die Kurven, welche den Zusammenhang zwischen aufgewen-

Sammlaiig elektrotechnischer Vorträge. I. 3

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34 Krnst Voit.

deter Arbeit und Stromstärke bei verschiedenen Bogenlängen geben^
sind gerade Linien.

3. Die geraden Linien, welche den Zusammenhang zwischen auf-
gewendeter Arbeit und Bogenlänge ftir konstante Stromstärken geben^
schneiden sich in einem Punkte, dessen Koordinaten beide negativ sind»

4. Die geraden Linien, welche den Zusammenhang zwischen auf-
gewendeter Arbeit und Stromstärke für konstante Bogenlängen geben^
schneiden sich in einem Punkte, dessen Koordinaten negativ sind.

Bei obigen Zahlenwerten in der Formel für V sind die Koordi-
naten des zuletzt erwähnten Punktes: A = — 5,08 und W = — 185,92 ;
femer die des ersten Punktes L = -— 18,7 und W=— 185,92.

Man kann endlich, wie Aryton gleichfalls angibt, die Gleichung:

in der Form A [V — (a — ß L)] = y + 8 L schreiben, und erkennt daraus,,
dass sie als Asyraptotengleichimg einer Hyperbel zu betrachten ist.
Es bilden somit die fOr die Bogenlängen von 1 bis 7 mm gezogenen
Kurven, welche den Zusammenhang der Spannungsdifferenzen mit den
entsprechenden Betriebsstromstärken geben, eine Schar rechtwinkliger
Hyperbeln, bei welchen die horizontale Asymptote jeder Kurve um ein
bestimmtes Stück gegen die der vorausgehenden Kurve verschoben ist.
In Fig. 20 sind für die Bogenlängen von 1 bis 7 mm die aus der
Gleichung :

V= 38,88 + 2,074L+ "■66 + 10.54L

sich ergebenden Kurven mit ihren Asymptoten, Achsen und Brenn-
punkten eingetragen, und erkennt man durch Vergleichung der Fig. 20*
mit Fig. 12 den vollkommen gleichen Verlauf der Kurven, von welchen
die in Fig. 12 aus den direkt beobachteten, und die in Fig. 20 aua
den nach der Formel:

V = 38,88 + 2,074L + 1M6 + 1Q'^4L

gerechneten Werten gezeichnet sind. H. Ayrton unternimmt es^
ausserdem noch, nachzuweisen, dass die aufgestellte Formel nicht allein
die eigenen Versuche sehr gut wiedergebe, sondern auch die an
Homogenkohlen von anderen Beobachtern gefundenen Werte meist
besser darstelle, als die von diesen selbst aufgestellten Formeln.

E d 1 u n d s Beobachtungen ^) liessen ihn schliessen, dass 0 = a + b L

') Edlnnd, Pogg. Ann. 1867, 181, p. 586.

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Der elektrieche Lichtbogen.

sei, und dass dabei a und b mit wachsendem Strom sich vermin-
dern und a umgekehrt mit dem Strom sich ändere. Die Formel

A , r f ^ n 38,88 + 2,074 L , 11,66+ 10,54 L .
Ayrtons liefert 0 = -j^ 1 ** ' 8*> "*S8

A«

38,88 , 11,66 . , 2,074 , 10,54 ... .

a = — T 1 XT~ '"'* " = — Ä — I ' — n — wird; da nun für

A«

1 1 (\f\ ^ft ftß

grössere Werte von A, — j-^ — g^g®^ — a ^l^in ist, kann die Folge-
rung E diu nds, dass aA = konstant sei, auch nach Ayrtons Formel

Fig. 20. Spannungsdifferenz für verschiedene Stromstärken.

als Näherung betrachtet werden; die wirklich beobachteten Zahlen von
Edlund zeigen, dass die bei jeder Beobachtungsreihe gebildeten Pro-

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36 Ernst Voit.

dukte aA nahe konstant bleiben, dass jedoch die in einer Reihe auf-
tretenden Unterschiede immer mit Ausnahme eines einzigen Wertes in der

(1 1 fif{ \
aA = 38,88 H j — I

verlangt. Es kann dies aus der kleinen Tabelle ersehen werden,
welche die Beobachtungen Edlunds enthält, wobei jedoch zu be-
achten ist, dass nicht direkt die Stromstärken bestimmt sind, sondern
nur relative Werte.

Zahlen proportional
der Stromstärke A

Zahlen proportional
dem Produkt aA

Nr. der
Beob.-Reihen

1,2387
1,0176
0,6661

0,3239
0,3416
0,3386

1,1139
0,9435

6,69
6,877

)

0,9618
0,7738

6,34
6,48

)

1,3270
0,9827

4,45
5,21

F r ö 1 i c h ^) hatte aus seinen Beobachtungen die Formel
V = 39 4-li8L abgeleitet; es zeigt jedoch Ayrton, dass die von
Fr 5 lieh für eine konstante Bogenlänge von 2 mm gefundenen Werte
der Spannungsdifferenzen bei verschiedenen Stromstärken der nach

Ayrton gebildeten Formel V = 40,25 -j j — mehr entsprechen

als der Frölichschen V = 42,6 Volt; denn es ist:

Strom Spannnngsdifferenz in Volt Di£Perenz zw. Beobachtung

in beob- berechnet nach d. Formel und Berechnung nach

impöre

achtet

von Ayrton

v.PrOlich

Ayrton

FrOlicl

27,4

42,7

42,75

42,6

-0,06

+ 0,1

11,6

46,8

46,18

42,6

+ 0,17

+ 8,7

8,89

60,1

48,88

42,6

+ 1,72

+ 7,5

7,67

47,1

49,15

42,6

-2,05

+ 4,5

6,92

60,1

50,11

42,6

-0,01

+ 7,5

Auch die Beobachtungen von Peukert*) sind zu verwenden,
um die Spannungsdifferenz entsprechend der Ayrton sehen Formel
und durch Division mit A den scheinbaren Widerstand des Licht-

>) FrOlich, Elektrotechn. Zeitschr. 4, 1898, p. 150.
')Peukert, Zeitschr. f. Elektrotechn. 1885, 8, p. 111.

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Der elektrische Lichtbogen. 37

^ 1. /^ 30 + 1,622 L , 66 4- 6,342 L .^, ,

bogens durch 0 = ■ — r 1 —r-^ auszudrücken.

Die so gerechneten Werte stimmen mit den von Peukert aufgestellten
Gleichungen (siehe S. 28) für den scheinbaren Widerstand fast voll-
ständig überein; es ist

Strom Nach Peukerts Nach Ayrtons

in Amp^reR , Gleichung Formel

10 0 = 8,66 + 0,23 L 0 = 3,66 + 0,23 L

15 0 = 2,30 + 0,15 L 0 = 2,29 + 0,14 L

20 0 = 1,80 + 0,08 L 0 = 1,67 + 0,096 L

25 0 = 1,3 + 0,075 L 0 = 1,31 + 0,075 L

30 0 = 1,6 +0,04L 0 = 1,07 + 0,059 L

Aus den Versuchen von Gross und Shepard ist die Formel

^ 37 + 1,1 L , 14,8 + 7,88 L , , ., , a t^

O = —r 1 T-^ abzuleiten, was mit den i3e-

obachtungen gut übereinstimmt.

Strom Aus den Aus Ayrtons

in Amperes Beobachtungen Formel

5,04 0 = 7,925 + 0,525 L 0 = 7,923 + 0,528 L

7,00 0 = 5,57 + 0,277 L * 0 = 5,59 + 0,317 L

7,92 0 = 4,94 + 0,259 L 0 = 4,91 + 0,264 L

10,04 0 = 3,77 + 0,188 L 0 = 3,83 + 0,187 L

Während die Beobachtungen von Peukert sowie von Gross
und Shepard ^) den vier Sätzen, auf welchen die Ayrtonsche Formel
aufgebaut ist, vollkommen entsprechen, kann die von Sylv. Thomp-
son*) angegebene Gleichung W = mA + nL mit der Form der
Ayrtonschen Gleichung W = (a-f-ßL)A+T + 8L nicht in Ueber-
einstimmung gebracht werden. Nicht ausreichend sind auch die Versuche
von Duncan, Rowland und Todd^) zum Nachweis der Richtigkeit
aller vier erwähnten, von Ayrton aufgestellten Sätze, da einerseits nur
Beobachtungen mit einer Bogenlänge, und femer nur solche mit Docht-
kohlen zur Prüfung verwendet werden können. Unter Anwendung

der Ayrtonschen Formel erhält man V = 40,6 -| ^ — , was mit

den Beobachtungen gut übereinstimmt.

^) Gross and Shepard, Proc. of the Americ. Acad. of Sciences 1886,
p. 227.

*) Sylv. Thompson, The Electrician 2», 1892, p.460.

*) Duncan, Rowland and Todd, Electrical Engineer of New York
1893, p. 99.

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Ernst Voit.

Strom

Spannnngsdiffere

nz in Volt

aus den

aus der

Amperes

Beobachtungen

Rechnung

3,1

65.0

67,8

4.6

58,5

58,9

6,15

54,8

54,3

7,7

52,5

51.5

8,0

52,0

51,1

9,82

49,2

11,26

47.5

48,1

12,75

46,5

47,2

Nach den zuletzt angeführten Zusammenstellungen folgert Ayr-
ton mit Recht, dass die Formel von der Form

mit genügender Genauigkeit nicht allein den eigenen Beobachtungen,
sondern auch allen vorliegenden Resultaten von andern Beobachtern
Genüge leistet.

um die Bedeutung des konstanten, von der Bogenlänge unab-
hängigen Teiles der Spaunungsdifferenz am Lichtbogen genauer zu
erforschen, wurde über den Sitz dieser sogenannten elektromorischen
Gegenkraft und über den Einfluss der umgebenden Gase eine Reihe
von Beobachtungen ausgeführt. Zuerst soll die Frage beantwortet
werden: an, welcher Stelle findet der Spannungsabfall von nahe 30 Volt
statt, ist er an der positiven Kohle, an der negativen Kohle oder ist
er über den Lichtbogen gleichmässig verteilt?

In ausführlicher Weise berichtet H. Luggin*) über Beobach-
tungen, welche den Spannungsabfall V^ vom positiven Krater zum
Lichtbogen und den Abfall V, von dem Lichtbogen ztur negativen
Kohle in Volt nachweisen. Er erhielt:

Für reine Kohlenstifte Für Kohlenstifte mit Soda getränkt, L

bei 6,8 Amp.

bei 8,9 Amp.

= Vi + V2

Va V

= V, + V2

25,9

13,9

39,8

0,43

17,47

17,90

2,9

27,1

15,4

42,5

1,76

17,64

19,40

3,0

26,9

19,4

46,3

0,69

19,81

20,00

3,9

32,2

16,5

48,7

8,77

17,63

21,40

4,0

31,0

18,3

49,8

2,89

19,71

22,60

5,0

83,8

18,4

51,7

7,00

21,00

28,00

6,8

32,9

19,8

52,7

34,6

23,1

57,7

^) Luggin, Centralbl. f. Elektrotechn. 1888, p. 567.

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Der elektrische Lichtbogen.

Aehnliche Beobachtungen sind von Lecher 0» Uppenborn^)
CVi = 32,5; V, =5,5 Volt], Fleming»), Ayrton*) und S. Thomp-
son^) gemacht worden. Letzterer gibt an, dass am Krater ein
starker Spannungsabfall von etwa 39 Volt, sodann im Lichtbogen

Fig. 21. Spannungsdifferenz für verschiedene Bogenlängen.

selbst ein über die ganze Länge des Bogens gleichmässiger Abfall
von 2 bis 3 Volt und endlich ein kleinerer Abfall von etwa 2 bis 3
Volt an der negativen Kohle stattfinde. S. Thompson fand in

') Lech er, CentralbL f. Elektrotechn. 1888, 10, p. 47.

»)üppenborn, CentralbL f. Elektrotechn. 1888, 10, p. 102.

') Fleming, Elektrische Lampen und elektrische Beleuchtung p. 155.

*) Ayrton a. a. 0.

*) S. Thompson a. a. 0.

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Ernst Voit.

einem Falle bei zischendem Bogen an der negativen Kohle eine ge*
ringe Zunahme der Spannung; auch andere Beobachter haben an
der negativen Elektrode eine Spannungszunahme gefunden, nämlicb
SahulkaO und Fleming*).

Bezüglich der Einwirkung der den Lichtbogen umgebenden Oase
hat S. Thompson^) einige Versuche gemacht, bei welchen der Licht-
bogen im Chlorgas, Leuchtgas, Wasserstoff, Stickstoff und anderen
Oasen brannte; er fand, dass der konstante Teil der Spannungs*

Fig. 22. Spannungsdifferenz für verschiedene Drucke.

differenz in keiner Weise verändert wurde. Die umfassendsten Ver-
suche hierüber sind jedoch von Duncan, Rowland und Todd*) an-
gestellt worden. In den Fig. 21 und 22 sind die B/Csultate dieser
Beobachtungen eingetragen; erstere gibt die Spannungsdifferenz

>) Sahulka, Zeitschr. f. Elektrotechn. 1884.

') Fleming, Elektrische Lampen und elektrische Beleuchtung p. 155.
») S. Thompson, Electrician 29, p. 460.

*) Duncan, Rowland and Todd, Electrician 81, p. 360; Centralbl. f.
Elektrotechn. 1888, 10, p. 47.

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Der elektrische Lichtbogen. 41

des Lichtbogens bei verschiedenen Bogenlängen, und zwar für ver-
schiedenen Druck der umgebenden Luft oder Kohlensäure und für
luftleeren Raum, die zweite unterscheidet sich von der vorausgehenden
Figur dadurch, dass hier auf der Abscisse nicht die Bogenlängen,
sondern die Drucke in Atmosphären aufgetragen sind. Aus Fig. 21
ist zu erkennen, dass der konstante Teil der Spannungsdifferenz mit
höherem Druck der Luft immer mehr steigt; das Gleiche findet auch
bei steigendem Druck der Kohlensäure statt. Der mit der Bogen-
länge veränderliche Teil ist nicht wesentlich verschieden, wie daraus
zu erkennen ist, dass die Neigungen aller fQr die verschiedenen Drucke
giltigen Oeraden wenig verschieden sind, nur in geringem Masse
nimmt die Neigung bei einer Drucksteigerung von 1 bis 10 Atm. zu.
Unregelmässig wird diese Aenderung unter dem Dnicke einer Atmo-
sphäre, indem fQr geringeren Druck die Neigung ebenfalls wächst;
dies ist genauer aus Fig. 22 zu erkennen. Bei Bogenlängen über 3 mm
nimmt nämlich die Spannungsdifferenz, die bei grösseren Drucken
aber 1 Atm. allmählich abgenommen hatte, bei geringeren Drucken
als 1 Atm. wieder rasch zu, während bei einer Bogenlänge von 1,6 mm
auch bei Drucken unter 1 Atm. eine Abnahme der Spannungsdifferenz,
und zwar eine sehr beträchtliche Abnahme, eintritt.

Es lässt sich nun auf Grund der im vorausgehenden angegebenen
Beobachtungsresultate wenigstens teilweise eine Erklärung der zur
Bildung eines Lichtbogens notwendigen Spannungsdifferenz geben.
Diese Spannungsdifferenz besteht sicher aus zwei Hauptteilen, nämlich
dem von der Bogenlänge unabhängigen und dem von derselben ab-
hängigen Teil. Der erste sogenannte konstante Teil wurde, wie schon
erwähnt, anfänglich nach dem Vorgänge von E dl und als durch Pola-
risation an den Elektroden bedingt angesehen ; dem widersprechen die
direkten Versuche, welche eine solche Polarisation nicht nachweisen
liessen. Dass eine thermoelektrische oder chemische Gegenkraft an den
Elektroden auftrete, weist Feussner zurück, indem er hervorhebt, dass
erstere nur dann auftreten kann, wenn die Elektroden von verschie-
denem Material sind; man könnte nur annehmen, dass die beiden
Elektroden beim Gleichstrom einen verschiedenen physikalischen Zu-
stand annehmen, doch wäre dies bei Wechselströmen wohl nicht der
Fall. Wenn chemische Kräfte thätig sind, so müssten die Produkte
sich finden lassen, welche bei ihrer Bildung die erwähnte Spannungs-
differenz verbrauchen; es sind solche jedoch nicht bekannt. Im
Gegensatze zu der Anschauung von Edlund hat schon Schwendler
nicht eine elektromotorische Gegenkraft, sondern einen Uebergangs-

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42 Ernst Voit.

widerstand angenommen, der nicht wie ein gewöhnlicher Widerstand
konstant, sondern mit der Stromstärke veränderlich ist. Es ist klar,
dass, wenn der Widerstand bei doppelter Betriebsstromstarke auf die
Hälfte zurückgeht, man dieselbe Spannung braucht, wenn die doppelte
Stromstärke jenen Widerstand durchläuft wie bei Verwendung des
einfachen Stromes. Da nun als Sitz dieser elektromotorischen Gegen-
kraft oder dieses Uebergangswiderstands der Krater erkannt wurde,
war es natürlich, einen dort stattfindenden Vorgang als Orund des
Spannungsabfalles aufzusuchen, v. Lang, welcher den Spannungs-
verlust für verschiedene Elektroden feststellte, machte darauf auf-
merksam, dass eine Uebereinstimmung zwischen Schmelzpunkt des
Materiales und der dabei auftretenden Gegenkraft vorliege; nur das
Silber stimme schlecht damit, da es seinem Schmelzpunkt zufolge
eine viel höhere elektromotorische Kraft des Lichtbogens zeigen sollte.
Nach Feussner erfolgt der Uebergangs widerstand durch die Ver-
dampfung des Elektrodenmaterials an dem Krater und muss deshalb
um so höher sein, je höher die Verdampfungstemperatur ist, was
durch die Beobachtungen an verschiedenen Metallen sowie an Homogen-
und Dochtkohlen und ferner an mit Salzen getränkten Kohlen bestätigt
wird. Vollkommen dieser Ansicht entsprechend ist auch, dass bei
höherem Druck des den Lichtbogen umgebenden Gases eine Erhöhung
der konstanten Spannungsdifferenz eintritt, da bei höherem Druck die
Verdampfungstemperatur zunehmen muss. Mag man nun die Ursache
des Spannungsabfalles an dem Krater als elektromotorische Gegen-
kraft oder als Uebergangswiderstand betrachten, so wird man immer
als nächsten Grund die hier stattfindende Verdampfung betrachten
müssen, und es wird, der Verdampfungstemperatur der Elektroden
entsprechend, jener Spannungsverlust (Vj = m) am Krater sein. Der
zweite von der Bogenlänge abhängige Teil der Spannungsdifferenz
wird durch die dampfförmigen Bestandteile des Lichtbogens weg-
genommen und würde, wenn der Lichtbogen sich wie ein fester

Leiter verhielte , aus dem Widerstände Q = a -jr- sich berechnen

lassen, wobei a der spezifische Widerstand des Lichtbogens, Q sein
mittlerer Querschnitt und L seine Länge bedeutet. Es wäre dann

jene Spannungsdifferenz Vg = 0 A = a -^ A, wobei die Stromstärke

mit A bezeichnet ist; doch ist der mittlere Querschnitt des Licht-
bogens sicher nicht von der Stromstärke unabhängig, sondern er wird
mit der Stromstärke wachsen. Setzt man voraus, dass der mittlere

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Der elektrische Lichtbogen. 43

Querschmtt der Stromstärke proportional sei, und führt den für 1 Amp.

giltigen Querschnitt Q^ des Lichtbogens ein, so wird Vg = a -rr—» iind

wenn man endlich den Quotienten der beiden Konstanten a und A^ also

-TT— mit n, bezeichnet, so findet man V = Vi -f- Vg = m -}- n L.

Vollständig zutreffend kann die eben abgeleitete und von den
meisten Beobachtern als nahe richtig gefundene Gleichung nicht sein,
weil die im vorausgehenden gemachten Annahmen nicht ganz richtig
sind. Es sei nur erwähnt, dass die Ausstrahlungs- imd Wärmeleitungs-
verhältnisae Aenderungen hinsichtlich der Grösse n bedingen müssen,
indem eine grössere oder geringere Energie zur Deckung dieses wech-
selnden Verbrauches Verwendung findet. Ferner sind die Verhältnisse
im Lichtbogen nicht so einfach, dass der mittlere Querschnitt genau
der Stromstärke proportional ist, und dürfte auch die mittlere Bogen-
länge nicht als vollkommen unabhängig von der Stromstärke zu be-
trachten sein. Dass solche Unterschiede gegen die Formel V = m -|- ^iL
nachweisbar sind, zeigen die Angaben von Uppenborn und anderen,
dass m und n von der Stromstärke nicht unabhängig sind, und die aus
den genauen Untersuchungen Ayrtons abgeleitete, für Homogenkohle

gütige Formel V = a + ßL -f '^"^^^.

b) Der zischende Lichtbogen.

Unter gewissen Umständen lässt der Lichtbogen einen zischen-
den Ton hören; ohne vorerst anzugeben, wann das Zischen eintritt,
sollen einige Eigenschaften desselben aufgezählt werden. Gross und
Shepard^) geben an, dass für den zischenden Bogen dieselbe
Gleichung V = m -(- nL bestehe wie für den ruhigen, dass aber der
Wert von m für den zischenden Bogen nur 15 Volt betrage, während
er für den ruhigen gleich 39 Volt sei; sie finden nämlich für zischende

Lichtbogen :

bei 3,27 Amp. V = 15,37 4- 12,71 L
, 5,03 , V = 15,79+ 9,96 L
, 7,00 , V = 14,70 4- 8,61 L
r. 7,95 , 7 = 14,39+ 7,95 L
, 10,03 , V = 14,64 + 5,51 L

Auch Niaudet*) sagt, dass die Spannungsdifferenz zwischen

*) CroBS and Shepard, Proc. Americ. Acad. 1886, p. 227.
*) Niaudet, La Lumi6re Electr. 8, p. 287.

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Ernst Voit.

den Kohlenelektroden viel grösser sei bei ruhigem Lichtbogen, wie
wenn er zischt, und gibt folgende Zahlen an:

Ruhiger Lichtbogen zeigte 54,8 Volt bei 34 Amp.

Zischender , , 43,0 . , 36 ,

Ruhiger

Zischender

Ruhiger

Luggin^) erwähnt

, 49,0 , , 84 ,
. 41,0 « . 43 .
. 49,0 „ . 88 „
dass Eohlenstifte von 10 mm Durchmesser
bei 7 Amp. eine konstante Spannungsdifferenz von 40,04 Volt für
ruhigen Bogen und 34,9 Volt für zischenden Lichtbogen erfordern.

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Fig. 23. Spannungsdiiferenz für verschiedene Bogenlängen.

Die genauesten Angaben über den zischenden Lichtbogen lieferte
wieder H. Ayrton. Die Fig. 9 und 12 lassen sowohl für Docht-
wie Homogenkohlen nachweisen, dass bei zischendem Lichtbogen für
gleichbleibende Bogenlänge auch die Spannungsdifferenz eine kon-
stante ist, während diese für ruhige Lichtbogen sich mit der Strom-
stärke ändert. Aus den Fig. 11 und 13 und noch übersichtlicher in
Fig. 23 ist zu erkennen, dass bei Homogen- und bei Dochtkohlen die
Spannungsdifferenz mit der Bogenlänge zunimmt ; bei Homogenkohlen
scheint diese Zunahme mit der Bogenlänge etwas grösser als bei
Dochtkohlen; die gezogenen Geraden entsprechen den Formeln für

Homogenkohlen: V = 29,4 + 2,74 L,
und fiir

Dochtkohlen : V = 31,2 + 2,23 L.

') Luggin, Electrician 26, p. 565.

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Der elektrische Lichtbogen. 45

Der scheinbare Widerstand des Lichtbogens nähert sich dann,
wenn der Zischpunkt eintritt, einem bestimmten konstanten Werte,
der jedoch von dem Durchmesser der Kohlen abhängt; denn es ist
bei Verwendung einer positiven Dochtkohle von 9 mm Durchmesser
und einer negativen Homogenkohle von 8 mm Durchmesser die
(Jrenze des scheinbaren Widerstandes 1,6 Ohm, während diese bei
Benützung einer homogenen Dochtkohle von 18 mm und einer nega-
tiven Homogenkohle von 15 mm Durchmesser auf 2,6 Ohm steigt.
Für jedes Eohlenpaar ist demnach im Moment, wenn das Zischen be-
ginnt, der scheinbare Widerstand konstant und unabhängig von der
Bogenlänge, dagegen für Kohlen von grösserem Querschnitt grösser;
dann, wenn das Zischen eingetreten, nimmt bei gleicher Bogenlänge
der scheinbare Widerstand mit wachsender Stromstärke ab.

In den Fig. 9 und 12 sind die Kurven des ruhigen Lichtbogens
und die geraden Linien, welche für zischende Lichtbogen erhalten
wurden, durch pimktierte Linien verbunden; es geben dieselben nur
an, welche Kurven zusammengehören, sie sollen aber nicht den je-
weiligen Zusammenhang zwischen Stromstärke und Spannungsdifferenz
für die betreffiende Bogenlänge liefern. Es kann nämlich innerhalb
jener Grenzen kein Strom mit konstanter Spannungsdifferenz durch
den Bogen gehen. Z. B. bei einem 4 mm-Bogen (Fig. 9) ist zwischen
19,6 und 24,2 Amp. weder ein ruhiger noch ein zischender Bogen
zu erhalten. Wenn man in diesem Fall von 19,6 Amp. die Strom-
starke allmählich steigen lässt bis 24,2 Amp., so wird der Zustand ein
unsteter bleiben; es erreicht die Spannungsdifferenz bald den Wert
40 Volt, bald den von 48 Volt, so dass der Lichtbogen bald zischend,
bald ruhig ist. Beinahe unmöglich ist es, den Zischpunkt mit einiger
Sicherheit zu bestimmen, da die geringste Aenderung in der Form
der Kohlen, der Bogenlänge und Stromstärke den vorher ruhigen
Lichtbogen zu zischen veranlasst oder einen zischenden Bogen plötz-
lich still machen kann. Die grösste Stromstärke, welche einen ruhigen
Bogen von gegebener Länge bilden kann, wächst mit dem Querschnitt
der Kohlen. Z. B. ist bei 2 mm Bogenlänge für Kohlen von 18 bezw.
15 mm Durchmesser etwa 48 Amp. und für Kohlen von 9 bezw.
8 mm Durchmesser etwa 16 Amp.; geringere Stromstärke zur Er-
reichung des Zischpunktes ist bei zwei Homogenkohlen notwendiger als
bei Dochtkohlen, und endlich nimmt jene Stromstärke bei einem
Kohlenpaar mit der Bogenlänge zu.

H. Ayrton unterscheidet verschiedene von dem Lichtbogen
hervorgerufene Töne, nämlich ein Siedegeräusch, das bei kleinem Strom

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46 EmBt Voit.

und langem Bogen ohne einen Spannungsabfall eintritt, ferner das
eigentümliche Zischen, das mit einem Spannungsabfall verbunden ist,
und endlich vor Eintritt des Zischens ein Sausen wie Ton einem Wind.
S. Thompson vergleicht den ruhigen und zischenden Lichtbogen mit dem
ruhigen und geräuschvollen Verdampfen von Wasser. Das Verdampfen
von Wasser wird geräuschvoll, wenn mehr Wärme zugeführt wird,
als an der Oberfläche durch Verdampfung abgegeben wird; es bilden
sich dann im Innern des Wassers Blasen, welche die Oberfläche durch-
dringen. Aehnlich könnte dies beim zischenden Bogen sein. Die
eigentümlichen Lichterscheinungen, welche bei einem zischenden Licht-
bogen auftreten, sowie die Form der Erateroberfläche , welche von
H. Ayrton beobachtet wurde, sollen hier nur erwähnt werden. Der
dem Sausen des Windes zu vergleichende Ton des zischenden Bogens
ist von einem intensiv hellgrünen Licht, das von den Kanten des
Kraters ausgeht, begleitet, und die Krateroberfläche erscheint wie mit
Honigwaben überdeckt.

3. Die Lichtausstrahlung des Lichtbogens.

Zuerst hat Allard ^) auf die eigentümHche Lichtausstrahlung
von Bogenlicht aufmerksam gemacht; durch eine Reihe von Messungen
wies er nach, dass die nach verschiedenen Richtungen vom Bogenlicht
ausgesendete Lichtintensität sehr verschieden ist. Hieran schlössen
sich zahlreiche ähnliche Beobachtungen; es seien nur erwähnt Fon-
taine^), Allard*), S. Sautter, Lemoinier u. Co. in Paris*),
Militäringenieurschule zuChatam^) (1879 und 1880), Jury der Pariser
Elektricitätsausstellung ^) und Ausstellungskommission bei der Münchner ^),
Wiener®) und Frankfurter^) elektrischen Ausstellung.

Trotter^^) spricht die Ansicht aus, die Lichtausstrahlung eines
Bogenlichtes sei im allgemeinen so, wie wenn das Licht von einer
gleichförmig glühenden Ebene ausgehe, die durch die Kante der krater-

^) Allard, Memoire sur rintensit^ et la port4e des Phares. Paris 1876.
*) Fontaine, Eclairage a l'Electricitä, IL Edition. Paris 1879.
^) Allard, Memoire sur les Phares electriques. Paris 1881.
*) S. Sautter, Lemoinier u. Co. Apparails photo-electr. employ par les
Marines. Paris 1881.

*) Elektrotechn. Zeitechr 1882, 2, p. 105.
*) La Lumiöre elect. 1882, Nr. 46.

') Officieller Bericht über d. intern. Elektr.-Ausstellung. München 1882.
«) Officieller Bericht über d. intern. Elektr.-Ausstellung. Wien 1884.
•) Officieller Bericht über d. intern. Elect-Ausstellung. Frankfurt a.M. 1891.
>») Trott er, Elektrot. Zeitschr. 1892, 82, p. 433.

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Der elektrische Lichtbogen.

[!"/?>
\\l//.'^'

förmigen positiven Kohle gelegt und durch die kreisförmige Kante
des Kraters begrenzt ist. Unter dieser Voraussetzung würde die in
irgend einer Rich-
tung ausgesendete
Lichtmenge propor-
tional der in dieser
Richtung sichtbaren
Fläche jener glühen-
den Ebene, also pro-
portional dem Kosi-
nus der Neigung
jener Richtung gegen
die Normale der

lichtaussendenden
Fläche. Trägt man
diese dem Kosinus
der Neigung propor-
tionalen Grössen von
einem als Ausgangs-
punkt des Lichtes
anzusehenden Punkte
als Polarkoordinaten
auf, so erhält man
den in Fig. 24 ein-
getragenen punktier-
ten Kreisbogen, wenn
man die Endpunkte
jener Koordinaten
miteinander verbin-
det. Sobald man
wirkUch ausgeführte
Beobachtungen über
die Lichtverteilung
von Bogenlicht mit
der aus der Ansicht
Trott ers gefolger-
ten Verteilung ver-
gleicht, erkennt man,
dass nur eine sehr oberflächliche Aehnlichkeit vorliegt. Aus einer
grossen Anzahl von beobachteten Polarkurven ist eine typische Form

a
s

i8ü

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48 Ernst Voit.

der Lichtverteilung abgeleitet und die Resultate in Fig. 24 eingetragen ;
die ausgezogene Kurve liefert die aus zahlreichen Beobachtungen am
Bogenlicht von Wybauw (Antwerpen 1885) gerechneten Mittelwerte:

20« ONK. 60« 120 NK. 100« 420 NK. 140« 800 NK.

30« 70 , 70« 140 . 110« 650 , 150« 500 ,

40« 85 , 80« 160 , 120« 850 . 160« 180 r

50« 105 , 90« 230 . 130« 1000 , 170« 50 .

Man sieht sofort, dass diese Kurve sich wesentlich von der punk-
tierten Kreislinie unterscheidet. Dieser Unterschied ist leicht erklär-
lich, da die Voraussetzungen, welche Trott er machte, nicht erfüllt
sind. Vor allem erkennt man, dass ein grosser Teil des von der
positiven Kohle ausgesendeten Lichtes von der negativen Kohle weg-
genommen wird; es ist deshalb in Fig. 24 etwa von 135 • aus gegen
180^ hin eine rasche Abnahme des Lichtes auftretend. Der Winkel,
unter welchem die Schattenwirkung der negativen Kohle sich bemerk-
lich macht, ist natürlich von dem Abstand der beiden Kohlen abhängig;
bei grösserer Bogenlänge ist die Schatten Wirkung geringer. Ein weiterer
Umstand ist zu beachten, dass nämlich nicht alles Licht von der posi-
tiven Kohle ausgesendet wird; als Mittelwert kann man annenmen,
dass 85 ^/o der gesamten vom Bogenlicht ausgestrahlten Lichtmenge
von der positiven, 10 ^/o von der negativen Kohle und 5®/o von dem
Lichtbogen selbst ausgehen. Dadurch ist zu erklären, dass in dem
über der Horizontalen liegenden Quadranten von 0 bis 90^ ebenfalls
noch Licht erscheint, das etwa unter 50^ hauptsächlich von der nega-
tiven Kohle und unter 90^ von dem Lichtbogen und teilweise noch
von der negativen Kohle ausgeht. Es ist femer fraglich, ob man das
von der Kraterfläche ausgehende Licht als von einer gleichmässig
leuchtenden Fläche ausstrahlend annehmen kann. In Finsbury Technical
College wurde die in einer Richtung vom Krater sichtbare Fläche
gemessen und gleichzeitig die in dieser Richtung ausgestrahlte Licht-
intensität photometrisch bestimmt; es ergab sich, dass die Verhältnisse
der Lichtintensitäten sehr nahe übereinstimmten mit den Verhältnissen
der sichtbaren Kraterflächen. Danach ist wohl klar, dass die Krater-
fläche als sehr gleichmässig leuchtend angesehen werden muss. Um
hierüber genaueren Aufschluss zu erhalten, können die Beobachtungen
über die Temperaturen des Lichtbogens herangezogen werden.

Man versuchte zuerst, die Temperatur an der positiven und der
negativen Kohle direkt zu bestimmen. Becquerel hatte schon 1860

*) Becquerel, La Lumidre Electr. 1881, p. 220.

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Der elektrische Lichtbogen. 49

die Temperatur des von 80 Bunsenelementen erzeugten Lichtbogens
zu 2070 bis 2100^ C. ausgemittelt. Mit etwas grösserer G-enauigkeit
kommt Rosetti^ zu dem Schluss, dass die Temperatur des Kraters
etwa bei 3900*^ C. und die der negativen Spitze bei 3150^ C. liege,
und dass femer der Lichtbogen selbst eine höhere Temperatur, nämlich
4000^ C, haben müsse. P. H. Gray findet für die Temperatur des
Kraters 3400^ C. Nach zwei verschiedenen Methoden bestimmte
Vi olle*) die Buratertemperatur zu 3500^0., ferner aber gibt er an,
dass die Temperatur des Lichtbogens selbst, allgemein gesprochen,
höher als die der positiven Kohle sei, und dass sie mit der im Bogen
verbrauchten Energie zimehme; für die negative Kohle gibt Vi olle
2700^ C. an. Während Moisson gefunden haben will, dass die
Temperatur des Bogenlichtes mit dem Strom zunehme, zeigt Vi olle
durch eigene Versuche, dass dies nicht zutreffend ist. Durch Photo-
graphieen der Krater fand endlich Vi olle, dass der Olanz, d.h. die
von einem Quadratcentimeter ausgehende Lichtmenge, die gleiche war,
ob er den Lichtbogen mit einem Strom von 10 Amp. oder mit .1000
bis 1200 Amp. herstellte. Wie S. Thompson hervorhebt, hat schon
Abney gefunden, dass die weissglühende Oberfläche des Kraters immer
gleiche Helligkeit besitze, mit welcher Stromstärke auch der Licht-
bogen hervorgerufen wird. Daraus ist zu folgern, dass auch die
Temperatur des Kraters immer dieselbe sein wird, wie auch die Be-
triebsstromstärke sich ändern mag. Ueber den absoluten Wert des
Glanzes der Kraterfläche ist aus den Bestimmungen Trotters zu
folgern, dass derselbe pro 1 qcm Fläche 65 NK betrage, da nämlich
bei 26 Amp. und 51 Volt die von der Kraterfläche von 0,162 qmm
ausgestrahlte Lichtintensität 1065 NK war, berechnet sich der Glanz zu

0,162 X 100 - ^^ ^^-

Die Erklärung dieses gleichmässigen Glanzes ist, wie dies auch
von S. Thompson geschieht, dadurch zu geben, dass man annimmt,
die Kohle sei an der Krateroberfläche im Zustande der Verflüchtigung,
80 dass die Oberfläche der Kohle da, wo sie mit ihrem eigenen Dampfe
in Berührung tritt, immer die konstante Verdampfungstemperatur der
Kohle besitzt. Auf die gleiche Vorstellung führte die Betrachtung
der elektrischen Grössen des Lichtbogens. W. Wilson^) schloss aus

') Bosetti, Acad. des Scienc, 10. Nov. 1879; Lumiere Electr. 1879, 1, p. 235.
*) Violle, The Electrician 1892, p. 460; 1894, p. 238.
*) W. Wilson, Proc. Roy. Soc. 1895, 3. Mai oder The Electrician, Juni
1895, p. 261.

Sammlang elektroteohnischer Yorträge. 1. 4

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50 Ernst Voit.

einigen von ihm angestellten Versuchen, dass das Bogenlicht an G-lanz
verliere, wenn es dem Drucke einiger Atmosphären ausgesetzt wird;
dies würde bedeuten, dass sich die Temperatur des Kraters durch
Steigerung des Druckes der umgebenden Luft vermindert^ während
die Verdampfungstemperatur sich dabei erhöht. Nach Angabe von
S. Thompson sind Wilsons Versuche, jedoch unzutreffend.

Von verschiedenen Forschem wurde, wie schon oben erwähnt,
die Ansicht ausgesprochen, dass die Kraterfläche — meist wird hiebei
nicht unterschieden zwischen der wahren Kraterfläche und der durch
die Kraterkante gelegten und von dieser begrenzten Ebene — mit
der Betriebsstromstärke proportional wächst; es würde dann, da der
Glanz der Kraterfläche immer der gleiche bleibt, die Lichtausstrahlung
proportional mit der Betriebsstromstärke zunehmen. Hiram-Maxim^)
gibt z. B. an, dass man, um die Leuchtkraft eines Lichtbogens in
Normalkerzen zu finden, die Krateroberfläche, in ^/loo Quadratzoll
(= 6,45 qmm) ausgedrückt, ins Quadrat erheben und mit 10 multi-
plizieren müsse, was nur dann richtig sein kann, wenn die Leucht-
kraft mit der Krateroberfläche wächst. Die Angabe von Andrews'),
dass proportional mit der Stromstärke auch die Krateroberfläche sich
ändert, ist schon im früheren wiedergegeben. S. Thompson benützt
mehrmals diese Relation, doch zeigen die Beobachtungen von H. Ayr-
ton, dass dieselbe eine grössere Genauigkeit nicht besitzen könne, dass
also auch die Leuchtkraft des Lichtbogens nicht proportional der Be-
triebsstromstärke angenommen werden dürfe.

Grössere Bedeutung haben die spektroskopischen Untersuchungen
des Bogenlichtes bisher nicht gewonnen, es seien deshalb nur die
Untersuchungen von 0. E. Meyer*) angeführt. Es fand Meyer,
dass, wenn die ' Litensität des gelben Lichtes als 1 angenommen wird,
dass man dann für die verschiedenen Farben folgende Litensitäten
erhält :

Rot

Gelb

Grün

Blau

Violett

Aeusserstes Violett

2,09

1,00

0,99

0,87

1,03

1,21

Meyer hebt hervor, dass das glühende Oas im Flammenbogen
veilchenblau leuchtet, woraus folgere, dass die Farbe des Bogenlichtes
sich sehr beträchtlich mit der mehr oder minder guten Entwickelung

1) Hiram-Maxim, La Lumi^re Electr. 1880, 2, p. 413.
*) Andrews, La Lumiöre Electr. 1880, 2, p. 463.

») 0. E. Meyer, Zeitschr. f. angew. Chemie 1879, p. 320; Centralbl. f.
Elektrotechn. 1883, 21, p. 457.

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Der elektrische Lichtbogen.

des Lichtbogens verändern muss. Diese Veränderlichkeit erkläre die
Abweichungen, welche verschiedene Beobachter gefunden haben, so
z. B. H. C. Vogel ^). Abney*) gibt an, dass das violette Licht des
elektrischen Spektrums mit dem Flammenbogen fast vollständig ver-
schwindet.

Will man die totale Leuchtkraft von Bogenlicht mit der einer
andern Lichtquelle vergleichen, so macht die im allgemeinen ver-
schiedene Verteilung des Lichtes Schwierigkeiten; es wurde deshalb
bei Wiedergabe der Beobachtungen an Bogenlampen während der
elektrischen Ausstellung in München die sogenannte räumliche Licht-
intensität eingeführt, nämlich diejenige Intensität, welche eine nach

,tK*t^Hrl^HTrrwMm^;:JT^:>t:;^^

r7TTtTnTffr;;^;i;jp^i¥:::;^p^^

Fig. 25. Lichtstärke für verschiedene Stromstärken.

allen Richtungen gleich intensive Lichtquelle haben müsste, wenn sie
die gleiche Lichtmenge ausstrahlen soll als die betrachtete Lichtquelle.
Zur Berechnung der mittleren räumlichen Lichtintensität dient die
Formel Jm = V-* ^ [sin a^ — sin a^] (J^ + Jg), wobei J^ und J^ die in
den Richtungen a^ und a, ausgestrahlten Lichtintensitäten sind und
die Summe über den halben Vertikalkreis auszudehnen ist. Rechnet
man z. B. für die von Wybauw angegebene typische Lichtverteilung
des Bogenlichtes die mittlere räumliche Lichtintensität, so findet man
dieselbe zu 347 Normalkerzen; würde man nur die von der Hori-
zontalen nach abwärts gehende Lichtmenge in Rücksicht ziehen , so er-

') H. C. Vogel, Monatsber. d. Berl. Akad. 1880, p. 801.
«) Abney, Proc. Roy. Soc. 1878, 2, p. 157.

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Ernst Voit.

hielte man 288 NE. Setzt man voraus, dass die Lichtverteilung wie
bei einer horizontalliegenden gleichmässig leuchtenden Ebene sei, also

die in Fig. 24 gezogene
punktierte Kreislinie
die Lichtverteilung dar-
stelle, so würde die
räumliche Lichtintensi-
tät dieses Bogenlichtes
449 NK betragen. Bei
dieser Berechnung ist
angenommen, die ne-
gative Kohle verdecke
das Licht nicht, wes-
halb man schliessen
darf, dass etwaSObezw.
36 ^/o der ganzen räum-
lichen Lichtintensität
von der negativen Kohle
weggenommen werden.
Wenn die früher aus-
gesprochenen Ansich-
ten richtig sind, dass
nämlich die Krater-
flächen des Bogenlich-
tes immer denselben
und über die ganze
Fläche gleichmässigen
Glanz haben imd die
Hauptlichtmenge des
Bogenlichtes von dem
Krater ausgeht, somuss
die in einer Richtung
ausgesendete Licht-
stärke, also auch z. B.
in 130 ^ für welche
nahe die Maximallicht-
stärke eintritt, der in
dieser Richtung sichtbaren Fläche des Kraters proportional sein und
dieser von der Grösse der Kraterfläche abhängen. Die mittlere räum-
liche Lichtintensität kann, da sie von der Bogenlänge abhängig ist,

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Fig. 26.
Lichtstärke für verschiedene Arbeiten.

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Der elektrische Lichtbogen.

nur dann wenn diese gleichmässig eingehalten, ebenso einfache Rela-
tionen wie die Maximallichtstärke liefern. Ob nur die Betriebsstrom-
stärke oder die aufgewendete elektrische Energie massgebend ist, kann
bei den Untersuchungen im allgemeinen nicht entschieden werden,
da die SpannungsdiBferenzen meist wenig verschieden sind. Nach dieser
Richtung systematische Untersuchungen liegen nicht vor, es mag ge-
nügen, an Hand der von der Prüfungskommission bei der elektrischen
Ausstellung in Frankfurt a. M. ausgeführten Beobachtungen ^) den Zu-
sammenhang zwischen aufgewendeter elektrischer Energie, Strom-
stärke, Maximallichtstärke und mittlerer räumlicher Lichtintensität
nachzuweisen. Die dort erhaltenen Zahlen sind in folgender Tabelle
zusammengestellt.

Eohlen-
durcbmesser

Bogen-
länge

Spannnng

Strom-
stärke

Elektr.
Energie

Lichtintensität

Docht-

Homog.-

Maximal-

räuml.

Eoble

Kohle

IntensiiÄt

Lichtet.

Volt

Amp.

Voltamp.

13,1

7,0

1,1

3,9

126

350

110

3,0

5,0

194

520

210

18,0

11,1

3,0

8.6

397

1380

510

3,6

11,1

546

1930

770

14,2

10,0

2,7

6,0

257

680

240

2,4

7,1

325

1000

320

16,3

11,2

2,0

8,0

298

920

290

1,4

9,2

370

1230

390

17,0

12,0

2,7

9,0

392

1380

445

3,7

9,9

490

1530

420

3,7

11,2

530

1810

610

18,1

14,5

4,1

11,1

542

1660

510

3,5

12,3

600

1800

560

24,3

16,1

5,5

18,1

863

3470

860

7,0

48,5

20,0

968

4420

970

7,5

21,8

1080

5110

1080

17,7

11,9

3,0

8,7

375

1540

420

5,6

50,5

11,0

554

2450

710

5,1

13,1

622

2860

1130

16,0

11,0

2,0

7,8

331

990

330

10,0

2,4

7,0

300

1040

300

14,0

10,0

2,3

6,9

296

730

240

Biese Zahlen wurden in den Fig. 25 und 26 eingetragen. In
Fig. 25 sind die Stromstärken als Abscissen, die Maximallichtstärken
und die mittleren räumlichen Lichtstärken als Ordinaten eingetragen,
während in Fig. 26 die aufgewendete elektrische Energie als Abscissen,

^) Offizieller Bericht d. intern, elektr. AusBtellung in Frankfurt a.M. p. 124.

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54 Ernst Voit.

die Maximallichtstärken und die räumlichen Lichtstärken wieder als
Ordinaten gezeichnet sind. In beiden Fallen ist die Maximallicht-
stärke nicht als lineare Funktion der Stromstärke bezw. der elek-
trischen Energie zu betrachten; die räumlichen Lichtstärken liegen
zwar in beiden Fällen noch nahe auf geraden Linien, doch sind die
Beobachiaingsfehler nicht so gering, um die Richtigkeit dieses Resultates
verbürgen zu können.

II. Wechselstrom-Lichtbogen.

um einen Wechselstromlichtbogen herzustellen, benützte man
früher im allgemeinen zwei Homogenkohlen, während man neuerdings,
wenigstens in Deutschland, zum Centrieren des Lichtbogens meist zwei
Dochtkohlen verwendet, welche aber von gleicher Beschaffenheit und
von gleichen Dimensionen sind. Es ist klar, dass man bei einem
Wechselstromlichtbogen nicht von einer positiven imd einer negativen
Eohlenelektrode reden kann, da ja die Kohle, welche in einem Moment
positiv war, im nächsten Moment nach erfolgtem Richtungswechsel des
Stromes negativ wird. Dementsprechend sollten auch die beiden Kohlen
gleichmässig abbrennen , was jedoch, wie gleich erwähnt werden soll,
nicht vollkommen zutrifft. Nur wenige Angaben liegen über den Ab-
brand der Kohlen bei Wechselstrombetrieb vor. Uppenborn^) gibt
an, dass von der oberen Kohle imgeföhr 8^/0 mehr als von der
unteren abbrennen; dies ist dadurch erklärlich, dass die obere Kohle
durch den aufsteigenden Luftstrom wärmer als die untere wird. Wie
früher bei dem Qleichstromlichtbogen wollen wir nun auch bei dem
Wechselstromlichtbogen 1. die Form der Kohlen, 2. die elektrischen
Gh-össen des Lichtbogens und 3. die Lichtausstrahlung desselben
betrachten.

1. Form der Kohlen bei einem stationären Lichtbogen.

Die Form der Kohlenenden bei einem Wechselstromlichtbogen
muss selbstverständlich bei gleichem Material gleich sein, es kann nur
dann, wenn die Kohlen wie gewöhnlich übereinander stehen, die obere
Kohle wegen stärkerer Erwärmung durch den aufsteigenden Luftstrom
sich mehr zuspitzen.* Eine gleiche Kraterbildung wie an der positiven
Kohle des Gleichstromlichtbogens kann an keiner Kohle stattfinden,
denn obwohl in dem Moment, wenn die Kohle diß positive Elektrode
bildet, ein Krater entsteht, wird doch dann, wenn jene zur negativen

^) Uppenborn, Kalender, p. 154.

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Der elektrische Lichtbogen.

Elektrode geworden, die Eraterbildung wieder rückgängig, und es wird
darauf ankonamen, welche dieser Umformungen beträchtlicher ist. Dass
bei Wechselstrombogenlicbt die Form der Eohlenenden im allge-
ineinen der oben angestellten Ueberlegung entspricht, ist bekannt;
doch sind ähnlich eingehende Beobachtungen, wie sie von H. Ayrton
fUr die Kohlen bei Gleichstromlichtbogen gemacht wurden, nicht aus-
geführt.

2. Die elektrischen Grössen des Lichtbogens.

a) Ruhiger Lichtbogen.

Bei dem Wechselstromlichtbogen wird der Zusammenhang zwischen
den elektrischen Grössen weniger einfach als bei dem Gleichstromlicht-
bogen, weil bei jenen der periodische Verlauf der Stromstärke und
der Spannung bei den Beobachtungen berücksichtigt werden muss,
um richtige Schlüsse ziehen zu können. Es soll nur auf einige hie-
bei zu beobachtende Punkte aufmerksam gemacht werden. Wenn bei

Fig. 27. Elektrische Grössen des Wechselstromlichtbogens.

einem Wechselstrom sowohl die Stromstärke wie die Spannung, welche
gleiche Periode haben sollen, nach dem Sinusgesetze verlaufen und
dieselben gleiche Phase haben, so ist die wahre verbrauchte elektrische
Arbeit gleich der scheinbaren elektrischen Arbeit, nämlich gleich dem
Produkte aus der Stromstärke und der Spannung. Dies ist jedoch nicht
der Fall, wenn entweder Stromstärke oder Spannung nicht nach dem
Sinusgesetze verlaufen oder wenn eine Phasenverschiebung zwischen
Stromstärke und Spannung auftritt. Steinmetz^) macht darauf auf-

>) Steinmetz, Elektrotechn. Zeitscbr. 1892, 42, p. 567.

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56 Ernst Voit.

merksam, dass bei den Wechselstromlichtbogen Stromstärke und Span-
nung nicht gleichzeitg nach dem Sinusgesetze verlaufen können, da der
scheinbare Widerstand des. Lichtbogens von der Stromstärke abhängig
ist und deshalb der scheinbare Widerstand mit der doppelten Periode
der Wechselstromwelle sich ändern muss. Durch eine analytische Unter-
suchung findet man nun, dass, wenn ein Wechselstrom einen mit
doppelter Periodenzahl sich ändernden Widerstand durchfliesst, über
die einfache Sinuswelle der Spannung oder der Stromstärke sich eine
Welle mit dreifacher Periodenzahl legen muss, so dass nicht gleich-
zeitig Stromstärke und Spannungskuryen Sinuswellen sein können. Bei
Untersuchungen in der Comell University Ithaka^), welche mit
einer Westinghouse- Maschine ausgeführt wurden, hatte die Strom-
kurve sehr nahe eine Sinusform [sie war nur durch die dreiperiodische
Welle (b sin 3 y) etwas zugespitzt] , die Spannung zeigte jedoch zwei
hohe Spitzen mit sattelförmiger Einsenkung. Eine merkbare Phasen-
verschiebung von Stromstärke und Spannung war nicht zu beobachten,
dagegen ergab sich der Quotient aus wahrer elektrischer Arbeit in
Watt und dem Produkt aus Spannung und Stromstärke nicht gleich
der Einheit, sondern es war:

Watt _ 314 _oQ.K
Volt.Amp. ■" 8.86x42 -"'^*^-

Man kann diese Zahl als Reduktionsfaktor der scheinbaren
Phasenverschiebung bezeichnen.

Es wäre jedoch mögUch, dass in dem Wechselstromlichtbogen

eine Phasenverschiebung zwischen Stromstärke und Spannung dadurch

hervorgerufen wird, dass in dem Lichtbogen ein induktiver Widerstand

vorhanden ist ; der hiedurch auftretende Phasenverschiebungswinkel (y)

Watt
ist dann gegeben durch die Gleichung cos y = ^ , . In diesem

Falle wird für wachsende Zahl der Polwechsel der Winkel der Phasen-
verschiebung grösser, während dies bei der scheinbaren Phasenver-
schiebung, wie sie durch eine von der Sinusform abweichende Kurve
für Stromstärke oder Spannung entsteht, nicht ist. Eine unzweideutige
Entscheidung, ob nur eine scheinbare oder eine wahre Phasenver-
schiebung vorhanden, kann dadurch einhalten werden, dass man die
Kurven für Stromstärke und Spannung direkt aufnimmt.

Soweit die vorliegenden Resultate einen Schluss zulassen, hat man
es bei einem Wechselstromlichtbogen mit einer scheinbaren, nicht mit

*) Transactions of the Americ. Inst, of Electr. Engineers, 7, Nr. 11.

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Der elektrische Lichtbogen.

einer wahren Phasenverschiebung zu thun. Wie schon erwähnt, wurde
bei den Untersuchungen in Ithaka nur eine scheinbare Phasenver-
schiebung nachgewiesen und der ßeduktionsfaktor derselben zu 0,84
gefunden. Auch Frölich^) kann eine Phasenverschiebung nicht

Heubach ^), welcher aus dem Quotient

Volt . Amp.

konstatieren.

eine wirkliche Phasenverschiebung folgert, erhielt

für zwei Dochtkohlen den Werth jenes Quotienten = 1,0

für eine Docht- und eine Homogenkohle = 0,92 und

för zwei Homogenkohlen = 0,82

Fig. 28. Spannungsdifferenz für verschiedene Stromstärken.

Görges^) schliesst aus den Versuchen von Oehlschläger,
Dr. Michalke und Queisser, dass zwischen Spannung und Strom-
starke in der Gegend der Nulllinie eine kleine Phasenverschiebung
auftrete, und zwar in der gleichen Richtung, wie wenn sie durch
Selbstinduktion hervorgerufen wäre; bei hohen Werten der Strom-
stärke sei diese Verschiebung in entgegengesetzter Richtung und lasse

*) Frölich, Elektrotechn. Zeitechr. 1892, 42, p. 567.
*) Heubach, Elektrotechn. Zeitschr. 1892, 84, p. 460.
*) Görges, Elektrotechn. Zeitschr. 1895, 84, p. 548.

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Ernst Voit.

sich als eine thermoelektrische Gegenkraft erklären. Diese Phasen-
verschiebungen sind jedoch geringfügig, und können dieselben vielleicht
dadurch bedingt sein, dass die Strom- und Spannungskurven nicht
vollkommen gleichzeitig aufgenommen sind. Die von Blond eP) er-
haltenen Werte sind den He üb ach sehen Zahlen ähnlich.

Der Zusammenhang der elektrischen Grössen scheint bei dem
Wechselstromlichtbogen ein ähnlicher zu sein wie bei dem Gleich-
stromlichtbogen; doch sind fUr den ersteren nicht so ausreichende
Beobachtungen vorliegend, um die volle Uebereinstimmung oder
etwaige Unterschiede mit Sicherheit nachweisen zu können. Aus den
Beobachtungen von Heubach kann man folgendes schliessen. Die

Fig. 29. Spannungsdifferenz für verechiedene Bogenlängen.

Spannungsdifferenz nimmt, wie aus Fig. 28 zu erkennen, mit wachsender
Stromstärke ab. Der Verlauf der Kurven ist, soweit man schliessen
darf, nicht verschieden wie der in Fig. 8, 9 und 12 gefundenen Kurven
für Gleichstromlichtbogen. Trägt man die H eub ach ^ sehen Beob-
achtungen so auf, dass als Abscissen die Bogenlängen und als Ordi-
naten die Spannimgsdifferenzen genommen sind, so erhält man die
Fig. 29, welche ebenfalls wieder ähnlich mit den Fig. 10, 13 und 14
bei Gleichstromlichtbogen werden. Für wachsende Bogenlängen werden
die Zahlen der Spannungsdifferenzen grösser, für Homogenkohlen
sind bei gleicher Bogenlänge die Spannungen höher als bei Benützung
einer Dochtkohle, imd für zwei Dochtkohlen sind sie am geringsten,
z. B. bei einem Lichtbogen von 2 mm ist die Spannimg bei Homogen-

») Blondel, La Lumi^re Electr. 1895.

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Der elektrische Lichtbogen.

kohlen 51 bezw. 52 Volt, wenn eine der Kohlen homogen 29 bezw.
31 Volt und, wenn beide Kohlen gedochtet sind, 22 bezw. 23 Volt.
Ferner ist auch bei grösseren Bogenlängen für ein bestimmtes Kohlen-
paar die Spannung bei grösserer Stromstärke geringer. Aus den
Beobachtungen von Eeubach kann auch der scheinbare Widerstand
des Wechselstromlichtbogens gefunden werden. Die Resultate sind in

Fig. 30. Widerstand fttr verschiedene Bogenlängen.

Fig. 30 dazu angewendet, um den Zusammenhang zwischen dem schein-
baren Widerstand und der Bogenlänge nachzuweisen. Vergleicht man
diese Figur mit den Kurven in Fig. 14 und 15, welche für den Gleich-
stromlichtbogen gelten, so ist insoweit eine üebereinstimmung nach-
zuweisen, dass die Widerstandskurven nahe gerade Linien sind. Bei
einem Kohlenpaar schneiden die Geraden die Ordinatenachse in höheren
Punkten, je geringer die Stromstärke, und sind auch stärker gegen die
Abscissenachse geneigt, je kleiner die Stromstärke. Die Homogenkohlen
haben unter sonst gleichen Umständen grösseren scheinbaren Wider-
stand als die Dochtkohlen.

Wenn man die Spannungsdifferenz eines Wechselstromlichtbogens
durch die gleiche Formel V = m-t-nL' ausdrückt wie bei einem

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Ernst Voit.

Gleichstromlichtbogen, so findet man nach den Beobachtungen von
fleubach folgende Werte für die Konstanten:

> bei Dochtkohlen,

J bei Homogenkohlen,

I oben Docht-, unten Homogenkohle,

) oben Homogen-, unten Dochtkohle.

Man sieht aus diesen Zahlen, dass die Konstante m am grössten
(45 Volt) bei Verwendung von zwei Homogenkohlen ist, kleiner (27 Volt)

Für 4.4 Ampere ist V = 19,8 + 2,22 L

, 6,5

. V = 20,4 + 1,81 L

, 6,3

, V = 44,6 + 4,37 L

. 9,2

, V = 45,9 + 8,07 L

. 6,2 ,

, V = 26,6 + 2,53 L

, 6,2

, V = 26,6 + 2,67 L

, 6,4

, V = 22,2 + 3,25 L

. 6,4

•»r

, V = 22,2 + 3,00 L

■1 1 1 • rw ^ •»

Fig. 31. Arbeit für verschiedene Stromstärken.

wird, wenn unten eine Homogen- und oben eine Dochtkohle, noch
kleiner (22 Volt), wenn unten eine Docht-, oben eine Eomogenkohle,
und am kleinsten (20 Volt), wenn zwei Dochtkohlen benutzt werden.
Mit der Stromstärke ist m nicht nachweislich sich ändernd. Ueber-
haupt sind wesenstliche Unterschiede im Werte m gegenüber dem bei
Gleichstromlichtbogen nicht zu erkennen. Die Konstante n wird mit
zunehmender Stromstärke kleiner. Wenn man aus den wenigen Beob-
achtungen (nämlich den auf nur zwei verschiedene Stromstärken für je
zwei Docht- und Homogenkohlen sich erstreckenden) eine Folgerung

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Der elektrische Lichtbogen.

ziehen darf, ist die mit steigender Stromstärke eintretende Abnahme
7on n bei Homogenkohlen bedeutender als bei Dochtkohlen.

Es ist auch von Interesse, den Arbeitsverbrauch kennen zu lernen,
den der Wechselstromlichtbogen mit steigender Bogenlänge dann not-
wendig macht, wenn die Stromstärke konstant gehalten wird, und
sodann auch den Arbeitsverbrauch für verschiedene Stromstärken bei
konstant gehaltener Bogenlänge. Die Beobachtungen Heubachs
sind zur Konstruktion der Fig. 31 und 32 benützt; in der ersteren

Fig. 32. Arbeit für verschiedene Bogenlängen.

sind die Stromstärken in Ampere als Abscissen, die elektrischen Arbeiten
in Watt als Ordinaten und in der letzten die Bogenlängen in Millimeter
als Abscissen, die elektrischen Arbeiten wieder als Ordinaten einge-
tragen. Die Kurven in Fig. 31 zeigen nichts Neues; in Fig. 32 ist
der rasche Abfall der elektrischen Arbeit bei geringen Bogenlängen für
Homogenkohlen auffällig. Es ist ferner zu beachten, dass der Arbeits-
verbrauch mit dem Kohlenmaterial verschieden ausfällt; unter sonst
gleichen Umständen ist nämlich bei Homogenkohlen dieser Aufwand
am grössten: 266 Watt, dann etwas weniger: 168 Watt, bei Verwendung
von Dochtkohle oben und Homogenkohle unten, sodann: 159 Watt bei

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62 Ernst Voit.

Homogenkohle oben und Dochtkohle unten, endlich am geringsten:
142 Watt, bei zwei Dochtkohlen.

b) Zischender Bogen.

Bei den Beobachtungen von Heubach trat ein Zischen des
Wechselstromlichtbogens nur ein, wenn Homogenkohlen mit kleiner
Bogenlänge benützt wurden, und es wurde das Zischen heftiger bei
abnehmendem Lichtbogen und zunehmender Stromstärke. Ob bei dem
Wechselstromlichtbogen der zischende Bogen in gleicher Weise sich
bildet, wie bei dem Gleichstromlichtbogen durch die Beobachtungen
von H. Ayrton gefunden wurde, lässt sich nach den wenigen vor-
liegenden Untersuchungen hierüber nicht angeben. Glörges ist der
Ansicht, dass das Geräusch beim Wechselstromlichtbogen durch die
periodische Erwärmung der Kohlenspitzen und der zwischenliegenden
Luft hervorgerufen wird; der Ton hänge von der Form der Strom-
kurve ab; man erhalte, wenn der Strom nach einer Sinuskurve ver-
laufe, einen reinen Ton, während dann, wenn der Strom eine Kurve
mit plötzlichen Aenderungen besitze, Obertöne und Nebengeräusche
(Schnarren) auftreten. Je grösser der Lichtbogen, die Stromstärke und
die Periodenzahl des Wechselstromes, desto lauter sei der Ton. Mitunter
finde man Kohlen, bei denen der Ton überhaupt nicht wegzubringen
sei, während bei anderen wieder ein solcher gar nicht auftrete.
Bezüglich der elektrischen Grössen beim zischenden Wechselstrom-
lichtbogen ist einerseits durch die Beobachtungen Heubachs wahr-
scheinlich, dass beim Eintritt des Zischens ein rascher Spannungs-
abfall nicht stattfindet, imd ferner ist nachgewiesen, dass bei dem zischen-
den Lichtbogen eine sehr grosse scheinbare Phasenverschiebung auftritt:

Watt

es ist nämlich der Wert des Quotienten -^r-r- — r zu 0,74 erhalten

Volt.Amp.

worden. Immerhin kann es nach diesen Resultaten zweifelhaft

erscheinen, ob das bei dem Wechselstromlichtbogen sich zeigende Singen

analog mit dem Zischen des Gleichstromlichtbogens ist.

3. Die Lichtausstrahlung des Lichtbogens.

Während bei dem Gleichstromlichtbogen die positive Kohle eine
höhere Temperatur als die negative Kohle hat und dementsprechend
die erstere eine beträchtlich grössere Lichtmenge ausstrahlt, kann
bei dem Wechselstromlichtbogen ein wesentlicher Unterschied in der
Lichtausstrahlung der beiden Kohlen nicht stattfinden, da abwechselnd,

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Der elektrische Liöhtbogen. 63

je nachdem die obere oder untere Kohle etwa als positive Elektrode
wirksam ist, die eine oder andere mehr Licht aussenden wird. Diese
durch den Polwechsel bedingten Schwankungen in der Lichtintensität
sind begleitet von den Intensitätsschwankungen, welche von der Strom-
stärkeänderung des Wechselstromes herrühren. Das Auge bemerkt
diese Schwankungen nicht, wenn sie rasch hintereinander folgen.
Görges gibt an, dass bei 60 Pol wechseln in der Sekunde ein Unter-
schied in der Lichtintensität von dem Auge nicht mehr beobachtet
werden kann, bei 60 Polwechseln sei derselbe schon wahrzunehmen,
und bei 40 Polwechseln in der Sekunde entstehe ein unerträgliches
Flimmern. Von Interesse ist es, den Nachweis zu führen, ob die
Temperaturänderung und damit auch die Lichtausstrahlung der
Kohlen rasch der Intensitätsänderung des Wechselstromes nachfolgt,
oder ob schon bei geringer Zahl der Polwechsel ein Ausgleich in
der Weise erfolgt, dass die hieraus resultierende Helligkeitsänderung
eine unmerkbare ist. Görges hat gezeigt, dass die Temperatur der
Kohlen so rasch den Stromänderungen nachfolge, dass man die dadurch
hervorgerufenen Helligkeitsänderungen photographisch fixieren kann, es
ändert sich die Lichtintensität fast momentan mit der Stromstärke,
indem sie anscheinend alle Variationen der Stromkurve wiederspiegelt.
Ist der Wechselstrom nach einer Sinuskurve verlaufend, so erkennt
man auch das allmähliche, anfangs raschere, später langsame An-
steigen und das ähnliche Absinken der Lichtintensität in der Photo-
graphie; bei einer flachen Kurve ist dem Verlaufe dieser Kurve ent-
sprechend die Lichtintensität rasch wachsend, bleibt dann nahe konstant,
um wieder rasch abzunehmen, während endlich bei einer spitzen
Kurve auch die Lichtintensität ziemlich gleichförmig bis zum Maximal-
wert zunimmt und dann gleichmässig wieder abnimmt.

Die Lichtverteilung des von einem Wechselstrombogenlichte aus-
gesendeten Lichtes ist natürlich sehr verschieden von der eines Gleich-
strombogenlichtes. Es treten an beiden Kohlen , sowohl der oberen wie
der unteren, nahe gleichgrosse und gleichleuchtende Flächen auf; ob
dieselben bei vertikal stehenden Kohlen als genau horizontal liegend
angesehen werden dürfen, ist nicht festgestellt. Behalten wir diese
Annahme jedoch bei und sehen femer voraus, dass nach oben nur
licht von der leuchtenden Fläche der unteren Kohle, nach unten nur
solches von der oberen Kohle gelangt, so erhält man als Lichtkurve
die beiden in Fig. 33 punktiert gezogenen Kreislinien, wenn die beiden
Flächen ebenso wie die positive Kraterfläche beim Gleichstromlicht-
bogen immer konstant leuchtend angenommen werden dürfen. Die

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Ernst Voit.

in dieser Fig. 33 ausgezogene Kurve liefert die aus mehreren für
Wechselstrom gefundenen Lichtkurven abgeleitete typische Lichtaus-
strahlung eines Wechselstromlichtbogens. Es wird die in horizontaler
Richtung ausgehende Lichtintensität grösstenteils vom Lichtbogen selbst
herrühren ; der weitere Unterschied, dass die Maximallichtstärke nach

unten hin grösser als die nach oben
ist, mag davon herrühren, dass die
obere Kohle wegen der nach oben
gehenden Luftströmung wärmer ist.
Fraglich bleibt es, ob die beiden
Flächen die Temperatur der ver-
dampfenden Kohle haben und des-
halb den gleichen Olanz wie der po-
sitive Krater des Gleichstromlicht-
bogens besitzen. Trotter ^) gibt an,
dass nach Untersuchungen in Chatam
der Glanz des Wechselstrombogen-
lichtes 39 bis 117 Normalkerzen pro
Quadratcentimeter, z. B. für 240 Am-
pere 116 NK pro Quatratcentimeter,
betrage. Vergleicht man diese Zahlen
mit dem Werte 65 , der in Chatam
für den Glanz eines Gleichstromlicht-
bogens gefunden wurde, so ist eine
Uebereinstimmung nicht zu erkennen;
die sehr verschiedenen Grenzwerte
scheinen jedoch anzudeuten, dass man
es hier nicht mit sicheren Zahlen zu
thun hat. Fleming undPetavel*)
geben an , dass die jeweilige negative Kohle bei dem Wechselstrom-
lichtbogen eine geringere Maximallichtstärke als die der positiven
Kohle habe. Bei einer Polwechselzahl von 83 in der Sekunde sei
der Maximalglanz der negativen Kohle nicht viel mehr als die Hälfte
des Maximalglanzes der positiven Kohle; je geringer die Zahl der
Polwechselzahl, um so grösser sei der Unterschied.

In vollkommen klarer Weise ist aus der von Fleming und
Petavel gegebenen Fig. 34 für ein Wechselstrombogenlicht zu ersehen.

') Trotter, Elektrot. Zeitschc 1892, 82, p. 438.

*) Flemming und Petavel. The Electrician 1895 Dec. 20, p. 247.

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Der elektrische Lichtbogen.

wie die Stromstärke, Spannung, elektrische Arbeit und ausgestrahltes
Licht in jedem einzelnen Moment zusammenhängen. Die hiebei ver-
wendeten Dochtkohlen hatten 15 mm Durchmesser, wurden bei einer
Bogenlänge von 5,5 mm mit 14 Ampere betrieben imd zeigten dann
30 Volt SpannungsdiflFerenz ; die Zahl der Polwechsel war 83,3 in der

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Fig. 34. Elektrische Grössen und Lichtstärke eines Wechselstrom-Lichtbogens.

Sekunde. Zu beachten ist, dass in der Zeichnung die Ordinaten der
Arbeits- und die der Lichtkurve in einer beliebigen Einheit aufgetragen
sind, nämlich so, dass sie zweckmässig in der Figur Platz fanden.
Von Wichtigkeit ist, dass die Lichtkurve gegen die Kurve der elek-
trischen Arbeit etwas verzögert ist, d. h. dass die Annahme der ent-
sprechenden Temperatur und damit auch der Helligkeit etwas zurück-

Sammlnng elektrotechnischer Vorträge. I. 5

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Ernst Voit.

bleibt gegenüber der dieselbe bedingenden Sixomstärke oder elektrischen
Arbeit. Von noch grösserem Interesse ist die Fig. 35. Auch hier sind
Dochtkohlen von 15 mm Durchmesser benützt und zeigten bei einer
Bogenlänge von 4,2 mm und einer Betriebsstromstärke Ton 14 Ampere

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Fig. 35. Elektrische Grössen und Lichtst&rke eines Wechselstrom-Lichtbogens.

eine Spannung von 16 Volt. Die Polwechselzahl ist dabei ebenfalls
83,3. Hier ist nur das von der unteren Kohle ausgehende Licht beob-
achtet worden, im übrigen sind die Eintragungen der anderen Grössen
wie in der vorausgehenden Figur. Man sieht, dass auch hier die
Lichtkurve immer hinter der Arbeitskurve zurückbleibt, ferner aber,

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Der elektrische Lichtbogen.

dass, wie schon oben erwähnt, dann, wenn die untere Kohle die negative
Elektrode bildet, die Maximallichtintensität beträchtlich kleiner ist, als
wie wenn die untere Kohle als positive Elektrode erscheint. Ganz
ähnliche Resultate teilt
G ö T g e s mit. Diese
sind in den Fig. 36, 37
und 38 dargestellt, aus
welchen ebenfalls zu er-
kennen ist, dass die Licht-
kurve immer gegen die
Kurve der aufgewendeten
elektrischen Arbeit zu-
rückbleibt, und femer, dass
diejenige Kohle, welche
die negative Elektrode
bildet , eine beträchtlich
kleinere Maximalleucht-
kraft besitzt als die posi-
tive Kohle. Zum Ver-
ständnis der Kurven sei

noch beigefügt, dass die in Fig. 37 einen sinusartigen Verlauf haben,
die in Fig. 36 aber mehr flach und die in Fig. 38 mehr spitz sind.

Die Temperatur der
Kohlenspitzen und damit
die Leuchtkraft ist in dem
Wechselstromlichtbogen
nach Gorges im wesent-
lichen durch die aufge-
wendete elektrische Ener-
gie bedingt; sie hängt
jedoch von der Form der
Kurve des Wechselstromes
und der Periodenzahl ab.
Vor allem soll gezeigt
werden, dass die Form der
Kurve für den Betriebs-
strom einen nicht unbe-
deutenden Einfluss auf die

Fig. 36. Elektrische Grössen und Lichtstärke
eines Wechselstrom-Lichtbogens.

Fig. 37. Elektrische Grössen und Lichtstärken
eines Wechselstrom-Lichtbogens.

Lichtentwickelung ausübt. G. Roessler und Wedding ^) haben durch
*) Roessler und Wedding, Elektrotechn. Zeitschr. 1894, 28, p. 315.

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Ernst Voit.

Versuche nachgewiesen, dass je flacher die Stromkurve ist, um so
grösser die Leuchtkraft wird. Die Resultate sind:

Fig. 38. Elektrische Grössen und Lichtstarke eines Wechselstrom-Lichtbogens.

Maschine

SÄ

Stromstärke 11
in Amp. 1

Elektr.Arbeitl

in 1

Volt-Amp. II

Lichtst&rke

in H.-L.

® J8

§ 5

hori-
zontal

ver-
tikal

^l|

1 B

Ganz & Co.

4800

29,9

9,8

271

341 (50*)

0,684

29,9

9,8

275

323 (51«)

0,699

29,9

9,8

273

330 (54<^)

0,729

29,9

9,6

267

348 (51«)

0,786

^0,710

29,9

9,6

269

310 (53«)

0,719

28,8

9,6

259

810 (50«)

0.722

28,8

9,5

256

310 (51«)

0,685

29,7

9,4

262

312 (48«)

0,716

29,9

9,3

264

323 (51«)

0,703

Wechsler

4800

31,0

9,5

286

157

463 (42«)

1,055

1,050

31,1

9,3

286

145

437 (42«)

1,008

•

31,1

9,4

288

160

447 (43«)

1,010

[l.024

Siemens-

7200

31,0

9,5

272

155

423 (43«)

1,057

Halske

■

31,0

9,5

277

130

475 (44«)

1,047

30,9

9,5

268

157

430 (48«)

1,046

Siemens-

9600

31,0

9,1

269

160

500 (44«)

1,078

}l,110

Halske

•

31,0

9,0

269

145

500 (47«)

1,143

Die in der letzten Reihe enthaltenen Mittelwerte, welche die
mittleren raumlichen Lichtstärken für 1 Watt, aufgewendeter elek-
trischer Arbeit darstellen, zeigen, dass für die Maschinen Ton Ganz

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Der elektrische Lichtbogen.

u. Co. sowie Ton Wechsler bei nahe gleichem Arbeitsverbrauch
und gleicher Wechselzahl die Lichtentwickelung für 1 Watt etwa
im Verhältnisse Ton 7 zu 10 steht. Die Kurven der Stromstärke,

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TTH

Fig. 39. Elektrische Grössen einer Maschine von Ganz u. Co.

Spannung und elektrischen Arbeit für die beiden Maschinen sind aber,
wie aus Fig. 39 und 40 sofort ersichtlich, sehr verschieden. Bei
der Maschine von Ganz u. Co. bleiben dieselben nämlich anfänglich
nahe bei Null, steigen dann rasch zu ihrem Maximalwert, um wieder
ebenso rasch abzunehmen und längere Zeit nahe an Null zu ver-

Fig. 40. Elektrische Grössen einer Maschine von Wechsler.

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Ernst Voit.

weilen, während die Kurven bei den Wechsl ersehen Maschinen
einen allmählichen Uebergang der Ordinatenwerte zeigen. Auch für die
Siemens-Halske- Maschine, deren Kurven der Siaromstärke, Span-
nung und elektrischen Arbeit in Fig. 41 gezeichnet sind, unterscheidet

Fig. 41. Elektrische Grössen einer Maschine von Siemens.

sich der Verlauf der Kurven gegen den bei den anderen Maschinen
dadurch, dass die Ordinaten von Null aus rasch wachsen, dann lange

Fig. 42. Typische Formen von Wechselstromkurven.

auf einem konstanten Wert bleiben und nun wieder rasch gegen Null
hin abfallen. Die mittlere räumliche Lichtstärke für 1 Watt scheint
bei der Siemens-Halske- Maschine noch etwas grösser als bei der

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Der elektrische Lichtbogen. 71

Wechsl ersehen, doch ist der Entscheid dafür nicht mit Schärfe zu
treffen, weil die Tourenzahl der S i emens* Hai ske- Maschine be-
trachtlich höher ist als die der Maschinen von Oanz u. Co. sowie von
Wechsler. Da aber, wie nachher angeführt werden soll, mit der
Tourenzahl auch die mittlere räumliche Lichtstärke pro 1 Watt zu
wachsen scheint, ist es nicht feststehend, ob der gefundene Zuwachs
der räumlichen Lichtstärke pro 1 Watt durch die Kurvenform be-
dingt ist, welche för die Sie mens -Hals ke- Maschine nachgewiesen
wurde. Als typische Formen der Kurven für den Wechselstrom der
drei Maschinen von Ganz u. Co., Wechsler und Siemens-Halske
kann man die in Fig. 42 gezeichneten Kurven a, b und bezw. c
ansehen und kann sich die Vorstellung machen, dass die Licht-
entwickelung den plötzlich sich ändernden Werten der Stromstärken,
wie etwa bei der Ganz sehen Maschine, nur unvollkommen nach-
folgen kann und deshalb die Ausnutzung der aufgewandten Arbeit
eine weniger gute ist als z. B. bei der Wechslerschen Maschine,
bei welcher die Lichtentwickelung den langsamen Aenderungen der
Stromkurve leichter nachzufolgen vermag, oder endlich bei der Sie-
mens-Halske-Maschine, bei welcher die Stromstärken während des
grössten Teiles der Periode einen konstanten Wert beibehalten.
Wedding macht darauf aufmerksam, dass die Lichtentwickelung
der drei Maschinen, soweit der Genauigkeitsgrad der Betrachtungen
einen Schluss erlaubt, in gleichem Verhältnis stehen wie die Quotienten
aus mittlerer Stromstärke und der Wurzel aus den mittleren Quadraten

der Stromstärken, also aus Ty===; denn man erhält für die Strom-
kurve der Maschine von Ganz u. Co. im Mittel aus drei Beobach-
tungen 0,656, für die Stromkurve der Wechslerschen Maschine aus
zwei Beobachtungen 0,907 und für die der Siemens-Halske-
Masehine aus einer Beobachtung 0,914 ; es sind nämlich die Verhältnis-
zahlen der mittleren räumlichen Lichtstärken pro 1 Watt, wenn man
die für die Ganz sehe Maschine gleich der Einheit setzt, bezw.
1,0: 1,38: 1,40, und die Verhältniszahlen der oben angegebenen
Quotienten, wenn man wieder den der Ganz -Maschine gleich 1
setzt: 1,0: 1,45: 1,48. Wenn diese Zahlen auch bei weiteren Be-
obachtungen sich bewahrheiten, ist der Schluss von Wedding ge-
rechtfertigt, dass die Lichtentwickelung eines Wechselstromlichtbogens
von dem einfachen Mittelwerte der Stromstärke abhängt. Ganz ähn-
liche Schlüsse wie Roessler und Wedding zieht Görges*). Er

') Qörges, Elektrotechn. Zeitachr. 1895, 84, p. 548.

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Ernst Voit.

findet für eine flache Kurve des Wechselstroms 0,960 HL. als mittlere
räumliche Lichtintensität pro Watt, dagegen für eine spitze Kurve
0,796 UL. Ferner spricht Görges die Ansicht aus, dass die Möglich-
keit nicht ausgeschlossen sei, das Auge erkenne nicht den algebraischen
Mittelwert der Lichtstärke, sondern irgend einen andern Mittelwert, und
hält es endlich für wahrscheinlich, dass bei sehr grosser Wechselzahl
die Leuchtkraft von der Form der Stromkurve unabhängig sei.

Die Lichtentwickelung scheint mit wachsender Wechselzahl zu-

Fig. 48. Lichtstärken für verschiedene Arbeiten.

zunehmen. In dieser Richtung sind die eben angeführten Beobach-
tungen von Hoessler und Wedding zu deuten, indem die Siemens-
Hai ske- Maschine unter sonst gleichen Umständen für eine Wechsel -
zahl von 7200 eine mittlere räumliche Lichtstärke pro Watt von 1,050
und für eine Wechselzahl von 9600 eine Lichtstärke von 1,110 lieferte.
BlondeP) glaubt mit Sicherheit den Schluss ziehen zu dürfen, dass
die Lichtentwickelung mit wachsender Wechselzahl zunimmt.
^) Blondel, La Lumi^re elecir., 42, p. 619.

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Der elektrische Lichtbogen.

Vergleicht man endlich die zur Erzeugung einer bestimmten
Lichtstärke aufzuwendende elektrische Energie bei Gleichstrom und
Wechselstrom, so ergeben sich hiefÜr nicht unwesentliche Unterschiede.
Es wächst zwar für Wechselstrombogenlicht die Leuchtkraft mit
steigendem Energieaufwand, jedoch nicht in gleich raschem Verhältnis
wie bei dem Gleichstromlichtbogen. Diese Thatsache lässt sich aus
den Beobachtungen der Untersuchungskommission bei der inter-
nationalen Ausstellung in Frankfurt a. M. ^) entnehmen , welche in
Fig. 43 dargestellt sind. Bei dem Gleichstromlichtbogen wächst so-
wohl die Maximallichtstärke ak auch die mittlere räumliche Licht-

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Fig. 44. Lichtstärken für verschiedene Arbeiten.

stärke bedeutend rascher mit der aufgewendeten elektrischen Energie,
wie bei dem Wechselstromlichtbogen. Ganz entsprechend sind die von
Fleming und PetaveP) gefundenen Kurven, welche in Fig. 44
wiedergegeben sind.

Diese Beobachtungen berechtigen auch zu dem Schluss, dass
bei gleicher aufgewendeter elektrischer Arbeit der Gleichstromlicht-
bogen eine grössere räumliche Leuchtkraft besitze als der Wechsel-
stromlichtbogen; um diese Thatsache übersichtlich nachzuweisen, dient
folgende Tabelle, in welcher in der ersten Reihe die Kohlen ange-
geben sind, zwischen welchen der Lichtbogen gebildet wurde; die
zweite Reihe enthält die für den Lichtbogen aufgewendete elektrische

>) Officieller Bericht p. 127.

2) Fleming und Petavel, The Electrician 1895, p. 247.

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Ernst Yoit. Der elektrische Lichtbogen.

Energie in Watt, die dritte Reihe gibt die mittlere räumliche Licht-
stärke und die letzte die mittlere räumliche Leuchtkraft fttr 1 Watt.

Lichtkohlen
+ 15 mm Docht — 9 mm Homogen

-f 15 mm Docht — 15 mm Docht
± 15 mm Docht Wechselz. 83,3

i 15 mm Docht Wechselz. 50

Elekt.
Energie
582
380
292
607
313
601
501
404
305
596
459

Räuml.
Lichtet.

675

455

372

582

344

307

274

256

250

326

322

254

Räuml.
Leuchtkr.
1,16
1,19
1,27
0,95
1,10
0,51
0,54
0,63
0,82
0,55
0,70
0,82

Im Mittel verhalten sich demnach die mittleren räumlichen
Leuchtkräfte pro 1 Watt aufgewendeter Energie für Gleichstrom und
Wechselstromlichtbogen wie 1,13: 0,65. Zu einem ähnlichen Resultate
fuhren auch die Beobachtungen von Roessler und Wedding; sie
fanden für die mittlere räumliche Lichtstärke unter der Horizon-
talen für 1 Watt aufgewendeter elektrischer Energie bei Gleich-
sti'omlichtbogen 2,65 und bei Wechselstromlichtbogen unter sonst
gleichen Verhältnissen je nach der Form der Stromkurve die Werte
0,710, 1,024, 1,050 und 1,110. Auch aus den Messungen während
der Frankfurter elektrischen Ausstellung erhält man für einen Gleich-
stromlichtbogen die totale mittlere räumliche Lichtstärke pro Watt 0,96
und für einen Wechselstromlichtbogen bei nahe gleicher aufgewendeter
elektrischer Energie 0,46.

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Grundlagen
für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen

und deren praktische Benutzung.

Von

Dr. Max Gorsepins.

Mit 2 Abbildungen.

Wenn uns die Aufgabe gestellt wird irgend etwas zu berechnen,
so müssen wir stets im Auge behalten: Was kann die Rechnung
leisten, was ist ihr Zweck?

Die Leistung einer jeden Rechnung besteht darin, dass wir durch
sie in den Stand gesetzt werden, aus gewissen Grundlagen, gewöhnlich
Annahmen, bestimmte Ergebnisse abzuleiten, deren Kenntnis fOr uns
notwendig oder erwünscht ist. Die Rechnung schafft also keine un-
abhängig neue Erkenntnis und kein fundamental neues Wissen, sondern
sie lehrt uns nur den Erfolg, den unsere auf gewisse Grundanschauungen
aufgebauten Annahmen in ihrer Endwirkung ausüben und besitzen.

Man muss sich daher hüten, einer Rechnung eine höhere Be-
deutung beimessen zu wollen, als ihr zukommt. Es genügt nicht, dass
wir dies oder jenes berechnet haben., es handelt sich darum, unter
welchen Annahmen haben wir es berechnet, was für eine Grundlage
hat die Rechnung? Hiemit eng im Zusammenhange steht der Wert des
Ergebnisses und die Frage, ob das Berechnete richtig ist.

Der umfang einer technischen Berechnung kann sehr verschieden
sein, und die Grade, die eine solche Rechnung durchmacht, von den

Sammlong elektrotecbnischer Yortrage. I. 6

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76 Max Corsepius.

Voraussetzungen bis zum Ergebnis, sind durchaus kein Massstab für
die Oute des Resultates. Eine technische Rechnung braucht djurchaus
nicht auf die allereinfachsten Grundbegriffe zurückzugehen, um An-
spruch auf Qüte zu haben. Ja, man kann sagen, je direkter man in
der Technik zum Ziel gelangt, desto besser ist die Methode der Be-
rechnung. Das Ideal ist einfach Resultate zu benutzen und gar keine
Zwischenrechnungen durchmachen zu müssen.

Was aUgeraein in der Technik gilt, gilt im speziellen in der
Elektrotechnik und dem hier zu behandelnden Thema, den elektrischen
Bahnen.

Es soll daher die Frage behandelt werden, wie gelangt man in
der elektrotechnischen Bahnpraxis am leichtesten und mit möglichst
wenigen und möglichst einfachen Rechnungen an das Ziel, zu der
Kenntnis dessen, was man zu thun hat, um eine den speziellen Ver-
hältnissen entsprechende Ausführung der Bahn zu sichern.

Man wird daher Grundwerte aufstellen müssen, auf die sich die
Berechnung stützt, dabei aber danach trachten, diese Grundwerte dem
gesuchten Ergebnis so nahe als möglich zu bringen, damit man mög-
lichst wenig Stufen durchzumachen hat, um durch Rechnung das Ge-
wünschte zu finden.

Die vollkommenste Grundlage wird nach diesen erörterten, der
Technik angepassten Gesichtspunkten diejenige sein, welche sich in
eine Tabelle zusammenfassen lässt, und welche nahezu direkt benützt
werden kann. Daneben kommen einfache Verfahren der Berechnung
nach gewissen zu erörternden Grundregeln in Betracht. Nicht ent-
behrt werden können natürlich hiebei einzelne rechnerische, mathe-
matische Ableitungen, denen dabei die Bedingung auferlegt werden
muss, dass sie bei richtigen Grundlagen auch richtige, d. h. zutreffende
Ergebnisse liefern.

Es wird sich hiebei zeigen, dass einige abstrakte Vorstellungen
und mathematische Behandlungen mit herangezogen werden müssen,
und dass man gerade mit Hilfe solcher einfache Rechnungsverfahren
gewinnt, welche uns in den Stand setzen, bei der technischen Rech-
nung selbst mit den primitivsten Rechenmitteln oder auch graphisch
zu operieren und den Gegenstand einfach zu behandeln.

Bei einer elektrischen Bahn kann man nicht umgehen, die Er-
fordernisse nach dem Betriebe zu beurteilen, d. h. die Grundlagen je
nach den Verhältnissen zu wählen oder abzuändern. Selbst bei den
vollkommensten Rechenunterlagen wird also der Ingenieur seine Urteils-
kraft zu Rate ziehen und die Zahlenwerte je nach Bedarf wählen oder

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 77

abändern müssen, und das ist seine Yornehmlichste Aufgabe bei der
Projektierung, sobald das Material für die Rechnung und die Methode
erst einmal geschaffen ist.

Noch eine weitere Aufgabe aber fällt dem Ingenieur zu. Er
hat nicht nur zu berechnen, es muss auch die Ausführung so gewählt
werden, dass alle nicht nur inneren, d. h. im Zusammenarbeiten der
Systemteile liegenden Bedingungen berücksichtigt sind, sondern auch
die Forderungen, die etwa von aussen her gestellt werden. So legen
die Einwirkungen von Bahnen auf andere Anlagen, z. B. Telephon-
einrichtungen u. dergl., gewisse Bedingungen auf, die im Bau der
Bahn zu berücksichtigen sind, und deren Einfluss sich eventuell bis
in die Rechnung erstreckt, jedenfalls aber auf die allgemeine Dis-
position einwirkt. Wir sahen aber, wenn die Grundlagen geändert,
beeinflusst werden, so wird auch das Ergebnis anders, die Rechnung
ist eben nur Zwischenglied in der Kette des logischen Denkens und
der sachgemässen Anordnung.

Die vorliegende Arbeit beabsichtigt daher einen allgemeinen
Ueberblick über die Behandlung des Stoffes zu geben, ohne dass genaue
Vorschriften, die die Beurteilung überflüssig machen, gegeben werden
sollen oder können, vielmehr soll nur ein Anhalt geschaffen werden,
was beachtenswert ist, und worin die Grundlagen bestehen.

Einige, wenn auch nicht mehr neue, so doch noch nicht näher
besprochene Methoden des Verfassers für Ermittelung von Spezial-
werten sollen hiebei mit zur Sprache kommen, und wenn auch kein
abgeschlossenes Ganze bei der stetig fortschreitenden Arbeit der Technik
angestrebt oder erreicht werden kann, so wird sich vielleicht das eine
oder andere als zur Benutzung reif erweisen und Anregung zu neuem
Schaffen geben.

Nachdem so in allgemeinen Zügen der Versuch gemacht ist, ein
Bild vorwegzunehmen von dem, was das folgende bieten soll, erscheint
es zweckmässig, in die Behandlung des speziellen Stoffes direkt ein-
zutreten und anknüpfend an mehr oder weniger allgemein Bekanntes
und Geläufiges den besonderen Thatsachen das Augenmerk zuzuwenden.

Berechnung der zur Fortbewegung erforderlichen

Leistung.

Die Gleichungen, welche zur Ermittelung der Zugkraft resp.
(unter Miteinrechnung der Geschwindigkeit) der Leistung dienen, welche
zur Fortbewegung eines Bahnfahrzeuges oder Zuges erforderlich ist,

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78 ^^^ Corsepius.

sind verhältnismässig einfach, sobald sie sich auf das Notwendige be-
schränken, werden aber sofort kompliziert, wenn man versucht, alles
aus den allereinfachsten Grundbegriffen abzuleiten. Hier zeigt sich
also gleich die vorbemerkte Thatsache, dass eine Rechnung um so
bequemer und in der Praxis brauchbarer wird, je weniger Stufen sie
von der Grundlage (Annahme) bis zum Ergebnis durchläuft.

Es ist gebräuchlich, die zur Fortbewegung eines Fahrzeuges
erforderliche Kraft oder die Leistung rechnerisch vom Gevricht des
Fahrzeuges abhängig zu machen. Festgestellt kann praktisch werden,
wie viel Pferdestärken bei bestimmter Geschwindigkeit ein gegebener
Wagen oder Zug auf gegebenem Geleise erfordert. Unter der An-
nahme nun, dass die Zugkraft, gemessen in Kilogramm-Gewicht,
unabhängig von der Geschwindigkeit ist, wird die erforderliche
Leistung in Pferdestärken proportional der Geschwindigkeit ausfallen
und man erhält für eine Schienenstrecke von gleichbleibenden Eigen-
schaften die einfache, leicht abzuleitende Gleichung:

T a.T.v
^ = —75—

Hierin ist L die Leistung in Pferdestärken, T Gewicht in Tonnen,
V Geschwindigkeit in m/sec, und a eine Konstante.

Da man aber theoretisch leicht nachweisen kann, dass nach
physikalischen Gesetzen bei einer Bergfahrt mit s m Steigung auf
1000 m Bahnlänge bei Abwesenheit von Reibung eine Leistung not-
wendig ist

_ s.T.v
^'- 75

so kann man durch Abziehen dieses lediglich für die Hebung des Ge-
wichtes notwendigen Betrages von der vorgenannten Gesamtleistung
die Reibungsarbeitsleistung erhalten

1 _T 1 _ (g — 8).Tv
1, _ L ~ Is ^5 ,

oder, indem man a — s = f setzt

f.T.v

lr =

als Betrag fdr die Reibung. Hiedurch vervollständigt sich die Formel
fttr die Qesamtleistung zu

^- 75 •

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 79

Für eine bestimmte Geschwindigkeit v == konst. ist diese Formel voll-
kommen richtig, f ist eine von den Schienen- und Wagenverhält-
nissen abhängende Eonstante. Ist v veränderlich, so wird die oben
bezeichnete Annahme der Unabhängigkeit der Grösse f von v zu
prüfen sein.

Man findet dabei, dass f trotz gleicher Schienen- und Wagen-
eigenschaften, nicht unabhängig von v ist und daher allgemein keine
Eonstante ist.

Hiezu kommt nun, dass die Art der Schienen, ob Rillenschienen
ob Yignolschienen, femer ob dieselben in das Strassenniveau ein-
gebettet sind (Strassenbahnen) oder ob sie frei liegen (Eisenbahnen),
ob Eies-, Beton-, Holz-, Steinunterlage, einen sehr bedeutenden Ein-
fluss auf die Grösse von f ausübt.

Wollte man diese Veränderlichkeit in der Formel selbst zum
Ausdruck bringen, so würde man unbedingt vor den entstehenden
Eomplikationen zurückschrecken. Es würden dann auch noch sofort
andere Faktoren sich einstellen und Berücksichtigung fordern. Wir
nennen nur den Luftdruck, d. h. die Luftreibung, den Einfluss der
Eurven, der Spurweite etc.

Es mag nun vom Standpunkte der reinen Theorie höchst interessant
erscheinen, diese Erscheinungen zu analysieren und Formeln dafür zu
konstruieren. Vom Standpunkte der Technik aus ist das aber sehr
gleichgiltig und annötig, denn wir müssen an dem in der Einleitung
Gesagten festhalten. Wir wollen so wenig wie möglich rechnen, wir
wünschen nicht auf die primitivsten Begriffe der Physik zurückzugehen.
Im Gegenteil, je direkter und stufenloser unsere Rechnung ist, desto
besser.

Hier steht uns helfend zur Seite die Thatsache, dass sich in
jedem Zweige der Technik, speziell der Elektrotechnik, bald etwas
Eonventionelles einJGindet. Dies Eonventionelle besteht bei den elektri-
schen Strassenbahnen beispielsweise in der durch die Betriebsverhält-
nisse veranlassten Geschwindigkeit und in der Wahl der Schienen.
Man wird sehr häufig eine mittlere Geschwindigkeit von 15 km pro
Stande finden und ebenso die Verwendung von schweren massiven
Rillenschienen.

Rechnet man nun noch dazu, dass die Wagen mehr und mehr
sich der Grösse für 20 Sitz- und etliche Stehplätze anpassen, so
erkennt man, dass sehr grosse Variationen eigentlich nicht vor-
handen sind.

Nun ist aber die Thatsache zu beachten, dass die elektrische

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gO Max Corsepius.

AusrüstuDg je nach ihrer Konstruktion derartige Verschiedenheiten in
dem Stromverbrauch zeigt, dass hier eine sehr genaue Berücksichti-
gung der speziellen Verhältnisse notwendig wäre, wenn man nicht in
diesem Punkte zu grossen Abweichungen kommen will. Da nun eine
derartige spezielle Kalkulation zu einer allgemeinen Behandlung einen
Gegensatz bildet, so wäre es ungerechtfertigt und zwecklos, in einem
Punkte übermässig genau, in anderen nur mit grober Annäherung zu
rechnen.

Alles dies führt uns dazu, dass wir auf die Aufstellung von
Formeln, die auf die einzelnen Grundbegriffe zurückgehen, verzichten
und ohne Umweg rechnen.

Die zuletzt genannte Gleichung wird daher nach unserer Ansicht
bereits das zulässige Mass von Komplikation erreicht haben. Sie hat
ausserdem den Vorteil, dass der eine Summand theoretisch absolut
richtig ist und dass der schon an und für sich variable Faktor f alle
Variationen, wie Luftdruck, Geschwindigkeit, Schienenverhältnisse, be-
rücksichtigen lässt. Es handelt sich dann nur darum, für jeden
konkreten Fall f entsprechend zu wählen.

Es erscheint an dieser Stelle zweckmässig, gleich zu erwähnen,
dass bei den gebräuchlichen Strassenbahnen nach dem wirklichen Ver-
brauch in Wattstunden sich ermitteln lässt, dass bei einem Wirkungs-
grade des Motors von 0,8 ein mittlerer Koeffizient f = 15 nicht zu
hoch gegriffen ist. Derselbe drückt dann allerdings den Widerstand
einschliesslich aller durch Anfahren, Kurven etc. bedingten Neben-
umstände aus.

Werden nicht Rillen- sondern Vignolschienen gewählt, so redu-
ziert sich der Wert von f auf z. B. 6 bis 8, bei Eisenbahnen sind
sogar Werte von 3 und ähnliche zu finden. Die gewöhnlichen Strassen-
bahn Verhältnisse liefern aberf = 15 und nur bei besonders günstigen
Umständen weniger. Dabei darf natürlich nicht übersehen werden,
dass bisweilen die unökonomische Regulierung der Strassenbahnen
den Wattverbrauch erheblich steigert, und daher der Mehrverbrauch
nicht der Reibungsarbeit, sondern den Strom wärmeverlusten zuzu-
schreiben ist.

Er forderliche Gesamtleistung für den Betrieb einer Bahn.

Sind wir jetzt durch die Annahme der einfachen Formel in der
Lage, die erforderliche Leistung für einen Wagen bezw. Zug für ver-
schiedene Steigung zu berechnen, so fragt es sich weiter, wie sich der

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 81

Kraftbedarf stellt, wenn mehrere Wagen oder Züge auf einer aus ver-
schiedenen Steigungen zusammengesetzten Strecke fahren.

Man überblickt sofort, dass die Stromstärke sich für jeden Wagen
und ebenso auch für die Gesamtleistung häufig ändert. Es kommen
aber noch weitere Umstände hinzu, welche selbst bei vollkommen
horizontaler Bahn das Auftreten eines konstanten Stromes ausschliessen.
Diese Aenderungen sind dadurch begründet, dass nicht ein gleich-
massiges Fahren aller Wagen möglich ist, sondern die einzelnen Wagen
bald halten, bald wieder anfahren, durch Kurven fahren, im Tempo
zulegen, langsamer fahren müssen, weil kleine Verkehrshindernisse
eintreten u. s. w. Man hat also bei einer elektrischen Bahn ein Pro-
blem zu lösen, das weit komplizierter ist, als irgend eine noch so
komplizierte Zugkraftberechnung, und muss dabei noch mit der Mög-
hchkeit einer erheblichen Abweichung der Stromvariationen rechnen.

Wir wollen daher die Mittel und Wege erörtern, wie man sich
ein Bild von diesen Vorgängen machen und wie man mit ihnen rech-
nerisch verfahren kann.

Unter Zuhilfenahme der erwähnten Hauptformel erkennt man,
dass ein konstanter Kraftbedarf nötig ist, unabhängig von der Steigung,
und dass zu diesem sich jeweilig diejenige Leistung addiert, welche
zum Heben des Gewichtes erforderlich ist, die von der Steigung ab-
hängig und bald positiv, bald negativ ist. Würde man nun annehmen,
dass man die bei der Thalfahrt in der Formel negativ auftretende
Energie nicht durch Bremsung vernichten, sondern wiedergewinnen
und der Betriebsmaschine bezw. den anderen in der Bergfahrt befind-
heben Wagen zuführen würde, so würde, eine sehr grosse Zahl von
Betriebswagen, d. h. eine sehr grosse Verkehrsdichtigkeit vorausgesetzt,
und angenommen, dass Hin- und Rückfahrt sich auf derselben Bahn-
linie vollziehen, die erforderliche Gesamtleistung sich dem Vielfachen
derjenigen Leistung nähern, welche auf der Horizontalen erforderlich
ist; dies allerdings nur insoweit, als nicht die anderen, oben erwähnten
und durch das unregelmässige Fahren bedingten Faktoren Abände-
rungen dieser Leistung herbeiführen.

Nun sind aber die gegenwärtig in Gebrauch befindlichen Wagen
im allgemeinen so beschaffen, dass bei der Thalfahrt gebremst wird.
Dies hat zur Folge, dass der bei der Tbalfahrt sich ergebende nega-
tive Summand fortfällt und daher Null wird. Es bleiben also die
positiven Summanden übrig, und sie bewirken eine Vergrösserung der
Leistung.

Man erkennt leicht, dass, je grösser die vorkommenden Steigungen

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g2 Max Conepius.

sind, desto mehr die Leistung für Horizontalfahrt durch die positiven
Summanden vermehrt wird.

Man kann nun, um die erforderliche Vermehrung der Horizontal-
leistung in Abhängigkeit zu bringen von dem Grade der Steigungen,
den Begriff der sogenannten « mittleren Steigung*^ einführen. Hiebei ist
aber folgendes zu beachten.

Wir sahen eben, dass das wirkliche Mittel der Steigung = 0 ist,
d. h. die Steigungen treten in demselben Grade positiv wie negativ
auf. Da aber in Wirklichkeit bei Thalfahrt gebremst wird, so ist die
rechnerische mittlere Steigung grösser als Null.

Unsere sogenannte mittlere Steigung ist diejenige, welche sich
ergibt, wenn man jede Niveau'änderung als Bergfahrt behandelt, also
Neigungen als Steigungen betrachtet. Man summiert einfach alle
einzelnen Niveaudifferenzen und dividiert sie durch die Länge der ge-
samten Strecke.

Es ist nun ohne weiteres klar, dass es theoretisch sinnlos wäre,
dieser mittleren Steigung einen direkten rechnerischen Wert beizulegen
und etwa anzunehmen, dass man einfach mit der Gesamtwagenzahl
und dieser mittleren Steigung nach der Hauptformel die erforderliche
Gesamtleistung ausrechnen könne.

Hiebei ist u. a. zu bedenken, dass nur dann bei Thalfahrt ge-
bremst wird, wenn der Betrag von s grösser ist als f; ferner aber,
dass die oben genannten Voraussetzungen über die Wagenzahl (die
Verkehrsdichtigkeit) nicht erfüllt sind; und dass endlich der Kraft-
bedarf trotz gleicher „mittlerer Steigung** bei sehr unregelmässigen
Streckenprofilen erheblich höher ist als bei sehr gleichmässig in gleich-
bleibendem Sinne ansteigender Strecke; kurz gesagt, dass der Einfiuss
des unregelmässigen Fahrens weit überwiegt.

Nichtsdestoweniger kann uns der Betrag der mittleren Steigung
als bequemer Anhalt dienen, um die erforderliche Gesamtleistung an-
nähernd zu beurteilen.

Wir werden dann im späteren noch bei der Betrachtung der
Maschinenleistungen näher auf diese Verhältnisse eingehen und auch
den Einfluss auf die Leistung betrachten, welcher durch diejenige An-
ordnung ausgeübt wird, die dazu dient, die Energie bei Thalfahrt
nutzbar wiederzugewinnen.

Betriebsbedingungen für die Motoren.

Ehe wir jetzt auf die speziellen rechnerischen Ermittelungen des
wirklichen Kraftbedarfs eingehen, wollen wir eine kurze Betrachtung

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 83

derjenigen Verhältnisse vorausschicken, unter denen ein elektrischer
Strassenbahnmotor arbeitet.

Es ist schon an anderer Stelle^) vom Verfasser in einem Vor-
trage darauf hingewiesen worden, wie verschieden der Grad ist, in dem
verschiedene Arten von Fortbewegungsmitteln für den Bahnbetrieb ge-
eignet sind.

Es ergab sich aus den dort aufgestellten Betrachtungen, dass
solche Motoren, wie Dampfmaschinen und Oasmotoren, welchen eiue
mehr konstante Zugkraft eigen ist, im Nachteil sind gegenüber den-
jenigen Mitteln, die eine Aenderung der Zugkraft mit Leichtigkeit
zulassen.

Dieser Umstand lässt erkennen, dass das Pferd fQr Strassen-
bahnen sehr ausnutzungsfähig ist und nur den Nachteil mit sich bringt,
dass die bei ihm zulässige Arbeitszeit sehr beschränkt ist, indem es
bald ermüdet.

Der Elektromotor, und zwar in eklatanter Weise gerade der
Hauptstrommotor, hat nun die Eigenschaft, seine Zugkraft und auch
seine Leistung in hohem Masse fast selbsttbätig verändern zu können.
Ohne jede weitere Beeinflussung wird der Hauptstrommotor, sobald
der Wagen schwer geht (Steigung), mehr Zugkraft ausüben und lang-
samer gehen, und sobald der Wagen leicht geht (Horizontalfahrt),
schneller gehen und dabei seine Zugkraft massigen. Dies ist aber
sehr erwünscht und vorteilhaft und entspricht auch der Eigenschaft
des Pferdes.

Der Motor wird in dieser Eigenschaft durch den Umstand wesent-
lich unterstützt, dass die starken Beanspruchungen wegen ihrer kurzen
Dauer weit grösser ausfallen können als bei stationären Motoren, und
dass, wegen der unveränderlichen Bürstenstellung in der Mittellinie,
die Bückwirkung des Ankerstromes sehr gering ist, also ein Anwachsen
des Stromes das Feld wesentlich stärkt, so da.ss die Zugkraft im all-
gemeinen mehr wie proportional dem Strome wächst. Hiebei kann
die Magnetisierung ohne Bedenken bis auf das äusserste Mass ge-
steigert werden, da die Geschwindigkeit bei normaler Leistung weit
grösser und demgemäss der Magnetismus für gewöhnlich viel ge-
ringer ist.

Man erkennt daher auch, dass der Elektromotor ebenso wie das
Pferd in hohem Masse ausnutzungsfähig ist. Ja es ergibt sich hie-
durch der für die Berechnung von Strassenbahnmotoren wichtige Finger-

*) Elekfcrotech. Zeitschr. 1895, 11, p. 168.

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g4 Max Corsepius.

zeig, dass die Motoren durchaus nicht im stände sein müssen, die
während der Fahrt vorkommende Maximalleistung dauernd herzugeben.
Vielmehr sind dieselben auf eine geringere Dauerleistung zu berechnen,
und es ist zugleich auf die verschiedenen Geschwindigkeiten Bücksicht
zu nehmen, wie dies vom Verfasser in seinem früheren Vortrage als
leicht zu erfüllende Forderung aufgestellt wurde.

Daraus folgt nun auch, dass eine Angabe für einen Bahnmotor,
er leiste so und so viel PS ganz wertlos ist, denn man weiss nicht,
ob maximal, ob dauernd, ob mit der geringsten oder mit der grössten
Geschwindigkeit. Weitere Angaben sind daher erforderlich.

Auch ist dabei zu bedenken, dass es notwendig ist, bei der
Wickelung des Motors auf die Betriebsfahrgeschwindigkeit Rücksicht
zu nehmen und jene so einzurichten, dass der Motor sich der wirk-
lichen Geschwindigkeit gut anpasst. Wird aber die Wickelung ge-
ändert, so ändert sich auch die Leistung. Dabei ist allerdings zu be-
achten, dass z. B. eine geringere Geschwindigkeit auch eine geringere
Motorenleistung erfordert.

Nachdem wir uns über den Einfluss der besonderen Verhältnisse
auf die Berechnung der Werte für Leistung etc. klar geworden sind,
sollen jetzt die speziellen Ermittelungsverfahren besprochen werden,
welche auf bequeme Weise genaue Ergebnisse zu liefern bestimmt
sind; natürlich unter dem Vorbehalte der eingangs besprochenen Ab-
hängigkeit von Resultat und Voraussetzung.

Rechnerische Behandlung eines Bahnnivellements.

Eine genaue Behandlung eines Strassenbahnprojektes setzt voraus,
dass ein Nivellement der Strecke vorliegt. Gewöhnlich ist der Mass-
stab der Höhen ein anderer als für die Streckenlänge.

Ein Beispiel eines solchen Nivellements in Form eines Höhen-
diagramms ist in Fig. 1 gegeben. Dieselbe stellt ein von der Firma
Akt.-Ges. Elektrizitätswerke vorm. 0. L. Kummer & Co. behandeltes
Projekt dar und ist von derselben für die vorliegende Arbeit freund-
lichst zur Verfügung gestellt.

Die Aufgabe besteht darin, zu jedem Punkte der Bahnstrecke
nach dem gegebenen Höhendiagramm die erforderliche Leistung in
Pferdestärken zu finden und ein dem Höfaendiagramm entsprechendes
Kraftdiagramm zu ermitteln ; dieses Diagramm soll in demselben Längen-
massstab ausgeführt werden wie das Höhendiagramm, damit beide
direkt vergleichbar sind und untereinander gezeichnet werden können.

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. g5

In der Figur sind die beiden Diagramme als Steigungsnivellement und
Sjraftdiagramm bezeichnet.

Darüber findet sich das Diagramm für den Fahrplan. Aus dem-
selben ist ersichtlich, wo sich in jedem Moment die einzelnen Wagen
befinden.

Die Methode des Verfassers zur Ermittelung der Leistungen,

Fig. 1 (im Verhältnis 0,3 : 1 verkleinert).

Geaehwindigleeii 16 knt
pro Stunde.

Fahrplan.

(zn>eigdasig)
P Mauißsiab für dULäng» 1:33600 j^p

Z705mr — ^rfOfOntA

(emgdeisi^) ixjvageQ

Gß

Haltestellen bei der Hin-
fahrt.

Haltestellen bei der Rück-
fahrt,

/li Weichen,

\ I 2 Wagen begegnen sich,

WagensteUung für Zeit-
element m, n.

welche derselbe seit einigen Jahren benützt, besteht nun in folgendem:
Man berechnet nach der Hauptformel für s = o, d. h. für Horizontal-
fahrt, die zur Fortbewegung des Fahrzeuges bei der zu Grunde ge-

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86 ^^A Corsepius.

legten Geschwindigkeit, z. B. 15 km pro Stunde, erforderliche Anzahl
Pferdestärken. Dieser Wert, bezeichnet Lh, wird in das Kraftdia-
gramm als Horizontale eingetragen, und zwar in einem beliebigen,
geeigneten Massstab.

Je nach der Steigung kommt zu Lh ein Summand in positivem
oder negativem Sinne hinzu.

Ist nun s = dem Koeffizient f, der hier = 15 angenommen ist, so
wird der Summand = + Lh.

Man konstruiert sich ausserhalb auf dem Papier des Diagramm-
planes aus einer Leitlinie in der Vertikalrichtung e ß 5 und einer Hori-
zontalen a ß ein Koordinatensystem.

Vom Schnittpunkt ß trägt man auf der Ordinatenachse Lh ab
bis Y.

Nun konstruiert man in den beiden Massstäben des Steigungs-
nivellements eine Gerade in der Steigung s = 15, d. h. 15 m Erhebung
im Höhenmassstab auf 1000 m Länge im Längenmassstab. Zu dieser
Geraden zieht man durch 7 eine Parallele und erhält so den Visier-
punkt a.

Das weitere, graphische Verfahren besteht nun einfach darin,
dass man durch a zu den Steigungslinien des Nivellements Parallele
zieht. Diese Visierstrahlen schneiden auf der Leitlinie Grössen j ab,
welche, je nachdem der Wagen bergan oder bergab fährt, in das
Kxaftdiagramm von der Linie Lh ab nach oben oder nach unten ein-
getragen werden, wie z. B. y für Strecke ab. Hiebei ist yh im Kraft-
diagramm für Hinfahrt (von links nach rechts), yr für Rückfahrt (von
rechts nach links) eingetragen.

Dadurch nun, dass man im Kraftdiagranmi , jedesmal auf die
Länge konstanter Steigung Horizontale durch die gefundenen Diagramm-
punkte, zugehörig zur Nivellementstrecke zieht, erhält man das aus
Horizontalstücken zusammengesetzte Kraftdiagramm.

Das gezeichnete Diagramm ist unter der Voraussetzung gewonnen,
dass die Geschwindigkeit auf der ganzen Strecke und bei allen Steigungen
konstant ist. Demgemäss ist der in Fig. 1 oberhalb gezeichnete
Fahrplan einfach in der Weise erhalten, dass die Neigung der die
einzelnen Wagenfahrten darstellenden Linien konstant ist; d. h. auf der
Vertikalachse (Ordinatenachse) sind die Zeiten nach Minuten abgetragen
und durch den Anfangspunkt ist eine Gerade nach demjenigen am
Ende der Strecke gelegenen Punkt gezogen, welcher die Gesamtfahr-
zeit der Strecke in Minuten angibt. Die anderen, den weiteren Wagen
entsprechenden Linien sind alle dieser ersten Linie parallel gezogen.

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. g7

Die Linien für die Rückfahrten sind ebenso in entgegengesetztem Sinne
erbalten. Die Wartezeit am Ende der Strecke ist dadurch berück-
sichtigt, dass entsprechende Vertikalstrecken zwischen den Treffpunkten
an der Ordinate links und der Ordinate rechts liegen.

Zur Zeit 0 sind die Wagen 1, 2, 3, 4 auf der Hinfahrt, die
Wagen 5, 6, 7, 8 auf der Rückfahrt.

Es ist auch möglich, in dem Kraftdiagramm und ebenso im
Fahrplandiagramm auf verschiedenen Strecken mit verschiedenen Ge-
schwindigkeiten zu rechnen.

"^Beim Eraftdiagramm hat man dann nur nötig, den Pol a bei
grösserer Geschwindigkeit von der Leitlinie proportional abzurücken
und bei kleinerer Geschwindigkeit der Leitlinie entsprechend zu nähern,
um durch die Abschnitte auf derselben direkt stets die Leistung in
PS zu finden.

Im Fahrplandiagramm drückt sich die verschiedene Geschwin-
digkeit darin aus, dass die Linien mit verschiedenen Neigungen zu
ziehen sind.

Die Behandlung nach der angegebenen Methode gestattet daher
in einfacher Weise auch den Umstand zu berücksichtigen, dass häufig
die Vorschrift erlassen wird, auf einer Strecke, soweit sie durch
städtisches Gebiet fährt, mit geringer Geschwindigkeit (z. 6. 12 km
pro Stunde), ausserhalb der Stadt jedoch mit grosser Geschwindigkeit
(z. B. 20 km pro Stunde) zu fahren.

Die Schnittpunkte ergeben stets diejenigen Stellen, an denen
sich die Wagen begegnen, wo also bei eingeleisigen Bahnen die Aus-
weichungen liegen müssen.

Ermittelung der Maschinenleistung.

Nachdem man die erörterten Diagramme gewonnen hat, ist man
in der Lage, festzustellen, wie gross die Kraft in jedem Moment ist,
die die Wagen zusammen zu ihrer regelmässigen Fortbewegung nötig
haben. Man hat nur nötig, für das bestimmte in Frage kommende
Zeitmoment die Stellung der verschiedenen Wagen zu ermitteln, indem
man durch das Fahrplandiagramm an der betreffenden Stelle eine
Horizontale zieht, und für die durch die Schnittpunkte mit den Fahr-
linien in jenem Diagramm gegebenen Wagenstellungen aus dem Eraft-
diagramm die Leistungen zu entnehmen und zu summieren. Dividiert
man diese Anzahl PS durch den Gesamtwirkungsgrad der Anlage,
z. B. 0,65, so erhält man die Leistung an der Dampfmaschine.

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gg Max Corsepius.

Wollte man nun glauben, dass diese so ermittelte Leistung die
zum Betriebe erforderliche maximale Maschinenleistung darstellt, so
wäre man im Irrtum. Selbst wenn man eine ganze Reihe von Zeit-
momenten in der angegebenen Weise durchprobiert und das Maximum
aller Werte nimmt, wäre diese Grösse nicht diejenige Maschinenleistung,
welche das Betriebsmaximum darstellt. Es kommt dies einfach aus
dem schon im früheren erwähnten Grunde, dass diejenigen Faktoren
noch nicht berücksichtigt sind, welche eine Abweichung von dem
regelmässigen im Kraftdiagramm gegebenen Stromverbrauch bedingen.
Wir sahen, dass das Anfahren, Anhalten, das unregelmässige Fahren
überhaupt ziemlich plötzliche und erhebliche Stromänderungen her-
vorruft.

Diese Stromänderungen wären nun belanglos, wenn dieselben bei
den verschiedenen Wagen zu gleicher Zeit in verschiedenem Sinne so
erfolgten, dass sie sich gegenseitig aufheben. Hiezu liegt aber gar
kein Grund vor. Die Aenderungen des Stromes erfolgen durchaus
unabhängig bei den verschiedenen Wagen und werden durch das
etwaige Vorhandensein einer grossen Zahl von Wagen zwar gemildert,
d. h. sie machen in Prozent der Gesamtleistung weniger aus, doch
nicht aufgehoben.

Nachdem wir nunmehr erkannt haben, dass der Momentan wert
der Diagrammleistungen vermehrt werden muss, um die Maschinen-
leistung zu bestimmen, fragt sich jetzt, welche Vergrösserung jenes
Wertes erforderlich ist.

Nach dem eben erwähnten Umstände, dass eine grosse Wagen-
zahl die Stromschwankungen abmildert, ergibt sich ohne weiteres,
dass ein bestimmter prozentualer Zuschlag zum Diagramniwert keinen
Anspruch auf Berechtigung hat. Vielmehr ist klar, dass z. B. die
durch das Anfahren bewirkte Unregelmässigkeit des Stromes sich bei
einer Bahn mit einem oder wenigen Wagen weit mehr bemerkbar
machen wird als bei einer Bahn mit sehr vielen Wagen; denn der
Strom zum Anfahren macht bei einem Wagen in Prozent viel mehr
aus als bei vielen Wagen.

Es kommt noch ein Umstand hinzu, der nämlich, dass die Fahrt
der Wagen nicht mit derjenigen Regelmässigkeit erfolgt, die im Fahr-
plandiagramm wiedergegeben ist. Ferner aber wird der Wagenführer
nicht mit derjenigen Regelmässigkeit und Gleichmässigkeit den Strom
regulieren als das Diagramm lehrt.

Wir werden also zunächst versuchen müssen, die unregelmässige
Fahrt rechnerisch auszudrücken, und weiter eine Methode ausfindig zu

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 89

machen, um diese Zahlen so zu verwerten, dass die wirklichen Be-
triebsverhältnisse mit allen ihren möglichen Kombinationen und Zu-
fälligkeiten berücksichtigt werden. Eine Willkür muss hiebei ver-
mieden werden.

Für die Ermittelung der Werte der Unregelmässigkeit beginnen
wir mit dem Halten.

Der Strassenbahnbetrieb basiert darauf, dass der einzelne Wagen
beim Durchlaufen der Strecke an gewissen Punkten, den Haltestellen,
hält. In unserer Fig. 1 sind diese im vorliegenden Falle, wie fast
immer bei elektrischem Betrieb nach einer festen Disposition ange-
nommenen Haltestellen unter dem Diagramm angegeben, und zwar
für Hinfahrt und für Rückfahrt.

Befindet sich ein Wagen an der markierten Stelle, so hält er,
d. h. der Strom wird plötzlich Null. Nehmen wir weiter an, dass
das Halten (eigentlich die Stromlosigkeit) eine bestimmte Zeit, z. B.
*/8 Minute, dauert, so geht diese Zeit für die Fahrt verloren. Um
daher die dem Diagramm zu Grunde gelegte mittlere Geschwindig-
keit innezuhalten, muss der Wagen ausserhalb der Haltestellen schneller
fahren, d. h. die effektive Geschwindigkeit ist grösser. Addiert
man alle Haltezeiten während einer Fahrt und zieht den Betrag von
der Fahrzeit ab, so erhält man die wirkliche Zeit für die Fahrt und
daraus die efiPektive Geschwindigkeit bezw. den Zuschlag, oder die
Zahl, grösser als 1, mit der die Leistung zu multiplizieren ist.

Das Wiederanfahren nach dem jedesmaligen Halten bedingt eine
erfahrungsgemäss erhebliche Steigerung der Zugkraft. Da nun die
Zugkraft des Hauptstrommotors mehr als proportional der Stromstärke
wächst, und da die Vermehrung der Anfahrleistung sich nur auf die
Reibung, nicht aber auf die Steigung bezieht, so wollen wir der Ein-
fachheit wegen eine Vermehrung der Stromstärke im Mittel auf das
l,5faehe annehmen.

Ein weiterer Punkt, der beachtet werden muss, ist der, dass am
Fusse von zu durchfahrenden Bergen (Steigungen) mehr Strom ein-
gestellt werden muss, um die Geschwindigkeit nicht zu sehr zu massigen.
Nun wird einmal der Wagenführer den Beginn des Berges gewöhnlich
erst merken, wenn die Geschwindigkeit schon nachlässt, dann aber
wird die Nachstellung des Reguliermechanismus für den Motor zunächst
einen Ueberschuss ergeben müssen um die erforderliche Beschleunigung
zu erhalten. Beides wirkt, wie beim Anfahren, dahin, dass die Strom-
stärke ansteigt. Wir wollen bei mittleren Strassenbahnwagen einen
Aufwand von 2,5 PS für Beschleunigung annehmen.

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90 ^a.x Corsepius.

Endlich sind die Kurven zu berücksichtigen. Dieselben ver-
mehren die Reibung erheblich und sollen im folgenden in der Weise
berücksichtigt werden, dass ein Mehraufwand von 5 PS bei mittleren
Kurven angenommen wird. In Wirklichkeit sind natürlich die beiden
letztgenannten Faktoren von dem Wagengewicht etc. abhängig.

Ueberhaupt muss betont werden, dass die hier angesetzten Zahlen-
werte nicht durchaus massgebend sind, sondern nur als Beispielswerte
angenommen wurden.

Behandeln wir jetzt ein Diagramm nach den vorstehenden Ge-
sichtspunkten, so haben wir folgendes zu thun.

Wir wählen ein Zeitmoment.

1. Wir stellen fest, welche Wagen halten und rechnen für die-
selben die Leistung Null.

2. Das Schnellerfahren ergibt sich, wie früher aufgeführt, rech-
nerisch.

3. Wir multiplizieren die Diagrammwerte für die anfahrenden
Wagen mit 1,5.

4. Die Wagen, welche am Fusse eines Berges stehen, erhalten
einen Zuschlag von 2,5 PS.

5. Die Stellungen, welche in Kurven und Weichen liegen, werden
um 5 PS erhöht.

Entwerfen wir eine Tabelle für die Wagen und die angegebenen
5 Umstände und zählen die so erhaltenen Einzelwerte zusammen, so
erhalten wir je nach der Wahl des Zeitmomentes sehr verschiedene
Werte für die Summe.

Wählt man die grösste vorkommende Summe, so kann man sie
als denjenigen Wert bezeichnen, welchen die Maschinenleistung (unter
Berücksichtigung des Wirkungsgrades der Gesamtanlage) mindestens
besitzen muss.

Wir wollen nun untersuchen, wie man den wirklichen Maximal-
wert, der für die Maschine gilt, rechnerisch ermitteln kann.

Wir tragen hier zunächst nach, dass unser Kraftdiagramm ge-
stattet, aus den Flächen den wirklichen Mittelwert Lmt welcher etwas
oberhalh Lh liegt, zu ermitteln, unter Berücksichtigung, dass der Teil
der Leistungen, welcher negativ ist, d. h. unter die Nulllinie fallt,
durch Bremsung verloren geht.

Wir können nun sagen, dass die Abweichung der nach der letzten
Methode tabellarisch gewonnenen Werte von Lm so unregelmässig aus-
fällt, je nachdem das Zeitmoment gewählt wird, dass wir diese Ab-
weichungen mit denjenigen Differenzen oder Fehlem vergleichen können,

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 91

die z. B. bei irgend welchen physikalisch beobachteten Werten auf-
treten. Die Abweichungen lassen sich daher nach der Methode der
kleinsten Quadrate behandeln.

Die Wahrscheinlichkeitsrechnung ergibt in ihren mathematischen
Normen, dass der wahrscheinlichste Wert des mittleren Fehlers ist

m — n

wenn A die Abweichungen und m die Anzahl der beobachteten Werte

ist; n ist die Anzahl der Constanten in der Abh'ängigkeitsgleichung.

Femer ist der wahrscheinlichste Wert des wahrscheinlichen Fehlers

0,674

V Ba — n

Dieses ist also in unserem Fall derjenige Wert einer Abweichung
von Lm, dem wirklichen mittleren Kraftbedarf, welcher bei allen mög-
lichen Aenderungen wahrscheinlich ebenso leicht überschritten wie
nicht erreicht wird.

Wir benutzen diesen Grundsatz f olgendermassen :

Die Werte der nachstehenden Tabellen unter der üeberschrift
L geben die nach dem erläuterten Verfahren ermittelten Leistungen.
Die Differenzen dieser Werte gegen Lm stehen unter A.

Wir erheben die Differenzen A ins Quadrat und summieren die
Quadrate. Wir nehmen hier n = l an, dividieren 2(A)2 durch die
Zahl m — 1 und multiplizieren die Wurzel mit 0,674. Dann haben
wir die wahrscheinliche Differenz gegen Lm gefunden.

Die wahrscheinliche Maximalleistung ergibt sich dann nach der
Oleichung

worin g die Anzahl der gleichzeitig unterwegs befindlichen Wagen
(d. h. der Wagen abzüglich Standwagen an den Enden) ist und n der
Totalwirkungsgrad der Anlage zwischen Dampfmaschine und Wagen-
achse.

Die nachstehenden vier Tabellen zeigen diese Ermittelungen für
vier verschiedene Momente.

Sammlimg elektrotechnischer Vorträge. I.

Digitized by VjOOQIC

Max Conepins.

Tabelle I.

DisLgr&mni
PS

A»

+ 14

-11,9

142

+ 3,6

—

1,5

—

+ 2

7,4

- 4,5

20,25

+ 3

—

1,15

—

3,45

+ 8,45

+ 3

—

1,5

—

4,5

+ 7,4

54,5

+ 20,25

—

-11,9

142

+ 19

—

1,15

—

21,8

+ 9,9

+ 16

—

-11,9

142

+ 19,75

—

-11,9

142

+ 11,75

—

1,15

—

18.5

+ 1,6

2,56

+ 13

—

1,15

—

19,95

+ 8,05

+ 19,75

—

1,15

—

22,7

+ 10,0

108

+ 23,5

—

1,15

—

+ 11,6

135

+ 18,5

—

1,15

—

21,3

+ 9,4

+ 20,5

—

1,15

—

23.5

+ 11,6

135

+ 3

—

1,15

—

3,45

+ 8,45

—

+ 32,5

1,15

37,3

+ 25,4

650

205,75

2066,01

Lh = 11,7

Lm = 11,9

g=14

•»1 = 0,65

M = 425.
Tabelle II.

Diagramm
PS

A«

1
2
3
4
5
6
7
8
9

10
11
12
13
14
15
IG

+ 3,6

+ 3

+ 20,25

+ 18,5

+ 23,5

+ 18,75

+ 16,2

+ 10,4

+ 11,75

+ 19,75

+ 20,5

+ 3

- 8.9

1 +14

1,15
1,15
1,15

1,15
1,15

1,15

1,5

+ 2,5
+ 2,5

+ 5

4,15
8,45
3.45
0

28,8
29,3
28,1
18,6

+ 2,5

1,15
1,15
1,15

22,7
23,6
3,45

+ 8,75
+ 8,45
+ 8,45
-11.9
+ 16,9
+ 17,4
+ 16,2
+ 6,7
-11,9
+ 4,1
-11,9
+ 10,8
+ 11,7
+ 8,45
-11,9
-11,9

2öl,tiU

76,5

72
142
285
305
265

45
142

17
142
108
138

142

2165,5

M = 430

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Grondlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 93

Tabelle IH.

1» 1 PS

1'
1 ;i +24,5

1,15

28,2

+ 16,3

265

2 i +20,25

—

1,15

—

23,3

+ 11,4

130

3 -f 3

—

1,15

—

3,45

- 8,45

4 j +20,25

—

1,15

—

+ 5

—

23,3

+ 11,4

130

5 1 + 2,7

—

1,15

—

+ 2,5

+ 5

—

10,6

- 1,3

1,7

6 1 -f- 4,9

—

1,15

—

5,65

+ 6,25

7 i +18,8

—

1,15

—

+ 2,5

+ 5

—

29,1

+ 17,2

297

8 + 3,75

—

1.15

—

+ 5

—

9,3

- 2,6

6,8

9 , +10,4

—

1,5

—

-11,9

142

10 li -f 19,1

—

28,65

+ 16,66

277

11 1 +19,75

—

-11,9

142

12 + 19,75

—

1,15

—

+ 2,5

—

25,2

+ 13,3

178

+ 20,25

—

1,15

—

23,3

+ 11,4

130

14 1

+ 3

—

1.15

—

3,45

+ 8,45

- 1

—

1,15

—

-1,15

- 13,05

170

16 +14

—

-11,9

142

212,35

2192,5

M = 440

Tabelle IV.

Diagramm
PS

A»

1 i

2
3i

7 •

8 '
9i

12 1
13;
14'

16 i

+ 3
+ 3
4^ 5,1
+ 18,5
+ 20,5
-f 12,25
+ 18,4
+ 0,1
+ 11,5
+ 10,4
+ 3,9
+ 19,75
+ 20,5
+ 19,75
4-14
+ 8,75

0
0

1.15
1,15
1,15

1.15
1,15
1,15
1,15

1,15

1,15
1,15

1,15

1,5

+ 2,5
+ 2,5

—

+ 5

3.45
3,45
5,86

33,3
14,1
21,2
0,15
15,7

4,5

23,6

27,8

10,1

- 8,45

- 6,04
-11,9
+ 21,4
+ 2,2
+ 9,3
- 11,75
+ 3,8
-11,9

- 7,4
-11,9
+ 11,7
+ 15,9
-11,9
~ 1,8

36,5
142
460
4,84

86,5
138

14,4
142

55
142
137
254
142
3,25

163,21

1899,49

M = 420.

Mittel aus Tabelle I bis IV:

M = 429.

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94 ^a^ Corsepius.

In den Tabellen bedeutet:

1. Anhalten,

2. Schnellerfahren,

17 Haltestellen ä 0,5 Minuten . . 8,5 Min.
durchschnittlich die Hälfte . . . 4,25 ^
Fahrzeit 34

Differenz 29,75 Min.

Daher effektive Geschwindigkeit
34

29,75

15 = 17 km pro Stunde,

17
Koeffizient -tt- = 1,15.

lö

3. Anfahren,

4. Beschleunigen am Fusse des Berges,

Koeffizient 1,5

5. Kurven + 5 PS

6. Weichen.

Die erörterte Rechnung begründet sich auf die Abweichung von
Lmi der mittleren Effektivleistung.

Wir wollen nun zeigen, dass man auch auf ganz anderem Wege
nach einem ähnlichen Verfahren mit gleichen Grundsätzen M ermit-
teln kann.

Nehmen wir die Summen von L in den 4 Tabellen, so erhalten
wir 4 sehr verschiedene Werte. Bilden wir deren Mittel und rechnen
die Differenzen der Werte gegen ihr eigenes Mittel aus, so bekommen
wir die wirklichen Abweichungen vom Mittel der Beobachtungen.

Wir können nun sagen , es sind noch eventuell viel grössere
Abweichungen vom Mittel möglich, als die 4 Tabellenwerte ergeben
haben.

Setzen wir jetzt voraus, dass solche Stromstärken, die nicht
wenigstens eine Minute dauern, uns nicht in Bezug auf die erforder-
liche Maschinenleistung interessieren, und dass z. B. Zehnminuten-
yerkehr stattfindet, so ergibt sich, dass unter den 10 Minuten, die
eine Periode bilden, ein Zehntel der Zeit diese Stromstärke be-
sitzen muss.

Wir bekommen mm die mittlere Abweichung vom Mittel der
Beobachtung in ähnlicher Weise wie früher als

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Grandlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 95

und den wahrscheinlichsten Wert der wahrscheinlichen Abweichung
(d. h. derjenigen, die unter den verschiedenen Kombinationen, bezw.
Zeitmomenten die wahrscheinlichste ist)

/ 1 (8«)

Nun lehrt die Wahrscheinlichkeitsrechnung weiter, dass die Wahr-
scheinlichkeit dafür, dass eine Abweichung z. B. das 2,5-fache der
wahrscheinlichen Abweichung nicht überschreitet, 0,908 ist oder rund
90 ^/o.

Wir sahen aber eben, dass bei Zehnminutenverkehr ein Zehntel
der Zeit den Wert der grössten Abweichung haben muss.

Bringen wir dies mit dem Wahrscheinlichkeitssatz in Verbindung,
so erkennen wir, dass es dann wahrscheinlich ist, dass mindestens
9 Zehntel der Zeit eine hier zu betrachtende maximale Abweichung
von dem Mittel der Beobachtungen nicht überschreitet, wenn diese
maximale Abweichung das 2,5-fache von der wahrscheinlichen Ab-
weichung ist.

Das heisst, ins Praktische übersetzt, wenn Pm das Mittel der
Beobachtungen ist, wird

Hierin ist a der im Beispiel gleich 2,5 ermittelte Faktor.

Da nun nach der Wahrscheinlichkeitsrechnung zur Wahrschein-
keit 0,908 der 2,5-fache Betrag der wahrscheinlichen Abweichung
gehört, zur Wahrscheinlichkeit 0,950 aber der 2,9fache Betrs^ und
dieser Wert dem Zwanzigminutenbetrieb entspricht u. s. w., so ist zu
nehmen für

Fünfminutenbetrieb . . a = 1,9

Zehnminutenbetrieb . . a = 2,5

Fünfzehnminutenbetrieb . a = 2,7

Zwanzigminutenbetrieb . a = 2,9

Nach den Tabellen ist die Totalleistung:

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Max Corsepius.

P = 205,75
P = 281,60
P = 212,35
P = 163,21

Pm = 215

und bei tj = 0,65 und Zehnminutenbetrieb

M = 413,

ein Wert, der praktisch von dem nach der ersten Methode gefundenen
= 429 nicht wesentlich verschieden ist.

Bestimmung der Maschinengrösse nach einer Tabelle.

Die beschriebenen beiden Methoden setzen eine mehr oder weniger
ausführliche Benutzung der gegebenen Steigungs-Nivellements , des
Fahrplanes und der weiteren Unterlagen voraus. Es ist nun nach
den früheren Erörterungen wünschenswert, mit möglichst wenig Mühe
das Ziel zu erreichen und die eingehenden Rechnungen möglichst zu
vermeiden.

Dieser Zweck wird am besten in der Weise verfolgt, dass man
unter Benutzung von Erfahrungs- und rechnerischen Werten eine
Tabelle aufstellt. Diese ist dann auch für schnelle ungefähre Ermitte-
lung sehr vorteilhaft.

Die nachstehend mitgeteilte Tabelle des Verfassers nimmt zugleich
auf den Umstand Rücksicht, dass je nach dem Grade der vorkom-
menden Steigungen verschiedene Motorenausrüstungen für Strassen-
bahnwagen zur Anwendung kommen.

Der Gang der Bestimmung mit Hilfe der Tabelle ist daher der,
dass man nach der vorkommenden stärksten Steigung zunächst das
Wagenmodell feststellt. Dann ergibt die Tabelle die erforderliche
Leistung pro Wagen und zwar je nach den Steigungsverhältnissen der
Gesamtstrecke; die Motorenleistung ist als die maximale zu verstehen,
während die Dauerleistung kleiner ist.

Es wird hiebei der Begriff der mittleren Steigung, von dem be-
reits früher die Rede war, eingeführt, jedoch mit der Massgabe natür-
lich, dass ihm nicht eine direkte rechnerische Bedeutung beigelegt
wird, sondern dass derselbe nur als Anhalt für die Aenderungen der
Stromstärke und demgemäss für die Maschinenleistung dient.

Die Tabelle ist geordnet einmal nach den Wagenmodellen und

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Gnindlagen für die Berechnnng und den Bau von elektrischen Bahnen. 97

9
00
CO

»14

•^^
GQ

fl
O
►

> S

»14
—4 M

"2 i

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••ili

U 0 ^

111

2
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* S .2

M o
. 2

n3 /«a

#*4 ,-1

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98. Max Gorsepius.

zweitens nach den Steigungsverhältnissen. Die Zahlen ei^eben dann
die Stromstärke in Ampere, welche bei 500 Volt Maschinenspannung
und einer mittleren Geschwindigkeit von 15 km pro Stunde pro Wagen
zu rechnen ist.

Hiebei ist zu beachten, dass nur die gleichzeitig auf der Strecke
fahrenden Wagen zu berücksichtigen sind und dass die Standwagen
nicht mitgerechnet werden. Vielmehr ist für diese an den Endpunkten
haltenden Wajgen ein Strombedarf selbstverständlich nicht nötig. Auch
ist deren Zahl durch den Betrieb selbst nicht gegeben, sondern frei
zu wählen, da es nur von der Länge der Haltezeit an den Endpunkten
abhängt, wie viel Wagen stehen.

Das Elriterium der sogenannten mittleren Steigung reicht nicht-
aus, die Leistung zu bestimmen, vielmehr ist der Strombedarf abhängig
zugleich von der Gesamtzahl der Wagen und fällt besonders gros»
bei wenigen Wagen aus und kleiner, wenn viele Wagen fahren.

Daher ist der aus der Tabelle entnommene Wert nicht nur mit
der Wagenzahl sondern auch noch mit einem Faktor zu multiplizieren»
Derselbe ist bei weniger als 4 Wagen = 1,3; bei 4 — 5 Wagen = 1,2,
bei 6 — 10 Wagen 1,1; bei mehr Wagen 1.

Als Anhalt über die ungefähre Anzahl von Wagen, welche ins-
gesamt auf der Strecke sich befinden, also einschliesslich Standwagen,
im Vergleich zu der Zahl der gleichzeitig fahrenden Wagen A, kann
dienen, dass die Gesamtzahl

Bei Fünfminutenverkehr um
Bei Zehnminutenverkehr um
Bei Fünfzehnminutenverkehr um

200
A '

180
A '

160
A

Prozent grösser ist als A. Doch ist dies nur ein ungefährer Wert.

Die TabeUe setzt uns in den Stand ohne umständliche Rech-
nungen direkt die Maschinenleistung zu bestimmen.

Hiebei ist folgendes zu beachten:

Der Tabellenwert ergibt die höchste zu erwartende Stromstärke.
Lässt man daher eine minutenlang andauernde Mehrbelastung der
Maschine zu, über ihre dauernde Maximalleistimg hinaus, so folgt
daraus, dass die Maschinen etwas kleiner gewählt werden können, als
die Tabelle ergibt, also z. B. um 20 ^/o kleiner. Nimmt man aber
direkt den Tabellenwert, so kann man sicher sein, dass die Bahn ohne

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Grundlagen för die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 99

erhebliche Spannungsschwankung der Maschine und mit vollkommenster
Betriebssicherheifc arbeitet.

Da die Tabelle sich auf vollbesetzte Wagen und eine mittlere
Geschwindigkeit von 15 km pro Stunde bezieht, so ist bei anderen
Geschwindigkeiten oder geringerer Belastung der Wagen der Wert
proportional zu ändern, vorausgesetzt, dass die Motoren eine voll-
kommen ökonomische Regulierung auf die angewandte Geschwindig-
keit gestatten, was nicht immer der Fall ist.

Beispiel für eine Strassenbahnberechnung.

Die Bahn habe eine mittlere Steigung 1 : 285. Es sei ermittelt,
dass bei der zu erreichenden mittleren Geschwindigkeit (gemäss dem
Fahrplan) von 12 km pro Stunde 20 Motorwagen mit 18 Sitz- und
20 Stehplätzen erforderlich sind. Von diesen sollen 12 mit Anhänge-
wagen fahren, die grösste Steigung sei 1 : 25 auf 120 m Länge.

Die Tabelle ergibt ein Wagenmodell mit 1 Motor von maximal
35 PS.

Es sind mittlere Steigungen von 1 : 300 und 1 : 150 angegeben.
Man erhält durch Interpolation pro Motorwagen mit Anhängewagen
26 Ampere, ohne Anhängewagen 16 Ampere.

Da wir aber nicht mit 15 km sondern mit 12 km pro Stunde
fahren, reduzieren sich diese Werte auf 21 Ampere, resp. 13 Ampere.

Es sind daher zu rechnen

12 . 21 = 252 Ampere
8 . 13 = 104

oder zusammen 356 Ampere.

Dies ist der maximal vorkommende Strom. Es bleibt uns nun
noch freie Wahl über die Maschinengrösse, da wir uns über die Zu-
lässigkeit einer üeberlastung schlüssig zu machen haben.

Wir rechnen zunächst, dass 356 Ampere bei 500 Volt 178 Kilo-
watt sind, und dies bei 680 Watt pro Pferdestärke ca. 260 PS gleich-
kommt.

Lassen wir also bei der Dampfmaschine eine Minderleistung
von z. B. 20 > und bei der Dynamo von z.B. 30 > zu, so sind
demnach

eine Dampfmaschine von maximal 260 . 0,8 = 208 PS und eine
Dynamomaschine von 178 . 0,7 = 125 Kilowatt erforderlich.

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100 ^^^ GorsepiuB.

Mit anderen Worten, die Anlage arbeitet so, dass die effektive
Stromstärke von 356 Ampere die Dynamo überlastet, die Spannung
sinkt dann unter die Normale. Soweit hiebei noch eine Mehrleistung
in Watt auftritt als die Dampfmaschine maximal ohne Schwierigkeit
durchziehen kann, wird dieselbe überlastet und geht eventuell lang-
samer, soweit, dass die Zugkraft wieder auf die normale kommt, da-
durch, dass Spannung und Stromstärke abnimmt.

Der Gesamterfolg ist der, dass eine Spannungsverminderung ein-
tritt. Dabei ist nicht zu vergessen, dass die Stromstärke ebenfalls
abnimmt und so nicht mehr ganz der für 500 Volt geltende Betrag
von 856 Ampäre zu stände kommt.

Behandlung des Beispieles nach Fig. 1 gemäss der
Tabelle V.

Die Höhendifferenz in dem Steigungsnivellement beträgt 95 m,
die Gesamtlänge 8230 m, daher mittlere Steigung 1 : 87.

Es fahren 14 Motorwagen ä 18 Sitz- und 20 Stehplätze und
14 Anhängewagen gleichzeitig. Jene sind mit 2 Motoren ä 20 PS aus-
gerüstet.

Die Tabelle V, Zeile 4, ergibt pro Motorwagen mit Anhänge-
wagen bei 1 : 75 je 42 Ampfere, bei 1 : 150 je 32 Ampere.

Für 1 : 87 erhält man durch Interpolation je 40 Ampere.

Daher sind insgesamt

14 : 40 = 560 Ampere

notwendig, d. h.
oder

560.500 = 280000 Watt
280000

680

= 412 PS.

Dieser Wert stimmt mit den nach den beiden früheren Me-
thoden berechneten Werten 429 resp. 413 genügend überein.

Man könnte daher als Maschinenleistung beispielsweise wählen

412 . 0,8 = 330 PS maximal
330 , 0,65 = 215 PS normal.
Dynamo :

280 . 0,7 = 200 Kilowatt normale Maximalleistung.

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Gnixidlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 101

Ausnützung der Maschinen.

Nachdem ermittelt worden ist, welche maximale Stromstärke,
bezw. Leistung die Maschinen hergeben müssen, ist jetzt die Frage
zu behandeln, wie sollen die Maschinen diesem Maximalwert angepasst
werden und mit welchem Orade der Ausnützung arbeiten sie.

Wir haben vorweggenommen, dass eine gewisse üeberlastung
der Maschinen durch zeitweise auftretende Stromsi^ken zulässig er-
scheint.

Nun ist aber bekannt, dass Dampfmaschinen eine günstigste
Leistung, die sogenannte Normalleistung, besitzen, die weit geringer
ist als ihre Maximalleistung. Gewöhnlich ist das Verhältnis der beiden
Leistungen etwa 0,65. Es ist daher ohne weiteres verständlich, dass
die in den obigen Rechnungen erwähnte Leistung nicht die Normal-
leistung, sondern höchstenfalls die Maximalleistung ist. Bei den
Dynamomaschinen liegt die Sache einfach so, dass ihre Maximalleistung
in Betracht kommt, da dieselben bei schwächerer Belastung nicht
besser, sondern weniger ökonomisch arbeiten. Auch bei diesen ist
eine zeitweilige üeberschreitung der Maximalleistung eventuell zu-

Natürlich fallt jede Üeberschreitung der Leistung zu Ungunsten
der Spannung aus, denn diese wird bei Üeberlastung einfach sinken.

Die wirkliche mittlere Belastung der Maschine lässt sich danach
beurteilen, um wie viel die Maximalleistung derselben das entsprechende
Vielfache von Lm überschreitet. Durch Vergleich der Grösse Lm X A
mit der Maschinenleistung (unter Berücksichtigung des Totalwirkungs-
grades z. B. 0,65) wird man erkennen, dass die Maschine im Durch-
schnitt schwach belastet ist und daher auch ziemlich ökonomisch
arbeitet, sobald die volle Wagenzahl daran hängt.

Es knüpft sich hieran naturgemäss die Frage, inwieweit Konden-
sation, eventuell künstliche, und andere Mittel zur Verringerung des
Dampfverbrauches erwünscht oder zulässig sind. In Bezug hierauf
muss gleich hervorgehoben werden, dass wir es beim Bahnbetriebe nicht
mit einer regelmässigen Ausnutzung, sondern mit einer sehr variablen
Belastung zu thun haben. Die oben erwähnte günstige Ausnutzung
der Maschine tritt daher nur bei vollem Betriebe ein. Eonunen, wie
dies gewöhnlich der Fall ist, Zeiten geringeren Betriebes vor, so wird
in diesen die Maschine nicht bis zum Maximum belastet und daher
durchschnittlich schlecht ausgenutzt sein.

Da nun eine Kondensation bei Dampfmaschinen besonders dann

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102 Max Conepius.

von Nutzen ist, wenn die Maschinen mindestens normal belastet sind,
so geht daraus hervor, dass bei Bahnbetrieben mit variabler Frequenz
die Anwendung von Kondensation nicht den erheblichen Vorteil bietet,
wie in manchen anderen Betrieben.

Qanz besonders macht sich aber dieser umstand geltend, wenn
die Kondensation mit natürlichem Kühlwasser nicht zu betreiben ist,
vielmehr zu künstlichen Mitteln, Gradierwerken u. dergl. geschritten
werden muss. Die Gh-adierwerke z. B., welche mit künstlicher Ventila-
tion arbeiten, verbrauchen zum Betriebe des Ventilators und der Wasser-
pumpe eine nicht unerhebliche Kraftmenge, wodurch die Dampfdynamo,
besonders wenn die Energie den genannten Einrichtungen erst auf dem
Umwege durch Elektromotoren zugeführt wird, eine bedeutend grössere
durchschnittliche Belastung erfährt, als dem vielleicht für gewöhnlich
schwachen Bahnbetriebe entspricht. Auch darf in dem letztgenannten
Fall nicht ausser Acht gelassen werden, dass die Leistung der Dynamo,
welche zum Bahnbetrieb zur Verfügung steht, dmrch Belastung mit
derartigen Elektromotoren verringert wird.

Auch ein üebelstand für den Betrieb selbst muss erwähnt werden,
der nämlich, dass Maschinen mit Kondensation im Leerlauf viel schlechter
regulieren, als AuspufiPmaschinen. Da aber im Bahnbetriebe immer
Momente sehr geringer Belastung vorkommen, so haben dann die
Maschinen die Neigung durchzugehen und unregelmässig zu regulieren.

Nichtsdestoweniger wird man in den meisten Fällen Maschinen
mit Kondensation anwenden müssen, besonders da Auspuff bei grossen
Maschinen häufig nicht zulässig erscheint bezw. nicht gestattet wird.

Bei weniger grossen Betrieben wird man zweckmässig von Kon-
densation absehen, zumal da die Arbeitsleistung im Leerlauf durch sie
vermehrt und der Wirkungsgrad vermindert wird.

Es schliesst sich an diese Erörterung unmittelbar die Frage an,
wie man zweckmässig verfahrt, um den Kohlenverbrauch bei Bahnen
zu ermitteln.

Wir gehen aus von der Thatsache, dass die Maschine eine ge-
wisse Dampfmenge verbraucht, um leerzulaufen. Diese Dampfmenge
muss aufgewendet werden, ohne dass irgend eine Nutzleistung dafür
entsteht.

Eine weitere, und zwar die gewöhnlichste Angabe bei Dampf-
maschinen ist diejenige für den Dampfverbrauch pro indicierte PS
bei normaler Belastung, d. h. dem günstigsten, bei ca. dem 0,65fachen
der Maximalleistung gelegenen Füllungsgrade. Die Multiplikation er-
gibt einen bestimmten Wert B.

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 103

Bei maximaler Leistung endlich ist der Dampfverbrauch pro
indicierte PS wieder ein anderer, der Totalverbrauch G.

• Trägt man die Werte für die Totaldampfmengen als Funktion
der effektiven PS auf, so erhält man die Kurve ABC (Fig. 2).

Die Parallele AE zur Abscissenachse gibt denjenigen Dampf ver-
brauch an, der im Minimum stets eintritt, die Abschnitte F B und E G
den Mehrverbrauch, der normaler bezw. maximaler Belastung ent-:
spricht.

Nähert man die Kurve ABG durch die Gerade AD an. so hat

man in ihr einen Ausdruck für den durchschnittlichen Mehrbedarf pro

EG
effektive PS , und zwar ist derselbe =

maxPS

Fig. 2.

NcfwtVf

licuc. PS.

Die Berechnung des Kohlenverbrauches gestaltet sich nach diesen
Ermittelungen einfach, wie folgt:

Die Betriebszeit Z der Maschine pro Jahr ist bekannt, daher
ist für Leerlauf (Mindestbedarf) ein Dampfverbrauch von Z . A er-
forderlich.

Seien nun die abzugebenden Wattstunden W bekannt, und f\
der durchschnittliche Wirkungsgrad der Dynamo, der hier natürlich
viel kleiner ist als der maximale, da die Maschine schlecht ausgenutzt

wird, so kommen -=777; m kg Dampf hinzu.

736 .7] ^ '^

Der durchschnittliche Wirkungsgrad 7] lässt sich berechnen, wenn
der Verlust in der Maschine = v Watt angenommen wird :

v.Z

1 "

=(^-')-^-

Der Gksamtverbrauch ist daher

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104 ^^^ Corsepius.

W.m

Z.A +

736.7]

und, wenn man p Prozent für Anheizen rechnet und bei der durch-
schnittlichen Belastung eine Erzeugung Yon n kg Dampf pro 1 kg
Kohle, so sind

(7 A , W.m\ 100 + p
V ^^+ 736. Y]/ 100

Kilogramm Kohle pro Jahr zu verheizen.

Verbrauch pro Wagenkilometer.

Wir haben soeben zur Berechnung des Kohlenbedarfs den Ver-
brauch an Wattstunden zu Grunde gelegt. Ein bequemer Begriff zur
Ermittelung der Wattstunden pro Jahr ist derjenige der Wattstunden
pro Wagenkilometer.

Diese Grösse lässt sich leicht aus den Faktoren der Grundformel
ableiten. Die Leistung ist nach derselben

L=ü+%I^ PS,

oder, führen wir die Geschwindigkeit in Kilometer pro Stunde K ein,

(f+8).T.K
^- 3,6.75 ^^-

Wird eine Strecke mit verschiedenen Steigungen s hin und zu-
rück durchfahren und sind jene Steigungen so gering^ dass stets s

f T K

kleiner als f ist, so sind pro Stunde ' \^ PS. - Stunden aufzu-

0,0 . 75

wenden.

Beträgt der Wirkungsgrad des Motors mit Räderübersetzung 0,8,

f T K 7S6
so sind pro Stunde ' ^7g a q Wattstunden oder pro Kilometer

f-T.K.736 ^ ,, , , , . v^. . 1 . f.T.736

-777: — „^ r. Q — tf- Wattstunden erforderlich, oder kürzer ^ , ,., — ^7^-

»3,0 . /o . u,o . Ä. 0,0 . 75 . U,o

Wattstunden pro Wagenkilometer.

Nehmen wir ein mittleres Wagengewicht eines mittel besetzten

gewöhnlichen Strassenbahnwagens von 6 t an und f = 15, so erhalten

wir 3 ß 75 Q Q =317 Wattstunden pro Wagenkilometer.

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 105

Es zeigen nun fast alle Strassenbahnen einen mindestens eben-
sogrossen Wattstundenverbrauch. Daraus folgt, dass unter Innehaltung
des Wirkungsgrades für den Motor, der mittlere (d. h. einschliesslich
Anfahren etc. ermittelte) Koeffizient 15 angemessen und nicht zu hoch
erscheint, und umgekehrt, ist der Koeffizient f nicht grösser als 15,
so belehrt uns der etwaige Mehrverbrauch an Wattstunden über den
Qrad der unökonomischen Motorenregulierung.

Die Firma Aktiengesellsch. Elektric- Werke vorm. 0. L. Kummer
& Co. hat bei der von ihr gebauten Bahn Blasewitz -Laubegast den
Mittelwert 325 Wattstunden pro Wagenkilometer festgestellt. Dies
ist ein Beweis für ökonomische Regulierung. Zahlen von 400 und
mehr weist sonst die Bahnpraxis häufig auf.

Voraussetzung fttr unsere Ermittelung war, dass die Steigungen
gering sind, oder doch die stärkeren so kurz, dass sie praktisch keine
Bolle spielen.

Sind starke Steigungen vorhanden und wird das gewöhnliche
System der mechanischen Bremsung angewendet, so ist ein Mehrbedarf
gegenüber der angeführten Formel notwendig, der durch die Energie-
vemichtung beim Bremsen bedingt ist, und der sich aus dem Kraft-

diagramm ermitteln lässt, und zwar durch den Quotienten -t= — .

Die angeführten Formeln für die Wattstunden sind ohne weiteres
zu benützen, wenn es sich um die Berechnung von Accumulatoren
handelt, sei es für reinen automobilen oder für gemischten Betrieb, und

Lm
zwar ist hiebei stets das Verhältnis -j — zu berücksichtigen. Ausser-

dem muss die Batterie im stände sein, die höchsten vorkommenden
Stromstärken anstandslos herzugeben.

Wiedergewinnung der Bremsenergie.

Da wir soeben gesehen haben, dass der Verbrauch an Watt-
stunden pro Wagenkilometer bei Bahnen mit starken Steigungen wesent-
lich durch die Bremsverluste gesteigert wird, so erscheint es wünschens-
wert, diese Verluste zu vermeiden und die durch Bremsung verloren
gehende Energie zu sparen, bezw. wiederzugewinnen.

Dies setzt voraus, dass die Wagen bei der Thalfahrt unter Ge-
winnung von Strom arbeiten. Es ist daher eine Einrichtung zu treffen,
welche die Motoren befähigt als Dynamos zu funktionieren. Nun sind
aber die, wie oben festgestellt, für Strassenbahnbetrieb bei weitem

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106 ^&x Corsepiofl.

geeignetsten Motoren, die Hauptstrommotoren, an sich nicht beföhigt
Strom zu erzeugen und diesen Strom zu verwerten.

Der Verfasser hat eine Anordnung erdacht, welche dies ermöglicht.
Dieselbe ist der Akt.-Qe6ellsch. Elelektric.-Werke vorm. 0. L. Kummer
& Co. patentiert und besteht in folgendem:

Im Motorwagen werden einige Accumulatorenzellen einer kleinen
transportablen Type untergebracht, welche während der Bergfahrt so
in den fiauptstrom eingeschaltet werden, dass sie sich durch denselben
laden. Bei der Thalfahrt wird der Anker des Motors direkt an die
Leitung (Oberleitung und Schienen) angeschlossen, die kleine Hilfs-
batterie aber auf die Schenkelwickelung des Motors geschaltet. Hie-
durch erhält der Motor (oder die Motoren) den erforderlichen Magne-
tismus und ist so befähigt, Strom zu erzeugen, der ohne weiteres nutz-
bar wieder in die Leitung geführt werden kann. Geht derselbe in die
oberirdische Leitung, so fliesst er den berganfahrenden Wagen zu und
entlastet dadurch die Betriebsmaschine. Ebenso ist es natürlich mög-
lich eine stationäre Batterie an die Leitung anzuschliessen und durch
den wiedergewonnenen Strom zu laden oder eine im Wagen selbst be-
findliche und dauernd (wie bei reinem Accumulatorenbetrieb) oder zeit-
weise (wie bei gemischtem Betrieb mit Accumulatoren und Ober-
leitung) den Betriebsstrom liefernde Batterie die Bremsenergie auf-
nehmen zu lassen.

Diese Bremseinrichtung mit Stromwiedergewinnung hat nicht nur
den genannten Vorteil, dass der Stromverbrauch bei der Bahn, also
die laufenden Unkosten, verringert wird, sondern man kann auch
kleinere Betriebsmaschinen und schwächere Stromzufdhrungsleitungen
verwenden. Sehr wesentlich ist auch der umstand, dass man dadurch
den erheblichen Verschleiss an Bremsklötzen und Badreifen vermeidet,
der bei mechanischer Bremsung naturgemäss dadurch entsteht, dass
die verloren gehenden Wattstunden zur Zerstörung des Materials ver-
wendet werden.

Die Anordnung hat den Vorzug, dass alle sonst üblichen Ein-
richtungen, besonders die Motoren, ohne Aenderung beibehalten werden
können, und dass jede Steuerungseinrichtung Verwendung finden kann.
Auch arbeitet sie ganz selbstthätig in Bezug auf die Stromlieferung,
reguliert selbst den Bremsungsgrad und verhindert ein Durchgehen der
Wagen bei der Thalfahrt.

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Grundlagen fQr die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 107

Fortleitung des Stromes.

Es ist leicht einzusehen, dass die übliche Betriebsspannung von
500 Volt so gewählt ist, dass bei gewöhnlichen Verhältnissen das Auf-
treten sehr hoher Spannungsverluste nicht gerade zu befürchten ist.
Es kommt noch hinzu, dass der Fahrdraht zweckmässig ohne Rück-
sicht auf Stromverhältnisse einen Querschnitt von 50 qmm erhält und
dass derselbe am besten aus hartgezogenem Kupfer besteht.

Wollte man jedoch daraufhin die Bahnen ohne Berechnung der
Spannungsverluste in jedem einzelnen Fall projektieren, so würde man
trotzdem auf unerwünschte Verhältnisse kommen.

Man kann nun zwar weiter sagen, der Betrieb einer Bahn er-
scheint auch bei weniger guten Spannungsverhältnissen immer noch
möglich, doch darf nicht vergessen werden, dass einmal die Wagen
elektrische Beleuchtung erhalten und dass es einen sehr schlechten
Eindruck macht, wenn die Lampen bald weissglühend sind, bald kaum
noch leuchton — denn so krass drückt sich beim Glühlicht die Span-
nungsdifferenz aus — und dass es zweitens auch für den regulären Be-
trieb, für die Motoren und für die Regulierorgane durchaus nicht
gleichgültig ist, wie stark die Spannung schwankt.

Alle diese Umstände zwingen zu einer genauen Kalkulation der
Spannungsverhältnisse.

Man kann nun etwa folgenden allgemeinen Grundsatz aufstellen:
Ist die Bahn, wie dies bei elektrischem Betrieb durchaus zu empfehlen
ist, zweigeleisig oder hat sie wenigstens zwei Fahrdrähte, so kann man
bis 2,5 km Strassenbahnstrecke einseitig mit Strom versorgen und
dabei einen Fünfminutenverkehr bewältigen, vorausgesetzt, gewöhnliche
mittlere Verhältnisse. Ebenso ist bei eingeleisiger Bahn einseitige
Speisung von 1,25 km Strecke zulässig. D. h. also z. B. eine zwei-
geleisige Bahn von 5 km Länge, deren Werk in der Mitte liegt, kann
bei diesem direkt die Stromzuführung erhalten.

Es ist nicht ratsam, bei seltenerem als Fünf minuten verkehr die ge-
speiste Strecke wesentli n grösser zu nehmen.

Handelt es sich um längere Bahnen oder noch intensiveren Ver-
kehr oder besondere Stromverhältnisse, so sollte man die Bahn mit
mehreren Zuleitungen versehen.

Bei grossen Betrieben macht auch noch ein anderer Umstand

diese Anordnung wünschenswert.

Es empfiehlt sich nämlich, eine grosse Bahnanlage in Teilstrecken
»SammliiBg elektrotechnisQher Vorträge. I. 8

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108 Max Corsepius.

zu zerlegen und jede Teilstrecke mit einer besonderen Stromzuführung
zu versehen. Die Teilstrecken werden dann im normalen Betriebe
durch Handausschalter miteinander verbunden, können aber bei Be-
triebsstörungen jede für sich ausgeschaltet werden. Handelt es sich
um insgesamt geringe Stromstärken, so können die Ausschalter auf
der Strecke als selbstthätige Maximalausschalter ausgebildet werden.
Im Werk werden zweckmässig stets Maximalausschalter und Hand-
ausschalter angewendet, damit man, wenn die selbstthätigen ausge-
schaltet haben, erst durch die Handausschalter die Verbindung aus-
schalten und dann die Selbstausschalter einlegen kann. Das darauf-
folgende Einschalten des Handausschalters ist dann auch, wenn noch
Eurzschluss auf der Strecke ist, ungefährlich, da die Selbstausschalter
momentan funktionieren.

Ist die erwähnte Bildung von Teilstrecken vorgenommen, so hat
man die für jede erforderliche Fernleitung zu berechnen.

Es bedarf nun keiner besonderen Erklärung, dass es am besten
ist, alle Femleitungen auf gleichen Spannungsverlust zu dimensionieren.
Dadurch wird, genau wie bei Lichtleitungsnetzen, eine überall nahezu
gleiche Spannung gewährleistet, und somit eine tadellose Beleuchtung
und gleichmässiger Betrieb.

Eine weitere Frage ist die, welche Stromstärken und welche Ver-
luste, sowie endlich welche Belastung mit Ampere pro Quadratmilli-
meter man zu Orunde legen soll.

Wir haben, wie wir bereits sahen, zwei hauptsächliche Grössen
zur Beurteilung, die mittlere Stromstärke und die maximale Strom-
stärke. Der gesamte Maximalstrom ist uns durch die vorher vorzu-
nehmende Bestimmung der Maschinengrösse bekannt. Die mittlere
Stromstärke ist durch die Grösse Lm gegeben.

Es ist nun klar, dass die Maximalstromstärke, welche ja sehr oft
und immer wieder auftritt, den maximalen und direkt zu beobachtenden
Spannungsverlust bedingt. Demgegenüber hat der mittlere nur ge-
ringes oder gar kein Interesse.

Es folgt daraus, dass man die Leitungen nach der Maximalstrom-
stärke berechnen soll.

Sind die Betriebsverhältnisse überall gleich, und hängen die
Fahrdrahtstrecken, wie normal, zusammen, so genügt eine Verteilung
der Gesamtampfere auf die Teilstrecken je nach ihrer Länge. Ist der
Betrieb auf verschiedenen Strecken ungleich, oder hängen sie nicht
zusammen, so sind andere, und zwar in jenem Fall dem Betrieb pro-
portionale, in diesem Fall den Betriebsungleichheiten auf jeder Strecke

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 109

entsprechende Ströme in Ansatz zu bringen. Ein Urteil über den Teil-
strom geben uns ferner die mittleren Steigungen. Bei getrennten Teil-
strecken sind ausserdem die Einzelmaximalströme bedeutend grösser
als bei zusammenhängenden Strecken.

Es ist nun wünschenswert, bei dem richtig ermittelten Maximal-
strom einen Verlust von 50 Volt nicht zu überschreiten. Kann der-
selbe kleiner gehalten werden, so ist dies von Vorteil. Eine zweck-
mässige Beanspruchung der Fernleitungen ist im Durchschnitt 1 Amp.
pro Quadratmillimeter.

Handelt es sich um Kabel, so ist ausserdem die Bedingung ein-
zuhalten, dass sich die kürzeren Fernleitungskabel nicht unzulässig er-
wärmen und daher deren Querschnitt nach der Belastung zu wählen
oder abzuändern. Treten hiedurch merkliche Verschiebungen in den
Spannungen ein, so wird zweckmässig etwas Widerstand vorgeschaltet,
schon um die kurzen Kabel nicht dadurch noch mehr zu belasten.
Der Energieverlust, der sich nicht nach der maximalen Strom-
stärke, sondern nach dem Mittelwert Si^.W richtet, ist hiebei nicht
wesentlich.

Zu dieser Rechnung ist noch zu bemerken, dass eine sehr ge-
naue Dimensionierung der Fernleitungen nicht nötig ist, sondern Diffe-
renzen von z. B. 10 Volt rechnungsmässigem Spannungsverlust zu-
lässig sind.

Bisher war nur von den Zuleitungen zum Fahrdraht die Rede.
Da nun aber die Schienen ebenfalls zur Stromzuführung dienen, oder,
wie man sich ausdrückt als Rückleitung benutzt werden, so erhöht
sich der Spannungsverlust noch dadurch. Hiebei ist zu beachten, dass
der wirkliche Spannungsverlust in den Schienen erheblich grösser sein
kann als sich nach dem Querschnitt der Schienen berechnet.

Wählen wir nun als Maschinenspannung, wie in der Tabelle V
angenommen, 500 Volt, so können wir darauf rechnen, dass die Span-
nung am Fahrdraht durchschnittlich über 450 liegt, aber zeitweise
darunter geht, wenn die Maschinenspannung auf 500 Volt gehalten
wird. Wird eine Spannung von 500 Volt auf der Strecke gehalten,
so liegt die Spannung der Maschine entsprechend höher. Mit Hilfe
von übercompoundierten D3mamos ist man im stände, bei einem nach
obigen Angaben disponierten Leitungsnetz die Spannung auf der Strecke
sehr befriedigend konstant zu halten. Bei Nebenschlussmaschinen sind
Schwankungen von 100 Volt sicher zu erwarten, da zu dem Leitungs-
verlust noch der Abfall der Dynamos hinzukommt.

Wir erwähnten eben, dass der Spannungsverlust in den Schienen

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110 Max Corsepius.

sich nicht direkt aus den Eisendimensionen ableiten lässt. Hiezu
kommt noch der Umstand, dass die in den Schienen fliessende Strom-
stärke nicht mit derjenigen im Fahrdraht übereinstimmt, weil die Erde
ebenfalls befähigt ist, Strom zu leiten und daher als Nebenschluss zu
der Schienenleitung funktioniert.

Man könnte dies als besonderen Vorteil betrachten, wenn nicht
diese abgeleiteten Nebenströme auf andere Einrichtungen störend ein-
wirkten. Sie veranlassen aber, dass an Gas- und Wasserleitungsröhren
eventuell, falls erhebliche Strommengen in Betracht kommen, unnatür-
liche Abnutzungen eintreten, sie machen sich ferner im Telephonver-
kehr mit Einzeldrahtleitungen bemerkbar und endlich stören sie die
physikalischen und ähnliche Institute.

Es ist nun ganz natürlich und bedarf gar keiner besonderen
Ueberlegung, dass man genau so wie beim Fahrdraht gemäss unseren
früheren Auseinandersetzungen, auch bei den Schienen eine gewisse
Gleichheit des Potentials hervorbringen kann, indem man den Schienen
den Strom ebenfalls nicht an einer, sondern an mehreren Stellen
zuführt und demgemäss ein ebensolches Fernleitungssystem nach den
Schienen anlegt wie nach dem Fahrdraht. Diese isolierten Kabel ver-
teuern jedoch die Anlage derartig, dass man nicht leicht dazu schreiten
wird sie anzuwenden. Blanke Leitungen können aber in diesem Sinne
nicht viel helfen.

Sind die Erdströme in erheblichem Masse vorhanden, so kann
man ihre störenden Wirkungen, besonders auf empfindliche physikalische
Instrumente nicht ohne weiteres beseitigen. Vielmehr bedarf man
dazu besonderer Vorkehrungen. Entweder man macht die Instrumente
selbst konstruktiv (Galvanometer Deprez-d'Arsonval) oder durch Schutz-
hüllen unempfindlich oder man kompensiert die Wirkungen der Bahn-
ströme durch entgegengesetzt wirkende gleichartige Ströme. ^) Und
zwar sind alle Teile der Bahnströme zu berücksichtigen, d. h. sowohl
diejenigen, welche durch die dazu bestimmten Leiter (Fahrdraht,
Schienen) gehen, als auch diejenigen, die abirren und durch die
Erde etc. gehen. Es handelt sich einfach darum, die magnetisierende
Wirkung aller Stromteile durch eine Gesamtgegenwirkung aufzuheben.

») ?^lektrotechn. Zeitschr. 1892, p. 422; 1895, 28, p. 445.

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. Hl

Nebeneinrichtungen bei Bahnen.

Der Betrieb von elektrischen Bahnen erfordert häufig noch gewisse
Nebeneinrichtungen, die sich teils auf die Betriebssicherheit, teils auf
besondere Betriebsumstände beziehen. Dazu gehören Telephon- und
Signalanlagen, Regulierungseinrichtungen für Belastungsschwankungen
u. dergl.

Wollte man eine Telephonanlage, welche dem Betriebe einer
elektrischen Bahn dienen soll, in der Weise anlegen^ dass man einfach
einen Telephondraht in gewöhnlicher Weise vermittelst Isolatoren an
dem die Femleitungen tragenden Gestänge der Bahn anbringt, so
würde eine Verständigung vollkommen ausgeschlossen sein. Es ist
vielmehr nötig, auf die besonderen Bedingungen, welche der Umstand
auferlegt, dass die Starkströme die Schwachstromleitung stören, volle
Rücksicht zu nehmen.

Der Verfasser hat an der im Jahre 1893 von der Aktiengesellsch.
Elektric.-Werke vorm. 0. L. Kummer & Co. erbauten Bahn Blasewitz-Laube-
gast aus diesem Gründe eine derartige Verlegung der Betriebstelephon-
leitung vorgenommen, dass zwei Drähte zur Bildung einer durchgehends
isolirten Schleifenleitung verwendet werden, und dass dieselben an
jeder zehnten Stange gekreuzt werden, d. h. ihre Plätze gegenseitig
wechseln. Hiedurch wird erreicht, dass die Leitung fast ganz frei
von Geräusch ist. Die hervorragend günstige Wirkung dieser Anord-
nung in Bezug auf die Liduktion, Ladung und üeberleitung geht daraus
deutlich hervor, dass selbst wenn unter Beibehaltung der Schleife nur
eine Polklemme an Erde gelegt wird, ein so starkes Geräusch ent-
steht, dass eine Verständigung vollkommen unmöglich ist.

Diese Schutzvorrichtung ist auch bei Reichstelephonleitungen zu
empfehlen.

Andere Signaleinrichtungen als telephonische Verbindung werden
bei elektrischen Bahnen, besonders Strassenbahnen wenig zur An-
wendung kommen, und sich hauptsächlich auf optische Signalgebung,
z. B. durch Fahnen oder durch Glühlampen an gefahrvollen Strassen-
ecken u. dergl. beschränken.

Eine weitere Nebeneinrichtung bei Bahnen bildet die elektrische
Heizung der Wagen. Man kann mit einem Aufwand von ca. 2000 Watt
das Wageninnere um ca. 17® C. über die Aussentemperatur erwärmen.
Die Form der Widerstände ist für die Wärmeentwickelung natürlich
ganz gleichgiltig. Dieselben können zweckmässig unter den Sitz-
bänken untergebracht werden.

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112 Max CowepiuB.

Zu den besonderen Neben einrieb tungen können auch solche ge-
zählt werden, die den Zweck haben, die naturgemäss auftretenden Be-
lastungsschwankungen möglichst unschädlich zu machen.

Bei Dampfmaschinen dienen diesem Zwecke am besten gute
Regulatoren, die den Dampfzutritt schnell und richtig einstellen.

Bei Verwendung von Wasserkraft zum Betriebe wird aber eine
blosse Regulierung der Wasserzufuhr nicht vollständig genügen, da
dieselbe gewöhnlich zu spät erfolgt. Daher ist es, wenn eine gute
Spannung erfordert wird, nötig, künstliche Belastungen der Maschine
hervorzubringen. Dies kann durch Einschalten von Belastungswider-
ständen erreicht werden.

Ein anderes sehr bequemes und vorteilhaftes Mittel liegt in der
Anwendung von Accumulatorenbatterieen. Das Vorhandensein einer
parallelgeschalteten Batterie (sogenannten Pufferbatterie) genügt, um
eine wesentliche üeberschreitung oder ein wesentliches Sinken der
Normalspannung zu verhindern, sobald die Stromaufnahmefähigkeit der
Accumulatoren hinreichend gross ist. Oanz besonders eignen sich
für diesen Zweck die Accumulatorenzellen mit derjenigen Type von
Platten, welche neuerdings von der Accumulatorenfabrik Aktiengesell-
schaft Hagen für Traktionszwecke verwendet wird.

Es ist noch zu bemerken, dass eine etwaige, während eines Tages
eingetretene Verminderung des Ladungsgehaltes der Batterie am ein-
fachsten dadurch beseitigt wird, dass man die Batterie in z. B. drei
Teile teilt und am Abend abwechselnd je zwei derselben kombiniert
mit der gewöhnlichen Betriebsspannung lad.

In Bezug auf die erforderliche Zellenzahl kann man sagen, dass
dieselbe so gewählt werden muss, dass bei der Normalspannung von
der Batterie weder Strom abgegeben noch aufgenommen wird. Dies
trifft dann zu, wenn pro je 2 Volt eine Zelle genommen wird.

Wird die Maschinenleistung infolge der Hinzunahme der Accumu-
latoren kleiner gewählt als sonst, so ist als untere Grenze für dieselbe
die mittlere Stromstärke massgebend, welche der Grösse Lm entspricht;
es ist sogar notwendig, dass dieselbe um einiges überschritten wird,
da in den Accumulatoren etwas Energie verloren geht.

Schlussbemerkung.

Die im vorstehenden niedergelegten Erörterungen haben uns
gezeigt, wie man die verschiedenen bei einer elektrischen Bahn auf-

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Grundlagen für die Berechnung und den Bau von elektrischen Bahnen. 113

tretenden Fragen behandeln und ihrer zweckmässigen Lösung entgegen-
führen kann.

Fassen wir das Gewonnene kritisch zusammen, so werden wir
zunächst konstatieren müssen, dass, soweit es sich um Rechnungen
handelt, Abweichungen der Wirklichkeit von der Berechnung keines-
wegs ausgeschlossen sind, vielmehr wird man mit dem Eintreten solcher
Differenzen rechnen müssen. Dieser Umstand kann aber keine Ver-
anlassung sein, die Rechnung zu missachten oder mit ihr unzufrieden
zu sein, vielmehr wird er nur als Hinweis darauf dienen, dass jede
Rechnung sich auf die Voraussetzungen, die grundlegenden Grössen
stützt, wie eingangs näher erörtert, und dass es daher dem Projektierenden
überlassen bleibt mit Kritik vorzugehen und nach den speziellen Ver-
hältnissen zu urteilen und zu handeln.

Ist ein solches besonderes Urteil aber nötig, so wird sich der
Grundsatz wieder bewahrheiten, dass die einfachste Rechnung die beste
ist, und dass es daher nicht nur das bequemste, sondern auch das
vollkommenste ist, wenn die Rechnung mit ihrem Ergebnis uns in
Form einer Tabelle gewissermassen die fertige Lösung gibt. Die
erforderliche Abänderung ist dann ebensogut am Ergebnis wie etwa
an den Grundgrössen möglich.

Es ist dies ein Grundsatz, der in der Technik nicht vereinzelt
zur Geltung kommt. Das Beispiel einer Berechnung eines Leitungs-
netzes für die Beleuchtung einer Stadt ist sehr geeignet uns dies zu
zeigen. Es hat dort wenig Sinn, mit skrupulöser Genauigkeit an den
Leitungen, der Verteilung der Belastung etc. herumzutüfteln und bei
einer zufällig gegebenen Lampenverteilung auf das exakteste unter
der Annahme gleicher Spannung in den Verteilungspunkten die Leitungen
zu berechnen. In Wirklichkeit müssen dann doch andere Querschnitte
gewählt werden, und was die Hauptsache ist, weder die Bedingung
der vollkommenen Spannungsgleichheit muss aufrecht erhalten werden,
noch wird sie trotz sorgfältiger Rechnung in Wirklichkeit erfüllt
werden, denn — es wird bei der Ausführung doch alles anders, ganz
besonders die Lampenverteilung.

Ebenso steht es mit der elektrischen Bahn. Wollte man die
wunderbarst genau erklügelten Formeln für Reibung, Winddruck etc. etc.
aufstellen, man würde seine Mühe nicht gelohnt finden. Denn nur
eine geringe Aenderung in der SchienenbeschaflFenheit — und alles fällt
anders aus. Demgegenüber steht die praktische Wahl z. B. der Ma-
schinengrösse, wie erörtert, als etwas derartig Willkürliches gegenüber,
dass von einem Nutzen übertriebener Genauigkeit keine Rede sein kann.

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114 Max Corsepius. Grandlagen für die Berechnung etc. von elektr. Bahnen.

Es folgt daraus, man soll nicht trachten zu sagen, dies oder das
muss so sein, sondern es ist wünschenswert oder anstrebenswert es so
zu machen. Unter diesem Gesichtspunkt ist vornehmlich die ganze
Berechnung der Bahnen zu betrachten.

Wenn wir neben den Berechnungen noch manche andere Punkte,
wenn auch vielleicht nur kurz berührt haben, so soll alles dieses eben-
falls naturgemäss nur ein Fingerzeig vom praktischen Standpunkt aus
sein, was beachtenswert erscheint, nicht aber eine erschöpfende Unter-
suchung. Das ist der Zweck dieser Arbeit.

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Die Ziele der neueren elektrotechnischen Arbeiten der
Physikalisch-Technischen Reichsanstalt').

Von
Prof. Dr. K. Feussner aus Charlottenburg.

Mit 9 Abbüdangen.

Als die Aufforderung an mich erging, hier einen Vortrag über
die Ziele der neueren elektrotechnischen Arbeiten der Beichsanstalt
zu halten, war ich mir der Schwierigkeit der Aufgabe wohl be-
wusst, welche darin liegt, einem an sich trockenen Gegenstande, wie
die Prüfung yon Messapparaten und Materialien für elektrotechnische
Zwecke nun einmal ist, und in der die hauptsächlichste Thätig-
keit der Beichsanstalt auf elektrotechnischem Gebiete beruht, solche
Seiten abzugewinnen, welche auch weiteren Kreisen, die mit diesen
Arbeiten keine unmittelbaren Berührungspunkte haben, Interesse zu
erregen geeignet wären. Wenn ich trotzdem der Aufforderung gerne
Folge leistete, so geschah dies in dem Gedanken, dass der Wunsch
technischer Kreise, über die Arbeiten und Ziele der Beichsanstalt unter-
richtet zu werden, berechtigt, dass er für die Beichsanstalt selber —
für den Erfolg unserer Arbeiten — ausserordentlich schätzenswert ist.
Die Berührungen der Beichsanstalt mit der Technik können nicht
häufig und innig genug gestaltet werden. Ein gegenseitiger Aus-
tausch der Meinungen — über die Anforderungen und Bedürfnisse des
gewerblichen Lebens, über die Arbeiten und Ziele der Anstalt muss
nach allen Seiten hin fördernd wirken — kann uns am besten in den

') Der Vortrag wurde am 30. März 1897 im techniBchen Verein zu Frank-
furt a. M. gehalten und von dem Herrn Verfasser für die „Sammlung elektro-
technischer Vorträge* weiter ausgearbeitet.

Sammlmig elektrotechnischer Vorträge. I. 9

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116 K. Fenssner.

Stand setzen, die Aufgaben, welche wir lösen sollen und lösen wollen^
einer gedeihlichen Entwickelung entgegenzuführen.

Noch oft begegnen wir der Frage: worin besteht die Thätig-
keit der Reichsanstalt, welchen Zwecken dient sie?

Meine Herren ! Die Reichsanstalt ist entsprungen aus der modernen
Entwickelung unseres Kulturlebens und der Lebensbedingungen unseres
Volkes. Dort liegen die Gründe ihrer Entstehung — dorther sind
ihre Aufgaben und Ziele abzuleiten. Die technischen Wissenschaften
sind eine Macht in dem Wettkampf der Völker geworden. Daher
ist es eine wichtige Aufgabe des Staates, nicht nur die Jugend in
den technischen Wissenschaften zu unterrichten, sondern auch ein
Institut zu schaffen, dem systematisches Arbeiten zur Fortbildung der
technischen Wissenschaft und der gewerblichen Entwickelung des Volkes
als Aufgabe gestellt ist. — Allerdings ist jeder, mag er sich ausübend
oder lehrend mit der Technik beschäftigen, berufen, an der Fortbildung
derselben mitzuarbeiten. Für die produzierenden und lehrenden Kreise
ist jedoch die Schaffung der Güter und der Unterricht der Jugend
die erste Aufgabe, sozusagen das tägliche Brot, neben dem sie sich
den Luxus von Arbeiten für den allgemeinen Fortschritt der Technik
nur gestatten können, wenn die Sorge für die erstgenannten Aufgaben
befriedigt ist.

Bei der Reichsanstalt soll nun in ihren Beziehungen zur Technik
die allgemeine Fortbildung der letzteren das erste Ziel der Thätigkeit
sein. Dies ist allerdings eine sehr vielseitige Aufgabe, welche Tor
allen Dingen eine Beschränkung auf bestimmte Gegenstande fordert.
Demgemäss beschränkt sich diese Thätigkeit der Reichsanstalt im all-
gemeinen auf die Untersuchung, Prüfung und Beglaubigung Ton Mess-
apparaten und die Vornahme physikalischer Messungen für technische
Zwecke.

Auch dies ist immer noch ein sehr weites Gebiet. Für den
heutigen Abend müssen wir uns schon aus diesem Gnmde auf die
Betrachtung der Arbeiten des elektrotechnischen Laboratoriums der
Reichsanstalt beschränken. Bei den elektrotechnischen Arbeiten der-
Reichsanstalt haben wir wieder zwei yerschiedene Thätigkeiten zu
unterscheiden. Erstens werden zahlreiche Apparate und Materialproben
zur Untersuchung eingesandt. Die Erledigung dieser Arbeiten nimmt
den grössten Teil der Arbeitszeit, namentlich der jüngeren Beamten,
in Anspruch. Eine zweite Art der Thätigkeit betrifft systematische
Arbeiten zur Fortbildung der Messtechnik. Diese letztere mnsste
gerade in der letzten^ Zeit, wo ausserdem die Einrichtung der neuen

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Neuere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 117

Arbeitsräume viel Zeitaufwand yerursachte, der erstgenannten Thätig-
keit gegenüber oft in den Hintergrund gesetzt werden. Doch dürfen
wir wohl hoffen, demnächst mit erweiterten Bülfsmitteln in eine Periode
lebhafteren Fortschrittes auch bezüglich der systematischen Arbeiten
einzutreten. Die Prüfung eingesandter Apparate und Materialien soll
naturgemäss in erster Linie dem Einsender Nutzen bringen, indem
sie ihn die Leistung und Eigenschaften seiner Fabrikate oder Ge*
brauchsgegenstände richtig beurteilen lehrt. Einen grossen Teil dieser
eingesandten Gegenstände bilden die elektrischen Messapparate, unter
denen die nach Angabe der Reichsanstalt hergestellten Normalmess-
geräte eine hervorragende Stelle einnehmen. Durch die Prüfung und
Beglaubigung der Messgeräte wird für den gewerblichen Verkehr mit
Elektrizität eine amtlich beglaubigte Grundlage geschaffen.

Es ist unser Bestreben, die Prüfungsarbeiten gleichzeitig dazu
zu benützen, die bei den betreffenden Untersuchungen angewandten
Methoden und Apparate zu yervollkommnen. Es würde mich zu weit
führen, wollte ich Ihnen die verschiedenen Bestrebungen auf diesem
Gebiet hier einzeln schildern. Ein Beispiel dafür mag genügen, unter
den Materialien, welche für elektrotechnische Zwecke gebraucht werden,
steUen die Leitungsmaterialien die grössten Werte dar und in den Ge-
schäftsabschlüssen über sie pflegt eine bestimmte Grösse der Leitfähig-
keit ausbedungen zu werden. Infolgedessen werden viele Proben von
Leitungsmaterial bei der Beichsanstalt zur Prüfung eingereicht. Obgleich
schon zahlreiche Apparate und Methoden in der wissenschafblichen
Litteratur beschrieben worden sind, welche speziell die Bestimmung
der Leitungsfahigkeit zum Zweck haben, so entsprach doch keiner
dieser Apparate den für unseren Zweck zu steUenden Anforderungen.
Um diesem Mangel abzuhelfen, wurde der in der Fig. 1 dargestellte
Apparat konstruiert und in der Reichsanstalt selber gebaut. Derselbe
erleichtert und sichert die Bestimmung der Leitfähigkeiten von Metall-
staben und Drähten sehr erheblich und hat schon seit einigen Jahren bei
den Arbeiten der Reichsanstalt gute Dienste geleistet. Das Wesentliche
des Apparates besteht, kurz zusammengefasst , in folgenden Stücken:
Es ist ein 70 cm langes Stück des zu untersuchenden Leiters erforderlich.
Dieses wird an seinen Enden zwischen zwei am Deckel des Apparates
befindlichen Klemmen eingespannt oieir bei einem Querschnitt von
mehr als ^/s Quadratcentimeter an dem einen Ende mit einer die eine
Klemme ersetzenden Kupferplatte verlötet. Bei dem Schliessen des
Deckels wird das Probestück in ein Petroleumbad herabgelassen, welches
durch ein von einem Elektromotor angetriebenes Flügelrad in fort-

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Neuere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 119

währenden Umlauf gesetzt und durch elektrische Heizung auf ver-
schiedenen Temperaturen gehalten werden kann. Darauf werden zwei
in einem Abstände von 50 cm fest miteinander verbundene Schneiden
durch Drehen einer Schraube an den Probestab angedrückt und das
zwischen denselben liegende Stück des Pi-obestabes nach der Thomson-
schen Methode, mit einem der drei ebenfalls an den Deckel des
Apparates angebrachten Starkstronmiesswiderstände aus Manganin-
blech verglichen. Die Querschnitte der Verbindungsleitung und der
Messwiderstände gestatten Messströme von einigen Hundert Ampere
anzuwenden. Dadurch wird auch bei sehr geringem Widerstand des
Probestückes noch genügende Empfindlichkeit der Messung erreicht.

In ähnlicher Weise werden auch in anderen Richtungen Ver-
besserungen der Prüfungsmethoden und der dabei benützten Apparate
angestrebt, ich will mich jedoch hier nicht länger bei diesen Einzel-
heiten aufhalten, sondern mich gleich zu dem zweiten Thätigkeits-
gebiete, den systematischen Arbeiten wenden. Um die Ziele der
neueren Arbeiten auf diesem Oebiete darzulegen, bin ich genötigt,
zunächst auf die früheren, im wesentlichen abgeschlossenen Arbeiten
einen Bückblick zu werfen.

Die erste Aufgabe des elektrotechnischen Laboratoriums war, ein
Messverfahren aufzustellen, welches für die Aichimg der technischen
Strom- und Spannungsmesser in der Beichsanstalt sowohl, wie in den
Fabriklaboratorien geeignet sein musste, die für dieses Verfahren er-
forderlichen Normalapparate anzugeben und in zuverlässiger Form mit
amtlicher Beglaubigung in Verkehr zu bringen. Die Anforderungen,
welche an die Normalapparate für technische Zwecke zu stellen sind,
bestehen namentlich darin, dass sie eine Genauigkeit der Messung von
mindestens V^ooo zulassen und dass sie keine Teile besitzen, die bei
der Versendung oder regelrechtem Gebrauche Aenderungen erfahren
können, welche Abweichungen in den Angaben über die genannte
Grenze hinaus veranlassen könnten. Die zur Zeit der Gründung der
Reichsanstalt in Gebrauch befindlichen Messapparate konnten für diesen
Zweck nicht für brauchbar erachtet werden. Für den technischen
Gebrauch bediente man sich damals fast ausschliesslich solcher Strom-
und Spannungsmesser, bei denen ein bewegliches Stück Eisen durch
die elektromagnetische Kraft einer Stromspule angezogen wird. Mit
solchen Apparaten erreicht man eine Genauigkeit von etwa einem
Prozent. Auch mit besonders sorgfältig hergestellten Apparaten
dieser Bauart kommt man namenÜich wegen der Hysteresis des Eisens
nicht viel weiter. Im Laboratorium verwendete man daher für die

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120 ^ Fenssner.

Strom- und Spannungsmessungen noch andere Apparate, in Deutsch-
land namentlich die Torsionsgalvanometer und Torsionsdjnamometer von
Siemens & Halske, in Oesterreich das dem Siemensschen ähnlich gebaute
Torsionsdjnamometer von Ganz & Comp, und in England die Strom-
wagen von WiUiam Thomson. Bei allen drei Arten wird das Ergeb-
nis der Messung an einer Zeigerstellung direkt abgelesen oder mittels
derselben berechnet. In den oberen Lagen der Skala genügte die
Empfindlichkeit der Messung wohl der oben genannten Anforderung
im allgemeinen, in den unteren Skalenlagen war sie dagegen eine zu
kleine. Namentlich besitzen alle genannten Apparate aber so yiele
leicht veränderliche Teile, dass immer eine Controle der Eonstante
mittels des Silbervoltameters an Ort und Stelle vorgenommen und
von Zeit zu Zeit wiederholt werden musste.

Die schwierige und zeitraubende silbervoltametrische Messung
sollte für die Technik vor allen Dingen entbehrlich gemacht werden.
Nur durch die Ausbildung einer neuen Messmethode und neuer Apparate
liess sich dies erreichen. Es wurde ein Eompensationsverfahren ge-
wählt, d. h. ein solches Verfahren, bei dem zwei elektromotorische
Kräfte so gegeneinander geschaltet werden, dass ihre Wirkung auf
ein Galvanometer sich aufhebt.

Eompensationsmethoden waren bis dahin nicht viel für tech-
nische Messungen verwandt worden. Das verbreitetste elektrotech-
nische Taschenbuch der damaligen Zeit sagt, nachdem alle anderen
Methoden der Spannungsmessung abgehandelt sind, über dieselbe nur:
,Die Eompensationsmethoden sind weniger genau, in manchen Fällen
gar nicht anwendbar und obendrein schwierig und langwierig in der
Handhabung.''

Durch eine sorgfältige Durchbildung von Verfahren und Apparat
unter Benützung der inzwischen gemachten technischen Fortschritte
im Apparatenbau wurde erreicht, dass das neue Eompensationsverfahren
die genaueste Messmethode für fast alle in der Praxis vorkommenden
Stromstärken und Spannungen darstellt, dass alle Messungen mit einem
Apparat ausgeführt werden können und dass das Resultat ohne irgend
welche Umrechnung oder Eorrektionen an der Einstellung des Apparates
abzulesen ist.

Da ausser der ursprünglichen Beschreibung des benützten Eom-
pensationsapparates über das Verfahren von unserer Seite noch nichts
Näheres veröffentlicht worden ist, möchte ich die leitenden Gesichts-
punkte für dasselbe hier kurz auseinandersetzen.

Das Verfahren liefert zunächst Spannungsmessungen; die Strom-

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Nenere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 121

starken werden bei demselben durch Messung der Spannung an Wider-
ständen ermittelt, Widerstände werden umgekehrt bestimmt aus der
Spannung, welche bei bekannten Stromstärken zwischen den Endpunkten
derselben herrschen.

Der Eompensationsapparat besteht aus einem Widerstandssatz, der
mit einer Einrichtung verbunden ist, welche genau erkennen lässt, wenn
eine bestimmte Stromstärke — in der Regel 1 Milliampere — durch
den Apparat hindurchgeht. Dadurch ist ein Mittel an die Hand ge-
geben, die Stromstärke durch Aenderung der eingeschalteten Wider-
standsbetrage genau auf 1 Milliampere einzuregulieren. Zur Erkennung
der richtigen Stromstärke dient ein empfindliches Galvanometer, welches
mit einem Glarkschen Normalelement und einem Stromschlüssel mit
Yorkontakt und Ballastwiderstand im Nebenschluss zu einem Teil des
Widerstandssatzes liegt. Der Widerstandsbetrag, von welchem in dieser
Weise abgezweigt werden soll, wird zuerst eingestellt und zwar wird
er in Ohm lOOOmal so gross gemacht, als wie die Spannung des
Normalelements in Volt beträgt. Diese Spannung sei z. B. 1,4340 Volt,
dann schaltet man von dem Widerstandssatz 1434 Ohm zwischen
den Abzweigpunkten des Nebenschlusses ein. Geht gerade ein Milli-
ampere durch den Widerstandssatz, so ist der Spannungsabfall in
dem Teile, zu welchem das Galvanometer im Nebenschluss liegt, genau
der elektromotorischen Kraft des Normalelements gleich. Da die beiden
Spannungen einander entgegen geschaltet sind, kehrt das Galvanometer
auf seine Nulllage zurück, sobald die Einregulierung auf 1 Milliampere
genau ausgeführt ist. Die richtige Einregulierung des Stromes lässt
sich auch mit einem Galvanometer von mittlerer Empfindlichkeit leicht
bis auf V^oooo genau erkennen.

Die Stromstärke von 1 Milliampere, welche durch den Apparat
geht, kann man nun entweder den Klemmen, deren Spannung ge-
messen werden soll, selber entnehmen oder auch eine EUlfsbatterie
für diesen Zweck heranziehen. Im ersten Falle, welcher das ein-
gehe Kompensationsverfahren heissen mag, wird soviel Widerstand
in den an die betreffenden Eilemmen angelegten Messstromkreis ein-
geschaltet, dass die Stromstärke in demselben genau ihren Normal-
wert von 1 Milliampere annimmt. Die zu messende Spannung ist
dann dem tausendsten Teil des eingeschalteten Widerstandsbetrags
numerisch gleich.

Im Prinzip unterscheidet sich dies Verfahren von demjenigen
der gewohnlichen technischen Spannungsmesser nur dadurch, dass man
hier einen festen Widerstand, verbunden mit einem Apparat, benützt,

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122

K. Feussner.

der die in demselben durch die zu messende Spannung erzeugte —
und daher veränderliche — Stromstarke angibt, dort einen Apparat
hat, der einen festen Wert der Stromstärke anzeigt, verbunden mit
einem von Hand variabeln Widerstände.

In dem zweiten Fall, den wir das doppelte Eompensationsver-
fahren nennen wollen, wird die Stromstärke von 1 Milliampere einer
Hilfsbatterie entnommen. Der Hinzutritt dieser Batterie vergrössert
die erforderlichen instrumentellen Hilfsmittel nicht unerheblich, bietet
aber den Vorteil, dass auch bei schwachen Stromquellen keine Aen-
derung der Spannung durch Anlegen des Apparates eintritt und dasa
der Widerstand der Zuleitungen zum Messapparate ganz unberück-
sichtigt bleiben darf. Dieser letztere Umstand ermöglicht mit dem fest
aufgestellten Eompensationsapparate Spannungen, Stromstärken und

Fig. 2.

Widerstände zu messen, welche mehrere Kilometer weit entfernt sein
können, sobald man nur zwei gut isolierte Drähte dorthin ziehen kann.

Für den praktischen Gebrauch dürfte es das zweckmässigste sein^
alle Spannungen unter 10 Volt, und demnach auch alle Stromstärken
und Widerstände, mit Hilfsbatterie, die höheren Spannungen nach der
ersteren Methode zu messen.

Dem Prinzip nach besitzt das doppelte Kompensationsverfahren
viel Aehnlichkeit mit der Messung einer gegebenen Länge mittels
eines Massstabes. Der Widerstandssatz, durch den ein konstanter
Strom geht, bildet eine Spannungsskala, deren Einrichtung man sich
wohl am leichtesten vorstellt, wenn man ihr mechanisches Gegenstück
in Form eines Längenmesswerkzeuges oder Schiebleere der in Fig. 2
dargestellten Einrichtung betrachtet. Auf einem Stabe sind nach
links fortlaufend 9 dem und auf einem zweiten Stabe nach rechts
fortlaufend 9 cm abgeteilt. Die Stäbe berühren sich mit ihren Null-
punkten und werden hier etwa durch eine Feder, welche auf der

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Neuere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 123

rechten Seite der Figur angedeutet ist, in der Weise zusammenge-
drückt, dass zwischen die beiden Nullpunkte noch kleinere Teile —
etwa in Form entsprechend dicker Bleche — bis zu einem Betrage von
^/lo, '/loo imd ^^/looo eines Gentimeters eingeschoben werden können.
Auf jeder Teilung ist ein senkrecht zu ihr stehender Schenkel ver-
schiebbar, welcher immer nur auf einen der Teilpunkte eingestellt
werden kann. Zwischen diese beiden Schenkel kommt die zu messende
Lange A B zu liegen. Der Punkt A wird an den Schenkel I ange-
drückt und dieser Schenkel so weit yerschoben bis der Punkt B vor
die zweite Skala zu liegen kommt. Nun wird auch der zweite Schenkel
angeschoben. Dieser berührt den Endpunkt B nicht unmittelbar, son-
dern vermittelst eines Fühlhebels. Man schiebt nun, je nachdem der
Zeiger des Fühlhebels nach rechts oder links zeigt, Vio Vioo und
Vi 000 eines Gentimeters zwischen die Nullpunkte ein oder zieht solche
kleine Teile heraus.

Die mechanische Ausführung eines solchen Messapparates für
Längenmessung würde zwar auf Schwierigkeiten namentlich bezüglich
der Einschiebung der kleinen Teile stossen, bei dem elektrischen Apparat
geht dies jedoch sehr gut. Den beiden Massstäben entsprechen die
beiden Eurbelrheostaten des Eompensationsapparates. In dem einen
springt die Spannung bei Stromdurchgang von 1 Milliampere um je
1 Volt, in dem anderen um je 0,1 Volt. Zwischen den Kurbelrheostaten
hegt eine Reihe von Widerständen in Beträgen von 50 bis 0,1 Ohm, also
mit Spannungsabfall von 0,05 bis 0,0001 Volt, welche durch Stöpsel
kurzgeschlossen und dadurch sehr einfach aus der Reihe herausge-
nommen werden können. Die beiden Kurbeln entsprechen den Schen-
keln der vorher beschriebenen Schiebleere; durch sie werden die
Punkte A und B, deren Spannungsdifferenz ermittelt werden soU, mit
dem Widerstandssatz verbunden. Bei der einen Kurbel geschieht die
Verbindung unmittelbar, bei der anderen unter Einschaltung von
Gralvanometer und Stromschlüssel. Das Galvanometer entspricht genau
dem vorher erwähnten Fühlhebel, nur arbeitet es viel sicherer und
empfindlicher als die mechanische Einrichtung.

Aus dieser Nebeneinanderstellung der elektrischen Messung mit
einer mechanischen werden Sie sehen, dass die Methode der Ver-
gleichimg einer gegebenen elektrischen Spannung mit der durch den
Eompensationsapparat dargestellten Spannungsskala erheblich sicherere
und genauere Ergebnisse liefern muss, als bei der Vergleichung einer
Länge mit einem Massstabe erreichbar sind; dass wir also eine der
vollkommensten Präzisionsmessmethoden hier vorliegen haben. Unsere

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124 K. FeuBsner.

Spannungsskala besitzt noch einen weiteren Vorzug. Yergrössert man
die Stromstärke im Kompensationsapparat von 1 Milliampere auf
10 Milliampere — was noch ohne weiteres zulässig ist — so wächst
auch die Spannung an jedem einzelnen Widerstand genau auf das
lOfache. Die Wirkung ist also dieselbe, als wenn wir im stände
wären, einen Metermassstab mit Unterteilungen bis auf ein Hundert-
tausendstel seiner Länge plötzlich in einen Zehnmetermassstab mit
der entsprechenden Unterteilung zu verwandeln. Durch Herabsetzung
der Stromstärke können wir nach der anderen Richtung noch weiter
gehen, indem wir statt mit 1 Milliampere mit ^jio oder auch nur mit
^100 Milliampere arbeiten. Die Empfindlichkeit der gebräuchlichen
Spiegelgalvanometer reicht auch bei so kleinen Stromstärken noch
aus, die Yergleichung bis auf die kleinsten Teile der Skala mit Sicher-
heit zu erstrecken, unser Massstab kann also der Grössenordnung
der zu messenden Spannung im Verhältnis von V^ooo angepasst werden.

Kleinere elektromotorische Kräfte, von den kleinsten überhaupt
galvanometrisch erkennbaren beginnend bis zu 10 oder auch mit
grösserer Hilfsbatterie bis 100 Volt, können also nach dem indirekten
Kompensationsverfahren grössere Spannungen bis etwa 500 Volt nach
dem früher beschriebenen direkten Verfahren mit dem Apparate
unmittelbar in Volt gemessen werden. Prinzipiell steht nichts im
Wege, auch noch viel höhere mit dem Apparate in gleicher Weise zu
messen, sobald die betreffende Stromquelle nur einen Strom von
1 Milliampere ohne Aenderung ihrer Kraft auszugeben vermag,
praktisch stehen jedoch die für diesen Zweck erforderlichen hohen
Vorschaltwiderstände in geeigneter Form zur Zeit noch nicht zur Ver-
fügung. Auf diesen Punkt werde ich im Verlauf meiner Ausführungen
zurückkommen.

Die zweite Anwendung des Kompensationsapparates bezieht sich
auf die Messung von Stromstärken. Nach dem Ohmschen Gesetz ist
die Stromstärke gleich der Spannung, dividiert durch den Widerstand,
sowohl im ganzen Stromkreise, wie in jedem einzelnen Abschnitte
desselben. Um die Stromstärke zu ermitteln, kann man daher auch
die Spannung an den Endpunkten eines in den Stromkreis einge-
schalteten Widerstandes von bekanntem Werte messen. Das doppelte
Kompensationsverfahren ist für diesen Zweck ausserordentlich geeignet,
weil bei demselben den Anschlusspunkten kein Strom entnommen
wird, die Zuleitungen zu dem Apparat beliebig lang und dünn sein
können und der Widerstand des angelegten Messapparates für den
Hauptstromkreis nicht in Bechnung gezogen zu werden braucht. Man

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Neuere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 1 25

bedurfte für diesen Zweck jedoch einer bis dahin wenig angewandten
und darum konstruktiv noch nicht ausgebildeten Gattung von Apparaten,
der Starkstrommesswiderstände.

Eine dritte Anwendung des Eompensationsapparates ist die zur
Messung von Widerständen. Elektrische Widerstände pflegt man
bekanntlich mittels einer Stromverzweigung, welche unter dem Namen
der Wheatstoneschen Brücke bekannt ist, zu messen. Diese Methode
versagt jedoch, wenn die zu messenden Widerstände von gleicher oder
gar kleinerer Grössenordnung als ihre Yerbindungsleitungen imd als
die Vergleichswiderstände der Brücke selber sind. In der Technik
handelt es sich aber gerade häufig um sehr kleine Widerstände, z. B.
Dynamomaschinen -Anker, starke Yerbindungskabel, Kupferschienen,
und ähnliche für den Durchgang starker Ströme berechnete Kon-
struktionsstücke. In solchen Fällen wird das Kompensationsverfahren
wieder mit Vorteil angewandt. Man schickt einen kräftigen Strom, am
besten den normalen Betriebsstrom durch den zu messenden Wider-
stand, schaltet ausserdem noch einen Starkstrommesswiderstand in den
Stromkreis ein^ und misst die Spannung an den Enden der beiden Wider-
stände in der vorher beschriebenen Weise. Das Verhältnis der Span-
nungen multipliziert mit dem Werte des benützten Starkstrommess-
widerstandes liefert den gesuchten Wei*t. Ausserdem, dass man auf diese
Weise Widerstände leicht messen kann, auf welche Brückenmethoden gar
nicht oder doch nur mit grössten Schwierigkeiten angewendet werden
können, hat man noch den Vorteil, dass man mit der für die Apparate
normalen Stromstärke arbeiten kann und daher auch die wirklich
während des Betriebes vorhandene Grösse des Widerstandes findet.

Die Betrachtung der elektrischen Messmethode der Reichsanstalt
hat uns also die Mittel gezeigt, durch welche ein Messverfahren,
welches bisher nur bei wissenschaftlichen Untersuchungen benützt
worden war, für eine allgemeine Anwendung in der Praxis geeignet
gemacht wurde. Diese Mittel waren, um es noch einmal zusammen-
zufassen:

1. Einführung der doppelten Kompensation.

2. Anwendung von Widerständen, Stromstärken imd Spannungen,
die genau nach Ohm, Ampere und Volt abgeglichen, bezw. bekannt sind.

3. üebergang zu hohen Widerständen und kleinen Stromstärken
für den Messstromkreis.

4. Konstruktion geeigneter Messapparate.

Sie sehen ferner, dass alle elektrischen Normalmessungen nach
dieser Methode auf Messwiderstände gegründet sind. Auf der einen

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126 K. Feussner.

Seite ist dies die Skala von Scbwachstrommesswiderstanden, welche
wir als Kompensatioiisapparat bezeichnet haben, auf der anderen Seite
eine Anzahl von einzelnen Starkstrommesswiderständen.

Die ZurttckfÜhrwig auf die Messwiderstände ist der leitende Ge-
danke für das Vorgehen, weil unter allen Arten elektrischer Grössen
ein Leitungswiderstand am besten und dauerhaftesten in einem
materiellen Gegenstand verkörpert und als beglaubigter Apparat aus-
gegeben werden kann. Immerhin war jedoch eine Reihe experi-
menteller und konstruktiver Aufgaben zu lösen, um den Messwider-
ständen denjenigen Grad von ünveränderlichkeit und Leistungsfähig-
keit zu sichern, welche von den Fundamentalapparaten für die
elektrischen Messungen gefordert werden muss, wenn man die gleiche
Genauigkeit, wie etwa diejenige der Längenmessung ist, von den»
elektrischen Messungen fordert.

Bei der Längenmessung ist einer der schwierigsten Punkte der
Einfluss der Temperatur.

Stahl dehnt sich bei der Erwärmung um 1 ® C. um etwa
10 Millionstel seiner Länge, Messing um etwa 20 Millionstel aus.
Der elektrische Widerstand wächst dagegen durch 1 ® C. Temperatur-
erhöhung bei Kupfer und fast allen reinen Metallen um etwa 4000 Mil-
lionstel seines Betrages, bei den Legierungen, welche bis dahin für
elektrische Widerstände benützt wurden, mindestens um 200 Millionstel.
Alle Messungen, welche mit Hilfe von Widerständen gemacht wurden,
mussten daher in ausserordentlich hohem Masse von der Temperatur
dieser Widerstände beeinflusst werden. Dieser umstand ist um so
schwerer wiegend, als ein Widerstand ein Apparat ist, welcher elek-
trische Energie in Wärme umwandeln soll, sich also bei dem Ge-
brauch notwendigerweise erwärmt. Bei Starkstromwiderständen ist
auch bei Anbringimg besonderer Kühlvorrichtungen die Erwärmung
in der Regel so stark, dass mit den alten Legierungen der Bau ge-
nauer Messwiderstände für starke Ströme kaum möglich oder wenigstens
doch der Gebrauch derselben wegen der erforderlichen Beobachtung der
Temperatur und der Korrigierung der Werte entsprechend dieser Beob-
achtung sehr erschwert war. In diesem umstände ist einer der Gründe
zu sehen, welche früher die Ausbildung der Kompensationsmethode
zu einem für die Technik geeigneten Messverfahren verhindert hatten.

Bei den Schwachstromwiderständen ist zwar die Erwärmung
durch den Strom in der Regel nicht erheblich, dieselben besassen
aber auch zum Teil einen wenigstens für Präzisionsmessungen sehr
unangenehmen Uebelstand, indem sie ihren Widerstandswert im Laufe

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Neuere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 127

der Jahre auch bei der sorgfälidgsten Behandlung merklich änderten.
Es war infolgedessen schwierig, den Wert von Normalwiderständen
aus festem Metall auf längere Zeit mit genügender Genauigkeit zu
Terbürgen.

An diesem für die Aichung von Widerständen besonders miss-
lichen Punkte setzten die Arbeiten der Reichsanstalt zunächst ein.
Es wurden aus einer grösseren Anzahl von Legierungen, welche für
elektrische Widerstände im Gebrauch waren oder geeignet erschienen,
Probewiderstände verschiedener Art hergestellt und die Aenderungen
des Wertes, welche dieselben unter der gleichen, nach mehreren Rich-
tungen variierten Behandlung zeigten, möglichst sorgfältig ermittelt.
Die Beobachtungen ergaben, dass sich das für Widerstandszwecke am
meisten benützte Neusilber rücksichtlich der dauernden Widerstands-
änderungen besonders ungünstig verhält, dass aber das ähnlich zu-
sanunengesetzte Metall, welches zu den Reichsnickelmünzen verwandt
und unter dem Namen „ Patentnicke] '^ in den Handel gebracht wird,
ein ganz anderes Verhalten zeigt. Widerstände aus Neusilber er-
höhen ihren Wert fortwährend. Wenn die Apparate sehr sorgfältig
aufgehoben und nur mit schwachem Strome gebraucht werden, ist
diese Zunahme zwar eine recht langsame, war aber immerhin in allen
Fallen nachzuweisen. Bei stärkerer Beanspruchung mit elektrischem
Strom oder bei Erwärmung auf anderem Wege ist die Zunahme eine
bedeutend raschere. Der Widerstand nähert sich dabei nicht einem
bestimmten Werte, sondern wächst ohne Grenze fort. Gleichzeitig
tritt auch eine tiefgreifende Veränderung des Materials in mechanischer
Hinsicht ein. Bei dem Verweilen auf hoher Temperatur wird es bald
so brüchig, dass man es zwischen den Fingern zerreiben kann und
auf dem Bruche leicht zwei schon durch die Farbe verschiedene Metall-
sorten unterscheidet. Die Widerstandsmessung zeigt nun, dass jene
ümlagerung der Bestandteile der Legierung, welche sich bei hoher
Temperatur verhältnismässig rasch vollzieht, bei gewöhnlicher Tem-
peratur zwar sehr langsam vor sich geht, aber doch nicht ganz zum
Stillstand kommt und im Lauf der Jahre für feine Messungen be-
trächtliche Veränderungen verursacht, die sich auf Hundertstel-Prozent
belaufen können.

Das Patentnickel verhält sich anders. Eine aus diesem Material
hergestellte Widerstandsrolle ändert sich in der ersten Zeit nach dem
Wickeln auch etwas, aber in umgekehrtem Sinne, als Neusilber. Die
Widerstandsabnahme wird durch Erhitzen ebenfalls beschleunigt, hört
aber auch bei höherer Temperatur nach einiger Zeit auf. Als prak-

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128 K. FeuBsner.

tische Regel für die Anfertigung von Messwiderstanden hat sich aus
den Versuchen ergeben, dass, wenn man solche Widerstände nach der
Herstellung 24 Stunden lang auf 120 bis 130^ G. erhitzt, später in-
folge von Erwärmungen durch den Strom, welche 50 bis 60^ nicht
überschreiten, keine merklichen Aenderungen des Widerstandsbetrages
mehr eintreten. Man hat demnach zwischen dauerhaften und ver-
änderlichen Metalllegierungen zu unterscheiden. Der Grund für das
verschiedene Verhalten ist in der Zusammensetzung zu suchen. Patent-
nickel, das Metall der Beichsnickelmünzen, besteht bekanntlich aus
Kupfer mit 24 ^/o Nickel. Neusilber ist ähnlich zusammengesetzt, enthält
jedoch häufig weniger Nickel und stets neben den genannten beiden Be-
standteilen noch eine erhebliche Menge Zink. In diesem letzteren Zusatz
ist ohne Zweifel der Ghrund für die Veränderlichkeit des Materials zu
suchen. Der Vorgang in dem Metall ist offenbar derselbe, welchen
man in der Hüttensprache als Seigern, in der Olastechnik als Ent-
glasen bezeichnet, d. h. es scheiden sich allmählich aus dem ursprüng-
lich als homogene Mischung erstarrten Schmelzfluss einzelne Bestand-
teile oder bestimmte chemische Verbindungen in krystallinischer Form
aus. Dass unter den Metalllegierungen die zinkhaltigen diese Neigung
besitzen, während sie den meisten übrigen abgeht, haben auch die
weiteren Untersuchungen von Legierungen bestätigt.

Eine Vergleichung der an verschiedenen Neusilbersorten und an
Patentnickel angestellten Messungen liess ferner eine Abnahme der
Veranderliolikeit des spezifischen Widerstandes mit der Tem-
peratur bei steigendem Nickelgehalt erkennen. Danach war zu er-
warten, dass diese fdr Messwiderstände so überaus nachteilige Eigen-
schaft sich durch Aenderung der Bestandteile und Mengenverhältnisse
der bisher angewandten Legierungen verringern liesse.

Zur Untersuchung dieser Verhältnisse wurde eine Reihe von
Legierungen aus Kupfer mit stufenweise steigendem Nickelgehalt durch
die Firma Basse & Selve in Altena angefertigt. Die Messungs-
ergebnisse an dieser Reihe sind in der Fig. 3 dargestellt. Die zwölf
untersuchten Legierungen sind hier nach steigendem Nickelgehalt von
links nach rechts angeordnet, so dass je 1 ^/o Nickel ein Abstand von
1,2 mm vom linken Rande entspricht. Zunächst sind die spezifischen
Widerstände der Materialien als Ordinaten eingetragen. Die Ver-
bindungslinie der Endpunkte bildet die mit p bezeichnete Kurve. Die-
selbe steigt von dem dem reinen Kupfer eigenen kleinen Widerstände
anfangs fast gradlinig mit dem zunehmenden Nickelgehalte an, wird
bei 46®/o Nickel etwa horizontal und fällt von 62®/o Nickel zu dem

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Neuere elektrotecho. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Beichsanstalt. 129

dem reinen Nickel zukommenden Werte ab. Die Aenderung des
spezijBsehen Widerstandes mit der Temperatur ist durch die mit a be-
zeichnete Kurve dargestellt. Diese fallt anfangs schnell, später lang-
samer, geht kurz vor 40 ^/o Nickel etwas unter die Nulllinie und
steigt dann annähernd gradlinig zu dem den reinen Metallen zu-
kommenden Anfangswerte wieder an. Es ist demnach möglich, durch

Fig. 3.

Anwendung einer geeigneten nickelreichen Eupferlegierung die Ver-
änderlichkeit des Widerstandswertes mit der Temperatur ganz zu
beseitigen.

Eine Legierung von 40 ^/o Nickel und 60®/o Kupfer wird im
Anschluss an diese Untersuchungen von der Firma Basse & Selve
in Altena unter dem Namen Konstantan als Material ftir elektrische
Widerstände in den Handel gebracht.

Dieses Material verdient wegen seiner grossen Festigkeit, Dehn-
barkeit, Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einflüsse und geringe
Wärmeleitung auch Beachtung für viele andere technische Zwecke.

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130

Bereits bevor wir diese Untersucliungeii an den Nickelkupfer-
legierungen, deren Herstellung den Werken anfangs grosse Schwierig-
keiten und Zeitverlust verursachten, zu Ende fOhren konnten, hatten

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Neuere elektrotecbn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 131

wir noch mit einer anderen öruppe von Legierungen, nämlich denen
des Kupfers mit dem Mangan Versuche angestellt. Mangan steht
dem Nickel bekanntlich in seinen chemischen Eigenschaften nahe.
Unter dem Namen Manganbronze sind verschiedene Legierungen des-
selben mit Kupfer für Maschinenbauzwecke im Handel. In Deutsch-
land werden solche Legierungen als Spezialität von der Isabellenhütte
bei Dillenburg hergestellt. An ähnlichen Legierungen, nämlich solchen
aus Ferromangan mit Kupfer und Nickel, hatte Herr Weston in Newark
bereits früher nach einem amerikanischen Patente einen negativen
Temperaturkoeffizient beobachtet.

Von der Isabellenhütte erhielten wir Mangankupferlegierungen
mit verschiedenem Mangangehalt. Die Ergebnisse der Untersuchung
derselben auf spezifischen Widerstand und Temperaturkoeffizient sind
in Fig. 4 in derselben Weise wie vorher bei den Nickelkupfer-
legierungen dargestellt. Die Messungen konnten hier jedoch nur bis
zu Legierungen mit 30 ^/o Mangan ausgedehnt werden, da mangan-
reichere Legierungen sich nicht mehr zu Draht verarbeiten liessen.
Der Manganzusatz beeinflusst den spezifischen Leitungswiderstand und
den Temperaturkoeffizient in ähnlicher Weise wie ein etwa 2^/smal
so grosser Nickelzusatz. Die Kurve des spezifischen Widerstandes
steigt daher bedeutend steiler an, die des Temperaturkoeffizienten
fällt sehr schnell ab. Schon bei 8 °/o Mangan ist die letztere der Null-
linie sehr nahe, geht aber bei grösserem Mangangehalt für gewöhnliche
Temperaturen nicht unter diese Linie herab. Für etwas höhere Tem-
peraturen erlangt der Temperaturkoeffizient auch hier kleine negative
Werte. In der Figur ist die zweite Hälfte der Kurve doppelt ge-
zeichnet, entsprechend der Aenderung des spezifischen Widerstandes mit
der Temperatur in der Nähe von 0^ und von 100® C.

Diu-ch diese Untersuchungen lernten wir also zwei Gruppen von
Legierungen kennen, innerhalb deren die Abhängigkeit des Wider-
standes von der Temperatur für bestimmte Zusammensetzungen praktisch
verschwindet. Die Prüfung auf Konstanz ergab, dass beide Gruppen
sich dem Patentnickel entsprechend verhalten, also zu den dauerhaften
Legierungen gehören.

Für die Verwendung als Widerstandsmaterial kommt weiter die
thermoelektrische Kraft in Frage. Ich möchte auf diese Eigenschaft
hier gleich etwas näher eingehen, weU wir später noch einmal darauf
zurückgreifen müssen und überhaupt die Verwendung der Thermo-
kräfte zu Temperaturmessungen in der nächsten Zukunft voraussicht-
lich in allen Zweigen der Technik Anwendung finden wird.

Sammlung elektrotechnischer Vorti^ge. I. 10

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132 K- Feussner.

Erwärmt man ein Stück AB eines Leiters auf der einen Seite,
während die andere auf niedriger Temperatur bleibt, so entsteht in
dem Leiter bekanntlich eine elektromotorische Kraft, welche man
thermoelektrische Kraft nennt. Dieselbe ist gleich der Temperatur-
differenz der beiden Enden T^ — Tb multipliziert mit einer Konstanten K,
welche vom Material des Leiters abhängt. Verbinde ich die beiden
Enden A und B des Leiters, dessen eines Ende ich in einer Flamme
erhitzt habe, durch Drähte mit einem Stromzeiger, z. B. einem Weston-
sehen Milüvoltmeter, so wird dieses einen Ausschlag zeigen oder auch
in der Nulllage bleiben, je nachdem der Leiter AB aus demselben
oder aus einem anderen Material besteht als die Zuleitungsdrahte.
Ich habe den Stromzeiger an jeder Klemme mit einem Zuleitungsdraht
aus Kupfer und einem zweiten aus Konstantan versehen. Die freien
Drahtenden sind zu einer Schleife gebogen. Lege ich einen Leiter
AB aus Kupfer, welcher an der Seite A erwärmt worden ist, in die
kupfernen Zuleitungsdrahte, so sehen Sie keinen Ausschlag, lege ich
ihn in die Konstantandrähte, so sehen Sie einen kräftigen Ausschlag
nach Unks, nehme ich dagegen einen Leiter aus Konstantan und lege
ihn in die Kupferdrähte, so werden Sie einen Ausschlag nach der
rechten Seite bemerken, während bei dem Einlegen in die Kon-
stantandrähte der Zeiger auf Null bleibt. Die Erklärung ergibt sich
bereits aus dem Gesagten : In dem auf der Seite A zur Temperatur Tl
erhitzten Kupferleiter AB haben wir eine elektromotorische Kraft

(Ta TB)Kca.

Legen wir diesen Leiter in die kupfernen Leitungsdrähte ein,
80 erwärmt sich der Berührungspunkt des Drahtes bei A sofort auf
die Temperatur des Endes A und wir erhalten in diesem Zuleitungs-
draht wieder eine elektromotorische Kraft, welche gleich

(TA-TB)Ka,

ist, aber umgekehrte Richtung wie die erste besitzt, dieser also in dem
Stromkreise das Gleichgewicht hält. Legen wir den Leiter in die
Konstantandrähte, so erwärmt sich der Berührungspunkt ebenfalls
auf die Temperatur Ta, die elektromotorische Kraft in diesem Draht
ist aber gegeben durch den Ausdruck

(Ta — TB)Kc9t

und die elektromotorische Kraft im ganzen Kreise durch

(Ta-Tb) (Ken — Kcrt).

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Neuere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 133

Die wirksame elektromotorische E[raft ist daher gegeben durch
die Temperaturdifferenz der Berührungsstellen multipliziert mit der
Differenz der thermoelektrischen Konstanten der in Berührung treten-
den Metalle. In der Praxis hat man es hauptsächlich mit der thermo-
elektrischen Differenz der verschiedenen Metalle gegen Kupfer zu thun,
weü die Stromzuleitungen fast immer aus Kupfer hergestellt werden.

Die elektromotorischen Kräfte sind verhältnismässig klein ;'sie be-
sitzen im allgemeinen eine örössenordnung von einigen Millionstel-
Volt für 1^ Temperaturunterschied. Nichtsdestoweniger müssen sie
bei Messwiderständen für feine Messungen, namentlich bei solchen
für kleine Werte, durch den Bau des Apparates imd durch die Aus-
wahl des Materials sorgfältig vermieden werden.

Von den beiden besprochenen Legierungsgruppen besitzen nun die
Nickellegierungen eine hohe Thermokraft gegen Kupfer, die Mangan-
legierungen eine kleine. In der Kurventafel Fig. 3 sind die Werte
der thermoelektrischen Kräfte gegen Kupfer bei Zimmertemperatur, für
die Nickellegierungen durch die punktiert angegebene Kurve d* ver-
zeichnet. Die Kurve steigt anfangs rasch, dann langsamer und er-
reicht ihr Maximum bei der Legierung mit 46 ^/o Nickel, welche auch den
höchsten spezifischen Widerstand und den grössten negativen Tempe-
raturkoeffizient ergeben hat. Der hier erreichte Wert von + 39 Mikro-
volt für 1 ® C. dürfte die grösste Thermokraft sein, welche zwischen
einem dehnbaren Metall und Kupfer bei Zimmertemperatur bisher be-
obachtet worden ist. Bei dem Konstantan ist sie nur um weniges
geringer, sie beträgt hier etwa 37 Mikrovolt für 1 ® C. Die Mangan-
legierungen besitzen im Gegensatz dazu eine kleine negative thermo-
elektrische Kraft gegen Kupfer im Betrage von etwa 2 bis 3 Mikro-
volt. Durch einen Nickelzusatz zu der Legierung von 2 bis 3 ^/o ,
welcher die sonstigen elektrischen Eigenschaften nicht wesentlich ver-
ändert, kann diese Thermokraft noch fast vollständig ausgeglichen
werden.

Auf Grund dieser Beobachtungen wird nun eine Legierung von
etwa 12 ®/o Mangan mit 2 ^/o Nickel und SQ ^/o Kupfer von der Isabellen-
hütte unter dem Namen Manganin in den Handel gebracht. Sie stellt
das vorzüglichste Material für elektrische Präzisionswiderstände dar,
welches wir bis jetzt kennen. Dasselbe ist allerdings gegen Oxydationen
durch die Luft bei höheren Temperaturen empfindlich und darf des-
halb nur lackiert verwandt werden.

Für Regulier- und Belastungswiderstände sowie für solche Mess-
widerstande, welche zeitweilig hohe Belastungen auszuhalten haben,

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134 K. Feussner.

benützt man aus dem letzteren Grunde besser Konstantan und beseitigt,
wenn es nötig ist, den Einfluss der Thermokraft durch geeignete kon-
struktive Anordnungen.

Mit der Einführung der neuen Legierungen musste eine kon-
struktive Durchbildung der Apparate — zunächst der Normalwider-
stände und der Starkstrommesswiderstände — Hand in Hand gehen.
Ich kann hier nur die hauptsächlichsten Gesichtspunkte, die dabei mass-
gebend waren, kurz andeuten. Um die Unveränderlichkeit der Werte
zu sichern, mussten vor allen Dingen zusanunengesetzte Leiter mit Be-
rührung der EinzeUeiter untereinander als Drahtseile und Drahtgaze von
der Verwendung ausgeschlossen werden. Die Widerstandsdrahte oder
-Bleche, aus denen der eigentliche Widerstand besteht, mussten in die
kupfernen Zuleitungen ohne irgend welche Spalten durch feste metallische
Vereinigung übergeführt werden. Auch Zinnlötung erwies sich an diesen
üebergangsstellen als nicht zuverlässig genug. Vielmehr muss der Apparat
so gebaut werden, dass es möglich war, bei der Herstellung die Ver-
bindungsfugen der Widerstandsleitungen und der Zuleitungen mit
Silberlot glatt ausfliessen zu lassen. Ferner mussten die Apparate fbr
Aufhahme möglichst grosser Energiemengen geeignet gemacht, also mit
möglichst vollkommenen Vorkehrungen für Abführung der entstehenden
Wärme versehen werden. Die Einrichtung der Apparate im einzelnen
ist in einigen Aufsätzen von der Zeitschrift für Instruktion und in den
wissenschaftlichen Abhandlungen der Beichsanstalt, auf welche ich hier
Bezug nehmen muss, beschrieben worden. Durch das Entgegenkommen
der Herren Hartmann und Braun sind femer einige Probestücke
der besprochenen Apparate hier aufgestellt worden, an denen ich die
erwähnten Einrichtungen in Augenschein zu nehmen bitte.

Die Normalwiderstände und Starkstrommesswiderstände bilden,
wie Sie sehen, mit dem Eompensationsapparate ein zusammenhängen-
des System von elektrischen Normalmessapparaten, welches durch
die angegebenen Untersuchungen und Konstruktionen seine erste Aus-
bildung erfuhr. Verschiedene elektrotechnische Firmen und Konstruk-
teure haben sich um die weitere Entwickelung desselben Verdienste
erworben.

Neben den Widerstandsapparaten gebrauchen wir für die Messung
ein Hilfsmittel, welches die Stärke des Stromes im Kompensations-
apparat auf seinen normalen Wert einzustellen gestattet. Zu diesem
Zweck sind vorläufig von uns Clarksche Normalelemente benützt wor-
den. Diese besitzen eine jahrelang unveränderliche elektromotorische
Kraft von rund 1,434 Volt bei 15^ C, dürfen aber nur mit geringen

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Neuere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 135

Stromstärken (nicht über 0,00001 Ampere) beansprucht werden. Richtig
hergestellte Elemente dieser Art weichen von dem Sollwei-t in der
Regel nicht mehr als 0,0001 bis 0,0003 Volt ab. Bei Abweichungen
von mehr als 0,0005 Volt werden die Elemente längere Zeit vor der

Paste aus
Quaeksilb^
ojcyddLsuh
XikksnUat i
Qtucksilhcr

ZinliSiMlfat*
_Zinksulfat'

ThtTtnomHcr

Ausgabe beobachtet, bei Abweichungen von mehr als einem Tausendstel
Volt werden sie nicht mehr beglaubigt.

Die ursprünglich von uns angegebene Form ist in Fig. 5 dar-
gestellt. Die Paste aus schwefelsaurem Quecksilberoxydul, welche das
als positive Elektrode dienende amalgamierte Platinblech umgibt, ist
in eine Thonzelle eingeschlossen. Der die negative Elektrode bildende

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136 K. Feussiier.

Zinkstab ist unten umgebogen und oben mit einem Glasrohre umgeben.
Der Elektrolyt besteht aus einer gesättigten Lösung von schwefel-
saurem Zink, welche bis über die beiden Elektroden mit ErystaUen
dieses Salzes angefüllt ist. In dieser Form haben sich die Clarkschen
Normalelemente in der Praxis bewährt.

Jedoch ist nicht zu verkennen, dass das Normalelement den un-
sichersten Punkt in dem Messsystem bildet, und dass die grosse Ab-
hängigkeit desselben von der Temperatur bei dem Gebrauche lästig
ist. Von den zahlreichen Versuchen zur Verbesserung der Normal-
elemente ist namentlich eine Abänderung, welche von Herrn Weston
in Newark ausgebildet ist, bemerkenswert. Dieser ersetzt das Zink
durch Eadmiumamalgam und das Zinksulfat durch Eadmiumsulfat. Die
elektromotorische Kraft des auf diese Weise hergestellten Westonschen
Normalelementes ist von der Temperatur nur wenig abhängig.

Eingehende Untersuchungen, welche in der Beichsanstalt mit
den Eadmiumelementen angestellt worden sind, haben ergeben, dass
diese Elemente in wissenschaftlichen Laboratorien mit Vorteil an
Stelle der Clarkschen Elemente angewandt werden können, um von
dem Einfluss der Tempei*aturschwankungen des Arbeitsraumes unab-
hängiger zu sein, und dass sie auch für den Gebrauch in der
Praxis insofern einen Vorteil bieten würden, als man durch eine be-
stinmite Bemessung des Eadmiumzusatzes zu dem Amalgam die elektro-
motorische Eraft auf genau 1 Volt bringen kann. Für die Ausgabe
als beglaubigte Elemente eignen sie sich jedoch weniger als die Clark-
elemente. Die letzteren zeigen nämlich bei richtiger Zusammensetzung
mittels reiner Materialien immer dieselbe elektromotorische Eraft tod
1,434 Volt bei 15® C, die Eadmiumelemente können dagegen alle
Werte zwischen 1,00 Volt und 1,02 Volt erhalten. Bei einem Clark-
element erkennt man daher durch eine einmalige Vergleichnng mit
dem Hauptnormal, ob dasselbe richtig hergestellt worden ist imd dem-
entsprechend seine elektromotorische Eraft dauernd unverändert eu
halten verspricht, bei einem Eadmiumelement ist dagegen ein Schluss
auf die ünveränderlichkeit der elektromotorischen Eraft nur nach einer
Wiederholung der Messungen nach langer Zeit möglich.

Vorhin hatte ich gesagt, dass die Normalelemente vorläufig
zur Einstellung des Eompensationsstromes herangezogen worden seien.
Als eigentlicher fundamentaler Normalapparat der elektrischen Spannung
sollten sie weder zum Gebrauche der Beichsanstalt, noch zur Ausgabe
für die Technik dienen; sie sollten vielmehr nur als ein vorüber-
gehendes Aushilfsmittel angesehen werden, welches nur so lang eine

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Neuere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 137

Berechtigung hat, bis die Instrumententechnik uns einen vollkom-
meneren Apparat an die Hand gibt. In einem galvanischen Ele-
mente finden auch im offenen Zustande immer chemische Umsetzungen
statt, welche schliesslich zu einer Aenderung der elektromotorischen
Kraft und zu völliger Erschöpfung derselben führen müssen. Es
dürfte sich nun nicht allzuschwer eine kleine Stromwage bauen
lassen, welche die eine bestimmte Stromstärke, die ftlr unsere Zwecke
in Frage konmit, mit grosser Schärfe erkennen Tässt. Ein solcher
Apparat würde vor den Normalelementen erhebliche Vorzüge haben.
Der Bau von Präzisionsstromn^essern hat in der neuesten Zeit so
erhebliche Portschritte gemacht, dass wir wohl erwarten dürfen,
auch für den genannten Zweck bald einen geeigneten Apparat zu er-
halten.

Die bisher besprochenen Arbeiten verfolgten in erster Linie den
Zweck, für die Reichsanstalt das Normalmessverfahren für Gleichstrom
von niederer Spannung durchzubilden und zu sichern. Der Einfluss
derselben erstreckte sich in der Folge allerdings weiter. Demnächst
erwuchs der ßeichsanstalt nun die Aufgabe der Messung von hoch-
gespanntem Gleichstrom und von Wechselstrom von niedriger und
hoher Spannung eingehendere Beachtung zuzuwenden. Diese Arbeiten
sind gegenwärtig noch in den Anfängen der Entwickelung begriffen,
sodass ich nur Einzelheiten daraus hervorheben kann. Im ganzen
besteht dabei das Bestreben, das vorher beschriebene Normalmassver-
fahren, soweit es angängig ist, auch auf die letztgenannten Gebiete
zu übertragen.

In der Technik "gewinnt die Anwendung hochgespannter Ströme
zur Zeit eine rasche Verbreitung. Es sind dies jedoch fast aus-
schliesslich Wechselströme. Die Form des Wechselstromes bringt
nun für genaue Untersuchungen sehr erhebliche Komplikationen
mit sich, so dass es wünschenswert ist, bei den Prüfungs- und
Aichungsarbeiten immer vom Wechselstrom von hoher Spannung auf
hochgespannte Gleichströme zurückgreifen zu können. Während es
nun bei Wechselstrom verhältnismässig leicht ist, durch Umformer
hohe Spannungen herzustellen, bietet dies bei Gleichstrom erhebliche
Schwierigkeiten. Dazu trägt bei, dass von Maschinen gelieferter
Gleichstrom für Messungszwecke schon bei niedriger Spannung wenig
geeignet, bei hohen Spannungen aber für viele Zwecke geradezu un-
brauchbar ist. Dadurch wurde uns die Herstellung einer Hoch-
spannungsbatterie nahe gelegt. Dieselbe sollte mindestens die Span-
nimg, welche in Hochspannungsanlagen gegenwärtig angewandt wird,

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138 ^' Feusener.

herzustellen gestatten und dabei Ströme von 0,1 Ampere bei normaler
Entladung ausgeben können. Für so hohe Leistungen konnten nur
Bleiakkumulatoren in Frage kommen. Bisher waren dieselben aller-
dings bei den Versuchen, hohe Spannungen mit denselben herzustellen,
inmier bald zu Grunde gegangen. Die Ursache für diese Erscheinung
ist wohl darin zu suchen, dass die Schwefelsäure bei der Ladung
durch die Gasblasen mitgerissen wird und sich auf der Umgebung
niederschlägt, ausserdem über die Verbindungsstreifen der Elektroden
hinkriecht und Nebenschlüsse herstellt, welche bei der hohen Spannung
und der kleinen Kapazität der Elemente bald zu einer Entladung
einzelner Zellen und zum Zerfallen der Elektroden Veranlassung
geben. An einer Probebatterie von 500 kleinen Elementen in Reagenz-
gläsern, welche wir zimächst von einer Akkumulatorenfabrik bezogen
hatten, traten die genannten Erscheinungen bald hervor. Daher
gingen wir dazu über, Elemente herzustellen, welche gegen den Aus-
tritt der Sämre möglichst gesichert sein sollten. Nachdem wir mehrere
Monate hindurch günstige Erfahrungen mit diesen gemacht hatten,
schritten wir zum Bau der grossen Batterie, welche seit einem Viertel-
jahre der Hauptsache nach fertig gestellt ist und sich bisher gut ge-
halten hat.

Ein Element Yon der Bauart, welche in der Hochspannungs-
batterie zur Verwendung gekommen ist, habe ich ,hier mitgebracht
(s. Fig. 6). Die Gefasse sind gewöhnliche Pulvergläser von 60 ccm
Inhalt. Die Elektroden bestehen aus Bleigittem von 12 mm Länge,
10 nun Breite und 40 mm Höhe und sind in der gewöhnlichen Weise
mit Bleioxjden ausgestrichen. Sie stehen unten in kleinen Glasfttsschen,
welche auf dem Boden des Gefässes festgekittet sind. Zwischen den
Elektroden steht ein Glasröhrchen, welches ebenfalls am Boden ein-
gekittet ist und oben und unten eine kleine seitliche Oefihung besitzt.
Die untere Oeffiiung dient zum Durchtritt der Säure, das obere Loch
zum Austritt der Gase. Das Glasröhrchen ragt einige Millimeter über
den Hals des Fläschchens hervor und wird durch einen Glasstöpsel
oder Bleikügelchen lose verschlossen. Ausser dieser einen Oeffiiung
ist der Hals des Fläschchens mit einer Eabelisolationsmasse säuredicht
zugeschmolzen. Die bei der Ladung entwickelten Gase müssen dem-
nach vor ihrem Austritt zwei Räume durchstreichen, welche nur durch
das enge Loch in dem Glasröhrchen verbunden sind. Auf diesem
Wege setzen sie die mitgerissene Säure vollständig ab. Das einzelne
Element hat ein Gewicht von 250 g und eine Kapazität von etwa
einer Amperestunde.

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Neuere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 139

In der Batterie sind je 25 Elemente auf einem Brettchen, dcis
auf 4 Porzellanisolatoren steht, mit Paraffin festgegossen, und 20 Brett-
chen mit Elementen übereinander in einen eisernen Rahmen von 3 m
Höhe und 60 cm Breite eingesetzt. Die Elemente eines Rahmens
sind alle in Hintereinanderschaltung fest verlöte!;, so dass die End-
elemente des Rahmens eine Spannung von 1000 Volt gegeneinander
besitzen. Zehn Rahmen hängen nebeneinander mit einem freien Luft-
abstand von mindestens 5 cm nach allen Richtimgen hin in einem
eisernen Glasschranke an je zwei Porzellandoppelglocken. Die letzteren
sind an zehn kleinen Wagen

befestigt, welche auf elf die ^- ^•

Decke des Schrankes bildenden
I-Eisen laufen. Mit dem Wagen c:
kann man jeden Rahmen leicht
um seine eigene Breite aus dem
Schranke vorziehen, so dass
man die einzelnen Elemente
jederzeit nachsehen kann. Je
zwei Rahmen sind oben durch
eine bewegliche Leitung dauernd
miteinander verbunden. Wir
besitzen also in dem Schranke
fünf Reihen von je 1000 Ele-
menten. Diese fünf Reihen wer-
den einzeln oder in Parallel-
schaltung durch eine kleine
Maschine geladen, welche 2 bis
3000 Volt und etwa 0,5 Am-
pere zu Uefem im stände ist.
Die Schalteinrichtungen sind
infolgedessen auf ganz wenige

Verbindungen beschränkt. Sie werden durch lose Drahtbügel zwischen
Quecksilbemäpfen hergestellt, welche an den unteren Enden der Rahmen
und in zwei mit den Zuleitungen in Verbindung stehenden Kupferschienen
angebracht sind. Für den Gebrauch wird die erforderliche Anzahl der
Rahmen durch die eingelegten Drahtbügel hintereinander geschaltet,
während in der Ruhe je zwei Rahmen ausser den vier Doppelglocken,
an denen sie hängen, von jeder Berührung mit festen Körpern getrennt
sind. Für Zuschalttmg kleinerer Abteilungen sind 500 Elemente in einem
besonderen Schranke untergebracht und von dieser Reihe gut isolierte

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140 K. Feussner.

Abzweigleitungen nach einem Doppelkurbelschalter geführt. Bei dem
Gebrauche liegen diese Zuschaltzellen immer an dem mit der Erde in
Verbindimg stehenden Pole. Die Schlagweite beträgt bei 9000 Volt
über 1 cm. Die Stromstärke steigt bei geringem äusseren Wider-
stände, z. 6. bei dem Durchschlagen von Isolationen, bis über 1 3 Ampere.
Es wird demnach in diesem Augenblick eine Energie von reichlich
160 Pferdestärken entwickelt, um den Strom bei solchen Versuchen
rasch zu unterbrechen, wird ein Abschmelzdraht von 0,03 mm Stärke
eingeschaltet. Dieser muss über 40 cm lang sein, damit sich kein
Lichtbogen zwischen den Klemmen bildet. In der Regel wird bei dem
Gebrauche ein Sicherheitswiderstand von einer halben bis einer Mil-
lion Ohm vorgeschaltet. Dann kann man die Elektroden ohne Schaden
zu nehmen anfassen. Man erhält einen Funkenstrom, der das Gefühl
wie bei kräftigen Elektrisiermaschinenfunken erzeugt.

Bei dem Arbeiten mit hohen Spannungen macht sich der Mangel
geeigneter Messwiderstände sehr fühlbar. Es werden hier hohe Wider-
standsbeträge, gute Isolation, die namentlich gegen Durchschlagen
Sicherheit bietet, und beträchtliche Energiekapazität erfordert; dabei
soll auch die Selbstinduktion und die elektrostatische Kapazität gering
sein. Die für Messwiderstände von höheren Beträgen bisher vor-
zugsweise angewandten Widerstandsrollen aus bifilar aufgewickelten,
mit Seide umsponnenen Drähten vermeiden zwar die Selbstinduktions-
erscheinungen gut, sind aber fflr höhere Spannungen deswegen nicht
geeignet, weil bei ihnen Anfang und Ende des Drahtes nahe bei ein-
ander liegen, so dass durch die hohen Spannungsdifferenzen an diesen
Punkten die Isolation leicht durchschlagen wird, und auch Ladungs-
erscheinungen auftreten, welche Störungen verursachen können. Es
wurden nun viele Versuche in der Beichsanstalt angestellt, um eine
Form von Widerständen zu finden, welche die genannten Mängel ver-
meidet und gleichzeitig hohe Widerstandsbeträge ohne allzugrosse Kosten
herzustellen gestattet. Bei diesen Versuchen hat sich eine Art am
besten bewährt, von der ich hier einige Proben herumreichen will
(s. Fig. 7). Es sind dünne Glimmerblätter, welche mit einer einfachen
Lage feinen umsponnenen oder nackten Drahtes bewickelt sind. Der
Draht ist durch einen Schellackanstrich auf den Glimmer festgekittet
Die Drähte der Vorder- und Rückseite liegen mit entgegengesetzter
Stromrichtung kaum ^'4 mm voneinander entfernt, dadurch wird die
Selbstinduktion fast ganz aufgehoben. Da nur eine einfache fort-
laufende Wirkung vorhanden ist, begen die Punkte mit grössten
Spannungsunterschieden an den entgegengesetzten Enden des Glimmer-

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Neuere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 141

blattes, so dass die Gefahr des Durchschlagens der Isolation und die
Ladungserscheinungen beseitigt sind. Zur Bewickelung eignet sich
blanker Konstantandraht besonders gut, weil derselbe sich vermöge
seiner grossen Festigkeit und Dehnbarkeit sehr fein ziehen lässt. Zweck-
mässig lässt man ihn ausserdem noch flach walzen und zwischen einem
feinen Zahnrad mit Wellen versehen. Durch das letztere Verfahren

Fig. 7.

erhält er eine gewisse Elastizität, so dass er auch bei höheren Tem-
peraturen, falls der Lack weich geworden sein sollte, noch straff ge-
spannt bleibt. Einige Proben von geglättetem und gewelltem Kon-
stantandraht will ich hier noch herumgehen lassen. Die feinste darunter
besitzt einen Widerstand von 780 Ohm auf 1 m. Ein Glimmerblatt,
welches mit diesem Drahte so bewickelt wird, dass 20 Windungen auf

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142 K. Feussner.

1 cm Länge aufgebracht werden, enthält daher etwas über 30000 Ohm
auf 1 qdcm. Die Belastung kann, wenn die Blätter senkrecht angeordnet
sind, so dass die Luft zwischen ihnen hindurchstreichen kann, bis
10 Watt auf das Quadratdecimeter betragen.

Zwei Dekadenwiderstandssätze mit ölimmerblattwiderständen,
welche wir bei unseren Arbeiten mit hohen Spannungen in Gebrauch
haben, sind nach der hier ausgestellten Zeichnung (s. Fig. 8) hergestellt
worden. Sie sind so eingerichtet, dass die Glimmerblätter senkrecht
stehen und über und unter denselben sich gelochtes Blech befindet,
so dass ein kühlender Luftstrom zwischen ihnen hindurchstreichen
kann. Die beschriebene Konstruktion der Glimmerblattwiderstände
eignet sich im übrigen auch gut zu Yorschaltwiderständen in Mess-
apparaten und ist für diesen Zweck auf die Anregung der Reichs-
anstalt hin bereits mehrfach in Anwendung gekommen.

Schliesslich werden in der Reichsanstalt zur Zeit noch Versuche
angestellt zur Herstellung sehr hoher Widerstände von mehreren
Millionen Ohm aus dünnen Schichten von Platinlegierungen, welche
nach einem von Herrn Kundt erfundenen Verfahren auf Porzellan
eingebrannt werden. Sofern Messwiderstände von genügend hohem
Betrage und genügender Energiekapazität zur Verfügung stehen, kann
die Messung hoher Gleichstromspannungen nach den früher erörterten
Methoden erfolgen. Durch die uns in der Hochspannungsbatterie zur
Verfügung stehenden hohen Gleichstromspannungen sind wir daher in
den Stand gesetzt, genaue Aichungen von statischen Spannungsmessem
und ähnlichen, vorzugsweise fllr Messung hoher Wechselstromspan-
nungen dienender Apparate vorzunehmen.

Die eigentlichen Wechselstrommessapparate dagegen bedürfen im
allgemeinen in noch höherem Masse, als seiner Zeit die Gleichstrom-
apparate, der Vervollkommnung. Die Reichsanstalt war bis vor kurzem
aus Mangel an geeigneten Räumen nicht in der Lage, sich mit Wechsel-
strommessungen zu befassen. Seit etwa einem halben Jahre ist dem
genannten Mangel zwar abgeholfen, indesaen waren die Beamten durch
die laufende Prüfungsthätigkeit und durch die Ausrüstung der neuen
Diensträume mit elektrischen Anlagen so sehr in Anspruch genommen,
dass für Wechselstromuntersuchungen wenig Zeit verfügbar blieb. Ich
will nun versuchen, die Ziele, welche auf diesem Gebiete zur Zeit ver-
folgt werden, kurz darzulegen.

Bei den in der Technik angewandten Wechselströmen geht die
Spannung und Stromstärke bekanntlich 50 bis 60mal in einer Sekunde
zwischen einem positiven und einem negativen Höchstbetrage hin und

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Neuere elektroteclin. Arbeiten d. Phyaikaliscli-Technischen Reichsanstalt. 143

her. Die Aendemng von Spannung und Strom innerhalb einer solchen
Periode zeigt bei den einzelnen Maschinentypen einen sehr verschiedenen

Verlauf. Verzeichnet man in einer Figur die Zeitdauer einer Periode
als Abscisse und die den einzelnen Zeitpunkten entsprechenden Span-

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144 K. Feusener.

nungen oder Stromstärken als Ordinaten, so erhält man eine Kurve,
welche den betreffenden Wechselstrom charakterisiert und die Span-
nungs- bezw. Stromkurve desselben genannt wird. Messen kann man
die Spannung, welche in einem bestimmten, kurzen Abschnitt einer
Periode zwischen irgend zwei Punkten eines Wechselstromkreises be-
steht, recht gut mittels des Eompensationsverfahrens, wenn man auf
der Achse der erzeugenden Maschine einen rotierenden Eontakt an*
bringt, welcher immer nur während desselben, genügend klein be-
messenen Abschnitts einer Periode die Verbindung der fraglichen Punkte
des Stromkreises mit dem Eompensationsapparate herstellt. Bestimmt
man so nacheinander die Spannungen während beispielsweise der ein-
zelnen Hundertstel der Periode, so erhält man eine Re^ie von Werten,
aus denen man die charakteristische Eurve ohne weiteres zusammen-
stellen kann.

Wegen der grossen Anzahl der erforderlichen Einzelbeobach-
tungen ist die Aufnahme von Stromkurven in dieser Weise jedoch
langwierig. Etwas abgekürzt wird sie schon, wenn man an die Stelle
des Eompensationsapparates ein mit demselben geaichtes Elektrometer
setzt, weil dann jedesmal nur die Einstellimg der Nadel abgelesen zu
werden braucht. Eine ausgedehntere Anwendung von der Aufnahme
der Stromkurven wird sich jedoch erst dann machen lassen, wenn es
gelingt, einen Apparat herzustellen, welcher die Eurven in korrekter
Weise selbstthätig aufzeichnet. Versuche mit einem solchen Apparat
sind beabsichtigt.

Bei den technischen Wechselstrommessungen will man in der
Regel aus einer einzigen Zeigerablesung einen Mittelwert der Span-
nungen oder Stromstärken erhalten. Diese Forderung stellt wegen der
Verschiedenheit der Stromkurven und Wechselzahlen hohe Anforde-
rungen an die Leistung der Messapparate. Am besten werden sie wohl
noch durch die Hitzdrahtspannungsmesser erfüllt. In diesen Apparaten
findet jedoch ein beträchthcher Energieverbrauch statt, welcher die
Anwendung in vielen Fällen erschwert und manche andere üebelBtande
im Gefolge hat. Ich kann Ihnen nun hier einen kleinen Apparat für
Wechselstrommessung vorzeigen, welcher die Aussicht bietet, den
Energieverbrauch im Messapparat wesentlich zu verringern und gleich-
zeitig die Wechselstrommessungen auf Gleichstrommessungen und die
für diese bereits im Gebrauche befindlichen vollkommenen Messmethoden
und Messapparate zurückzuführen. In der Form, in welcher derselbe
vorliegt, ist er für den Anschluss an Spiegelgalvanometer bestimmt,
es ist jedoch zu erwarten, dass er sich auch so abändern lässt, dasa

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Neuere elektrotechn. Arbeiten d. Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. 145

er im Anschluss an technische Präzisionsspannungsmesser gebraucht
werden kann. Der Apparat besteht aus mehreren — in der vorliegen-
den Probe (s. Fig. 9) aus zwei — hintereinander geschalteten Thermo-
elementen aus Konstantan- und Eupferdrähten von 0,1 mm Dicke.
Jedesmal die zweite Lötstelle ist mit einer Bewickelung aus um-
sponnenem Manganindraht von 0,05 mm Dicke versehen. Das Ganze
ist auf einem in der Mitte mit einem Ausschnitte versehenen Olimmer-
blatt 80 befestigt, dass in der Nähe der bewickelten Lötstellen sich
keine festen Teile befinden. Durch die Bewickelungen wird der zu
messende Wechselstrom geschickt. Dabei erhitzt derselbe die ungraden
Lötstellen, während die anderen auf S^mmertemperatur bleiben. Die
Zuleitungen der Thermoelemente werden an ein Galvanometer ange-
schlossen, dessen Ausschlag ein Mass für den die Bewickelung durch-

Fig. 9.

fliessenden Wechselstrom liefert. Man aicht den Apparat mittels
Gleichstrom. Wurde beispielsweise an die Bewickelungen eine Span-
nung e von 2 Volt angelegt, so zeigte das benützte D'Arsonval-
Galvanometer von 10000 Ohm Widerstand einen Ausschlag a von
etwa 800 Skalenteilen. Die Abhängigkeit des letzteren von der Span-
nimg des primären Stromes ist durch den Ausdruck gegeben:

a = Const e*.

Die Ausschläge wachsen also mit dem Quadrate der primären
Spannung. Das Messbereich ist infolgedessen, wie bei allen Apparaten,
deren Angaben von der Stromrichtung unabhängig sind, verhältnis-
mässig klein. Ein Gegengewicht hiegegen kann man dadurch her-
stellen, dass man eine grössere Anzahl von Thermoelementen hinter-
einander schaltet, deren Bewickelungen nach Bedürfnis nebeneinander
und hintereinander verbunden werden können. Bei der Konstruktion

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146 ^' Feussner.

muss vor allen Dingen darauf gesehen werden, dass die erwärmten
Teile wenig Masse besitzen, damit die Temperatur nach dem Einschalten
oder Ausschalten des primären Stromes bald konstant wird und die
Einstellung des Galvanometer einen festen Punkt erreicht. Bei dem
vorliegenden Versuchsmodell ist dies in ^J2 bis 1 Minute der Fall.
Der Apparat ist erst im Laufe der letzten Wochen entstanden; an
seiner Ausbildung wird noch gearbeitet.

Die für die Wechselstromarbeiten erforderlichen maschinellen An-
lagen der Beichsanstalt konnten erst zum kleineren Teile fertiggestellt
werden. Nur eine kleine Wechselstrommaschine mit eisenfreiem Anker,
welche durch einen Elektromotor mit Riemen angetrieben wird, ist
bisher in Benützung genommen worden. Mit dem Strome derselben
können unter anderem zwei Transformatoren für Spannungen bis 4000
und 36000 Volt bethätigt werden. Ausserdem ist noch eine Dreh-
und Wechselstrommaschine für 16 Kilowatt aufgestellt worden, welche
demnächst Antrieb durch einen direkt gekuppelten Elektromotor er-
halten soll. Mittels auswechselbarer Polschuhe verschiedener Gestalt
können verschiedene Formen der Stromkurve hergestellt werden. Der
Strom dieser Maschine, welcher eine Spannung von 60, 120 oder
240 Volt besitzt, soll bei der Prüfung von Messapparaten im allge-
meinen in Transformatoren geleitet werden, welche ausser einer primären
Wickelung zwei leicht auswechselbare sekundäre Wickelungen besitzen.
Die eine derselben, mit wenigen dicken Windungen, soll zur Erzeugung
hoher Stromstärken, die andere, mit zahlreichen feinen Windungen,
zur Erzeugung hoher Spannungen dienen. Die elektromotorischen
Kräfte der so gebildeten Niederspannungs- und Hochspannungsstrom-
kreise werden gleiche Phase und, abgesehen von der absoluten Höhe,
auch gleiche Kurve besitzen, so dass es möglich sein wird, bei der
Prüfung von Energiemessern und Energiezeitmessem fttr grosse Be-
träge in gleicher Weise wie bei Gleichstrom zwei getrennte Strom-
kreise, den einen mit hoher Stromstärke, den anderen mit hoher Span-
nung, anzuwenden, um mit verhältnismässig geringem Energieverbrauch
die Messung durchführen zu können. In bestimmten Fällen wird es
ausserdem noch erforderlich sein, die Phase des einen Stromes um
einen beliebigen Winkel gegen die des anderen zu verschieben. Die
verschiedenen Einrichtungen, welche diese Forderung zu erfüllen ge-
eignet sind, sollen demnächst erst einer näheren Prüfung imterzogen
werden.

*3»C*

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lieber die ,,Plante-Accumulatoren^^

Von

Dn P. Schoop.

Mit 28 AbbUduigen.

Unter ^ Planta- Accumulator" wird nicht nur der von öaston
Planta vor etwa 30 Jahren konstruierte und nach dessen ursprüng-
lichem Verfahren hergestellte Accumulator verstanden , sondern über-
haupt irgend ein elektrischer Sammler, welcher ohne Zuhilfenahme
von Bleioxyden oder Bleisalzen aufgebaut wird. Der Begriff ^Plant^-
Accumulator* hat sich als Gegensatz zu der Bezeichnung ,^Faure-
Accumulator^ ausgebildet, wesentlich durch den umstand, dass bis vor
kurzer Zeit die nach Faures Verfahren erstellten Accumulatoren
unter dessen Patent fielen und sich ein Monopol auf Orund des Faure-
Patents gebildet hatte. Denjenigen Fabrikaten, welche auf einem vom
Faure-Patent unabhängigen Wege erhalten wurden, lag gewöhnlich
eine dem Planta sehen Vorbild ähnliche elektrische Behandlung zu
Grunde, so dass manche derselben um so eher Planta -Accumulatoren
genannt werden konnten.

Seit dem Erlöschen des Faure- Patents in den europäischen
Staaten (in Amerika bestehen die denselben Zweck verfolgenden
Brush-Patente noch) ist der Hauptanlass, zwischen Faure- und Plant^-
Accumulatoren scharf zu unterscheiden, weggefallen und nun stellt es
sich heraus, dass diese Gruppierung aller Bleiaccumulatoren kaum
mehr aufrecht erhalten werden kann. Es gibt nämlich Fabrikate, bei
welchen die eine Elektrode (z. B. die Schwammbleiplatten) nach dem
Vorbild von Faure und die andere Elektrode (z. B. die Superoxydplatten)
nach demjenigen von Planta gestaltet ist.

Sumnliing elektrotechnischer Vorträge. I. 11

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148 P. Schoop.

In vorliegender Zusammenstellung sind diejenigen Konstruktionen
von Platten für elektrische Accumulatoren beschrieben, welche sich
für die Eapazitätsgebung auf elektrochemischem Wege, ohne mecha-
nische Anbringung von Bleioxyden oder Bleisalzen, eignen — und in
Verbindung damit diejenigen Verfahren angeführt, nach welchen diese
Elektroden mit der nötigen Kapazität (oder Aufspeicherungsfahigkeit)
versehen werden. Bei dieser Auswahl sind nur diejenigen Elektroden
berücksichtigt worden, welche technisch ausgeführt werden oder ¥nir-
den, wobei (soweit die Erfahrungen des Verfassers reichen) jedesmal
die besonderen Eigenschafken des betreffenden Systems hervorgehoben
sind. — In technischer Hinsicht wird diese Aufführung deshalb
lückenhaft sein, weil die Fabriken die betreffenden elektrochemischen
Prozesse sämtlich geheim halten oder wem'gstens nicht öffentlich
gemacht wünschen; dieser Umstand ist bei der mechanischen Kon-
struktion (welche sich nicht wohl verheimlichen lässt) nicht vor-
handen. — Die Zeichnungen der hier angeführten Ausführungen
sind, mit alleiniger Ausnahme von Fig. 28 (Schulze) nach Platten-
mustern aufgenommen oder reproduziert worden, wodurch eine Ver-
gleichung der verschiedenen Systeme erleichtert wird. Die Ausfüh-
rungen über die elektrochemischen Methoden stützen sich, wo nicht
das Gegenteil bemerkt ist, auf Beobachtungen des Verfassers.

Gaston Planta hat wohl zuerst erkannt, dass der „sekundäre
Strom*^, den die von Gautherot, Bitter und namentlich Sinsteden
schon früher untersuchten Voltameter lieferten, als Grundlage für die
Aufspeicherung von Elektrizität dienen könne und dessen Arbeiten sind
bahnbrechend für die Entwickelung des elektrischen Accumulators
gewesen. Die letzte von G. Planta stammende Konstruktion ist
von der Firma Br^guet & Co. in Paris fabrikmässig ausgeführt wor-
den und findet sich in den „Becherches sur PElectricit^'* von Planta
beschrieben. Zwei Bleibleche von 1 bis 2 mm Dicke werden um
einen Holz- oder Metallcylinder aufgerollt, wobei durch zwei Paar
dazwischen gelegte , parallele Kautschukbänder von 1 cm Breite und
1/2 cm Dicke der Abstand der beiden Elektroden gesichert wird. Nach
der Aufrollung wird der massive Cylinder aus dem Bund heraus-
gezogen und die doppelte Bleiblechspirale an der oberen und unteren
Seite durch Anpressen von erwärmten, weich gemachtan Guttapercha-
querstreifen in ihrer Lage befestigt. Die beiden Polenden befinden
sich an den entgegengesetzten Enden der beiden Bleibleche, damit der
Strom sich gleichmässiger über dieselben verteile. Das Ganze wird
in ein passendes, cylindrisches Glasgefäss gestellt und das Gefass mit

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üeber die ,Plant6-Accumulatoren*. 149

verdünnter Schwefelsäure (durch Mischen von 10 Volumteilen Wasser
mit 1 Volumteil Schwefelsäure erhalten) angefüllt.

Bei einem von Br^guet bezogenen, derartigen Element waren
die beiden Bleche etwa 47 bis 48 cm lang und 18,5 bis 19 cm hoch;
beide waren 1mm dick und wogen (in bereits formiertem Zustand)
2,470 kg. Der Abstand der beiden Bleche voneinander war 5 mm.
Die Kapazität dieses Accumulators betrug 5 Amp^restunden bei
10®/o Abfall für die Klemmspannung und 1 Ampere Stromstärke für
die Entladung (bei 16,0 <> C).

Wird nun durch einen, wie beschrieben hergestellten Apparat
elektrischer Strom durchgeleitet, so tritt zwar nicht momentan, aber
schon nach wenigen Sekunden oder Minuten, je nach der Intensität
des Stromes, eiae Gasentwickelung auf, indem an dem einen Bleiblech
Wasserstoffgas und am anderen Blech Sauerstoffgas aufsteigt. Das
Blei verliert bekanntlich an der Luft das glänzende bläulich-weisse
Aussehen und überzieht sich mit einem matten Hauch, einer ungemein
dünnen Schichte von Bleioxydul. Diese wird nun beim Stromdurch-
gang verändert und zwar nimmt dieselbe an der Anode (da wo der
Sauerstoff auftritt) eine schokoladebraune und au der Kathode (da
wo der Wasserstoff erscheint) eine matt-taubengraue Färbung an. Erst
nachdem diese Aenderung an den Bleioberflächen sich vollzogen hat,
treten die Gase sichtbar auf. Indessen ist die Aufspeicherungsfähig-
keit des Apparates sehr gering, und Planta ermittelte daher die
Bedingungen, welche zu einer nennenswerten Kapazität führen konnten.
Die Kapazität wurde grösser, wenn

1. der Apparat öfter geladen und entladen,

2. die Stromrichtung bei jeder Ladung gewechselt,

3. nach jeder Ladung eine Ruhepause eingeschaltet wurde.
Plant^s Vorschrift zur „Formierung" lautet ungefähr folgender-

massen :

Man lasse das mit Schwefelsäure angefüllte Element zuerst einen
Tag in massiger Wärme stehen. Am zweiten Tage lade man (mit
zwei Bunsen-Elementen) etwa 6mal und wechsle die Richtung des
Stromes bei jeder Ladung. Darauf verlängere man die Dauer der
Ladung jeden folgenden Tag, z. B. um je 10 Minuten und verlängere
ebenso die Ruhepausen zwischen Ladung und darauf folgender
Entladung. Nach 2 Monaten etwa lade man den ganzen Tag,
lasse einen Tag ruhen und entlade am dritten Tag. Späterhin ver-
längere man die Ruhepausen bis auf eine Woche, dann bis auf einen
Monat.

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150 P. Scboop.

Nach Verlauf eines Jahres soll auf diese Weise der Accumulator
eine praktisch annehmbare Kapazität erhalten. Planta selbst suchte
diese langwierige und auch kostspielige Operation abzukürzen und
stellte zu dem Ende die Bleibleche zuerst einige Stunden in massig
konzentrierte Salpetersäure, bevor der Apparat mit Schwefel-
säure gefüllt wurde. Dadurch wurden die Bleibleche allerdings rascher
zur Aufspeicherung befähigt, aber die so an der Oberfläche der Bleche
erzeugten Schichten lösten sich bald von dem noch unveränderten
Bleikem ab, wodurch der Accumulator untauglich wurde.

Lnmerhin Hessen sich nach Planta s ursprünglichem Verfahren
Sanmiler herstellen, welche für gewisse Zwecke (z. B. für physi-
kalische Arbeiten) den bisher bekannten Primärelementen vorzuziehen
waren; doch liess der hohe Preis, sowie die geringe Dauerhaftigkeit
dieser Accumulatoren eine umfangreichere Verwendung nicht zu, ab-
gesehen davon, dass ein Bedürfnis für Batterien bei der damals noch
unentwickelten Elektrotechnik nicht vorlag.

Der grösste Fehler in den von Br^guet gefertigten Elementen
bestand darin, dass die auf so umständlichem Wege erzeugten Schichten
auf den Oberflächen der Bleibleche sich von diesen lösten, sobald der
TJeberzug eine gewisse Dicke (V^ bis V^ mm) erreicht hatte. In dem
Moment, zu dem der Accumulator seine beste Leistungsfähigkeit er-
langt hatte, begann schon der Verfall, (üeber eine eingehende
Untersuchung eines Br6guet-Accumulators siehe Schoop, „Sekundär-
Elemente*" I, S. 134, Knapp, Halle 1895.) Die abfallenden Teile der
Schichten blieben auf den horizontal laufenden Ghmmiistreifen liegen
und bildeten Brücken zwischen den beiden Elektroden, welche die
Selbstentladung des Apparates herbeiführten. Die Stromverteilung auf
den beiden Elektroden war ungleichmässig, derart, dass die obere
Hälfte des Accumulators bei der Ladung und Entladung mehr heran-
gezogen wurde, als die untere Hälfte. Die verdünnte Schwefelsäure
entmischte sich beim Gebrauche des Accumulators, so dass in der
Nähe des Bodens die Säure konzentrierter wurde, als an der Ober-
fläche. Durch die dadurch entstandene Konzentrationskette trat eine
Zerstörung der Superoxydplatte ein. Die wagrechte Anordnung der
die Elektroden voneinander isolierenden Teile, sowie die Verwendung
glatter Bleibleche ist auch allgemein verlassen worden.

In dem nach Kabath benannten Accumulator ist bereits die
Oberfläche der Elektroden in kleinere Abschnitte aufgelöst. Fig. 1
gibt die mechanische Anordnung der Platte wieder. Die vertikal
laufenden, abwechselnd geraden und gewellten Bleiblechstreifen sind

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üeber die , Planta •Accumulatoren*.

151

V« mm dick und 12 mm breit. Am oberen und am unteren Ende
sind die Streifen an eine gemeinsame Bleileiste angelötet. Die so
erhaltene Platte wird von einer Hülle von perforiertem Hartgummi
umgeben. Eabath benützte auch perforiertes Bleiblech , was aber
weniger vorteilhaft erscheint. Durch die zwischengelegten gewellten
Streifen soll dem Elektrolyten ein möglichst leichter Zutritt zu den
Streifen ermöglicht werden.

Die Platten wurden, in der jetzt allgemein üblichen Weise, vertikal
in den Behälter (z. B. ein Glasgefass) gestellt, mit angemessenem Ab-

Fig. 1. (Eabath.)

^k ntkt. Grösse.

stand voneinander, und die ungeraden einerseits, die geraden anderseits
an je eine gemeinschaftliche Leitung angeschlossen. Die Kapazitäts-
gebung (Formation) erfolgte nach Planta s Vorschrift.

Diese Elektrode darf als ein erheblicher Fortschritt gegen-
über deijenigen von Planta angesehen werden, indem nicht nur die
wirksamen Schichten besser auf den schmalen Streifen haften, sondern
auch beim Abfallen derselben nicht leicht Eurzschluss des Elementes
eintreten kann. Auch der Zutritt der Säure kann hier besser erfolgen
und die Stromverteilung über die Platten ist mindestens so gut, wie
bei den meisten, noch heute im Handel befindlichen Systemen. Die

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152 P- Schoop.

allerdings sehr geringe Stärke der Lamellen von nur ^^ mm, die zur
Erzielung .einer möglichst hohen Kapazität gewählt worden ist, konnte
der Haltbarkeit, besonders der Superoxydelektrode ^ nicht förderlich
sein. Es ist femer anzunehmen, dass, da die gewellten Streifen er-
heblich länger als die geraden sind, die ungleichmässige Ausdehnung
der Streifen während des Gebrauchs von Nachteil sein konnte. Wenn,
trotz der sorgfaltigen Konstruktion, dieses System, ohne eine grosse
Yerbreitung gewonnen zu haben, wieder yerlassen worden ist, dürfte
der Orund hierzu wohl auf äussere, ungünstige Umstände zurück-
zuführen sein.

Da die Kapazität solcher, wie überhaupt aller hier behandelten,
elektrochemisch formierten Elektroden hauptsächlich Yon der Dicke
der wirksamen Schicht auf den Elektroden abhängig ist und die Dauer-
haftigkeit der Superoxydplatten in umgekehrtem Verhältnis zur Dicke
der Superoxydschichte zu stehen scheint, hat es wenig Interesse, näher
auf die Kapazitäten jedes einzelnen Systems einzugehen.

Dem Muster Kabaths sind verschiedene andere, ebenfalls wieder
verlassene Systeme nachgebildet worden, z. B. die Accumulatoren
von Benardos, Reynier, Dujardin. Letzterer wird von »The
D. P. Battery Company, Ltd.* (66 Victoria Street, London S.W.)
hergestellt. Nach der Preisliste dieser Firma entfallen auf das Kilo-
gramm Gesamtgewicht des Elementes (inclusive der Säure) bei kleineren
Grössen 2^« und bei grösseren Typen bis 3*/$ Amperestunden Kapa-
zität. „Die Platten werden vermittelst eines besonderen elektrolyti-
schen Prozesses, welcher das wirksame Material aus dem Plattenkörper
selbst bildet, erhalten* — mehr verrät die Preisliste und auch die
Firma selbst nicht. Ein englisches Patent von P. Dujardin hat die
Benützung ammoniakalischer Lösungen von Essigsäure oder deren
Salze, ein anderes Patent diejenige eines Gemisches von verdünnter
Schwefelsäure und Natronsalpeter zum Gegenstand. Weder nach der
einen, noch der anderen Patentbeschreibung ist es möglich, taugliche
Produkte zu erhalten.

Auf originelle Art hat Main die Superoxydelektrode seines
Accumulators ausgebildet. Li Fig. 2 ist eine Skizze davon gegeben.
Um bei geringem Gewicht eine grosse Oberfläche zu erzielen, sind
hier dünne Bleifolien von nicht mehr als ^jb mm Stärke aufeinander
gelegt; die beiden Endblätter werden durch 2 mm starkes Bleiblech
gebildet. Auch in der Mitte der Elektrode ist ein stärkeres Bleiblech
eingeschoben, um den Zutritt des Stromes in das Innere der Platte
zu erleichtern. Die stanniolariigen Bleiblätter werden zuerst mit

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Ueber die , Planta -Accnmulatoren'.

153

Oraphit eingerieben, dann mit einem Anstrich von »Whiting* oder
Zinkweiss yersehen und erst nach dem Trocknen des Anstrichs auf-
einander gelegt. Bei der nachfolgenden » Formation^ wird das Zink-
weiss wieder aufgelöst und dadurch der wünschenswerte Raum für
die Säure frei gelassen. Das so bereitete Paket wird nun unter
einer Stanze auf einen Druck mit 49 grösseren Löchern, welche zur
Aufiiahme der Bleinieten dienen, und möglichst vielen kleineren, etwa

Fig. 2. (Main.)

Ca. 6|8 nat. Grösse.

2 mm weiten Löchern versehen. Die letzteren haben den Zweck, den
Zutritt der Säure in das Innere der Platte zu befördern. Nach-
dem die grösseren Perforationen mit je einer Bleiniete ausgefüllt
worden sind, wird das Stück abermals unter einer Presse einem starken
Druck ausgesetzt und dadurch die Vernietung bewerkstelligt. Es er-
übrigt nur noch das Anlöten des Stromzuführungslappens, um die
Platte fertig zur „Formation" zu stellen. Diese geschieht insofern
nach Planta, indem als Elektrolyt nur verdünnte Schwefelsäure
benützt wird ; doch soll der Graphitüberzug auf dem Bleistanniol eine

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154 P. Schoop. .

besonders rasche Umwandlung desselben in Superoxyd ermöglicben.
(Yielleicbt würde die Leistungsfähigkeit dieser Konstruktion noch er-
höht werden können, wenn die Bleinieten wenigstens mit der einen
Aussenplatte vereinigt würden, sei es durch Yerlöttmg oder billiger
dadurch, dass diese Seite samt den senkrecht darauf stehenden Stiften
gegossen würde.) Als Oegenelektrode benützt Main mit Zink über-
zogene Gadmiumbleche, welche yor dem Gebrauch amalgamiert werden*
Der Elektrolyt besteht aus verdünnter Schwefelsäure mit einem Zu-
satz von Zinksulfat und etwas Quecksilbersulfat. Bei der Ladung
schlägt sich Zink an den zum besseren Anhaften des Zinküberzuges
siebartig durchlöcherten Eathodenblechen nieder im Verein mit Queck-
silber. Das erhaltene Zinkamalgam wird durch den Elektrolyten
nicht nennenswert zersetzt, sondern löst sich erst bei der Entladung
des Accumulators wieder auf. Pro Kilogramm Gesamtgewicht des Ac-
cumulators werden 20 Wattstimden Ejipazität, pro Kilogramm Platten-
gewicht 82 Wattstunden Kapazität angegeben, wobei die Klemmen-
spannung des Elementes von anfänglich 2,45 Volts auf 2,00 Volts
sinkt bei einer Entladestromstarke von 0,6 Ampere pro Kilogramm
Gesamtgewicht. Ein Nachteil des Main-Accumulators scheint in der
Unsicherheit, mit welcher das Zinkamalgam auf den Kathodenblechen
in der richtigen, cohärenten Beschaffenheit erzeugt wird, zu liegen.

Von grosser praktischer Bedeutung ist die von den Gebrüdern
Tudor (in Rosport, Belgien) vor 10 Jahren zur allgememen Kenntnis
gebrachte Platte geworden. Die von der «Electrochemical-
Storage-Battery-Co.* (30 Broad Street, New York) verfertigte
Platte kommt der ursprünglichen Tudor-Platte ziemlich nahe und ist
in Fig. 3 aufgeführt. Die Platte, ebenfalls durch Giessen erhalten,
ist auf beiden Seiten mit parallel laufenden, etwa 1^^ mm breiten
und 2^/2 mm tiefen Furchen versehen. Bei der alten Tudor-Platte
war der massive Bleikem nicht nur 2^8 mm wie hier, sondern
5 mm dick. Die Furchen wurden mit Bleioxydpaste ausgefüllt und
darauf die Platte in verdünnter Schwefelsäure als Anode der Ein-
wirkung des elektrischen Stromes so lange ausgesetzt, bis alles Blei-
oxyd in Superoxyd übergeführt war. In diesem Zustand konnte
allerdings die Tudor-Platte keinen Anspruch auf die Bezeichnung
K Planta -Platte" machen, indem die Kapazität lediglich durch die
mechanisch angebrachten Bleioxyde bedingt wurde. Anders verhält
es sich aber, wenn die Platte schon ein Jahr in Gebrauch gestanden
hat. Die in den Furchen hängende Superoxydmasse fallt, oft schon
nach «inigen Monaten des Betriebes, heraus tmd auf den Boden des

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Üeber die . Planta -Accumulatoren*

155

Behälters. Troizdem ist aber die Kapazität des Accumulators nicht
wesentlich yermindert und es zeigt sich, dass nun eine aus der Blei**
Seele selbst herausgebildete dünne, aber gut anhaftende Superoxyd-»
schichte die Aufspeicherung des Stromes übernimmt. Das auf der
frischen Elektrode angebrachte Füllmaterial diente lediglich dem
Zweck, derselben so lange eine praktisch annehmbare Kapazität zu
rerleihen, bis sich im Verlauf der während des Gebrauchs statt-

Fig.3.

ft/s nat. Grösse.

findenden Ladungen und Entladungen eine genügende nPlant^-Schichte*^
auf den Superoxydplatten gebildet haben würde. Nun ist hervorzu*
heben, dass unter einer Schichte von Füllmasse das Blei sich erheblich
rascher zu oxydieren scheint, als ohne Gegenwart derselben. Ob dabei
gleichzeitig ein etwa vorhandener Chlorgehalt der verwendeten Blei-
oxyde mitgewirkt haben mochte, erscheint ebenfalls möglich.

Eine im Jahre 1888 im Staatslaboratorium Hamburg untersuchte
Tudor-Zelle zeigte folgende Verhältnisse: Die positiven und negativen
Platten waren genau gleich konstruiert; jede war 10 mm dick und
hatte 4 qdcm Oberfläche. Der Abstand der Platten voneinander be*
trug 10 mm, das Gewicht einer Platte 2 kg. Das Gesamtgewicht der

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156 P. Schoop.

Tudor-Zelle (in Olasgefäss) und mit der Schwefelsäure belief sich
auf 20,0 kg, wobei das Element drei positive und vier negative Platten
enthielt. Die Kapazität war 42 Amperestunden bei 6,5 Ampere Ent-
ladungsstromstärke; die Ladungsstromstärke durfte 5 Ampere nicht
übersteigen. (Aus »Gutachten des Herrn Direktor Dr. A. Voller in
Hamburg^.) Somit entfielen gerade 2 Amperestunden Kapazität auf
das Kilogramm Gesamtgewicht oder 3 Amp^restunden per Kilogramm
Plattengewicht.

Eine im Jahre 1888 ebenfalls von Voller geprüfte Tudor-
Zelle „neuerer Konstruktion^ hatte drei positive und vier negative
Platten von je 6 qdcm Oberfläche ; die positiven Platten waren 9 nun,
die negativen nur mehr 6 mm dick; der Abstand der Platten be-
trug 8 mm. Das Gesamtgewicht der Platten war 13,3 kg; dasjenige
des kompletten Accumulators (mit Säure von 1,15 spez. Gew. gefüllt)
19,4 kg. Kapazität 50 Amperestunden bei 10 ^/o Spannungsabfall
und 8^/4 Ampere Entladung und einem Ladestrom von 7,5 Ampere.

Bei dem alten „Tudor-Accumulator'' war die Bleischwammplatte
gerade so konstruiert, wie die Superoxydplatte; der Bleischwamm aber
blieb dauernd in den Furchen, so dass mit Bezug auf den Bleischwamm
nicht von „Plant^-Formation* gesprochen werden konnte. Wie bei
dem früher besprochenen Fabrikat Br^guet ist auch hier die E^pazität
der Superoxydelektrode grösser als diejenige der Gegenelektrode.
Wurde der Accumulator entladen, so erschöpften sich die Bleischwamm-
platten zuerst und bewirkten den rapiden Abfall der Spannung und
damit die Beendigung der Entladung, und zwar zu einem Zeitpunkt,
bei dem die Superoxydplatten kaum mehr als zur Hälfte entladen
waren. Nun ist dieser Umstand (der wohl erst nachträglich zur Er-
kenntnis gelangt ist) von sehr wohlthäfcigem Einfluss auf die Dauer-
haftigkeit der Superoxydplatten gewesen, denn nichts vertragen diese
schlechter, als vöUständige Erschöpfung. — Nachdem die anderen, ssur
gleichen Zeitperiode bekannten Accumulatoren gerade an dem zu
raschen Zerfall der Superoxydplatten litten, musste das Verhalten der
Tudor-Platten Aufsehen erregen. Die massive Bauart der Elemente,
welche allerdings nur die Verwendung derselben für stationäre Batterien
zuliess, mochte ebenfalls zur höheren Haltbarkeit des Systems bei-
tragen. Zu diesen technischen Umständen gesellte sich aber noch
ein eminent glücklicher Zufall, der darin bestand, dass die rührigen
und gewandten Inhaber der einstigen Firma „Einbeck und Müller
in Hagen* (Westfalen) sich für das Fabrikat der Gebrüder Tudor
interessierten und in kurzer Zeit mit einem aussergewöhnlichen Auf-

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lieber die , Plante -Accumulatoren". 157

wand von kaufmännischem Geschick die zwei grössten Elektrizitäts-
gesellschaften in Deutschland (Siemens & Halske und die Allge-
meine Elektrizitätsgesellschaft) für den Gegenstand einnahmen. Es ist
das Verdienst der schon im Jahre 1891 errichteten Accumulatoren-
fabrik-Aktiengesellschaft Berlin, in Deutschland die erfolg-
reiche EinfQhrung der Accumulatoren in elektrischen Lichtzentralen
durchgeführt zu haben, denn vorher waren nur in England (speziell
London) einige bedeutendere Accumulatorenanlagen vorhanden, wäh-
rend die bis dahin in Deutschland eingeführten englischen Accumu-
latoren geteiltes Lob ernteten. Aber auch die kommerzielle Routine
der erwähnten Gesellschaft vermochte sich nicht über die Mängel
des Tudor-Accumulators auf die Dauer hinwegzusetzen, wie sich
an den seither geänderten Konstruktionen derselben ersehen lässt.
ünerwarteterweise stellte sich bei den Batterieen nach ein- bis zwei-
jährigem Gebrauch ein Rückgang der Kapazität ein, der auf die
Bleischwammplatten zurückzuführen war. Die verhältnismässig geringe
Menge von Bleischwamm, welche in den Furchen Platz fand, ver-
mochte die Beanspruchung auf die Dauer nicht ohne Schaden zu er-
tragen. Es zeigte sich, dass die Füllmasse zusammenschrumpfte
und dabei zugleich den Kontakt mit der massiven Bleiunterlage teil-
weise verlor. Die Aufnahmefähigkeit des Schwamms für Elektrizität
ging dabei auf die Hälfte bis ein Drittel der ursprünglichen hinunter,
zum Teil infolge des verringerten Kontaktes mit dem Träger, zum
Teil aus verminderter Porosität des Bleischwamms oder überhaupt
der veränderten physikalischen Struktur desselben. Diese, in sehr
grossem Massstab gemachte Erfahrung führte dazu, die Tudor-Platte,
weil ungeeignet als Bleischwammelektrode, zu verlassen und an Stelle
derselben Gitterplatten (nach dem Vorgang der Electrical-Power-
Storage-Co. in London) zu verwenden, —

Hier sollen nur die Veränderungen, welche die Superoxydplatten
der A.-F.-A.-G. Berlin seither erfahren haben, kurz vorgeführt wer-
den. — Die Form der ursprünglichen Tudor-Platte bildete ein Rechteck
von wenig mehr als 2 qdcm Inhalt, wobei die Dicke der Platte
10 mm betrug. Es ist daher wohl glaubwürdig, dass diese Platten
sich im: Gebrauch nicht verkrümmten. Anders verhielten sich aber
die von der A.-F.-A.-G. hergestellten Elektroden grösseren Formates
von 300 mm Höhe und 280 mm Breite bei nur 8 mm Dicke, also
mehr als vierfacher Grösse gegenüber den alten Tudor-Platten. Hier
stellte sich der üebelstand des ,, Werfens^ ein, besonders dann, wenn
ein durch abgefallene und zwischen den Platten festsitzende Masse

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158

P. Schoop.

entstandener «Eurzschluss'' längere Zeit unbeachtet blieb und dadurch
das Element sehr tief entladen wurde.

In Fig. 4 ist die Zeichnung einer aus dem Jahre 1891 stam-
menden Superoiydplatte der A.-P.-A.-Ö. Berlin gegeben. Eine Platte
der eben angeführten Dimensionen wog 5,70 kg und enthielt 1,86 kg
Füllmasse (trocken). Die Kapazität der Platte war bei der Entladung
in 31/3 4 5 6 7 8 Stunden

48 52 55 60 64 68 Amp^restunden,
wobei, wie schon bemerkt, diese Zahlen richtiger auf die Bleischwamm-

Fig.4. (A..F.-A.-G.)

&is iiat. Grösse.

elektrode passen, da die Kapazität der Superoxydelektrode, nachdem
einmal die Füllmasse herausgefallen ist, lediglich von der Beschaffen-
heit und Dicke der Plantä-Schicht abhängt. —

Von den zahlreichen Variationen, in welchen diese Platten zu
fertigen Elementen zusammengestellt worden sind, hat sich als eine
der besten der Aufbau in Glasgefassen bewährt, wobei die Platten
mittels an der oberen Kante seitlich angebrachter Nasen auf den
Qefässrand gehängt werden. Dabei ist die Höhe des Gefässes derart
bemessen, dass zwischen der unteren Plattenkante und dem Gefäss»
boden ein Abstand von ca. 100 mm gewahrt bleibt.

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Ueber die , Planta -Accumulatoren*.

159

Durch zwischengesteckte Glasrohre von 12 mm Durchmesser
wird für den gleichmässigen Abstand der Platten voneinander ge-
sorgt, (Eine genauere Skizze eines solchen Elements ist auf S. 200
»Sekundär-Elemente^ I, Knapp, Halle, zu finden.) Für gewisse
Zwecke, wie z. B. bei der Batterie der Tramzentrale in Hirslanden-
Zürich, hat sich die in Fig. 4 gegebene Konstruktion der Superoxyd-
platte sehr gut bewährt. In diesem Fall ist nämlich die Bean-

Fig.5. (A.-F.-A..G.)

*******H^*w******afc '

--^^miH^vnmmm,^,^

^m»i^w¥iiw^ w .<»M»inftfcte»*^

=====5

f^üir^

Ca. i/a nat. Grösse.

sprachung des Sammlers eine besonders günstige, indem lang an-
dauernde Entladungen nur ausnahmsweise stattfinden, im Gegenteil
die Hauptfunktion der Batterie darin besteht, die Spannungsschwan-
knngen im Leitungsnetz auszugleichen. Bei der rasch und plötzhch
wechselnden Belastung desselben erhält die Batterie abwechselnd Lade-
strom und gibt Entladestrom ab und zwar gewöhnlich mehrere Male
im Zeitraum einer Minute. Erwähnte Batterie ist schon fünf Jahre
in unausgesetztem Gebrauch mit noch immer den ursprünglichen
Superoiydplatten.

Bei Batterieen fOr Beleuchtung dagegen wird die Kapazität der

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IGO

P. Schoop.

Platten möglichst ausgenützt und die S. 157 besprochene Erscheinung
trat, trotz der aufs Aeusserste getriebenen üeberwachung der Batterieen
doch sehr störend auf. Daher wurde zu der in Fig. 5 dargestellten
Plattenform übergegangen, wobei nicht nur das Format der Super-
oxydplatten auf die Hälfte der früheren Breite reduziert, sondern
gleichzeitig die Dicke auf das Anderthalbfache erhöht wurde. Die
in der Figur dargestellte Platte ist ca. 14 cm breit und ungefähr
ebenso hoch. Diese Platte, ebenfalls durch Oiessen in Metall-
formen erhalten, zeigt eine wellenförmig gestaltete Oberfläche, wobei

Fig. 6. (A.-F.-A.-G.)

Ca. Vi nat. Grösse.

die Seele oder der massive innere Kern der Platte ca. 3 mm
stark ist, und die Wellenberge (Erhöhungen) ca. Vji mm über
die Seele herausragen. Die gerippten, älteren Platten hatten näm*
lieh noch den Uebelstand gezeigt (der auch bei der später zu er-
wähnenden Pollak-Platte vorhanden ist), dass, nachdem bei längerem
Gebrauch die feinen Bleirippen „durchformiert*, d. h. in Bleisuper-
oxyd verwandelt waren, sich die aktive Schicht in grossen Blättern
von der metallischen Unterlage ablöste. Die tiefgehenden zickzack-
förmigen Wellen der neuen Platte sollten offenbar diesen Uebelstand
beseitigen.

Die Behandlung der „Wellenplatte* war im übrigen gleich
wie früher; die Bleiplatten wurden zuerst einer Art elektrolytischer

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Ueber die »Planta -Accumulatoren*.

161

Reinigung unterzogen, indem dieselben kurze Zelt als Anoden in
verdünnter Schwefelsäure mit schwachem Strom geladen wurden.
Der dadurch erzeugte dünne Hauch von Superoxyd mochte ein sicheres
Anhaften der nun einzustreichenden Bleioxyd- oder Mennigepaste
gewähren. Nach der Erhärtung der Füllmasse konnte diese in Super-
oxyd übergeführt werden und das Füllmaterial sollte ebenfalls so lange
aushalten, bis sich eine genügende Plant^-Schichte auf der Blei-

Fij?.7. (A.-F.-A..G.)

Ca. Vi nat. Grösse.

unterläge gebildet haben würde. Indessen haftete das Füllmaterial
nicht so gut an dieser Oberfläche, wie früher, was auch ohne
weiteres aus der Konstruktion derselben hervorgeht. Einen weiteren
Uebelstand bildete die Vereinigung der kleineren Platten zu Elek-
troden grösseren Formats nach einem von Kerkhove patentierten
Öedanken, wonach zwei oder vier der Plättchen in einen Tragrahmen
ans Hartblei eingesetzt und mit diesem an gewissen Stellen verlötet
wurden.

Fig. 6 zeigt die photographische Ansicht einer Elektrode, aus
zwei Wellenplatten bestehend, und Fig. 7 die Ansicht eines kompletten

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162 P- Schoop.

Elementes (in Glasgefass) mit Wellenplatten. Der Aufbau ist der-
selbe wie gelegentlich der in Fig. 4 skizzierten Bippenplatte geschild^
worden ist.

Hier ist nun von der A.-F.-A.-Ö. Berlin zum ersten Male der
Gitterträger für die negativen Platten eingeführt worden, wobei zu-
gleich die mit Bleischwamm gefüllten Gitter äusserlich den » Wellen-
platten^ recht ähnlich gemacht wurden, so dass der Laie einen Unter-
schied der Konstruktion kaum herausfinden mochte.

Es ist schon weiter oben von dem ungünstigen Einfluss weit-
gehender Entladung auf das Verhalten der Superoxydschichte hin-
gewiesen worden. Durch Anwendung von Bleischwammplatten, welche
nun ein Mehrfaches der früheren Platten an Schwamm enthielten,
konnte allerdings die Kapazität der , Wellenplatte '^ voll ausgenützt
werden, leider auf Kosten der Haltbarkeit. — Das in Fig. 7 abge-
bildete Element hat eine Kapazität von

36 40 44 48 Amperestunden
bei 12 8 6,3 4,8 Ampere EnÜadestrom.

Nachdem jetzt die Kapazität der Bleischwammplatten bedeutend höher
ist als diejenige der Superoxydplatten, stellen diese Werte annähernd
die Kapazität der Superoxydelektrode vor. Da diese aus zwei der in
Fig. 4 dargestellten Platten besteht, entfällt somit gerade die Hälfte
obiger Werte auf jene Platte, deren Gewicht 2,2 kg beträgt. Die
ganze Elektrode, aus zwei Platten samt Y erbindungsstreifen , wiegt
ca. 5 kg.

Die Dimensionen des Elements folgen nachstehend: Die Blei-
schwammplatten (zwei Endplatten und eine YoUplatte) sind 165 mm
breit und 160 mm hoch; die Mittelplatte (Vollplatte) ist 8 mm dick,
während die Endplatten, welche nur auf der inneren, der Superoxyd-
elektrode zugekehrten Seite mit Bleischwamm versehen sind, 5 mm
Dicke zeigen. Die beiden Superoxydplatten sind je 12 mm dick und
ebenfalls 165 X 160 mm.

Der Abstand der Platten voneinander ist durch 4x2 Glas-
rohre von 11 mm Durchmesser gehalten. Der seitliche Abstand
der Glasrohre voneinander ist 160 mm, der Plattenabstand vom Boden
50 mm. Die Platten sitzen vermittelst der von der oberen Kante
ausgehenden Nasen, von denen die eine sich zugleich zur Strom-
zuführung verlängert, direkt auf dem Gefässrand. Auf der einen Breit-
seite des Gefässes ist die Berührung der Endplatte mit der Gefass-
wand durch zwei Glasrohre verhindert. An der anderen Endplatte
liegen ebenfalls zwei Glasrohre auf der äusseren Seite an, welche

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üeber die , Planta -Accumulatoren*.

163

als Führung für zwei Hartbleifedem dienen, so dass ein elastischer
Druck zwischen der Gefässwand und den Platten stattfindet, wodurch
die senkrechte Lage der Platten gesichert wird. Dieses Element
entspricht der unter Nr. 102 in der Preisliste von 1893/94 ange-
fÜhrt^Di Gr(tese. Das Glasgefäss ist 125 mm breit, 190 mm lang und
250 mm hoch (Innen gemessen) ; die Aussenmasse sind 135 X 200
X 260 mm.

In der Preisliste sind die Masse mit 130 mm Länge, 190 mm

Fig. 8. (A..F.-A..G.)

:^.

s/s nat. Grösse.

Breite und 265 mm Höhe, das Gewicht des Elements (unverpackt)
zu 13 kg, die Säuremenge (von 1,15 spez. Gew.) zu 5 1 angegeben.
Das Gesamtgewicht beträgt somit 18,75 kg, wenn unter der An-
gabe „Element unverpackt'' auch das Gewicht des Glasgefäeses in*
begriffen ist.

Das Element in Fig. 6 zeigte, mit Säure gefüllt, thatsächlich
das Gewicht von 18,8 kg.

Es mag hier kurz erwähnt werden, dass bei den Elementen mit

grösserer Plattenzahl an Stelle der Aufhängung der Platten auf dem
Sanaaliuig elektrotecbnischer Vorträge. I. 12

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164

P. Schoop.

Gefassrand eine ähnliche Aufstellung auf Glasstützscheiben statt-
findet, wie bei dem Element von Gelnhausen, jedoch mit dem Unter-
schied, dass die Stützscheiben über das Niveau des Elektrolyten hinaus-
ragen. —

Nachdem immer mehr das Bedürfnis nach einem Accumulator her-
vortrat, der möglichst starke Ströme (bei sonst massiger Grösse und
Preislage) liefern musste und die Erfahrung gezeigt hatte, dass die
Platten um so eher eine grosse Stromdichte der Ladung oder Ent-

Fig. 9. (A.-F.-A.-G.)

»,'3 Hat. Grösse.

ladung vertragen, je grösser die Oberfläche derselben ist, wurde da-
durch eine Modifikation der Tudor-Platte geschaffen, dass die Rippen
in kurze Stücke abgebrochen und gegeneinander versetzt angeordnet
wurden, wie Fig. 8 zeigt. Dadurch wird, bei sonst gleichem Ge-
wicht der Platte, ein Gewinn an Oberfiäche erzielt. Wohl infolge der
schwierigen Herstellung (durch Giessen oder Pressen), und weil hier
noch rascher als bei der alten Tudor-Platte, das Abblättern der Super-
oxydschichte zu befürchten war, ist auch diese Konstruktion nicht
lange aufrecht erhalten worden.

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üeber die . Planta -Accumulatoren".

165

Eine entschiedene Abweichung von den bisher behandelten
Platten zeigt die «SchneUadeplatte'^, welche die Accumulatorenfabrik^
Aktiengesellschaft vor 2 Jahren eingeführt hat. Diese bildet, wie
Fig. 9 zeigt, im Gegensatz zu allen früheren »Tudor* -Platten ein
Gitter, eine durchbrochene Platte und wird auch nicht mehr mit
Bleioxyden (Paste) beschickt, sondern nach einem abgekürzten elektro-
chemischen Formierverfahren mit einer Superoxydschichte versehen.

Fig. 10. {A.-F.-A.-G.)

Am^y^ippj^.,

i^/s nat Orösse.

In der That bietet diese Elektrode, welche ziemlich genau einem vom
Verfasser ausgebildeten Gitter entspricht (vergl. » Sekundärelemente ",
Knapp, Halle, 11, S. 10 und 11, wo die Gussform, und S. 31, wo die
Platte abgebildet ist), die dreifache Oberfläche einer massiven Blei-
platte von sonst gleichen Dimensionen dar. Bei der heutigen Ent-
wickelung der Giessereitechnik bereitet das Giessen solcher Gitter keine
besonderen Schwierigkeiten.

Der Nachteil aller Gitter, wenn als leitende Unterlage für die
Superoxydelektrode verwendet, besteht darin, dass bei der Volum-

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166 P- Schoop.

yermehrung, die mit der Oxydation des Bleies verbunden ist, ein
Treiben oder Wachsen des Oitters stattfindet. Diese wenig wünschens-
werte Eigenschaft zeigen die Platten mit undurchbrochenem Kern (Seele)
nur in verhältnismässig geringem Grad. Vielleicht ist es diese Er-
fahrung, welche die Accumulatorenfabrik- Aktiengesellschaft dazu ge-
führt hat, in den neuesten Musterplättchen das Gitter wieder zu
verlassen und die sonst gleich dimensionierte Platte mit einer aller-
dings dünnen, nur 1 mm dicken Seele zu versehen, wie in Fig. 10
dargestellt ist.

Das aus dem Sommer 1897 stammende Musterplättchen ent-
hält ofi^enbar kein mechanisch angebrachtes Superoxyd. Aus der
beigelegten «Beschreibung der Plattenmuster ** , welche im wesent-
lichen eine kaufmännische Anpreisung des Fabrikats bildet, möge eine
Stelle hier Platz finden. « Während daher bei allen positiven Elek-
troden, in welchen das aktive Material die Hohlräume des Trägers
ausfüllt, eine gelegentliche Sulfation eine Deformation der Platten
zur unbedingten Folge hat, — tritt bei der neuen Platte ein Sich-
krümmen oder Sichverziehen derselben im Betrieb überhaupt nicht
mehr ein." Es wird femer darauf hingewiesen, dass die Blei-
schwammbildung, welche in weitem Umfange zur Bildung von Kurz-
schlüssen in den Elementen führte, nunmehr „auf ein Minimum redu-
ziert'' würde, indem diese störende Erscheinung besonders durch das
von den Superoxydplatten abfallende und in der Flüssigkeit einige
Zeit suspendiert bleibende Füllmaterial hervorgerufen worden sei. —
Von Wichtigkeit für die mit Plant^-Schicht versehenen Platten ist, dass
die verdünnte Schwefelsäure, womit der Accumulator angefüllt wird,
nun erheblich konzentrierter gewählt worden ist. Während das spe-
zifische Gewicht der Schwefelsäure früher nach vollendeter Ladung
des Accumulators zwischen 18 und 19 ^ B^. (entsprechend 1,147 spez.
Gew.) und nach der Entladung ca. 15® B^. (1,115 spez. Gew.) be-
tragen musste (Gutachten des Professors Dr. W. Kohlrausch, Han-
nover, vom 29. April 1888), wird jetzt eine Schwefelsäure von
ca. 26® B^. oder 1,21 spez. Gew. zur Füllung der Elemente ver-
wendet. Die Superoxydschichte wird in dieser stärkeren Säure we-
niger leicht spröde oder zum Abspringen geneigt. Dafür ist der Ein-
fiuss des konzentrierteren Elektrolyts auf die Bleischwammplatten
wenig günstig, da die „ Sulfation "" des Bleischwamms um so mehr
befördert wird, je stärker die angewandte Schwefelsäure ist.

Die Preisliste der A.-F.-A.-G. Berlin 1897 enthält in Form eines
eleganten Taschenbuches alle Angaben über diese Accumulatoren,

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üeber die , Planta -Accumulatoreii*. 167

mit Ausnahme der Gewichte und der Konstruktion derselben.
Es ist daher unmöglich, zu ersehen, welche Art von Platten für
eine bestimmt bezeichnete Nummer der in den Listen aufgeführten
Grössen verwendet wird. Die Weglassung der Gewichtsangaben, sowie
der näheren Charakterisierung der Elektroden bietet allerdings den
Vorteil, jederzeit irgend eine bestellte Akkumulatorenbatterie liefern zu
können, ohne an ein bestimmtes Plattensystem gebunden zu sein. Dies
ist um so leichter, als auch keine Angaben über die Zahl der in den
Elementen vorhandenen Platten gemacht sind. (Die unbedeutenden
Ausnahmen, welche das Messelement, Telegraphenelement und Mikro-
phonelement machen, ändern an Gesagtem nichts.) Eine direkte Anfrage
des Verfassers um Auskunft wurde von der Direktion der A.-P.-A.-G.
Berlin abschlägig beschieden.

Der zweiten Auflage des vorzüglichen Werckchens von F. Grün-
wald »Herstellung und Verwendung der Accumulatoren* (Knapp, Halle
1897) sind nachstehende Angaben über die neuesten Accumulatoren
der A.-P.-A.-G. Berlin entnommen: »Die Platten sind 15 cm x 16,5 cm
im Geviert und die Anode 13 mm, die Kathode (Bleischwammplatten)
7 mm dick. Das Gewicht einer Anodenplatte ist 2,5 kg, dasjenige
einer Kathodenplatte 2,1 kg. Ein Element mit 2 positiven und 8 nega-
tiven Platten zeigte folgende Kapazitäten:

Bei 16 9,5 7,6 8 5,4 4 3,3 Ampere Entladestromstärke
16 19 23 24 27 30 33 Ampörestunden Kapazität.

Der Ladungsstrom ist normal 8 Ampere. Die Säuredichte be-
trägt bei der geladenen Zelle 24^ B^.; die Ladespannung steigt bis
2,65 Volt. Die Entladespannung darf nur 5^/o unterhalb der, am Anfang
der Entladung gemessenen Spannung sinken.

Die Bleischwammplatten sind mit Füllmasse versehene Gitter-
platten. Die Superoxydplatten enthalten kein Füllmaterial, sondern
sollen durch Formieren in sehr verdünnter Schwefelsäure nach Planta
mit der nötigen Superoxydschichte versehen werden.*

Da diese Kapazitätszahlen genau mit den in der Preisliste von
1897 unter Nr. EI und Nr. ESI angeführten Kapazitäten überein-
stimmen, mögen die betreffenden Daten der Liste noch hier Platz
finden: das Glasgefäss ist 80 mm lang, 215 mm breit und 285 mm
hoch (Aussenmasse). Das Gewicht des Elements ohne Säure ist zu
9 kg angegeben; dazu kommen 4 1 verdünnte Schwefelsäure von 1,21
spez. Gew., so dass das Gesamtgewicht ca. 14 kg betrüge. Der Preis
ist 13 Mark (Verpackung 0,25 Mark).

Demnach entfallen pro Kilogramm Gesamtgewicht .des Accu*

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168

P. Schoop.

mulators 1 bis 2 Amperestunden Kapazität. Bei grösseren Elementen
erhöht sich dieses Verhältnis etwas, da die Gewichte des Gefasses,
der Säure und der Endplatten sich weniger ungünstig stellen als hier. —
Bei eiaem Accumulator für Eisenbahnwagenbeleuchtung (in ausgebleitem
Holzkasten) ist die Kapazität bei 5,1 Ampere Entladestromstarke
77 Amperestunden; das Gesamtgewicht desselben ist zu 14 kg an-
gegeben, so dass ca. 5^, Amperestunden pro Kilogramm entfallen.
Accumulatoren ffir Tramwagentraktion führt das Taschenbuch
merkwürdigerweise nicht.

Fig. 11. (PoUak.)

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B{f3 nat. Grosse.

Auf originelle Art wird die in Fig. 11 reproduzierte Platte von
Gh. Pollak (zuerst von J. Rousseau & Co., Boulevard Sebastopol 113,
Paris, fabriziert) erhalten, nämlich dadurch, dass ein dickes Bleiblech
zwischen einem mit entsprechenden Vertiefungen versehenen Widzen-
paar hindurchgelassen wird. Durch den hiebei ausgeübten bedeu*-
tenden Druck legt sich das Blei in die Vertiefungen der V^alzen
und füllt diese zum Teil aus. Die Oberfläche des Bleiblechs erscheint
hernach mit Domen übersäet, deren Form und Verteilung aus der Figur
hervorgeht. Wie bei der ursprünglichen Tudor-Platte wird der zwischen

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üeber die « Planta -Accumulatoren*. 169

den Domen verbleibende Baum mit Bleiverbindungen ausgefüllt, welche
nach entsprechender elektrolytischer Behandlung der Platte dieser die
Kapazität verleihen müssen. Die Domen halten das Filllmaterial
fest. Es soll sich gezeigt haben, dass eine einfache, aus Bleioxyd
mit Schwefelsäure bereitete Masse während des Gebrauchs der Platten
bälder von diesen abfiel als die aus Bleiweiss mit Kalilauge ange-
machte Pasta, so dass gegenwärtig auf diese etwas umständlichere
Füllmasse zurückgegriffen worden sei.

Die Nachteile der Pollak-Platte sind im wesentlichen dieselben
wie diejenigen der Tudor-Platte; sobald die Bleidoraen auf der Super-
oxydelektrode durchformiert sind, entfällt der mechanische Halt für
die Superoxydschichte und diese löst sich vom Bleikem ab. Trotz-
dem haben die Pollak-Accumulatoren ziemliche Verbreitung erlangt,
was für die Brauchbarkeit derselben für manche Zwecke spricht. — In
Fig. 12 ist die nähere Zusammenstellung der Pollak-Platten zu einem
Accumulator wiedergegeben. Das Element wiegt komplett 16,5 kg und
entspricht der in der Preisliste von 1897 mit SKi bezeichneten Nummer.

Das Qewicht des Elements (ohne Säure) ist 11 kg; es fasst 5 1
Schwefelsäure (von 1,15 spez. Gew.). Das Qlasgefass, welches innen
105 X 165 X 360 mm (letzteres die Höhe) misst, enthält 2 Positive,
1 Negative und 2 negative Ündplatten. Die positiven Platten, sowie
die mittlere negative Platte sind stark 6 mm dick; die beiden End-
platten, auf der äusseren Seite glatt und ohne Bleischwamm, sind
nur 3 mm dick. Der Plattenabstand vom Boden ist 55 mm; der Ab-
stand der Platten unter sich 11 mm* Der seitliche Abstand der
Glasröhren voneinander misst 80 mm.

Wie aus der Figur hervorgeht, hängen die Bleischwammplatten
nicht nur auf dem Band des Glasgefasses auf, sondern es sind über-
dies noch die Glasröhren zum Tragen dieser Platten herangezogen
worden, indem bei jeder vier kleine an der oberen Kante derselben
angelötete Bleistreifchen in vier an die betreffende Platte anliegende
Glasröhren führen. Auf diese Art werden die Bleischwammplatten,
auch ohne auf dem Gefässrand aufzuliegen, getragen. Die doppelte
Sicherheit in der Aufhängung der Schwammplatten ist dämm ange-
bracht, weil sie neben dem eigenen Gewicht auch noch mit dem der
Superoxydplatten belastet sind, welche an dem quer über den Blei-
schwammplatten liegenden Ebonitstab hängen. Die Kapazität des
Elementes ist bei der Entladung mit

12 9 8 7 6 5,5 5 4,5 Ampere

36 38 40 41 42 44 45 46 Amperestunden.

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170

P. Schoop.

Fig. 12. (PoUak.)

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i/io nat. Grösse

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Ueber die . Planta -Accumulatoren'

171

Die Kapazität per Kilogramm Gesamtgewicht ist also 2 bis
3 Amperestunden. (Accumulatoren für transportable Verwendung, fahr-
bare Beleuchtungsbatterieen, Tramaccumulatoren etc. führt die Preis-
liste 1897, wie alle früheren, ebenfalls nicht.) Bei Accumulatoren mit
grösseren Platten ist die Aufstellung ähnlich derjenigen von Gelnhausen.

Der Verfasser bittet hier um Entschuldigung, dass immer nur
die Nachteile der betreffenden Systeme hervorgehoben werden, in-
dessen besorgen die Fabrikanten die Hervorhebung und Anpreisung
der guten Eigenschaften ihrer Fabrikate mehr als zur Genüge. —

Fig. 13. (OerHkon.)

^'s nat. Grösse.

Eine dem PoUak- System ähnliche, aber durch Giessen in Me-
tallformen hergestellte Platte zeigt Fig. 13. In die beiden Guss-
formhälfben werden entsprechende Vertiefungen graviert, welche beim
Gussstück negativ, d. h. als Erhöhungen erscheinen. Der zwischen
den Zacken verbleibende Raum wird mit Füllmasse ausgestrichen und
die Platte in verdünnter Schwefelsäure formiert. Wie ersichtlich, sind
die Zacken derart angeordnet, dass sie der vertikal aufliegenden

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172

P. Schoop.

Superoxydschichte möglichst gute Stütze gehen. Das Ftillmaterial
fällt, wenn die Beanspruchung der Platte nur mit geringer Stromstarke
erfolgt, nicht leicht vom Bleiträger ab, wohl aber wenn grössere Strom-
dichten der Ladung oder Entladung zugelassen werden. Auf die Ge-
wichtseinheit bezogen, zeigt vorliegende Plattenform eine durch-
schnittlich etwa doppelt so grosse Kapazität als die alte Tudor-Platte,

Fig. 14. (Oerlikon.)

Ca. i|2 nat. Grösse.

was auf die rationellere Gestaltung der Oberfläche, welche mehr
Füllmasse aufnimmt und dem Elektrolyten leichteren Zutritt zu den
aktiven Materialschichten gewährt, zurückzuführen ist. Die vom Ver-
fasser im Jahre 1893 in der Accumulatorenfabrik Oerlikon
ausgeführte, in Fig. 14 photographisch dargestellte Platte hat 133 mm
Breite, 150 mm Höhe und 6^/4 mm Dicke.

Ein Element, bestehend aus 7 solcher Superoxydplatten (jede

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Ueber die , Plante -Accumulatoren*. 173

140 mm breit und 160 mm hoch) und 8 negativen Platten desselben

Formates, wog samt Olasgefäss 21 kg

die verdünnte Schwefelsäure von 1,20 spez, Gew 9,5 ^

Summa 30,5 kg
und zeigte bei der Entladung mit 16,0 Ampere innerhalb 10 ^/o Abfall
der Elemmspannung eine Kapazität von 144 Amp^restunden, also pro
Platte rund 20 Amp^restunden. Auf das Kilogramm Oesamtzellgewicht
entfallen ca. 5 Amp^restunden Kapazität.

In Fig. 15 ist die Ansicht einer noch nicht formierten Platte
der jElectrochemical-Storage-Battery-Co.** (New- York) und in

Tig. 15.

Fig. 16 diejenige derselben Platte, aber formiert, gegeben. Durch
das auf der Oberfläche gebildete Bleisuperoxyd, welches ein ge-
ringeres spezifisches Gewicht als das Blei hat, werden die Furchen
ausgefüllt.

Um die bei etwa abfallender Superoxydmasse möglichen Kurz-
schlüsse im Element zu vermeiden, sind die verschiedensten Auskunfts-
mittel versucht worden. Am meisten empfehlenswert ist es, die Be-
seitigung solcher, zwischen den Elektroden hängender Stücke durch
vorsichtiges Abdrücken mit einem Olasstab auf den Boden des 6e-
fasses zu bewirken* Besonders günstig für die Entdeckung von
Kurzschlüssen ist es, wenn Glasgefässe als Behälter für die Elektroden
dienen und die Elemente so aufgestellt sind, dass leicht zwischen den
Platten hindurch gegen das Tageslicht gesehen werden kann. Etwas
schwieriger, aber doch noch angängig, ist das Auffinden zwischen

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174

P. Schoop.

Fig. 17. (Willard.)

den Platten sitzender Masse bei der Durchleuchtung des Elements

von oben mittels Olühlampe und Reflektor.

The Willard-Storage-Battery-Co. (30 Broadway, New-York)

sucht Kurzschlüsse dadurch zu vermeiden, dass die elektrochemisch

formierte Platte in eine perforierte Ebonittasche gesteckt wird.

Fig. 17 zeigt die derartig umhüllte Platte.

Diese Form und Durchbrechung def
Ebonithülle soll den Nachteil vieler anderer,
ähnlicher Vorkehrungen vermeiden, der darin
besteht, dass der Zutritt der Säure zu der
Platte, resp. dem Superoiyd, erschwert wird.

Auf sehr vorteilhafte Weise werden
die in Fig. 18 und 19 dargestellten Elek-
trodenplatten der «Bleiwaren- und Accumu-
latorenfabrik B^labänya** (Ungarn) von
Berks-Renger hergestellt. Im Gegensatz
zu den bisher besprochenen Fabrikaten wer-
den hier die Bleigerippe vermittelst hydrau-
lischen Druckes erhalten. Es ist erstaunens-
wert, dass auf diese Weise Platten bis zu
^4 m Breite und beliebiger Länge noch
erzeugt werden können. Wie die von der
Firma freundlich überlassenen Muster zeigen,
ist die Struktur dieser gepressten Platten
ausserordentlich homogen und tadellos. Mittels
einer Presse können pro Tag mit Leichtig-
keit 20 Tonnen Bleiplatten gepresst werden,
h was eine Massenfabrikation vorstellt, welche
bis jetzt auf keinem anderen Weg annähernd
erreicht wird.

Der Freundlichkeit des Grusonwerkes
in Magdeburg (Friedrich Krupp), welches
Bleipressen grössten Kalibers anfertigt, verdankt Verfasser die in
Fig. 20 und 21 gegebenen Skizzen. Fig. 20 gibt die Ansicht einer
hydraulischen Bleipresse einfacher Konstruktion (ohne Heizvorrichtung
für den Metallbehälter) für einen Druck bis zu 500000 kg. Fig. 21
gibt den Querschnitt des Metallbehälters (diesmal mit Heizvorrichtong).
Der Pressstempel, sowie die Matrize sind hier für die Erzeugung von
Bleikabeln eingerichtet, dagegen ist die übrige Anordnung für das

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lieber die « Planta -Accumulatoren"

175

Fig. 18. (Berks-Renger.)

»i, nat. Grösse.
Fig. 19. (Berks-Renger.)

K/s nat. Qrösse.

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176

F. Schoop.

Pressen von Bleielektroden giltig. Fig. 22 zeigt noch besonders den
Querschnitt des Presscylinders und Stempels der Berks-Renger-Presse.
«Die Matrizen sind nach dem ^ Typensystem* eingerichtet und können
durch Einlage oder Entnahme der Typen beliebig breit und schmal,
sowie der Mittelsteg beliebig stark eingestellt werden.* — Je nach
dem Zweck, welchem die Platten zu dienen haben, wird die Bleiober-

Fig. 21.

fläche mehr oder weniger ausgiebig gestaltet. In Fig. 18 sind die
Rippen feiner, zahkeicher und weniger tief gehend, als in Fig. 19.
Die Anbringung der Bleisuperoxydschichte erfolgt nach einem abge-
kürzten Plant^-Formierungsprozess. Es geht aus der kräftigen Dimen-
sionierung vorliegender Muster hervor, dass sie für »stationäre* Bat-
terieen bestimmt sind. Ganz besonders sollen diese Platten, weil sehr
billig und dauerhaft , für Accumulatoren für Eraftaufspeicherung An-
wendung finden. Es ist ersichtlich, dass, anstatt eine Plant^-Schicht
von Anfang an auf den Elektroden zu erzeugen, es ebenfalls, nach
dem Beispiel der älteren Tudor-Platte, möglich ist, den Raum zwischen

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Ueber die -Planta -Accumulatoren".

177

den Rippen mit Bleioxyden auszufüllen, welche offenbar ziemlich gute
Lagerung vorfinden und wohl erst nach längerer Zeit ihren Platz
verlassen, um an die inzwischen gebildete Plant^-Schicht die weitere
Funktion abzutreten. Es lässt sich annehmen, dass auch die Plant^-
Schichte, beim etwaigen Abschälen von der Bleiunterlage, nicht
leicht zu Boden fallen kann, sondern, als
Füllmasse dienend, in den Furchen sitzen
bleibt und weiter an der Aufspeicherung des
Stroms teilnimmt.

Eine eigentümliche Mittelstellung zwi-
schen dem Planta- und dem Faure-Accumu-
lator nehmen die, nach dem Patent von A.
de Ehotinsky hergestellten Elemente der
Elektrizitätsgesellschaft Geln-
hausen ein. Der Träger oder die leitende
Unterlage der Elektrode wird ebenfalls,
wie beim System Berks-Renger, durch
hydraulische Pressung erhalten (D. R.-P.
Nr. 35396). Dagegen wird die Kapazitäts-
gebun^ sowohl bei den Bleischwamm- als
bei den Superoxydplatten durch Einbringen
von Füllmasse in die Träger erreicht. Diese
Füllmasse wird aber nicht mit Bleioxyden
oder Bleisalzen, sondern aus äusserst fein
verteiltem, metallischem Blei, sogenanntem
.Bleistaub" bereitet. Ein Stück eines Trä-
gers für die Bleischwammelektrode ist in
Fig. 23 und ein ebensolches, aber für die
Superoxydelektrode, in Fig. 24 dargestellt.
Der Unterschied zwischen den beiden Streifen

besteht darin, dass die « Seele ** bei dem Bleischwammträger dünner
ist, ebenso die darauf senkrecht stehenden, sich nach aussen konisch
erweiternden Rippen, und dass die Rippen weiter auseinander stehen
als beim Superoxydträger. Das Superoxyd leitet weniger gut als der
Bleischwamm oder, genauer ausgedrückt, um dieselbe Ausnützung
der Füllmasse zu erreichen, ist der Abstand der Superoxydmasse
von der leitenden Unterlage kleiner zu wählen als beim Bleischwamm,
was durch die engere Stellung der Rippen bei dem Superoxydträger
erreicht wird. Die stärkere Dimensionierung der Rippen und des
Kernes ist mit Rücksicht auf die allmähliche Umwandlung des Super-

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178

P. Schoop.

oxydträgers während des Gebrauchs gerechtfertigt. Die ca. 44 mm
breiten Streifen kommen als endloses Band aus der Bleipresse hervor
und werden durch eine sinnreiche Vorrichtung automatisch in Strei-
fen der gewünschten Länge geschnitten. Die Streifen wurden Ton
A. de Khotinskj anfänglich auf etwa zolldicke, auf dem Boden des
Zellgefässes liegenden Glasröhren, horizontal nebeneinander gelegt.
Zwischen zwei Bleischwammstreifen lag immer ein Superoxydstreifen.
Doch war schon die flache Form der Steingutbehälter ein unange-

.111

&/8 nat. Grösse.

nehmer Umstand bei diesem Aufbau, noch mehr aber, dass die nach
dem Boden des Gefässes gekehrte Seite der Superoxydstreifen nicht in
dem Masse zur Arbeit herangezogen wurde wie die obere Seite.
Krümmung der Streifen, sowie ausserordentliches Wachsen infolge von
Sulfatbildung und dadurch hervorgerufene Kurzschlüsse machten häufiges
Reparieren der Batterieen erforderlich. Die Dauerhaftigkeit der Ele-
mente war trotzdem nicht geringer als bei den anderen zu derselben
Zeit (1887) bekannten Accumulatoren. Auch späteren Aenderungen
an dieser Montage haftete immer noch der Nachteil an, dass die
Füllmasse auf den nach unten gekehrten Seiten der Streifen Neigung

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üeber die - Plante -Accumulatoren*

179

zum Abfallen zeigte und dadurch entstehende Kurzschlüsse nicht ent-
deckt und nur durch gänzliche Demontage des Elements beseitigt
werden konnten. Es war daher als ein beträchtlicher Fortschritt zu
betrachten, dass, bereits schon zur Zeit der Frankfurter elektrischen
Ausstellung (1891), die Bleistreifen zu Platten vereinigt wurden, welche
vertikal im Zellbehälter aufgehängt wurden. Fig. 27 zeigt die photo-
graphische Ansicht einer Superoxydplatte. Die Streifen liegen in hoch-
kantiger Stellung so übereinander, dass zwischen je zwei Streifen ein

Fig. 24. (De Ehotinsky.)

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0/3 nat, Grösse.

kleiner Spielraum von 5 mm Weite gelassen ist. Im Falle die Streifen
sich während des Gebrauchs ausdehnen, ist dadurch Raum auch für
das vergrösserte Volum geschaffen. An beiden Endseiten, links und
rechts, sind die Lamellen an eine gemeinschaftliche vertikale Blei-
stange angeschlossen. Diese Verbindung geschieht nicht durch Löten
mit Wasserstoff, sondern mittels direkten Verschmelzens des Bleis.
Die Streifen, durch eine hölzerne Lehre in der richtigen Lage fest-
gehalten, werden in eine mit Gasflammen erhitzte Eisenblechrinne
gestellt und flüssiges Blei in diese Rinne gegossen. Das vorgängige
Eintauchen der zu verbindenden Flächen in Stearin erleichtert das

SammloBg elektrotedmisoher Vorträge. I. 13

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180

P. Schoop.

Zusammenfliessen der Metallteile. Das Verschmelzen ist nicht nur
billiger, sondern auch zuverlässiger als die Wasserstoff lötung. Nach
der Reinigung der so erhaltenen Platten (durch Waschen mit ver-
dünnter Aetznatronlauge) werden die Streifen mit Bleistaub beschickt.
Für den Accumulatorentechniker bietet das Verfahren, Bleistaub
herzustellen, grosses Interesse, indem die, von A. de Khotinsky
erfundene, Methode der Verteilung des Bleis wohl den Gipfelpunkt
aller Bemühungen in dieser Richtung darstellt. (Es sei hier an die

Fig. 25. (Bleistaabapparai.)

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Bleiwolle von Reynier (Paris) erinnert, welche durch Giessen von
Blei durch ein feines Sieb in Wasser erhalten wurde. — Nach dem
D. R.-P. Nr. 89062 vom 14. Dez. 1895 lässt die „Soci^t^ civile d^^tudes
du Syndicat de Tacier G^rard* geschmolzenes Blei in dünnem Strahle
zwischen zwei, nahe aneinander gerückten Kohlen, durch welche ein
Strom geht (Lichtbogen), passieren, und die sich bildenden Dämpfe
zu einem feinen Pulver kondensieren. Ob das Verfahren praktisch
ausgeführt wird, ist dem Verfasser nicht bekannt.

Die nachfolgend beschriebene Darstellungsweise von Bleistaub
stützt sich auf die beiden Patente D. R.-P. Nr. 70348 und 86983.

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Ueber die , Plante -Accumulatoren". 181

Die freundliche Vorzeigung des Apparates, von dem Fig. 25 eine
schematische Skizze gibt, seitens der Elektrizitätsgesellschaft Geln-
hausen, sei hier nochmals verdankt.

Im D. R.-P. 70348 vom 2. März 1892 lautet Anspruch 1 folgender-
massen: »Verfahren zur Herstellung von Bleistaub oder dergleichen,
bei welchem flüssiges (geschmolzenes) Blei (Metall) mittels gespannten
Dampfes, gepresster Luft oder unter Druck stehenden Gases aus einer
Düse herausgesaugt, oder wenn es derselben zufliesst, herausgepresst
und beim Austritt aus letzterer zerstäubt wird, indem dabei nur das
zu zerstäubende Metall oder nur das zerstäubende Medium oder beide
gleichzeitig erhitzt werden.**

Das Zusatzpatent Nr. 86983 vom 9. Dezember 1894 bezieht sich
auf eine spezielle Form des Apparates und einzelner Teile desselben.

In Fig. 25 ist die neueste Anordnung des Apparates wiederge-
geben. Der mit einem Deckel verschliessbare Schmelztopf ist so ein-
gemauert, dass die Feuerung eine möglichst gleichmässige und kräftige
Erhitzung desselben zulässt. Etwa in der Mitte der Höhe ist am Topf
ein seitliches Ansatzrohr angeschraubt, welches in die Düse ausmündet
und zum Abfluss des Bleis zur Zerstäubung dient. Etwas über dem
Boden des Schmelzkessels läuft eine spiralförmig gewundene Schlange
aus Eisenrohr, die an zwei diametral gelegenen Stellen der Eessel-
wand ein- bezw. austritt und einerseits zur Düse, anderseits zu
einer Dampfleitung führt. Der Anschluss wird durch ein Regulier-
ventil bewirkt. — Die Düse, in Fig. 25 besonders skizziert, erinnert
an einen Injektor oder ein Knallgasgebläse. Durch das innere, engere
Rohr, das mehr oder weniger weit in den Düsenkopf vorgeschoben
werden kann und zum Zwecke genauer Einstellung mit Führungs-
lamellen versehen ist, fliesst das Blei hinzu. Der Dampf tritt in
den Mantel zwischen dem inneren und äusseren Rohr ein und trifiPt
kurz vor der feinen Spitze des Düsenkopfs mit dem Bleistrahl zu-
sammen, diesen verteilend und mit sich führend.

Das unfühlbare Bleimehl, welches hiebei erhalten wird, setzt
sich in Flugkammern nieder, wird aus diesen mechanisch fortgeführt,
zur Entfernung etwa beigemengter gröberer Bleiteilchen gesiebt und
nun zur Bereitung der Füllmasse verwendet.

Schon durch Beimischung von Wasser zum Bleistaub entsteht
eine knetbare Masse, die beim Trocknen genügend erhärtet. Die Er-
härtimg wird durch eine Oxydation des Bleistaubs durch das Wasser
bedingt, wie der Bruch der erhärteten Masse, welcher eine gelbliche
Farbe zeigt, vermuten lässt. Es ist leicht einzusehen, dass die so

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182 P- Schoop.

erhaltene Füllmasse nicht so porös sein kann, wie die aus Glätte
oder Mennige bereitete, da in letzteren Materialien neben Blei auch
Sauerstoff enthalten ist, der ein gewisses Volum einnimmt. Bei der
Umwandlung z. B. in Bleischwamm, wird dieser Sauerstoff den Blei-
oxyden entzogen und das zurückbleibende Blei ist auch deshalb
schwammig, weil es mit den früher vom Sauerstoff innegehabten
Volumteilchen durchsetzt ist. Um nun die Bleistaubmasse noch mehr
porös zu gestalten, als sie durch das der Füllmasse zugesetzte Wasser
bereits ist, wendet die Elektrizitätsgesellschafb Gelnhausen eine Bei-
mischung von Bimsstein an. Durch den Bimsstein werden kapillare
Kanäle im Inneren der Füllmasse geschaffen, auch saugt derselbe an
und für sich ein bestimmtes Säurevolum auf, das in guten Kontakt
mit dem Bleistaub kommt. Der gegen verdünnte Schwefelsäure
beständige Zusatz wird sowohl bei den negativen, als auch den
positiven Platten angewendet. Diese Art, die Porosität des Füll-
materiales zu erhöhen, erscheint aber doch etwas primitiv, denn ein
Verfahren, welches die Poren gleichmässiger über die Masse ver-
teilte, als dies die etwa linsengrossen Bimssteinstückchen thun, scheint
vorteilhafter zu sein. So Hesse sich dem Bleistaub fein gemahlenes
Bittersalz beimischen und die Mischung mit einer gesättigten Bitter*
Salzlösung zur Paste anmachen. Nach der Erhärtung derselben könnte
durch destilliertes Wasser das Salz ausgelaugt werden. Ein solches
Vorgehen hätte Aussicht, die Superoiydplatten zu verbessern, da
die Ausdehnung der Bleiteilchen bei der Umwandlung in Super-
oxyd dadurch freieres und gleichmässigeres Spiel gewönne und die
Teilnahme des Füllmaterials an den elektrolytischen Prozessen eine
vollständigere werden müsste. Zusätze, die nicht aktiv an den Re-
aktionen der Elektroden sich beteiligen, haben bisher wenig Erfolg
gehabt.

In dem Prospekt von 1897 begründet die Elektrizitätsgesellschaft
Gelnhausen ihr Verfahren: „In der positiven Elektrode unseres Blei-
staubaccumulators verhindert die beträchtliche Menge des beigemischten
neutralen und sehr porösen Körpers, dass die in Bleisulfat über-
geführten getrennt liegenden Teilchen von Bleisuperoxyd geschlossen e
Schichten bilden können.*^

Es wird weiter ausgeführt, dass bei den mittels Bleioxyden be-
reiteten Füllmassen solche geschlossene Bleisulfatschichten sich bil-
deten und von nachteiligem Einfluss auf den Widerstand und die
Haltbarkeit der Platten wären.

In Fig. 26 ist die Ansicht eines Bleistaubaccumulators, in Glas-

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üeber die , Plante -Accumulatoren*.

183

gefass eingebaut, gegeben; die Superoxydelektrode dieses Elementes
besteht aus zwei Platten der in Fig. 27 dargestellten Form und
Grösse. Die negativen Platten sind gleich gross wie die positiven;
jede Platte ist 240 mm hoch, 240 mm breit und 6 mm dick und be-
steht aus fünf übereinander liegenden Streifen, die an beiden Seiten
durch je eine 8 mm breite Bleileiste verbunden sind. Die zwei, links
und rechts seitlich angelöteten Bleinasen dienen zur Aufhängung der

Fij?. 26. (Gelnhausen.)

Ca. (5 nat. Grösse.

Platten auf zwei gläsernen Stützscheiben, welche 180 mm hoch, 125 mm
breit und 5 mm dick sind und in auf dem Gefassboden ruhenden, ge-
nuteten Holzleisten aufruhen. Die Nasen der Superoxydplatten sind
niit Hartgummischuhen versehen, „um Nebenschlüsse durch Schlamm-
ablagerung auf der Kante der Stützscheiben zu vermeiden**. Im
Qlasgefäss, das 320 mm breit, 130 mm lang und 310 mm hoch ist
(Innenmasse), befinden sich zwei positive und drei negative Platten;
der Abstand derselben beträgt 10 mm und wird durch 4x3 Glas-

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184 P. Schoop.

röhre gesichert, in seitlichen Abständen von je 100 mm voneinander.
Der Abstand der Platten vom Boden des Getässes ist 50 mm. Die
Ladestromstärke beträgt normal 26 Ampere, das Gewicht der Platten
18 kg. Das Element fasst 9 1 verdünnter Schwefelsäure von 1,180
spez. Gew. Das Gesamtgewicht des Accumulators ist 30,5 kg und
die Kapazität laut Preisliste 1897

90 87 85 81 77 73 68 60 50 40 Ampörestunden,
bei der Entladung mit

9 9,6 10,6 11 13 14 17 20 25 40 Ampere.
Die Elektrizitätsgesellschaft Gelnhausen bietet kostenlose Ga-
rantie auf

2^/2 Jahre, wenn die Entladungsdauer 4 oder mehr Stunden,

2 n 1, n y, 3 Stundcu,

1^1% j, r, n T) 1 bis 2 Stunden beträgt.

Fig. 27* (GelnhätiaeD.)

Ca. 1/4 nat. Gröise.

Accumulatoren für transportable Batterieen werden aus
denselben Elektroden angefertigt wie die für stationäre Zwecke. Der
Abstand der Platten reduziert sich auf 6 mm, und die Isolation wird
durch Ebonitkämme bewirkt (D. R.-P. 58108, 82864 und 88668). Die
Gewichtsverhältnisse sind hier z. B. bei Nr. Z (für Zugsbeleuchtung):

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lieber die , Plante -Accumulatoren". 185

Element ohne Säure 11 kg; Länge 310 mm, Breite 160 mm,
Höhe 190 mm. Verdünnte Schwefelsäure (1,80 spez. Gew.) 3 1. Die
Ladestromstarke ist normal 10,8 Ampere.

Die Kapazität dieser Zelle stellt sich auf:
90 80 70 Amperestunden bei
3,7 4 4,4 Ampere Entladestromstärke.
Der Zellbehälter besteht aus einem mit Bleiblech ausgeschlagenen
Holzkasten, so dass die Kapazität von ca. 5 Amperestunden pro Kilo-
gramm komplettes Zellgewicht sich bei Verwendung eines Ebonit-
behälters auf ca. 6 Amp^restunden erhohen Hesse.

Die Elieson-Accumulatoren, von „The Elieson Lamina
Accumulator Co. Ltd." (Greenland Place, Camden Town, London)
hergestellt, zeigen, ohne Anwendung irgend einer Füllmasse, erheb-
liche Kapazitäten.

Die Platten, aus perforierten und gerauhten (geriffelten) Blei-
streifen zusammengesetzt, sollen eine grössere Arbeitsoberfläche dar-
bieten als bei irgend einem anderen Accumulator. Wenn den günstigen
Berichten englischer Experten Glauben geschenkt werden darf, soll
sich dieser Planta- Accumulator speziell als Kraftquelle für Motorwagen
eignen. In der Preisliste von 1897 sind über die „C"-Type in Ebonit-
behälter folgende Angaben gemacht:

Gesamtgewicht des Elements 27 Ibs. (12,2 kg); Plattenzahl 7;
Länge 7 engl. Zoll oder 178 mm; Breite 4 engl. Zoll oder 102 mm;
Höhe 13 engl. Zoll oder 330 mm. Der Ladestrom ist normal 15 bis
25 Ampere, der Entladestrom 20 Ampere.

Die Kapazität dieses Elementes soll bei 20 Ampere Entladung
100 Amperestunden und bei nur 10 Ampere Stromstärke 120 Ampere-
stunden betragen.

Pro Kilogramm Zellgewicht entfielen damit 8 resp. 10 Amp^re-
stunden Kapazität; für einen Accumulator ohne Füllmasse eine re-
spektable Leistung.

Eine von allen bisherigen Konstruktionen abweichende Gestalt
gibt 0. Schulze (Elsässische Elektrizitätswerke in Strassburg) seinen
Elektroden. In dem Preiscourant vom Juli 1897 sind einige, leider
undeutliche Abbildungen von Platten enthalten, nach welchen Ver-
fasser in Fig. 28 versucht hat, eine etwas deutlichere Vorstellung
zu geben. Die Platte wird aus übereinander geschichteten , krippen-
förmigen Bleilamellen zusammengesetzt, welche an beiden Enden an
vertikal laufende Verbindungsleisten verschmolzen werden. Die horizontal
liegenden Lamellen sind gerippt, so dass die Platte keine geschlossene.

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186

P. Schoop.

sondern eine durch viele Kanäle durchbohrte Wand vorstellt. Es wird
daher mit Recht von Schulze hervorgehoben, dass „die Zirkulation
der Flüssigkeit nach allen Richtungen ungehindert'' stattfinden kann.
Ebenso ist richtig, dass diese Platten „eine grosse leitende Metall-
oberfläche** haben, und »kein Partikelchen der aktiven Masse mehr als
1 mm von den leitenden Flächen entfernt ist**. Zwar soll, wie es
scheint, auch mechanisch angebrachtes Füllmaterial auf die gerippten
Bleilamellen aufgetragen werden, doch wird dies nur für die Schwamm-

Fif?. 28. (Schulze.)

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^' b^' t^-^

Ca. 2fache nat. Grösse.

bleiplatten empfehlenswert sein. Der Bleischwamm, sowie das durch
Plant^-Formation auf dem Träger erzeugte Superoxyd dürfte hier aus-
gezeichnet gehalten werden. Die Haltbarkeit der Platten resp. La-
mellen hängt von der Dicke ab und wird bei Verwendung von ge-
presstem Blei eher höher sein als bei gegossenen Bleiplatten. —
Der mit Ms bezeichnete Accumulator (Seite 4 der Preisliste) zeigt
folgende Verhältnisse:

Gew. unverpackt 16 kg 1 Totalgewicht

Gew. von 7 1 Schwefelsäure von 1,21 spez. Gew. 8,47 kg ) 25 kg.

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üeber die , Planta -Accumulatoren". 187

Dabei misst das Element im Glasgefäss in der Höhe 320 mm;
in der Breite 180 mm und in der Länge 220 mm.

Die Kapazität desselben beträgt bei

18 12 9 6 Ampere Entladestrom
54 60 66 72 Amperestunden.

Pro Kilogramm Gesamtgewicht entfallen somit 2 bis 3 Ampöre-
stunden Kapazität (bei stationären Accumulatoren). Der Preis ist mit
19 Mark aufgeführt und derjenige einer kompleten, fertig zum Ge-
brauch aufgestellten Batterie für 110 Volts Spannung zu 1300 Mark
angesetzt.

Zum Vergleich und zur Anstellung von Berechnungen seien hier
die Dimensionen und Gewichte einiger vorstehend abgebildeter Platten-
muster angeführt.

Name Figur Dimensionen Gewicht Gewicht Gewicht Verhältnis

des Musters Nr. Höhe Breite leer gefüllt d. Paste Blei/Paste

— Gebhausen 23 44 mm 77 mm 74,85 128,0 53,15 1,41

+ Gelnhausen 24 43 , 75 , 115,80 163,7 47,9 2,42

Alte Tudor 4 70 „ 65 , 282,60 327,5 44,9 6,30

Neueste j ^^ 30 , 45 , 110,70 132,1 21,4 5,17

Oerlikon 13 35 , 25 , 55,55 70,0 14,45 3,85

Berks-Renger 18 110 , 14 „ 115,25 141,0 25,75 4,50

PoUak 11 60 , 100 , 271,70 349,1 77,4 3,52

Hierzu ist zu bemerken, dass diese Muster sämtlich mitten aus
einer ganzen Platte herausgeschnitten waren, also keinen verstärkten
Rand oder dergleichen hatten. Die Abwägungen und Abmessungen
sind auf l^/o genau. — Die Paste, durch Mischen von 300 Gewichts-
teilen Mennige mit 54,5 Gewichtsteilen verdünnter Schwefelsäure von
1,21 spez. Gew. erhalten, ist bei allen Plattenmustem dieselbe und
etwas dünn genommen worden, um die feineren Fugen der Tudor-
Platte vollkommen ausfüllen zu können. Die Wägung der geschmierten
Plättchen wurde sofort nach der Pastung vorgenommen.

Die Oberflächenverhältnisse sind auf Grund der exakten Wieder-
gabe der Muster in den Figuren genau zu berechnen; die Nicht-

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188 P- Schoop.

beachtuDg des Plattenrandes würde im schlimmsten Falle einen Fehler
von einigen Prozenten im Gefolge haben. Durch Schätzung des Randes
und Berücksichtigung dieser Schätzung ist die Berechnung auf l^/o
genau durchzuführen. Nun sind allerdings, wo Kapazitäten angegeben
sind, diese auf die gesamte Superoxydelektrode (inklusive StromzufÜh-
iningsleisten) oder auf das gesamte Zellgewicht angegeben. Hier muss
man sich bei Vergleichen mit Annäherungswerten behelfen, was insofern
noch angeht, als ja, besonders bei Accumulatoren mit Plant^-Platten
die Kapazität keine konstante Grösse, sondern je nach Umständen
sogar recht veränderlich ist.

Von den in Deutschland noch patentrechtlich geschützten, hieher
gehörigen Elektroden sind zu erwähnen:

D.R.-P.Nr.85827. A. Timmis in London. Elektrodenplatte für
Stromsammler, patentiert vom 29. Januar 1895 ab. Patentanspruch:
„Elektrode für Stromsammler, bestehend aus einem schräg zur Längs-
richtung gewellten Bleistreifen, der durch abwechselndes Hin- und
Herbiegen derart in Querfalten zusammengelegt ist, dass sich die
Wellen des Bleches in jeder Falte kreuzen und dadurch dem Heraus-
fallen der gebildeten aktiven Masse vorgebeugt wird."

D. R.-P. Nr. 27871. Frank Tamblyn Williams und John
Charles Howell in Llanelly, England. — Herstellung von porösen
Bleiplatten für Accumulatoren vom 7. November 1883. Patentan-
spruch: „Das beschriebene Verfahren zur Herstellung poröser oder
schwammiger Blöcke oder» Platten aus Blei oder Bleilegierungen, be-
stehend in der Erzeugung des porösen Materials durch Ausschöpfen
desselben aus dem geschmolzenen Metallbade mit Hilfe einer durch-
löcherten Form oder eines ebensolchen Löffels.**

Von diesen beiden deutschen Reichspatenten beansprucht das
letztere deshalb Interesse, weil nach dem darin geschützten Verfahren
die Accumulatoren der „Crompton-Howell Electrical Storage Co. Ltd.*",
(New Dock, Llanelly, South Wales) seit vielen Jahren hergestellt
werden. „Herr Howell erfand einen Prozess zur Herstellung von
Platten für Accumulatoren, die aus porösem Blei bestehen. Diese
werden dadurch erhalten, dass geschmolzenes Blei auf einer dem
Eristallisationspunkt nahen Temperatur gehalten und die halbkristalli-
sierte Masse in Blöcke gegossen wird, welche aus lauter ineinander
verwachsenen Kristallen bestehen und nach der Erkaltung in Platten
des gewünschten Formats zersägt werden.*" Die Formierung der Platten
erfolgt nach Plant äs Verfahren.

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Ueber die , Planta -Accumulatoren*. 189

Der Preisliste der genannten Firma sind nachstehende Angaben
über ein Element entnommen:

Das Totalgewicht ist also 4 1 , 7 kg
ohne Glaszelle, welche für diese
Grösse etwa 3,3kg wiegen dürfte.

Gewicht der Platten 55 Ibs. (25,0 kg)
Anzahl der Platten 11
Gewichtd.Schwefelsäure371bs.(16,7kg)

Die Kapazität des Accumulators ist bei

85 33 20 Ampere Entladestromstärke
85 230 240 Amp^restunden.

Es entfallen per Kilogramm Gesamtgewicht 2 bis 5 Ampere-
stunden Kapazität.

Leider können diese Zahlen wenig bedeuten, da über die Dicke
der Platten keine Angaben erhältlich waren. (Bei einer älteren Batterie
[1890] waren die Platten 25 mm dick.) Ein Nachteil des Howell-
Systems ist, dass die Stellen, wo der Strom bei den Superoxydplatten
ein- bezw. austritt, nach einiger Zeit ganz durchformiert und dann
brüchig werden. Es ist auch anzunehmen, dass es ein Zufall sein
müsate, wenn die Diffusion des Elektrolyten durch die ganze Platte
gleichmässig stattfände. Daher werden wohl in erheblichem Masse
Lokalströme in den Elektroden auftreten.

Bei allen Kapazitätsangaben ist, wenn nicht anderes
dabei bemerkt ist, die Kapazität innerhalb eines Abfalls der
Klemmenspannung um 10 ^/o des Anfangswertes verstanden.
Als Temperatur gilt wohl meistens Zimmertemperatur
(16 « C).

Zu diesem Gegenstand gehörte eigentlich noch eine kritische
Besprechung der verschiedenen elektrochemischen Verfahren zur „ Auf-
lockerung'', allgemeiner, Vorbereitung der Bleielektroden zur Erzielung
einer genügenden Kapazität innerhalb kurzer Zeit.

Da wo bereits Blei im Zustande weitgehender Verteilung an-
gewendet wird (Gelnhausen, Crompton-Howell, Main), genügt das
Planta- Verfahren. Bei den anderen Konstruktionen dagegen ist das
nicht der Fall. Doch würden nähere Ausführungen den Rahmen dieser
Auseinandersetzung überschreiten; solche sollen an anderer Stelle ge-
geben werden. Soviel möge kurz gesagt sein, dass alle diejenigen
Metboden, bei welchen Stoffe, die das Blei auflösen oder stark
angreifen (wie Salpetersäure, Chlor, Chlorate, Perchlorate, Essigsäure,
Weinsäure), deshalb zu verwerfen sind, weil es beinahe unmöglich
ist, die letzten Spuren des Lösungsmittels wieder aus dem Bleikern zu
entfernen und bekanntermassen Spuren davon genügen, um die Dauer-
haftigkeit der Superoxydelektrode erheblich herabzudrücken.

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190 P- Schoop.

Es sei ebenfalls noch erwähnt, dass das Verfahren von Luckow,
wonach Bleiplatten in verdünnten Lösungen von Salzen, wie Glauber-
salz, Bittersalz etc. bei entsprechendem Stromdurcbgang innerhalb
5 Tagen mit einer genügenden Schichte von Superoxyd überzogen
werden sollen, sich nicht bestätigt, indem als Resultat einer grösseren
Zahl von Kontrollversuchen des Verfassers durchaus keine nennenswerte
Formation von massiven Bleiplatten in solchen Elektrolyten erzielt
werden konnte.

Wahrscheinlich haben geringe Verunreinigungen der von Luckow
verwendeten Lösungen mit Chlor oder Salpetersäure (die eventuell
durch Benützung gewöhnlichen, nicht destillierten Wassers hinzutraten)
den von Luckow beobachteten Angriff des Bleis bewirkt. Uebrigens
patentiert Luckow (im D. R.-P. Nr. 91707) noch nachträglich die
Verwendung verdünnter, angesäuerter Glaubersalzlösung, welche einen
minimalen Zusatz, 0,007 ^/o des Gewichts der Lösung, von Natrium-
chlorat enthält.

Dieses Verfahren ist aber weder praktisch, aus oben angeführtem
Grunde, noch neu, indem Verfasser bereits im Jahre 1891 eine ver-
dünnte Lösung von Natriumbisulfat mit einem Zusatz von Natrium-
chlorat (2,8 > Natrium sulfat, 2 > Schwefelsäure, 95,0 > Wasser und
0,2 ®/o Natriumchlorat) zur Formation von Bleiplatten patentierte.
(Amerikanische Patente Nr. 434093, 434301, beide von 1890.)

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik
unter Benutzung mechanischer Hilfsvorstellungen.

Von

Dr. G. Heinke>

München.
Mit 22 Abbildungen.

Einleitung.

1. Es ist eine eigene Sache um die Zwei- oder richtiger Viel-
seitigkeit aller Wissenschaft und um die Gegenseitigkeit der Be-
strebungen, welche einen Wissenszweig fördern. Die technischen
Wissenschaften, namentlich die Elektrotechnik, geben da zu manchen
Betrachtungen Anlass. Zunächst scheint gegenwärtig der Hinweis
nicht überflüssig, dass die scharfe abstrakte Unterscheidung in Theorie
und Praxis in Wirklichkeit natürlich nicht statt hat, und dass im
Grunde genommen reine Theoretiker ebensowenig wie reine Praktiker
denkbar sind. In der vielmehr stets vorhandenen Mischung wird
allerdings in der fi^gel entweder mehr die praktische Seite oder mehr
die theoretische das Uebergewicht haben und insofern die kurzweg
gebrauchte Unterscheidung in Praktiker und Theoretiker rechtfertigen.
Hiebei ist aber das eine zu berücksichtigen, dass die «praktische''
Veranlagung mit dieser geistigen Trennung nur sehr lose zusammen-
hängt; vielmehr ist diese Veranlagung eine rein menschliche und
individuelle und deshalb über dem eigentlichen Beruf und der all-
täglichen Beschäftigung stehende Eigenschaft, so dass sowohl sie als
ihr Gegenteil sich ebensogut bei den sogenannten Praktikern als den
sogenannten Theoretikern findet.

Mag in der Technik der Praktiker daher noch so sehr von dem
BewujBstsein getragen werden, dass er der Pionier sei, welcher das
wirklich brauchbare Material für den Weiterbau liefert und die Haupt-
arbeit verrichtet, mag er zuweilen über die unpraktische Einseitigkeit

Sammlnng elektrotechnischer Vorträge. I. 14

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192 C. Heinke.

manches Theoretikers lächeln, so wird er es doch andererseits streng
vermeiden müssen, jede Verbindung mit der „nachhinkenden* Theorie
aufzugeben, will er andererseits selbst nicht zu seinem Nachteil in
das andere Extrem derselben Einseitigkeit verfallen. Der Theoretiker
hinwiederum sollte selbst bei noch so entlegenen Spezialuntersuchungen
nicht vergessen, dass er den Eontakt mit dem grossen Ganzen der
Wissenschaft, namentlich aber mit der ihm die unerlässliche Ghnind-
lage seiner Gedankenarbeit bietenden Praxis nicht verlieren darf, will
er anders nicht in der Luft hängen oder xmfruchtbare Arbeit ver-
richten. Das letztere erscheint nun so einleuchtend, dass es kaum
weiterer Ausführungen bedarf. Anderer Meinung könnte aber vielleicht
mancher Praktiker bei der vorausgegangenen Behauptung sein. Warum,
so könnte er fragen, soll unter den gegebenen umständen der Praktiker
nicht versuchen sich möglichst auf eigene Füsse zu stellen und die
Verbindung mit der sich so häufig als unfruchtbar erweisenden Theorie
zu lösen? Einfach deshalb, weil er hiebei ein Bedürfnis unterdrückt
oder verkümmern lässt, welches der menschlichen Natur innewohnt,
solange das Bestreben nach Ganzheit und harmonischer Ausbildung
noch nicht verloren gegangen ist. Zunächst ist ohne weiteres klar,
dass seine praktische Bethätigung sich nur auf ein bestimmtes ünter-
gebiet erstrecken kann, so dass notgedrungen seine Bethätigimg auf
den angrenzenden Gebieten einen mehr theoretischen Charakter haben
muss, mag seine gewöhnliche Beschäftigung sich noch so sehr der
rein praktischen Seite nähern. Das Gefühl des Ergänzungsbedürfiiisses
oder auch der Trieb zu einer gewissen geistigen Sammlung, einer
weiteren Umschau nach der ermüdenden Werktagsarbeit, welche den
Blick immer nur auf das Allemächstliegende gerichtet hält, wird immer
wieder ein Verlangen des Praktikers nach den ausgereiften Früchten
der theoretischen Gedankenarbeit wachrufen. Im Ghnmde genommen
ist dies nichts anderes als eine Aeusserung des ewigen und unaus-
rottbaren religiösen Bedürfnisses einer sonntäglichen Erbauung nach
schwerer, gleichförmiger Wochenarbeit. Wenn auch vielleicht durch
den Aerger über die Missleitungen falschen Priestertums oder die
Rückständigkeit offizieller Satzungen zeitweilig verscheucht, wird sich
dieses der Menschennatur innewohnende Bedürfnis doch inuner wieder
bei jedem selbständig Denkenden durchringen und sein Recht geltend
machen. Das umschauen, obwohl selbst wieder geistige Arbeit erfor-
dernd, entlastet doch die regelmässig beanspruchte Gehimpartie und
erzeugt neuen Lebensmut und frischen Schaffensdrang durch die
Ablenkung von dem gewohnten Feld und die Stärkung des OeftLhls

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und WechselBtromtechnik. 198

der Zugehörigkeit zum grossen Ganzen. Denn mag auch Torübergehend
das Gefühl der Isoliertheit beim geistigen Schaffen einen eigenen Reiz
besitzen , so wird auf die Dauer die wahre Stärke, wie in jeder Staats-
angehörigkeit oder Gemeinschaft, doch nur auf dem Gefühle der Zu-
sammengehörigkeit und der Solidarität beruhen.

2. Ein solcher Geist und Gemüt erfrischender Umblick hebt
über das AUtägUche hinaus, erweckt Gefühle ähnlich denen des Turm-
besteigers, welcher das Strassengewirr und all die Orte seiner täg-
lichen Geschäftigkeit in ihrer gegenseitigen Verbindung Ton oben
mit ungleich offeneren Augen schaut als gewöhnlich; oder denen des
Bergsteigers, der einen Gipfel erreicht hat und damit einen Ein-
blick in die Gliederung der Landschaft, welcher Aufschlüsse über
manche bei der Thalwanderung aufgestossene, ihm aber im unklaren
gebliebene Fragen gibt. Mag daher der Praktiker alltags auf einem
noch so vorgeschobenen Posten des Spezialgebietes schaffen und sich
als Faserwurzel kaum noch des Stammes als gemeinsamer Sammel-
stelle erinnern, so wird er doch bewusst oder unbewusst an seinem
geistigen Sonntag das Bedürfnis einer gedanklichen Verbindung mit
seinen Genossen empfinden und dazu den Weg rückwärts durch den
theoretischen Gedankenbau benöthigen. Die meisten werden hiebei
einen Führer, welcher sie vor Verirrung schützt und die Zeit und
Mühe sparenden Wege weist, gern willkommen heissen, ja häufig nur
in einem solchen Falle zu der erfrischenden Gedankenreise sich ent-
schliessen können. Daher sollten aber auch alle diejenigen, deren
Aufgabe die Ausgestaltung jenes Gedankenbaues in erster Linie ist,
nicht vergessen, welch dankbare Aufgabe ihnen neben ihrer selbst
wieder Faserwurzelarbeit darstellenden Spezialforschung noch verbleibt,
wenn sie jene Führerrolle übernehmen und womöglich neue, bequemere
Wege auszufinden und der Allgemeinheit gangbar zu machen suchen.
Diese Sozialreform der Geisterwelt ^) bietet noch ein grosses Arbeits-

') Es darf doch nicht unerwähnt bleiben, dass in dieser Richtung die
Meinungen der Wissenschaftler ausserordentlich voneinander abweichen. Einige
stehen auf dem Standpunkt, dass jede Popularisierung, ja sogar jede Erleichterung
der Gedankenarbeit verwerflich ist, weil durch eine solche , Profanierung" der
Wissenschaft eine grosse (Gefahr drohe von seiten der Uneingeweihten. Nach ihrer
Meinung würden die Laien durch solche Erleichterungen übermütig gemacht, ver"
lören den Respekt und wollten alsdann überall mit drein reden.

Der Verfasser kann diesen Standpunkt nicht teilen. Von der Absicht, durch
derartige geistige Unterstützung die strenge Gedankenarbeit Überflüssig zu machen,
ist er schon deshalb weit entfernt, weil nach seiner üeberzeugung sich in letzter
Linie jedes geistige Individuum nur selbst helfen kann und ein allerdings er-

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194 0. Heinke.

feld, das an yielen Stellen dringender der Bearbeitung harrt, als
manches schon weiter als zunächst nötig Torgeschobene Spezialgebiet.
Alsdann dürfte auch der Wert der wahren Philosophie, deren Name,
nicht ohne ihre Schuld, lange Zeit in argen Misskredit geraten war
und teilweise noch ist, wieder zu Ehren gelangen und, zurückgekehrt
von den mannigfachen Irn^^egen, auf welche sie sich durch das Ver-

strebenswertes Minimum an selbstgeleisteter Gedankenarbeit vor jedes Ziel gesetzt
ist. Vielmehr soll gerade eine Anregung zum Selbstdenken, wo nur irgend mög-
lich, gegeben werden, damit recht viele hiezu veranlasst werden. Eine ernstliche
Gefahr für die Wissenschaft kann er aber hierin nicht erblicken, indem dieselbe
sich gerade nach dieser Richtung am besten selbst schützt. Ausserdem setzt ja
auch jede derartige Erleichterung fiir das vollere Verständnis schon ein gewisses
unumgängliches Mass an wissenschaftlicher Schulung voraus, so verlangt z. B. das
Folgende die eine beträchtliche Gedankenarbeit erfordernden Grundlagen der
Mechanik. Aber die Vorteile fQr die Allgemeinheit scheinen entschieden zu über-
wiegen, wenn möglichst viele zum Streben nach dem für sie erreichbaren Ziel
durch Erleichterung der begriiflichen Zugänge aufgemuntert werden und das
mittlere wissenschaftliche Niveau dadurch eine Hebung erfährt.

Manche werden zu ihrer Gegnerschaft gegen die Popularisierung, bewusst
oder unbewusst, durch die Furcht veranlasst, dass sich die Wissenschaft hiedurch
zu viel vergebe, d. h. dass sie zu viel ausgebe und die Differenz zwischen dem
Wissenschaftler und dem völligen oder doch relativen Laien zu sehr verringere.
Dieses etwas konservative Bedenken scheint dem Verfasser nun völlig unbegründet,
denn einmal bleiben bei noch so grosser geistiger Erleichterung immer noch
Schwierigkeiten und Spezialisierungen genug, welche die gefürchtete Gleichmachung
so wie so verhindern, und ein zweites Mal ist ja die Wissenschaft selbst in dauern-
der Entwickelung begriffen oder soll es wenigstens sein. Ist nun auch gewiss
nicht zu leugnen, dass eine unzeitgeraässe Popularisierung sehr wenig wünschens-
werte Erscheinungen des Halb- und Viertelswissens hervorrufen kann, so ist doch
andererseits der Nachteil nicht zu unterschätzen, den selbst näher verwandte
Wissenschaftszweige, wie z. B. die technischen, durch zu einseitiges Spezialisieren
erfahren können. Damit die hiedurch entstehende Kluft zwischen ihnen nicht
immer schwerer überbrückbar werde und die harmonische Entwickelung zu stark
schädige, ist es deshalb erforderlich, dass jenem geistigen Differenzieren auch das
notwendige Mass des Integrierens oder der Zusammenfassung entspreche. Eine
geistige Brücke, welche den Verkehr, d. i. hier das wechselseitige Verständnis,
zwischen ihnen erleichtert, wird daher von jedem als vorteilhaft angesehen werden
müssen, der sich nicht auf einen extrem- konservativen, verkehrsfeindlichen Stand-
punkt stellt. Aus demselben Grunde ist auch derjenige nicht als unwissenschaft-
lich hinzustellen, welcher versucht, einen neuen Steig zu finden oder für allge-
meinere Benutzung herzurichten, um die aufwärts Strebenden nach seiner Meinung
rascher oder auch bequemer zum Ziele zu führen, wenn sich nur die W^e später
wieder vereinigen oder wenigstens zum gleichen Ziele gelangen. In dieser Hin-
sicht sollten einem wissenschaftlichen Gebiet keine zu engen, an priesterlichen
Kastengeist erinnernden Grenzen gezogen werden, sondern alle ernsthaft Streben-
den willkommen sein.

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 195

folgen ihrer eigenen isolierten Pfade hatte verlocken lassen, ihr Nutzen
als verbindendes Glied zwischen den Wissenschaften und gleichsam
als deren Extrakt wieder offenbar werden. Das stolze Gebäude der
Wissenschaft, welches durch allzu grosse Zersplitterung und die
rücksichtslosen Sonderinteressen zu intensiver Spezialforschung hin-
sichtlich der Achtung und des Ansehns bei der Allgemeinheit stellen-
weise ins Wanken geraten ist, würde alsdann auch wieder neu ge-
festigt werden. Denn bezeichnet man jenes Bedürfnis der geistigen
Sammlung und Umschau als philosophisches und die Philosophie gleich-
sam als Wissenschaftsreligion, welche die jederzeit notwendige Er-
gänzung zu unserem allzeit Stückwerk bleibenden Wissen darstellt,
so muss streng darüber gewacht werden, dass jene Ergänzung nicht
in Systemen versteinere, sondern sich Hand in Hand mit, aber nicht
getrennt von der Erfahrung weiterentwickele, und falls nötig recht-
zeitig vor ihren Fortschritten zurüchweiche. Andernfalls müsste statt
der naturgemässen Ergänzung, wie früher so hier von neuem, eine
ungesunde dauernde Trennung zwischen" Glauben und Wissen ein-
treten, die schhesslich unausbleiblich zu einem den Fortschritt hemmen-
den Kampf zwischen beiden führt.

3. Eine solche naturgemässe Ergänzung von Wissen und Glauben
erfordert aber jedes Wissensgebiet, welches sich auf Erfahrungsthat-
sachen gründet. Das Wissen oder Kennen der Erfahrungsthatsachen
allein gibt noch nicht die Wissenschaft, dazu gehört, dass die einzelnen
Thatsachen eine Ordnung und eine geistige Verbindung erfahren, welche
unabänderlich mit gewissen Vorstellungen verknüpft ist, die, bewusst
oder unbewusst, sich als Modelle, Analogieen, Hypothesen, Theorieen
formulieren und die ergänzende Glaubensseite darstellen. Diese die
Bausteine und Gebäudestücke bildenden Elemente müssen nun zu
jenem Gedankenbau zusan^mengesetzt werden. Dies ist aber nicht
ohne weiteres möglich, da kein fertiger Bauplan vorhanden ist^ viel-
mehr soll dieser erst umgekehrt durch das Zusammenpassen der
einzelnen Stücke und unterteile herausgefunden werden. Da geht es
natürlich nicht ohne Probieren, oder auch häufig provisorische Bauten
ab, die man vernünftigerweise als Unterschlupf nicht verschmähen,
vielmehr dem Nichts oder Chaos vorziehen wird, solange die Auf-
fQhnmg des endgiltigen Baues nicht ermöglicht ist. Namentlich
Praktiker, sowie auch Lernende, welche gezwungen sind sich gerade
an einer bestimmten Stelle des Baues oder Bauplatzes anzusiedeln,
werden gern eine ihren gegenwärtigen Bedürfnissen entsprechende,
provisorische Behausung für ihre Arbeitsstätte der blossen Hoffnung

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196 0. Heinke.

auf ein später einmal zu errichtendes definitives Gebäude vorziehen,
selbst auf die Gefahr hin sich später einem Umbau aussetzen zu
müssen. Wichtig ist hiebei natürlich, dass derjenige, welcher ihnen
eine derartige Behausung anbietet, sich den wichtigsten Anforderungen
der Bewohner anbequemt und nicht eine für ihre zunächst vorhandenen
Bedürfnisse völlig unbrauchbare Einrichtung liefert. Der Trost, dass
die eine oder andere Mauer für den definitiven Bau wahrscheinlich nicht
geändert werden brauche, wird jenen zunächst wenig nützen. Doch
um endlich dieses Bild zu verlassen: wenn der Theoretiker eine für
Praktiker und Lernende zum grössten Teil unverständliche Sprache
redet, so kann er sich wenig Erfolg von der beabsichtigten Unter-
stützung versprechen, vielmehr ist es wahrscheinlich, dass sich jene
nach einem vergeblichen Versuch zum Verstehen unbefriedigt abwenden
werden. Eine Anpassung an die gegebenen Voraussetzungen erscheint
daher bei Errichtung des Gedankenbaues als Hauptbedingung. Wird
von dem Lern- oder Sammlungbedürftigen verlangt^ dass er sogleich
völlig abstrakte Darstellungen verarbeiten und dadurch wirkliche För-
derung erfahren soll, so muss dieser Versuch scheitern. Gleichungen,
die dem im abstrakten Denken geschulten und dauernd geübten Theo-
retiker den Ueberblick über eine grosse Reihe Erfahrungsthatsachen
enthüllen und ihm ein mehr oder weniger grosses Stück jenes end-
giltigen Bauplanes zeigen, werden dem wenig geübten Anfänger, oder
dem stets zu verkörperlichen gewohnten Praktiker vielleicht nicht das
geringste oder nur sehr wenig sagen oder geben können; sie werden
vielmehr in vielen Fällen mit Rücksicht auf ihren Hunger „Steinen
anstatt Brot*' gleichen. Erst wenn die Hauptbegriffe und die damit
notwendig verknüpften Vorstellungen eine genügende Ausbildung er-
fahren haben und den sich Entwickelnden im wahren Sinne des Wortes
etwas geistig Greifbares gewähren, wird eine mehr mathematische
Behandlung für sie von Vorteil sein und ihnen die Fassung des Ge-
bietes erleichtem. Eine gedeihliche wissenschafthche Aus- bezw.
Weiterbildung wird sonach auf diesem wie auf allen anderen Gebieten
der angewandten Physik die richtige Reihenfolge vom begrifflich Vor-
stellbaren zum Mathematischen nicht vernachlässigen dürfen, oder mit
einem so schlechten Wirkungsgrad arbeiten, dass der Prozentsatz an
nutzlos verlorener Zeit und Mühe das Verfahren als unökonomisch
kennzeichnen muss ^).

^) Die neuerdings vielfach in technischen Kreisen zu Tage getretene Reaktion
gegen die bisherige Hochschulausbildung, welche ihre Spitze namentlich gegen

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechaelstromtechnik. 197

4. Es ist nun eine auch von dem « modernsten" Theoretiker wohl
kaum bestrittene Thatsache, dass vorläufig aUe unsere Vorstellungen
des mechanischen Untergrundes als Ausgangspunktes nicht entbehren
können. Es erscheint daher auch naturgemäss bei allen denjenigen
Wissensgebieten, wie z. B. bei der Elektrizitätslehre, welche sich noch
im Anfang ihrer theoretischen Entwickelung befinden, oder bei denen
mit anderen Worten die einzelnen Erfahrungsthatsachen noch am
wenigsten zu einem verhältnismässig endgiltigen Bau vereinigt sind,
an den bewusst oder unbewusst notwendigen mechanischen Untergrund
anzuknüpfen und mit Hilfe solcher Vorstellungen einen zum üeber-
blick geeigneten Standpunkt oder auch einen Ordnungsplan zu ge-
winnen. Es ist ferner nach den vorausgegangenen Betrachtungen

das Zuviel an theoretisch-mathematischer Belastung der Studierenden wendet,
dürfte teilweise in der praktischen Unbrauchbarkeit noch nicht genügend abge-
schlossener Theorieen, zum grössten Teil aber, nach Ansicht des Verfassers, in
jener vielfach unrichtigen Reihenfolge bei der Ausbildung seinen Grund finden.
Hiebei ist noch darauf Rücksicht zu nehmen, dass ein richtiges und gedeihliches
Vorgehen, das als Hauptziel die innere Förderung des sich Entwickelnden hat,
die Fundamente und Elemente eines Gebietes nicht nur flüchtig vorausschicken
darf, sondern darauf bedacht sein muss, dieselben der Mehrzahl auf irgend
einem Wege so einzuüben, dass sie mit ihnen operieren können, ehe kompliziertere
mathematische Betrachtungen folgen. Für Studierende ist Arbeiten im Praktikum
nach den Erfahrungen des Verfassers hiezu das weitaus beste Mittel. Dass man
natürlich trotz der unzweifelhaften Berechtigung jener Reaktion, soweit sie durch
die obigen Umstände veranlasst wird, nicht ins andere Extrem fallen und das
Kind mit dem Bade ausschütten darf, liegt auf der Hand. Wollte man als den
Schwerpunkt der Hochschulausbildung die Mitteilung und Einübung einer Samm-
lung von empirischen oder vermeintlich empirischen Formeln und Faustregeln an-
sehen, so würde man andererseits die Hochschulbildung freiwillig nach der Seite
des Hand werksmassigen herabdrücken zum schweren Schaden der Allgemeinheit
und der technischen Hochschulen selbst. Soweit jene Reaktion berechtigt er^
scheint, Hesse sie sich sonach etwa in folgende Forderung zusammenfassen: Man
soll den auf einem Grebiet der angewandten Physik für abstrakte mathematische
Behandlung noch nicht Reifen oder weniger Veranlagten, der aber sonst sehr
tüchtig sein kann, nicht sogleich nur auf diesem mehr für theoretische Physik
geeigneten Wege zum Ziele führen wollen, ebensowenig, wie man die begriffliche
Klärung nur sich selbst und der Zeit Überlassen darf; vielmehr ist zunächst die
letztere Ausbildung und damit das praktisch so wichtige Gefühl für alles qualitativ
Wesentliche nach Kräften zu unterstützen. Denn jemandem, der begrifflich noch
nicht ordentlich gehen oder steigen kann, nützen offenbar Schnürstiefel mit allem
sonstigen Zubehör sehr wenig, wenn sie auch für den geübten EQetterer ein un-
schätzbares und unentbehrliches Rüstzeug abgeben können. So selbstverständlich
dies ist, scheint es doch in geistiger Beziehung nicbt immer genügend berück-
sichtigt zu werden.

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198 C. Heinke.

einleuchtend, dass, wenn möglich, der Versuch gemacht werden muss,
die erkannten Hauptgesetze dieses Gebietes mit denen anderer Wissens-
zweige in Verbindung zu bringen und, um im obigen Bilde des Wissen-
schaftsbaumes zu reden, so weiterhin einen möglichst unmittelbaren
Verbindungsweg zwischen den Wurzelausläufern und dem Hauptstamm
aufzufinden. Letzteres wird naturgemäss nicht ermöglicht durch weitere
Verfolgung der Spezialforschung, sondern nur durch vertiefende Aus-
gestaltung der Elemente, gewonnen durch Betrachtung derselben unter
verschiedenen Gesichtspunkten ; je tiefer man in die Elemente eindringt,
um so mehr wird man sich den Hauptwurzeln anderer Wissensgebiete
und gleichzeitig dem alle zusammenfassenden Stamme nähern. Zwar
könnte es scheinen, dass die Elemente, einmal begriffen, keiner weiteren
geistigen Entwickelung bedürfen. Es wird jedoch jeder in seinem
Leben die Erfahrung gemacht haben, dass er Sachen, die er seiner
Zeit ganz gut verstanden zu haben glaubt, bei späterer Betrachtung
doch mit ganz anderen Augen anschauen und neu verstehen lernt.
Es gibt also eine nahezu unendliche Vielfältigkeit des Verstehens,
d. h. eine Weiterentwickelung der Auffassung. In besonders hohem
Grade trifft dies bei den Grundlagen einer Sache zu, namentlich mit
Rücksicht auf den Zusammenhang mit allem Uebrigen. Es erscheint
daher für Lernende als auch für Wissende die in verständiger Weise
immer wieder den Grundlagen zugewendete Zeit durchaus nicht als
Vergeudung; vielmehr wird die Betrachtung derselben unter möglichst
vielen Gesichtspunkten sich gewöhnlich dankbarer erweisen, als zu
einseitige Beschäftigung mit Detailwissenschaft.

Will man jemandem zur Erlangung einer zusammenfassenden
Erkenntnis behilflich sein, auf einem Gebiet, das, wie die elektro-
magnetischen Erscheinungen, noch keine endgiltige und namentlich
für weitere Kreise brauchbare Ausgestaltung jenes Gedankenbaues zu-
lässt, so kommt es fürs erste weniger darauf an, dass die Hilfsvor-
stellungen völlig bis ins kleinste ausgearbeitet sind und in allen
Punkten eine leichte mechanische Nachbildung gestatten; vielmehr
wird die Hauptsache auf den wesentlichen Punkten beruhen, wozu
in erster Linie das Entsprechen der gegenseitigen Beziehungen bei
allen Grunderscheinungen gerechnet werden muss. Gerade darin soll
ja der gedankenökonomische Hauptwert der EUlfsvorstellungen liegen,
dass man alle diese Beziehungen in ihren möglichen Kombinationen
an jenen augenfälligeren mechanischen Hilfsvorstellungen verfolgen
und durch jene gedankliche Brücke auf die unsichtbaren Erscheinungen
übertragen und so deren inneren Zusammenhang besser fassen kann.

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 199

Wesentlich erscheint es deshalb auch, dass möglichst alle Elementar-
begriffe, welche in dem Gebiet in Kombinationen auftreten, bei jenen
HilfsYorstellungen ihre entsprechende mechanische Wiedergabe finden
können und ein hiezu benutztes Modell einen denkbar hohen Grad
von Einfachheit behält. Als Elementarbegriffe oder -erscheinungen
gelten hiebei alle, welche überhaupt bei einer auch noch so kompli-
zierten Erscheinung des Gebietes als zusammensetzende Faktoren be-
teiligt sein können. Wer mithin die so yerstandenen Elementarbegriffe
völlig beherrscht, wird es weiterhin mit qualitativ neuen Erscheinungen
eigentlich nicht mehr zu thun bekommen, sondern nur auf yerschiedene
Kombinationen dieser Elemente stossen.

5. Stärker noch alsFaraday empfand Maxwell das Bedürfnis,
sich den Zusammenhang der elektromagnetischen Erscheinungen durch
mechanische Hilfsvorstellungen zu erläutern. Angesichts der Aus-
gestaltung, welche schliesslich die abstrakte und scheinbar nur auf
einige wie vom Himmel gefallene Gleichungen aufgebaute Mazwellsche
Theorie erhalten hat, erscheint es vielleicht sonderbar, dass selten ein
theoretischer Physiker so rein und auch später noch so konsequent
im Sinne der mechanischen Hüfsvörstellungen gedacht hat wie Max-
well; es ist dies jedoch sowohl aus den von ihm gewählten Be-
zeichnungen, sowie auch aus seinen weniger bekannten Schriften
nachgewiesen worden. Diese von Maxwell zuerst behufs leichterer Zu-
sammenfassung der verschiedenen elektromagnetischen Erscheinungen
ausgedachten mechanischen Grund Vorstellungen lassen nun eine Aus-
gestaltung zu, welche namentlich auch das Verständnis der schwierigen
Erscheinungen, wie sie die neuere Wechselstromtechnik darbietet, zu
erleichtem geeignet ist. Es soll daher im folgenden gezeigt werden,
wie die Begriffsbildung sowohl auf elektrischem als auch magnetischem
Gebiet durch den Ausbau jener GrundvorsteUungen unterstützt werden
kann. Im Anschluss an diese Elementarvorstellungen soll alsdann
ihre Anwendung auf Kombinationserscheinungen behandelt werden,
bei denen sich ihr Nutzen in noch höherem Grade erweisen dürfte.
Den Schluss sollen endlich einige weitere daraus ableitbare Betrach-
tungen allgemeineren Inhalts bilden, welche in dem oben besprochenen
Sinne die Verbindung mit anderen physikalischen Wissenszweigen an-
bahnen sollen ^). Es sei jedoch sogleich von vornherein betont, dass

^) Die folgenden AusfÜhrangen sind dem teilweisen Inhalt nach bereits
in verschiedenen Artikeln des Verfassers erschienen. Vergl. n. a. , Stahl und Eisen"
1892, Nr. 16—24 : Elektrotechnische Briefe, sowie 1897, Nr. 8 : Hilfsvorstellungen

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200 G' Heinke.

jene Vorstellungen keine eigentliche Theorie geben wollen, sondern
nur eine gedankliche Unterstützung nach Art eines Modelles bezw.
einer Analogie gewähren sollen, was jedoch ihrem begriffsklärenden
Wert keinen Eintrag thut^).

Der Hauptvorteil der Maxwell sehen Vorstellungen gegenüber'
der älteren Fluidumstheorie beruht zwar gerade darin, dass sie den
untrennbaren Zusammenhang zwischen den elektrischen und magne-
tischen Erscheinungen berücksichtigen und das Gebiet des Elektro-
magnetismus umfassen, ohne es sinnwidrig zu zerteilen, oder durch
Einführung der Femwirkimg für eine anschauliche Auffassung un-
zugänglich zu machen; dennoch ist fttr die folgenden Betrachtungen
im Interesse einer besseren Uebersichthchkeit ein Nacheinander und
damit eine vorübergehende gedankliche Trennung der speziellen
magnetischen Erscheinungen und Begriffe empfehlenswert, insoweit
sie sich auf die sogenannten magnetischen Metalle beschränken. In
diesem Sinne möge die folgende Trennung der Betrachtung in die
elektrische und magnetische Seite der Hilfsvorstellungen aufgefasst sein.

L Die auf die elektrischen Erscheinungen bezüglichen
HilfsYorstellnngen.

6. Als Ausgangspunkt sei zunächst noch einmal die Maxwell-
sche Grundvorstellung von dem Aufbau jeglicher Materie kurz wieder-

bei magnetischen Erscheinungen; femer «Elektrotech. Zeitschrift' 1897, Heft 5,
auch 1895, Hefb 32: üeber das Ereislaufgeaete. Einem mehrfach geäusserten Wunsch
einer Zusammenstellung glaubt der Verfasser am geeignetsten in dem vorliegen-
den Vortrag entgegenzukommen, welcher nicht nur eine Zusammenfassung, sondern
gleichzeitig auch wesentliche Ergänzungen der Einzelaufsätze enthält.

^} Der praktische Nutzen solcher Hilfsvorstellungen wird dadurch nicht
gemindert, dass die Wirklichkeit der Vorgänge anders sein kann und wird, indem
das innerste Wesen derselben uns als «Ding an sich' nach aller Voraussicht hier
ebenso wie anderswo verschlossen bleibt Es wird jedoch kaum jemandem ein-
fallen, den praktischen Nutzen einer ähnlichen Hilfsvorstellung, wie sie die
Vorstellung der Atome und Moleküle bietet, für viele Gebiete der Naturwissen-
schaften bezweifeln zu wollen. Selbst wenn solche Hilfsvorstellungen nicht ohne
weiteres die quantitativen Gleichungsansätze liefern, um eine vollständige Theorie
auszubauen, so kann ihr Vorteil nach der qualitativen, begrifFsklärenden Seite
doch immer noch gross genug sein. Im übrigen bleibt eine spätere Weiter-
entwickelung nach der quantitativen Seite ja nicht ausgeschlossen, woffir als
Beweis die unbestreitbare Thatsache gelten kann, dass Mazwells Ausgangs-
gleichungen direkt aus seinen Grund voi-stellungen hervorgegangen sind und gleich-
sam die Frucht seiner mathematisch behandelten mechanischen Hilfsvorstellungen
darstellen.

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 201

holt. Das Wesentliche an dieser Aufbauvorstellung ist einmal die
Zusammensetzung jeglicher Materie aus zwei Elementen, den materiellen,
als Wirbel vorzustellenden Molekülen und den ausserordentlich viel
kleiner vorzustellenden und diese Wirbelmoleküle wie ein dichtes
Raumgitter umgebenden ätherischen (elektrischen) Partikelchen, ein
zweites Mal das gegenseitige Verhalten beider hinsichtlich Beweglich-
keit. Um zunächst jener Vorstellung anschaulich durch eine absicht-
lich ganz einfache schematische Modellanordnung etwas mehr zu Hilfe
zu kommen, stelle Fig. 1 den Durchschnitt durch vier benachbarte,
bienenzellenartig aufgebaut zu denkende, materielle Moleküle vor, jedoch
ist der Querschnitt der besseren Uebersichtlichkeit zuliebe quadratisch
statt sechseckig gewählt. Hiebei stellt a die einzelnen, auf allen
Seiten von einer Wandung dichtgedrängter Partikelchen (b) umgebenen
Materiemoleküle vor, welche etwa als Aetherwirbel
mit bestimmter Wirbelachse zu denken wären. Die
elektrischen Partikelchen b nennt Maxwell Friktions-
moleküle, weil ihr Verhältnis gegenüber den Seiten
der materiellen Wirbel a denjenigen von Reibungs-
kügelchen zwischen zwei parallelen Begrenzungs-
platten entsprechen soll, wie noch weiter unten näher
zu betrachten ist. Gleichzeitig spricht sich in diesem
Wechselverhältnis zwischen Materiemolekül a und
Friktionsmolekül b die in elektrischer Beziehung begrifflich fundamen-
tale Trennung der verschiedenen Materialien in Elektrizitäts-Leiter imd
-Isolatoren aus. Zwar kann in keinem Falle ein auf die Friktions-
moleküle b ausgeübter Druck, ein sogenannter elektrischer Druck, die
Zahl dieser als inkompressibel vorzustellenden und unmittelbar aneinander
liegenden Eügelchen innerhalb eines bestimmten Raumes durch Kom-
pression vergrössern; ist jedoch eine geschlossene Strombahn jener
Leiter, wozu z. B. alle Metalle gehören, vorhanden und besteht zwischen
zwei Punkten dieser Strombahn aus weiter unten näher zu betrachten-
den Ursachen eine elektrische, d. h. auf jene Friktionsmoleküle b be-
zügliche Druckdifferenz, so können die Friktionsmoleküle sich zwischen
den Seiten von a hindurch dauernd von der Stelle bewegen oder fort-
strömen. Das letztere kann allerdings nur geschehen unter Ueber-
windung eines gewissen Reibungswiderstandes zwischen a und b, der
je nach dem Material von a verschieden gross ist und dessen Koef-
fizient dem spezifischen elektrischen Widerstand eines Leiters ent-
spricht.

7. Bei allen isolierenden Stoffen, z. B. Luft, Glimmer u. dergl.,

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202 C. Heinke.

können die elektrischen Moleküle b nicht dauernd von der Stelle, so-
lange kein Zerreissen bezw. Durchschlagenwerden des Isolations-
materials eintritt. Wirkt jedoch eine solche elektrische DruckdiflFerenz
auf die Friktionsmoleküle b einer beiderseits von leitenden Schichten
begrenzten Isolationsschicht, wie z. B. in Fig. 2 angedeutet, so sollen
nach obiger Vorstellung jene Friktionsmoleküle dem Druck etwas
nachgeben können, d. h. jener Druckdifferenz ausgesetzt eine elastische
(oder nach Maxwell , dielektrische") Verschiebung erfahren. Hierin
ist schon ausgedrückt, dass nach Aufhören des Druckes jene Ver-
schiebung durch die geweckten elastischen Kräfte wieder rückgängig
gemacht wird, so dass man sich die Friktionsmoleküle aller isolieren-
den Materialien, etwa wie in Fig. 2 augenfällig angedeutet, durch ela-
stische, etwa kautschukartige Fäden (k) an ihrer Stelle
Fig. 2. festgehalten denken kann. Bei auftretender Druck-

differenz wird sich also die Bewegung der Friktions-
moleküle in isolierenden Schichten gegenüber der Be-
wegung im Leiter in gewisser Beziehung nur graduell,
aber doch scharf durch ihre Begrenzung unterscheiden.
Eine Folge der Inkompressibilität wird femer sein,
dass auf der positiven Seite der Isolationsschicht vor-
übergehend ebenso viel frei bewegliche Friktions-
moleküle der angrenzenden Leiterschicht in jene hinein-
gepresst werden, als auf der negativen elastisch be-
festigte aus der Isolationsschicht in die angrenzende Leiterschicht über-
treten. Die Verschiebbarkeit der Friktionsmoleküle bei gleicher Dicke
der Isolationsschicht und gleicher Druckdifferenz auf beiden Seiten wird
aber natiurgemäss von dem Isolationsmaterial abhängen. Dieser Mate-
rialkoSffizient wird also nach der obigen Vorstellung durch die Ver-
hältniszahl der Eautschukfadendehnung bei zwei verschiedenen Mate-
rialien unter sonst gleichen Verhältnissen hinsichtlich Druckdifferenz
und Schichtdicke ausgedrückt und gewinnt so eine sehr anschauliche
Bedeutung; wird er stets auf Luft als Einheit bezogen, so fallt er
praktisch mit der Dielektrizitätskonstanten des Materials zusammen.

8. Charakteristisch für diese Vorstellung ist also, dass die Elek-
trizität nicht geschaffen, sondern durch das Auftreten einer E M E nur
in Bewegung gesetzt wird, und dass diese bei einseitig wirkender EHE
in einer ebensolchen Verschiebung der Friktionsmoleküle bestehende
Bewegung beim Schliessen der Leiterbahn in ein dauerndes Ereis-
strömen übergeht, während bei ungeschlossener Bahn nur ein kurz-
dauernder und durch die geweckten Elastizitätskräfte der isolierenden

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Die HauptbegrifPe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 203

Zwischenschicht bedingter elektrostatischer Verschiebungsstrom zu
stände kommen kann. Die Gesetzmässigkeit der nach dieser Vor-
stellung rein mechanisch auffassbaren elektrischen Bewegungsvorgänge
wird sich somit auch aus den mechanischen Gesetzen ableiten lassen,
und man kann nunmehr die bei geschlossener Strombahn zunächst
innerhalb der Leitung auftretenden Vorgänge zwecks Erleichterung der
Begriffsbildung mechanisch in folgender Weise veranschaulichen: Das
Auftreten einer E M K oder einer elektrischen Druckdifferenz an einer
Stelle der Strombahn wird bei jeder der unten näher zu betrachtenden
Ursachen einer sich nur auf die Priktionsmolektile erstreckenden Pump-
wirkung entsprechen. Alle sogenannten Stromquellen (besser eigentlich
Erzeuger elektrischer Energie) werden daher die Punktion von Elek-
trizitätspumpen mit je nach ihrer Einrichtung verschieden grosser
Druckdifferenz aufweisen. VP'ird letztere, wie bei vielen Gleichstrom-
quellen, praktisch konstant erhalten, so wird bei geschlossener äusserer
Strombahn und stationärem Strömungszustand der letztere ausser von
der Druckdifferenzgrösse nur noch durch die Reibungsverhältnisse der
Leitung bedingt sein. Von den auf den Strömungszustand bezüglichen
Begriffen wird die sogenannte Stromdichte oder die spezifische, d. h.
auf die Querschnittseinheit bezogene Stromstärke durch die Strömungs-
geschwindigkeit der Friktionsmoleküle an jener Stelle dargestellt sein,
während der technische Begriff der Stromstärke durch die Gesamt-
geschwindigkeit, d. h. die durch jeden vollen Leiterquerschnitt in einer
Sekunde hindurchtretende Anzahl Friktionsmoleküle gegeben ist. Be-
rücksichtigt man nun ferner, dass der Begriff der Spannungsdifferenz
oder der E M K sich nicht auf den ausgeübten Totaldruck, d. h. Ein-
heitsdruck X Druckfläche bezieht, sondern den Charakter eines spe-
zifischen oder Einheitsdruckes hat, ähnlich wie der hydraulische Druck
oder der Dampfdruck, und dass seine Grösse in Volt somit etwa den
Atmosphären entspricht, so lässt sich hieraus auf Grund mechanischer
Ueberlegungen folgendes ableiten : ein kausales in Verbindung bringen
dieses spezifischen Spannungsbegriffes als Ursache mit dem auf den
totalen Ausgleich bezüglichen Begriff Stromstärke als Wirkung macht
als dritte bedingende Grösse die Einführung des elektrischen Wider-
standsbegriffes in der von Ohm zuerst gefassten Weise notwendig.
Die Grösse dieses so gefassten elektrischen Widerstandes hat sonach
zwar die Reibung zwischen Friktionsmolekül und materiellen Molekülen
zur Grundlage und setzt sich formelmässig aus jenem Reibungskoef-
fizienten <; und den Leiterdimensionen 1 und q zusammen, aber nicht
in der Weise, dass sie einen Ausdinick für die gesamte Reibungs-

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204 G. Heinke.

meoge c.l.q bei der Stromdichte 1 bildet, sondern vielmebr in der

Form <; . — , dass sie einen Ausdruck für die eigentümliche Reibungs-

4.
grosse R des Leitungsweges bildet, welche den praktisch wichtigen
Zusammenhang zwischen der Grösse des totalen Ausgleiches J und
der Grösse der spezifischen Druckdifferenz E liefert. Jene Formulierung
c.l.q würde man hingegen erhalten, wenn die Wandergeschwindig-
keit (Stromdichte J^) mit dem totalen Flächendruck (E) in Beziehung
gesetzt würde, alsdann folgt aus dem Ohm sehen Gesetz

J q

unter Einsetzung von E = E . q für E und von Ji = — für J die
Gleichung

Die Bedeutung der Leistung von Ohm beruht gerade auf dieser
praktisch wichtigen Fassung des WiderstandsbegrifFes , weshalb auch
die Belegung der Widerstandseinheit mit seinem Namen als besonders
geeignet anzusehen ist. Eine weitere, auf die elektrischen Stromkreis-
verhältnisse bezügliche Folgerung lässt sich auf Grund dieser Vor-
stellungen ohne weiteres auf Grund der Mechanik (speziell der Hydro-
dynamik) ableiten: Die zur üeberwindung der B^ibungswiderstände
einer bestimmten Teilstrecke des Kreislaufes erforderliche Druck-
differeöz (Spannungsdifferenz) muss mit Rücksicht auf die Einheitlich-
keit der im obigen Sinne gefassten Stromstärke direkt proportional
dem Ohmschen Reibungs widerstand sein; das Ohmsche Gesetz muss
sonach nicht nur für den ganzen E^reislauf, sondern auch für jeden
beliebigen Unterteil desselben giltig sein und in ihm die Ausgleich-
verhältnisse darstellen.

9. Bis hieher, d. h. insoweit die Verhältnisse innerhalb der
Leitung in Betracht kommen, fällt die Max well sehe Betrachtungsweise
so ziemlich mit der einfachen Fluidumstheorie zusammen. Während
aber jene die Erscheinungen in der Leiterumgebung nicht mit in den
Kreis ihrer Vorstellungen zu ziehen vermag, geschieht dies durch die
Maxwellsche Vorstellung in sehr einfacher und natürlicher Weise.
Hienach äussert sich die zwischen Friktionsmolekülen und materiellen
Molekülen bestehende Wechselwirkung, welche nach der obigen Be-
trachtung innerhalb des Leiters zur Erklärung der Stromwärme dient,

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Die HanptbegrifTe der Gleich- und Wecbselstromteclinik.

205

Fig. 3.
X

an der Grenzfläche zwischen dem stromdurchflossenen Leiter und der
diesen umgebenden Isolationswandung in der Weise, dass die strö-
menden Friktionsmoleküle auf die vorher in beliebiger Richtung, also un-
geordnet liegenden Wirbelachsen der materiellen Moleküle ein Richtungs-
bestreben ausüben, und zwar derartig, dass sie die Wirbelachsen quer
zur Leiterrichtung zu stellen suchen. Diesem Bestreben geben die
wiederum elastisch in ihrer ursprünglichen Lage befestigt zu denkenden
Wirbelachsen bis zu einem gewissen Gb-ade (der näher unter 11 betrachtet
werden soll) nach, wodurch der magnetische Zustand, d. h. das Ent-
stehen des magnetischen Feldes jedes stromdurchflossenen Leiters seine
Erklärung findet. Mag nun die hiedurch hervorgerufene gemeinschaft-
liche Richtungskomponente auch noch so klein sein, so wird doch
gerade dieses Gemeinschaftliche den magnetischen Zustand charakteri-
sieren, weshalb man sich diese Komponente durch Abstraktion heraus-
gehoben und allein ins Auge gefasst denke, so oft es sich um jenes
magnetische Feld handelt, da alsdann der ganze übrige, ungeordnete
und sich gegenseitig nach aussen hin kompensierende oder bindende
Rest hiefür ohne weiteres Interesse ist. Betrachten
wir sonach das Stück eines stromdurchflossenen
Leiterdrahtes S L der Fig. 3 — natürlich sind die
Moleküle der Deutlichkeit halber un verhältnismässig
gross gezeichnet — , so wird durch den im Leiter
fliessenden (durch die Pfeile angedeuteten) Strom
zunächst an jeder Stelle ein richtender Einfluss auf
alle den Leiter ringförmig umgebenden Wirbel-
moleküle ausgeübt. Die gemeinschaftliche Rich-
tungskomponente würde sich also durch den Wirbel-
ring AA darstellen mit einem zusammenhängenden Achsenfaden in
der Ebene senkrecht zur Leiterrichtung, wobei die Achse dieses
ringförmigen Wirbelfadens gleichzeitig die F a r a d a y sehe Kraft-
linie geben würde. Nun ist weiterhin zu berücksichtigen, dass dieser
?on den strömenden Friktionsmolekülen des Leiters ausgehende Rich-
tungsantrieb genau in gleichem Masse mit der Grösse der erzielten
Richtungskomponente eine Vermehrung der Wirbelintensität durch
entsprechende Yergrösserung der mit jener zusammenfallenden Ge-
schwindigkeitskomponente herbeiführen wird. Die vom stromdurch-
flossenen Leiter angestrebte Querstellung würde also auf ein Maximum
von übertragener Wirbelintensität zielen. Auf Grund der bisherigen
Annahmen von dem Verhalten der Friktionsmoleküle in Nichtleitern
folgt aber weiterhin, dass diese sich zunächst auf den angrenzenden

[.BM.A

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206 C. Heinke.

Wirbelring A der Fig. 3 erstreckende Wirkung nicht auf diesen be-
schränkt bleiben kann, sondern sich mit Hilfe der Wechselwirkung
zwischen Wirbel- und Friktionsmolekülen von A auf Wirbelring B
u. s. f. in die ganze Umgebung, natürlich mit der durch die Energie-
gleichung bedingten Abnahme der Stärke, fortpflanzen muss. Diese
Notwendigkeit ergibt sich durch folgende üeberlegung: Der von SL
ausgehende Antrieb vergrössert nach dem obigen die Geschwindigkeit
der Wirbelseiten von Ring A. Die hiedurch entstehende Geschwindig-
keitsdifferenz zwischen den aneinandergrenzenden Wirbelseiten von A
und B kann bei der zahnradartigen Verbindung beider mit Hilfe der
Friktionsmoleküle nicht bestehen bleiben. Da jedes der letzteren sich in
der Lage eines kleinen Zahnrades zwischen zwei Zahnstangen befindet,
so sind bei verschieden grossen (natürlich stets entgegengesetzten) Ge-
schwindigkeiten der beiden Zahnstangen nur zwei Möglichkeiten vor-
handen: entweder wird das Zahnrädchen in Richtung der grösseren
Geschwindigkeit mitgenommen, wie man sich leicht mittels eines
kantigen, zwischen den beiden verschieden schnell bewegten Hand-
flächen befindlichen Bleistiftes durch dessen jeweilige Stellung im
Raum überzeugen kann; oder die grössere Geschwindigkeit der ainen
Zahnstange wird bei festgehaltenem Zahnrädchen auch auf die andere
übertragen, also dieser eine Beschleunigung erteilt. Der letztere Fall
muss nun zwischen A und B der Fig. 3 eintreten, da beide nach
Annahme einem nicht leitenden oder zum mindesten keinen geschlossenen
Stromkreis darbietenden Material angehören und die zwischenliegenden
Friktionsmoleküle sonach an ihrer Stelle festgehalten werden. Ein
Fortschreiten des Antriebes ist sonach notwendig, und damit ist der
Begriff der elektromagnetischen Welle, oder nach Eintritt eines statio-
nären Zustandes, wie bei Gleichstrom, des magnetischen Feldes ver-
anschaulicht. Es ist fernerhin ohne weiteres klar, dass der erste Fall,
d. h. ein Nachgeben der Friktionsmoleküle (wie bei dem im Raum
fortrückenden, kantigen Bleistift) jedesmal dann gegeben ist, wenn
diese elektromagnetische Welle in ihrer Ausbreitung auf einen anderen
geschlossenen Leiterkreis trifft. Dieser Fall ist schematisch in Fig. 4
angedeutet, wo die sich von I ausbreitende Welle auf H trifft und in
letzterem ein Strömen der Friktionsmoleküle herbeiführt oder einen
Strom 9 induziert^. Letzterer ist, wie ersichtlich, entgegengesetzt dem
induzierenden Strom in I und nur während der Dauer und entsprechend
der Stärke der Geschwindigkeitsändenmg der angrenzenden Wirbel
von n vorhanden, d. h. solange kein stationärer Zustand eingetreten
ist, bei welchem der resultierende Antrieb zu Null werden muss. Hie-

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselgtromtechnik.

207

Fig. 4.

durch ist somit weiterhin der Begriff der Wechselinduktion gegeben
und es ist leicht einzusehen, dass die von I wie von der Einwurfs-
stelle eines in ruhiges Wasser geworfenen Steines sich ausbreitende
Welle elektromagnetischer Art in einen dauern-
den Wellenschlag übergehen muss, wenn durch
I ein bezüglich der Priktionsmolekül-Geschwin-
digkeit dauernd wechselnder Strom, d. h. ein
Wechselstrom geschickt wird.

10. Eine weitere Folgerung aus dieser
durch die Modellvorstellung veranschaulichten
elektromagnetischen Verkettung des strom-
durchflossenen Leiters mit seinem ^^Feld*^
führt endlich zu dem für die Wechselstrom-
technik so wichtigen Begriff der Selbstinduktion bezw. zu ihrer Ver-
anschaulichung. Jenes nFeld" wird durch die gerichtete Wirbel-
intensität aller mittels Verkettung oder Verzahnung beeinflussten
materiellen Moleküle der Umgebung charakterisiert; so zwar, dass
dieser Zusammenhang durch die Dimensionen und die geometrische
Lage des Leiters und die in ihm fliessende Stromstärke einerseits,
durch die Richtbarkeit bezw. Aufnahmefähigkeit an Wirbelintensität
der ihn umgebenden materiellen Wirbelmoleküle andererseits bestimmt
ist. Wird jener erste nur auf den Leiter bezügliche EoSfflzient mit L,
die Stromstärke mit J und der auf die Aufnahmefähigkeit bezügliche
Koeffizient mit (i bezeichnet, so bildet sich jenes Bewegungsmoment zu
L . (i . J. Bei allen sogenannten unmagnetischen Materialien ist diese
Richtbarkeit bezw. Aufnahmefähigkeit praktisch gleich gi'oss und un-
veränderlich, d. h. Richtung und Wirbelintensitätsveränderung erfolgen
direkt proportional mit der Stromstärke; setzt man bei ihnen diesen
Koeffizienten (der wie unter II näher zu betrachten durch die magnetische
Permeabilität charakterisiert ist) gleich der Einheit, so hängt das
elektromagnetische Bewegungsmoment beim Unterbrechen des Stromes
nur noch von Stromstärke und Leiteranordnung ab. Dieses elektro-
magnetische Bewegungsmoment L . J entspricht also dem mechanischen
Bewegungsmoment (Bewegungsgrösse) M . v, wenn M die zu bewegende
Masse und v die Geschwindigkeit bedeutet, woraus auch die auf die
Umgebung übertragene und als «lebendige Ej-aft'' aufgespeicherte

V* J*

elektromagnetische Wirbelenergie sich entsprechend M • -x- zu L . -5-

ergibt. Für die Stromstärke gleich der Einheit vnrd jenes Bewegungs-

Sunmlang elektrotechnisoher Vortrige. I. 25

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208 C. Heinke.

momeDt also eine Art elektromagnetisches Trägheitsmoment darstellen
und einzig und allein noch durch die Leiteranordnung bedingt sein.
Dieser der Leiteranordnung eigentümliche Koeffizient L wird sonach
ein Mass für die beim Entstehen der Einheitsstromstärke aufzuwendende
Energie liefern oder andererseits wegen der den materiellen Wirbel-
molekülen zukommenden Masse bezw, Trägheit einen Ausdruck für
die im Feld oder im Leitersystem in Form von Wirbelintensitat auf-
gespeicherten , lebendigen Kraft*. Diese elektromagnetische Wirbel-
energie tritt beim Unterbrechen der Stromeinheit aus ihrem latenten
Zustand wieder heraus und bedingt auf Ghrund des Prinzips der Gleich-
heit von Wirkung und Gegenwirkung durch Rückwirkung auf den
Leiterkreis die Erscheinungen der elektromagnetischen Trägheit oder
der Selbstinduktion. Der Selbstinduktionsko^ffizient erlangt sonach
durch diese Deutung als eine Art elektromagnetisches Trägheits-
moment der Leiteranordnung eine ganz bestimmt fassbare Bedeutung
und durch die Vorstellung des mit dem Leiterstrom schwungmassen-
artig verketteten magnetischen Feldes eine wünschenswerte Anschau-
lichkeit.

Da bei periodischem Wechselstrom der Strom und damit die
Wirbelrichtung, so oft das Zeichen wechselt, als Stromwechsel ein-
treten, so muss der elektromagnetische Trägheitswiderstand der Feld-
wirbel dauernd überwunden werden. Um deshalb einen Ausdruck für
die Ghrösse dieses zusätzlichen Wechselstromwiderstandes bezw. fär die
Ghrösse der zu seiner Ueberwindung erforderlichen Druckdifferenz Ei.
zu erhalten, muss zu jenem Produkt von J . L noch ein auf die sekund-
liche Wechselzahl z und die Wellenform bezüglicher Zahlenfaktor c
hinzutreten , der mit c . z = p bezeichnet sei. Die Grösse des von
einem bestimmten Trägheitsmoment in einem beliebigen Moment ver-
ursachten Widerstandes hängt nämlich von der Geschwindigkeits-
änderung ab, so dass nach mechanischer Analogie der in einem

beliebigen Moment dargebotene Trägheitswiderstand = — (J . L) ist,

oder bei Konstanz von L

Setzt man für J die Gleichung für die periodische Stromwelle

j T

ein, so erhält man — r— = p . J. Für den speziellen Fall der Sinus-
welle d. h. J . sin a = J sin (pt) würde der Faktor c = ä und p den
Wert n . z annehmen. Die zur Ueberwindung der Selbstinduktion er-

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 209

forderliche E M K bezw. effektive Spannungsdifferenz E^ ist sonach,
wenn für J gleichfalls der effektive Mittelwert eingesetzt wird,

El = J . p . L.

Befindet sich Eisen in der Nähe der Leiteranordnung, so dass
jener Koeffizient ji grösser als die Einheit wird, so tritt für eine be-
stimmte konstante Stromstärke J an Stelle von L das Produkt L . (i,
wenn für |i. die Permeabilität des ganzen Kreislaufes eingesetzt wird,
d. i. das Verhältnis der im eisenhaltigen Kreislauf vorhandenen Kraft-
linienanzahl zu der Anzahl bei eisenfreiem Kreislauf. Für periodischen
Wechselstrom muss, abgesehen von dem Einfluss etwaiger Wirbel-
ströme, wegen der Veränderung von {i mit der Stromstärke, für (i ein
entsprechender, experimentell zu erhaltender Mittelwert eintreten, so
dass für eine bestimmte, effektive Stromstärke J sich

EL = J.p.(L.ir)

ergibt. (Weitere Betrachtungen sollen unter III folgen.)

11. Nach dieser Veranschaulichung der in der Elektrotechnik
wichtigen elektrischen Grundbegriffe mögen noch die wichtigsten Ur-
sachen für die Entstehung einer elektrischen Spannungsdifferenz berührt
werden. Nach der obigen Anschauung wird stets ein in letzter Linie
mechanisch vorzustellender Druck auf die Friktionsmoleküle das be-
wegende Moment oder die EMK bilden. Ein solcher Druck wird
zwar immer bei mechanischer Reibung zweier verschiedener Körper
erzeugt werden, jedoch wird in den allermeisten Fällen seine Wirkung
so rasch vorüber gehen, dass die Zwischenrolle der Elektrizität zwischen
der mechanischen Reibung und der durch den elektrischen Ausgleich
erzeugten Reibungswärme gar nicht zur Erscheinung und dem Beob-
achter zum Bewusstsein gelangt. Nur in bestimmten Fällen, wo die
beiden verschiedenen, der Reibung unterworfenen Teile unmittelbar
nach der Reibung einer vorzüglichen Isolation unterworfen werden
und die einzelnen Teildrucke, bezw. gedrückten Elektrizitätsmengen der
Sammlung zugängig sind, wie bei allen Vorrichtungen, welche zur
Erzeugung von Reibungselektrizität benützt werden, lassen sich diese
in der Erzeugung von elektrischer Spannungsdifferenz bestehenden
Reibungswirkungen der Beobachtung zugänglich machen. Diese Er-
scheinungen haben als erste und lange Zeit allein bekannte Aeusse-
nmgen des elektrischen Zustandes der ganzen Wissenschaft nicht nur
den Namen gegeben, sondern auch die geschichtliche Entwicklung
der Anschauungen sehr stark beeinflusst. Der Reibungselektrizität
wurde deshalb bis auf die neueste Zeit ein eigenes Vorstellungsgebiet

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210 C. Heinke.

zugewiesen, weil ihre Erscheinungen von denen der fliessenden Elek-
trizität oder des Galvanismus abweichend und mit letzterem nicht gut
vereinbar zu sein schienen. Beide lassen sich aber ohne jeden Zwang
in die Max well sehen Grundvorstellungen einfügen. Alle reibungs-
elektrischen Erscheinungen stellen sich hienach als dielektrische Ver-
schiebungen dar, entsprechend den oben erwähnten bei unvollständigem
Leiterkreis (vergl. § 7). Hiebei ist ein Anhäufen der Elektrizität in
dem früher gewöhnlich vorgestellten Sinne zwar auf Grund der In-
kompressibilität der Friktionsmoleküle ausgeschlossen, dennoch gibt
positiv und negativ elektrisch einen sehr gut fassbaren und sogar
weit ungezwungeneren Sinn als früher, wenn man es wie oben durch
die Trennungsfläche zwischen frei beweglichen und elastisch festge-
haltenen Friktionsmolekülen charakterisiert. Die schon früher bekannte
Thatsache, dass, wie man sich ausdrückt, nie eine Menge der einen
freien Elektrizität erzeugt werden könne ohne eine gleich grosse Menge
freier Elektrizität der anderen Art, welche beide stets durch die elektro-
statischen Drucklinien kon-espondieren , erscheint nach Maxwells
Vorstellung als völlig selbstverständlich. Der Hauptunterschied zwischen
den reibungselektrischen Vorgängen und den galvanischen ist gradueller
Natur, insofern gewöhnlich die Faktoren, welche den Ausdruck für
die elektrische Energiemenge bilden, bei jenen durch kleine, ver-
schobene Elektrizitätsmengen und hohe Druckdifferenzen, bei diesen
durch verhältnismässig grosse in Bewegung gesetzte Elektrizitäts-
mengen und verhältnismässig kleine Drucke charakterisiert sind. Hin-
sichtlich der elektrostatischen Erscheinungen bilden die beiderseitig,
wenn auch in verschiedener Form benützten Kapazitäten den üeber-
gang aus einem Gebiet ins andere, während die elektrodynamischen
Ausgleichserscheinungen unverkennbar dieselben charakteristischen
Merkmale aufweisen.

12. Praktisch wichtiger als diese elektromechanischen Ursachen
zur Erzeugung von elektrischen Druckdifferenzen sind die elektro-
chemischen. Charakterisiert werden alle diese Vorrichtungen durch
zwei räumlich getrennte, chemisch verschiedene und als Elektroden
bezeichnete Materialien, welche durch chemisch wirksame Flüssigkeit
in Verbindung stehen. Um mit den hiebei eintretenden unsichtbaren
und deshalb als molekular bezeichneten Vorgängen eine gewisse An-
schaulichkeit zu verbinden, würde nach der obigen Grundvorstellung
der Verlauf des Prozesses etwa folgender sein : von der negativen oder
Lösungselektrode gehen Moleküle und mit diesen Friktionsmoleküle
in die Lösung der chemisch aktiven Flüssigkeit über. Diese molekulare

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromteclinik. 211

ümlagerung bewirkt auf Grund der Inkompressibilität der Friktions-
moleküle einen Druck auf die Friktionsnoioleküle der positiven oder
Ableitungselektrode. Bei aussen offenem Stromkreis kann diesem
Druck nicht dauernd nachgegeben und es wird somit durch Rück-
wirkung der Verlauf des chemischen Prozesses — abgesehen von so-
genannten Lokalaktionen — verhindert werden. Dass dieser Druck
von seiner Ausgangsstelle, d. i. der Berührungsfläche von Elektrode
und Flüssigkeit sich wie der hydraulische Druck ins Innere und nach
jedem Punkt der zunächst abgesperrt gedachten Leitung überträgt,
bietet der Vorstellung keine Schwierigkeit. Wird jedoch der äussere
Stromkreis zwischen Ableitungs- und Lösungselektrode geschlossen,
so wird der elektrische Ausgleich nach dem Ohm sehen Gesetz erfolgen,
wobei natürlich der gesamte Kreislaufwiderstand einschliesslich des
inneren Widerstandes des als Elektrizitätspumpe wirkenden « Elementes **
bedingend auf die Ausgleichstärke wirkt. Ausser diesem elektrischen
Reibungswiderstand wird aber im vorliegenden Fall noch ein weiteres
Moment den Ausgleichsvorgang beeinflussen, d. i. die Leistungsfähigkeit
des „Elementes **, welche durch den Ablauf des chemischen Prozesses
bedingt wird. Die negativ gelösten und positiv abgeleiteten Friktions-
moleküle, welche nach dieser Vorstellung in Uebereinstimmung mit
dem Faraday sehen Gesetz an die Zahl der umgelagerten materiellen
Moleküle gebunden sind, können also nur so weit gesteigert werden,
als das Element infolge seiner Beschaffenheit im stände ist, mit diesem
Umlagerungsprozess nachzukommen. Erscheinung und Begriff der so-
genannten Polarisation u. dergl. werden hiedurch der Vorstellung zu-
gänglicher. Es ist nun weiterhin die Entstehung eines derartigen
Druckes auch bei der sogenannten Kontaktelektrizität, sowie bei den
thermoelektrischen Erscheinungen unschwer vorzustellen, wenn man
an der Berührungs- bezw. Lötstelle der beiden chemisch verschiedenen
Metalle eine verschieden grosse Umfangsgeschwindigkeit der Wirbel-
moleküle voraussetzt und sich bei den Thermoelementen diese Ver-
schiedenheit auch bei geschlossenem äusserem Stromkreis durch die
zugeführte Wärme erhalten denkt.

13. Die technisch weitaus wichtigste Ursache der elektrischen
Druckdifferenz bildet jedoch die elektromagnetische Induktion. Das
Entstehen eines längs des Leiters gerichteten Druckes auf seine Frik-
tionsmoleküle ist zwar bereits aus den Verhältnissen bei der Wechsel-
induktion (Fig. 4) erklärlich. Während im letzteren Fall Leiter 11
still stand und sich das Feld über ihn hinbewegte, stehen bei der
elektromagnetischen Induktion häufig die Wirbelfäden bezw. Kraft-

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212 C. Heinke.

linien des , Feldes*' fest und der Leiter schneidet durch sie hindurch.
Obwohl hiedurch der Antrieb auf die Friktionsmoleküle des Leiters
in dem einen oder anderen Sinn je nach Bewegungsrichtung des
letzteren, wie in Fig. 5 angedeutet, plausibel wird, so l'ässt sich ein
sicherer Beweis hiefÜr, ebenso wie dort (Fig. 4), doch nur hydro-
dynamisch führen, wie es von Maxwell geschehen ist. Bei einer
derartigen Behandlung folgt alsdann, dass die Wirbelfaden im Moment
des Durchschnittenwerdens von Seiten des Leiters in
Fig. 5. ihrer Längsrichtung verkürzt, in ihrer Umfangs-

'l * ' ^=J geschwindigkeit hingegen an der Schnittstelle ver-
OOO grössert werden, welche GeschwindigkeitsdifFerenz
X''- ■ i — ^^S gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit der Leiter-
wirbel jenen Druck verursacht. Letzterer greift;
natürlich nur an der Oberfläche des Leiters an, pflanzt sich aber,
wie schon oben erwähnt, sogleich ins Innere sowie auf die ent-
fernter liegenden Punkte fort^). Die Verhältnisse werden hiebei,
abgesehen von den weiter unten zu behandelnden Einflüssen der
geweckten elektromagnetischen Elastizitäts- und Trägheitskräfte auf
den Ausgleich, hinsichtlich der erzeugten Druckdifferenz dieselben
sein, ob die Druckrichtung wie bei Gleichstrom dieselbe bleibt oder
wie bei periodischem Wechselstrom dauernd wechselt. Stets wird
die erzeugte mittlere Druckdifferenz durch die resultierende Anzahl
der in der Zeiteinheit geschnittenen wirksamen Kraftlinien, d. i. nach
obiger Vorstellung das Produkt aus der natürlich entsprechend den
Wirbelmolekülen unveränderlichen Anzahl von Wirbelfaden und deren
Wirbelintensität gegeben sein. Obwohl die Rechnung mit Kraft-
linien für die Praxis als bequemer entschieden vorzuziehen ist, so
ist andererseits das Entstehen und Verschwinden der Kraftlinien
der Vorstellung nicht recht zugänglich, weshalb in dieser Be-
ziehung die Wirbelfäden für sie eintreten werden. Der Gene-
rator für die elektrische Druckdifferenz wird jedoch bei Wechsel-
strom mechanisch anders zu veranschaulichen sein. Während der
Gleichstromgenerator wie bisher einer im gleichen Sinne treibenden
Saug- und Druckpumpe entspricht, würde der periodische Wechsel-

^) Anknüpfend an die vom Verfasser zuerst in .Stahl und Eisen' (vergl.
Elektrotechnische Briefe 1892) entwickelten Vorstellungen hat Herr Prof. Weyde
(vergl. «Elektrotechn. Zeitschrift" 1897, Heft 34) einige speziellere Fälle mit noch
etwas weitergehender zeichnerischer Ausführung behandelt, worauf Liebhaber
weiterer Detailausführung hingewiesen seien. Der Verfasser hat dieselbe vermieden,
weil^ihm die Nachteile einer solchen grösser als die Vorteile zu sein scheinen.

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Die HauptbegrifPe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 213

stromgenerator einem für Friktionsmoleküle undurchlässigen Kolben
entsprechen, der an einer Stelle der Leitung eingeschaltet, einen der
Zeit nach sinusförmig verlaufenden Antrieb zu erteilen hätte. Vor
der näheren Betrachtung von Mechanismen, deren Bewegungserschei-
nimgen als Analogie elektrischer Vorgänge aufgefasst werden können,
mögen jedoch die auf die magnetische Seite bezüglichen Hilfsvor-
stellungen betrachtet werden.

II. Die auf die magnetisclieii Erscheinungen bezüglichen
Hilfsvorstellungen.

14. Die allgemeinen und mit dem Vorhandensein einer elektri-
schen Strömung stets untrennbar verbundenen elektromagnetischen
Erscheinungen sind bereits in § 9 betrachtet worden. Daselbst wurde
jedoch zunächst von der Gegenwart sogenannter magnetischer Mate-
rialien in der Leiterumgebung abgesehen, d. h. solcher Materialien,
welche wie Eisen, Kobalt und Nickel in ihrem magnetischen Verhalten
stark abweichen von allen übrigen und zum Gegensatz als unmag-
netisch bezeichneten Materialien, obwohl die letzteren in Wirklichkeit
nur schwächer und unter sich fast völlig gleich magnetisch sind.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen diesen beiden Klassen von Ma-
terialien besteht aber darin, dass die Moleküle der sogenannten un-
magnetischen Materialien praktisch reibungsfrei beweglich sind, wäh-
rend die viel leichter beweglichen Moleküle der sogenannten mag-
netischen Materialien nur mit mehr oder weniger grosser Reibung aus
dem einen magnetischen Zustand in einen anderen übergehen. Hie-
durch werden in Verbindung mit der bereits in § 9 erwähnten und
bei allen Materialien vorhandenen elastischen Befestigung der Wirbel-
achsen in ihrer ursprünglichen Lage eine Reihe praktisch wichtiger Er-
scheinungen hervorgerufen ^). Zunächst sollen jedoch an einem mög-
lichst einfachen Modell die verschiedenen magnetischen Ghnmdbegriffe
anschaulich gemacht werden. Zu diesem Zwecke denke man sich
einen Körper, der ähnlich wie das magnetische Molekül mit Reibung
beweglich, einer äusseren ablenkenden Kraft unterworfen ist und von
elastischen Kräften in seiner ursprünglichen Lage zu erhalten ge-
sucht wird. In Fig. 6 bedeute m das Molekül, das man sich elastisch
in seiner Lage festgehalten denke, was hier der besseren Anschaulich-

0 Die folgenden Betrachtungen wurden, allerdings teilweise in anderer
Form, zuerst in „Stahl und Eisen" 1897, Heft 8, veröffentlicht.

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214

C. Heinke.

-^- - ^^ -

keit halber an den Punkten L und P mittels Kautschukfäden be-
werkstelligt sei. Der Bewegungsantrieb auf m bestehe in einem
Drehmoment um die Achse T, während die dazu senkrecht stehende
Achse WW die feststehende Umgebung U, gegen welche m unter
Ueberwindung von Reibungskräften beweglich ist, im Punkte 0 schnei-
den möge, solange m in der Mittel- oder Gleichgewichtslage sich be-
findet. Wenn das von aussen angreifende
Drehmoment D jetzt in Richtung des
Pfeiles, also fUr den Beschauer entgegen
dem Uhrzeigersinn wirkt und zunächst
konstant gedacht ist, so wird m so lange
y^ in diesem Sinne gedreht, bis die Spannung
von k zusammen mit der Reibungskraft
zwischen m und U jeher Kraft D das
Gleichgewicht hält. Hört jetzt diese äussere
Antriebskraft zu wirken auf, so würde,
wenn man fürs erste von dem Einfluss der
Trägheit absieht und sich zu diesem Zweck die Masse von m klein gegen-
über der Reibung auf der Unterlage vorstellt, m durch die sich ent-
spannenden Fäden wieder in seine alte Stellung zurückgezogen werden,
wenn die Reibung an der Unterlage nicht vorhanden wäre; die letztere
bewirkt aber, dass dieses Zurückftihren von m in der Richtung von O
nach L nur stattfindet, solange die durch Spannung von k geweckte
elastische Gegenkraft grösser ist als die jeder Bewegung von m, gleich-
viel in welcher Richtung, entgegenstehende (passive) Reibungskraft. Hat
jene elastische Gegenkraft beim Entspannen von k bis auf den Wert
dieser mit dem Reibungskoeffizienten zwischen m und U proportionalen
Reibungskraft abgenommen, so bleibt die Achse WW jenseits ihrer
Mittellage nach P zu stehen, d. h. m bleibt in Richtung der letzten
Bewegung hinter der Mittellage zurück, eine Eigenschaft jenes mecha-
nischen Modelles, die man mit ,» Remanenz ** bezeichnen kann, wobei
diese Remanenz um so grösser ist, je grösser die Reibung zwischen
m und U, oder je kleiner die entspannende Kraft von k. Um m
wieder in seine alte Mittelstellung zurückzuführen, bedarf man einer
in Richtung von 0 nach L, d. i. im Uhrzeigersinn gerichteten Straft,
deren Grösse gleichfalls von der Reibung zwischen m und U abhängt,
und die in demselben Masse bis zur Erreichung der Mittellage von m
wachsen muss, als der mit ihr im gleichen Sinn wirkende Rest elasti-
scher Spannkraft von k abnimmt. Die Grösse dieser Kraft, welche
gerade ausreicht um m völlig in seine alte Mittelstellung ^zurückzu-

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Die HauptbegrifPe der Gleich- und Wechselstromtecbnik.

215

Fig. 7.

zwingen'', und welche man bei abermaliger Bevorzugung des Lateini-
schen als «Goercitivkraft'' bezeichnen kann, gibt ein Mass für die
zwischen m und ü vorhandene Reibungsgrösse, und diese als passive
Kraft erscheinende Reibungsgrösse wird proportional sein dem Rei-
bungskoeffizienten.

15. Trägt man das von aussen wirkende Drehmoment D als
Abscisse, die von der Achse WW auf der Unterlage U eingenommenen
Lagen bezw. ihre mit a proportionalen Abweichungen A aus der Mittel-
lage 0 als Ordinaten auf und zwar z. B. alle von 0 nach P gerichteten
als positiv, alle nach L gerichteten als negativ (vergl. Fig. 7), so er-
hielte man von 0 als Mittellage aus-
gehend zunächst einen durch die
Reibung zwischen m und U beding-
ten (gegen die Ordinatenachse kon-
kaven) Verlauf der Kurve, hierauf
wird dieselbe so lange angenähert
geradlinig verlaufen, als die Dehnung
der von der Kraft D gespannten
Faden K direkt proportional mit dem
wachsenden a bezw. A zunimmt;
würde dieselbe bei weiterer Ab-
weichung von der Mittellage rascher
erfolgen, so würde die Kurve, welche
ja den Zusammenhang der erforder-
lichen Grösse von D und jener Abweichung A darstellt, eine gegen
die Abscissenachse konkave Umbiegung erfahren oder ein Knie auf-
weisen, um später wieder nahezu geradlinig zu verlaufen. Nimmt
hierauf die Kraft D nach Erreichung eines Maximums wieder ab,
zunächst bis auf Null, so wird nach den obigen Betrachtungen m
gegenüber den entsprechenden Lagen bei zunehmender Kraft „ zurück-
bleiben ** , d. h. die absteigende Kurve 6 R wird oberhalb der soeben
erhaltenen Kurve 0 G liegen, und die Strecke 0 R wird ein Mass für
die „Remanenz*" oder das Zurückbleiben von m hinter der Mittel-
stellung abgeben, wenn die äussere Kraft D zu wirken aufgehört hat.
Kehrt jetzt Kraft D ihre Richtung um und wirkt von 0 nach L,
d. i. im Uhrzeigersinn, so wird sie m, zunächst in Gemeinschaft mit
dem noch vorhandenen Spannungsrest von k, in die Mittelstellung,
d. h. A = 0 zurückfuhren, in welchem Punkt jene Spannung von k
auch auf Null abgenommen hat, so dass die Goercitivkraft durch die
Strecke — D = 0 C dargestellt wird. Bei weiterem Wachsen von — D

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216 G' Heinke.

muss wiederum die Spannung von k überwunden werden, und die
Elongation von m nach L, also — A, wird etwa durch die Kurve C 6'
dargestellt werden. Es ist nun ohne Schwierigkeit zu verfolgen, dass
bei abermaliger Abnahme von — D bis auf Null und hierauf folgen-
dem Wechsel der Richtung und Anwachsen von 4 D bis zum früheren
Maximalwert die durchlaufene Kurve für die Elongation A als Funk-
tion von D durch die rechts von 0 und zu jener symmetrisch ver-
laufende Kurve G' G dargestellt wird. Bei periodischem Verlauf der
am Umfang von m anfassend gedachten Kraft D, wie sie etwa durch
eine dem Sinusgesetz folgende kreuzkopfartige Bewegung des Angriff-
punktes bei gleichförmigem Kurbelantrieb mechanisch herbeizuführen
wäre, wird also jene geschlossene Kurve GRCG'R'C'G in dieser
Reihenfolge innerhalb jeder Periode von D, entsprechend einer ganzen
Umdrehung des antreibenden Kurbelmechanismus, einmal durchlaufen.
Die Bedeutung der von jedem solchen cyklischen Kreisprozess
eingeschlossenen Fläche ist unschwer als die während jeder Periode
geleistete und in Wärme umgesetzte Reibungsarbeit zu erkennen, da
jedes Flächenelement, z. B. der parallel zur Abscissenachse herausge-
schnittene Elementarstreifen f . dA, das Produkt von Kraft X Weg-

element darstellt. Die ganze Fläche yf . dA, worin die Kraftdifferenz f,

— A

ebenso wie vorher die Kurve 0 G der erforderlichen Kraft D , eine
empirische Funktion derselben Weglänge A ist, stellt also diejenige
Arbeit bezw. denjenigen Teil der zeitweilig potentiell als Fadenspan-
nung vorhandenen Energie dar, welche bezw. welcher von der elas-
tischen Spannkraft der Fäden nicht an die auf m wirkende mechani-
sche, periodische Antriebsquelle wieder zurückgeliefert', sondern durch
die Reibung zwischen m und U in Wärme umgesetzt wurde.

Da dieses Arbeitsquantum ebenso wie die oben besprochene Er-
scheinung des nicht nur zeitlichen, sondern beliebig lange bestehen
bleibenden Zurückbleibens der Elongation A von m (alaf Wirkung)
hinter der jeweiligen wirkenden Kraft D (als Ursache) durch das Vor-
handensein der Reibung zwischen m und U bedingt wird, so kann
man auch jene beiden Wirkungen derselben Reibungsursache mit-
einander in Verbindung setzen und jene durch die Fläche dargestellte
Energiemenge als Zurückbleibungsarbeit oder, wiederum unter Bevor-
zugung eines (griechischen) Fremdwortes, als Hysteresisarbeit*) be-

0 Am besten würde hiefdr wohl die Bezeichnung ,, magnetische Reibongs-
arbeit' passen.

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 217

zeichnen. Diese jedem Techniker unschwer verständlichen mechani-
schen Erscheinungen, welche sich durchweg als einfache Folgerungen
aus dem Vorhandensein einer Reibung zwischen m und U in Ver-
bindung mit den geweckten Elastizitätskräften von k ergeben, braucht
man jetzt nur mit gedanklich leicht auszuführenden Abänderungen
auf die magnetischen Erscheinungen zu übertragen, um den Zusammen-
hang aller Grössen, welche bei den magnetischen Erscheinungen und
namentlich bei der Remanenz und Hysteresis ins Spiel kommen, vor
Augen zu haben. Man kann also jenes einfache Einzelmodell gleich-
sam als molekularmagnetischen Baustein auffassen und aus ihm

folgende Hauptbegriffe ableiten: Das Verhältnis — p. , ^ ^

äussere iXicntKrart

(nach Fig. jr\ stellt magnetisch die sogenannte Durchlässigkeit oder

Permeabilität fi dar; die nach Aufhören bestehen bleibende Ablenkung
A = 0 R entspricht der Remanenz , die erforderliche entgegengesetzte
Kraft — D = 0 C der Coercitivkraft und endlich die bei jedem Be-
wegungscyklus nötige Reibungsarbeit dem Hysteresisverlust.

16. Es ist jedoch bei jedem elektromagnetischen Vorgang zu
berücksichtigen, dass das Einzelmolekül nicht unabhängig ist von den
übrigen Molekülen des Wirbelfadens, sondern, wie bereits früher
(vergl. § 9 und Fig. 3) angegeben, mit ihnen gleichsam in zwang-
läufiger Verbindung steht, insofern der Richtungsantrieb sich nicht
nur auf die seitlichen Nachbarwirbel, sondern ebenso auf den Vorder-
und Hintermann erstreckt, so dass in dieser Beziehung der mag-
netische Ausgleichsvorgang ebenso wie der elektrische die Kreislauf-
natur aufweist, d. h. auf Grund der Inkompressibilität der Friktions-
moleküle kann irgend ein Ausgleich, sei er nun dynamisch oder
statisch, elektrisch oder elektromagnetisch, nie in ungeschlossener
Bahn erfolgen, stets müssen vielmehr die Ausgleichsbahnen wieder
nach dem Ausgangspunkt zurückleiten, wie bei einem in sich ge-
schlossenen Geleise ohne Ende. Dies gilt in gleicher Weise für die
Stromfaden beim dynamischen Ausgleich wie bei den elektrostatischen
Verschiebungsbahnen und den magnetischen Wirbelfäden bezw. Kraft-
linien, welche letzteren die gemeinschaftlichen Richtungskom-
ponenten angeben, die den Wirbeln der Leiterumgebung durch den
Antrieb des im Leiter fliessenden Stromes erteilt werden. Die aus
dieser Kreislaufnatur des Bewegungsvorganges sich ergebenden Folge-
rungen sind gleichfalls allen diesen Ausgleichsformen gemeinsam.
Denken wir uns einen solchen in sich perlenschnurartig geschlossenen

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218 C. Heinke.

Wirbelfaden (WF der Fig. 8), welcher zunächst einem homogenen
Kreislauf, z. B. einem magnetisch geschlossenen Transformator an-
gehören möge, herausgeschnitten, und es sei die Art des zwang-
läufigen Zusammenhanges zwischen den einzelnen Wirbeln I, II, III
u. s. w. recht augenfällig durch ein starres Verbindungsglied etwa in

Gestalt der Lenkstange S versinnbildlicht.
^^' ^' Der von einer bestimmten Stelle aus-

gehende Richtungsantrieb M — in der
'--.^ Fig. 8 durch die Spule angedeutet — muss
an allen Stellen des Wirbelfadens den
f ^ ^ A gleichen Drehungsbetrag a bewirken und

\ / wird sich im vorliegenden Fall der gleichen

'"-.^/XX^TJMT^-----^' Dehnbarkeit aller Fäden k (gleicher Per-
\ M ^ meabilität (i), sonach gleichmässig auf

die einzelnen Wegstrecken verteilen. Der
Widerstand des Wirbelfadens gegen das Gerichtetwerden, d. i. der

magnetische Widerstand wird sonach einerseits proportional mit ,

andererseits direkt proportional mit der Länge 1 des Wirbelfadens
wachsen. Will man nun ebenso wie beim Ohm sehen Gesetz für den
elektrischen Kreislauf, auch hier für den magnetischen Kreislauf den
Zusammenhang zwischen der in Windungsampere gemessenen MMK
— hier mit M bezeichnet — und der gesamten Kraftlinienzahl N in
jedem vollen Kreislaufquerschnitt aufstellen, so muss berücksichtigt
werden, dass M ebenso wie E (vergl. § 8) keine Flächenkraft, sondern
wie der Atmosphärendruck eine bezüglich des Querschnitts spezifische
Grösse ist, und ebenso wie die Windungsampere unabhängig vom
Querschnitt gemessen wird. Für diesen Zusammenhang von M und
dem der Stromstärke J analog gefassten N muss sonach auch der

magnetische Widerstand Wm = die dem Ohmschen Widerstand

analoge Fassung annehmen (vergl. hiezu femer unter § 30). Die

Beziehung N = -~— wird in ihrer Allgemeinheit aber nach dem

•* m

Modell auch dann noch gelten müssen, wenn der Weg von WF durch
magnetisch verschiedenartiges Material verläuft. Der Eisenkreislauf
erleide z. B. bei 11 eine Unterbrechung, so dass II die Moleküle eines
Luftschlitzes repräsentiert: nach der obigen Auffassung wird sich die
viel kleinere Permeabilität fi dieser Strecke gegenüber dem übrigen
Kreislauf darin aussprechen, dass die Fäden k von II viel weniger

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstroxntechnik. 219

dehnbar sind als die von I und III, sowie aller übrigen Moleküle
von W F. Da aber auf Grund der starren Verbindung S dieselbe mit
der Drehung um a verbundene Dehnung der Fäden von II statthaben
muss, so muss ein entsprechend grosser Teil der gesamten vorhandenen
Antriebskraft auf Molekül II entfallen, d. h. die MME muss sich
proportional den magnetischen Widerständen der vorhandenen Teil-
strecken auf diese verteilen, oder anders ausgedrückt : das magnetische
Potentialgefälle wird sich über die Weglänge des Kreislaufes ungleich-
förmig verteilen und zwar entsprechend den elastischen (Faden-)
Widerständen der Teilstrecken. Bei Querschnittsänderungen des Kreis-
laufweges braucht alsdann nur noch berücksichtigt zu werden, inwie-
weit die spezifischen oder die gesamten Grössen für Ausgleich, Wider-
stand und Antriebskraft in Frage kommen, bezw. wie die letzteren
definiert werden (vergL hiezu auch § 17 und 30).

17. Wesentlich beeinflusst wird die Erscheinung der Remanenz
durch Zusammensetzung eines Kreislaufes aus zwei derartig ver-
schieden magnetischen Materialien, z. B. Eisen und Luft, eine Ab-
hängigkeit, welche sich ihrem Wesen nach mit Hilfe des obigen
Modells (Fig. 8) und der angeschlossenen Betrachtungen erklären lässt.
Den Grund für jenen Einfluss bildet der schon erwähnte Umstand,
dass alle unmagnetischen Materialien keine merkliche magnetische
Reibung besitzen, weshalb auch bei ihnen die daraus resultirenden
magnetischen Erscheinungen, wie Remanenz und Hysteresis, in Weg-
fall kommen. Nach Aufhören der M M K werden zunächst, wie oben
(Fig. 6) am Einzelmodell gezeigt, alle Eisenmoleküle ein der Spannung
von k entsprechendes Bestreben zeigen , in ihre ursprüngliche Lage
zurückzukehren, was auch erfolgt bis die Reibung Halt gebietet.
Das Verhältnis der Reibungskräfte R aller Einzelmoleküle zu den
Spannungskräften S aller elastischen Fäden vrird also die mögliche
Grösse der Remanenz erkennen lassen, da für einen ruhenden Gleich-

R
gewichtszustand -^ nie kleiner als die Einheit sein kann. Wird nun

ein Teil des Kreislaufweges durch Luft gebildet, so ist nach dem

Obigen leicht zu übersehen, dass dieses Verhältnis ^ immer kleiner

werden müsste, je grösser der magnetische Luftwiderstand gegenüber
demjenigen des Eisen weges wird; denn behält letzterer absolut dieselbe
Länge, so dass R konstant bleibt, so wird doch bereits ein kleiner
Luftschlitz eine ausserordentliche Vergrösserung des Nenners S ohne
jede Vergrösserung von R verursachen, da der Wert von S bei einer

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220 C. Heinke.

Luftschicht häufig dieselbe Grösse wie eine 1000- bis 2000mal so
dicke Eisenstrecke aufweisen wird. Der sogenannte entmagnetisierende
Einfluss der Enden, oder richtiger der eingeschalteten Luftstrecke,
wird also proportional mit S zunehmen, eine Thatsache, die gleich-
falls durch das Modell völlig erklärlich wird. Zu beachten ist jedoch,
dass im allgemeinen nicht das Verhältnis der Weglängen, sondern
dasjenige der magnetischen Widerstände beider Teilstrecken mass-
gebend ist, indem die Weglängen nur so lange das Verhältnis der
Gesamtwiderstände angeben, als keine Querschnittsänderung des Ereis-
laufweges eintritt. Eine Querschnittsvergrösserung verkleinert ebenso
wie bei elektrischen Ausgleichsvorgängen den bei beiden in analoger
Weise (vergl. § 8 bezw. 16) definierten Gesamtwiderstand Wm eines
Ausgleichsweges , woraus sich unter anderem erklärt , warum bei ge-
raden Eisenstäben der Luftwiderstand relativ immer mehr abnimmt,
je länger die Eisenstäbe bei gleichem Querschnitt werden, oder je
grösser allgemein das Verhältnis m von Länge : Querschnittdurch-
messer ist, so dass bei wachsenden Werten von m die Verhältnisse
immer näher denjenigen eines geschlossenen Eisenkreislaufes und
damit die entmagnetisierenden Kräfte immer kleiner werden; das Ver-
hältnis

magnetischer Widerstand des Eisenweges
magnetischer Widerstand des Luftweges

nimmt nämlich in angenähert gleicher Weise wie m zu.

AUe diese Betrachtungen machen die Abhängigkeit der Remanenz
nicht nur von der Eisensorte, sondern auch von der Zusammensetzung
des magnetischen Kreislaufes B aus Eisen- und Luftstrecken erklär-
lich. Ebenso wie aber bei den Modellen (Fig. 6 und 8) so wird auch
bei den magnetischen Vorgängen nur der Wert der Remanenz (0 R
der Fig. 7) beeinflusst, nicht aber der Wert der bei jedem Cyklus in
Reibung umgesetzten Arbeit, mit anderen Worten: jene Hysteresis-
fläche GRCG'R'C'G erleidet je nach der Grösse des im Blreislauf
vorhandenen Luftwiderstandes eine mehr oder weniger grosse »Scherung'',
ihr Flächeninhalt bleibt aber der gleiche.

18. Diese den Thatsachen entsprechende Scherungsfähigkeit der
Hysteresiskurve lässt jetzt auch die gegenseitige SteUung von Rema-
nenz und Hysteresis deutlich erkennen: beide Grössen sind zunächst,
wenn auch in ganz verschiedener Weise, von der Elongation A bezw. a
(magnetisch durch eine Potenz der spezifischen Induktion B in Kraft-
linien auf den Quadratcentimeter angegeben) abhängig; legt man jedoch

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Die HauptbegrifFe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 221

fürs erste stets denselben Wert von A bezw. B zu Grunde, so ist der
Flächeninhalt der Hysteresisschleifen nur von einer Materialkonstanten h
abhängig und mit ihr direkt proportional. Bei dem mechanischen
Einzelmodell kann man nämlich die während eines solchen Hin- und
Herganges (Vollschwingung zwischen beliebigen Grenzen A^ und A^)
geleistete Reibungsarbeit üi durch eine Gleichung

ausdrücken.

Hierin bedeutet h die von dem konstant gedachten Reibungs-
koeffizienten zwischen m und der Unterlage abhängige Eonstante,
welche sich aus der obigen Gleichung als die Reibungsarbeit zwischen

(X A \
— ^—x — — I = 1 , z. B. in Centimeter gemessen,

definiert. Bei symmetrisch zum Nullpunkt 0 gelegenen Verschiebungs-

grenzen geht 1 — ^— ^ — ^ j in A = 1 über. Die Grösse der Remanenz,

welche durch Strecke OR in Fig. 7 dargestellt wird, ist aber, wie
leicht ersichtlich, bei demselben Material ausserdem von der Lage der
Hysteresisfläche gegenüber den Koordinatenachsen abhängig; also je
stärker jene — durch Einschalten von Luftwiderstand in den Ei*eis-
lauf — geschert, d, h. in der oberen Hälfte von links nach rechts,
in der unteren von rechts nach links verdrückt wird, um so näher
werden die Punkte R und R' an 0 heranrücken, und um so kleiner
wird daher die Remanenz werden. Umgekehrt wird die Remanenz
natürlich um so grösser, je geschlossener der Eisenkreislauf ist, ein
Umstand, welcher für alle sogenannten permanenten Magnete, deren
Magnetismus nur auf Remanenz beruht, von Bedeutung ist (ver-
gleiche § 19).

Die wirklich auftretende Remanenz ist demnach eine Misch-
erscheinung, welche ausser vom Material und bis zu einem gewissen
Ghrade von der vorausgegangenen maximalen Elongation der Einzel-
moleküle noch im hohen Grade von der Zusammensetzung des mag-
netischen Kreislaufes abhängt. Der Hysteresiskoeffizient h aber ist
eine reine Materialgrösse und entspricht der Reibungsarbeit zwischen
Eisemnolekül und seiner Umgebung bei einem Gyklus innerhalb der
magnetischen Verschiebungseinheit; sie wird praktisch auf die Vo-
lumeneinheit Yon 1 ccm bezogen, da man mit der Molekülanzahl nicht
direkt rechnen kann. Wird die magnetische Verschiebung B in Kraft-
linien auf den Quadratcentimeter gemessen, so ist nicht B, sondern

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222 C. Heinke.

nach den Untersuchungen von Steinmetz^) eine höhere und nahe
bei 1,6 hegende Potenz von B der mechanischen Verschiebung A ent-
sprechend, so dass man die in jedem Cjklus und jedem Kubikcenti-
meter geleistete magnetische Reibungsarbeit Uj erhält: üi = h . B^*^,
worin B der in jedem Cyklus erreichte Maximalwert der spezifischen
Eiseninduktion (in Kraftlinien auf den Quadratcentimeter) ist. Bei periodi-
schem Wechselstrom von z sekundlichen Wechseln ( Perioden i wäre

also die in V ccm geleistete sekundliche Reibungsarbeit P oder die in
Wärme umgesetzte Leistung

P = V . y . h . B''\

Der Einfluss, welchen die durch irgend ein Mittel (Hämmern,
Ausglühen, plötzliche Stromunterbrechung) bewirkte molekulare Er-
schütterung auf jene beiden magnetischen Reibungserscheinungen aus-
üben wird, lässt sich gleichfalls am mechanischen Modell deutlich ver-
folgen. Eine bei diesem vorgenommene mechanische Erschütterung
wird eine momentane, teilweise oder auch völlige Aufhebung der
passiven Reibungskräfte zwischem m und der Unterlage (Fig. 6) zur
Folge haben, so dass in jenen Momenten die noch vorhandene und
vorher durch die Reibung kompensierte Richtkraft der gespannten
Fäden k^ und k^ zur Wirkung gelangen kann. Augenscheinlich wird
hiedurch bei nicht vorhandener äusserer aktiver Kraft die vorhandene
Remanenz eine mehr oder weniger grosse Minderung, unter Umständen
bis zum Verschwinden, erfahren. Umgekehrt wird bei einseitig wirken-
der äusserer Kraft die Elongation, namentUch bei höheren Werten
von h, eine Vergrösserung erfahren, und bei cykUsch wirkender Kraft
endlich wird wiederum eine Verminderung der Reibungsarbeit U in
jedem Cyklus die Folge sein. Genau die gleichen Erscheinungen treten
nun auch magnetisch auf, wenn eine molekulare Erschütterung her-
beigeführt wird. So wird z. B. durch massige Erwärmung, welche
einer dauernden Erschütterung entspricht, die Permeabilität von Stahl-
sorten vergrössert, die Remanenz und die Hysteresisarbeit für sonst
gleiche Verhältnisse vermindert u. s. f.

19. Bei der Verwendung von Eisen für elektrotechnische Zwecke
wird in den meisten Fällen, z. B. für Transformatoren- und Dynamo-

^) üeber die Beschränkung der Giltigkeit dieser Formel, bezw. der Eonstans
des daraus ermittelten HysteresiskogfBzienten vergl. «Elektrotechn. Zeitschrift' 1897,
S. 276 (Mitteilung aus der Phys. Techn. Reichsanstalt).

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 223

bleche, sowie für den jetzt meist bei Dynamogestellen verwendeten
Stahlguss mögKchst kleine HysteresiSi also kleiner Wert von h an-
gestrebt, um die Verluste durch Hysteresisarbeit möglichst herunterzu-
drücken.

Im Gegensatz hiezu steht die Herstellung permanenter Magnete,
bei welchen die gewünschte Dauerhaftigkeit und Stärke ihrer Re-
manenz einer möglichst kräftigen magnetischen Molekularreibung, d. h.
eines hohen Wertes von h bedürfen; es sei nebenbei bemerkt, dass
hiefür namentlich der Zusatz von Wolfram (Tungstein) günstig ist,
wodurch die bisher höchsten Werte erreicht wurden (bei sehr hartem
Wolframstahl der Bergischen A.-G. Remscheidt ^) die Coercitivinten-
sität von 77 C-G-S-Einheiten bei einem Wert für die Hysteresisarbeit
üi von 275000 Erg, während die remanente Magnetisierung J = 800
bezw. die spezifische Induktion B = 4 tc J oa 10 000 .Kraftlinien auf den
Quadratcentimeter betrug; letztere Werte sind aufgeschlossenen Eisen-
kreis bezogen, da nach den obigen Betrachtungen über Remanenz nur
so ein vergleichbarer eindeutiger Wert anzugeben ist). Obwohl weiches
Material bei geschlossenem Eisenweg bedeutend höhere Werte an
remanenter Magnetisierung ermöglicht, so spielt für alle Magnete, bei
welchen es auf eine grosse Dauerhaftigkeit der Magnetisierung und
besonders auf eine grosse Eonstanz der von ihnen erzeugten magneti-
schen Felder bei unvollständigem Eisenki-eis ankommt, dieser Maximal-
wert keine wesentliche Rolle (vergl. Fig. 9). Hier wird man sich stets
mit weit geringerer als der sehr labilen maximalen Remanenz begnügen
und vielmehr bei kleinerem Wert derselben eine möglichst hohe Sicher-
heit gegen etwaige entmagnetisierende Einflüsse, wie Erschütterungen,
Temperaturwechsel und benachbarte elektrische Ströme anstreben, was
durch sogenanntes künstliches Altern oder allgemein durch Aussetzen
von passenden entmagnetisierenden Einflüssen nach stärkster Magneti-
sierung angestrebt wird. Hiebei ist eine möglichst hohe Coörcitiv-
intensität die wertvollste Eigenschaft für wirklich zuverlässige per-
manente Magnete.

Um sich diese Verhältnisse wiederum anschaulich zu machen,
braucht man nur abermals auf das Modell zurückzugreifen (vergl. oben
bei Fig. 8). Ist der Reibungskoeffizient zwischen m und U sehr gross
gewählt, so wird nach stärkster Ablenkimg aus der Mittellage, d. h.
Spannen von k bis nahe an die Grenze ihrer Dehnbarkeit, m sehr

') Magnetisierung und Hysteresis einiger Eisen- und Stahlsorten von H. du
Bois und £. Taylor Jones. «Elektrotechn. Zeitschrift' 1896, S. 545.
Sanunlang elektrotechnischer Vorträge. I. 16

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224

G. Heinke.

weit jenseits der Mittellage stehen bleiben, seine Remanenz OB also
sehr gross und diejenige bestehen bleibende Fadenspannung S, welche
der Magnetisierung J bezw. der spezifischen Induktion B entspricht
(der Zusammenhang von S bezw. H mit B, oder beim Modell von D
mit A ist durch die Magnetisierungskurve gegeben , vei^l. 0 6 der
F^S* '^)i ^^^ gleicher Ghrösse wie die Reibungskraft R zwischen m
und U sein. Abgesehen von dem entmagnetisierenden, die Mag-
netisierungskurve und Hysteresisschleife scherenden Einfluss einer ein*
geschalteten Luftstrecke wäre dieser Zustand aber sehr labil, da bei
jeder Erschütterung oder bei sonstigen entspannenden Kräften der Wert
von R vorübergehend verkleinert und auch dementsprechend das vor-
handene Feld bezw. S durch weiteres Heranziehen von m nach der
Mittellage abnehmen würde (vergl. § 17). Um durch die Einwirkung
solcher Einflüsse die angestrebte Eonstanz von S bezw. H nicht ge-
fährdet zu sehen, müsste man S absichtlich kleiner wählen, d. h. im

Modell m näher an die Mittellage zurückführen und das Verhältnis -^-^

besser -Q-, würde man als

Fig. 9.

Sicherheitsfaktor'' gegen zufallige entspan-
nende Einflüsse von aussen ansehen können. Man würde also durch
diese künstliche Entmagnetisierung mit demjenigen Punkt (vergl. Fig. 9),

welcher den noch verbleiben-
den Restmagnetismus charak-
terisiert, auf der Ordinaten-
achse abwärts steigen in die
Hysteresisschleife hinein. Würde
z. B. für eine bestimmte (redu-
zierte) Länge des Luftweges die
Scherung der Hysteresisschleife
gegenüber derjenigen bei ge-
schlossenem Eisenweg durch die
Scherungsgrade 0 T angegeben
sein (vergl. Fig. 9), so dass
der bleibende Restmagnetismus
durch 0 Rb dargestellt wäre, so
müsste der für den permanenten
Magneten gewählte Spannungs-
oder Zwangszustand so gewählt werden, dass er durch einen Punkt
der Strecke ORb dargestellt würde, dessen Abstand OS<ORt sein
müsste. Der Grad der Sicherheit für die Permanenz würde sonach ge-

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Die Hauptbegrifife der Gleich- und Wechselstromtechnik. 225

nauer durch die Grösse der entmagnetisierenden Kraft (— 0 D) gegeben
sein, welche jenen Punkt durch Verlegen der Ordinate nach dieser Seite
zuerst aus der Hysteresisschleife herausbringen würde, woraus sich die
Wichtigkeit eines hohen Wertes von OC fQr diesen Zweck ergibt. Bei
permanenten Magneten von erprobter Güte schwankt jener ,Sicher-

R
heitsfaktor** -^- der Entmagnetisierung ^) (richtiger wohl der Magneti-
sierung) zwischen 3 und 6.

in. Die Terwendimg mechanlseher Hilfsvorstellnngen bei
komplizierteren elektromagnetischen Torgängen.

20. Nachdem die unsichtbaren elektromagnetischen Grunderschei-
nungen, sowie die damit zusammenhängenden Begriffe durch die An-
schaulichkeit der oben entwickelten modellartigen Vorstellungen der
Auffassung näher gebracht sind, bietet es noch ein gewisses Interesse,
zu sehen, ob dieselben auch für weiter gehende Anforderungen taug-
lich sind, insofern sie kompliziertere Vorgänge, wie sie praktisch durch
die Mischung mehrerer dieser Grunderscheinungen häufig dargeboten
werden, auch noch in befriedigender Weise der Anschauung zugäng-
lich zu machen vermögen. Dieser Anforderung würde genügt sein,
wenn die zur Veranschaulichung elektromagnetischer Elementar Vorgänge
dienenden einfacheren Mechanismen in geeigneter Weise zu einem com-
plizierten Mechanismus zusammengesetzt werden können, und dieser so
erhaltene Gesamtmechanismus wiederum Eigenschaften zeigt, welche
im wesentlichen denen der elektromagnetischen Kombination analog
sind. Lassen sich auf diese Weise an dem Mechanismus die durch
die Kombination der Elemente neu hinzukommenden Eigentümlich-
keiten mechanisch im voraus ableiten, so wird durch diesen Analogie-
schluss das Verständnis des unsichtbaren elektromagnetischen Zusammen-
hanges wesentlich erleichtert und dieser letztere der Auffassung jedes
der mechanischen Gesetze Kundigen zugänglich gemacht werden können.
Der Wert jener mechanischen HilfsvorsteUungen würde hiedurch offen-
bar vergrössert. Es soll daher im folgenden versucht werden, der-
artige kompliziertere Erscheinungen, wie sie namentlich die Wechsel-
stromtechnik darbietet, durch analoge Mechanismen im wesentlichen
gleichsam »abzubilden' , um die Auffassung jener Erscheinungen zu
erleichtem. In dieser Weise sollen später namentlich die Verhältnisse

') Vergl. ,Elektrotechn. Zeitechrift" 1896, S. 545.

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226 C. Heinke.

beim Wechselstromtransformator, sowie femer die bei periodischem
Wechselstrom möglichen Resonanzerscheinungen näher betrachtet wer-
den. Vorher mögen jedoch als Ausgangspunkt einige einfachere Fälle
wie Oleich- und Wechselstromkreise, einerseits bei metallisch ge-
schlossener, andererseits bei unterbrochener Strombahn in dieser Weise
betrachtet werden.

Die Betrachtungen in den §§ 8 und 9 haben bereits auseinander-
gesetzt, wie auf Grund der Max well sehen Vorstellungen bei ge-
schlossener metallischer Strombahn der Ausgleichsvorgang verlauft,
wenn an irgend welcher Stelle eine als Elektrizitätspumpe wirkende
E M E eingeschaltet ist. Ist jene konstant gedachte E M E eine Gleich-
stromquelle, so wird der ausserordentb'ch rasch erreichte stationäre
Strömungzustand durch das Ohmsche Gesetz angegeben sein. Wegen
der Reibung zwischen den im Leiter strömenden Friktionsmolekülen
und seinen feststehenden Materiemolekülen wird jedoch ständig Rei-
bungswärme erzeugt, d. h. elektrische Energie in Gestalt von Druck-
verlust in Stromwärme umgesetzt. Diese Umsetzung oder dieser
Energie- bezw. Eflfektverlust infolge von Reibung ist nach mechani-
scher Analogie (Hydrodynamik) durch Druckverlust und Stromstärke
bestimmt; oder da der Druckverlust nach dem Gesetz für stationäre
Strömung = Stromstärke X Widerstand — letzterer im Ohmschen
Sinne gefasst — ist, so folgt jener Verlust zu Widerstand X (Strom-
stärke)*, wobei die Stromstärke der Ausgleichsgeschwindigkeit ent-
spricht. Beim Entstehen der Strömung im Leiter wird aber nach
§ 9 auf alle Moleküle der Umgebung ein Richtungsantrieb ausgeübt,

welcher, wie im § 14 näher ausge-
^ * führt, einen Spannungszustand hervor-

ruft, und dieser dauert als erzeugtes
Feld so lange wie jener Strömungs-
zustand, um nach Aufhören der letz-
teren wieder einer mehr oder weniger
völligen Entspannung zu weichen.

21. Um zunächst für diese Ver-
hältnisse eine mechanische Analogie
zu bekommen, denke man sich, wie
in Fig. 10 schematisch skizziert, eine
zentrifugalregulatorähnliche Vorrichtung, welche von emer rotieren-
den Welle W angetrieben wird. Je nach der Winkelgeschwindig-
keit J der Welle W wird die mit der trägen Masse L versehene
Schwungvorrichtung neben der Rotation und durch dieselbe eine

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstaromteclmik. 227

Zwangslage annehmen, die bereits durch die Erdschwere als ein
Spannungszutand erscheint, die aber im Interesse der Lagenunabhängig-
keit noch durch die Spannung der Feder k angedeutet sei. Der
Mechanismus^) wird allgemein eine Analogie eines vom Gleichstrom
durchflossenen Leiters oder im besonderen auch diejenige eines Gleich-
stromelektromagneten darstellen: Die bei der Rotation ständig um-
gesetzte und verlorene Reibungswärme, die je nach Einrichtung mehr
gleitende oder mehr Luftreibung sein kann, wird der Stromwärme ent-
sprechen; die Spannung bezw. die Durchbiegung von k in Verbindung
mit der wirbelnden Masse L wird der Magnetisierung oder dem er-
zeugten Feld entsprechen, femer wird bei konstantem Antrieb, d. i.
konstanter M M E in Windungsampere das Verhältnis der beiden Fak-

toren : Windungszahl und Stromstärke durch die Uebersetzung n = —

und die Winkelgeschwindigkeit J der Welle W dargestellt sein; die
in L aufgespeicherte lebendige Eraft wird die Selbstinduktion, die
elastische Nachwirkung von k in Verbindung mit der etwaigen Reibung
zwischen Schaft und Hubplatte das Analogen für die magnetischen
Reibungserscheinungen bilden. Der einmalige bis zur Erreichung der
stationären Maximalgeschwindigkeit erforderliche Aufwand an kineti-
scher Energie würde also der im magnetischen Felde aufgespeicherten
elektromagnetischen Energie entsprechen. Die mechanischen Erschei-
nungen bei Inbetriebsetzung des Mechanismus werden also eine weit-
gehende und in allen wesentlichen Punkten befriedigende Analogie für
die elektromagnetischen Vorgänge bei jedem Gleichstromelektromagnet
abgeben, namentlich auch für die zum Wechselstrom hinüberleitenden
Erscheinungen, wie sie beim Einleiten der Strombewegung und beim
Aufhören derselben auftreten. Nimmt man z. ß. entsprechend den
elektrischen Verhältnissen beim Gleichstrom an, dass von einem be-
stimmten Moment an ein konstantes, der EMK entsprechendes Dreh-
moment E auf die Welle W wirkt, so wird die träge Masse L
das Eintreten des stationären Zustandes zeitlich verzögern. Dieser
stationäre Zustand wird durch die Rotationsgeschwindigkeit charakteri-
siert, welche wiederum mit der Gesamtreibung R durch das Gesetz

*) Es sei hier darauf hingewiesen, dass von Prof. L. Boltzmann ein voll-
kommenerer Mechanismus, ein sogenanntes Monocykel, zur Analogisierung der
elektromagnetischen Vorgänge angegeben worden ist (vergl. seine Vorlesungen
über Maxwells Theorie, Leipzig bei Ambrosius Barth). Derselbe ist jedoch
etwas kompliziert und schwerer übersehbar, weshalb fQr den vorliegenden Zweck
ein jedem Techniker geläufiger Mechanismus bevorzugt wurde.

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228 C. Heinke.

E
J = ^^ zusammenhängt, solange auch mechanisch der Bewegungs-

widersiÄnd proportional der Geschwindigkeit zunimmt. Bei Unter-
brechung des Antriebes E hingegen wird L das Aufhören der Ge-
schwindigkeit verzögern, so dass auch hier wie beim elektrischen
Gleichstrom die Geschwindigkeit bezw. Stromstärke J gegen den An-
trieb bezw. EME E stets zeitlich verschoben ist; nur gelangt diese
in ganz ahnlicher Weise bei Wechselbewegung bezw. -Strom vor-
handene Verschiebung beim Gleichstrom deshalb weniger zum Be-
wusstsein, weil sie nur sehr rasch vorübergehend ist und beim nor-
malen stationären Zustand nicht zur Erscheinung gelangt, sondern
latent ist. Findet nicht nur eine Unterbrechung des Antriebes E,
sondern des ganzen Kreislaufes statt — beim Mechanismus würde dies
einem plötzlichen Anhalten der Welle W entsprechen — so ist in
beiden Fällen der Ruck um so grösser, je grösser J und L ist. Durch
diesen mechanischen Ruck würde das Material ähnlich beansprucht
werden — unter Umständen bis zum Bruch — wie durch den elektri-
schen Ruck die Leiterisolation. Einschalten eines Kondensators an
der Unterbrechungsstelle würde demjenigen eines mechanischen Puffers
entsprechen.

22. Um regelmässige Stromänderungen nachzuahmen, könnte man
zwar einen entsprechend ungleichförmigen Antrieb der Zentrifugal-
vorrichtung wählen, doch werden für periodischen Wechselstrom die
Verhältnisse einfacher und besser übersehbar, namentlich hinsichtlich
der späteren Erweiterung auf den Transformator, wenn man von jener
Vorrichtung ganz absieht und sich die periodische Bewegung um eine
Mittellage durch einen kreuzkopfartig hin- und herbewegten Angri£&-
punkt ausgeführt denkt. Nur muss man hier streng zwischen dem
periodischen Verlauf der Druckgrösse und demjenigen des Ausgleiches,
d. i. der Geschwindigkeit bezw. Stromsi&rke unterscheiden. Um einen
den elektrischen Verhältnissen entsprechenden Mechanismus zu haben,
müssten beide Grössen nahezu unabhängig voneinander sein, so zwar,
dass z. B. die Druckgrösse entsprechend der Spannung eines Wechsel-
stromgenerators nahezu konstant gehalten werden kann, während die
dadurch erzielte Verschiebung bezw. Geschwindigkeit von Null bis zu
einem der Maximalbelastung entsprechenden Wert variiert. Mechanisch
bietet dies einige Schwierigkeit. Auf einfachere Weise ist es noch
am ehesten erhältlich, wenn man sich mittels Kurbel und Pleuel-
stange eine so gewählte Feder F — hiefür könnte auch ein zwischen
zwei gedichteten Kolben in einen Cylinder eiugeschlossenes elastisches

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 229

Medium, u. a. auch Luft, treten, wie in Fig. 11 angedeutet — an-
getrieben denkt, dass ihre Eiongation bezw. Längenänderung stets gross
bleibt gegenüber der hervorgerufenen Verschiebung des anderen Endes,
welche ja der Bewegung der elektrischen Friktionsmoleküle oder der
Stromstärke J entspricht. Unter diesen wahrscheinlich auch bei allen
elektrischen Bewegungen vorliegenden Verhältnissen, dass fUr eine
bestimmte Leistung die Verschiebung relativ klein, die Drucke und
Widerstandskräfte relativ

sehr gross sind, wird bei ^^fif» H«

dem in Fig. 11 angedeuteten
Antrieb der an der Endplatte /
ausgeübte Druck E stets sehr \.
nahe dem Sinusgesetz folgen
und in seinem Maximal- bezw.
Mittelwert so lange nahezu

gleich gross bleiben, als die durch den Druck erzeugte Verschie-
bung sich im Vergleich zur Durchbiegung von F in engen Grenzen
hält, welche aber trotzdem grossen elektrischen Stromstärken ent-
sprechen können. Die noch verbleibende kleine Bückwirkung bei
zunehmendem J, welche sich als Druckabfall (Verkleinerung von E)
äussert, könnte in gewisser Hinsicht als Analogie für die Anker-
reaktion gedeutet werden. Solange der periodische Druck am Feder-
ende nur, oder wenigstens ganz überwiegend Reibungs widerstand
zu überwinden hat, wird die Verschiebung, bezw. Geschwindig-
keit J mit dem Druck in der Phase übereinstimmen. Sobald aber
mit J die Bewegung relativ grosser Trägheitsmassen verbunden ist,
welche beim Mechanismus durch die Schwungmassen L mit räumlich
bei U feststehender Achse dargestellt sind, so wird wie im voraus-
gegangenen Falle ein Nachhinken von J gegenüber dem Antrieb E
eintreten. (Dass man sich die antreibende Zahnstange beliebig lang
oder auch als geschlossenes Zahnrad vorstellen kann, ist selbstver-
ständlich, aber im vorliegenden Fall unnötig. Durch eine weitere
Komplizierung der Modelle würde sich die Analogie leicht noch etwas
vervollkommnen lassen, indem man etwa die Schwungmasse L durch
einen Zentrifugalmechanismus z. B. wie in Fig. 10 .ersetzt, um die
Veränderung von (t darzustellen; ebenso liesse sich das nach Fig. 11
vorhandene einseitige Drehmoment der Zahnstange durch Verteilung
von L auf beide Seiten vermeiden, doch ist im Interesse leichterer
Uebersehbarkeit von all diesen Eomplizierungen abgesehen.) Da die
jeweilige Momentangeschwindigkeit i des Angriffspunktes der Zahn-

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230 C. Hdnke.

Stange periodisch (z. B. nach dem Sinusgesetz) veränderlich sein wird^
so stellt das Produkt aus i und dem Zeitdifferential dt eine von ihm
zurückgelegte Wegstrecke dar: Hienach wird das Integral über die

halbe Periodenzeit T, d. i. / * i , dt die Schwingungsweite ergeben,

und die Multiplikation dieser Elongation mit der Wechselzahl ( z = -7=-)

die mittlere Geschwindigkeit, entsprechend dem galvanometrischen
(voltametrischen) Mittelwert der Wechselstromintensität.

Neben den in derselben Weise wie beim Gleichstrom vorhan-
denen und durch den Mechanismus für den vorliegenden Zweck der
beschränkten einseitigen Bewegung hinreichend wiedergegebenen Er-
scheinungen treten aber beim periodischen Wechselstrom eine Reihe
charakteristischer Erscheinungen hinzu, welche am Modell gleichfalls
ihre Analogie erheischen. Dies sind hier zunächst einerseits die Dauer-
wirkung der elektromagnetischen Trägheit oder Selbstinduktion, anderer-
seits die imter II betrachteten magnetischen Eigentümlichkeiten bei
Gegenwart von Eisen bezw. Eisenarten, welche praktisch ja nur in
Frage kommen. Die fortwährend erforderliche Bewegungsänderung
der Schwungmasse mit dem Trägheitsmoment L, welches die Ana-
logie für den SelbstinduktionskoSffizienten abgibt, bewirkt eine be-
deutende dauernde Vergrösserung des Ausgleichswiderstandes gegen-
über dem Reibungswiderstand. Da hier wie im vorigen Fall die in
jedem Moment vorhandene Geschwindigkeit i des Angriffspimktes der
jeweiligen Stromstärke entspricht, so werden die Maximalwerte J^ax
bezw. die hiezu in einem bestimmten Verhältnis stehenden Mittel-
werte beider auch einander entsprechen. Somit lässt die mechanische
Analogie erkennen, dass für eine bestimmte, durch die Schwingungs-
weite X Wechselzahl, d. i. die mittlere Geschwindigkeit des Angrifik-
punktes, angegebene mittlere Stromstärke eine entsprechende Vergrösse-
rung der mittleren Druckgrösse E am Federende bezw. der mittleren
Spannungsdifferenz des Wechselstromes erforderlich wird; oder für
eine bestimmte Maximal- bezw. Mittelgrösse der letzteren eine ent-
sprechende Verkleinerung der in der Zeiteinheit vom Angriffspunkte
zurückgelegten Wegstrecke bezw. der analogen elektrischen Strom-
stärke.;

Nun ist es femer, wie schon oben angegeben, die Eigentümlichkeit
jedes Trägheitswiderstandes ein Nachhinken der Wirkung hinter der
Ursache, d. h. hier der Geschwindigkeit hinter dem Antrieb zu ver-
anlassen, was bei periodischer Wechselbewegung bewirken muss, dass

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Die Hauptbegpriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 231

das Maximum der Ausgleichsgeschwindigkeit zeitlich gegen das Maxi-
mum des Antriebes verzögert ist oder, elektrotechnisch ausgedrückt:
die Phase des Stromes um einen bestimmten, gewöhnlich in Graden
angegebenen Betrag der Wechselzeit gegen die Phase der E M E ver-
schoben ist. Bei reinem Trägheitswiderstand würde diese Verschie-
bung genau eine Viertelperiode oder eine halbe Wellenlänge betragen,
da nach den Sätzen der Mechanik die zur üeberwindung des Träg-
heitswiderstandes erforderliche Kraft (El) proportional der Geschwindig-

keitsänderung-T— (vergl. § 10 am Ende) ist. Bei Geschwindigkeits-
änderung nach der Sinuswelle gibt dies den Wert E = 0 bei J = J^axi
und E = Emax bei J = 0. Infolge der Verkettung der Geschwindig-
keit J (der Zahnstange bezw. der im Leiter strömenden Friktions-
moleküle) mit dem Bewegungszustande der mitbewegten Massen (L bezw.
die magnetischen Wirbel des Feldes) wird der zeitliche Verlauf der
Grösse von J und der des Wertes B, welcher jenen Zustand an einer
bestimmten Stelle ausdrücken möge, im allgemeinen zusammenfallen,
so dass bei graphischer Auftragung in rechtwinkligen Koordinaten mit

der fortlaufenden Zeit t als Abszisse, der Grössen El und J bezw. B
als Ordinaten sich die gegenseitige zeitliche Stellung der Kurven wie
in Fig. 12 darstellt. Elektrotechnisch heisst dies: Entsprechende Werte,
z. B. Maximalwerte von Wechselstrom J und magnetischem Wechsel-
feld B sind gegenüber der zur üeberwindung des elektromagnetischen
Trägheitswiderstandes erforderlichen Komponente El der Wechsel-
EM K in der Phase um 90^ verzögert. Bei graphischer Darstellung
im Polardiagramm (Fig. 13), welches die jeweiligen momentanen
Grössen e bezw. i durch Projektion jedes Vektors auf eine feststehende
Achse GG ergibt, würde also der Zusammenhang von Ej-euzkopfantrieb E
und der Geschwindigheit J bezw. der analogen elektrischen Gh-össen
sich bei angenähert reinem Trägheitswiderstand durch den eine Viertel-

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232

C. Heinke.

Fig. 13.

....

Periode betragenden Abstand (El, J) darstellen, während bei yermischtem
Widerstand (aus der hier beim Mechanismus am Kolben oder einer son-
stigen Führung zu denkenden Reibung R und dem Trägheitswiderstand
p . L) der durch den Verschiebungswinkel 7 ge*
messene Abstand zwischen E und J je nach dem
Mischungsverhältnis von R und p . L kleiner
würde. Nach mechanischem Gesetz, welches in
dem Falle dem Ohm sehen Gesetz analog wird,
dass die zur üeberwindung des Reibungswider-
standes R erfot-derliche Spannungsdifferenz Eb
direkt proportional mit J wächst, muss der
Maximalwert von Er mit demjenigen von J zu-
sammenfallen, d. h. Er genau in Phase mit J
sein. Die Zusammensetzung der beiden Teil-
kräfte (El und Er) zu einer einheitlichen An-
triebskraft bezw. EME E muss nach Yektorart
in der in Fig. 14 angegebenen Weise erfolgen,
woraus sich durch Abkürzung aller Werte mit J
ohne weiteres das Widerstandsdiagramm ergibt, wonach der zu E ge-
hörige einheitliche Wechsel- bezw. Wechselstrom- Widerstand zu

W = l/R« + (pL)«
folgt. Um Verwirrung bezüglich der Relativität der Phasen zu ver-
meiden und Vor- und Nacheilung nicht zu verwechseln, muss einmal
der im Polardiagramm benutzte Drehsinn deutlich
bezeichnet werden und ein zweites Mal streng zwischen
den erforderlichen aktiven Eraftkomponenten des An-
triebsmechanismus und den Gegenkräften (auch passive
oder Widerstandskräfte genannt) unterschieden wer-
den. In Fig. 14 sind die aktiven ausgezogen, die
gerade entgegengesetzt gerichteten passiven strichliert
angegeben und in die einzelnen Faktoren aufgelöst.

Das Nachhinken von J, d. h. das zeitweilige Ro-
tieren von L nach entgegengesetzter Richtung wie die
Ej-euzkopfbewegung, würde natürlich eine zeitweilige
zusätzliche Spannung von F bedingen und damit eine
Aufspeicherung von kinetischer Energie in Form von
potentieller Energie, welche beim Entspannen der Feder
in einem anderen Teil der Bewegungsperiode dazu
dient, die entgegengesetzte Bewegungsrichtung von L zu unterstützen, so
dass das Hin- und Herpendeln von L, abgesehen von den Reibungs-

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselfitromtechnik. 233

Verlusten keine neue, Ton aussen zugeführte Energie bezw. Leistung
benötigt, sondern sich nach einmaliger Einleitung der Bewegung über-
wiegend von selbst erhält. Von der Antriebsquelle ist sonach nur der-
jenige Effekt zu leisten, welcher durch Reibungsverluste in Wärme
umgesetzt wird; wenn man sonach alle mit J proportionalen Reibungs-
widerstände mit Re bezeichnet, so würde diese Leistung durch J'.R^
(vergL § 26 u. 30) bezw. unter Berücksichtigung der vorhergehenden
Betrachtung zu Fig. 14 durch E . J . cos 9 dargestellt sein. Diese den
elektrischen analogen Erscheinungen würde sonach auch der Mechanis-
mus aufweisen. Auch die magnetische Seite würde ihr befriedigendes
Analogon finden: Der innerhalb jeder Periode durchlaufene elastische
Ereisprozess des Mechanismus würde ebenso wie der magnetische (vergl.
§ 15 ff.) nicht die ganze beim Hingang hineingelegte Energie beim Rück-
gang wieder an den Antriebsmechanismus zurückliefern ; vielmehr würde
ein Teil am Umfang in Reibungswärme umgesetzt werden, entsprechend
dem magnetischen Reibungs- oder Hysteresisverlust. Auch für die im
Eisen mit der Blechdicke zunehmenden Wirbelströme könnte man als
Analogon die Mangelhaftigkeit der IJebertragung des Antriebs von J
auf L ansehen, insofern eine zunehmend mangelhafte Zwangläufigkeit
den mit der Blechstärke zunehmenden Wirbelstromverlusten entsprechen
würde, wodurch bedingt wird, dass der zur Felderzeugung benutzte
Prozentsatz an Druck und Leistung immer mehr abnimmt.

23. Der Mechanismus zur Analogisierung der Erscheinungen beim
Wechselstromelektromagnet mit einfacher Wicklung verlangt jetzt nur
noch einen entsprechenden weiteren Ausbau, um den Wechselstromtrans-
formator analogisieren zu können. Der letztere kann nämlich als ein
mit zwei getrennten, jedoch durch die magnetischen Wirbelfäden ver-
ketteten Wicklungen versehener Wechselstromelektromagnet aufgefasst
werden. Diese Erweiterung geschieht, indem man sich den in Fig. 11
dargestellten Mechanismus nicht bei ü fest denkt, sondern wie in Fig. 15
an dem einen Arm des Doppelhebels angreifend, dessen anderer Arm bei
seiner Bewegung irgend eine Reibungsarbeit direkt zu leisten, oder
wiederum einen anderen Zwischenmechanismus, den man als Motor be-
zeichnen könnte, in Thätigkeit zu setzen hätte. Der ganze Mechanismus,
welcher die Rolle des zwischen dem primären und vielleicht als Gene-
rator bezeichneten Antriebsmechanismus Q und dem sekundären z. B.
als Motor zu denkenden Aufnahms- oder ümsetzungsmechanismus M
eingeschalteten Zwischengliedes zu spielen hätte, würde also etwa durch
Fig. 15 dargestellt sein. Die gleichzeitige Aufgabe, das die Leistung
darstellende Produkt E . J . cos <p aus Druck E, mittlerer Geschwindig-

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234

G. Heinke.

frimärseite

Sekundarseiie

keit J und der Phase, die hier zunächst übereinstimmend, d. h. cos 7 = 1
angenommen sei, in passender Weise^^ umzuformen oder zu trans-
formieren, würde dieses Zwischenglied in mechanischer Beziehung mit

Hilfe der Hebelübersetzung -r- : — gerade so leisten als ein mit den

Wickelungszahlen h : n versehener Wechselstromtransformator. Dass
unter der auch hier aufrecht zu erhaltenen Voraussetzung eines gegen-
über den Kreuzkopfbewe-
^* ^^* gungen stets kleinen Jh alle

irgendwie wesentlichen Er-
scheinungen des Wechsel-
stromtransformators ihre
Analoga bei diesem Me-
chanismus finden , dürfte
nach den vorausgegangenen
Ausführungen unschwer zu
überblicken sein. Ist zu-
nächst der Transformator sekundär offen, d. h. der äussere
Widerstand auf der Sekundärseite so gross, dass kein Aus-
gleich stattfinden kann, so ist zwar der sekundäre Druck E,
im umgekehrten Verhältnis der Hebellängen reduziert

vorhanden, d. h. Eg = E^ . -7-, der Hebel aber praktisch

feststehend und die Primärseite genau unter den gleichen
Verhältnissen wie bei Fig. 11. Thatsächlich stellt ein einseitig offener
Wechselstromtransformator auch einen einfachen Wechselstrommagnet
dar, bei welchem gewöhnlich L sehr gross und deshalb bei konstantem E
die erreichbare Geschwindigkeit und das damit proportionale J sehr
klein ist, oder für ein bestimmtes J das erforderliche E gross.

Wird jetzt die sekundäre Seite belastet, d. h. der Bewegungs-
widerstand auf derselben so weit verringert, dass ein Nachgeben des
Hebels eintritt, so wird der Doppelhebel eine Wechselbewegung aus-
führen. Hiedurch wird J auf beiden Seiten zunehmen und zwar wird
auf der Primärseite eine üebereinanderlagerung zweier periodischer
Bewegungen bezw. Geschwindigkeiten stattfinden. Setzt man für E
einen praktisch konstanten Mittelwert voraus, so wird wie vorher Jl
durch die pendelnde Rotation von L in Grösse und Phase bedingt sein.
Unabhängig hievon wird aber der Druck E ein Hin- und Herschwingen
des Doppelhebels veranlassen, dessen Schwingungsweg von Bewegung^-
verhältnissen der sekundären und in Fig. 15 als Niederdruckseite gekenn-

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Die Haaptbegriffe der Gleich- und Wechaelstromtechnik.

235

zeichneten Hebelseite abhängt. Besteht die Ton letzterer geleistete Arbeit
überwiegend in der Ueberwindung von Reibungswiderständen, so wird
entsprechend den vorausgegangenen Betrachtungen diese Teilkomponente
Jb von Jh in Phase mit dem Druck E übereinstimmen. Die Zusammen-
setzung von Jl und Jr zu Jh erfolgt auch hier geradeso wie im vor-
hergehenden Fall diejenige von E^ und Eß zu E (vergl. Fig. 14). Die
periodische Hebelbewegung wird sich also umsomehr dem Gleichtakte
mit dem periodischen Verlauf des primären Druckes E, d. h. <^ (E, JJ

E*
dem Wert 180, nähern, je mehr Reibungarbeit J*. R =

auf der

Sekundärseite geleistet wird Es ist einleuchtend, dass wenn der
Reibungswiderstand R auch hier in der dem Ohmschen Gesetz ent-
sprechenden Fassung eingeführt wird, die Zunahme der Reibungsarbeit
in der Zeiteinheit, bei konstantem Wert von E, eine Abnahme von R be-
dingt. Es ist femer bei geistiger Inbetriebsetzung dieses Mechanismus
und bei Kenntnis der mechanischen Gesetze sowohl die gegenseitige Ver-
schiebung der Phasen der einzelnen periodischen Grössen leicht erkenn-
bar, sowie auch das Verhältnis ihrer Maximal- bezw. Mittelwerte. Man
erkennt z. B. sofort, dass das Verhältnis Jh : Jn immer etwas grösser sein
muss als das Hebellängenverhältnis n : h, wenigstens bei normaler Be-
lastung. Erwähnt sei noch , dass sowohl der Druckverlust des Wechsel-
stromtransformators durch die mit dem Schwingungsweg zunehmende
Reibung des Hebelzapfens als auch der „Spannungsabfall'' durch Streuung
in dem bei Durchbiegung der Hebelarme entstehenden Druckverlust sein
Analogon findet. Ob die Sekundärseite eine motorähnliche Vorrichtung
antreibt und das Ganze so eine Ar-

Fig. 16.

Ntehdruek -Ltittutg

-i: — T — r

|i^

beitsübertragung vorstellt, oder ob
sie mit einer Pumpe verbunden ist,
welche Flüssigkeit in wechselnder
Richtung durch ein in sich ge-
schlossenes Netzwerk treibt und so
etwa einer Beleuchtungsanlage ent-
spricht, ist natürlich für den Trans-
formator von nebensächlicher Be-
deutung. Auch die Zwischenschal-
tung einer Leitung, bei welcher der Druckverlust proportional mit der
Geschwindigkeit J und der Leitungslänge ist, und bei welcher des-
halb der prozentuale Verlust in der Leitung durch beiderseitige Trans-
formierung des Produktes E . J vermindert werden soll, würde durch
Weiterführung der Mechanismenkombination, wie in Fig. 16 ange-

Ceatrait.

Constimshß€

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236 C. Heinke.

deutet, möglich sein, doch bietet eine derartige Weiterführung kaum
neue Momente.

24. Die bisherigen Erscheinungen bezogen sich auf metall^ch
geschlossene Strombahnen, die sonach sowohl bei Gleich- als Wechsel-
strom eine Dauerströmung zulassen. Ein wesentlich neues Moment bei
diesen elektrischen Ausgleichbewegungen kommt nun hinzu, wenn man
den metallischen Kreis an einer Stelle unterbricht und daselbst eine
Isolationsschicht von genügender Ausdehnung und geringer Dicke, wie
sie ein unter dem Namen Kondensator bekannter Apparat darbietet, ein-
fügt. Die bestehende Druckdifferenz auf beiden Seiten der Schicht wird
alsdann, wie bereits in § 7 näher betrachtet, eine dielektrische Ver-
schiebung und damit einen beschränkten Yerschiebungsstrom in den Zu-
führungsleitungen hervorrufen. Dieser Verschiebungsstrom wird sein
Ende erreichen, wenn an jeder Stelle der Isolationsschicht die geweckten
Elastizitätskräfte jener Druckdifferenz das Gleichgewicht halten. Hiebei
ist zu beachten, dass die elastisch verschiebbaren Friktionsmoleküle
der Schichtdicke nach so befestigt sind, dass sich die einzelnen, auf
je ein Friktionsmolekül entfallenden Teildrucke addieren, wie auch
Fig. 2 erkennen lässt. Eine mechanische Analogie würde sonach für
Gleich- und Wechselstrom etwa dadurch zu erhalten sein, dass man
die in Fig. 10 angegebene Zentrifugalvorrichtung sich nicht beliebig frei
drehbar denkt, sondern beschränkt durch eine elastische Schnur, etwa
wieder eine Kautschukschnur, welche einerseits an der Welle W jener
Vorrichtung, andererseits an einem ausserhalb befindlichen Fixpunkt
befestigt ist. Wird jetzt die Welle wieder wie in § 21 durch ein
konstantes Drehmoment E angetrieben, so wird auch hier eine Be-
wegung in diesem Sinne stattfinden, bis die elastischen Gegenkräfte
jener elastischen Schnur ein entgegengesetztes, gleich grosses Dreh-
moment ausüben. Alsdann wird, wenn man zunächst von der ver-
hältnissmässig klein gedachten Trägheit des Systems abstrahiert, die
Bewegung ein Ende erreichen und im gespannten Zustande verharren
bis jene äussere, das Drehmoment erzeugende Kraft sich ändert oder,
wie wir sogleich annehmen wollen, zu wirken aufhört. Im letzteren Fall
werden die Gegenkräfte der elastischen Schnur in Wirkung treten und
die anfängliche Bewegung rückgängig machen. Eine Dauerbewegung
ist also hier nicht möglich, sondern nur ein beschränktes Aufziehen der
Vorrichtung, welches dem Laden eines Kondensators durch eine Gleich-
stromquelle entspricht, wie in Fig. 2 angedeutet.

Völlig anders ist jedoch die Wirkung, sobald an Stelle des gleich-
sinnigen Antriebes ein Wechselantrieb tritt, also wenn z. B. in Fig. 10

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 237

die Welle nicht stets in demselben Drehsinn, sondern durch eine hin-
und hergehende Zahnstange angetrieben wird. Zwar wird auch hier
jene elastische Schnur die Bewegungsweite (/i . dt vergl. § 22) nach
derselben Richtung begrenzen, insofern diese ein Ende erreicht, wenn
die elastischen Gegenkräfte gleich dem Maximum des äusseren An-
triebes werden; aber damit wird die Bewegung nicht ihr Ende er-
reichen, vielmehr infolge der wechselnden Bichtung der Antriebskraft
in eine dauernde Wechselbewegung übergehen. Die Analogie hiezu
bildet der Wechselstrom, welcher in der ZufÜhrungsleitung
zwischen einer Kapazität C und einer Wechselstromquelle bei ^' ^^

r\j

Schaltung wie in Fig. 17 vorhanden ist. Da die Stärke J
dieses Wechselstromes von der sekundlich durch jeden vollen
Querschnitt des Kreislaufes tretenden Anzahl Friktionsmoleküle,
gleichgiltig von welcher Richtung, dargestellt wird, so ist der
Zusanunenhang des effektiven Mittelwertes von J mit den
übrigen in Frage kommenden Grössen (das ist der effektive
Mittelwert des Druckes E, die aus Querschnitt q, Dicke 1 und Dielektri-
zitätskonstante o der Isolationsschicht zu C = -M — gebildete Eapa-

zitätsgrösse (vergl. hiezu auch § 30), und die sekundliche Wechsel-
zahl z) auf Grund der Maxwe 11 sehen Yerschiebungsvorstellung leicht
zu J = E . C. p ableitbar, wenn p ausser der Wechselzahl z noch eine
auf den Formfaktor der Druckkurve bezügliche Konstante enthält, die
bei Sinus welle = « ist (vergl. § 10). Da elastische Gegenkräfte die
Eigenschaft besitzen im Sinne der zeitlich folgenden Rückbewegung
zu wirken, d. h. diese einzuleiten streben, gerade entgegengesetzt den
in § 22 betrachteten Trägheitskräften, welche stets im Sinne der zeit-
lich vorausgegangenen Bewegung wirken, d. h. diese zu erhalten
streben, so erleidet die in § 22 behandelte Phasenverschiebung zwischen
dem ursächlichen Druck und der erwirkten Verschiebung bezw. Aus-
^eichgeschwindigkeit J insofern eine ümkehrung, als hier J dem E
entsprechend voreilen muss (vergl. hiezu auch den folgenden §25).

25. Nach Yeranschaulichung und Ableitung dieser einfacheren
Verhältnisse sollen noch die Erscheinungen, welche bei Vereinigung
aller drei Klassen von Bewegungswiderständen, d. i. Reibung, Träg-
heitswiderstand und elastische Gegenkraft, in demselben Stromkreis
oder AuBgleichsweg auftreten, durch eine mechanische Analogie der
Auffassung näher gebracht werden. Zu diesem Zwecke müssen die
drei elektrischen Widerstandsklassen durch die entsprechenden mechani-
schen ersetzt und durch Hintereinanderschaltung vereinigt werden.

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238

C. Heinke.

Dies möge, wie in Fig. 18 angedeutet, geschehen sein: die über vier
Leitrollen geführte, in sich geschlossene Fadenbahn werde durch die
gleichförmig rotierende Kurbel K in hin- und hergehender Bewegung
erhalten, wobei die Geschwindigkeit des mit der Fadenbahn verbun-
denen Kreuzkopfes einen sinusförmigen Verlauf hat. Bei G sei eine,
dem Kondensator entsprechende, elastische Gegenkraft wirksam in Ge-
stalt zweier Kautschukfäden, welche die in der Fadenbahn befestigte
Kugel in der Mittelstellung zu halten suchen; ferner sei bei L eine

dem Selbstinduktionskoeffizienten
^^^' ^^- entsprechende Schwungmasse in

Gestalt zweier schwerer Bollen
angebracht, welche durch die in
der Fadenbahn liegende Friktions-
stange in Umdrehung versetzt
werden müssen und somit einen
Trägheitswiderstand darbieten, so-
bald eine Geschwindigkeitsände-
rung der Fadenbahn bezw. Frik-
tionsstange eintritt; endlich sei
noch bei R die dem Ohmschen
Widerstand entsprechende Reibung
in Gestalt des in einem Cjlinder
bewegten Kolbens gleichfalls in
die Fadenbahn eingeschaltet, und zwar denke man sich der leichten
Uebersicht halber alle etwa sonst noch im äusseren Kreise vor-
handene Elastizität, Masse oder Reibung auf diese drei Stellen kon-
zentriert, wodurch nichts Wesentliches geändert wird. Femer soll die
zur Ueberwindung der Reibung R erforderliche Kraft direkt propor-
tional der Geschwindigkeit sein, was thatsächlich nahezu der Fall ist,
ebenso soll die zur Dehnung der Kautschukfäden erforderliche Straft
direkt proportional der Elongation sein, was sich beim obigen Modell
leicht durch vier in unmittelbarer Nähe der Fadenkreuzung feststehende
Stifte praktisch erzielen lässt, jedoch sind dieselben der Deutlichkeit
halber weggelassen. Denkt man sich jetzt den Mechanismus bereits
im stationären Bewegungszustand und unterscheidet, um eine sehr
häufig begangene Verwechselung der Richtung zu vermeiden, wiederum
streng zwischen (passiver) Widerstandskraft, welche Bewegung ver-
hindern will und (aktiver) Antriebskraft, welche sie bewirkt, so kann
man jetzt leicht die Kurven der erforderlichen aktiven Teilkräfte als
Ordinaten zu der Zeit als Abszisse auftragen, wobei in Fig. 18 alle

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 239

am Kreuzkopf von links nach rechts wirkenden Exaftkomponenten nach
oben, alle von rechts nach links wirkenden nach unten aufgetragen
sind. Bezeichnen die Abszissen 90^ und 270^ die Mittelstellungen, so
ist daselbst die Geschwindigkeit der Fadenbahn am grössten (Jm»)«
daher die zur Ueberwindung von R erforderliche, in Richtung der Be-
wegung liegende Eraftkomponente £b ein Maximum; da in der Mittel-
stellung die Eautschukfäden nicht gespannt sind, so ist Ec = 0; da
femer dieOeschwindigkeitsänderung beim Maximum auch gleich Null,
so ist auch El = 0. Für die Verhältnisse an den Umkehrpunkten,
z. B. bei 0^, ergibt sich folgendes: da die Geschwindigkeit der Faden-
bahn = 0, so ist auch Er = 0, die Kautschukfäden bei C weisen ihre
grösste Elongation nach rechts auf; um ihrer Spannung das Gleich-
gewicht zu halten, muss die aktive Teilkrafb Ec ein nach rechts ge-
richtetes Maximum haben, somit nach oben aufgetragen werden. Während
also die passive Widerstandskraft in Richtung der künftigen Bewegung
liegt, d. h. 90® vorauseilt, muss die aktive Antriebskraft, welche ihr
das Gleichgewicht hält, um 90® nacheilen. Von den Schwungmassen L
hat auf dem Wege 180 bis 0 die untere im Uhrzeigersinn, die obere
umgekehrt rotiert; dieselben müssen jetzt ihre Bewegungsrichtung
ändern, so dass die Geschwindigkeitsänderung ein Maximum wird,
und der Druck des passiven Trägheitswiderstandes in Richtung der
bisherigen Bewegung geht, d. h. um 90® nacheilt, somit die aktive
Kraftkomponente El um 90® voreilt, also nach unten aufzutragen ist.
Offenbar ist die von aussen zuzuführende Kraft Eq, wie stets bei
periodisch veränderlichen Kraftkomponenten, gleich der resultierenden
aus allen drei Kraftkomponenten. Richtung und Grösse des Maximums
dieser periodisch veränderlichen Kraft ermittelt sich in der Regel über-
sichtlicher und bequemer am Polardiagramm (Fig. 18 u. 20). Eo und
El können nun in einem beliebigen Verhältnis zu einander 'stehen,
stets werden sie sich teilweise nach aussen hin, d. h. bezüglich der
Grösse des erforderlichen Eg aufheben, so dass das letztere kleiner
ist nicht nur als die algebraische, sondern auch als die geometrische
Summe der beiden grössten Teilkomponenten (vergl. hiezu auch Fig. 20);
je näher Ec = El, desto näher wird Eq an Grösse gleich Eb werden.
Für den ausgezeichneten Fall, dass Eq genau gleich El, d. h. dass die
Elastizität der Kautschukfäden und das Trägheitsmoment der Schwung-
massen bei einer bestimmten, konstanten, minutlichen Tourenzahl von
K genau aufeinander abgestimmt sind, wird nicht nur Eq = Er, sondern

es kann auch Ec und El beliebig gross sein gegenüber Eb, ohne dass
Sammliuig elektrotechniBoher Vorträge. I. 17

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240

C. Heinke.

Eq yergrössert zu werden braucht, oder mit anderen Worten: das Ver-

E E

hältnls -=r- bezw. das gleich grosse -W^i d. i. die Starke der Re-
Jiia JliG

sonanz kann beliebig gross gemacht werden.

26. Ganz analog liegen nun die Verhältnisse bei den elektrischen
Erscheinungen, wenn, wie in Fig. 19 angedeutet, ausser den erforder-
lichen Messinstrumenten eine Spule, deren Selbstinduktionskoeffizient L
und deren Ohm scher Widerstand R ist, und eine
Fig. 19. Kapazität C in serie an eine Wechselstromquelle

angeschlossen sind. Man braucht nur für die
mechanischen Eraftkomponenten stets die ent-
sprechenden elektromotorischen Kräfte einzu-
setzen; nur insofern wird häufig ein üuterschied
bestehen, als bei dem mechanischen Modell die
Länge der Kurbel konstant gegeben sein wird
und somit zu der gleichfalls konstanten Schwin-
gungsweite des Systems, welche der elektrischen
Stromstärke entspricht, die erforderlichen Kraft-
komponenten, sowie deren resultierende Kraft
Eq am Kreuzkopf gemessen werden. Bei dem
elektrischen System wird hingegen gewöhnlich die von aussen durch
den Wechselstromgenerator oder Transformator zugeftlhrte Gesamt-
EMK d. i. Ee konstant bleiben, die resultierenden Stromstärken und
die damit direkt proportionalen elektromotorischen Teilkräfte

Ec = FT und El = J . p . L

p. C ^

werden sich ändern und zu messen sein, um diesen elektrischen Fall
mechanisch nachzuahmen, könnte man, ähnlich wie in § 23 angegeben,
an Stelle des einfachen Kreuzkopfes einen Kolben an-
treiben, welcher in einem Cylinder abgedichtet hin-
und hergeschoben wird, während die Endverschlüsse
des Cylinders aus wiederum nach Art der Fig. II
verschiebbaren Kolben bestehen würden; an letztere
wäre alsdann die Fadenbahn anzuschliessen.
Was zunächst die theoretische Ableitung für die Stärke der
Resonanz anlangt, wenn man das Verhältnis von

^c u Es

Fig. 20.

^\w\"'pL'

bezw.

damit bezeichnet, so ergibt sich dieselbe aus den drei Gleichungen,

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Die Hauptbegriffe der Gleich- imd Wechselstromtechnik. 241

die man am einfachsten aus dem Polardiagramm der elektrischen
Spannungsdifferenzen, oder nach Abkürzung der entsprechenden Wider-
standsgrössen mit dem einheitlichen J (Fig. 20) ableiten kann und
welches demjenigen der mechanischen Ejräfte (vergl. Fig. 18) analog
ist, jedoch ist Fig. 20 um 180^ gedreht gezeichnet. Hienach ist (vergl.
auch Fig. 19)

E,^ = Ee = J . W = jJ/r« + (p L - -^y

El = J.p.L
bezw. E,,2 = Es = Er, L = J |/R* + p«L«

EjQ = Eo =

17.-
und

E<j p.C.W

Es ^ KR* + P*L»
Ea W

Für den Fall der stärksten Resonanz muss femer

sein, woraus die der Pendelgleichung analoge Gleichung für die
Schwingungsdauer bezw. hier für die Wechselzeit ( — \ in Sekunden

•=^='V(|)

folgt, worin wiederum L die Rolle des Trägheitsmomentes und der

reciproke Kapazitätswert -t^ diejenige der Richtkraft tibernimmt. Da

in diesem Fall W = R wird, so erhält man

Ec ^ 1

Eq p . g . r

oder meist sehr nahe = ^

Es ^ 1/R^ + p'L»

Eq R

p.L

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242 C. Hebke.

Theoretisch könnte man sonach die Resonanz beliebig stark
machen, indem man R beliebig klein macht. Will man jedoch prak-
tisch eine möglichst kräftige Resonanz herbeiführen, so wird man
durch materielle Rücksichten ziemlich stark beschränkt. Dies rührt
zum grossen Teil daher, dass für R auch hier stets der gesamte
Reibungs widerstand, d. h- Ohmscher und magnetischer Reibungs-
widerstand, einzusetzen ist, also der auf die Wickelung reduziert ge-

p
dachte Wert Re = -Yj, wenn P die von der Wickelung verbrauchten

Watt und J die effektive Wickelungsstromstärke in Ampere bedeutet.
(Ueber einige hohe, unter günstigen Umständen erreichte Resonanzwerte
vergl. Versuche des Verfassers „Elektrotech. Zeitschrift* 1897, Heft 5.)
Diese Erscheinungen haben zwar zunächst nur eine negative praktische
Bedeutung, insofern ihr Auftreten wegen einer Isolationsgefahrdung
zu vermeiden ist, was namentlich beim An- und Abschalten von
Eabelstücken an ein Eabelnetz zu beachten ist (vergl. L. Neustadt,
„Elektrotech. Zeitschrift" 1893, S. 253 oder Feldmann, Wechsektrom-
transformatoren I, S. 129). Andererseits besitzen sie aber für das
Studium des Wechselstromes den positiven Wert, dass sie besonders
geeignet sind, um die durch Gleichstrombetrachtung etwas einseitig
gewordene Denkweise von diesen Fesseln zu befreien und ihm das ab-
weichende, oder wenigstens allgemeinere, weil auf Vektoreigenschafben
begründete Wesen des Wechselstromes zu erschliessen.

27. Der soeben behandelte Fall der Spannungsresonanz, bei welcher
eine kleine 6esamtspannung zwei mehrfach grössere Teilspannungen

ohne neu hinzutretende primäre Spannungs-
quelle lunfasst, findet sein Gegenstück in der
Stromresonanz, welche auftritt wenn Selbst-
induktion und Kapazität nicht in serie, son-
dern parallel geschaltet werden, wie dies
Fig. 21 schematisch angibt. Hier wird näm-
lich beim Zusammenstimmen von C, L und p
durch eine kleine Bewegung von aussen (Jq)
eine viel stärkere Schwingungsbewegung
innerhalb des in sich geschlossenen Kreislaufes der Verzweigung aus-
gelöst, und das Verhältnis der Stromstärken

-^ bezw. -^

wird alsdann ein Mass für die Stärke der Stromresonanz abgeben.

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromteclmik.

243

Fig. 22.

In der letztgenannten Hinsicht wirkt die Beobachtung einer
starken Stromresonanz mit dem Entspriessen zweier starker Teilströme
aus einem vielmal schwächeren Strom durch ihren scheinbaren
Widerspruch mit dem Eirchhoff sehen Grundgesetz noch über-
raschender *).

Wenn man die Verhältnisse der Stromresonanz sich wie oben
diejenigen der Spannungsresonanz durch ein mechanisches Modell ver-
anschaulichen will, so ist man genötigt, eine Abänderung für die
üebertragung der mechanischen Kräfte gegen oben vorzunehmen, da
man mit einer Fadenbahn die Verhältnisse der Parallelschaltung zweier
Leiter nicht wohl ausführen kann. Man muss hier vielmehr wieder
zum Wassermodell zurückgreifen : Man denke
sich ein vollständig mit Wasser gefülltes und
geschlossenes Rohrsystem in der in Fig. 22
angegebenen Weise ausgeführt, wobei der
Kondensator C mechanisch durch ein starres
Oefäss mit einer der Ausbiegung fähigen
Zwischenwand (Kautschukplatte für niedere.
Metallplatte für hohe Drucke) dargestellt
wird, die dazu parallel geschaltete Selbst-
induktion durch die grosse Schwungmasse L,
welche zahnradartig mit einer Kolbenstange
verbunden ist; der Kolben möge im Cylinder
mit Reibung R durch Wasserdruck hin- und
hergeschoben werden können. Natürlich ist V._^

diese Einrichtung nur zur Darstellung bei

Wechselstrom verwendbar. Man braucht sich jetzt nur, wie durch An-
wendung hohen Drucks leicht ausführbar, die Schwungmasse L sehr gross
gegenüber der in der Leitung bewegten Wassermasse vorzustellen, um die
Trägheit der letzteren gegen diejenige von L vernachlässigen zu können,
oder auch die Masse derselben in L konzentriert zu denken, um ein Ana-
logon für die Vorgänge der elektrischen Stromresonanz zu haben. Der
von aussen angetriebene, hin- und hergehende Cylinderkolben G stellt,
ähnlich wie im ersten Modell, den Generator vor. Bei passender Touren-
zahl kann dieselbe auch hier mit G und L so zusammengestimmt
werden, dass in den parallelen Zweigen durch Resonanz eine Kreis-

\ c

j 1
1

—

r-=^^

y ^Tl

•L

') üeber Ableitung der Formeln und Versuchsresultate vergl. aElektrotechn.
Zeitschrift" 1897, Heft 5 oderUeinke: Wechselstrommessungen und magnetische
Messungen (bei S. Hirzel in Leipzig) § 113 und 114.

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244 C. Heinke.

laufbewegung entsteht, welche eine viel stärkere Wasserbewegung
(Je und Jl) zur Folge hat, als diejenige in der Zuführungsleitung
(Ja) ist, wobei natürlich auch hier die Schwingungsphase der Ejreis-
bewegung gegenüber derjenigen von Jg in gleicher Weise wie beim
elektrischen Vorgang verschoben sein muss, so dass die Maxima von
Jo und Jl bei polarer, geometrischer Darstellung dieser eigentlich
zeitlichen Vorgänge nahezu senkrecht stehen auf dem Maximum von
Jg und vom Verzweigungspunkte aus gesehen entgegengesetzte
Richtung haben.

Wie dieses Modell eigentlich ein Wasserpendel vorstellt, bei
welchem die Wasserbewegungs- oder Stromstärke in der einen Kreislauf
bildenden, verzweigten Leitung die Schwingungsamplitude, diejenige
in der einfachen Zuführungsleitung die Antriebsamplitude darstellt,
so wird durch die obige Kombination von Kapazität und Selbst-
induktion eine entsprechende elektroiüagnetische Pendelvorrichtung
gebildet.

IT. Die Ausgleiehserseheinangen and ihre Terwandtschaft.

28. Die weitgehenden mechanischen Analogieen zu den elektro-
magnetischen Bewegungsvorgängen legen die Vermutung nahe, dass
trotz des scheinbar weiten Abstandes dieser beiden physikalischen
Gebiete doch ein gemeinschaftlicher Ausgangspunkt für beide Arten
von Bewegungsvorgängen bestehen müsse. Lassen sich die auf beiden
Oebieten herrschenden Bewegungsgesetze aus einem allgemeineren und
die einzelnen Gesetze umfassenden Grundgesetz ableiten, so würde in
diesem der gemeinsame Stammbaum zu suchen sein. In folgendem
soll diese Herleitung unter Zurückgehen bis auf das Kausalitätsgesetz
versucht werden. Das Kausalitätsgesetz, welches zunächst besagt,
dass jedem Geschehen oder jeder Wirkung eine zugehörige Ursache
entspricht, schliesst bereits durch die Voraussetzung einer zeitlichen
Aufeinanderfolge von Ursache und Wirkung ein, dass irgend eine
Entwickelung von der Ursache zu der von der Ursache verschiedenen
Wirkung stattgefunden hat. Bezeichnet man hiebei dem Sinn ent-
sprechend als Ursache nicht nur ein auslösendes Moment, sondern
fasst darunter die Gesamtheit des Ursächlichen, so könnte man zwar
nach unserem heutigen Wissensstande unter Zugrundelegung der
Energiegleichung insofern eine Umkehrung der Formulierung eintreten
lassen, als man sagt: wir gebrauchen die Bezeichnungen Ursache
und Wirkung, wenn die auf Erfahrung gegründete Tbatsache vorliegt.

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wecbselstromtechnik. 245

dass zwei zeitlich aufeinander folgende Zustände desselben ins Auge
gefassten Energiebetrages für einen ausserhalb der Zeit eingenommenen
Standpunkt eine Verwandlung oder Entwickelung aufweisen. Die Art
der Formulierung, obwohl philosophisch wichtig, beeinflusst jedoch
die folgenden, auf das physikalische Gebiet bezüglichen Betrachtungen
nicht. Notwendig schliesst jedoch die Entwickelung eines physikali-
schen Vorganges den Begriff der Bewegung ein. Dieser Bewegungs-
vorgang, welcher die Verbindung zwischen Ursache imd Wirkung
darstellt, muss aber stets noch ein bedingendes Moment voraussetzen,
welches zu der qualitativen Seite des einerseits ursächlichen, z. B.
Spannungsdifferenz, andererseits Erwirkten, z. B. Stromstärke, die
stets vorhandene quantitative Seite hinzubringt. Physikalisch fassen
wir die Ursache ganz allgemein unter den Begriff Kraft, d. h. ein
Bestreben, die jeder Ursache oder Eraftäusserung zu Grunde liegende
Differenz zu verringern. Diesem Bestreben entspricht in der zeitlichen
Weiterentwickelung stets eine Art von Ausgleich. Der Zusammen-
hang jener ursächlichen Differenz und des zeitlich nacbfolgenden er-
wirkten Ausgleiches wird nun durch jenes bedingende Moment gebildet,
das hier zunächst mit dem begrifflich im denkbar weitesten Sinne zu
fassenden Wort „Widerstand'' belegt sei. Kraft stellen wir uns in
letzter Linie stets durch die menschliche Aeusserung des Druckes oder
des gegensätzlichen, aber dem Wesen nach gleichwertigen Zuges vor.
Drücken wir den obigen Zusammenhang, wie üblich in der Form der
Gleichung aus, so könnte man sonach schreiben

A 1 • 1 1^- 1 Druckdifferenz , i i- i * D

Ausgleichstarke = „., — 7 — -z — oder symbohsch A = =-.

Die nächste entstehende Frage ist: Wie haben wir die Unzahl der
möglichen physikalischen Bewegungsvorgänge zu sichten, um von
diesem Hauptstamm zu den daraus entspriessenden Hauptästen oder
auch Hauptwurzeln zu gelangen und wieviel gibt es deren? Zu dieser
Teilung wird sich der vorläufig auch mechanisch noch etwas mystisch
verschleierte Sammelbegriff „Kraft'' zunächst nicht eignen, wohl aber
die verschiedenen Formen des Ausgleichs. Während der erstere trotz
seiner verschiedenen Formen durch die Vorstellung der allen gemein-
samen Druckdifferenz eine gewisse Wesensgleichheit aufweist, lässt
der Ausgleich drei abstrahierte, der Zeitdimension nach verschiedene
Grundformen unterscheiden, welche durch die Begriffe Beschleunigung,
Geschwindigkeit und Verschiebung (bestimmte Entfernung der Anfangs-
und Endlage) charakterisiert sind. Bei der Wesensgleichheit der

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246 0. Heinke.

Druckdifferenz erscheint bereits gemäss der obigen Gleichung eine
entsprechende Verschiedenheit der Widerstandsform unerlässlich. That-
sächlich kann man im engsten Zusammenhang mit den Ausgleichs-
formen drei abstrahierte Widerstandsklassen unterscheiden, welche
jenen entsprechend zugehörig durch die Begriffe Trägheits-, Beibungs-
und Elastizitätswiderstand bezeichnet sind. In Wirklichkeit werden
nun zwar jene reinen Ausgleichsformen streng genommen eigentlich nie,
praktisch zuweilen in sehr grosser Annäherung vorliegen, meistens
wird man es jedoch mit der Verbindung von zwei oder auch
allen drei, natürlich in den verschiedensten Mischungsverhältnissen,
zu thun haben, woraus sich alsdann noch häufig ftLr praktische
Zwecke die Abstraktion oder auch Reduktion auf eine derselben
als naheliegend ergeben wird. In manchen Fällen wird man je-
doch auch praktisch gezwungen sein mit den Mischwiderständen zu
rechnen.

29. Hinsichtlich der geistigen Entwickelungsgeschichte des
Menschen ist es nun nicht ohne Interesse in der Geschichte der
Physik zu verfolgen, auf welchen Gebieten, auf welche Weise und in
welcher Reihenfolge jene abstrahierten Gesetze zuerst gefunden und
formuliert wurden. Galilei gelangte bei Untersuchung der Fall-
gesetze zunächst auf die Abstraktion vom Reibungswiderstand und
damit zu der Formulierung des die Beschleunigung (g) und den Träg-
heitswiderstand oder die Masse (M) enthaltenden Bewegungsgesetzes

P
g = -:jrjr. Das Ergebnis der Untersuchungen von Fourier über die

Wärmeleitung führte zur Einführung des Begriffes der sogenannten
inneren Wärmeleitungsfähigkeit, bezw. des diesbezüglichen Material-
koeffizienten k, und die Formulierung des Ausgleichsgesetees ftir stationäre
Verhältnisse bei konstant gehaltener Temperaturdifferenz führte zu
einer Gleichung, die nachher Ohm unter Anwendung von Analogie-
schlüssen für das nach ihm benannte Gesetz benutzte. Nach Fourier
ergab sich fttr jene Verhältnisse die Wärmemenge U, welche durch
den Querschnitt q des seitlich isoliert gedachten Ausgleichsweges von
der Länge 1 in der Zeit t tritt zu

U = -3-.k.t.T,
1

wenn T die konstante Temperaturdifferenz zwischen den Endpunkten

T
von 1, bezw. -.- das Temperaturge^e und k jener Materialkoeffizient

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und WechselBtromtechnik. 247

der inneren Wärmeleitungsfähigkeit ist. Durch Umformung ergibt

sich hieraus

U ^ T

Hierin bedeutet — die sekundlich ausgeglichene Wärmemenge oder

die Wärmestromstarke und entspricht als Mass für die Geschwindig-
keit des gesamten Wärmeaustausches der elektrischen Stromstärke J.
Die ursächliche TemperaturdiflFerenz T ist ihrerseits analog der elek-
trischen Druckdifferenz E, und zwar ebenfalls eine hinsichtlich des
Querschnittes q spezifische Grösse (vergl. § 8). Der sonach dem elek-
trischen Widerstand im Ohm sehen Sinne völlig gleich gebildete Nenner-
ausdruck ( — z-\ könnte als Wärmeleitungs widerstand jener Leitungs-
strecke bezeichnet werden. Bei der anfänglichen Untersuchung elek-
trischer Strömungszustände lag die Abstraktion von dem schnell vor-
übei^ehenden Entwickelungsstadium des elektrischen Gleichstroms nahe,
so dass Ohm für den elektrischen Ausgleich zunächst auf das Gesetz

E
J = -p- geführt wurde , welches den reinen Reibungswiderstand und

somit die einer Geschwindigkeit entsprechende Stromstärke enthält^).
In der Festigkeitslehre erfolgte endlich die Formulierung des dritten
üntergesetzes durch Einführung des Elastizitätsmoduls e in die Wider-
standsformel, wonach z. B. die Verlängerung X eines durch die Ge-
samtkrafb F elastisch auf Zug beanspruchten Stabes oder Drahtes von
der Länge 1 imd dem Querschnitt q sich zu

X =

ergibt. Zwar ist sofort zu erkennen, dass hier die Widerstands-
fomiulierung wesentlich anders ist als z. B. in dem Ausgleichsgesetz
für die dielektrische Verschiebung, doch liegt dies in der durch die
praktischen Bedür&isse beeinflussten Art der Formulienmg und es
lässt sich bei näherer Betrachtung die Abweichung aufklären bezw.
eine üeberleitung aus der einen in die andere Formel bewerkstelligen.
In der Formel für die dielektrische Verschiebung
Q = E.C

') Yergl. des Yerfassers: üeber eine Beziehung zwischen der dynamischen
Grandgleichung und dem Ohm sehen Gesetz. ,Elektrotech. Zeitschrift* 1892, Heft 46.

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248 C- Heinke.

bedeutet Q das yerschobene Volumen an Friktionsmolekülen oder die
Elektrizitätsmenge, E die in spezifischem Sinne zu fassende elektnsche
Druckdifferenz (vergl. § 8) und C die Kapazität, welche nach den

Ausführungen in § 7 und § 24 zu —. — sich ergibt. Hienach wäre,

da man Q = q . X setzen könnte, worin X die Länge der Verschiebung
der Trennungsschicht

q.X = (E.q).-p

während für die mechanische elastische Verschiebung bei Auflösung
von F in seine Faktoren (spezifische Belastung f und Querschnitt q)

q.X = (f.q).l.

Nach der Definition der Dielektrizitätskonstanten (vergL § 7 und 24)

entspricht offenbar o dem reciproken Wert von s, also — , jedoch bleibt

jetzt noch die verschiedene Stellung von 1, das einemal im Nenner, das
anderemal im Zähler übrig. Aber auch hiefÜr lässt sich eine natürliche
Erklärung finden, wenn man berücksichtigt, dass im Falle der elektri-
schen Verschiebung alle einzelnen Friktionsmoleküle, wie Fig. 2 erkennen
lässt, an den feststehenden Seitenwänden befestigt sind, so dass die an
den Enden wirkende Druckdifferenz sich auf die Anzahl der in der
Schichtdicke aufeinander folgenden elektrischen Elementarteilchen ver-
teilen muss. Bei der mechanischen Verschiebung hingegen, bei welcher
die Befestigung des Drahtes oder Stabes nur am Ende stattfindet, sind
die einzelnen elastischen Längenteilchen nach Tandemart hinter einander
gespannt, so dass jedes einzelne durch die gleiche Kraft gespannt
wird und ihre elastischen Verschiebungen sich addieren. Die Ver-
hältnisse liegen sonach ähnlich wie bei Herstellung eines elektrischen
Reibungswiderstandes aus einer bestimmten gegebenen Anzahl Längen-
einheiten des zum Widerstand zu verwendenden Drahtes, an Stelle
dessen man sich natürlich auch Glühlampen als Widerstandseinheiten
gesetzt denken kann. Sind 1 solche Einheiten gegeben, so wird bei

Hintereinander- der Widerstand 1, bei Parallschaltung -r-.

Dass im übrigen neben dieser wesentlichen Uebereinstimmung
alle Verhältnisse bis ins einzelne bei diesen beiden Fällen der Ver-
schiebung sich gleichen werden, ist schon aus dem Grunde nicht
zu erwarten, weil die bei allen elektrischen Ausgleichsvorgängen vor-

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und WechselBtromtechnik. 249

handene Inkompressibiliföt bei den entsprechenden mechanischen Vor-
gängen nicht vorliegt. Der übrigen und namentlich der wesentlichen
Vergleichspunkte sind aber so viele, dass eine Gegenüberstellung wohl
nützlich ist.

30. Bereits an anderer Stelle^) hat der Verfasser daraufhingewiesen,

dass die bei dem dynamischen Gesetz g = ^ zu Gnmde liegende Ab-
straktion auch elektrisch nicht nur für die allerersten Anfangsstadien
einer eingeleiteten Gleichstrombewegung, sondern auch praktisch als-
dann dauernd statthaben kann und den thatsächlich eintretenden Aus-
gleichszustand hinreichend charakterisiert, wenn man es mit periodischem
Wechselstrom zu thun hat und der Selbstinduktionskoeffizient sehr
gross gegenüber allen im Stromkreis wirksamen Reibungswiderstanden
ist. Allerdings ist hiebei zu berücksichtigen, dass als Reibungswider-
stand nicht nur der Ohm sehe Widerstand der Wickelung, sondern
bei Anwesenheit von Eisen auch der auf diese Wickelung reduzierte

magnetische Reibungswiderstand einzusetzen ist'), also R« = -jji wenn

Re jenen reduzierten Reibungswiderstand, P den von der Wickelung
verbrauchten Effekt in Watt und J die effektive Stromstärke (Amp.)
in der Wickelung ist. Alsdann reduziert sich der Wechselstrom-
widerstand, dessen bekannte Mischform aus Reibungs- und Trägheits-
widerstand W=l/Re* + (pL)» ist, (vergl. §§ 10 und 22) praktisch

E E

auf W =p . L imd man erhält J = zr- oder p . J = -=-. Da nun

p . L L

femer p . J = — (vergl. § 10) der Ausdruck für die mittlere Strom-
stärkeänderung oder die Aenderung der Ausgleichsgeschwindigkeit mit

der Zeit ist, so entspricht p . J = -j- einer Beschleunigung. Die Ab-

straktion nach dieser Seite bildet somit das Analogon fttr die obige

F
Gleichung g = Tjr«

Nach den Ausführungen in § 14 entspricht auch der magnetische
Ausgleich, welchen die als M M E bezeichnete und von jedem strom-
durchflossenen Leiter ausgehende Antriebskraft bewirkt, einem elasti-
schen Zwangszustand. Deshalb weist auch das magnetische Aus-

0 Vergl. .Elektrotech. Zeitschrift' 1895, Heft 32. üeber das Ereislaufgesetz.
*) Vergl. .Elektrotech. Zeitschrift« 1897, S. 61.

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250 C. Heinke.

gleichsgesetz eine nahe Verwandtschaft mit den übrigen elastischen
Ausgleichsgesetzen auf. Dieses magnetische Ausgleichsgesetz ist in
zwei Fassungen gebräuchlich und praktisch wichtig geworden, von
denen die eine auf die Gesamtgrössen , die zweite auf spezifische
und meist Teilgrössen des Kreislaufs sich bezieht. Ersteres, dem
elektrischen Gesetz in der Ohm sehen Fassung näher stehende Gesetz

(vergl. § 16) stellt in der Form N = :^«r- den totalen Ausgleich N

(gemessen in Ejraffclinien) als Quotient aller im Kreislauf wirksamen
Amperewindungen (M) und dem gesamten magnetischen Kreislauf-

widerstand W^ = 2 dar, wobei Wn, in der Fassung völlig ent-
sprechend ist derjenigen des Ohmschen Widerstandes, nur dass {t
nicht konstant ist wie k. Die aus, der ersten abgeleitete zweite

H
Fassung B = / 1 \ bezieht sich meist auf einen Unterteil des Kreis-

(t)

laufes und enthält als Ausgleich die bezüglich des Querschnittes

N
spezifische magnetische Induktion B = — ; femer die bezüglich der

Vfl-/

Länge spezifische Grösse des magnetischen Gefälles H = -y-» wenn

M' die auf jenen Unterteil entfallende, dem magnetischen Widerstand
proportionale Anzahl Amperewindungen ist (vergl. die für alle elektro-
magnetischen Vorgänge geltende Folgerung in § 8 am Ende); endlich

bleibt bei dieser Umformung des Gesetzes von dem W^ = für den

magnetischen Widerstand der zweiten Fassung, entsprechend dem

spezifischen Charakter von B und H, noch i — j d. i. der für das

Material spezifisch magnetische Widerstandskoeffizient zurück.

Die nahe Verwandtschaft zwischen elastischem Ausgleich elek-
trischer und magnetischer Natur springt noch besser in die Augen,
wenn man z. B. bei dem Gesetz für die dielektrische Verschiebung

Q = E.C

an Stelle des gewöhnlich benutzten Begriffes der Kapazität G den
reciproken Begriff des dielektrischen Verschiebungswiderstandes

Wd = c.-^

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstrom technik. 251

einführt, worin c = — (vergl. § 29) den der Dielektrizitätskonstanten

o reciproken spezifischen Widerstand des Materials gegen dielektrische
Verschiebung bedeutet. Alsdann erhält man

woraus man ähnlich wie beim magnetischen Gesetz eine Umformung
auf die spezifischen Grössen vornehmen könnte. Hiebei erhält man
die Gleichung

oder (vergl. § 29)

I=(t)

1= ^'

(4)'

wobei El den Spannungsabfall auf die Einheit der Schichtdicke be-
zogen, d. i. das dem obigen H analoge Gefalle bedeutet. Hiebei ist
allerdings zu berücksichtigen, dass bei magnetischen oder Eisenmetallen
der Wert von (t keine Eonstante ist, sondern von der jeweiligen
spezifischen Induktion B abhängig ist. Bereits in diesem Punkte
unterscheidet sich das magnetische Kreislaufgesetz von dem Ohm sehen
Gesetz, bei welchem der Widerstand R bezw. c unabhängig von der
Stromstärke ist, weshalb vor der Verwechselung einer gewissen Ver-
wandtschaft zwischen beiden mit völliger Analogie, sowie vor der
Bezeichnung magnetischer Strom als irreleitend zu warnen ist. Vor
letzterem namentlich deshalb, weil Ausgleichsform und Widerstands-
klasse bei beiden verschieden sind, so dass die Verwandtschaft zwischen
dem magnetischen und dem oben erwähnten dielektrischen Ausgleich
in Gestalt der dielektrischen Verschiebung eine bedeutend nähere ist,
als jene mit dem elektrodynamischen Ausgleich nach dem Ohmschen
Gesetz. Abgesehen von diesen Unterschieden, welche zwischen den
Spezialisierungen des Ausgleichsgesetzes bestehen, ist aber eine grosse
Reihe wichtiger, gemeinsamer Merkmale vorhanden, welche gerade
jener Zusammenfassung einen „gedankenökonomischen' Wert verleihen.
Bei allen elektromagnetischen Ausgleichsvorgängen besteht dieses Ge-
meinsame in erster Linie in der Kreislaufnatur derselben.

Um die Verwandtschaft der einzelnen Ausgleichsgesetze etwas
übersichtlicher zum Ausdruck zu bringen, empfiehlt sich eine Zu-

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252

C. Heinke.

sammenstellung derselben nach Art einer Stammtafel. Eine solche
würde sich, zunächst mit Beschränkung auf die elektromagnetischen
AusgleichsTorg^ge^) — einerseits wird so die üebersicht nicht be-
einträchtigt, andererseits bietet die TJmdeutung der Symbole keine
Schwierigkeiten — etwa in folgender Weise ergeben, wenn man die
früheren Symbole benutzt.

J = -

YR.* + (p.L)»

Q = E.C B = H.tt

J =

Das allgemeine Ausgleiclisgesetz A = r==- gliedert sich also auf Grund

des Vorhandenseins dreier Hauptklassen von Widerständen zunächst
in drei Unterabteilungen entsprechend drei reinen Ausgleichsformen.
Man kann natürlich ebenso wie bei Q = E . G auch bei den anderen

E E

Formulierungen, z. B. J = ^5-, an Stelle der Quotientenform -^ der

IV K

rechten Seite die Produktenform E . Cr einführen, unter Ersetzung des
Begriffes Widerstand durch den reciproken Begriff d^ Ausgleichs-
fähigkeit Gj.. Ebenso würde sich die Ausgangsgleichung A = -:^

^) Die mathematische Analogie, welche eine Anzahl der (Gebiete der Phjsik
nmfasst, findet bei Du Bois (yergl. «MagnetiBche Kreise" § 124) für Filtration,
Diffusion in Lösungen, W&rmeleitung , dielektrische Polarisation, Elektrizit&ts-
leitung und ferromagnetische Induktion eine Zusammenstellung in einer Yer-
gleichstabelle.

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Die Hauptbegriffe der Gleich- und Wechselstromtechnik. 253

in A = D . C umformen, wenn man mit C die ganz allgemein gefasste
Aosgleichsfähigkeit bezeichnen würde. Die Ableitung der Mischformen
aus den reinen Formen ist schon früher behandelt worden.

Schlassbetrachtnngen.

Gingen bereits die Betrachtungen des letzten Abschnittes an
einzelnen Stellen über den engeren Bahmen der Elektrotechnik hinaus
und verfolgten den Zweck, dieselbe in ihren Grundgesetzen in engere
Verbindung mit der übrigen Physik zu bringen, so reizt es zum Schluss,
einmal einen Ausblick zu thun auf noch entlegenere Gebiete, welche
gerade erst im Begriff sind, der Wissenschaft erschlossen zu werden.
Hierunter nimmt neuerdings die Psychologie oder auch Psychophysik
eine hervorragendere Stelle ein. Dass auch auf diesem Gebiet nicht nur
Willkür waltet, sondern dass das geistige Verhältnis verschiedener Indi-
viduen, welches sich in den Empfindungen und Aeusserungen des ein-
zelnen ausdrückt, auch von Gesetzen beherrscht wird, unterliegt keinem
Zweifel. Wenn man nur ohne Rücksicht auf die üblichen Namen und
Bezeichnungen, welche häufig das Erkennen einer inneren Verwandt-
schaft zu erschweren geeignet sind, auf das Wesen der allgemein be-
kannten Erscheinungen eingeht, so bieten sich auch hier noch vielfach
Berührungspunkte mit den oben entwickelten Ausgleichsvorgängen.
Zunächst gründet sich ein geistiges Verhältnis, wie z. B. das eines
Lehrers zu einem Schüler, stets auf eine geistige Differenz — natür-
lich ist das letzte Wort nicht in seiner gewöhnlich gebrauchten,
schlimmen Nebenbedeutung zu verstehen, sondern in dem Sinne von
geistiger Verschiedenheit — Der eigenartige Reiz, welcher für den
auf irgend einem Gebiet geistig Höherstehenden oder [Jeberlegenen
darin liegt, sein Wissen mitzuteilen und diese Differenz gegen den
weniger Unterrichteten auszufüllen, kann als ein Ausgleichsbestreben
gelten. Zwei in allen Punkten völlig gleiche, wenn auch noch so
hoch stehende Menschen würden dasselbe nicht empfinden und hätten
sich nichts zu sagen, vielmehr ist der gegenseitig anziehende Reiz
stets auf Verschiedenheiten aufgebaut. Der Einwurf, dass hiezu doch
das Verhältnis sogenannter harmonisch gestimmter Seelen nicht passe,
ist nicht stichhaltig, da eben nur harmonisch, aber nicht imison ge-
stimmte Seelen ein solches Verhältnis haben können.

Diesem geistigen Ausgleichsbestreben steht regelmässig als be-
dingendes Glied ein geistiger Widerstand — teils gewollt, in Gestalt
eines geistigen Widerstrebens, teils ungewollt, in Gestalt eines natür-

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254 C. Heinke.

liehen geistigen Reibungswiderstandes , sowohl des Gebenden als des
Empfangenden — entgegen, falls es nicht durch die häufig als Isolierung
auftretenden Verhältnisse ganz hintangehalten wird. Auch die Befriedi-
gung des Bestrebens in seinen verschiedenen Formen bietet vielfache
Vergleichspunkte mit dem obigen dar. Um dieselben nur kurz anzu-
deuten, sei einereits an die Dauer und Stetigkeit der Beziehungen bei
beiderseitiger gleichförmiger, nicht gewaltsam beeinflusster Weiter-
entwickelung erinnert, andererseits an die allmähliche Sättigung mit
den dadurch hervorgerufenen Erscheinungen der Indifferenz oder auch
der Ermüdung bei anderen Beziehungen; femer an die zu plötzliche
Befriedigung bezw. Uebersättigung und die daraus fliessenden Gegen-
bestrebungen in Gestalt von Widerwillen, Abscheu, Ekel, häufig in
Verbindung mit geistigen Resonanzerscheinungen, d. h. gegenseitiger
Steigerung der Empfindungen, mit ihren Aeusserungen, wie Zank,
Streit und Hass. Dass derartige Steigerungen allerdings zum GlQck
auch nach der änderen Seite eintreten können, dafür bietet die Liebe
in ihrer vielfachen Gestalt einen tröstlichen Beweis.

Diese Verhältnisse haben zwar mit der Elektrotechnik scheinbar
sehr wenig zu thun, um so näher werden sie sich aber in der Person
des Elektrotechnikers selbst berühren, imd warum sollte dieser nicht
den Versuch machen, die gewöhnlich als völlig getrennt angesehenen
Gebiete seiner Wissenschaft und seines sonstigen Geistes- und Em-
pfindungslebens zwar nicht zu verschmelzen, so doch eine geistige
Brücke zwischen ihnen herzustellen? Warum sollte er nicht seinen
Geistessonntag dazu benützen, hinaufzusteigen, hoch und immer höher,
soweit es seine Kräfte und die sonstigen Umstände gestatten? Die
aufgewendete Mühe wird sich in der Regel reichlich lohnen und ihm,
je höher er gelangt, einen um so freieren Um- und Ausblick ver-
schaffen. Von diesem erhöhten Standpunkt wird die ganze Umgebung
seiner Thalwohnung sich ihm klarer erschliessen , und weit über die
nächste Umgebung hinaus wird er den Zusammenhang und die Haupt-
linien der ganzen Landschaft erkennen. Mancher sonst enÜegen scheinende
Gipfel wird sich in das Gesamtbild passend einfügen und das erweckte
Gefühl, dass eine tieferliegende Gesetzmässigkeit die Gesamtheit der
Bildungen zusammenschliesst, wird die über alle Dissonanzen der Einzel-
heiten triumphierende Grundharmonie des grossen Ganzen erklingen
lassen, ein Ergebnis, das nicht nur ihm und seinem Leben einen höheren
Wert verleihen, sondern gleichzeitig auch seinem Berufsschaffen und
damit einem weiteren Kreise zum Vorteil gereichen wird.

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen

mit besonderer Berücksichtigung der beim Nachrichtenwesen
der Eisenbahnen vorkommenden Anordnungen.

Von

Oberingenieur Eohlfttrst,

Kaplitz bei Budweis.

Mit 84 Abbildungen.

Innerhalb des Gebietes der angewandten Elektrizität finden sich
die Fälle ausserordenthcb bäufig, dass ein und dieselbe Stromleitung,
sei es aus rein betriebstechnischen Veranlassungen, sei es aus wirt-
schafbhchen Gründen, für verschiedene Leistungen ausgenützt wird,
wobei die Verschiedenheit der letzteren sowohl im Zwecke als in der
Betriebsform oder in beiden zugleich Hegen kann. Drei Wege sind es,
auf welchen sich solche Doppelbenützungen erzielen lassen, nämlich
a) durch die Teilung des normalen Betriebsstromes mittels Zweig-
leitungen, b) durch die Teilung der Leitungsbenützung nach Zeit-
abständen, und c) durch die Verwendung ungleicher Stromzustande.
Von diesen untereinander scharf geschiedenen, aber nichtsdestoweniger
kombinierbaren Anordnungen kommen derzeit in der Praxis bekannt-
Uch die unter Punkt a) gehörenden Doppelbenützungen am allge-
meinsten und häufigsten vor, denn es besteht wohl kaum irgend eine
elektrische Kraftanlage, bei welcher nicht auch die zugehörige Be-
leuchtung auf obgedachter Weise gewonnen würde, gleichwie es eben
so selten eine grössere elektrische Lichtanlage gibt, wo dem Be-
leuchtungsstrome nicht auch diese oder jene motorische Nebenleistung
überantwortet ist. Namentlich wird bei den elektrischen Eisenbahnen
vermittelst Abzweigungen der Speiseleitung in der Regel sowohl die

Sammlung elektrotechnischer Vorträge. I. 18

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256 Kohlfürst.

Beleuchtung der Einsteigeplätze als die Innen- und Aus8en-(Signal-)
Beleuchtung der Fahrzeuge, sowie häufig auch noch die Beheizung
der Wagen und der Betrieb selbstthätiger Blocksignale oderWeichen-
stellyorrichtungen u. dergl. m. mitbesorgt. Solchen und ähnlichen
Anforderungen entsprechen die Elektrizitätswerke ohne weiteres nach
jeder Richtung hin. Etwas aussergewöhiüicher und daher um so be-
merkenswerter unter den hiehergehörigen Einrichtungen ist beispiels-
weise die von F. v. Hefner-Alteneck erdachte und von der All-
gemeinen Elektrizitätsgesellschaft, bezw. den Berliner
Elektrizitätswerken seit 1898 eingeführte Nebenbentttzung des
Leitungsnetzes für Zeittelegraphen. Die genannten Werke liefern
nämlich ihren Kunden nicht nur Licht und Kraft, sondern auch stets
genaugehende Uhren, welche, wie Glüh- oder Bogenlampen an das
Netz angeschlossen, durch den Strom aus demselben in Gang erhalten
und ausserdem täglich einmal nach einer Normaluhr gerichtet werden.
An jeder solchen elektrischen Uhr sind sonach zweierlei Mechanismen
vorhanden, von denen der eine den Antrieb, der zweite eizmial im
Tage die Regulierung bewirkt und jeder seinen Elektromagnet und
Vorschaltewiderstand besitzt, welch letzterer durch ein gemeinsames
Klemmenpaar an die Leitung angelegt wird (vergl. Elektrotechnische
Zeitschrift 1893, p. 368 und 397). Noch weitergehende Anwendungen
verwandter Art, deren Vervollkommnung besonders durch Fiske in
New York, durch Siemens Brothers in London, durch die All-
gemeine Elektrizitätsgesellsehaft in Berlin u. a. gefördert
worden ist, finden sich bekanntlich auf den modern ausgerüsteten
Kriegsschiffen, wo die vorhandenen Beleuchtungsstrdme nebenbei nicht
nur die mannigfachsten motorischen Vorrichtungen, als das Wenden
und Richten der Geschütze, das Heben und Senken von Schutzpanzem,
die Zubringung der Munition, den Antrieb von Winden, Pumpen, Auf-
zügen, Ventilatoren u. s. w., sondern ebensowohl den Betrieb der
Kommandotelegraphen, der Ruder- und Schraubenkontrollvorrichtungen,
der verschiedensten sonstigen Zeigertelegraphen und selbst Distanz-
messer o. dergl. mitbesorgen (vergl. z. B. The Engineer v. 30. März
1894 oder The Electrician v. 16. Oktober 1896). Sehr bezeichnend
wird diese Art der mannigfachen Stromausnützung von den Ameri-
kanern das System des Stromabzapfens genannt.

Eine wesentlich andere, ältere, aber gleichfalls noch immer in
glänzender Entwickelung begriffene, grosse Gruppe von Anordnungen,
welche zu den Mehrfachbenützungen elektrischer Leitungen gerechnet
werden müssen, bildet die Vielfachtelegraphie. Dieselbe weist

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Die gemischten Betriebe auf Schwacfastromleitmigeii. 257

zwei Unterabteilungen auf, wovon die eine, die sogenannte absatz-
weise, vielfache Telegraphie, unter den oben angeführten
Punkt b), und die andere, die gleichzeitige, vielfache Tele-
graphie, unter Punkt c) fallt. So reich und interessant nun auch
das Material ist, welches durch das Anzapfsjstem und durch die Yiel-
fachtelegraphie dargeboten wird, so liegt ihre weitere Verfolgung doch
nicht mehr innerhalb des Rahmens der nachfolgenden Betrachtungen,
da sich diese im wesenÜichen nur auf jene zur Nachrichtengebung
bestimmten Einrichtungen beschränken soUen, bei denen es sich um
Schwachstromanordnungen mit ausgesprochen verschiedenen Be*
triebsformen handelt. Zufolge dieser Einschränkung wird sonach der
hier zu verarbeitende Stoff lediglich die nachstehenden Themate zu
umfassen haben: A. Verschiedene Signalvorrichtungen auf
einer und derselben Leitung, B. die Signalgebung auf
Telegraphenleitungen, C. das Telegraphieren auf Signal-
leitungen, D. die Telephonie auf Telegraphenleitungen,
E. die Telephonie auf Signalleitungen und endlich F. die
Telephonie in Verbindung mit Telegraphie auf Signal-
leitungen.

Mehr oder minder zahlreiche Vertreter aller dieser Einrichtungs-
formen sind in der Praxis verwendet gewesen oder stehen derzeit in
Anwendung; allerdings innerhalb der staatlichen Telegraphennetze nur
in einem verhältnismässig geringen Umfange, dafür aber um so häufiger
und ausgebreiteter bei den Privattelegraphengesellschaften und bei den
grossen Eisenbahnen, welch letztere ihren bedeutenden Nachrichten-
dienst ja gleichfalls vorwiegend nur im elektrischen Wege abwickeln
und auf die wirtschaftlich günstigen Momente Wert legen, welche sich
durch Doppelausnützungen vorhandener Leitungen nicht selten erzielen
lassen. Bevor jedoch auf die Vorführung einzelner einschlägiger Bei-
spiele übergegangen wird, dürfte es sich — um spatere SchwerföJlig-
keiten und Wiederholungen zu ersparen — anempfehlen, vorerst einige
jener Umstände in Erwägung zu nehmen, welche den Betrieb der
elektrischen Anlagen für den Nachrichtendienst im allgemeinen be-
treffen. Hieher gehört u. a. die Thatsache, dass zu jeder elektrischen
Nachrichtenanlage für alle Fälle neben der Leitung auch die Elek-
trizitätsquelle, welche die Betriebsströme liefert, sowie Apparate er-
forderlich sind, um jene zu lenken und ihre Wirkungen sinnlich wahr-
nehmbar zu machen. Die letztgedachten Vorrichtungen, die Empfänger,
gleichwie die zum Lenken und Formen des Stromes dienenden Sender
müssen also dem im Schliessungskreise (in den Signal-, Telegraphen-

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258 Kohlfürst.

oder Thelephoi^linien) bestehenden oder hervorzurufenden Strom-
zuständen, auf welche sie ansprechen, bezw. welche sie bewirken
sollen, vollkommen angepasst sein. Dabei werden sich selbst an der
einfachsten Einrichtung stets mindestens zwei ungleiche Stromkreis-
zustände unterscheiden lassen, nämlich jener während der Ruhelage
(Pause) und jener während der Zeichengebung. Nicht selten ist ent-
weder in der Pause oder während der Zeichengebung der Schliessungs-
kreis ganz stromlos, wobei dieser Zustand sowohl durch Unterbrechung
des Leiters als durch Wegschaltung der Elektrizitätsquelle oder wohl
auch durch Gegeneinanderschaltung zweier Stromquellen erzeugt werden
kann, die sich in ihren Wirkungen aufheben. Was die zur Zeichen-
gebung geeigneten Betriebsströme selber anbelangt, so lassen sich die-
selben sowohl nach ihrer Dauer und Form, als nach ihrer Stärke
und Richtung unterscheiden, d. h. es können Zeichen hervorgerufen
werden durch:

1. dauernde Ströme, bezw. deren Unterbrechung;

2. langsam aufeinander folgende, längere Stromgebungen ;

3. rasch aufeinander folgende Stromgebungen;

4. zerteilte (intermittierende) Ströme;

5. wellenförmige (undulatorische) Ströme;

6. Ströme von bestimmter Minimalstärke;

7. Abschwächung eines Normalstromes;

8. Verstärkung eines Normalstromes;

9. ausschliesslich positiv gerichtete Ströme;

10. ausschliesslich negativ gerichtete Ströme;

11. Ströme wechselnder Richtung.

Unter allen diesen Stromarten gibt es keine, die nicht für die
Nachrichtengebung ausgenützt würde — die eine häufiger, die andere
seltener — und zwar sowohl einzeln als in den mannigfachsten Kombi-
nationen. Es ist nun einleuchtend, dass z. B. Empfangsapparate, die
zu ihrer Bethätigung positive Ströme erfordern, neben solchen, die
mit negativen arbeiten, oder Empfönger, welche etwa dem Betriebe
mit rasch aufeinander folgenden Wechselströmen angepasst sind, neben
solchen, die nur für langdauemde, gleichgerichtete Ströme ansprechen,
in einen gemeinschaftlichen Schliessungskreis gebracht werden können,
ohne sich gegenseitig zu stören. Je nachdem Ströme der einen oder
der anderen Form in die Linie gelangen, werden nur die Empfanger
der einen oder der anderen Gattung Zeichen hervorbringen. Die Zahl
der in dieser Weise durchführbaren Kombinationen ist ersichtlicher-
massen sehr gross, weil die oben angef^rten elf Stromgattungen, wie

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen. 259

nicht übersehen werden darf, verschiedenen Ursprunges, d. h. von un-
gleichen Spannungsverhältnissen ^) sein können und sich diesfalls noch-
mals spalten lassen; sie erfahrt jedoch eine Beschränkung durch die
Schwierigkeiten, welche sich vielfach hinsichtlich der Anpassung der
Empfangsapparate ergeben.

In den meisten Fällen wird es sich bei der Anwendung ver-
schiedener Betriebsformen innerhalb eines und desselben Schliessungs-
kreises nur um ein Nebeneinander, nämlich um ein abwechselndes
Arbeiten der ungleich angeordneten Empfänger handeln, weil ja ver-
schiedene Stromzustände in einem Leiter nur ausnahmsweise gleich-
zeitig auftreten können und zwar nur unter besonderen Bedingungen,
die erst bei den Besprechungen der betreffenden Einrichtungen des
näheren in Betracht zu ziehen sein werden. Nach diesen Yoraus-
schickungen darf nun wohl zu den punktweisen Darstellungen über-
gegangen werden.

A. Verscldedene SignalvorrichtniLgen auf einer und derselben
Leitung. Hierhergehörige Anordnungen finden sich bereits unter den
ältesten elektrischen Signaleinrichtungen der Eisenbahnen und sind bis
auf die heutige Zeit ausserordentlich häufig, so dass mit ihrer er-
schöpfenden Darstellung ganze Bände geflillt werden könnten; an
dieser Stelle wird es jedoch genügen, lediglich die massgebenden
Prinzipien durch einige Beispiele zu erläutern. Schon im Juli 1852
erlangte Eduard Tyer in England ein Patent auf ein eindrähtiges
Blocksignal, das auf mehreren englischen Eisenbahnen und auch auf
der Paris— Lyon — Mittelmeer-Bahn Verwendung gefunden hat. Mit
dieser Einrichtung konnten auf einer einzigen Leitung — bis dahin
hatte man ähnliche Leistungen nur bei Aufwendung mehrerer Leitungen
für möglich gehalten — zwei Paar sichtbare und verschiedene hörbare
Signalzeichen erteilt werden. Davon lauteten die beiden ersteren
, Strecke besetzt** und „Strecke frei" und wurden durch zwei

') Der Gedanke, Ströme verschiedener Art oder verschiedenen Ursprunges
fiir die Doppelbenützong von Leitungen auszunützen, reicht übrigens weit in
frühere Zeiten zurück. So wollte beispielsweise E. High ton nach seinem Patente
vom 7. Februar 1850 ein Galvanoskop und einen elektrischen Wecker in dieselbe
Leitung einschalten und das erstere mit galvanischen, den letzteren mit Induk-
tionsströmen arbeiten lassen. Siemens dachte 1856 an die Verwendung von
^konstanten* und «oscillierenden* Strömen nebeneinander, und in demselben Jahre
schlug Schefczik vor (vergl. Zeitschrift des Oesterr. Ingenieurvereins, Bd. 8,
p. 115), mit einer Batterie aus wenigen grossen und einer aus vielen kleinen
Elementen auf zwei verschiedenen Empfängern in derselben Leitung gleichzeitig
Zeichen hervorzurufen u. s. w.

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260 Kohlfürst.

in einem Apparatkästclien übereinander angebrachte Zeiger dargestellt,
die Ton dem polarisierten Anker je eines Elektromagnetes in zwei
deutlich voneinander unterschiedenen Stellungen, wovon die eine »be-
setzt", die andere „frei" bedeutete, gebracht wurden. Der oberhalb
angebrachte, schwarz bemalte Zeiger galt als eigentliches Blocksignal,
der untere, rot bemalte Zeiger als Quittungs- oder Rückmeldesignal.
Die Bethätigung des schwarzen Zeigers geschah für das Signalzeichen
„besetzt" durch den positiv gerichteten, für das Zeichen „frei* durch
den negativen fremden Strom, jene des roten Zeigers in gleicher
Weise durch den verschieden gerichteten eigenen Strom. Dabei
bleibt im Auge zu behalten, dass in der Blocksignallinie die Signal-
gebung nur zwischen zwei Nachbarposten Platz greift, wo die Signal-
wärter mit denselben Empfangsapparaten, denselben Oebem und
Stromquellen ausgestattet sind. Wenn von einem der beiden Signal-
posten mehrere Ströme derselben Richtung hintereinander abgesendet
wurden, so besorgte nur der erste die Umstellung des schwärzen
Zeigers beim Nachbarposten, aber sowohl der erste Strom wie alle
späteren brachten eine elektrische Glocke zum ertönen. Ein, zwei oder
mehrere Glockenzeichen gaben wieder verschiedene Signalbegriffe. An-
fanglich war nur eine Glocke eingeschaltet, die sowohl durch die
positiven als negativen Ströme thätig gemacht wurde; späterhin be-
nützte man zwei Glocken ungleichen Tones, deren Ansprechen von
der Richtung der Ströme ebenso abhängig war, als die Stellung der
Zeiger, wodurch es möglich war, die hörbaren Signalzeichen deutlicher
und zahlreicher zu gestalten (vergl. Langdon, The application of
Electricity to Railway Working, p. 51). In ganz verwandter Weise
haben auch alle späteren englischen Blocksignalkonstrukteure, wie
Walker, Spagnoletti, Preece, Sykes u.a., sowie die Franzosen
Regnault, Marqfoy, Tess^ & Lartigue, von den Strömen un-
gleicher Richtung Gebrauch gemacht (vergl. Zetzsches Handbuch der
Telegraphie, Bd. IV, p. 668 bis 692).

Bei dem in Deutschland allgemein verwendeten Siemens &
Ha Isk eschen Blocksignal ist es der bekannte Simenssche Magnet-
induktor, welcher zwei verschiedene Stromformen liefert, von welcher
die eine zur Bethätigung der Yerschlussvorrichtungen, bezw. zur Durch-
fahrung der Signale „Strecke besetzt" und „Strecke frei", die
anderen hingegen zur Erteilung von Weckersignalen dienen. Aus dem
Stromlaufschema, Fig. 1, eines Siemens & Halskeschen Blockpostens
einfachster Anordnung lässt sich leicht ersehen, wie der Magnetinduktor
seiner Doppelaufgabe entspricht. Vorauszuschicken ist nur noch, dass

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen.

261

Fig. 1.

die Drahtwindungen des Induktorankers mit dem einen Ende an die
Ankerachse, mit dem anderen an den Körper des Induktorgestelles,
bezw. an Erde anschliesst. Als Stromabnehmer dienen die beiden
Schleiffedem f^ und f^; davon lehnt sich die letztere gegen einen
vollrunden Achsenteil, die erstere jedoch gegen eine halb durchgefeilte
Stelle. Die Schleiffeder f^ wird sonach — in einen geschlossenen
Leitungskreis eingefügt — alle bei der Drehung des Induktorankers
entstehenden Ströme, f^ hingegen nur jeden zweiten Strom annehmen,
d, h. über f^ werden Wechselströme, über f^, in halb so rascher Auf-
einanderfolge, gleichgerichtete Ströme abgesetzt. Wenn sonach vom
Nachbarblockwärter — wo sich ganz dieselben
Apparate und leitenden Verbindungen vorfin-
den — beispielsweise Wechselströme ent-
sendet werden, so gelangen dieselben ttber die
Leitung L, durch den Läutetaster V über d
und a in die Elektromagnete m^, m^ des Yer-
schlussapparates , um dann über D, w, den
Wecker W und zur Erde E ihren Weg fort-
zusetzen. Unter dieser Voraussetzung werden
die beiden einschenkeligen , mit Polschuhen
versehenen Elektromagnete m^, m^, welche
einen gemeinsamen, polarisierten Anker A
besitzen und behufs Erfüllung ihrer Auf-
gabe, d. i. zur Erteilung des Frei- und
Haltsignals, einer grösseren Anzahl auf-
einanderfolgender Wechselströme bedürfen,

thätig gemacht, indessen der Wecker unthätig bleibt. Letzteres kommt
davon, dass der WeiCkerelektromagnet, weil sich die einzelnen Wechsel-
ströme äusserst rasch folgen, sozusagen während der ganzen Strom-
gebung dauernd magnetisch verhält, weshalb die Abreissfeder seines
Ankers gar nicht zur Wirksamkeit gelangen kann. Kämen jedoch
vom Nachbarblockwärter gleichgerichtete Ströme, so gehen sie aller-
dings denselben Weg, wie vorher die Wechselströme, allein höchstens
der erste derselben wird den Anker A der Elektromagnete m^, m,
einmal umlegen können, was für die eigentliche Wirksamkeit des
Signal- und Verschlussapparates, der zu seiner Auslösung, wie schon
oben hervorgehoben wurde, eine ganze Reihenfolge von Wechsel-
strömen erfordert, von keinerlei Rückwirkung ist, während die hinter-
her folgenden, gleichgerichteten Ströme den Anker von m^, m^
überhaupt nicht mehr beeinflussen können. Dafür aber wird der

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262 Kohlfant.

Wecker W bei jedem dieser Ströme einen Glockenschlag hervor-
bringen. Entsendet werden die Wechselströme, indem durch Nieder-
drücken des Blockiertasters B der Kontaktarm D auf C gelegt und
zugleich die Induktorkurbel E angetrieben wird. Diese Ströme pas-
sieren nach dem gewählten Beispiele sowohl den eigenen als den
fremden Yerschlussapparat m^, m,, während die Weckerströme, welche
durch Niederdrücken des Tasters V und gleichzeitiges Antreiben des
Induktors verschickt werden, nur den Wecker des Nachbarblockwärters
in Thätigkeit setzen, weil sie von f^ über c und d gleich den direkten
Weg in die Leitung L finden. Wenn dem Sie mens sehen Magnet-
induktor ein entsprechend angeordneter Kommutator vorgelegt wird,
der allenfalls gleich von der Kurbelachse gesteuert werden kann, so
lassen sich auch noch gleichmässige Reihen von langdauemden Wechsel-
strömen erzeugen, wie es beispielsweise bei Hattemers Blocksignalen
geschieht (vergl. Dr. Rolls Eisenbahnencjklopädie, Bd. U, p. 608).
Mit Hilfe solcher Ströme könnte allenfalls auch noch eine dritte Signal-
betriebsweise auf einer und derselben Leitung durchgeführt werden.
Wesentlich anders als in den bisher betrachteten Fällen sind
verschiedene Stromzustände bei dem Pope & Hendricksonschen
Signal der Electric Railroad Company in New York ausgenützt,
welches auf amerikanischen Eisenbahnen als Stationsdeckungssignale,
als Tunnel-, Drehbrücken-, Blocksignal u. s. w. Verwendung findet.
Das eigentliche Signal S, dessen zugehörige StromfÜhrungen Fig. 2
ersichtlich macht, ist in Wirklichkeit eine aus zwei weissen imd zwei
roten Glastafeln zusammengesetzte Kreuzscheibe von ca. 30 cm Breite,
die, je nach ihrer Lage, eine Doppelbrille, weiss oder roth — ent-
sprechend den Signalbegriffen safety (frei) und danger (halt) —
erscheinen lässt, welche in der Vorderwand eines von einer Säule
getragenen Signalkastens eingeschnitten ist. Vermöge des Ueber-
gewichtes g der um y drehbaren Farbenscheibe nimmt sie während
der Ruhelage, d. i. bei stromloser Linie, stets die Lage für halt ein.
Will der Signalmann frei geben, dann legt er die Kurbel K auf a,
worauf der Strom der Batterie B^ über M, L, x, b in den Elektro-
magnet M^ gelangt und der Anker A^ der Signalscheibe den Antrieb
erteilt, sich in die gewünschte Signallage zu drehen. In dieser neu-
erworbenen Lage wird die Farbenscheibe mit Hilfe eines mit ihr
steif verbundenen Ankers A2 und eines Elektromagnetes M^ festge-
halten, welch letzterer gelegentlich der Signalumstellung durch Unter-
brechung des Stromweges bei b und Schliessung desselben bei c an
Stelle des Elektromagnetes M^ eingeschaltet wurde. Die Spulen-

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen.

263

Windungen von Mg sind übrigens aus dünnerem Draht hergestellt, als
jene von M^ und haben einen wesentlich grösseren Widerstand, dem-
zufolge hat der nach der Signalumstellung in M — einem Elektro-
magneten, der in jenem Dienstraume aufgestellt ist, von wo aus das
Signal gehandhabt wird — zurückbleibende Strom eine wesentliche Ab-
schwächung erfahren. Wird die Leitung L durch Oeflfnen des Kurbel-
kontaktes E, a wieder stromlos gemacht, dann fallt A^ von M^ ab
und die Farbenscheibe stellt sich von selbst in die normale Haltlage
zurück. Es ist von begreiflicher Wichtigkeit, diese Vorgänge am
Stellorte des Signals, der von letzterem in der Kegel Hunderte von

Fig. 2.

Metern entfernt liegt, genau überwachen zu können. Zu diesem Zwecke
befindet sich daselbst der kleine, vom Elektromagneten M^ gestellte
Zeichenapparat S j, ein sogenanntes Signalrepeater ( Wiederholungs-,
Nachahmungs- oder Bückmeldesignal), dessen Lage mit jener des
Hauptsignals stets genau übereinstimmen soll. Dies zu erzielen, ist
femer ein Kontakthebel h vorhanden, den die Spannfeder f ftlr ge-
wöhnlich an die Kontaktschraube s^ drückt. Dem Hebel h liegt der von
seiner Abreissfeder F auf die Stellschraube s gepresste Ankerhebel A
gegenüber. Beim Umstellen des Signals von halt auf frei muss im
Augenblicke des Stromschlusses der Elektromagnet M kräftig genug
sein, um durch A beide Spannfedern F und f zu überwinden, nämlich
h von s^ auf s^ zu legen; wenn jedoch die Freistellung richtig ein-
getreten, d. h. der Elektromagnet M^ in die Linie eingeschaltet worden
ist, dann braucht die gesunkene Kraft von M nur mehr die Spannung
von F zu überwinden. Wenn die beiden benannten Federn dieser
Bedingung gemäss einreguliert sind, wird während der Freilage des

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264 Kohlfürst.

Signals S auch der Rückmelder S^ frei anzeigen, weil hiebei über A
und h der Schliessungskreis einer Ortsbatterie B^ geschlossen ist. So-
bald das Hauptsignal sich wieder auf halt zurückbegibt, wird auch
die Ortsbatterie wieder unterbrochen und S^ die Haltlage einnehmen.
Wie zu ersehen, erfolgt also vorliegenden Falles die Rückmeldung
durch Verminderung des eigentlichen Betriebsstromes.

Verwandte Anordnungen finden sich auch in Oesterreich-
Ungarn, wo sehr häufig elektrisch betriebene, als voi^eschobene
Stationsabschlusssignale, Tunnel-, Brücken- nnd sonstige Deckungs-
signale dienende Wendescheiben oder auch Flügelsignale in Verwen-
dung stehen, mit denen den Eisenbahnzügen die Fahrt erlaubt oder
verboten werden kann. Zu diesen Signalvorrichtungen gehören stets
auch wieder Rückmeldesignale, die hier durch das Geklingel eines
Weckers gegeben werden, dem mitunter auch noch ein Galvanoskop
oder sonst ein Apparatchen beigegeben ist, das die Läutezeichen durch
sichtbare unterstützt. Dieser Wecker soll läuten, solange sich das
Signal in der Stellung auf „Verbot der Fahrt* befindet, sonst aber
schweigen. In der Regel sind für die beiden Signalbetriebe eigene
Leitungen vorhanden, mitunter wird aber auch mit nur einer Leitung
für das Signalstellen und für die Rückmeldung das Auslangen gefun-
den, sei es, dass die erstgedachte Verrichtung mittels Induktionsströmen
bewerkstelligt wird, während die Klingeln natürlich mit dem Ruhe-
strom einer galvanischen Batterie betrieben sind, oder dass diese
Gontrolbatterie zum Signalgeben mittels eines Stromwenders umgekehrt
wird u. s. w. (vergl. Z et sehe, Handbuch der Telegraphie Bd, IV,
p. 562 bis 572).

Endlich wäre hier noch einer eigentümlichen Siemens & Halske-
schen Läutewerksschaltung Erwähnung zu machen, welche zuerst 1882
in den Gotthardtunnelstrecken Anwendung fand, jüngster Zeit aber
auch auf anderen Bahnen, so z. B. auf den neuen Linien der Paris—
Lyon — Mittelmeer- Bahn benützt wird. Auch bei dieser Einriehiung
werden auf derselben Leitung zweierlei Stromformen angewendet
jedoch nicht in der Absicht, eine zweite Leitung zu ersparen, sondern
lediglich nur aus betriebstechnischen Gründen. Bekanntlich wird auf
einem grossen Teil der europäisch-kontinentalen Eisenbahnen der Ab-
gang jedes Zuges von Station zu Station mittels elektrisch auslösbarer,
durch Gewichtslaufwerke betriebener Läutewerke angekündigt, wobei
sämtliche Wärterposten der Zwischenstrecke, insofern sie mit einem
solchen Läutewerk ausgerüstet sind, die betreffenden Signale gleich-
zeitig empfangen. Sollen nun auch bei den Bahnwärtern derartige

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen. 265

•durchlaufende Läutesignale abgegeben werden können, dann muss ent-
weder jeder dieser Streckenposten seine eigene Stromquelle erhalten,
was sehr kostspielig ist und auch bezüglich der Unterhaltung viele
Misslichkeiten mit sich bringt, oder es muss in der Linie die Ruhe-
strom- oder die Gegenstromschaltung benutzt werden. Vorliegenden
Falls ist Ruhestrom mit Arbeitsstrom kombiniert. Ruhestrom von
angemessener Stärke hat nämlich das Ueble, in den Läutewerks-
elektromagneten störende Remanenzerscheinungen hervorzurufen und
auch zufolge seiner unvermeidlichen Schwankungen eine fleissigere,
sorgsamere Beaufsichtigung der Anlage nötig zu machen, als Ar-
beitsstrom. Bei der in Fig. 3 dargestellten Läutewerksanlage sind
nun die Abreissfedem der Elektromagnete m so stark gespannt,
dass die Anker, welche das Laufwerk der zugehörigen Läute-
werke auszulösen haben, auf den für gewöhnlich in der Leitung
L, L, L . . . vorhandenen schwachen Ruhestrom, den die in einer der

Fig. 3.

Abgrenzungsstationen aufgestellte, aus Meidingerelementen bestehende
Batterie B, liefert, nicht ansprechen. In derselben Station befindet
sich femer im Telegraphenzimmer ein kleines Läutewerk (Bureau-
schli^pnrerk) oder auch bloss ein elektrisch auslösbares Uhrwerk, dessen
Elektromagnet M mit wesentlich längeren und dünndräh tigeren Spulen
versehen ist, als die übrigen Elektromagnete m und der daher vom
normal vorhandenen Ruhestrome genügend erregt wird, um seinen
Anker angezogen zu halten. Erfolgt mittels eines der Taster t die
Linien- bezw. Stromunterbrechung, so reisst lediglich der Anker des
Läutewerkes M ab und bewirkt sonach eine Auslösung des zuge-
hörigen Laufwerks. Auf einer der Achsen des letzteren sitzt ein
Daumen d, der bei der Achsenumdrehung den Kontakthebel H auf
die Eontaktschraube s^ legt, wodurch die Batterie Bj ausgeschaltet
und dafür die wesentlich stärkere, aus grossplattigen Leclanch^ele-
menten bestehende Batterie B2 vorübergehend eingeschaltet wird. Erst
dieser kräftige Strom bewirkt nunmehr an den Elektromagneten m
die Ankeranziehung, welche die Auslösung des Läutewerks mit sich
bringt. Der Arbeitsstrom besorgt also die eigentliche Signalgebung,

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266 Kollifürst.

während der Ruhestrom nur den Vermittler vorstellt, der es ermög-
licht, von jedem Punkte der Leitung aus, wo ein Unterbrechungstaster
eingeschaltet ist, durchlaufende Signale zu geben. Als Sender dienende
Laufwerke können nach Befinden wohl auch in den beiden Grenz-
stationen einer Strecke aufgestellt sein, selbstverständlich müssen in
einem solchen Falle die beiden Leclanch^batterien B^ hinsichtlich ihrer
Polarität so eingeschaltet sein, dass sich ihre Ströme addieren.

B. Die Signalgebnng auf Telegraphenleitungen. Auch die in
dieses Gebiet gehörigen Anwendungen sind sehr alt, denn schon unterm
3. August 1849 konnte Rier, Telegrapheninspektor der Thüringischen
Eisenbahn und einer der hervorragendsten Pioniere im Bereiche der
elektrischen Eisenbahneinrichtungen, seiner Direktion berichten, dass
es ihm gelungen sei, die Sprechapparate und die Läutewerke statt,
wie bis dahin in zwei getrennten Leitungen, in einer einzigen Leitung
mit derselben Batterie zu betreiben. Es waren zu dem Ende, wie
0. Sesemann in der Elektrotechnischen Zeitschrift vom 1. August
1890 bekannt gibt, die Telegraphenapparate, nämlich Leonhardsche
Zeigerwerke, auf Ruhestrom geschaltet und durch Stromunterbrechung
bewegt, wogegen die Auslösung der Läutewerke durch TJmkehrung
des Linienstromes geschah.

Eine andere Form, denselben Zweck zu erreichen, trat zu Tage
als man, insbesondere in Norddeutschland, anfing, bald nachdem 1856
Werner Siemens den Cylinderinduktor erfunden hatte, denselben als
Stromquelle für den Betrieb der Läutewerke einzuführen. Wie es
scheint, war es zuerst Karl Frischen gewesen, der auf einigen
Linien der hannoverischen Staatsbahnen die neuerrichteten Läutewerke
ön, Gp Gg . . . (Fig. 4) direkt in die daselbst bereits vorhandene Morse-
leitung eingeschaltet und mit Auslöseelektromagneten versehen hat,
die vermöge der gewählten Elektromagnetspulen und der starken
Spannung der Ankerabreissfedem gegen den in der Morselinie vor-
handenen normalen Ruhestrom unempfindlich blieben. Als Morseein-
richtung gab es in jeder Station ganz nach gewöhnlicher Anordnung
eine als Umschalter eingerichtete Blitzplatte Z, ein Relais R, eine
Linienbatterie B, den Morseschlüssel T und ein Galvanoskop K, sowie
eine Ortsbatterie b und den Morseschreiber S. Nunmehr erhielt jede
zweite Station auch noch einen Magnetinduktor J, mit dem sowohl
für die von ihnen fortgehenden, als für die von den beiden Nachbar-
stationen kommenden Züge die Läutesignale zu erteilen waren. Jeder
Induktor hatte zwei Taster t^ und tg, welche während ihrer Ruhelage
einen kurzen Weg von den beiden einmündenden Leitungen L und

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Die gemischten Betriebe auf Scbwachstromleitungen.

267

L^ zur Blitzplatte herstellten, niedergedrückt jedoch die Spule des
Induktorankers zwischenschalteten. Sollte beispielsweise von Station 11
ein Zug nach I hin abgehen, so meldete II dies telegraphisch nach I
und steckte nach erfolgter Vereinbarung einen Schaltstöpsel in das
Loch 1 der Blitzplatte Z , wodurch die Linie L^ an Erde gelegt war.
Dasselbe machte der Beamte in I, indem er seinen Schaltstöpsel in
das Loch 2 brachte; sodann drückte er den Taster t^ und gab durch

Fig. 4.

^a, ^cr, ^a, ^a, ^a, ^a, ^c.

das Drehen der Induktorkurbel die zur Auslösung der Läutewerke
geeigneten Ströme ab, worauf in II und I der Erdschluss wieder be-
seitigt wurde. Dass diese Doppelbenützung der Telegraphenleitung
eine schwerfallige und bei regerem Zugsverkehr nicht mehr zweck-
dienlich gewesen ist und längst aufgelassen wurde, lässt sich leicht
begreifen, allein sie hat die im nächsten Absätze zu betrachtende Aus-
nützung der Signalleitimgen für die Telegraphie angebahnt und damit
wirklich nennenswerte wirtschaftliche Erfolge eingeleitet.

Etwas Aehnliches schuf in Oesterreich Johann Schönbach, als
ihm 1862 von der Kaiserin-Elisabeth- Westbahn die Aufgabe gestellt
worden war, eme auf der Strecke Lambach-Gmunden vorhandene,
far Arbeitsstrombetrieb eingerichtete Morseleitung zum Betriebe von
Läutewerken mitzubenutzen. Zu diesem Behufe wurde vorerst die
Linie mit Ruhestrom versehen, dessen Unterbrechungen die Läute-
signale (Glockensignale) hervorzurufen hatten; zur Erzeugung der
Morsezeichen diente hingegen eine Stromverminderung, bei welcher die
Anker der Läutewerke noch nicht abfielen, wohl aber die Anker der
Morserelais, deren Abreissfedern demgemäss stärker gespannt waren,
als jene der Läutewerkselektromagnete. Dm die zur Hervorrufung
der Morsezeichen erforderlichen Stromschwächungen zu bewirken, war

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268 Kohlftirst.

neben jedem Morsetaster ein Bheostat angebracht und zwischen Achse
und Buhekontakt eingeschaltet. Beim Niederdrücken des Morsetasters
wurde sonach die Linie nicht unterbrochen, sondern lediglich ihr
Widerstand vermehrt. Diese Art der Doppelbenützung von Leitungen
hat späterhin eine nennenswerte Verbreitung gefanden und wird im
nächsten Absätze nochmals darauf zurückzukommen sein.

Eine jüngere hierhergehörige Anwendung findet sich seit Beginn
der achtziger Jahre auf der französischen Nordbahn, welche zu dieser
Zeit auf ihren Hauptlinien die bis dahin im Gebrauche gestandenen
Br^gu et sehen Zeigertelegraphen durch Morsesche Schreibtelegraphen
ersetzte. Mit den hierdurch verfügbaren Zeigerwerken wurden auf
den wichtigeren Linien sogenannte Bahnwärter- oder Streckentele-
graphen eingerichtet, deren Leitungen in den Stationen zur Erde ge-
legt sind. Jede Station besitzt nebst dem gewöhnlichen Br^guet-
schen Apparatsatz und der Batterie noch einen sehr drastisch wirken-
den Alarm Wecker, welch letzterer lediglich dann in Thätigkeit zu
setzen ist, wenn ein Streckenposten mit einer Station in telegraphi-
schen Verkehr treten will. Zum Telegraphieren und zum Thätig-
machen eines kleinen Anrufweckers dienen lediglich positive Ströme,
während die Alarmwecker nur auf negativ gerichtete Ströme an-
sprechen.

Eine von A. P rasch erdachte Doppelausnützung (vmrgL Elektro-
technische Zeitschrift 1886, p. 121) trägt dem umstände Rechnung,
dass hie und da auf Nebenbahnlinien, welche mit keinen Läutewerks-
signalen ausgerüstet sind, an einer oder der anderen ausnahmsweise
geföhrdeten Bahnstelle, beispielsweise an stark benützten Bahnüber-
wegen, Wärterposten errichtet werden müssen, für die es wichtig ist,
seitens der nächsten Stationen den Abgang der Züge signalisiert zu
erhalten. Ist die fragliche Bahnlinie mit einer auf Ruhestram ge-
schalteten Morselinie versehen, so ermöglicht die in Fig. 5 ersichtlich
gemachte Anordnung ganz leicht den Betrieb einzelner zwischen-
geschalteter Läutewerke. In der Zeichnung sind die Telegraphen-
stationen lediglich durch das Relais R und den Morsetaster T an-
gedeutet; den zum normalen Telegraphenbetrieb erforderlichen Ruhe-
strom liefern die Batterien Bj, welche in jeder beliebigen Station auf*
gestellt werden können. Jene zwei Stationen jedoch, zwischen denen
sich Läutewerke befinden, erhalten jedenfalls eine Linienbatterie Bj
und ausserdem eine etwa aus der doppelten Elementenzahl bestehende
Verstärkungsbatterie B^, sowie nebst dem gewöhnlichen Morseapparat-
satz noch einen Morsetaster T^ und ein Morserelais R^, die beide für

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Die gemischten Betriebe auf SchwachstromleituDgen.

269

ArbeitsBtrom eingerichtet sind. Von B^ ist die Ankerfeder so stark
gespannt, dass die Ankerlage durch den normalen Ruhestrom nicht
beeinflusat werden kann. Die Morsezeichen werden nach gewöhnlicher
Weise durch die Gebrauchsnahme der XJnterbrechungstaster T hervor-
gerufen, sind jedoch Läutesignale zu geben, so geschieht dies mit Hilfe
des Tasters T^. Gäbe z. B. die linksliegende Station das Läutesignal,
so entsteht daselbst nach dem Niederdrücken des Tasters T^ eine
Vermehrung des Normalstromes der Linie durch den Strom der
Batterie Bg. Diese StromTermehrung reicht hin, in beiden Nachbar*
Stationen an den Relais R^ die Anker zur Anziehung zu bringen, so
dass sie den an Erde liegenden Kontakt schliessen. Der im Momente
dieses Erdschlusses entstehende kurze Stromweg geht yon E^ über

den Relaishebel Ton R^ zur Achse des Tasters Tp zu dessen Arbeits-
kontakt, über Bg, B^, die Spulen von Rj in die Leitung, durch den
Elektromagnet des Läutewerkes G und in der Nachbarstation weiter
über die Spule von R^, über B^ den Rfihekontakt von T^ zur Achse
von Tp zum Relaishebel Ton R^ und schliesslich gleichfalls zur Erde.
Ganz derselbe Schliessimgskreis entsteht hinüber wie herüber, je nach-
dem die linksseitige oder rechtsseitige Nachbarstation das Läutesignal
gibt. Wie man sieht, wirken im Kurzschlüsse die Batterien B, und
B2 der signalisierenden Station und ausserdem die Batterie B^ der
anderen Nachbarstation gemeinschaftlich lediglich auf den Elektro-
magnet des Läutewerkes, wodurch dessen Auslösung erfolgt, weil eben
seine Spulen und die Spannung der Ankerabreissfeder diesem ver-
stärkten Strome angepasst sind. Wäre eine der beiden Nachbar-
stationen des Läutewerkes zugleich Endstation der Morselinie, so
braucht daselbst ausser dem gewöhnlichen Morseapparatsatze nur die
Verstärkungsbatterie B, und der Signaltaster T^, aber kein Relais R,
vorhanden zu sein.

Ein praktisches Beispiel der Doppelausnützung einer Ruhesirom-
Horselinie bietet unter anderem auch die als Nebenbahn betriebene

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270 Kohlfftrst.

Eremsthalbahn. Zwei Maschinenstationen dieser Bahn, welchen
die Beistellung von Hilfsmaschinen und Reservelokomotiven obliegt,
sind mit je einem Wechselstrom wecker ausgerüstet, der beiläufig wie
der Anrufwecker einer Telephonlinie angeordnet und mit einer Ab-
fallscheibe versehen ist. Letztere schliesst, wenn sie niederfallt, eine
Ortsbatterie, welche zwei Rasselwecker thätig macht, von denen der
eine in der Wohnung des betreffenden Beamten und der zweite im
Dienstraume des Stationswärters angebracht ist. Das Thätigwerden
dieser Weckereinrichtung gilt als Aufforderung, eine Lokomotive zu
entsenden. Die Wechselstromwecker sind ohne weiteres in die Morse-
linie eingeschaltet, da sie von dem darin normal herrschenden Ruhe-
strom nicht in Gang gebracht werden können. In geeignet gelegenen
Zwischenstationen der Morselinie befinden sich jedoch Siemenssche
Magnetinduktoren, welche nach Art gewöhnlicher Läuteinduktoren
mittels Taster nach rechts oder links in die Morselinie eingeschaltet
werden können und Ströme liefern, wie sie die obgedachten Wechsel-
stromwecker erfordern. Tritt irgendwo auf der Strecke die Notwen-
digkeit ein, eine Hilfsmaschine herbeizurufen, so geschieht dies sonach
durch Vermittelung derjenigen Liduktorstation , welche der Unfall-
stelle zunächst liegt. Die erste Alarmierung erfolgt durch Anwendung
des Induktors; die weiteren Klarlegungen geschehen dann mittels des
Telegraphen. Zweck der Einrichtung ist, für alle Fälle die Herbei-
rufung der Lokomotive zu sichern, obwohl in den Maschinenstationen
nur ein Beamter den Dienst leistet und vielfach durch anderweitige
Obliegenheiten verhindert wirti, dem Telegraphen seine Aufmerksam-
keit zuzuwenden.

C. Das Telegraphieren auf Signalleitungen. Diese Form von
Doppelausnützungen , welche sich unmittelbar aus der soeben be-
sprochenen entwickelt hat, weicht von dieser gleichwohl insofeme ab,
als es sich nunmehr um Leitungsanlagen handelt, die ausdrücklich
für Signalisierungszwecke errichtet und bestimmt sind, aber nebenbei
auch zum Telegraphieren verwendet werden sollen, während bei den
unter B. eingegliederten Fällen gerade das umgekehrte Verhältnis
obwaltet.

Der von Frischen unternommene Versuch (vergl. p. 266) hatte
in Deutschland schon wenige Jahre hinterher sehr eifrige Nachahmung
gefunden und Hand in Hand damit mehrfache, wertvolle Vervollkomm-
nungen erfahren, derart, dass es schliesslich zur Regel wurde, alle
neuerstandenen Läutewerkslinien gleichzeitig f&r die ' Mitverwendung
zum Morsetelegraphieren einzurichten. Die Grundtype der Stromlauf-

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Die gemischten Betriebe auf Scbwachstromleitungen.

271

anordnung ftlr solche Einrichtungen, welche vorwiegend bei den deut-
schen Eisenbahnen zur Anwendung gelangte, stammte aus dem Eon*
struktionsbureau Yon Siemens & Halske (Berlin) und ist in Fig. 6 —
unter Weglassung der Nebenapparate (Blitzschutzvorrichtung, Linien-
wechsel, Galvanoskop) — schematisch dargestellt. Es bleibt hierzu
vorerst nur nochmals ins Auge zu fassen, dass die in Betracht ge-
zogenen Läutelinien bloss von Bahnstation zu Bahnstation laufen und
daselbst an Erde gelegt sind. Zur Auslösung der Läutewerke 6 dienen
kräftige Arbeitsströme, welche Siemenssche Magnetinduktoren J^, Jg
liefern; der Betrieb des Morse erfolgt hingegen mit Hilfe eines dauern-
den Batteriestromes. Bei der Ruhelage aller Apparate liegt in der
Station I wie in 11 die Umschaltekurbel auf den Eontaktspangen 1

Fig. 6.

1^0 ^G t^C l^a ^C

oo— — OO 00 oo— — oo

t^a

und 2; es wird sonach ein Buhestrom in der Läutelinie vorhanden
sein, der von Bj über den Wecker W^, den Taster Tj, die sämtlichen
Läutewerke G, femer in 11 über T^, W,, B^, E^, 2, 1, E, und in I
von der Erde E^ über 1, k^ seinen geschlossenen Weg findet. Dem-
zufolge sind die Anker der beiden Wecker W^ und W, angezogen
und dieselben bleiben unthätig. Will aber beispielsweise die Station T
die Nachbarstation II rufen, so legt der Beamte daselbst seine Um-
schalterkurbel kj langsam auf die Eontaktspangen 3 und 4, wodurch
das Morserelais R^ und der Morsetaster t^ in die Linie gebracht, so-
wie gleichzeitig die Ortslinie des Morseschreibers, welche während der
Ruhelage des Umschalters zur Schonung der Ortsbatterie b^ absicht-
lich bei 4 unterbrochen ist, hergestellt wird. Während der Zeit, wo
kj auf dem Wege von links nach rechts weder die einen noch die

Sammlung elektrotedmischer Vortrage. I. 19

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272 KoWftlrst.

anderen Kontaktspangen berührt, besteht in der Linie eine Unter-
brechung, welche es mit sich bringt, dass in II der Wecker, da er
durch seinen abreissenden Anker mit B, in einen kurzen Schluss (B,,
Wg, 2, K^) gelangt, läutet. Dieses Läuten bildet den Anruf und rer*
anlasst den Beamten in II, seine ümschalterkurbel E, gleichfalls auf
3, 4 umzulegen, worauf die ganze Linie zum Telegraphieren in Ord-
nung gebracht ist. Die in gewöhnlicher Art als Unterbrecher ein-
gerichteten Morseschlüssel t^ und t, dienen als Sender, die Relais R|
und R^f bezw. die Morseschreiber Mj und M, als Empfanger. Die
Wecker können beim Telegraphieren nicht mitspielen, da ihre Anker
für den schwachen Ruhestrom zu grosse Gangweiten besitzen. Nach
Abschluss des telegraphischen Depeschenwechsels wird in beiden
Stationen die Umschalterkurbel wieder in die normale Ruhelage zurück-
gestellt. Hiebei erfolgt allerdings momentan ein kurzer Schluss der
betreffenden Linienbatterie über den Spulen des Weckers, so dass der
Anker des letzteren angezogen wird; trotzdem kann sich derselbe nicht
als Selbstunterbrecher in Gang setzen, weil infolge des Ruhestromes,
dessen Wirkung überdies durch die Remanenz des Kernes des Wecker-
elektromagnetes unterstützt wird, der Anker in der angezogenen Lage
verharrt. Auf diese Weise ist nach Rückstellung der beiden Um-
schalter dieselbe Lage sämtlicher Apparate und Stromwege wieder
hergestellt, von der bei Betrachtung der Fig. 6 zuerst ausgegangen
wurde, und welche die normale Ruhelage bildet. Sollen Läutesignale
gegeben werden, so geschieht dies durch Niederdrücken des Tasters
T^ in I oder II und gleichzeitiges entsprechend langes Antreiben des
Induktors. Zahlreich sind die aus der Ghrundanordnung Fig. 6 her-
vorgegangenen Abarten, je nachdem beispielsweise nur jede zweite
Station einen Induktor enthält, oder je nachdem für die beiden Rich-
tungen der Mittelstationen, welche auf die geschilderte Einrichtung
bezogen durchwegs doppelte Endstationen sind, getrennte Morse-
schreiber benützt werden sollen, oder ob nur ein Morseschreiber, oder
überhaupt nur ein einziger gemeinsamer Morseapparatsatz zur Ver-
fügung steht u. s. w. Häufig findet sich der Umschalter so ein-
gerichtet, dass die Kontaktkurbel, um das Vergessen oder Versäumen
der Rückstellung hintanzuhalten, durch einen Federdruck in der rich-
tigen Normallage (auf 1, 2) festgehalten wird. Zur Lösung dieser
Verbindung braucht es dann einer gewissen Kraft und, sobald diese
aufhört, geht der Umschalter selbstthätig in seine Normalstellung
wieder zurück. Die Umschaltung in die zweite Lage (auf 3, 4) er-
folgt bei derartigen Anordnungen gewöhnlich mittels eines unter dem

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitangen. 273

ApparaÜische angebrachten Tritthebels, den der Beamte im Bedarfs-
falle mit dem Fasse niederdrückt. In der Regel ist es lediglich
der den Zugmeldedienst betreffende Depeschenwechsel, welcher auf
den Läutewerkslinien von Station zu Station abgewickelt wird; nicht
selten sind jedoch auch auf der Strecke in den Läutewerks- oder in
den Bahnwärterbuden noch eigene Vorrichtungen vorhanden, welche
bei Unfällen oder sonstigen wichtigen Anlässen in die Läutewerkslinie
eingeschaltet werden können, um zwischen dem Streckenposten und
den anschliessenden Stationen einen telegraphischen Verkehr zu er-
möglichen. In diesem Sinne haben beispielsweise die württem-
bergischen Staatsbahnen alle wichtigeren Streckenwärterbuden
mit Morseapparatsätzen ausgerüstet, welche für gewöhnlich in einem
versperrten Wandkasten untergebracht sind. Soll der Bahnwärter eine
Nachricht geben, dann öffnet er den Kasten, schaltet hierdurch auf
selbstthätigem Wege seinen Apparatsatz in die Linie und ruft vorerst
durch Unterbrechung des Ruhestromes die gewünschte Station mit
einem Weckersignal an. Bei dieser Einrichtung sind keine Relais
verwendet, sondern die Morseschreiber direkt in die Linie geschaltet,
weshalb für die Zeichengebung nicht der gewöhnliche, sondern so-
genannter amerikanischer Ruhestrom benützt wird (vergl.
A. Hassler, Die elektrischen Eisenbahnsignale p. 42). Auch die
bayerischen Staatsbahuen benützen ihre Läutelinien in der Regel
zugleich für Hilfstelegraphen, doch haben hier die Wärter keine
Empfangsapparate, sondern nur Sender, nämlich eine Anzahl von
Kontaktscheiben, welche ebensovielen bestimmten Depeschen ent-
sprechen, und mit deren Hilfe in ähnlicher Weise, wie bei den be-
kannten Feuertelegraphenautomaten, Nachrichten in Morseschrift an
die angrenzenden Stationen entsendet werden können. Auf mehreren
bayerischen Bahnlinien besteht auch die weitere Besonderheit, dass in
den Bahnstationen für die mit der Läutelinie zusammengelegte Zug-
meldeleitung nebst Hilfstelegraphen kein eigener Morseapparatsatz
vorhanden ist, sondern, dass für diesen Dienst die Apparate einer
zweiten, durchlaufenden Morselinie herangezogen und immer erst im
Bedarfsfalle mittels eines obengedachten, demgemäss angeordneten
Fussumschalters übergeschaltet werden (vergl. Zetzsche, Handbuch
der Telegraphie Bd. IV, p. 437).

Wie sich Frischens Doppelausnützung der Läutelinie — gleich-
zeitig mit der Anwendung des Siemens sehen Magnetinduktors als
Stromquelle für die Läutewerke — vorwiegend in Deutschland ein-
gebürgert hatte, so verbreitete sich in Oesterreich-Ungarn, Rumänien,

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274

Kohlfflrst.

Serbien und anderweitig, wo die Läutewerke (Glockenapparate) haupt-
sächlich für den Betrieb mit Ruheströmen eingerichtet sind, die von
J. Schönbach angegebene Doppelbenützung (vergl. p. 267), deren
gewöhnliche Anordnung durch Fig. 7 yersinnlicht ist. Auch in diesem
Falle kommt wieder nur die zwischen zwei Nachbarstationen vor-
handene und daselbst zur Erde gelegte Läutewerkslinie (Glocken-
linie) in Betracht. Die Linienbatterien B^ und B,, welche natürlich so
eingeschaltet sind, dass sie sich addieren, liefern den normalen Ruhe-
strom, der die Spulen der Relais R^ und R^, sowie der sämtlichen
Läutewerke Q durchfliesst und dessen Unterbrechung sowohl das Aus-
lösen der letzteren als das Ansprechen der beiden ersteren bewirkt.
Der Ortsschluss der Relais steht durch Vermittlung der Stöpselklemme
w, s entweder mit dem Wecker W oder mit dem Morseschreiber S

Fig. 7.

in Verbindung, und soll für gewöhnlich immer der Weckeranschluss
hergestellt sein. Wenn Signale gegeben werden, was mit irgend
einem der Taster T geschieht, dann spielen die beiden Relais, d. h.
die Wecker in beiden Stationen, gleichfalls mit. Das Morsesprechen
geschieht mittels des Tasters t^, bezw. t^» der, sobald er niedergedrückt
wird, an Stelle seines Eontaktarmes den Widerstandsdraht D^ bezw. D,
in den Schliessungskreis bringt, wodurch eine Schwächung des Normal-
stromes eintritt, bei welcher die Anker von R^ und R^ gleichfalls ab-
reissen, nicht aber jene der Läutewerke 6. Zum Telegraphieren braucht
also nur in I und 11 der Schaltstöpsel von w auf s gesteckt zu werden,
worauf die Abwickelung des Depeschenwechsels wie auf jeder anderen
Morselinie erfolgt. Nach Abschluss des Morseverkehrs ist der Wecfasel-
stifb in beiden Stationen stets wieder in die normale Weckerstellung
zurückzubringen.

Viele Eisenbahnen, welche diese Einrichtung besitzen, haben die-

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen. 275

selbe dahin erweitert, dass entweder bloss die Stationen oder auch die
Signalposten der Strecke nebst dem gewöhnlichen, lediglich für den
Handgebrauch dienlichen Unterbrechungstaster T noch eine besondere,
mit Triebwerk versehene Vorrichtung erhalten, welche nach Art der
Feuertelegraphenautomaten die selbstthätige Abgabe von Läutesignalen
ermöglichen. Einzelne Bahnen, wie die Eaiser-Ferdinand-Nordbahn,
die Buschtehraderbahn u. a., deren Läutewerkssignalanlagen ebenfalls
im Sinne der Fig. 7 eingerichtet sind, haben alle ihre Läutesignal-
posten der offenen Bahnstrecke nicht nur mit Handtastern und Auto-
maten zum Abgeben von Glockensignalen, sondern auch noch mit
Widerstandstastem ausgerüstet, so dass von allen diesen Stellen aus
auch Morsedepeschen in die beiden^ Begrenzungsstationen abgegeben
werden können. Empfangsapparate sind bei den Streckenposten jedoch
in der Regel nicht vorhanden, wenngleich es bei besonderen Anlässen
vorkommt, dass solche, nämlich tragbare Morseapparatsätze, an be-
liebiger Stelle der Läutelinie in dieselbe eingeschaltet werden. Schön-
bach u. a. haben es seiner Zeit auch mit Erfolg versucht, auf dieser
doppelt benützten Linie den Depeschendienst mit Hilfe von Ueber-
tragungsapparaten, welche ein Durchsprechen ermöglichten, auf mehrere
Stationen auszudehnen (vergl. Zetzsche, Handbuch der Telegraphie
Bd. IV, p. 256 — 258), doch sind alle diese, mitunter höchst sinnreichen
Anordnungen seit Jahren nicht mehr in Anwendung. Das Letztgesagte
gilt auch von einer durch Moritz Eohn auf der Südbahnstrecke
Neu-Szönj-Stuhlweissenburg eingerichteten Doppelbenützung der Läute-
linie. Daselbst wurden die Läutesignale mit positiv gerichteten, die
Morsezeichen mit negativ gerichteten Arbeitsströmen hervorgerufen.
Jedes der Läutewerke im Stationsbureau wie auf der offenen Strecke
besasB zwei parallel geschaltete Elektromagnete mit polarisiertem Anker,
wovon der eine die Auslösung des Läutewerkes besorgte, der andere
hingegen als Relais ftlr den Morseschreiber diente. Morseschreiber
waren in der Regel nur in den Stationen vorhanden, während solche
an den Streckenposten bloss bei besonderem Bedarfe in der Form
eines tragbaren, aus Kasten, Anschlussklemme, Ortsbatterie und Morse-
schreiber bestehenden Apparatsatzes zur Aufstellung gelangten. Selbst-
verständlich mussten alle jene Läutewerksposten auf der Strecke, von
denen aus signalisiert werden sollte, dauernd mit einer geeigneten
Linienbatterie versehen sein, was hinsichtlich der Unterhaltung Schwierig-
keiten machte.

Eine um mehrere Jahre jüngere Doppelbenützung der Läute-
werksleitung ist von J. Gattinger erdacht und steht in ziemlich

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276

EohlfQtst.

ausgedehntem Masse auf den Linien der österr. Staatsbahnen in
Verwendung. Bei diesen Einrichtungen werden die Läutesignale mittels
Batteriearbeitsströmen gegeben und mit ebensolchen, jedoch abge*
schwächten Strömen die Morsezeichen hervorgemfen. Während der
Pausen besteht im Schliessungskreise Stromlosigkeit , welche durch
Entgegenschaltung zweier gleich starker Batterien erzeugt wird. Aus
der schematischen Fig. 8 lässt sich leicht ersehen, wie der Stromlauf
angeordnet ist. In der Station I befinden sich ausser den in der Zeich-
nimg weggebliebenen Nebenapparaten ein Zimmerläutewerk G, ein
Signaltaster T^, ein für Arbeitsstrom angeordnetes Relais R, nebst
Elemmenwechsel, ein Morsetaster t^ und eine Linienbatterie B^. Mittels
des Klemmenwechsels w, s kann der Ankerhebel des Relais — wie

Gä:,,

Fig. 8.

&,o

mit

^ D,

■*^* ^ l^^S^'

es in Fig. 7 der Fall war — entweder mit dem Wecker Wj oder mit
dem Morseschreiber Sj zur Ortsbatterie b^ verbunden werden. Ganz
übereinstimmend ist die Station 11 eingerichtet, und da die gleich-
starken Batterien B^ und B, mit dem gleichnamigen Pol an Erde ge-
legt sind, ihre Wirkungen sich also aufheben, so erscheint die Linie
im Ruhezustande stromlos. Signale werden in den beiden Stationen
mit Hilfe des Tasters T^, bezw. T^ gegeben ; ersichtlichermassen wird
durch das Niederdrücken eines dieser Taster die eigene Batterie weg-
geschaltet oder vielmehr gegen die Linie isoliert, dafür gelangt der
Strom der Nachbarbatterie voll zur Wirksamkeit. Derselbe ist so
stark, dass er sowohl die Anker der Läutewerke als die Relaisanker
zur Anziehung bringt. Wird bei irgend einem Streckenposten Signal
gegeben, was mit Hilfe des bei jedem Läutewerk vorhandenen Tasters T
durch Herstellung eines Erdanschlusses geschieht, dann erfolgt die-
selbe Auslösung der Apparate wie bei der soeben beti-achteten, von

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Die gemischten Betriebe aaf Scbwachstromleitangen. 277

den Stationen ausgehenden Signalgebung, jedoch diesmal durch zweier-
lei Ströme, nämlich links vom Signalorte durch die Batterie B^, rechts
durch Bg. In beiden Fällen spielen die Wecker in den Stationen die
Signale mit. Soll telegraphiert werden, so geschieht dies, nachdem
vorher in I und II die ümstöpselung von w auf s stattgefunden hat,
durch Anwendung des Morsetasters t^, bezw. tg. Wenn einer dieser
Taster niedergedrückt wird, unterbricht er zuerst momentan die Linie,
um sie wieder zu schUessen, sobald der Tasterhebel den Arbeitskontakt
erreicht; nunmehr gelangt wieder, wie bei der Signalgebung, die
Nachbarbatterie zur Wirksamkeit, allein ihr Strom ist jetzt schwächer,
weil er den Widerstandsdraht D^ bezw. D^ passieren muss. Dieser
geschwächte Strom vermag es allerdings nicht, die Läutewerke aus-
zulösen, ist aber immerhin kräfkig genug, die Anziehung der Relais-
anker zu bewirken.

D. Die Telephonie auf Telegraphenleitnngen. Sehr bald nachdem
das elektrische Telephon als vielversprechendes Nachrichtenmittel be-
kannt und praktisch versucht worden war — wobei nicht nur an den
Bell sehen Apparat, sondern auch an andere verwandte, fem wirkende,
elektrisch-phonische Anordnungen gedacht werden muss — hat es nicht
an Bestrebungen gefehlt, dasselbe auf bestehenden Leitungen neben
dem gewöhnlichen Telegraphen- oder Signalbetrieb oder gleichzeitig
mit letzterem in Verwendung zu nehmen. Für beides ergab sich die
gleiche Schwierigkeit, nämlich der Umstand, dass allerdings die bei
der Gebrauchsnahme der Femsprecher in die Telegraphenleitung ge-
langenden Induktionsströme wechselnder Richtung sich als viel zu
schwach erweisen, um auf die Telegrapheneinrichtung und ihre Aus-
nützung irgend eine nachteilige Wirkung auszuüben, während die tele-
phonisohen Apparate durch die telegraphische Zeichengebung stets
direkt oder insbesondere im Wege der Induktion störend beeinflusst
werden. Es war sonach vorerst dieser Uebelstand zu bekämpfen, der
sich auf allen längeren Leitungen, selbst wenn sie lediglich für Fem-
sprecheinrichtungen dienen sollten, höchst nachteilig geltend machte,
sofern dieselben parallel neben einer oder mehreren Telegraphen-
leitungen liefen. Beim Suchen nach einer wirksamen Abwehr gegen
diese den telephonischen Verkehr störenden Einflüsse war zur nicht
geringen XJeberraschung der Beteiligten in den gefundenen Gegen-
mitteln zugleich der Weg entdeckt, die Telegraphenleitungen ohne jede
gegenseitige Beeintrachtigung der beiden Betriebe gleichzeitig für die
Telephonie mitzubenutzen.

Die älteste der einschlägigen Einrichtungen ist wohl jene, mit

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278

Kofalf&rst

welcher von Elisha Gray in Chicago gegen Ende des Jahres 1876
auf mehreren Telegraphenlinien der Westem-Union-Telegraph-Com-
pany die ersten erfolgreichen Versuche gemacht wurden, wozu übrigens
von dem Superintendenten der genannten Gesellschaft, C. H. Has-
kins in Milwaukee, schon 2 oder 3 Jahre früher die Anregung aus-
gegangen war. Gray hatte sich die Aufgabe gestellt (vergl. Zetzsche,
Journal telegraphique Bd. IV, p. 22), eine gewöhnliche Morseomnibus-
leitung mit 10 bis 20 hinter einander geschtdteten, mit amerikanischem
Ruhestrom betriebenen Telegraphenstationen zugleich als direkte Linie
fOr sein Telephon zu benützen, d. h. während der Morsearbeit die
beiden Endstationen der Linie telephonisch mit einander verkehren
zu lassen, und es ist ihm gelungen, dieselbe — allerdings erst nach
einigen vorausgegangenen erfolglosen Versuchen — günstig zu lösen.
Die hiebei verwendete Schaltungsweise zeigt Fig. 9, und zwar eine

Fig. 9.

Endstation I und eine Zwischenstation II; die andere Endstation sowie
alle übrigen Zwischenstationen haben genau dieselben Apparate und
gleiche Anordnung wie I, bezw. II. In I gehören die von V rechts-
liegenden Apparate zur Morseeinrichtung, die linksbefindlichen sowie
V selbst zur Telephoneinrichtung. Zum besseren Verständnis muss
hier vorerst noch erinnert werden, dass das Gray sehe Telephon von
dem Bellschen wesentlich abweicht, indem zur Erregung des aus einem
Elektromagneten mit schwingendem Anker bestehenden Empfangers
Batterieströme dienen; der Sender ist gleichfalls ein schwingender
Stahlstab, der jedoch nicht direkt durch die Stimme, sondern auf
anderen Wegen thätig gemacht wird. Auch der Empfänger wirkt nicht
unmittelbar aufs Ohr, sondern erst durch Vermittlung eines Morse-
klopfers. Solche Zeichenapparate sind es also, welche in Fig. 9 neben
Morseeinrichtungen zur Verwendung gelangen, und der eigenartigste

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Die gemificbten Beiriebe auf Schwachstromleitungen.

279

und wichtigste darunter ist das Empfangsrelais R, Analyzer genannt
(rergl. Dinglers polytechnisches Journal Bd. 218, p. 529 und Bd. 225,
p. 46), dessen Aeusseres durch Fig. 10 besonders ersichtlich gemacht
wird. Der Anker dieses Relais wird von einem verhältnismässig
dicken, auf einen bestimmten Ton — etwa für 300 Schwingungen in
der Sekunde — abgestimmten Stahlstab P gebildet, dessen Ende bei
a auf dem einen Pole des zweischenkeligen Elektromagnets M fest-
gemacht ist. Die Stimmung wird teils durch eine zunächst des Be-
festigungspunktes im Stahlstabe ausgefeilte Stelle g, teils durch Ver-
stellen des Gewichtes w durchgeführt. An seinem freien Ende trägt
P ein kleines Metallnäpfchen d, in welchem das eine Ende eines um
sein anderes Ende drehbaren Eontakthebels c ruht. Dieser Hebel c
ist nun auf einen anderen Ton, nämlich für einen mit kleinerer
Schwingungszahl, abgestimmt als P. Wenn also der letztere in

Fig. 10.

Schwingimg gerät, hüpft und klappert der Hebel c auf ihm auf und
ab; dabei ist der Stromkreis einer Ortsbatterie B^, Fig. 9, deren Pol-
drähte zu den Anschlussklemmen m und n, Fig. 9 und 10, des Relais
R geführt sind, nicht so gut geschlossen, dass der in ihm liegende
Elektromagnet Mj eines sogenannten „Repeating Sounder **, eines Appa-
rates, der eigentlich nichts anderes ist, als ein gewöhnliches Relais, seinen
Ankerhebel H^ anziehen könnte. Letzterer legt sich demnach, wenn
R arbeitet, an die Eontaktschraube u und schliesst auf diese Weise
die Ortsbatterie Bg über einen sogenannten ^^Reading Sounder'' E, der
nach Art der bekannten Morseklopfer angeordnet ist. Die Aufgabe des
letzteren besteht lediglich darin, die Thätigkeit des Relais R recht
deutlich wahrnehmbar zu machen, was sich durch M^ allein nicht in
dem gewünschten Masse erzielen lässt, da sein Anker H^ nur durch
Abfallen wirkt. Der telephonische Sender H wird durch den gewöhn-
Uchen Taster T mittels der Ortsbatterie B^ und des Elektromagnetes

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280 Kohlfarst

M in Thätigkeit gesetzt. Der Senderhebel trägt an dem einen Ende
eine gegen H isolierte Feder q, q^, welche sich bei jeder Ankeranziehung
auf zwei Kontaktschrauben auflegt und dadurch eine Nebenschliessung
für das Relais R herstellend die Elektromagnetspulen dieses Apparates
so lange aus der laufenden Linie L ausschaltet, als H intermittierende
Ströme erzeugt. Während aber der Hebel H angezogen ist, entfernt
die Eontaktschraube x die gegen H isolierte Feder f von dem auf H
sitzenden Bügel y, so dass der normale Stromweg durch den Wider-
stand W unterbrochen und dafür der Stromweg f, x, r, k hergestellt
wird. Ein weiterer zugehöriger Teil, der „Vibrator" V, enthält einen
Stahlstab k, welcher auf denselben Ton abgestimmt ist wie der Anker
des Empfangsrelais B; der Stab k liegt ganz ähnlich wie bei dem
von Paul de la Cour schon 1868 erfundenen phonischen Sender die
Stimmgabel, derart zwischen zwei in der Zeichnung nicht dargestellten
Hufeneisenelektromagneten, dass er von ihnen abwechselnd mit gleicher
Kraft nach rechts und links angezogen und dauernd in Schwingungen er-
halten wird, da er bei seinem grössten Ausschlage nach der einen Seite
eine kurze Nebenschliessung für den einen Elektromagnet herstellt, wäh-
rend der andere Elektromagnet von dem Ortsstrome durchflössen bleibt,
bei seinem grössten Ausschlage nach der anderen Seite dagegen auf kurze
Zeit den Stromkreis der Linienbatterie B schliesst und in diesem Falle
einen kurzen Strom in die Linie L entsendet. Der vorerwähnte Wider-
stand W, ein gewöhnlicher Rheostat, liegt in der Linie, solange H
nicht angezogen ist, und schwächt in dieser Zeit den Strom von B
ebenso sehr, wie ihn die raschen Unterbrechungen schwächen, welche
V währenddem veranlasst, wo H angezogen wird. Die ausserdem in
I vorhandenen Apparate gehören zur Morseeinrichtung und bestehen
aus einem gewöhnlichen, für amerikanischen Ruhestrom eingerichteten
Morsetaster T^, dem Relais R^ und dem in die Ortslinie desselben
geschalteten Morseklopfer K^. Zwischen T^ und R^ wird durch d^i
Widerstandsdraht W^ eine Nebenschliessung hergestellt; die Enden
von Wj sind auch mit den Platten eines Kondensators C^ verbunden.
Ganz dieselbe Anordnung weisen die Mittelstationen auf, wie Fig. 9
ersehen lässt. Die in den Morsestationen vorhandenen Widerstände
Wj . . . sind mit ihrem zugehörigen Kondensator G^ C^ . . . gemein-
sam in einer Büchse untergebracht; sie betragen einzeln etwa 6000 Ohm
und müssen selbstverständlich höher oder geringer bemessen werden,
je nach der Länge der Leitung und der Anzahl der eingeschalteten
Stationen.

Die Abwickelung des telephomschen Wechselverkehrs erfolgt in

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Die gemischten Betriebe auf Schwachatroiuleitungen. * 281

nachstehender Weise: Jene Endstation, welche den Depeschenwechsel
einleiten will, gibt mittels des Tasters T gewöhnliche Morsezeichen
als Anruf; so oft T niedergedrückt wird, schaltet die Feder f genau
gleichzeitig W aus und Y ein und stellt zugleich die Nebenschliessung
über q, qi für R her. Indem der Vibrator V den Strom 300 mal in
der Sekunde schUesst und unterbricht, fttgt er an der Unterbrechungs-
stelle k r gewissermassen einen Widerstand von beiläufig 1000 Ohms
ein, der etwas weniger oder mehr beträgt, je nachdem die Eontakt-
schraube X dem Stabe k näher oder entfernter gestellt wird. Einen
ebenso grossen Widerstand hat der Bheostat W zu besitzen, der also
demgemäss eingestellt werden muss, damit die Stromstärke sowohl
während der Arbeit als während der Ruhe des Hebels H unverändert
und sonach die Benützung des Tasters T auf die Morserelais ohne
jede Rückwirkung bleibt. Die Kondensatoren neben den Morserelais
verhüten es, dass irgendwie von den intermittierenden Strömen ein
Elappem oder Zucken der Morseanker verursacht werden könne. In
der anderen Endstation wird der Anker des Relais R die Schwing-
ungen des ihm gleichgestimmten Yibrators Y der gebenden Station
mitmachen, so lange in I der Taster T niedergediückt ist. Es er-
scheinen also in der Empfangsstation auf dem Klopfer K unter Ver-
mittlung von M die mit T in I gegebenen Morsezeichen, während
zugleich R tönt. Die in der empfangenden Station ankommenden
Ströme nehmen daselbst ihren Weg über Rp T^, L, W, H, y, f, R
und B zur Erde. Will die empfangende Station die gebende unter-
brechen, so drückt sie ihren Taster T, und nun spricht auf der geben-
den Station der Klopfer K an, sobald hier der Taster T losgelassen
wird. Die formale Abwickelung des telephonischen Yerkehrs geschieht
also ganz ähnlich wie auf einer gewöhnlichen Morselinie.

Wird in irgend einer Station der Morsetaster — beispielsweise
in n der Taster T, — in Gebrauch gesetzt, so unterbricht das Los-
lassen des Tasterhebels die Linie nicht, sondern schaltet nur den
Widerstand W^ ein, und die hierdurch bewirkte Abschwächung des
Linienstromes hat das Abfallen sämtlicher Morserelaisanker zur Folge.
Die Morseeinrichtung arbeitet also ähnlich wie bei einigen der schon
früher behandelten Doppelbenützungen mit Stromverminderung, ab-
weichend ist nur der umstand, dass alle Morsetaster, so lange mit
ihnen nicht gearbeitet wird, auf dem Arbeitskontakt festgehalten
bleiben, zur Zeichengebung aber gehoben werden, wie es eben dem
amerikanischen Ruhestrom entspricht. Die telephonischen Taster liegen
hingegen während der Ruhelage wie gewöhnliche Unterbrechungstaster

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282 Kohlfarst.

am Ruhekontakt. Störende Einwirkung auf die telephonisclien Apparate
in jenen Momenten, wo mit Tastern beider Betriebsgattungen gleich-
zeitig gearbeitet wird, verhüten die den Widerständen Wj . . . par-
allel geschalteten Kondensatoren, indem sie nach Anschauung Grays
während der Momente, wo die Verbindung zwischen dem dazu ge-
hörigen Morsetaster und der Linie aufgehoben ist, durch die inter-
mittierenden Ströme stärker geladen und entladen werden imd auf
diese Weise den letzteren die bei der Vermehrung des Linienwiderstandes
erleidenden Verluste wieder ersetzen. Der Kondensator bietet zugleich
den weiteren wichtigen Vorteil, dass er im Morserelais die inter-
mittierenden Ströme nicht fühlbar werden lässt, denn der arbeitende
Vibrator ladet bei jeder Stromschliessung die Kondensatoren, und die-
selben entladen sich bei jeder Stromunterbrechung wieder teilweise
durch die Morserelais und füllen so die Lücke aus, welche sonst
zwischen je zwei Strömen merkbar werden könnte. Strenge genommen,
besitzt die Gray sehe Anordnung den Charakter einer Verbindung von
Telephonie und Telegraphie auf einer und derselben Leitung nur aka-
demisch, während sie in Anbetracht der Form, in welcher die Nach-
richtengebung erfolgt, eigentlich der Doppeltelegraphie zuzuordnen
wäre; der Erfinder selbst belegt seine durch intermittierende Ströme
vermittelte Zeichengebung mit dem Namen „elektroharmonische
Telegraphie**. Nichtsdestoweniger musste sie in dem Absatz D und
zwar an erster Stelle Betrachtung finden, weil eben Grays Einführung
des Kondensators zum Ueberbrücken telegraphischer Sender eine bahn-
brechende Idee gewesen ist und die Unterlage bildet für alle ander-
weitigen späteren Methoden der Doppelbenützung einer Linie für die
gleichzeitige Telephonie und Telegraphie.

Bevor aber diese letzteren weiterverfolgt werden, bleibt noch
einer Edison sehen Anordnung zu gedenken, welche mit der Gray-
schen grosse Verwandtschaft aufweist. Es ist dies eine in England
im Juni 1885 patentierte Einrichtung Namens Phonoplex, die bei
mehreren amerikanischen Telegraphen- und Eisenbahngesellschaften
praktische Verwendung findet und nach dem „Engineering^ vom 22. Ok-
tober 1887, p. 412 wesentlich in nachstehendem besteht: In jeder
Station sind zweierlei Morseapparatsätze neben einander in die Tele-
graphenleitung LL, Fig. 11, eingeschaltet; den einen Satz bildet ein
Morsetaster T^ und das in gewöhnlicher Weise eingeschaltete Morse-
relais R, welches durch die Ortsbatterie b^ den gewöhnlichen EHopfer
K in Thätigkeit setzt. Wie T^ ersehen lässt, ist ftir diesen Satz
der Betrieb mittels amerikanischen Ruhestromes vorausgesetzt, den die

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitongen.

283

Fig. H.

-mt^

Linienbatterie B liefert. Der zweite Taster liegt nicht in der Linie
LL, sondern öffnet und schliesst bloss eine Ortsbatterie bg durch die
primäre Rolle einer Induktionsspule J, deren sekundäre Bolle die hoch-
gespannten Induktionsströme in die Linie L L sendet. Damit nicht
beim Arbeiten eines Tasters Tj in diesem der Weg für die Induktions-
ströme unterbrochen werde, ist in einem Nebenschlüsse zu T^ ein
Kondensator Ci angeordnet. DenEm-
pfönger K^ im zweiten Apparatsatze
nennt Edison den ^^Elinger'*
(Phone); derselbe hat zwar seinem
Aeiisseren nach einige Aehnlichkeit
mit einem Bellschen Telephon, dient
jedoch nicht zur Wiedergabe sprach-
licher Lautverbindungen, sondern zur
Erzeugung von kurzen und längeren
Tonen, wie sie am gewöhnlichen Morseklopfer zur Darstellung des Alpha-
betes benützt werden. Hervorgerufen wird das Tönen des Elingers Kg
durch das Schnellen einer tronmielartig gespannten Membran gegen einen
losen Stahlring. An der Membran befindet sich nämlich in der Mitte ein
mit Gewinde versehener Stift, der an seinem Ende eine kleine Schrauben-
mutter trägt; unterhalb der letzteren liegt lose ein geschlitzter kleiner
Stahlring, welcher bei plötzlicher Bewegung der Membran von der
Schraubenmutter zitternd berührt wird und dadurch einen scharfen,
gut wahrnehmbaren Ton gibt. Dieser Klinger K, hat auf die In-
duktionsströme anzusprechen, welche bei Anwendung der Taster Tg
entsendet werden; er ist zugleich mit einem zweiten Kondensator Gg
in einen Nebenschluss eines direkt in der Linie L L vorhandenen
Widerstandes eingeschaltet, welcher durch die Rollen eines Elektro-
magnetes M gebildet wird. Die mittels der Taster Tg gegebenen
Zeichen bestehen aus ganz kurzen, scharf begrenzten Stromstössen,
auf welchen bloss die Klinger Kg ansprechen, weil die gewöhnlichen
Morserelais R nicht rasch genug arbeiten, um auf diese momentanen
Stromimpulse ansprechen zu können. Die durch die beiden ver-
schiedenartigen Ströme hervorgebrachten Zeichen sind deutlich von
einander unterschieden und hinsichtlich ihrer Tonstärke sowohl als
in Bezug auf ihr Erscheinen auf den Empfangsapparaten von einander
vollständig unabhängig.

Fast um dieselbe Zeit, wo Gray in Amerika sein weiter oben
geschildertes System erfunden, bezw. als er dasselbe im „Journal of
the American Electrical Society* (1877, Heft 2) veröffentlicht hatte,

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284 Kohlfürst.

war der Gedanke, dieselben Leitungsdrähte gleichzeitig fQr die Tele-
graphie und Telephonie zu benützen, auch in Europa zu Tage getreten,
wobei allerdings hinsichtlich des Fernsprechverkehrs lediglich die für
die Wiedergabe von sprachlichen Lautverbindungen geeigneten Apparate,
also das Bell sehe Telephon und seine Nachfolger, in Betracht gezogen
wurden. Schon Mitte Dezember 1877, bei Gelegenheit von Fem-
sprechversuchen , welche im Auftrage des deutschen Staatssekretärs
Dr. V. Stephan durch Geh. Oberregierungsrat Elsasser in Dresden
ausgeführt worden waren, hatte Dr. E. Zetzsche, der diese Versuche
mitmachte, die Meinung aufgestellt, dass es zu einer Verbindung des
Telephonierens mit der Morsetelegraphie bei einfacher Hintereinander-
schaltung der betreffenden Apparate nur nötig sei, die Unterbrechungen
der Linie beim Telegraphieren hintanzuhalten, was leicht ausfahrbar
ist, wenn die Morsezeichen durch blosse Stromverstärkung oder
Stromschwächung (vergl. Fig. 7) erzeugt werden (vergl. „Journal
täl^graphique", Bd. IV, p. 9 und „Technische Blätter* 1878, p. 15).
Bei weiteren im Gebiete der deutschen Reichs-Post- und -Telegraphen-
verwaltung nächster Jahre erfolgten Versuchen wurde festgestellt, dass
eine in mehrere Aemter eingeführte, mit Ruhestrom betriebene Morse-
linie gleichzeitig anstandslos für Telephone mitbenutzt werden könne,
wenn die telegraphierenden Aemter in einer nicht zu geringen Ent-
fernung von den telephonierenden liegen. Li so vollkommener Weise
jedoch, dass der Einführung des Doppelbetriebes in die Praxis kein
Bedenken mehr entgegenstand, wurde das Problem erst durch Van
Rysselberghe gelöst, der beim Suchen nach Hilfsmitteln, um die
für die Telephonanlagen so störenden Induktionen zu bekämpfen —
wie schon in der Einleitung des Absatzes D hervorgehoben wurde —
zur Doppelausnützung der Telegraphenleitungen selbst gelangte. Am
16. Mai 1882 war seine Anordnung bereits so weit vervollkommnet, dass
sie ihn in stand setzte, zwei Depeschen gleichzeitig auf einem und
demselben Drahte von Brüssel nach Paris abzugeben, die eine mittels
des Telephons an den Minister Gochery, die andere mit Morseappa-
raten an den Telegraphendirektor Gaöl. Diese Beförderung fand morgens
8 Uhr 10 Minuten statt, also zu einer Zeit, wo das Arbeiten im all-
gemeinen auf den Telegraphenlinien zwischen Paris und Brüssel bereits
begonnen hatte und die störenden Induktionen sonach geeignet gewesen
wären, unter gewöhnlichen Verhältnissen einen telephonischen Fem-
verkehr überhaupt unmöglich zu machen.

Ein Van Rysselberghesches Stromlaufschema fQr die Dopi>el-
benützung einer Leitung zeigt Fig. 12, worin der Uebersichtlichkeit

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Die gemischten Betriebe auf Schwacbstromleitungen.

281

Fig. 12.

rHl|l|l|l|h

wegen die Nebenapparate wieder weggelassen wurden. Sowohl von
den Fernsprechstellen als von den Morseämtem sind nur die zwei
am einen Ende der gemeinsamen Leitung L befindlichen Stationen
dargestellt, welche hinsichtlich ihrer Einrichtung mit jenen am anderen
Ende genau übereinstimmen; es ist jedoch keineswegs ausgeschlossen,
dass nicht auch an beliebigen Stellen der Leitung ähnlich angeordnete
Zwischenstationen eingeschaltet wer-
den. Um die Doppelbenützung zu er-
möglichen, verhindert Rysselberghe
vorerst, dass die zum Telegraphieren
gebrauchten Stromgebungen urplötz-
lich in ihrer vollen Stärke auftreten
und wieder verschwinden. Zu diesem
Behufe legt er zwei mit einem Eisen-
kern versehene Drahtspulen m, und
M^ in den Morsestrom weg, nämlich m^
zwischen der Lagerachse des Morse-
tasters T^ und der Leitung L, und M^ zwischen dem Arbeitskontakt
dieses Tasters und die Linienbatterie B^. Ausserdem kommt zwischen
dem Wege zur Erde E^ und der Lagerachse des Morsetasters ein
Kondensator C^, welcher sich beim Niederdrücken des Tasters T^
ladet und bei der Rückkehr des ersteren in die Buhelage sich ent-
ladet. Hiedurch wird beim Telegraphieren in den Momenten des
Stromschlusses eine gewisse Elektrizitätsmenge verbraucht, weshalb
der Morsestrom in der Leitung erst etwas später, nämlich nach voll-
standig erfolgter Ladung der Kondensatoren G^ seine volle Stärke er-
reicht. Wenn dann der Morsestrom durch den Tasterrückgang wieder
aufhört, geschieht auch dies nicht plötzlich, weil an die Stelle des
galvanischen Stromes der Entladungsstrom der Kondensatoren tritt.
Die Zeitabschnitte, in welchen sich diese Vorgänge vollziehen, sind
allerdings äusserst kurz, nichtsdestoweniger genügen sie, um in Verein
mit den verzögernden Wirkungen der zwischengeschalteten Elektro-
magnetrollen m^ und Mj die störenden Einflüsse der telegraphischen
Zeichengebimg auf die Femsprecher fast ganz zu beheben. Voll-
ständig unschädlich sind diese Einflüsse gemacht, indem die Femsprech-
stellen nicht unmittelbar in die Leitung eingeschaltet, sondern nur
durch Vermittlung eines Kondensators c^ angeschlossen werden. Die
Telephonströme haben sonach vorliegendenfalls ihren Weg über die
Kondensatoren Cj zu nehmen, während die Telegraphierströme, ange-
nommen, dass zwei ganz gleich eingerichtete Stationen I und II an

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286

EohlfQrsi

die Leitung L geschaltet seien, in der Station I von B^ über M^, T„
m^ und L nach 11 gelangen, dort über m^, T^, R^ zur Erde gehen,
um wieder nach I zu B^ zurückzukehren.

Diese Anordnung erfüllt übrigens ihre Aufgabe nur dann voll-
kommen, wenn die Leitung LL ganz getrennt rerläuft; befindet sie
sich mit anderen Telegraphenleitungen auf einem und demselben Ge-
stänge, oder läuft sie sonstwie mit solchen Linien eine Strecke par-
allel, dann müssen zur Aufrechthaltung des ungestörten telephonischen
Verkehrs auch sämtliche Stationen jener Parallelleitungen mit der
in Fig. 12 dargestellten Sicherungsanordnung m^, Mj und C^ ver-
sehen sein.

Auch parallellaufende Telephonleitungen beeinträchtigen ihren
Betrieb gegenseitig durch störende In duktions Wirkungen, welche sich
jedoch unschwer bekämpfen lassen, indem jeder Femsprechleitung eine

Fig. 13.

Fig. U.

Hi|J9-

i J

besondere Drahtrückleitung gegeben wird. Diesem Umstände^ der für
die Telephonie auf weite Entfernungen wirtschaftlich besonders ins
Gewicht fällt, hat Van Bysselberghe durch die in Fig. 13 ange-
deutete Schaltung Rechnung getragen. Er nimmt hier an, dass zwei
vorhandene Telegraphenleitungen Lg und L^ für den gewöhnlichen
Morse- oder Hughes verkehr von je zwei Endstationen zu dienen haben,
während gleichzeitig auch der Fernsprechverkehr zwischen den beiden
Endpunkten der Linien L^ und Lg ermöglicht sein soll. Bei dieser
Schaltung sind die Telegraphenstationen genau in derselben Weise
mit Elektromagnetrollen m und M, sowie mit Kondensatoren C aus-
gestattet, wie im oben besprochenen Falle auf der einfachen Leitung;
die Telephonämter sind aber nunmehr nicht einseitig an Erde gelegt,
sondern zu je zwei Kondensatoren Cg und c^ angeschlossen, also gleich-
sam zwischengeschaltet.

Die in Fig. 12 und 13 nur durch ein Hörtelephon angedeuteten

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Die gemischten Betriebe auf Schwacbstromleitungen. 287

Fernsprecheinrichtungen haben zur Ermöglichung eines Anrufes, der hier
natürlich nicht in der gewöhnlichen Weise durchgeführt werden kann,
eine Anordnung, wie sie Fig. 14 ersichtlich macht. Als Anruf apparat
dient nämlich ein sogenanntes telephonisches Relais R, P, K, das im
wesentlichen nichts anderes als ein Telephon ist, an dessen Membran P
sich ein kleiner, von einer zarten Flachfeder getragener Metallklöppel K
lehnt. P und K sind mit einer Batterie b verbunden, deren Pole
gleichzeitig auch zu den als Signalgeber eingerichteten Elektro-
magneten W Anschluss haben. Letzterer kann entweder ein empfind-
licher Wecker sein oder er bethätigt eine Abfallklappe, die beim Um-
kippen einen gewöhnlichen Rassler in den Schliessungskreis einer
Ortsbatterie bringt. Während des Ruhezustandes steht die Batterie b
über P und K in kurzem Schluss und der von ihr in den Apparat W
gelangende Teilstrom ist viel zu schwach, um eine Zeichengebung zu
bewirken. Gelangen jedoch intermittierende Ströme in die Drahtrolle R,
dann wird die Membran in heftige Schwingungen versetzt und dadurch
der Kontakt zwischen P und K gestört. Infolge dieses Umstandes
wirkt b mit voller Stärke auf W und setzt diesen Apparat in Thätigkeit.
Die Anrufströme kommen, durch die Leitung L^ und den Eondensator c^
vermittelt, über einen Taster T, den Umschalter U nach R und c^;
erzeugt werden sie von der anrufenden Station mit Hilfe des Tasters T,
der, niedergedrückt, den Selbstunterbrecher S^ und die Batterie B in
den Leitungsweg Cj — c^, bezw. in den Schliessungskreis der Femsprech-
stellen einschaltet. Bei Benützung des Telephons F wird durch den
selbstthätigen Umschalter U in gewöhnlicher Weise der Anrufapparat
aus- und das Hörtelephon dafür eingeschaltet.

Die in Fig. 12, 13 und 14 dargestellten Anordnungen sind zwar
die ältesten ihrer Art, aber sie erläutern klar und einfach die Prin-
zipien, nach welchen Van Rysselberghe bei Bekämpfung der
störenden Induktionsgeräusche und hinsichtlich der Anbahnung einer
Doppelbenützung von Leitungen vorgegangen ist; in den Einzelnheiten
haben diese Anordnungen allerdings späterhin noch manche Ab-
änderungen und namentlich durch Einführung verschiedener Mikrophon-
systeme oder zufolge besonderer Anpassung an aussergewöhnliche
Telegraphensysteme Vervollständigungen erfahren, nicht aber die Prin-
zipien. Ausdrücklich fQr die Doppelbenützung der Telegraphen-
leitungen — d. i. jene Anwendungsform, welche allein nur in den
Rahmen der vorstehenden Betrachtungen gehört — haben sie zuerst
in Belgien durch ein eigenes Gesetz, vom 20. Oktober 1884 an, Ein-
gang gefunden.

Sammlang elektrotechnischer Vorträge. I. 20

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288

Eohlfarst.

Anfangs 1891 hat Pierre Picard eine Anordnung angegeben,
welcher die Mitbenützung zweier Telegraphenleitungen zum Tele-
phonieren unter den für Fig. 13 erläuterten Voraussetzungen zu Grunde
liegt, wobei jedoch an den Leitungsenden nur je eine Telegraphen-
station als vorhanden angenommen wird. Nach dem „Öenie civil**
(Jahrg. 1893, Bd. 23, p. 73) bedient sich der Genannte bei seiner in
Frankreich ziemlich verbreiteten Einrichtung eines Differenzialinduktors,
der aus vier gleich langen und gleich dicken Drähten a, b, c und d,
Fig. 15, besteht, welche paarweise auf einen gemeinsamen, aus weichen
Eisendrähteu hergestellten Kern gewickelt sind. Letzterer wird in der
Mitte und an den beiden Enden durch Holzwangen getragen, die auf
einem Fussbrette stehen, auf dem zugleich die fünf Anschlussklemmen
1 bis 5 angebracht sind. An der Klemme 3 ver-
einigen sich die Drähte a und b, deren anderen
Enden über 1 und 2 mit den Telegraphenleitungen
Li und Lg verbunden sind. Von 3 führt ein
Leitungsdraht zur Lagerachse des Telegraphen-
tasters T, dessen Ruhekontakt mit dem Em-
pfänger R — etwa ein Morserelais — in Ver-
bindung steht, während der Arbeitskontakt An-
schluss zur Linienbatterie B hat. Die zweiten
Anschlüsse von R und B liegen an Erde. Dieselbe
Schaltungsanordnung, wie sie Fig. 15 für die eine
Endstation zeigt, hat natürlich auch die andere.
Die freien Enden von c und d schliessen sich bei
4 und 5 an einen örtlichen Stromkreis p q, welcher
die Hörtelephone F^ und Fg, sowie die sekundäre
Rolle W des Induktoriums umfasst, dessen Primärrolle vom Strome der
Mikrophonbatterie durchlaufen wird. Bei Verfolgung der Stromwege ist
leicht zu ersehen, dass die aus dem einen Amte durch Benützung des
Tasters T entsendeten, bei 3 sich in L^ und L^ verzweigenden, in der
empfangenden Station aber aus L^ und L^ niit gleicher Stärke und in
gleicher Richtung ankommenden und in z nach dem Taster T gehenden
Telegraphierströme zwar auf das Relais R wirken werden, die Telephone
Fj und F^ jedoch in beiden Endämtern der Telegraphenlinien ganz und
gar nicht beeinflussen können, weil sie die Rollen a und b in entgegen-
gesetzter Richtung durchlaufen und deshalb in c und d entgegengesetzte
Ströme von gleicher Stärke induzieren, die sich aufheben. W^ird hingegen
in einer der beiden Endstationen das Sprechtelephon benützt, so durch-
laufen die hiedurch in der sekundären Rolle W des in der Zeichnung

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen. 289

weggelassenen Induktoriums erzeugten Induktionsströme die Rollen c
und d in gleichem Sinne, induzieren daher auch in a und b gleich-
sinnige, sich summierende Ströme, welche über L^ und L, in die
zweite Sprechstelle gelangen und dort a und b wieder in gleicher
Richtung durchlaufen. Letztere wirken in c und d gleichsinnig, wes-
halb also die Telephone T^ und T^ der Empfangsstation ansprechen
werden, wahrend die Telegraphenapparate beider Stationen voUständig
unbeeinflusst bleiben.

Störende Rückäusserungen können eintreten, wenn Widerstand
und Kapazität der beiden Leitungen L^ und Lg wesentlich ungleich
werden; um derartige, durch äussere Veranlassungen herbeigeführte
Schwankungen unschädUch zu machen, wird dem Differenzialinduktor
eine Widerstandsrolle von 200 bis 250 Ohms und ein Kondensator
von 0,5 bis 1 Mikrofarad beigegeben. Als Anrufer können natürlich
nur phonische Apparate verwendet werden und wurde von P. Picard
fürs erste eine Klingel so eingeschaltet, dass der phonische Rufer im
Ruhezustande die Ortsbatterie durch den einen Schenkel des Klingel-
elektromagnetes geschlossen hielt, bei seinem Schwingen aber unter-
brach und es hiedurch gestattete, dass der zweite Schenkel wie ein
gewöhnlicher Selbstunterbrecher arbeitete. Diese Vorrichtung scheint
jedoch nicht ganz entsprochen zu haben, da sie sehr bald durch eine
Anordnung verdrängt wurde, welche mit der in Fig. 14 dargestellten
Ruf Vorrichtung Aehnlichkeit besitzt. Dieselbe wird einfach zwischen
die Klemmen 1 imd 2, Fig. 15, eingeschaltet, wobei die aus L^ und
Lg über a und b zugleich eintreffenden und über z zu den Tele-
graphenapparaten, bezw. zur Erde gehenden Batterieströme ersicht-
lichermassen auf den phonischen Anrufer ebensowenig eine Wirkung
ausüben können, als die Anrufströme die Telegraphenapparate zu be-
einflussen vermögen. Wohl aber verzweigen sich die Rufströme in
der gebenden Sprechstelle von 1 und 2 auch in L^ und L^ und bringen
an der anderen Sprechstelle die Rufklingel zum Läuten, bezw. die
Abfallklappe (vergl. p. 287) zum Fallen.

Was die Oenesis der bisher im Absätze D geschilderten Schal-
tungsformen anbelangt, so sind die zuerst angeführten amerikanischen
eigentlich nur in der Absicht entstanden, unter Zuhilfenahme fern-
wirkender phonischer Anordnungen neue Mehrfachtelegraphen zu ge-
winnen, während die Systeme von Van Rysselberghe und von
Picard, wie ja schon an anderer Stelle bemerkt wurde, hauptsächlich
dem Bestreben entsprangen, den interurbanen Telephon verkehr auf
grosse Entfernungen durchführbar zu machen. Wieder andere An-

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290 Kohlfürst.

Ordnungen gingen lediglich aus dem wesentlich bescheideneren, aber
gleichfalls gerechtfertigten Wunsche hervor, das bequeme Verstau-
digungsmittel, welches die sprechenden Telephone darbieten, überall
ohne weiteres — gleichsam als schätzbares Nebenprodukt — dort zur
Verwertung bringen zu können, wo bereits elektrische Leitungen fOr
anderweitige Nachrichtengebung vorhanden sind. Dieser Absicht liegt
beispielsweise eine Anordnung von 0. Saal in Erfurt zu Grunde,
welche derselbe 1890 in der „Elektrotechnischen Zeitschrift* (p. 327
und 661) bekannt gibt.

Es ^vird hiebei gar nicht erst vorausgesetzt, dass die Tele-
graphenstationen durch vorgeschaltete Widerstandselektromagnete und
durch Kondensatorbrücken oder dergl. unschädlich gemacht seien; die-
selben sollen vielmehr völlig ihre gewöhnliche Anordnung behalten.
Dafür verwendet 0. Saal zur Abschwächung der während des Tele-
graphierens im Telephon entstehenden Geräusche eine 1 mm starke
Telephonmembrane aus Weissblech, welche vermöge ihrer Stärke von
den Telegraphierströmen nicht so lebhaft beeinflusst wird, weshalb
sich denn auch das „Knacken* nicht in dem Masse geltend macht,
um den telephonischen Verkehr zu verhindern^). Wie Fig. 16 er-
sehen lässt, sind die Femsprechstellen an beliebigen Stellen an die
Telegraphenleitimg angeschlossen und zwar durch Vermittlung dreier,
aus 0,5 oder 1,0 mm starkem Kupferdraht hergestellter, bifilar ge-
wickelter Spulen Ri, R^ und R3, welche die Stelle des von Van
Rysselberghe oder von Picard verwendeten Plattenkondensators
vertreten. Drei Rollen R sind lediglich deshalb angeordnet, um f&r
den Fall, als etwa die eine oder andere infolge atmosphärischer Ent-
ladungen verschmolzen würde, durch Ausschaltung derselben die Ein-
richtung leicht und sofort wieder betriebsfähig machen zu können.
Als Anrufvorrichtung dient der kleine einspulige Elektromagnet P mit
dem Anker a und der Kontaktfeder f , welcher Apparat durch einen
Druck auf den Knopf K, bezw. durch die Umlegung eines dreifachen
Schieberwechsels 1, 2, 3 mittels der Kontaktfeder 2 in den Stromkreis
der Mikrophonbatterie eingeschaltet und somit in Gang gesetzt wird.
Durch die intermittierenden Ströme, welche der Selbstunterbrecher P
hervorruft, entsteht in dem Telephon der Empfangsstation ein trom-

') Dieselbe Erfahmsg hatte auch Dr. E. Zetzsche mit Beirschen Tele-
phonen schon gelegentlich seiner im Dezember 1877 vorgenommene VerBnche (vergl.
p. 284) gemacht, und berichtet derselbe hierüber in den .Technischen Blättern*
1878, p. 15, wörtlich : ,Da das gesprochene Wort im Telephon die Morsezeichen
übertont u. s. w.

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen.

291

petenartiger, ziemlich lauter Ton, der als Anruf gilt; im eigenen
Telephon erfolgt der Anruf jedoch nicht, weil P, so lange K nieder-
gedrückt wird, mit Hilfe der Eontaktfeder 3 in kurzen Schluss ge-
bracht ist. Ebenso erfolgt während des Niederdrtickens des Knopfes K
durch Vermittlung der Kontaktfeder 1 auch die Wegschaltung des
Mikrophons M, so dass die Anrufströme ganz ungeschwächt wirken
können. Damit die Anrufe gehört werden, sind die Telephone P
abweichend gegen die gewöhnliche Anordnung, bleibend, d. h. auch
während der Buhelage in die Linie geschaltet, so lange die Sprech-
stellen durch Beamte besetzt gehalten werden; der Stromschluss der
Mikrophonbatterie erfolgt jedoch in der gewöhnlichen Weise erst durch
den selbstthätigen Umschalter U, sobald F zum Gebrauche abgehoben

Fig. 16.

wird. Um die Telegraphenleitung ehestens Yor Ableitungen schützen
zu können, wenn etwa in den Rollen R^, R^ oder Rg ein Kurzschluss
entstünde, ist zwischen denselben und der Abzweigungsstelle an der Tele-
graphenleitung ein Galvanoskop G und eine ünterbrechungsklemme u
eingeschaltet. Sobald G einen Nadelausschlag zeigt, weist diese Er-
scheinung auf das Vorhandensein der vorgedachten Linienstörung hin
und dieselbe muss unverzüglich durch die bereits weiter oben erwähnte
Wegschaltung der fehlerhaft gewordenen Rolle R behoben werden.
Es geschieht dies mit Hilfe eines in Pig. 16 nicht dargestellten Stöpsel-
umscbalters, der gleichzeitig als Blitzschutzvorrichtung für die Rollen
eingerichtet ist. Späterhin hat 0. Saal seine Anordnung noch wesent-
lich vereinfacht, indem er an die Stelle der drei bifilar gewickelten
Rollenkondensatoren die Sekundärspule des Mikrophoninduktoriums
treten lässt, zu welchem Zwecke diese statt mit einem, mit zwei Drähten
bewickelt wird. Hiezu sind 0,5mm starke, mit Seide umsponnene
Eupferdrähte benützt, deren Widerstand je 50 Ohms beträgt, während

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292

Kohlfürst.

die Primärrolle des Induktoriums aus 1 mm starkem, gewachstem
Kupferdraht von 0,6 Ohm Widerstand hergestellt ist.

Eine für ähnliche Zwecke bestimmte Anordnung von J. Gat-
tinger (vergl. Hugo Witz in Elektrotech. Zeitschrift 1893 p. 490
und 500) wird durch das Schaltungsschema Fig. 17 veranschaulicht.
Die dargestellte Sprechstelle ist auf irgend einer Morsetelegraphen-
leitung L^ Lg in einer Zwischen- oder Endstation, deren Morseapparat-
satz bei M angedeutet erscheint, mit Hilfe eines dreifachen Platten-
kondensators C|, Gj, C^ beigeschaltet. Der Umschalter U gleicht den
herkömmlichen, selbstthätigen Vorrichtungen dieser Art und wird fttr
gewöhnlich durch das Hörtelephon V^ und das damit steif verbundene
Sprechtelephon (Mikrophon) m belastet, demzufolge während der Ruhe-

Fig. 17.

läge die in der Zeichnung dargestellte Kontaktlage besteht. Nebst
dem Hörtelephon Fj ist übrigens noch ein zweites Fj vorhanden,
welches lediglich den Zweck hat, es zu ermöglichen, dass zwei Per-
sonen gleichzeitig den Einlauf anhören können, was hinsichtlich der
telephonischen Gespräche beim Eisenbahndienste, f[ir welchen die
Oatting er sehen Sprechstellen in erster Linie bestimmt sind, unter Um-
ständen wichtig und wünschenswert sein kann. Zum Empfange des
— natürlich nur phonischen — Anrufes dient das Telephon P^, und
zum Anrufen ein kleiner Ruh mkorff scher Induktionsapparat R. Soll
angerufen werden, so geschieht dies durch Niederdrücken des Tasters T,
wobei der Ruhekontakt ij unterbrochen und dagegen die leitende Ver-
bindung zwischen dem metallischen Tasterhebel und den Eontakten i^
und i^ hergestellt wird. Es erfolgt sonach ein Stromschluss der
Batterie B über die primäre Rolle p des Ruhmkorff und dessen
Neff sehen Hammer (Selbstunterbrecher), ferner über ig, T, c,, ü

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitongen. 293

und Cj^. Die hiedurch entstehende Reihenfolge kurzer Ströme wird
von der Sekundärrolle s des Ruhmkorff in eine gleiche Folge von
Wechselströmen umgesezt, welche in den anderen Sprechstellen durch
Cj und Cg an C3 übermittelt über U, Cj, i^ nach F| gelangen, um durch
die Erde den Rückweg zu finden. Die Schwingungen, in welche auf
diese Weise die Membran des Anruftelephons versetzt wird, erzeugen
ein ziemlich kräftiges, ganz deutliches Brummen, Schwirren oder
Schnarren, wie eben bei allen bisher betrachteten phonischen Anruf-
appaiaten. Die in Fig. 17 weiters ersichtlich gemachten Stromwege
lassen erkennen, dass durch die Ströme anderer Sprechstellen der
Linie, so lange der Umschalter U belastet bleibt, lediglich das An-
rufte]ephon Fj erregt werden kann, wogegen der Weg zu Fg bei Cj
und C3 unterbrochen ist; hingegen wird der ganze Telephon- und
Mikrophonsatz, nämlich das Induktorium J mit der Primärrolle p^ und
der Sekundärrolle s^, die Hörtelephone F^ und F^, sowie das Mikro-
phon M samt der Batterie B eingeschaltet, sobald U durch Abnehmen
des Eörtelephons in die Arbeitslage gelangt, d. h. die Eontakte c^
und c. schliesst.

Damit in den Sprechstellen, welche Zwischenstationen sind, wie
es in Tig. 17 vorausgesetzt und dargestellt ist, beim Vernehmen des
Anrufes leicht und unverzüglich festgestellt werden könne, aus welcher
Richtuig derselbe kommt, sind in den beiden vom Kondensator zu
den Letungen L^ und L^ führenden Zweigdrähten je eine Ausschalt-
kurbel }i und J2 zwischengeschaltet; wird der Anruf durch das Oeffhen
der Eunel y^ unterbrochen, so kommt er von L], im zweiten Falle
von Lj. Soll der telephonische Nachrichtenaustausch über mehrere
zwischeniegende Morsetelegraphenstationen durchgeführt werden kön-
nen, dam wird jede solche Station durch einen dem Morseapparat-
satze pardlel geschalteten zweiplattigen Kondensator überbrückt. Nach
der weitei oben genannten Quelle können fünf in dieser Art über-
brückte M>rsestationen zwischen zwei Sprechstellen liegen, ohne den
telephoniscien Verkehr zu behindern. Derartige Anlagen scheinen
jedoch nii^nds praktisch angewendet zu sein, wogegen die Oat-
tingersche Einrichtung für das sogenannte Stationssprechen, nämlich
für den Vekehr ohne Zwischenstationen, bereits viel verbreitet ist.
Man begnüft sich hiebei mit dem Nebeneinander beider Betriebs-
formen (Mor.etelegraphie und Telephonie) und erzielt auch bei dieser
Einschränkui^ wertvolle Ergebnisse.

Sowohl die Gattingerschen als die Saalschen Einrichtungen
zielen vorwiepnd dahin, den Bedürfnissen der Eisenbahnen oder mili-

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294 Eohlfürst

tärischen Zwecken Bechnung zu tragen, und haben in dieser Ricbtung
besondere Ausgestaltungen erfahren, aufweiche später nochmals zurück-
zukommen sein wird. Dagegen bringt W. Christiani in der Elektro-
technischen Zeitschrift (1894, p. 133 u. 421) Schaltungssysteme in Vor-
schlag, welche insbesondere dazu dienen sollten, einzelne Leitungen
innerhalb der staatlichen Telegraphie- oder Fernsprechnetzen zu einer
abwechselnsweisen telegraphischen oder telephonischen Nachrichten-
gebung benutzbar zu machen. Christiani geht von den Erwägungen
aus, dass sich die Nutzbarmachung vorhandener Telegraphenleitungen
für Fernsprechzwecke unter Voraussetzung eines abwechselnden Be-
triebes allerdings nur für Linien von geringer Inanspruchnahme in
Aussicht nehmen lasse, dass aber die sogenannten Omnibusleitungen» in-
sofern sie nicht an stark belasteten, vieldrähtigen Telegraphengestäigen
laufen, sowie die äussersten Ausläufer der Telegraphennetze, die schvvach-
belasteten sogenannten Landlinien, jedenfalls von der Doppelbenüizung
wesentliche Vorteile ziehen könnten. Noch günstiger gestaltet sich
die Wertfrage der Doppelbenützung, namentlich unter den in Deutsch-
land obwaltenden Verhältnissen, wenn sie umgekehrt wird, d. h. wenn
versucht wird, die Morsetelegraphie auf vorhandene Fernsprechleitingen
zu verpflanzen. Es kämen diesfalls die kleinen, aber um so zahl-
reicheren Fernsprechleitungen in Betracht, welche gewöhnlich fir sich
allein geführt und durch ihren eigenen Verkehr fast niemals völlig
ausgenutzt sind. Diese Linien dienen vorzugsweise weniger ve'Icehrs-
reichen Landorten und besitzen mit Rücksicht der grossen Zahlhinter-
einander geschalteter Femsprechstellen zumeist den Charaker von
Onmibuslinien. Hier vermag die Einrichtung zur Doppelbdützung
namentlich dann sehr nützlich zu sein, wenn es sich um durchgehende
Querverbindungen zwischen Hauptlinien oder um Leitungen handelt«
in denen einzelne Stationen zeitweilig lebhafter in Anspruch genommen
sind, wie dies beispielsweise in Badeorten oder dergl. vorkomiten kann.
Eine diesfällige Anordnung, welche schon 1898 in eiier Buhe-
stromleitung mit sieben hintereinander geschalteten Femsprechstellen
derart zur Anwendung kam, dass die beiden End- und zfei Mittel-
stationen dieser Linie auch für den Morsetelegraphenv^kehr ein-
gerichtet wurden, zeichnet sich durch ihre ausserordentliche Einfachheit
aus imd hat günstige Erfolge ergeben. Die einzelnen Statioen gleichen
genau den im Gebiete der Deutschen Reichs-Telegraph^verwaltung
vielverbreiteten gewöhnlichen Femsprechsätzen mit Ruhe^'omwecker-
anruf. An jeder solchen Sprechstelle befindet sich nämliq ein Wecker,
dessen Spulen dauernd in die Linie geschaltet und alsc regulär vom

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen. 295

Linienstrome durchflössen sind; jeder dieser Wecker hat aher auch
den Ankerkontakt des Seihstunterbrechers, und von diesem Eontakte
führt ein besonderer Draht zum Anrufitaster. Wird der letztere nieder-
gedrückt, so erfolgt hiedurch eine Unterbrechung des direkten Strom-
weges über die Weckerspulen, wogegen der Linienstrom gezwungen
ist, seinen Weg über den Ankerkontakt des Weckers zu nehmen, dem-
zufolge letzterer als Selbstunterbrecher arbeitet, während die Wecker
aller übrigen Stationen der Linie als Schleppwecker mitläuten. Durch
Abheben des Hörtelephons vom selbstthätigen Umschalter wird in her-
kömmlicher Weise der Femsprechapparatsatz eingeschaltet. Diese
allbekannten Einrichtungen brauchen für die Christianische Doppel-
bentttzung im wesentlichen keine Aenderung zu erleiden. Nur in den
Stationen, welche fürs Telegraphieren ausgerüstet werden sollen, wird
dem Vorhandenen noch ein Morsedirektschreiber, ein Morsetaster für
Ruhestrom, eine kleine Verstärkungsbatterie und ein Eurbelumschalter
zugegeben. Durch Umlegen des letzteren Ton links auf rechts wird
der Telephonapparatsatz samt Anrufwecker aus der Linie gebracht
und dafür der Morseschreiber und -taster nebst der Verstärkungs-
batterie eingeschaltet. Während eines telegraphischen Depeschen-
wechsels bleiben die ledigen Fernsprechstellen wie sonst in der Linie
und ihre Wecker spielen selbstverständlich die Morsezeichen mit. In
den für beide Betriebsformen eingerichteten Stationen muss nur noch
an den Anruftastem eine kleine Abänderung durchgeführt sein, damit
bei der Schaltung auf Morse der Anrufwecker nicht als Nebenschliessung
zum Farbschreiber eingeschaltet bleibt. Es wird zu diesem Ende der
vom Ankerkontakt des Weckers ausgehende Anschlussdraht, welcher
sonst zur Tasterzunge geführt ist, nicht an dieser Stelle, sondern beim
Arbeitskontakt des Anruftasters angeschlossen.

Ebenso einfach und zweckdienlich ist Ghristianis Anordnung
für jene Fälle, wo es sich um Telegraphenlinien handelt, die für
den Fernsqprechdienst benutzbar gemacht werden sollen. Hier erhält
einfach das Morserelais auf beiden Elektromagnetrollen eine doppelte
Drahtbewickelung, von welcher die eine nach gewöhnlicher Weise in
die Telegraphenlinie eingeschaltet ist, während die zweite in den
Schliessungskreis des Telephonapparatsatzes eingefügt wird. Solche
doppelte Relaisbewickelungen sind zwar schon für Doppel- und Gegen-
sprechtelegraphen mehrfach ausgenützt worden, allein für den vor-
liegenden Zweck durften sie 1894, wo sie zuerst versucht wurden, als
ein ebenso neuer als sinnreicher Behelf gelten. Wie mit dieser ein-
fachen Zugabe die Mittelstation einer auf Ruhestrom geschalteten

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296

Kohlförst.

Morseomnibusleitung anzuordnen ist, zeigt Fig. 18. Der Strom der
Linienbatterie B findet seinen Weg einerseits über die Blitzplatte P^
in die Leitung L^ andererseits über das Galvanoskop 6, den Morse-
taster T imd das Relais R zur Blitzplatte P^ in die Leitung L,. Der
Relaishebelkontakt ist, je nachdem im Stöpselumschalter 1, 2 der
Wechselstift im Loche 1 oder 2 steckt, nebst der Ortsbatterie b zum
Wecker oder zum Morseschreiber S yerbunden. Im Schliessungskreise
des durch F versinnlichten Fernsprechapparatsatzes liegt die zweite
Spulen Windung des Relais R; letzteres ist daher befähigt, nicht bloss
die zum Telegraphieren dienenden Batterieströme, sondern auch, wie ein
richtiger Liduktionsüber trager, die telephonischen Wellenströme au8
der Leitimg L^Lg nach F oder umgekehrt von F nach LjL^ zu über-

Fig. 18.

r^Hilililh-^Tfl'N'h-

t-ß93-x-

^LiA X ^-J

mittein. Besondere Anrufvorrichtungen sind für den Fernsprechverkehr
keine erforderlich, weil das Anrufen am einfachsten und zweckmässig-
sten ebenso wie beim Telegraphieren, nämlich mit dem Morsetaster T
und durch den Wecker geschieht. Es gilt als Regel, dass nur in
jener Zeit telephoniert werden darf, wo die Linie nicht zum Tele-
graphieren in Anspruch genommen ist, sollte aber ausnahmsweise die
Möglichkeit des Fernsprechens auch dann gewahrt bleiben, während
in der Leitung telegraphiert wird, so lässt sich dies immerhin erreichen,
wenn zwischen den zwei Sprechstellen, die vor allem Nachbarstationen
sein müssen, keine Unterbrechungsstelle, d. h. kein Morsetaster in der
Leitung liegt. Ausserdem müssen natürlich auch die Telephonapparat-
sätze an Erde gelegt sein, damit die elektrostatische Induktion aus-
hilfsweise eintreten kann, wenn während des Telephonierens in irgend
einer Station der Morsetaster in Thätigkeit gesetzt wird und zufolge

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstrom! eitungen. 297

der damit verbundenen Linien- bezw. Stromunterbrechung die elektro-
magnetische Induktion ausbleibt.

Derartige Einrichtungen, bei welchen es wie bei den oben zuletzt
geschilderten lediglich erstrebt wird, auf einer Linie den telephonischen
Betrieb neben dem telegraphischen nach Bedarf und Befinden durch-
zuführen, haben besonders bei den Eisenbahnen eine grosse Verbreitung
gefunden und werden die mannigfachen Anwendungen dieser Gattung
späterhin noch wiederholt in Betracht zu ziehen sein; hieher gehören
davon lediglich einzelne sogenannte Zugmeldeleitungen, auf welchen
die Morsetelegraphen mit Streckentelephonen kombiniert sind. Dass
diese Leitungen die von Station zu Station über den Zugsverkehr und
dessen Sicherungen erforderlichen Mitteilungen zu vermitteln haben,
in der Regel auf Buhestrom geschaltet und mit den elektrischen Läute-
werken (Glockenapparaten) zusammengelegt werden, wurde bereits auf
S. 266 bis 277 ausführlich erwähnt; ausnahmsweise kommen aber auf
Bahnlinien mit besonders dichtem Zugsverkehr solche Leitungen vor,
welche lediglich dem telegraphischen Zugsmeldedienst gewidmet und
an Stelle von Hilfstelegrapheneinrichtungen mit sogenannten Strecken-
telephonen versehen sind. Eben diese wohl mit Fernsprecheinrichtungen,
nicht aber mit den Läutewerken kombinierten Zugsmeldeleitungen ge-
hören noch unter Absatz D.

Bei mancher diesfälligen Einrichtung der König 1. preussischen
Staatsbahnen hat die Bahnstation zwei in einem Schränkchen unter-
gebrachte Telephone, wovon das eine, das Hörtelephon, am Kontakt-
hebel eines gewöhnlichen, selbstthätigen Umschalters hängt, während
das Sprechtelephon an der Innenseite des Schrankthürchens befestigt
ist. In dieser Ruhelage sind die Telephone ausgeschaltet, dieselben
gelangen jedoch in den Schluss der Zugmeldeleitung, sobald das Hör-
telephon vom Umschalter abgehoben wird. Die Schränke der Bahn-
wärter auf der Strecke enthalten nur ein Telephon, den Ausschalter
und einen gewöhnlichen Morsetaster (Unterbrechungstaster). Jedes
solche Wärtertelephon wird gleichfalls beim Abheben von dem Um-
schalter samt dem zugehörigen Morsetaster in die Zugsmeldeleitung
eingeschaltet. Will ein Bahnwärter mit einer der die Strecke ab-
schliessenden Bahnstation in telephonischen Verkehr treten, so nimmt
er sein Telephon vom Ausschalterhaken und gibt dann mittels des
Morsetasters jenes Morsezeichen, welches als Anruf für die gewünschte
Station festgesetzt ist, und wiederholt dasselbe so lange, bis sich die
letztere am Telephon meldet. Der betreffende Stationsbeamte, welcher
am Morseschreiber den Anruf empfangen und sodann seinen Telephon-

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298 KohlfQrst.

satz eingeschaltet hat, meldet sich mit dem Bemerken: «StationN. N.
hier** und sodann wickelt sich das Gespräch in gewöhnlicher Weise
weiter ab. Der Telephonsatz der Stationen hat lediglich mit Rücksicht
auf das im Amtszimmer nicht selten herrschende starke Geräusch je
ein besonderes Hör- und Sprech telephon, ein Bedürfnis, das bei den
Wärterapparaten nicht vorliegt. Das Telephonkästchen der Strecken-
posten ist verschlossen. Der Schlüssel dazu hängt an einer kurzen
Bindfadenschleife unten aus dem Kästchen heraus; der Knoten der
Schleife befindet sich jedoch innerhalb des Schränkchens. Um den
Schlüssel benützen zu können, muss sonach der Bindfaden durch-
geschnitten werden. Diese Erschwerung des Zutrittes zum Telephon
hat den Zweck, dem beliebigen privaten Gesprächswechsel der Wärter
unter sich zu steuern. Damit jedoch der Bahnwärter und sein Ab-
löser die erforderliche Uebung in der Benützung der Telephoneinrichtung
erlangen und bewahren, öflEnet der Bahnmeister, welcher einen Reserve-
schlüssel zu dem Apparatkästchen besitzt, dieses allmonatlich einmal
und lässt ein Uebungsgespräch mit der Station führen. Hat der Bahn-
wärter anlässlich eines Unfalles oder sonstigen aussergewöhnlichen^
wichtigen Ereignisses wegen das Telephon benützen müssen, so obliegt
es dem Bahnmeister späterhin, und zwar so bald wie möglich, den
oben beschriebenen Verschluss wiederherzustellen. Will in Notfällen
eine Station die Wärter ans Telephon rufen, so geschieht dies mittels
eines auf der Läutelinie abzugebenden Läutesignals (Alarmsignal) ^).
Bei diesen Einrichtungen der preussischen Staatsbahnen und vielen
ähnlichen Anlagen in Deutschland sind in der Regel die bekannten
Siemens & Halsk eschen sogenannten Präzisionstelephone verwendet.
Ein wesentlich deutlicherer und deshalb leichterer Fernsprech-
verkehr zwischen Bahnwärter und Stationen lässt sich natürlich durch
Heranziehung von Mikrophonen erreichen, wie sie beispielsweise von
Siemens & Halske eigens zur Aufstellung in mit Ruhestrom be-
triebenen Zugsmeldeleitungen hergestellt werden. Hiebei ist die An-
ordnung getroffen, dass nicht nur die Bahnstationen von den Bahn-
wärtern, sondern auch die letzteren einzeln oder gemeinsam ohne
Beihilfe von auf der Läutewerkslinie zu gebenden Läutesignalen an-
gerufen werden können. Zu diesem Behufe erhält jede Sprechstelle
einen Anrufwecker, und zwar entweder einen für Ruhestromschaltung

^) Ein eigenes Läutesignal (Glockensignal), welches ausdrücklich zu dem
Zwecke geschaffen ist, die Streckenwärter zum Telephon zu rufen, wurde beispiels-
weise 1890 auf der Qotthardbahn durch Telegrapheninspektor A. Baechtold
zur Einführung gebracht (vergl. Elektrotechn. Zeitschrift Bd. 12, p. 98).

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitimgen. 299

vorgesehenen Selbstunterbrecher, oder einen Wechselstromwecker. Im
ersteren Falle, in welchem der verwendete Anrufwecker genau den auf
S. 295 besprochenen gleicht, braucht jeder Posten auch wieder einen
TJnterbrechungstaster zum Anrufen und es unterliegt keiner Schwierig-
keit, die Wecker so kräftig zu bauen oder etwa die Orts- bezw. Mikro-
phonbatterie so kräftig zu wählen, dass der Anruf auch ausserhalb des
Wärterhauses auf eine mehr oder minder grosse Entfernung vernehmbar
wird. Diese Wecker werden allerdings bei jeder Tasterbenützung,
d. h. bei jeder Unterbrechung des Ruhestromes in der Linie und somit
auch beim Telegraphieren mitspielen, ein Umstand, der es ermöglicht,
dass sich die mit Telephonsätzen ausgerüsteten Bahnwärter auch unter-
einander anrufen können, wenn dies gewünscht würde. Dementgegen
hat das Mitspielen der Wecker den Nachteil, dass die Bahnwärter durch
das viele, für sie bedeutungslose Geklingel hinsichtlich des Anrufes
ihrer eigenen Sprechstelle an Aufmerksamkeit und rascher Auffassung
einbüssen. Bei Anwendung von Wechselstrom weckem fällt der letzt-
gedachte Uebelstand weg, denn dieselben ertönen eben nur beim wirk-
Uchen Anruf seitens der Bahnstation, in welcher zu diesem Behufe je
ein 6 lamelliger Läuteinduktor aufgestellt ist. Die Bahnwärter er-
halten keinen Magnetinduktor, sondern rufen die Stationen ffir alle
Fälle mittels eines Morsetasters (Unterbrechungstasters), so dass nur
der Anruf bei den Wärtern mit Weckerzeichen, in den Stationen hin-
gegen stets mit Morsezeichen erfolgt. Die Widerstände der Femsprech-
apparatsätze sind so gewählt, dass zwei bis vier Posten gleichzeitig
eingeschaltet werden können, ohne das Abreissen der Morserelais in
den Stationen nach sich zu ziehen.

E. Die Telephonie auf Slgnalleitungen. Zu dieser Gattung von
Doppelbenützung müssen — strenge genommen — an erster Stelle
ausnahmslos alle gewöhnlichen Femsprechanlagen gezählt werden,
sobald bei denselben der Anruf, sei es mittels Arbeitsstrom-, Ruhe-
strom- oder Wechselstromweckem , sei es mit phonischen Apparaten
auf einer und derselben Leitung durchgeführt wird, weil in diesem
Falle stets zweierlei, voneinander vollständig unterschiedene Betriebs-
formen nebeneinander vorhanden sind. Eigentlich gemeint sind hier
jedoch jene Anordnungen, welche aus dem Bestreben hervorgehen,
bereits vorhandene, dem Signaldienst gewidmete Leitungen für die
Telephonie mitzuverwenden, ohne dass die ursprüngliche Benützungs-
weise eine Einbusse erleidet. Das Einfachste und Naheliegendste war
diesfalls die Erweiterung und Anpassung gewöhnlicher Haus- oder
Hoteltelegraphen, nämlich Weckeranlagen mit Nummemkästchen

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300 ' Kohlfürst.

(Tableaux) oder dergl. für den Telephonbetrieb. Derartige Ein-
richtungen sind denn auch beispielsweise im Januar 1886 für Wil-
helm Köhn in Deutschland (vergl. Zeitschrift ftb: Elektrotechnik 1887,
p. 492), desgleichen im April 1887 für Chamond in Frankreich
(vergl. La Lumiere dlectrique 1888, Bd. XXVI, p. 298) patentiert
worden; eine dritte Abart hat ein Unbekannter in La Lumiere
^lectrique 1887, Bd. XXV, p. 217 veröflfentlicht u. s. w. Vor-
wiegend waren es aber die Eisenbahnen, welche ihre Signalleitungen
zu Doppelbenützung heranzogen und dieses System höchst vorteilhaft
und in bedeutendster Ausdehnung zur Verwertung brachten. Die
älteste hiehergehörende Anordnung mag wohl diejenige gewesen sein,
welche laut Mitteilung des „Electrician** (Bd. VI, p. 115) im
Jahre 1881 seitens der South-Western-Railway-Company ein-
geführt worden war. Diese englische Bahn hat nämlich schon Ende
1880 ihren Blocksignalleitungen Gover-Bellsche Telephone zuge-
schaltet, um dadurch die Signalwärter instandzusetzen, sich über
besondere Vorkommnisse und insbesondere bei etwaigen Unfällen über
die zu treffenden Hilfsmassregeln verständigen zu können. Aehnliche,
dem gleichen Zwecke dienende Ergänzungen der elektrischen Block-
einrichtungen sind auch in Deutschland und in der Schweiz ziemlich
häufig und finden sich z. B. auf mehreren Strecken der K. württem-
bergischen Staatsbahnen in nachstehender Anordnung (vergl.
A. Hassler, „Die elektrischen Eisenbahnsignale'', Stuttgart 1895).
Die Fernsprechapparatsätze bestehen aus Hörtelephon und Mikro-
phon, wie es Fig. 19 zeigt, wo die Stromläufe einer Endstation (End-
blocksignalposten) I und einer Zwischenstation (Zwischenblocksignal-
posten) II ersichtlich gemacht sind. Die einzelnen Blocksignalordnungen,
deren Apparatsätze in der Zeichnung der Uebersichtlichkeit wegen nur
durch ein längliches Viereck angedeutet erscheinen, sind Siemens &
Halskesche und stimmen hinsichtlich ihrer Schaltung im wesentlichen
mit der in Fig. 1 dargestellten überein. Die Blockverschlüsse werden
mit Wechselströmen, die Wecker mit gleichgerichteten, stossweisen
Strömen betrieben und die Erzeugung dieser beiden Stromgattungen
geschieht mittels Siemensscher Magnetinduktoren (vergl. p. 261). Die
letzteren sowie die Wecker der Blocksignaleinrichtung dienen zugleich
für den Fernsprechverkehr zur Durchführung des Anrufes. In den
Zwischenstationen wie U sind natürlich die BlockappfUratsätze stets
doppelt und in den Endstationen wie I nur einfach vorhanden; da-
gegen hat jede Blocksignalstation ohne Unterschied nur einen
Telephonsatz. Um aber diesen einen Apparatsatz in den Zwischen-

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen.

301

Stationen nach beiden Bicfatungen benützen zu können, befinden sich
daselbst zwei Fussumschalter t^ und t^, von welchen der Signalwärter
den einen oder den anderen niederdrücken muss, wenn er nach links
oder nach rechts ein telephonisches Gespräch abzuwickeln hat. Für
gewöhnlich müssen die Apparate die in der Abbildung gekenn-
zeichnete Lage besitzen, so dass die Weckerströme gleichwie die
Blockier- und Deblockierströme unbehindert ihren richtigen Weg
nehmen können. In der That finden die Magnetinduktorströme bei-
spielsweise des Endpostens I einerseits über die untere Blitzplatte P^
den Weg zur Erde E, andererseits über den Umschalterhebel u^, den
Ruhekontakt 3, femer über i und die Blitzplatte in die Fernleitung L^,
um in II über die Blitzplatte P2, über i^, den Fussumschalter t, in

Fig, 19.

den Blockapparatsatz und schliesslich bei E^ wieder zur Erde zu ge-
langen. Zum Telephonieren sind vorerst die Hörtelephone vom üm-
schalterhaken abzunehmen, ausserdem muss in den beteiligten Zwischen-
stationen der betreffende Fussumschalter niedergedrückt werden. Wenn
in dieser Weise die Signalstationen I und 11 in den Sprechverkehr treten,
so nehmen die Wellenströme, beispielsweise wenn I spricht, von der
Sekundärrolle s^ des Mikrophoninduktoriums einerseits über das Hör-
telephon Fl, ferner über 1, Uj und den Blockapparatsatz zur Erde E,
andererseits über i und die Blitzplatte in die Leitung L^, um in II
über die Blitzplatte , den Fussumschalter t^ , a , u^ , 1 , das Hör-
telephon F2 und weiter über die Sekundärrolle Sg des Mikrophon-
induktoriums und über i^ den Weg zur Erde E^ zu finden. Nachdem
alle Zwischenstationen ganz gleich wie II eingerichtet sind, so ist an

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302 Kohlfürst.

der Hand der Fig. 19 leicht festzustellen, wie der Stromlauf sich ge-
staltet, wenn II etwa mit einer Nachbarstation III in telephonischen
Verkehr tritt, zu welchem Ende in II der Fussumschalter t,, in HI
der Fussumschalter ti niedergedrückt sein würde. Wünscht jedoch
eine Signalstation über die Nachbarsignalstation hinaus zu sprechen,
beispielsweise I mit der in der Zeichnung nicht mehr dargestellten
Station IQ, so vermittelt die zwischenliegende Signalstation 11 ledig-
lich den Anruf mit Hilfe des Magnetinduktors imd des Weckers der
Blockapparatsätze und stellt sodann die Kurbel eines Umschalters U
auf den Kontakt c ein, wodurch ein Plattenkondensator C zwischen
die beiden Linienanschlüsse a, und a^ eingeschaltet wird, der die
Station für die telephonischen Ströme überbrückt. Während der Ruhe-
stellung ist dieser Umschalter U jedoch stets offen zu halten.

Am häufigsten werden bei den Eisenbahnen Mitteleuropas zur
Telephonie die Läutewerkslinien mitbenutzt, welche hiezu schon
deshalb die beste Eignung besitzen, weil sie, wie bereits mehrfach an
anderer Stelle hervorgehoben wurde, stets nur je zwei Nachbar-
stationen einer Bahnstrecke verbinden, also kurz sind, so dass sich in
ihnen die störenden Induktionen verhältnismässig weniger geltend
machen, als in den anderen elektrischen Leitungen der Eisenbahnen,
mit Ausnahme der auf p. 297 angeführten Zugmeldeleitungen. In
den Läutewerkslinien dienen die Telephone ebenfalls nur als Ersatz
von Streckentelegraphen, eine Verwendungsweise, welche durch den
Umstand gefördert wurde, dass die Behandlung der Telegraphen mit
Schwierigkeiten verbunden ist, welche beim telephonischen Fem-
sprechen nicht obwalten. Somit konnte im Wege der Doppelbenützung
der Läutewerkslinien dem Bedürfnisse nach einem verhältnismässig
billigen, bequemen und ausreichenden Nachrichtenmittel zwischen den
Beamten auf den Stationen und den Bahnwärtern auf den Strecken
leicht und gründlich abgeholfen werden. Da die Läutewerkslinie an
allen mit Läutewerken versehenen Wärterhäusem oder einer zunächst
denselben befindlichen Läutebude zugeführt ist, so sind diese Stellen
zur Zwischenschaltung oder zum Anschlüsse eines Telephonsatzes
unschwer zurechtzumachen.

In der Regel wird in der letztgedachten Verwendungsweise gleich-
falls nur ein Nebeneinander der beiden Betriebsformen — der
Läutesignalisierung und des telephonischen Fernsprechens — verlangt,
obwohl sich ebenso leicht die gleichzeitige Durchführung ermög-
lichen lässt, wenn der Telephonsatz nicht in die Leitung eingeschaltet,
sondern, wie es in mehreren bereits betrachteten Fällen geschah, nur

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen. 303

mittels eines Kondensators angeschlossen wird. Manche Eisenbahn-
verwaltungen haben als Telephonanruf ein eigenes Läutesignal fest-
gesetzt, das entweder bloss Ton den Stationen oder auch von den Bahn-
wärtern gegeben werden kann und sämtlichen Sprechstellen als Auf-
forderung gilt, den Telephonsatz einzuschalten (vergl. p. 298) ; wieder
andere benützen Wecker, die es dann gestatten, auch einzelne Sprech-
posten anzurufen. Anrufwecker sind insbesondere auf solchen Läute-
werkslinien leicht anzuwenden, wo die Läutesignale mittels Magnet-
induktionsströmen betrieben werden. Werden in solchen Fällen die
Läutewerke mittels Wechselströmen ausgelöst, so können fQr den An-
ruf ganz gut Wecker in Verwendung genommen werden, welche auf
gleichgerichtete Ströme ansprechen, ähnlich etwa wie es auf den
Blocksignalleitungen nach Fig. 1 geschieht. Sind die Läutewerke für
den Betrieb mit gleichgerichteten Strömen eingerichtet, dann kann es
genügen, für Anrufwecker dieselbe Stromgattung, jedoch von abge-
schwächter Stärke zu benützen. Behufs dessen braucht nur der An-
ruftaster so eingerichtet zu sein, dass er bei seiner Gebrauchsnahme
einen angemessenen Widerstandsdraht vor den Magnetinduktor schaltet,
während bei der Anwendung des Läutetasters die Ströme unmittelbar
in die Signalleitung eintreten können; auch müssen selbstverständlich
die Abreissfedem der Weckeranker schwächer gespannt sein als jene
der Läutewerke. In der Regel werden solche Anrufe aber nur von
den Stationen und nicht auch von den Zwischenposten ausgehen
können, weil Magnetinduktoren eben nur in den ersteren, nicht aber
in den letzteren vorhanden sind.

Auch wenn die Läutewerkslinien fOr Gegenstrom- oder Ruhe-
stromschaltung eingerichtet sind, lassen sich Anrufwecker einschalten,
welche auf schwache, bezw. abgeschwächte Ströme ansprechen, allein
es wird sich dies mit Rücksicht auf die grossen Leitungswiderstände,
welche eine Anzahl solcher hintereinander eingeschalteter Wecker in
den Schliessungskreis bringt, als wenig vorteilhaft erweisen, sondern
es wird vorzuziehen sein, einen phonischen Anruf, etwa wie in Fig. 16
oder 17 anzuordnen. In Anbetracht der Kosten, welche durch die
Errichtung einer genügend grossen Zahl von Zwischensprechstellen
auf langen Bahnlinien erwachsen, haben sich viele Bahnverwaltungen
— und das ist namentlich in Oesterreich, Ungarn, Serbien und
Rumänien der Fall — damit begnügt, lediglich die Bahnstationen mit
ständigen Telephonsätzen auszurüsten, die Bahn Wärterposten jedoch
nicht. Wohl aber sind an den letzteren Vorkehrungen getroffen, mit
deren Hilfe in Bedarfsfällen eigens hiezu angepasste, tragbare Telephon-

Sammlong elektrotecimischer Vortzflge. I. 21

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304 KohlfOrat

apparatsätze, welche bei allen Zügen mitgeführt werden, leicht, rasch
und ohne Gefahr einer störenden Beeinflussung der Signaleinrichtung
in die Läutewerkslinie eingeschaltet, bezw. an dieselbe angeschlossen
werden können. Eine bei mehreren österreichischen imd ungarischen
Eisenbahnen angewendete Vorrichtung dieser Art, welche Deckert &
Homolka in Wien und Budapest erzeugen, zeigt Fig. 20. Der für
gewöhnlich Torhandenen, einerseits zur leichteren Einschaltung des
Läutewerkselektromagnetes m, andererseits zur Prüfung desselben
dienenden Stöpselklemme a, b wird noch eine zweite, in einem Käst-
chen untergebrachte ähnliche zweilamellige Stöpselklemme p, q zu-
gefügt, die Ton vorne gesehen genau so aussieht wie a, b, der besseren
üebersichtlichkeit wegen aber in der Zeichnung im
^^' Querschnitte und um 90^ gedreht skizziert erscheint.

l^jjW Diese zweite Klemme dient als Telephoneinschalter

'ITa und besteht nebst den zwei gegeneinander isolierten

Messingstücken (Ausschalterlamellen) p und q noch
aus einem von q isolierten Kontaktstücke c, auf
welchem für gewöhnlich die mit dem Stücke p
metallisch verbundene Feder f aufliegt, so dass
hiedurch ein leitender Weg zvrischen p und c her-
gestellt ist. Bei dieser Buhelage wird mithin dem
aus der Leitung L kommenden Läutestrom über a,
m, c, f und p der Weg in die zum Nachbarposten weiterführende
Leitung L^ oder umgekehrt stets offen sein. Wird jedoch zwischen
p und q der Stöpsel S eingesteckt, so hebt dieser die Feder f von c
ab und schaltet hiedurch den Läutewerkselektromagnet ersichtlicher-
massen aus der Leitung L L^. Dieser mit dem einzuschaltenden
Telephonsatz durch die Anschlussdrähte 1 und 1^ in Verbindung
stehende Stöpsel S besteht aus zwei halbrunden Metallstücken s und s^,
welche durch ein Ebonitplättchen, das s und Sj überragt und auch
seitlich vorsteht, voneinander isoliert sind. Das Ebonitplättchen muss
über s und s^ hinausragen, damit keine leitende Verbindung zwischen
diesen beiden Stöpselhälften und der Feder f eintreten kann ; die seit-
lichen Vorsprünge des Ebonitplättchens haben hingegen lediglich als
Führungen zu dienen, weshalb in der Holzplatte, an welcher der Aus-
schalter p q befestigt ist, sich ein Schlitz befindet, der das Profil des
Stiftes s Sj und des Ebonitplättchens besitzt und sonach gleichsam
die Bolle eines Schlüsselloches und Schlüsselbleches spielt. Es ist
diese Anordnung notwendig, damit der Stöpsel beim Einstecken stets
nur eine Lage annehmen kann, bei welcher die messingenen Fleisch-

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleituogen. 305

teile seiner Hälften sich an die Elemmenlamellen p und q anlegen.
An p oder q ist an der Innenseite ein kleiner, in der Zeichnung nicht
dargestellter federnder Schüber angebracht, der sich, wenn der Schalt-
stift ordenÜich eingesteckt wurde, in eine eingedrehte Nute einschiebt
und es auf diese Weise yerhütet, dass der Stift durch den Druck der
Feder f gelockert oder aus dem Loche herausgeschoben werde. Der
als Handgriff des Stiftes dienende Knopf ist aus Ebonit und die aus
dem Schutzkasten des tragbaren Telephonapparatsatzes kommenden,
an s und s^ angeschlossenen Drähte 1 und 1^ sind als leonische Schnur
zusammengefasst. Die Apparatsätze bestehen für die hier in Betracht
gezogene Verwendung gewöhnlich aus Mikrophon, Induktorium und
Hörtelephon, die nebst zwei Trockenelementen in ein gemeinsames
Kästchen untergebracht sind, aus dem die obgedachte Schnur mit
dem Einschaltstöpsel heraushängt. Im Gebrauchsfalle wird also das
tragbare Telephon an Ort und Stelle gebracht und nachdem die
erforderlichen Läutesignale abgegeben worden sind, durch Einstecken
des Schaltstiftes S, Fig. 20, eingeschaltet. Die Telephonströme finden
in diesem Falle ihren Weg von L über a, q, s, 1, 1^, s^ und p nach L^.
Nachdem zufolge des vorausgegangenen Läutesignals die Beamten der
die Bahnstrecke bezw. die Läutelinie abgrenzenden Stationen gleich-
falls ihren Telephonsatz eingeschaltet haben, kann das telephonische
Gespräch sofort unter gewissen, festgesetzten Einleitimgsformen be-
ginnen.

Häufiger, auch auf deutschen und schweizerischen Eisenbahnen,
finden sich als Hilfstelephoneinrichtungen in Läutewerkslinien Gat-
tinger sehe Apparatsätze, wie sie p. 292 geschildert wurden. Die
Telephonapparatsätze der Stationen und ebenso alle ständigen Zwischen-
sprechstellen bei den Bahnwärtern haben in diesen Fällen zumeist
genau die in Fig. 17 ersichtlich gemachte Anordnung. In allen den
Bahnstationen, wo zwei Läutelinien aneinander stossen, gibt es in der
Regel doch nur je einen Telephonapparatsatz, der für beide Richtungen
Dienst zu leisten hat. Bei dieser Yerwendungsweise bedeuten sodann
in Fig. 17 L^ die Läuteb'nie, welche nach der linksliegenden, und Lg
jene, welche nach der rechtsliegenden Nachbarstation läuft, während
M die gesamten Läutewerksapparatsätze der Bahnstation für beide
Anschlussstrecken repräsentiert. Die Richtung, aus der ein phonischer
Anruf eintrifift, wird zwar in der Praxis gewöhnlich schon durch ein
vorausgegangenes Läutesignal angezeigt, lässt sich jedoch am Fem-
sprechapparatsatz , wie p. 293 erwähnt wurde, durch Oefihen eines
der Umschalter y oder jj genau und sofort feststellen. In den

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306

EohlfÜrst.

Fig. 21.

r^B

§1

Zwischensprechstellen auf der Sta-ecke bedeutet hingegen bei Ein-
richtungen nach Fig. 17 M lediglich den Läutewerkselektromagnet
des Signalpostens etwa einschliesslich eines Signaltasters, und L^ und
Lg sind die kommende und weitergehende Läutesignalleitung.

So ziemlich dieselbe Schaltungsweise wird auch für tragbare
Telephonapparatsätze angewendet, doch sind die zu einer Sprechstelle
gehörigen Apparate, welche in Fig. 21 schematisch angedeutet er-
scheinen, in eine ihrer ambulatorischen Verwendungsweise ange-
messenere Form gebracht, d. h. dieselben befinden sich in einem
tomisterartigen, 26 cm hohen , 30 cm breiten und 20 cm tiefen , vom
und rückwärts mit je einer Klappthür versehenen, hölzernen Trag-
kasten — vergl. auch Fig. 22, wo die-
selben Theile mit den gleichen Buch-
' 1 I i I E I ^r Stäben bezeichnet sind, wie in Fig 21 — ,

^j3jä| f^f^J\r^L. a] dessen Inneres durch eine Mittelwand in
üy |1 1 ^* t ^^ einen vorderen und rückwärtigen Teil ge-

^— 1 — ' schieden ist. Im Vorderteile des Kastens

der seiner Höhe nach nochmals geteilt
ist, erhalten im oberen Abschnitte das
Sprechtelephon bezw. Mikrophon M, das
Hörtelephon Fg und das zum phonischen
Anruf bestimmte Telephon F^ ihren Platz,
zu welchem Ende eigene Stützen und Auf-
laghölzer im Kasten angebracht sind, die
vermöge ihrer Form oder mittels Klemmfedem die benannten Apparate in
zweckmässiger Lage festhalten. Die Telephone können zur Oebrauchs-
nahme leicht und rasch dem Kasten entnommen werden und stehen durch
angemessen lange Leitungsschnüre mit den anderen noch zugehörigen
Apparaten in Verbindung. Letztere haben ihren Platz in dem unteren
Baum des vorderen Kastenteiles, der durch eine zweite Vorderwand
abgeschlossen ist, und umfassen den Anrufbaster T, dessen Druck-
knopf aus dem wagrechten Verschlussbrettchen des vorgenannten
Raumes emporragt, femer das Mikrophoninduktorium S], p^, dann einen
kleinen Ruhm kor ff sehen Induktionsapparat s, p mit dem Nef fachen
Hammer R und den Rollenkondensator C. Eine aus drei Hellesen-
schen Trockenelementen bestehende Batterie B ist im rückwärtigen
Kastenteil untergebracht und steht in einem eigenen Troge, der beim
Einsetzen in den Kasten die nötige Batterieverbindung durch Feder-
anschlüsse selbstthätig bewirkt. Der mit einem zweckmässig ange-

brachten Tragriemen versehene Kasten wiegt, vollständig eingerichtet,

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen. 307

10,5 kg und kann mithin ganz leicht von einem Manne fortgeschafft
werden. Hinsichtlich der Apparate bleibt nun noch das Eine zu er-
wähnen, dass das löffeiförmige Hörtelephon Fg mit dem Eohlenkömer-
mikrophon M durch einen rechtwinkeligen Bügel steif yerbunden ist,
derart, dass M gerade die richtige Lage zum Sprechen erhalt, wenn
Fj am Ohre des Telephonierenden liegt, der dabei den Bügel mit der
Hand festhält. Da die Anbringung eines gewöhnlichen automatischen
Umschalters ü , Fig. 21 , der durch das Abnehmen des Telephons in
Wirksamkeit treten würde, unthunlich war, wurde derselbe in die
Handhabe des Hörtelephons verlegt, wo er gleichfalls sozusagen auto-
matisch wirkt, indem die Hand des Telephonierenden beim Halten
des Telephonbügels unwillkürlich und notgedrungen auf den aus der
Handhabe ein wenig Torstehenden , leicht federnden ümschalterknopf
einen Druck ausübt, der die zur Einschaltung des Hörtelephons Fg
und Schliessung der Mikrophonbatterie B erforderlichen Eontakt-
änderung herbeiführt. Das Anruftelephon F^ ist gleichfalls ein löffei-
förmiges, mit Hufeisenmagnet, aber im ganzen etwas stärker und
grösser gebaut als F^ ; dasselbe kann übrigens während des Gespräches
von einer zweiten Person als Hörtelephon benützt werden. Alle ander-
weitigen Apparate, nämlich der bifilar gewickelte Rollenkondensator,
das Induktorium des Mikrophons und der ßuhmkorffsche Induktor
mit Neffschem Hammer sind allerdings so angeordnet, dass sie den
möglichst kleinsten Raum einnehmen, unterscheiden sich jedoch sonst
in nichts von den gewöhnlichen Apparaten gleicher Gattung. Ist der
obgeschilderte Telephonkasten zu einem Wärtersignalposten gebracht
worden, um daselbst in Verwendung zu kommen, so erfolgt die Ein-
schaltung desselben nach vorausgegangenem Oefihen der vorderen
Klappenthür mit Hilfe zweier, fttr gewöhnlich im Easteninnem auf-
bewahrter Leitungsschnüre , welchen im Leitungsschema Fig. 21 die
Stromwege n n^ und i i, entsprechen und an ihren Enden mit Messing-
stöpseln versehen sind. Zwei am Telephonkasten angebrachte E^lemmen
dienen zur Aufnahme je eines Stiftes beider Schnüre, während die an
den zweiten Schnurenden befindlichen Stifte an der Blitzschutzvor-
richtung P metallischen Anschluss erhalten. Die letztere, gewöhnlich
eine dreispangige Breguetsche oder ähnliche Blitzplatte, welche ohne-
hin an jedem Läutesignalposten vorhanden sein muss, ist für die
bequeme Zuschaltung durch die Bohrungen 1, 2 und 3 vorbereitet,
wo die freien Schaltstöpsel der Zuleitungsschnüre einfach eingesteckt
zu werden brauchen, um die Einschaltung zu vollenden. Hinsichtlich
des Anschlusses n steht die Wahl unter den beiden Elemmenlöchem

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308

Kohlfürst.

Fig. 22.

1 und 3 frei ; es empfiehlt sich jedoch, das erstere zu benützen, wenn
in der Richtung der Leitung L, und das andere zu wählen, wenn
gegen L^ telephoniert werden soll, damit die innerhalb der Blitz-
platte P eingeschaltete Signaleinrichtung, nämlich der Läutewerks-
elektromagnet m, der Signaltaster t und die Ausschaltklemme a b
hinter dem Telephonapparatsatz zu liegen kommt. Der Anruf erfolgt
mittels des Tasters T und sind sowie dabei beim Telephonieren die Vor-
gänge wieder dieselben, wie sie auf p. 292 bereits in Betracht gezogen
wurden. Hie und da ist auch daftlr vorgesorgt, dass der Oattingersche

Telephonsatz gleich im Freien an
die Drahtleitung der Läutewerkslinie
angeschaltet werden kann. Es ge-
schieht dies mit Hilfe einer Stange Y,
Fig. 22, aus Bambusrohr, die ähn-
lich wie die Angelstäbe aus mehreren,
etwa 1,5 m langen Stücken zusam-
mengesetzt werden kann. Das erste
endigt oben in einem scharfeinge-
bogenen Haken und unten in einem
Messingschuh; Haken und Messing-
schuh sind durch einen im Linem
des Bambusrohres gezogenen Draht
metallisch verbunden. Die übrigen
^ / I II ^ Stäbe haben an ihrem unteren Ende

V^ / /VS^v i ebenfalls einen solchen Messingschuh,

wie der erste Stab und am oberen Ende
eine Messinghülse, die entsprechend
weit ist, um den Schuh eines der an-
deren Stäbe aufzunehmen. Schuh und
Hülse jedes einzelnen Stabes stehen
wieder durch einen im Bohrinnem ge-
zogenen Draht in leitender Verbindung. Wenn also V, je nachdem der
Leitungsdraht hoch oder niedrig am Gestänge hängt, aus zwei oder
drei Stücken zusammengesteckt wird, bildet die ganze Stange stets einen
ununterbrochenen Leiter. Wird sie schliesslich mit dem Haken auf
den Leitungsdraht aufgehängt und zugleich der freie Elemmenstöpsel n
der zur Ermöglichung verschiedener Längen auf einen Wickel ge-
wundenen Leitungsschnur n n^ in eine der Bohrungen eingesetzt, welche
eigens zu diesem Zwecke in der Messinghülse an jedem Stabende
vorhanden sind, so ist die erforderliche Verbindung zwischen Telephon-

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Die gemischten Betriebe aaf Schwachstromleitongen. 309

apparatsatz und Leitung hergestellt. Als Erdanschluss dient ein ein-
facher Messingbügel k, den man mittels einer kräftigen Flügelschraube
an einer blanken SteUe des nächsten Schienenstranges S am Schienen-
fasse festklenmit. In k befindet sich wieder eine passende Bohrung,
in welche der freie Elemmenstöpsel i der Leitungsschnur i i^ ein-
gesteckt wird. Der Telephonapparatsatz ist hiemit dienstbereit und
kann in der bereits mehrfach besprochenen Weise verwendet werden.
F. Die Telephonie In Verbindung mit TelegrapMe anf Signal-
leitungen, unter diese Art Einrichtungen zählen lediglich die im
Absätze G besprochenen, gleichzeitig als Zugmeldeleitungen oder für
Hilf Stelegraphen mitbenutzten Läutesignalleitungen (Läutewerkslinien,
Olockenlinien) der Eisenbahnen, insofern sie auch noch Telephon zu-
geschaltet erhalten. Derartige Dreifachbetriebe sind, weil die Doppel-
ausnützung der Läutewerkslinien sehr verbreitet ist, bei den Eisen-
bahnen Deutschlands, Oesterreich-Üngarns , der Schweiz u. a. ver-
hältnismässig häufiger zu finden, als die im Absätze D betrachtete
Doppelbenützung der Zugmeldeleitungen und so ziemlich ebenso häufig,
als die im Absätze E behandelte Verwendung reiner Läutesignal-
leitungen für das Femsprechen. Es ist nicht uninteressant, dass
gerade auf solchen Leitungen, welche gleichzeitig dem Betriebe der
Läutesignale und des Morsetelegraphen dienen. Versuche über die
Möglichkeit, Telegraphen und Telephone auf ein er Leitung zu betreiben,
vorgenommen worden sind, welche zu den ältesten und ersten gehören,
von denen die Fachlitteratur Notiz genommen hat. Diese Versuche
sind übrigens nicht, wie man meinen sollte, im Eisenbahninteresse,
sondern für militärische Zwecke ausgeführt worden, und die Elektro-
technische Zeitschrift vom Juni 1882 bemerkt hierüber auf p. 244
nachstehendes: „Bei den Telephonierproben, welche vor etwa einem
Jahre seitens der Offiziere des in Prag liegenden 4. Bataillons des
Genieregiments Nr. 1 unter Leitung des Majors Herrn Gatter zwischen
Sandthor und Weleslavin, sowie zwischen Sandthor und Wyhybka
u. s. w. auf den Telegraphen- und Signalleitungen ^) der Busch-
tehrader Eisenbahn durchgeführt wurden, hat man auch über die
doppelte Ausnützbarkeit der Linie vielfache Versuche angestellt. Bei
einiger Gewöhnung der Aufnehmenden konnte unter sonst günstigen
Umständen anstandslos telephoniert werden, während gleichzeitig die
Telegraphenstationen ihre Telegramme abwickelten. Es war hiebei
nicht einmal die Länge bezw. der Widerstand der Drahtleitung von

^) Genau so angeordnet, wie es Fig. 7 auf p. 274 zeigt.

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310 Kohlfarst.

massgebendstem Einflüsse, sondern die äusseren Geräusche zunächst
der Telephone und die Entfernung der Telephone voneinander, d. i.
die Länge und der Widerstand der Drahtleitimg zwischen Sprech- und
Hörtelephon, sowie der allgemeine Isolationszustand der Linie/

Obwohl die Ergebnisse dieser und vieler ähnlicher Versuche
ganz ermutigend waren, mochten sich die Eisenbahnen anfänglich
lange nicht entschliessen, im äusseren Betriebsdienste und namentlich
in Verbindung mit den Läutesignal- und Zugmeldeeinrichtungen Tele-
phone in Verwendung zu nehmen. Erst als diese Apparate an sich
Verbesserungen erfahren hatten und im Dienste der Nebenbahnen
als reine Femsprecher sich bewährten und ausbreiteten, begann man
gegen Ende der 80er Jahre auch auf Hauptbahnen Telephone als
Nachrichtenmittel in Kombination mit anderen elektrischen Betrieben,
insbesondere als Vertreter von Hilfstelegraphen — worin das Wesen
aller der in den Abschnitten D und E vorgeführten verwandten An-
ordnungen besteht — in Gebrauch zu nehmen.

Ein Vorschlag von 0. Saal in Erfurt lautete direkt dahin, die
Morsestreckentelegraphen bei den Bahnwärterposten ihrer schwierigen
Bedienung willen (vergl. p. 275) zu beseitigen und dafür Telephone
anzubringen. In den Stationen sollte die vorhandene Morseeinrichtung
der für Hilfstelegraphen benützten Läutesignallinie zu Zwecken des
Zugmeldedienstes verbleiben — etwa wie es in Fig. 6 dargestellt
ist — ausserdem sollen daselbst aber für den Nachrichtenverkehr mit
den Streckenwärtern gewöhnliche, mit Mikrophon versehene Telephon-
apparatsätze zugeschaltet werden. Nach Saals Vorschlägen (vergl.
Elektrotechnische Zeitschrift 1891, p. 154) soll die Wärtersprechstelle
aus einem Wecker, einem Morseunterbrechungstaster zum Anrufen
und zwei Telephonen, eines zum Hören, das andere zum Sprechen,
zusammengesetzt sein. Ein gewöhnlicher selbstthätiger Umschalter
hat während der Ruhelage den Wecker und nach Abhängen des Hör-
telephons die beiden Telephone in die Läutesignallinie einzuschalten.
Der Wecker wird beim Signalisieren sowie beim Telegraphieren (Morse
auf Ruhestrom) mitspielen^ was jedoch nicht verhindert, dass der
Wärter den Ruf wahrnimmt und auffasst, wenn er mit seinem Sonder-
zeichen langsam und deutlich angerufen wird. In der Praxis der
deutschen Eisenbahnen hat man aber gleich anfanglich — wie bereits
auf anderer Stelle bemerkt worden ist — auf die fragwürdige Beihilfe
von Anrufweckem in Läutesignalleitungen um so bereitwilliger ver-
zichtet, als die Initiative zur Benützung der Telephone, welche Hilfs-
telegraphen vertreten, ohnehin in der Regel nur vom Bahnwärter oder

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitongen.

311

von dem Zugführer eines liegengebliebenen Zuges ausgehen wird, und
umgekehrt eine Aufforderung der Stationen an die Wärter ,,zum
Telephon zu kommen'' , am sichersten und wirksamsten durch ein
Signal mittels der Läutewerke geschehen kann.

In diesem Sinne sind schon vor dem oben angeführten Saalschen
Vorschlag beispielsweise von G. Lorenz in Berlin ausgeführte Bahn-
wärtertelephonsätze auf doppelt benützten Läutewerksleitungen zur
Verwendung gekommen, die aus einem mit Gontrolverschluss yersehenen
Kästchen E, Fig. 23, bestehen, in welchem sich ein Anruftaster T, der
Umschalter ü und die zwei Telephone F, und Fg befinden, wovon F^
festgemacht ist und als Sprechtelephon dient, während das in der
Ruhezeit auf dem ümschalterhebel hängende F^ die Be-
stimmimg hat, als Hörtelephon benützt zu werden. Hin-
sichtlich der Verwendungsweise und Behandlung dieser
Femsprechstellen, von welchen die Abschlussstationen
der Läutewerkslinie mittels des Tasters T durch Morse-
zeichen angerufen werden können, gilt im allgemeinen
alles das, was auf p. 298 und über die in den einfachen
Zugmeldeleitungen der Eisenbahnen oder in den ein-
fachen Läutewerkssignalleitungen zugeschalteten Tele-
phoneinrichtungen bemerkt worden ist. Aehnliche
Telephonapparatsätze für Eisenbahnwärter, wie die vorstehenden,
lieferten Ende der 80er Jahre auch die Firmen W. E. Fein in Stutt-
gart, Fr. Reiner in München, Fr. Heller in Nürnberg, G. Wehr
in Berlin, Peyer, Favarger & Co. in Neuenburg (Schweiz), Zell-
weger & Ehrenberger in üster (Schweiz) und viele anderer. Uebrigens
zieht man es neuerer Zeit nicht selten vor, die Bahnwärter, wenn sie
schon mit ständigen Hilfstelephoneinrichtungen versehen werden, zur
Erhöhung der Lautwirkung der letzteren, bezw. um das Femsprechen
leichter und sicherer zu gestalten, gleichfalls mit Mikrophonen aus-
zurüsten, da es unter den jüngeren Trockenelementen viele gibt, die
mit sehr grosser Ausdauer jede erwünschte Reinlichkeit und Handlich-
keit verbinden und sonach nmr geringe Unterhaltung erfordern.

Am zweckdienlichsten und vollkommensten bleibt es allerdings
auch unter den vorliegenden Voraussetzungen, wenn die der gleich-
zeitig für die Morsetelegraphie und Läutesignale dienenden Leitung
beizuschaltenden Telephone nicht unmittelbar in die Linie gebracht,
sondern nach der 0. Saalschen (Fig. 16) oder Gattingerschen
(Fig. 17 oder Fig. 23) Anordnung mittels Kondensatoren angeschlossen
werden. Es wird hiedurch nebst der Verminderung von Fehlerquellen

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312 Kohlfürat.

im Schliessungskreise der Signalleitung überdies die Füglichkeit ge-
schaffen, dass sich die auf einer und derselben Leitung hängenden
Stationen und Zwischenstationen gegenseitig und untereinander einzeln
anrufen können. Hiebei ist allerdings vorausgesetzt, dass den Kon-
densatoren vorzügliche Blitzschutzvorrichtungen vorgeschaltet seien,
während es anderenfalls vorzuziehen bliebe, die Telephonapparatsatze
nur dann und so lange an die Signalleitung anzuschliessen, als Oe-
spräche zu führen sind. Bei den Anlagen dieser Art tritt der inter-
essante Fall ein, dass sich auf einer gemeinsamen Leitung sogar vier
verschiedene Betriebsformen unterscheiden lassen: die Signalisierung
geschieht nämlich mittels Magnetinduktionsstrdmen nach Fig. 6 oder
mit Arbeitsströmen bei Oegenstromschaltung nach Fig. 8 oder endlich
durch Unterbrechung eines Ruhestromes wie in Fig. 7; das Tele-
graphieren erfolgt bezw. durch Batteriestromunterbrechung, durch
Batteriearbeitsströme oder mittels Stromverminderung; zum phonischen
Anruf aber dienen intermittierende Ströme, und undulatorische Ströme
sind es schliesslich, welche die Telephonerregung besorgen.

Dass sich die auf p. 306 besprochenen tragbaren Telephon-
apparatsätze auch auf Läutesignallinien anwenden lassen, welche für
Morsetelegraphie mitbenutzt sind, braucht wohl nicht erst besonders her-
vorgehoben zu werden. Dagegen wäre an dieser Stelle vielleicht noch
zu bemerken, dass tragbare Anordnungen, wie sie in Fig. 22, bezw.
in Fig. 21 ersichtlich gemacht wurden, nämlich die Gattingerschen
sogenannten Feldtelephone, an jede beliebige Schwachstrom-
leitung zur Oebrauchsnahme angeschlossen werden können. Würde
man etwa zwei tragbare Telephonapparatsätze an die Fernleitung irgend
einer Telegraphenleitung im Sinne der Fig. 22 anschliessen , so ist
sowohl das gegenseitige Anrufen als das Sprechen zwischen den beiden
in dieser Weise improvisierten Femsprechstellen sofort möglich und
letzteres wird auch keinerlei Störung durch das Telegraphieren, er-
fahren, es wäre denn, dass sich zwischen den beiden Anschlussstellen
Telegraphenstationen befinden, wo Leitungsunterbrechungen durch die
Thätigkeit der Sendervorrichtungen (Taster oder dergl.) herbeigeführt
werden, die nicht durch Kondensatoren (vergl. p. 282) überbrückt
sind. Hingegen wird ein Nebeneinander der beiden Betriebe für alle
Fälle möglich sein, d. h. die Zeit, in der nicht telegraphiert wird,
kann immerhin anstandslos telephoniert werden; ein Umstand, der
namentlich für Militärzwecke sehr günstig ins Gewicht fällt. Nach
den Erfahrungen, welche f&r die Verwendbarkeit des obgedachten
Feldtelephons vorliegen, kann laut eines Erlasses der Generaldirektion

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungeu. 313

der K. K. österreichischen Staatsbahnen vom 29. Juli 1892 unter
günstigen Umständen auf direkten Telegraphenleitungen selbst bis auf
50 km Entfernungen gesprochen werden.

Die in den vorstehenden Absätzen A bis F vorgeführten Bei-
spiele gemischten Betriebes auf Schwachstromleitungen sind, wie
schon eingangs einmal erwähnt wurde, fast ausschliesslich nur der
Praxis entnommen und bilden, wenn auch lange nicht alles Einschlägige,
was in Anwendung stand oder steht, so doch alles das, was grund-
legend gewesen oder besonders verbreitet ist; sie geben sonach von
dem Wesen der Doppelbenützungen im allgemeinen sowie hinsichtlich
der Mittel und Wege, solche Einrichtungen auf ein und derselben
Leitung durchzuführen, immerhin ein anschauliches Bild. Zur Ver-
vollständigung dieses Bildes mag hier nur noch eine ganz neue, vorläufig
allerdings bloss als Vorschlag in Betracht kommende Doppelbeuützung
nähere Erwähnung finden, welche dadurch interessant ist, dass sie
von allen im engeren Gebiete der Telegraphie bestehenden Formen
der Zeichengebung abweicht, indem es Lichterscheinungen sind, welche
die Zeichen des Alphabetes darstellen sollen. Seit Reusser im
Jahre 1794 seinen bekannten Telegraphen erfunden hat, bei dem die
Zeichen durch den elektrischen Funken dargestellt wurden, der über
Glastafeln lief, auf welchen aus Stanniolplättchen zusammengesetzte
Buchstaben aufgeklebt waren (vergl. Zetzsche, Handbuch der Tele-
graphie Bd. I, p. 29), und seit Böckmann in Kassel im gleichen
Jahre einen ähnlichen, jedoch wesentlich vereinfachten Funkentelegraphen
in Vorschlag brachte (vergl. Schellen, Der elektromagnetische Tele-
graph 1. Aufl. 1850, p. 47) — beiden diesen Systemen lag natürlich
nur die Benützung von Reibungselektrizität zu Grunde — scheint eine
im vorigen Jahre unter Nr. 90557 für Deutschland patentierte An-
ordnung die erste zu sein, welche zur Bildung telegraphischer Grund-
zeichen auf Lichterscheinungen zurückgegriffen hat. In dieser Be-
ziehung können nämlich die, insbesondere neuerer Zeit mit Hilfe von
elektrischen Lampen durchgeführten Nachtsignalsysteme für militärische
Zwecke, für die Schiffahrt und hie und da auch für Eisenbahnen nicht
in Betracht kommen, da sie durchwegs keine Buchstabentelegraphen sind.
Bei der vorgenannten, in Fig. 24 schematisch dargestellten Anordnung
ist es das kürzere oder längere Aufleuchten einer Geisler sehen
Röhre Gj, bezw. 0^, welches einfach den Punkt und Strich des

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314

Kohlfürst.

Mors eschen Alphabetes vertreten soll. Zu dem Ende besteht die
Einrichtung jeder Station I und 11 aus einem Ruhmkorffapparate, dessen
Primärrolle p nebst dem Neff sehen (Wagn ersehen) Hammer r mit
einem Arbeitsstromtaster t und einer Batterie b durch Leitungsdrähte
in Verbindung gebracht sind. Die Sekundärspule s ist dagegen ent-
weder zur 0 eis 1er sehen Röhre 0 und dann über e und die Kurbel
eines Umschalters u zur Erde oder über g direkt zur Erde verbunden.
Die erstere Umschalterlage, bei welcher die Kurbel auf e gestellt ist,
wie es in Fig. 24 die Station I zeigt, gilt für das Empfangen, die
zweite, wobei der Stromweg wie in II über g läuft, für das Geben
von Depeschen. Will eine Station, z. B. II, telegraphieren, so muss
also vorerst die Umschalterkurbel auf g^ gelegt sein, sodann werden

Fig. 24.

/ Sq^^ T " l^

die Zeichen wie Morsepunkte und -striche mittels des Tasters tj ge-
geben. Sobald tg den Stromkreis der Batterie h^ schliesst, arbeitet
der Selbstunterbrecher r^ und die auf diese Weise durch p^ geschickten
intermittierenden Ströme werden durch s^ in Wechselströme umge-
wandelt, femer vom Kondensator C^ in die Femleitung Lg L^ und
von da durch den Kondensator C^ nach s^ Übermittelt, von wo sie
über Ol, u^, e,, E^, E^ und u^ den Rückweg zur Ausgangsstelle finden.
Die Aufgabe der vorgeschalteten Kondensatoren ist es, den Anschluss
an eine gewöhnliche, elektrische Telegraphen- oder Signalleitung zu
ermöglichen, wie dies beispielsweise Fig. 24 hinsichtlich einer Morse-
leitung ersichtlich macht. Die Schaltungsweise entspricht so ziemlich
derjenigen des Gatting ersehen phonischen Anmfes (Fig. 17 und 22),
und die Geis 1er sehe Röhre tritt genau an die Stelle des Anruf-
telephons. Eine Anrufvorrichtung, welche hörbare Zeichen gibt, müsste
der Anlage übrigens jedenfalls beigefügt werden, sollte sie lebensfähig

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen. 315

sein. Ob die Betriebsströme der Oeisl er sehen Bohren die Zeichen«
Impulse der auf derselben Linie hängenden gewöhnlichen Telegraphen
wirklich in keiner Weise störend zu beeinflussen vermögen, oder ob
diesfalls noch besondere Schutzmittel anzuwenden sind, femer auf
welche Distanzen mittels des in Fig. 24 dargestellten Lichttelegraphen
depeschiert werden könne, alles das lässt sich wohl erst im Wege
praktischer Versuche feststellen.

Soll den wirtschaftlichen Vorteilen, welche mit den verschiedenen
Doppel- oder Mehrfachbentitzungen einer und derselben Leitung ver-
bunden sind, näher nachgegangen werden, so stellt es sich ftirs erste
ausser Frage, dass in dieser Beziehung die Verhältnisse bei den
einzelnen Gattungen, wie sie in den Absätzen A bis F vorgeführt
wurden, keineswegs gleich liegen, und dass diese Verhältnisse auch
noch durch Zeit, Ort und andere Umstände der Anwendung mehr
oder minder einschneidende Aenderungen erfahren können. Zum
mindesten würde es mit nenneswerten Schwierigkeiten verbunden sein,
den Wert der einen oder anderen Anordnung genau einzugrenzen,
weil dasjenige, was sich davon ziffermässig berechnen lässt, nämlich
die Anschaffungs- und Unterhaltungskosten flOr die ersparten Leitungen
nicht immer allein massgebend ist, sondern zumeist durch weitere,
weniger konkrete Vorteile vermehrt oder ebenso durch betriebstechnische
Nachteile des Systems vermindert, ja vielleicht völlig aufgehoben werden
kann. Trotzdem dürfte es wenigstens hinsichtlich der meisten in die
Praxis eingedrungenen, vielverbreiteten gemischten Betriebe statt-
haft erscheinen, die rechnungsmässigen Kosten der durch das System
ersparten Leitungen gleichzeitig als den Minimalwert desselben anzu-
sehen. In diesem Sinne werden beispielsweise in Deutschland, wo
von den vorhandenen 47 250 km Bahnstrecken annäherungsweise 20 ^/o
mit Blocksignaleinrichtungen von ausschliesslich Siemens & Halske-
scher Anordnung versehen sind, welche unter die im Absätze A, Fig. 1,
besprochenen Doppelbenützungen zählen, für die zugehörige freie
Weckerverwendung zum Vor- und Rückmelden Leitungen im Aus-
masse von 9500 km erspart, was — für 1 km Leitung 110 Mark
mittlere Gestehimgskosten , 7,9 Mark jährliche Unterhaltung und eine
4,4 ^/o ige Verzinsung des Anlagekapitals angenommen — den Wegfall
einer einmaligen Ausgabe von 1045000 Mark und einer jährlich
wiederkehrenden Ausgabe von 116860 Mark bedeutet. Mit mehr als
doppelt so hohen Beträgen bewertet sich dieselbe Ersparnis für die
Eisenbahnen in Grossbritannien und Irland, da daselbst beiläufig
20000 km Bahnstrecken gleichfalls mit Blocksignaleinrichtungen aus-

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316 Kohlfüret.

gerüstet sind, deren Leitungen für den eigentlichen Block- und De-
blockierdienst sowie für den zugehörigen Vor- und Rückmeldedienst
gleichzeitig dienen. In ähnlicher Weise könnten femer wohl auch
fQr die gleichen oder verwandten Anlagen anderer Länder Ziffern
aufgestellt werden.

Weniger leicht lässt sich etwas Bestimmtes über den Wert der
im Absätze B angeführten «Signalanlagen auf Telegraphen-
leitungen** nachrechnen, da dieselben teils bereits veraltet und ver-
lassen, teils in nur geringem Umfange angewendet sind. Hingegen
gemessen die unter G zusammengefassten „Telegraphen auf Signa 1-
leitungen'' eine Verbreitung, die — was Mitteleuropa anbelangt —
grösser ist, als jene der soeben in Betracht gezogenen Blocksignal-
leitungen. Im Gebiete des Vereines Deutscher Eisenbahn-
verwaltungen, das bekanntlich die Bahnen Deutschlands, Oesterreich-
Ungarns, Rumäniens, einige niederländische und belgische Bahnen,
sowie die Wien- Warschauer Bahn umfasst, sind mit Beginn des ver-
flossenen Jahres 57445 km mit Läutewerksignalen (Olockensignalen)
ausgestattet gewesen, von welchen mindestens 80 ^/o gleichzeitig für
den Morsetelegraphenverkehr von Station zu Station oder nebstdem
auch als Streckentelegraphen ausgenützt werden. Durch die Doppel-
benützung dieser 45956 km Läutesignalleitungen bleibt sonach eine
ebenso lange für den Zugmeldedienst u. dergL dienende Morseleitung
erspart, hinsichtlich welcher unter Zugrundelegung der früher benützten
Mittelpreise die Anschaffungskosten sich auf 5055516 Mark belaufen
hätten und die Unterhaltungskosten nebst Eapitalsverzinsung jährlich
565258 Mark aufzehren würden.

Für die Wertberechnung der im Absätze D behandelten „Tele-
phonie auf Telegraphenleitungen" fehlen wieder nähere sta-
tistische Anhaltspunkte, wenn auch bekannt ist, dass mehrere auf
Grays „elektroharmonischen Telegraphen" (vergl. p. 278) und Edisons
„Phonoplex'* aufgebaute Anordnungen auf grossen amerikanischen Tele-
graphennetzen in Verwendung stehen, wo ihnen die Bolle von Viel-
fachtelegraphen zugewiesen ist. In Europa fehlen derartige Anlagen,
weil die Staatstelegraphenanstalten, für welche diese Ausnützung der
Leitungen lediglich in Betracht kommen könnte, fiirs erste — Eng-
land ausgenommen — Apparatsysteme vorziehen, welche dauernde
Zeichen gewähren, und weil die Vielfachtelegraphen für die europäischen
Verhältnisse sich im allgemeinen nicht gerade als ökonomisch günstig
erweisen. (Vergl. »Der ökonomische Wert des Duplex-, Quadruplex-
und Multiplexapparates; Zeitschrift für Elektrotechnick, Bd. III^ p. 390

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Die gemischten Betriebe auf Schwachstromleitungen. 817

und 439.) Dafür ist das Van Rysselberghesche System auch für
Europa höchst wertvoll geworden, wenn auch nicht in dem Masse, als
ursprünglich angehofiFt wurde. So schrieb La lumiere ^lectrique,
Bd. XIII, p. 520, nach den Moniteur beige vom 4. September 1884
beiläufig nachstehendes: „Die Tabelle der in der Welt bestehenden
2726779 km Telegraphenleitungen, welche, den Kilometer nur für
150 Frank angenommen, ein Kapital von 409016850 Frank reprä-
sentieren, gibt einen Fingerzeig über den Wert der Erfindung des
jungen belgischen Gelehrten. Wenn man die Unterhaltung des Drahtes
auf 10 *^/o anschlägt, so gibt dies einen jährlichen Aufwand von
40901685 Frank. Aehnlich, wären auch die erste Anschaffimg und
die Unterhaltung eines vollständigen Telephonnetzes der Welt zu ver-
anschlagen. Würde man nun das Telegraphennetz der Welt für die
gleichzeitige Ausnützung zum Telephondienst tauglich machen, so kann
man die bezüglichen Kosten, die Patenttaxen ungerechnet, auf 10 Frank
per Kilometer ansetzen, was zusammen eine Ziffer von 27267 790 Frank
ergibt. Unter der berechtigten Annahme, dass das zukünftige Tele-
phonnetz der Welt schliesslich ganz dieselbe Ausdehnung gewinnen
müsse, wie das Telegraphennetz, ergäbe sich durch die Anwendung
des Systems Van Rysselberghes ein Ersparnis zunächst von
381749060 Frank an Herstellungskosten nebst einem jährlichen Be-
trag von 40901685 Frank an Erhaltungskosten, wobei noch nicht
einmal in Rechnung gezogen ist, dass jede telephonische Uebertragung,
wenn sie sich in vollkommener Weise abspielen soll, einer doppelt so
grossen Anzahl von Drähten bedarf, als der Telegraphendienst* u. s. w.
Diese optimistischen, fast könnte man sagen chauvinistischen Voraus-
setzungen haben sich allerdings nicht erfüllt und konnten sich nie er-
füllen, weil sich die ökonomischen Vorteile des Van Rysselberghe-
schen Systems gerade bezüglich der vorliegend einzig und allein in
Betracht kommenden Doppelbenützung der Telegraphenleitungen für
die Telephonie sehr verringern oder auch in das Gegenteil umwandeln,
wenn das System auf Linien angewendet werden soll, die verhältnis-
mässig kurz sind und wo eine grosse Zahl Leitungsdrähte neben-
einander auf einem Gestänge laufen. Da in solchen Fällen, wie bereits
an anderer Stelle hervorgehoben wurde (vergl. p. 286), bei der Ein-
richtung auch nur einer einzigen Leitung für den Doppelbetrieb sämt-
liche Stationen aUer nebeneinanderlaufenden Leitungen mit den Siche-
rungsapparaten versehen werden müssen, langen die vom Moniteur
beige mit 10 Frank per Kilometer bemessenen Anschafi^gskosten
nicht im entferntesten aus, sondern diese Kosten erreichen oder über-

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318 Kohlfüret.

treffen wohl auch jene einer neuen Doppelleitung. Deshalb und weil
auch die Anhäufung einer grossen Zahl von Nebenapparaten in den
Aemtem aus mancherlei Oründen besser vermieden bleibt, wird unter
den oben vorausgesetzten Umständen die Errichtung eigener Telephon-
femleitungen vielfach vorgezogen. Immerhin ist die Verbreitung des
Van Rysselbergheschen Systems bei den interurbaren Telephon-
anlagen, sowohl in Europa als insbesondere auf den langen Linien
der amerikanischen Telegraphengesellschaften, eine grosse, doch liegen
dafür keine genauen ziffermässigen Daten vor. Letzteres gilt auch
hinsichtlich der auf Eisenbahn-Morseleitimgen eingerichteten Telephon-
anlagen (p. 297), sowie in betreff der unter E und F behandelten Tele-
phonanordnungen auf reinen oder mit Telegraphen kombinierten Signal-
leitungen. Es lässt sich hinsichtlich dieser Anwendung lediglich
feststellen, das in jenen Ländern, wo für die Hauptbahnen „durch-
laufende Liniensignale'' (Läutewerkssignale, Glockensignale) ge-
setzlich vorgeschrieben sind, wie in Deutschland und Oesterreich-Üngam,
die im letzten Decennium neu erbauten Läutesignalleitungen (Glocken-
leitungen) in der Regel gleichzeitig auch für den Strecken- und Hilfs-
dienst mit Telephonen ausgerüstet und zu deren Betrieb mitbenutzt
werden. Hingegen verdienen hier etwa einige Beobachtungen nach-
getragen zu werden, die vielleicht künftighin zu Entwickelungen führen
können, durch welche die Anwendung gewisser Doppelbenützungen
wesentlich gefördert würde.

In der Elektrotechnischen Zeitschrift vom 30. Oktober 1891
(p. 580) gibt 0. Saal die eigentümliche Beobachtung bekannt, dass
bei den Versuchen mit einer improvisierten Morseleitung, an die im
Sinne des Schaltungsschemas Fig. 16 Telephone angeschlossen waren,
ein direkt in die Leitung eingeschalteter Morsefarbschreiber (ein so-
genannter Enickhebel, für Ruhestrom) mit den Telephonen mitarbeitete.
Derselbe gab nämlich nicht nur den phonischen Aufruf wieder, sondern
er übertrug auch, wenn auch undeutlich, das gegen das Mikrophon
Gesprochene. Eine ähnliche Erscheinimg berichtete Fr. Bechtold,
Telegrapheninspektor der Oesterr. Nordwestbahn, am 9. März 1892
in einer Versammlung des Elektrotechnischen Vereins in Wien (vergl.
Zeitschrift für Elektrotechnik 1892, p. 164). Als derselbe mit trag-
baren Telephonapparatsätzen (vergl. Fig. 21 und 22) auf einer nach
Fig. 7 angeordneten LäutesignaUeitung (Glockenleitung) Proben vor-
nahm, kam es vor, dass die Beamten einer Nachbarstation II, Fig. 7,
welche von den Versuchen keinerlei Kenntnis besassen, zu ihrer grössten
üeberraschung aus dem Morserelais R^ heraussprechen hörten, und

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Die gemischten Beiriebe auf Schwachstromleitungen. 319

zv^ar so deutlich, dass sie aus der Klangfarbe die sprechenden Per-
sonen erkannten. Ueber einen dritten Fall, der auf einer 72 km langen,
zwischen Laibach und Oottschee neuerrichteten Morseleitung beobachtet
wurde, herichtet Oskar Wehr in der „Zeitung des Vereines Deutscher
Eisenbahn Verwaltungen'*, Jahrg. 1894, Nr. 51. In die benannte Leitung
sind im Ruhestrom 13 Morsestationen eingeschaltet, ausserdem aber
auch an 3 Haltestellen und den 3 ihnen übergeordneten Stationen,
zusammen also an 6 Stellen der Leitung Telephonapparatsätze nach
Fig. 17, bezw. 21 mittels Kondensatoren angeschlossen. Bei der sonst
anstandslosen Abwickelung dieser zwei Betriebe hat man wiederholt
Gespräche von allen 6 Sprechstellen in den Morsestationen am
Morserelais deutlich mithören können. Die Lautwirkung und Ver-
nehmbarkeit erhöht sich noch ganz wesentlich, wenn der Beobachter
das Ohr anstatt an das Relais, direkt auf die aus gut trockenem Eichen-
holze hergestellte Telegraphentischplatte legt. In diesen wie in allen
früheren Fällen konnte das Mitsprechen unter anscheinend ganz gleichen
Umständen doch nur zeitweilig und ausnahmsweise beobachtet werden,
ohne dass es, wie es scheint, bisher gelungen ist, die Bedingungen
festzustellen, unter welchen sich die im Ruhestrom befindlichen Elektro-
magnete für beide Betriebsformen gleichmässig geeignet erweisen.
Wenn diese Bedingungen einmal erkannt und Apparate konstruiert
sein würden, welche sich je nach Wunsch oder Bedarf als telegraphische
oder als telephonische Empfanger benützen lassen, hätte dies gewiss
eine wesentliche Erweiterung und Vermehrung des gemischten Be-
triebes, namentlich für die Zwecke der Armeen und Eisenbahnen
zur Folge.

Als endlicher Abschluss der vorstehenden Darlegungen möge nur
noch die Bemerkung gestattet sein, dass es eine Reihe von Gebieten
der Wissenschaft oder der öffentlichen Wohlfahrt gibt, wie beispiels-
weise die Astronomie, die Meteorologie, die Hydrotechnik u. s. w.,
welche zu ihrem Gedeihen eines ausgedehnten, systematischen Nach-
richtendienstes bedürfen, fUr den ihnen derzeit in der Regel nur spär-
Uche, zumeist ganz unzureichende Hilfsmittel zur Verfolgung stehen;
es Hesse sich nun wohl die Frage aufwerfen, ob es nicht möglich wäre,
durch eine praktische Anwendung von gemischten Betrieben auf den
bestehenden Telegraphenleitungen mit verhältnismässig sehr bescheidenen
Kosten dem gedachten Nachrichtendienste einen Vorschub zu leisten,
wie er nur immer gewünscht werden könnte. Es sind ja in allen
Städten, wo, oder zunächst welchen sich astronomische Institute, hydro-
technische Aemter oder dergl. befinden, ausnahmslos eine grössere oder

Sammlang elektrotechnischer Vorträge. I. 22

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320 Kohlftlrst.

geringere Zahl von direkten Telegraphenlinien für den öffentlichen
Depeschenverkehr vorhanden, die sich durch Ergänzung nach einem
oder dem anderen der in den Absätzen D, E, F erläuterten Systeme
ohne jegliche Beeinträchtigung der bisherigen Ausnützung zu einer
Nebenverwendung im angedeuteten Sinne heranziehen Hessen. An-
scheinend sind es lediglich zwei gewichtige und nicht unberechtigte
Bedenken, welche seitens der massgebenden Behörden gegen derartige
Ausführungen, die doch nur ganz einfach und billig sein dürfen, er-
hoben werden könnten, nämlich die unverbürgte Wahrung des De-
peschengeheimnisses, d. h. die etwaige Möglichkeit des Mitlesens und
der Zuwachs von Fehlerquellen, welchen die Telegraphenleitungen durch
die Kondensatoranschltisse phonischer Aemter erleiden, da die letzteren
behufs günstigen Betriebes und schon aus wirtschaftlichen Gründen
vor den telegraphischen Endämtem einzuschalten kämen. Beide diese
störenden umstände Hessen sich aber ersterenteils vielleicht mit Hilfe
von Differenzialinduktoren , andemteils durch besonders empfindliche,
sicher wirkende Blitzschutzvorrichtungen zureichend bekämpfen. Für
alle Fälle hätte es hohen Wert, wenn die vorgedachten Institutionen
einer vollen, dauernden Nutzniessung des ganzen Telegraphennetzes
eines Bezirkes, einer Provinz, eines Landes oder Reiches teilhaftig ge-
macht werden könnten, und hiezu scheinen immerhin durch Anwendung
des gemischten Betriebes Mittel und Wege geboten zu sein.

•3«^

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Die elektrischen Transformationsmethoden.

Von
Ingenieur C. P. Feldmann, Köln-Ehrenfeld.

Mit 31 Abbfldangen.

1. Allgemeines. Alle sogenannten Stromerzeugungsmethoden
sind eigentlich ümformungsmethoden ; denn wir sind nicht im stände,
Energie irgendwelcher Art zu erzeugen; alles, was uns möglich ist,
beschränkt sich darauf, Energie aus einer ihrer Erscheinungsformen
in eine andere überzuführen. Das Studium der Transformationsmethoden
im allgemeinen imifasst also unsere gesamten Kenntnisse in allen
Zweigen der angewandten und spekulativen Naturwissenschaften. Aber
selbst die Beschränkung auf die elektrischen Transformationsmethoden
ergäbe noch ein viel zu umfangreiches Thema; sie würde ausser den
elektrischen Umformern

die Dynamos als mechanisch-elektrische,

die Motoren als elektrisch-mechanische,

die Elemente und Accumulatoren als elektrisch-chemische,

die Lichtquellen als elektrisch-thermische
Transformatoren mit einschliessen.

Hievon wollen wir nur die elektrisch-elektrischen Umformungen
betrachten und dabei die Grenzen des Gebietes der elektrisch-mecha-
nischen und mechanisch-elektrischen Umformungen nur da überschreiten,
wo die Interessen des von uns zu durchforschenden Gebietes der elek-
trisch-elektrischen Umformungen dies gebieterisch erheischen.

2. Zweck und Einteilung. Der Zweck aller Transformation
ist die Umwandlung aus einer Form in eine andere, zweckmässigere.

Dies gilt auch für die Transformation elektrischer Energie. Da
aber die Leistung einer Energiequelle gegeben ist durch das Produkt

Summlnng elektrotechnischer Vorträge. I. 23

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322 C. P. Feldmaim.

aus der Stromstarke I, der Klemmenspannung E und dem cos der
äquivalenten Phasenverschiebung f zwischen beiden, kann die elektrische
Umformung sich erstrecken

a) auf Herstellung zweckmässigerer Werte der Spannung E,

b) auf Herstellung zweckmässigerer Werte des Stromes I,

c) auf Herstellung zweckmässigerer Werte der Verschiebung f.
Damit sind aber die elektrischen ümformungsmethoden in dem

vorerwähnten beschränkten Sinne noch keineswegs erschöpft; denn die
£ME E in GGS Einheiten ist gegeben durch die Beziehimg E = E . Z . N . oo,
in welcher E den Eapp sehen Formfaktor, Z die Zahl der in Serie
geschalteten Drähte, N die Eraftlinienströmung, (>» die Zahl der sekund-
lichen Perioden bedeuten, und es sind somit weitere ümformungs-
methoden möglich:

d) zur Herbeifllhrung zweckmässigerer Werte des Formfaktors E^

e) zur Herbeiführung zweckmässigerer Werte des Eraftlinien-
stromes N,

f) zur Herbeiführung zweckmässigerer Werte der Periodenzahl co.
Die Umformung unter d) kann so aufgefasst werden, dass sie

sowohl die Umwandlungen der Form der periodischen Eurven als die
Umwandlung der Stromart in zweckmässigere Formen und Arten umfasst.

3. Umwandler der Elemmenspannung. Eüeher gehört als
einfachster und zugleich typischer FaU der ruhende Wechselstrom-
transformator, dessen Diagranun in Fig. 1 dargestellt ist. Er ist da-
durch charakterisiert, dass auf einem Eisenkern zwei Bewickelungen
angebracht sind, von denen die primäre mit Wechselstrom von be-
stimmter Periodenzahl gespeist wird, während in der sekundären unter
dem Einflüsse des hiedurch geschaffenen Wechselfeldes eine Wechsel-
spannung von derselben Periodenzahl erzeugt wird.

Der der Primärspule zugeflihrte Strom muss sowohl die Nutz-
leistung als die Effektverluste decken; er muss also eine Eomponente
besitzen, die in der Richtung der EME liegt. Ausserdem aber muss er
zur Erzeugung des Wechselfeldes eine wattlose Eomponente besitzen, die
senkrecht auf der EME steht und deren Orösse sich leicht aus den Dimen-
sionen und der Permeabilität des magnetischen Ereises berechnen lässt
Die Wirkimg der stets vorhandenen Streuung kann dann nach Eapp^)
so aufgefasst werden, dass zu dem beiden Spulen gemeinsamen Felde N
noch zwei Felder hinzukommen, und zwar ein positives N,, welches

') Transformatoren für Wechselstrom und Drehstrom p. 95.

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Die elektrischen Transformationflmethoden.

323

die primäre, und ein negatives N^, welches die sekundäre Spule

durchsetzt.

Bedeutet in Fig. 1^) Oij den Sekundärstrom, Oe^g die sekundäre
Klemmenspannung, e)fi^ den Spannungsverlust im Widerstand der sekun-
dären Spule, so muss die dem nega-
tiven Streufelde N, entsprechende
6egen-EME der n^-Windungen

e^ = 4,44 OD n^N^ . 10"«
senkrecht auf i^ stehen und so
gerichtet sein, dass sie die Ab-
nahme von ig zu verhindern strebt;
sie muss also in Fig. 1 durch
Oe.2 dargestellt sein. Das nütz-
liche Feld N muss dann im stände
sein, eine EME

e, = 4,44c^n,N.10-»

zu erzeugen, welche den EM-Kräf-
ten eB2 und e,^ gerade das Gleich-
gewicht hält. Die in der Sekun-
därspule induzierte EMK muss
also im Diagramm durch Oe^
gegeben und, wie man erkennt,
gegen den Sekundärstrom ver-
schoben sein, trotzdem induk-
tionsfreie Belastung angenommen
wurde.

Die sekundär induzierte EMK
kann nur durch die wattlose Kom-
ponente i^ des Leerstromes io hervorgerufen sein, die senkrecht zu ihr
steht und ihr um 90^ voreilt; die primär induzierte EMK

e^ = 4,44 OD n, . N . 10^^

dagegen muss dem Strom i^, wieder um 90® voreilen und somit
genau in der Verlängerung Oej von Oe, liegen. In der Richtung Oej
muss auch die Wattkomponente ih des Leerstromes liegen, die, mit e^
multipliziert, gerade die Leerverluste ergibt ; _und der Leerstrom selbst
muss somit die Resultante Oio aus 0\fi und Oih sein.

^) Nach Fig. 52 aus Kapp p. 97 entworfen.

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324 C. P. Feldmann.

Der primäre Nutzstrom i^ = — — i^ = Iq i^ ist dem sekundären ig
genau entgegengesetzt gerichtet und ergibt zusammen mit dem pri-
mären Leerstrom i^ den primären Gesamtstrom ii> — ^ig, der im

°i

Diagramm durch Oi^ dargestellt ist. Dieser Strom erzeugt im Wider-
stände der primären Spule den Spannungsverlust Oa und durch das
Streufeld N^ die EM-Gegenkraft e.i = 4,44 eo n^Nj . ^o"® = Öe„.

Die Klemmenspannung, die dem Transformator primär zuzu-
führen ist, muss also im stände sein, der primär induzierten EMKOe^,
dem primären Spannungsverluste Oa und der primären Selbstinduk-
tionskraft Oe,i gleichzeitig das Gleichgewicht zu halten; sie ist also
die Resultante Oe^i dieser drei EME und zeigt sich wegen der Streu-
ungen verschoben gegen sämtliche Ströme und Spannungen des Dia-
grammes.

Das Diagramm ist im Interesse der Einfachheit so dargestellt

worden, dass sämtliche primären Grössen mit dem Faktor — — mul-
tipliziert sind ; es hätte sonst statt des Diagrammes der Ströme i^, i^ i^
das Diagramm der Ampere Windungen gezeichnet werden müssen.

Man erkennt sofort, dass der Transformator nicht nur die ur-
sprünglich beabsichtigte Umformung der hohen ihm zugefUhrten Span-
nung Cki des Verteilungsnetzes in die niedrigere Yerbrauchsspannung e^o
an seinen Klemmen im Verhältnis der Windungszahlen vollzieht, son-
dern dass gleichzeitig auch die Ströme angenähert im umgekehrten

Verhältnisse — — umgeformt werden. Zugleich vollzieht sich auch je
n,

nach der Grösse der Belastung, und zwar auch bei induktionsfreier
sekundärer Belastung, selbstthätig eine gewisse Umformung der Phasen-
verschiebung des primären Stromes gegen die Klemmenspannung und
der Ströme und Spannungen gegeneinander. Der ruhende Wechsel-
stromtransformator formt also bei konstantem Felde und konstanter
Periodenzahl wesentlich nur die Ströme und Spannungen, in geringem
Masse aber auch die Winkel der Phasenverschiebungen um.

Hält man nun, wie dies bei Beleuchtungsanlagen meistens der Fall
ist, die primäre Klemmenspannung der Transformatoren konstant, so
stellt Fig. 2 den normalen Verlauf aller charakteristischen Grössen dar.
Man erkennt, dass der Transformator nur zur Erzielung zweckmässi-
gerer Werte der Spannung eingeführt wurde, und dass die nebenbei
erzielte Umformung der Stromstärke, die meistens eine beträchtliche

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Die elektrischen Transformatioiismethoden.

325

Erhöhung derselben bedeutet, als notwendige Folge des Gesetzes der
Erhaltung der Energie mit in den Kauf genommen wird. Das Dia-
gramm zeigt auch die Veränderung des Umsetzungsverhältnisses und
der primären Phasenverschiebung f^ mit wachsender Belastung.

4. Ruhender Transformator zur Umformung des Stromes.
Es gibt aber auch Beleuchtungssysteme, bei denen man den Strom
konstant halten will und bei welchen eine zweckmässige Umformung
der Spannung des ganzen Systems nur gewünscht wird, damit der
Strom konstant gehalten werden kann. Ein solches System ist die
Beleuchtung mittels in Serie geschalteter Drosselspulen oder Trans-

Fig. 2.

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formatoren, das durch die von der E.A.G. Helios ausgeführte Be-
leuchtungsanlage am Kaiser Wilhelm-Kanal zu neuem Leben erweckt
wurde.

Bei dieser Anlage handelte es sich darum, die Konstanz des
Stromes zu sichern, selbst wenn einzelne Glühlampen sprangen oder
wenn durch die Unbill der Witterung mehrere derselben gleichzeitig
zu Grunde gingen. Man hat deshalb die Glühlampen zu 25 Volt
25 Kerzen, die in Entfernungen von je 250 m etwa aufgestellt sind,
einzeln an die Sekundärklemmen von kleinen 80 Watttransforma-
toren angeschlossen, deren Primärspulen zu 250 Stück in Serie ge-
schaltet sind. Der Stromkreis verbraucht also nutzbar 6250 Volt und
verzehrt ausserdem in seinem Widerstände 1250 Volt, so dass in der

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326

C. P. Feldmann-

Centrale 7500 Volt erzeugt und auf dünnen Leitungen 50 km weit
geführt werden können. Jede Lampe hat dabei nur 25 Volt, und von
den 250 in Serie geschalteten Lampen können etwa ein Viertel gelöscht
werden, ohne dass der Strom merkbar yariirt. Primär- und Sekundär-
spule der Transformatoren sind identisch und
zu einer einzigen Spule verschmolzen, d. h. es
sind nur parallel zu den Lampen geschaltete
Drosselspulen. Das Diagramm der dabei ver-
wendeten Drosselspulen ist leicht zu entwerfen;
man muss nur bedenken, dass dieselben so
gebaut sind, dass sie, gleichgiltig ob die
Glühlampe brennt oder nicht, primär unge-
fähr denselben Strom aufnehmen müssen; man
muss also den Spulenstrom i^, der um fast genau 90^ gegen den
Lampenstrom ii verschoben ist, gross gegenüber dem Lampenstrom i|
machen; der Gesamtstrom ist dann J, die Klemmenspannung einer
Lampe ist E; die Klemmenspannung der Drosselspule bei durchge-
branntem Kohlenfaden E^ und es verhält sich, sofern der magnetische

E' J
Widerstand konstant bliebe, ^=- = -r— .

Üi Im

Da aber der magnetische

Widerstand bei der grösseren Zahl von Amp^rewindungen , die dem

grösseren Strome J entsprechen, grösser wird, die Ejrafblinienzahl also

E' J

langsamer wächst als der Strom, ist -=- <C - — •

Jli Im

Hat man z. B. fünf

Lampen in Serie geschaltet (Fig. 4 a), von denen zwei gelöscht werden
sollen, so gilt das Diagramm Fig. 4b und man erkennt, dass bei

^*^s

passender Wahl der Verhältnisse sich eine fast vollkommene Konstanz
von E für konstanten Strom J trotz der allerdings beschränkten Lösch-
barkeit erreichen lässt.

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Die elektrischen Transformationsmethoden.

327

Fig. 5.

Dies ist dann der Fall, wenn die Differenz ££^ klein, z. B.
= 0,02 bis 0,04 E ist. Man kann dann E konstant halten und den
Strom J sich etwas verringem lassen; stets aber wird man hier bei
fortschreitender Löschung eine Verschiebung des ganzen Systems von
Vektoren bei allmählich wachsendem Verschiebungswinkel f erhalten,
entsprechend dem wachsenden Ersätze des Nutzwiderstandes der Lampe
durch die Reaktanz der Drosselspulen. Analog den vorerwähnten
Drosselspulen verhalten sich Serientransformatoren mit voll ausgebildeten
Primär- und Sekundärspulen, wie Alexander Rothert^) gezeigt hat.

Fig. 5 stellt den neuesten Umwandler dar, den El ihn
Thomson^) nach diesem Prinzip gebaut hat. Die zwei Drossel-
spulen KK', von denen die obere etwas schwerer ist, sind in Serie
geschaltet und auf denselben Kern C ge-
bracht; sie neutralisieren einander, da
sie entgegengesetzt gewickelt sind, in
der normalen Stellung, bei der sämt-
liche Lampen l im Serienkreise brennen.
Erlischt eine der Lampen, so würde der
Strom etwas anwachsen, wenn die Spulen
sich nicht unter der Wirkung des stär-
keren Stromes etwas abgestossen und
voneinander entfernt hätten. Dadurch
neutralisieren sich ihre Wirkungen nicht
mehr vollkommen, und es kann eine ^
Drosselung yon solcher Grösse eintreten,
dass der Strom wieder auf seinen nor-
malen Wert abnimmt. Die Bewegung der Spulen wird dabei durch das
System von Rollen P, P', Pg, Pg vermittelt, von denen P lose auf der
Spindel sitzt. Wächst der Strom durch Eurzschluss oder dergl. über-
mässig an, so stösst die herabsinkende Spule E^ an den Anschlag e,
der mittels des Hebels L den Eontakt F unterbricht.

Auch der von Elihu Thomson beschriebene Transformator
(Fig. 6) mit einem magnetischen Nebenschluss zur Erzeugung besonders
starker Streuung ist auf ähnlichem Prinzipe aufgebaut^). Sein Dia-
gramm lässt sich aus Fig. 1 entwickeln, indem man e^i und e^ sehr
gross wählt. Man erkennt dann, dass für wachsenden Wert des sekun-
dären Stromes i^ die Werte von e^i und eB2 zunehmen und somit für

^) Elektrotechn. Zeitschrift 1896, p. 142.
^ Elektrotechn. Zeitschrift 1894, p. 603.
») Centralbl. för Elektr. 1889, p. 111 f.

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328

C. P. Feldmann.

Fig. 6.

konstanten Wert yon eki die Werte von e^ stark abnehmen. Dies ist
aber gerade der Zweck des Transformators, der dazu dienen soll, in
Serie geschaltete Bogenlampen zu betreiben, die mit Eurzschlussvor-
richtung versehen sind.

Sind alle Lampen kurz geschlossen, so hat der Sekundärstrom
seinen maximalen Wert, die Klemmenspannung ihren minimalen; brennen
alle Lampen, so ist der Sekundärstrom minimal, die
Klemmenspannung maximal. Bei passender Wahl
Yon ];« , 0.1 und e^ kann also bei konstantem Werte
von e^i eine angenäherte Regulierung auf kon-
stanten Strom ig erzielt werden. Auch hier tritt
allerdings wegen der yariablen Reaktanz eine
Variation der Phasenverschiebungen ein. Haupt-
zweck war hier jedoch die Regulierung auf kon-
stanten Strom. Der letzte Transformator formte
dabei auch noch bis zu einem gewissen Grade
den Kraftlinienfluss N um.

5. Umformung der Phase. Bei Ver-
teilungsanlagen werden die Leitungen und Ma-
schinen durch den wattlosen Strom zuweilen stark
belastet. Um diesem Uebelstande zu entgehen,
hat Swinburne zuerst die Anwendung von Kondensatoren vorge-
schlagen, deren wattlose Ströme den Nutzströmen um 90 ^ voreilen und
die somit im stände wären, eine Verringerung oder vollkommene Auf-
hebung der resultierenden wattlosen Ströme zu bewirken. Die Prophe-
zeiung Swinburnes, dass bald keine Wechselstromcentralen ohne
Kondensatoren sein würden, hat sich jedoch nicht erfüllt, weil es sehr
schwierig ist, grössere Kondensatoren fQr hohe Spannungen zu bauen,
die auf die Dauer halten, fabrikmässig herstellbar und dabei massig
teuer sind. Dagegen hat das Studium der Kondensatorerscheinnngen
allerlei interessante Erscheinungen zu Tage gefördert, von denen einige
hier besprochen werden sollen.

Als Ferranti seine Centrale in Deptford in Betrieb nahm,
zeigte es sich, dass er um so weniger Erregung brauchte, je mehr Kabel
eingeschaltet waren, oder mit anderen Worten, dass er bei konstanter
Erregung um so mehr Spannung erhielt, je mehr Kapazität er durch
Zuschalten von Kabeln in seinen Stromkreis einfügte. Die Erklärung
gibt das Diagramm Fig. 7, das Kapp^) entworfen hat.

') Transformatoren für Wechselstrom nnd Drehstrom p. 116, Fig. 71.

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Die elektrischen TransformatioDsmethoden.

329

In diesem Diagramm bedeutet OS die Eurzschlussspannung, d. h.

jene im Verhältnis — ^ reduzierte Spannung, die primär aufzuwenden

ist, damit die durch ein Amp^remeter kurzgeschlossene Sekundärwickelung
gerade den Sekundärstrom liefert; oS bedeutet den auf die Sekundär-
wickelung reduzierten gesamten Eupferverlust in beiden Bewickelungen,

also oS = Oa . — — + e,' e^a aus Fig. 1. Schlägt man dann aus 0 und

o Kreise mit dem Radius oe^ (Fig. 1), so trennt der Vektor OA J. OS
das Diagramm in zwei Teile. Der Teil links von OA entspricht induk-
tiver Belastung, der Teil rechts entspricht Belastung durch Kapazität

Fig. 7.

und ergibt jenseits des Vektors OB Spannungserhöhung. Für die Vor-
eilung ^^ ist die Spannungserhöhung e^*e^\ für die Verzögerung f
ist der Spannungsabfall e^ea; fUr die Voreilung ^^ heben sich Ka-
pazität und Eigenimpedanz des Transformators gerade auf.

Der Ferrantieffekt ist also, wie zuerst Sahulka nachgewiesen
hat, eine einfache Folge des Zusammenwirkens der Kapazität der Kabel
und der Streufelder der Transformatoren. Kompliziertere Erscheinungen,
Ober die ich ^) an anderer Stelle berichtet habe, zeigen sich, wenn man
Kondensatoren in den Sekundärkreis der Transformatoren einschaltet;
es sind dies die besonders von Pupin, Rosa, Bedell und Crehore
untersuchten Resonanz- und Konsonanzerscheinungen, denen auch der
Neustadt-Effekt beizuzählen ist. Letzterer besteht darin, dass beim
Ausschalten eines kleinen Kondensators im Reste des Netzes eine Span-

0 FeldmanD, Elektrotechn. Zeitschrift 1897, p. 94.

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330

C. P. Feldmann.

nungserhöhung eintritt, weshalb man bei konzentrischen Kabeln den
Innenleiter zuerst aus-, den Aussenleiter zuerst einschalten soll.

Eine weitere wichtige Thatsache, die zuerst durch Swinburne
und Mordey erwähnt, dann von Dolivo-Dobrowolski und Lah-
me y er praktisch angewendet wurde, ergab die Beobachtung, dass
übererregte Synchronmotoren sich wie Kondensatoren verhalten. Hierauf
kommen wir jedoch noch beim rotierenden Transformator zurück.

6. Ruhender Transformator zur Umwandlung des Form-
faktors. Der Formfaktor hängt, wie zuerst Kapp nach^gewiesen hat,
in hohem Masse von dem Verhältnis der Polbreite zur Teilung ab;
6r ist von hohem Einflüsse auf die Verluste von Transformatoren, von
merkbarem Einflüsse auch auf das Funktionieren der Bogenlampen

Fig. 8.

und der Motoren. Die reine Sinuslinie, die den Diagrammen stets zu
Orunde gelegt wird, wird selten erreicht. Und selbst, wenn sie z. B.
bei Leerlauf erreicht ist, wird sie sich bei Belastung der Maschine
durch Apparate mit Hysteresis, durch Kondensatoren oder durch den
innerhalb einer Periode stark variierenden Widerstand von Bogen-
lampen sehr bedeutend ändern. Fig. 8 stellt einige Kurven dar, die
€. P. Steinmetz ^) beobachtet hat. Man erkennt dabei, dass der von
der Dynamo gelieferte Strom nahezu sinusförmig verläuft, dass aber
die Klemmenspannung am Bogen stark eingesattelt ist und keine Spur
der Sinuslinie mehr erkennen lässt. Der Grund hiefOr ist, wie Stein-
metz angegeben hat, der innerhalb der Periode wechselnde Widerstand

^) Elektrotechn. Zeitschrift 1892, p. 567; siehe auch Yoit, Der elektrische
Lichtbogen p. 55.

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Die elektrischen Transformationsmethoden. 331

des Bogens. Frith^) hat auch gezeigt, dass weitere Veränderungen
der Eurvenform durch Vorschaltwiderstände eintreten.

Diese Aenderung des Formfaktors ist keineswegs erwünscht; sie
ist nur nicht zu vermeiden und muss mit in den Kauf genommen
werden; aber eben weil sie stets auftritt, darf die ursprüngliche Form
der Kurven durch wichtigere üeberlegungen festgesetzt werden. Unter
diesen Erwägungen tritt allmählich die Frage der Motoren mehr und
mehr in den Vordergrund; Kolben, Rössler und Wedding haben
den Einfluss des Formfaktors auf Motoren untersucht und dabei ge-
funden, dass sinusförmige Kurven geringere Anlaufstromstärken und
etwas höhere Wirkungsgrade ergeben. Was uns hier vor allem inter-
essiert, ist der Einfluss des ruhenden Transformators auf die Umge-
staltung des Formfaktors und sein Verhalten gegenüber Kurven mit
verschiedenen Formfaktoren. Ich selbst habe hierüber eine Arbeit
veröfFendicht *), bei der die Kurven jedoch leider falsch und nur die
Schlüsse brauchbar sind; dann haben Rössler und Wedding und
zuletzt Beeton, Taylor und Barr Untersuchungen angestellt; alle
Untersuchungen stimmen darin überein, dass bei gleichem EflFektivwert
die spitzen Kurven mit grösserem Formfaktor entsprechend der kleineren
Mazimalinduktion kleineren Hysteresisverlust bewirken. Beeton,
Taylor und Barr glauben ausserdem noch experimentell nachge-
wiesen zu haben, dass die Wirbelstromverluste vom Formfaktor fast
vollkommen unabhängig sind. Für reine oder überwiegende Licht-
anlagen hätten also die spitzen Kurven Anspruch auf eine gewisse
Bevorzugung. Infolge ihrer variablen Permeabilität und infolge der
Hysteresis veiiLndern auch die Transformatoren selbst die Kurvenformen
derart, dass sie aus einer sehr unregelmässigen Klemmenspannung eine
viel weniger unregelmässige Induktionskurve ergeben^).

Diese Umwandlungen des Formfaktors bei ruhenden Transfor-
matoren sind alle nur von untergeordneter Bedeutung; sie sind alle
nicht direkt beabsichtigt und deshalb auch nicht als Transformationen
zur Herbeiführung zweckmässigerer Werte anzusehen. Die Umwand-
lung, die der Bogen selbst hervorruft, indem er aus einer spitzen
Kurve der EMK eine flache sich selbst zu erzeugen versucht, grenzt
allerdings hier an, eben weil sie die zweckmässigere ist.

Eine reine Transformationsmethode dieser Art ist jedoch die von

') Electridan 87, p. 817.
^ Elektrotechn. Zeitschrift 1895, p. 478.

») Vergl. z. B. Fig. 3B und Fig. 4F Electrician, London, Bd. 87, p. 78,
spitze und stumpfe Karven.

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332

C. P. Feldmann.

Scott vorgeschlagene Umwandlung von Zweiphasenstrom in Drei-
phasenstrom durch Anlegung der einen Phase vom Werte

el/aT

die Mitte der anderen Phase vom Werte e (Fig. 9 u. 10). Dieses Trans-
formierungssystem ist in grossartigem Massstabe bei der Niagara-
anlage zur Anwendung gekommen, weil man die Maschinen als Zwei-
phasenmaschinen bauen, die Femleitung aber mit Dreiphasenströmen
betreiben wollte. Zwischen den Punkten ab, bc, ac ergeben sich
nämlich ohne weiteres drei um 120^ gegeneinander verschobene

Fig. 9. u. 10.

VSAA/WWW

i^VVWWSr*

jAVWWV /WWWV

Ströme. Das System ist auch ohne weiteres anwendbar auf Dynamo-
maschinen mit zwei um eine halbe Periode versetzten Armaturen, von

denen die eine die EMK

j|/3"

erzeugt und an die Mitte der anderen

mit der EMK e angeschlossen ist. Aber solche Armaturen ergeben,
wie auch die Transformatoren mit unsymmetrischer Belastung, leicht
unsymmetrische Spannungsverteilungen.

Hierhin sind auch die verschiedenen Vorschläge zur Erzeugung
eines Drehfeldes zu klassifizieren, also alle von Tesla und Ferraris
angegebenen Methoden zur Erzeugung der Eunstphasen durch Parallel-
schaltung eines induktionsfreien Stromkreises mit einem Kreise, der
Induktanz oder Kapazität enthält. Hieher gehört auch die von D^ri^)
vorgeschlagene Anordnung zur Erzeugung eines künstlichen mehr-
phasigen Drehfeldes (Fig. 11). Die erste Bewickelung I führt den
ursprünglichen Wechselstrom, die dritte führt einen um 60^ ver-
schobenen Strom in umgekehrter Richtung; die zweite Bewickelung

') Elektrotechn. Zeitßchrift 1894, p. 353.

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Die elektrischen TransformationsmethodeD. 333

besteht aus zwei gleichen Teilen, von denen der eine den Strom I in
umgekehrter Richtung, der andere den Strom II führt. Es ist dann
das Feld II gegen I um 180-60
= 120 ^ Feld m gegen I um
180 + 60 = 240« verschoben.
Damit der Strom III um 60 «
gegen I verschoben werde,
wird solange Reaktanz zuge-
fügt, bis der Leitungsfaktor
= 0,5 ist; die Wickelung A3 E»
erhUt dann bei doppelter

Eemmenspannung denselben "" — T'^^^g"^ a a a aa^a /^
Maximalwert des Stromes wie I ^ ^ " ^^

bei einfacher Spannung. Das
entstehende Feld ist somit ein künstliches dreiphasiges Drehfeld. Hiemit
haben wir uns wieder dem Gebiete des rotierenden Transformators ge-
nähert, auf den wir nunmehr eingehen wollen.

7. Der rotierende Transformator. Der bekannteste der-
selben ist ein Satz gekuppelter Gleichstromdynamos, von denen die
eine als Motor z. B. von einem 500 Voltnetze läuft, während die
andere als Dynamo eine Lichtanlage mit 100 Volt speist. Die üeber-
setzung ist dabei 1 : 5 und die Stromstärken verhalten sich auch hier
angenähert umgekehrt proportional dem üebersetzungsverhältnisse; man
könnte die Analogie noch weiter treiben, man könnte sogar darauf
verweisen, dass hier zwar in den äusseren Kreisen der Leitungsfaktor
gleich 1 ist, aber trotzdem sich auch eine zweimalige Umformung des
Formfaktors insofern vollzieht, als der Kommutator zuerst den 500 Volt-
strom in mehrphasigen Wechselstrom umwandelt und dann den im
Anker der Dynamo zirkulierenden Wechselstrom für den Beleuchtungs-
kreis wieder sammelt, und indem er ihn übereinanderdeckt, den Gleich-
strom abzugeben ermöglicht. Dieser Fall liegt jedoch etwas ausser-
halb des Rahmens der hier zu betrachtenden Vorgänge.

Ein rotierender Transformator allgemeinster Art ist jedoch auch
der Induktionsmotor. Er nimmt Wechselstrom von bestimmter
Spannung und Periodenzahl in seiner primären Wickelung auf und
wandelt ihn in Wechselstrom anderer Spannung, anderer Stromstärke
und Phasenverschiebung und anderer Periodenzahl um. Der sekundäre
Kreis kann dabei in sich kurz geschlossen, d. h. als Kurzschlussanker
ausgebildet sein. Das Umsetzungsverhältnis der Perioden heisst die
Schlüpfung. Das Diagramm des Induktionsmotors ist dabei fast genau

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334

C. P. FeldmaDn.

Fig. 12 a XL. b.

wie beim ruhenden Wechselstromtransformator, nur dass für den pri-
mären und sekundären Teil, wegen der verschiedenen Periodenzahlen,
verschiedene geometrische Orte einzusetzen sind. Das Diagramm muss
dabei ^) so aufgefasst werden wie fiir den Mehrphasentransformator.

Für den Einphasentransformator mit variablem Felde müssen wir
uns das Diagramm mit Periodengeschwindigkeit in der Richtung der
Uhrzeiger rotierend denken; dann zeigen die Projektionen der Vektor-
grössen auf eine räumlich feststehende Gerade die Einzelwerte an, die
konstante Richtung, aber variable Grösse besitzen.

Beim Mehrphasentransformator müssen wir das Diagramm selbst
als Darstellung der während der Periode konstanten, aber mit Perioden-
geschwindigkeit im Transformator rotierenden (Grössen ansehen.

So ist es auch beim Mehrphasenmotor. Solange der Anker still
steht, ist der Motor nichts anderes als ein ruhender Transformator mit

hoher Streuung. Da aber die sekundäre
Spule beweglich angeordnet ist, so wird sie
nach dem Lenz sehen Gesetz von der pri-
mären Spule abgestossen werden und sich
von ihr fortzubewegen, d. h. zu drehen
streben. Die Tendenz der Portbewegung ist
an jeder sekundären Spule vorhanden und
erklärt auch die seiner Zeit mit soviel
Erstaunen aufgenommenen Thomson-
eflfekte«).

Der in der Feldbewickelung fliessende
Primärstrom Jj, der Strom im Eurzschluss-
anker J, und der Leerstrom J» bilden wie
beim Transformator ein Stromdreieck, dessen
eine Seite J^ jedoch nicht konstant ist und
dessen Spitze sich auf einem Kreise CD
bewegt. D^r Durchmesser dieses Kreises
kann aus den Streufeldem ermittelt wer-
den % Das Dreieck aCC^ ist also nicht rechtwinklig wie beim ruhen-
den Transformator.

*) Heyland, Elektrotechs. Zeitschrift 1894, p. 561.

^ El. World 1887, p. 258 ; Elektrotechn. Zeitschrift 1890, p. 387 ff.: Elektro-
techn. Zeitschrift 1891, p. 707, üppenborn.

') Yergl. Heyland, Elektrotechn. Zeitschrift 1896, p. 638; Bebrend,
Elektrotechn. Zeitschrift 1897, p. 165 und G. Kapp, Elektromechanische Kon-
stnictionen p. 82.

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Die elektrischen Transformationsmethodeu.

335

Dem Leerstrom J^ entspricht ein Hauptfeld CH, das sich mit
dem primären Streufelde AC zum Gesamtfelde AH des Erreger-
teiles und mit dem sekundären Streufelde GG^ zum Felde des Eurz-
schlussankers G^ zusammensetzt. Dieses letztere Feld induziert
den sekundären Kurzschlussstrom J^ = C'C, steht also JL auf CG'r
so dass G^ sich auf einem Halbkreise über GH bewegt.

Fig. 13.

7000 jtntjt

1000 ZOOO 90€f0 dfOOO 6000

7000

Die EME steht senkrecht auf dem Leerstrome oder dem ihm
proportionalen Erregerfelde und eilt ihm um 90^ vor.

Es bleibt also das Erregerfeld konstant; aber der Magnetisierungs-
strom bleibt nicht konstant, sondern ändert sich mit der Belastung
und der Sekundärstrom steht wegen der Streuung nicht mehr senk-
recht zum Magnetisierungsstrome.

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336

C. P. Feldmann.

Fig. 13^) zeigt die charakteristischen Euryen des Induktions-
motors nach Steinmetz. Man erkennt, dass mit wachsender Leistung
die Schlüpfimg anfangs wenig, dann starker zunimmt, dass der Motor
also elektrische Energie aufnimmt und mechanische Energie abgibt,
dass der Motor aber, wenn die Schlüpf ung zu gross wird, aus dem
angenäherten Synchronismus fallt. Wird ihm mechanische Erafb zuge-
führt, so arbeitet er trotz seines Eurzschlussankers wie eine Dynamo
und dann kann er bei entsprechender Felderregung ebenso wie ein
synchroner Motor zur Phasenregelung Verwendung finden.

•^

Fig. 14.

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Fig. 14*) gibt die Werte des Drehmomentes für einen guten Motor
in Abhängigkeit von der Gleitung oder Schlüpfung s. Dasselbe ist o
für s = o, d. h. für Synchronismus, nimmt mit zunehmender Gleitung,
d. h. mit abnehmender Geschwindigkeit anfangs zu und nach Erreichung
eines Maximums allmählich wieder auf den Wert des Drehmomentes
beim Stillstande s = 1 ab. Wird die Gleitung noch weiter vergrössert,
so entspricht dies der Umkehrung der Botationsrichtung; das Dreh-
moment behält seine Richtung bei und ninmit weiter ab, es wirkt
aber jetzt der Rotationsrichtung entgegen und erfordert somit zu seiner
üeberwindung die Zuführung mechanischer Leistung. Wird der Syn-

1) Elektrotechn. Zeitschrift 1897, Heft 49, p. 716, Fig. 8.
•) Elektrotechn. Zeitschrift 1897, p. 709, Fig. 10.

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Die elektrischen Transformationfimethoden.

337

chronismus überschritten, d. h. s = o gemacht, so kehrt das Drehmoment
sein Vorzeichen um, während die Rotationsrichtung dieselbe bleibt, es
entspricht also auch der negative Teil der Kurve des Drehmomentes,
der dem vorbesprochenen positiven Teile ganz ähnlich gestaltet ist,
der Aufwendung mechanischer Leistung; allerdings erreicht der nega-
tive oder Generatorteil der Drehmomentkurve des als Generator ober-
halb des Synchronismus betriebenen Induktionsmotors höhere Werte,

Fig. 15.

-*Wt7 -tdoO '3000 "^hOaO -öOOO '6000 '7000 -3000 sooo

so dass er als Dynamo oberhalb des Synchronismus grösseres Dreh-
moment erfordert, wie er ebensoviel unterhalb des Synchronismus als
Motor selbst leisten würde. Die Belastungskurven (Fig. 15) des als
Generator betriebenen Induktionsmotors verlaufen ganz ähnlich denen
beim Betriebe mit 1 > s >• o, nur dass jetzt mit wachsender Be-
lastung die Geschwindigkeit wächst. Der Induktionsgenerator kann
also nur dann als Bremse wirken, wenn der äussere Stromkreis jene
Forderungen an ihn stellt, die seiner Natur entsprechen. Er kann

Sammlimg elektrotecbnischer Vorträge. I. 24

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338

C. P. Feldmann.

einen bestimmten Strom nur bei einem bestimmten Leistungsfaktor
ergeben und in dem mit ihm übereinstimmenden Stromkreis müsste
also ein bestimmter Strom ebensoviel Voreilung besitzen, als derselbe
Strom im Induktionsgenerator nacheilt. Der Motor ist oberhalb und
unterhalb des Synchronismus nur stabil zwischen dem Maximum des
Drehmomentes, jenseits dieser Qrenzen ist er unstabil, d. h. er läuft
als Motor selbstthätig an oder fällt als Induktionsgenerator in Synchro-
nismus zurück. Er könnte deshalb oberhalb des Synchronismus ver-
wendet werden, um FerrantiefiFekte zu anuUieren. Hierauf beruht das

Fig. 16 u. 17.

D.ß.P. Nr. 84855 von Hutin und Leblanc, das zur Aufrechterhaltong
des synchronen Gl-anges eines Synchronmotors die Kuppelung mit einem
asynchronen Motor versieht.

Damit haben wir jedoch eigentlich schon ein anderes Gl-ebiet be-
treten, dem wir uns jetzt zuwenden wollen.

8. Rotierende Phasentransformatoren. Der rotierende ideale
Phasentransformator ist der Synchronmotor (Fig. 16). Soll von einer
Wechselstrommaschine aus ein synchroner Motor betrieben werden, so
fallen die IQemmenspannungen beider Maschinen und somit die ihnen
entsprechenden resultierenden^) Feldamp^rewindungen AF zusammen

>) A. Hey Und, Elektrotechn. Zeitschrift 1896, p. 633.

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Die elektrischen Transformatioiismetlioden.

339

(Fig. 16) und der Strom J^^ in beiden, also die ihm entsprechenden
Ankeramp^rewindungen FM und QF besitzen gleiche Richtung und
gleiche Grösse. Die induzierten EME, E^ und Em eilen aber im Gl-ene-
rator der Netzspannung Eb vor und bleiben im Motor hinter ihr zurück.
Die Yoreilung des Stromes auf der Mötorseite ist dadurch charakteri-
siert, dass die von 0 auf FM gefällte Höhe innerhalb des Dreiecks
OFM Hegt.

untersucht man die bei konstanter Leistung und Netzspannung
ER auftretende Veränderung der Beziehung zwischen Ankerstrom
Ja = FM und Motorenerregung OM für yariable Erregung, so hat man
zu bedenken, dass konstanter Leistung konstanter Inhalt des Dreiecks
06M entspricht, dass also der Punkt M sich auf einer Geraden MN
parallel OG bewegen wird. Minimaler Motorstrom ergibt sich für
GM' J_ MN; trägt man alle erreichbaren Werte in ein rechtwinkeliges
Koordinatensystem ein, so erhält man die von Mordey zuerst be-
obachtete V-förmige Kurve (Fig. 17), die in Polarkoordinaten einfach
in einen Kreis übergeht^).

Bei Veränderung der Leistung verändert sich der Radius des
Kreises. Es lässt sich also durch üebererregung des Motors, also
durch Vergrösserung der Komponente AM
ein minimaler Strom herstellen. Bei stär-
kerer Erregung eüt der Strom vor, bei
schwächerer bleibt er zurück; nur der
Teil der V-Kurve unterhalb des Punktes
6'^ entspricht dem stabilen Gange.

Einen von der A.E.G. zur Eichung
der Dobrowolskyschen Phasenmeter be-
nutzten Phasenregler hat K. Wilkens*)
beschrieben. Er besteht im wesentlichen
aus einem aus Blechscheiben zusammen-
gesetzten Ringe r, der eine geschlossene
Ringwickelung W trägt und im Innern
mit einem unterteilten Eisenkern K aus-
gestattet ist. Der Wicklung W wird

an drei um 120^ versetzten Stellen Drehstrom zugeführt; sie ist
wie bei einem zweipoligen Drehfelde angeordnet und infolgedessen
wandert in ihr das Maximum der Induktion von Windung zu Win-

0 Blonde], Th^rie des Motenrs synchrones 1895.
*) Elektrotechn. Zeitschrift 1896, p. 501.

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340

C. P. Feldmann.

dung. Die einzelnen Windungen W sind nun an eine Eontaktbahn C
(Fig. 18) angeschlossen, auf der diametral die Federn F schleifen.
Je nach der Stellung dieser Federn wird nun der mittels Schleif-
ringen abgenommene Strom früher oder später sein Maximum er-
reichen; und man hat es durch passende Stellung dieser Federn in
der Hand, die Phase des Stromes um einen beliebigen Winkel gegen
die Phase der Spannung in irgend einem der Drehstromzweige zu ver-
schieben. Für die Eichung der Phasenmeter wird die Verschiebung

Fig. 19.

90^ gewünscht, damit man mittels eines gewöhnlichen Amp^remeters
das den Leerstrom anzeigende Phasenmeter eichen kann. Die Er-
reichung der Phasenverschiebung, 90^, erkennt man mit Hilfe eines
Ganzschen Wattmeters, dessen eine Spule vom Hauptstrom durchflössen
wird, während die andere an die Spannungsklemmen angelegt ist; bei
genau 90^ Verschiebung zwischen Strom und Spannung zeigt dieses
Instrument keinen Ausschlag an. Die bei der Eichung benutzte Schal-
tung zeigt Fig. 19.

9. Transformatoren des Formfaktors. Die bekannteste Form
bei rotierenden Transformatoren des Formfaktors bietet eigentlich die
Anwendung des Kommutators bei Gleichstrommaschinen, doch soll dies
nur erwähnt, nicht weiter besprochen werden. Werden aus 2 um ^Ja
oder ^/s Periode versetzten Punkten einer Gleichstrommaschine Strome
zu 2 oder 3 Schleifringen geleitet werden, so kann von denselben
Zweiphasen- oder Dreiphasenstrom entnommen werden. Die Wechsel-
spannung ist dabei für Ein- und Zweiphasenstrom je nach der Pol-
breite 75 bis 82 ^/o, für verketteten Dreiphasenstrom 65 bis 71^/o der
Gleichspannung^). Die erste Anordnung eines solchen Umformers f&r
Einphasenstrom ist bereits 1887 von Coerper gegeben und durch ein
D.R.P. Nr. 43538 geschützt worden.

^) Siehe Kapp, Elektromech. Konstr. p. 28.

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Die elektrischen TransformatioiiBmethodeii. 341

Es ist also infolge der Umwandlung des Formfaktors eine Um-
wandlimg der Spannung und der Stromstärke vor sich gegangen.

Auf ähnlicher Basis beruht die Anwendung der 3 Schleifringe
zur Abnahme von Dreiphasenstrom für Werkstättenbetrieb und von 3
um 120 ^ versetzten Pimkten einer Gleichstromarmatur, die nach Kandös
Patent, D.R.P.Nr.90559, gleichzeitig zur Beleuchtung verwendet werden
soll. Femer gehört hieher die Dreileiterdynamo von Dolivo-Dobro-
wolskyi), bei der die Ueberlappung zweier Ströme von verschiedenem
Formfaktor nur in einem Teile des Stromkreises vor sich geht. Ferner
gehören hieher alle sogenannten Phasentransformatoren, deren Name je-
doch falsch gewählt ist. Sie transformieren wohl, wie z. B. der Scottsche
ruhende Transformator, Zweiphasenstrom in Dreiphasenstrom, charak-
teristisch ist für sie aber die Umwandlung der Zahl der Stromphasen
in eine andere Zahl, also die Umwandlung des Formfaktors, während
die Umwandlung der Phase bei gegebenem Formfaktor eigentlich nur
durch Reaktanzen bewirkt werden kann, wie eben erwähnt.

Unter diesen Transformatoren des Formfaktors sind in folgendem
einige von den vielen vorgeschlagenen erwähnt.

a) Fig. 20 *) stellt die Wirkungsweise des P o 1 1 a c k sehen Wechsel-
strom-Gleichstrom-Umformers dar; man erkennt, dass die beiden Bürsten-
paare ab, cd (Fig. 21), deren einzelne Bürsten um die Punkte F und G
gegeneinander verstellbar sind, im stände sind, einen veränderlichen Teil
des gleichgerichteten Stromes abzuschneiden. Dies ist erforderlich, sobald
es sich um die Ladung einer Akkumulatorenbatterie mit der Gegen-
EME, MN (Fig. 20) handelt. Der von dem synchron laufenden Kom-
mutator erzeugte pulsierende Gleichstrom war die aus Sinuslinie durch
direkte Umklappung entstandene Kurve A, f, g, C^, f^, g^, B. Es
ist nun durch passende Wahl und Sättigung des Transformators mög-
lich, eine etwas abgeflachte EMK, A, R, j, C, h^, j^, B, zu erhalten,
und von dieser schneiden dann Bürsten durch den Kurzschluss zwi-
schen den Lamellen, den sie zu erreichen gestatten, noch die Stücke
unterhalb MN ab, so dass der gleichgerichtete Strom jetzt den pul-
sierenden Verlauf H, R, j, J^, H^, h^, j^, J^ zeigt. Man erkennt den
Vorteil der abgeflachten Kurven gegenüber dem aus der Sinuslinie er-
haltenen Gleichstrome F, f, g, G^, F^, f,, g^, Gj ohne weiteres aus
der Figur. Der Gleichrichter besteht aus einem kleinen synchronen
Motor, dessen verlängerte Axe den Kommutator trägt. Letzterer be-

^) Elektrotechn. Zeitschrift 1894, p. 323.
^ Elektrotechn. Zeitschrift 1894, p. 109.

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342

C. P. Feldmann.

steht aus zwei Yoneinander isolierten Lamellensystemen (Fig. 21, 1, 2,
3, 4 und 5, 6, 7, 8), die mit zwei von einander isolierten Schleifringen
MN verbunden sind. Einen ganz ähnlichen Kommutator trug seiner

Fig.

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Fig. 21.

Zeit auch der synchrone Wechselstrommotor von Ganz und Comp.
D.R.P. Nr. 50908, hier sollten die zwei leitenden verbundenen Bürsten-
grade ebenfalls einen Teil des gleichgerichteten Stromes abschneiden,

um das Feuer am Kollektor zu ver-
mindern.

Aehnlich ist auch der Gleich-
richter angeordnet, den Ferranti
zur Speisung von Gleichstrombogen-
lampen aus Wechselstromnetzen an-
wendet. Er besteht nach Hesketh^)
aus einem ruhenden Transformator,
der primär Wechselstrom mit kon-
stanter Spannung aufnimmt, ihn dann
sekundär in Strom konstanter Starke
umwandelt und diesen Strom in einen
synchron rotierenden Kommutator
sendet, der die Umwandlung in Gleich-
strom vollzieht. Die Anordnung zur
Umwandlung des Stromes konstanter Spannung in solchen konstanter
Stärke ist dabei, ähnlich wie bei Thomson, dadurch gegeben, dass die
zwei primären Spulen feststehend, die vier Sekundärspulen dagegen
auf den Schenkeln mit Gegengewichten verstellbar sind.

0 Electrician 37, p. 474.

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Die elektrischen Transformationsmethoden.

843

b) Der Injektor. Dieser Apparat ist von Beeton, Taylor
und Barr zur Untersuchung des Einflusses verschiedener Formfaktoren
auf die Eisenverluste in Transformatoren verwandt und neu entworfen
worden. Er besteht^) aus einem Kommutator mit doppelt so vielen
Segmenten, als der Wechselstrom Perioden in einer Umdrehung besitzt,
und dient nur dazu, die auf ihm schleifenden Bürsten während eines
variablen Teils der Halbperiode kurzzuschliessen und mit ihrer Hilfe
Widerstand oder Kapazität einzubringen. Er schliesst sich somit
nahezu an die vorbeschriebenen Wechselstrom-Gleichstrom-Umformer
als eine Verallgemeinerung derselben an. Die Erfinder verwendeten
eine Perrantimaschine mit 8 Perioden per Umdrehung und einen In-
jektor J (Fig. 22) mit 16 Segmenten, auf dem die Bürsten b^, b,

Fig. 22.

schleiften. \ bestimmte den Moment, in welchem der Widerstand
oder die Kapazität eingebracht wird, die Stellung von b^ bestimmte
die Dauer der Einschaltung. Die Bürsten c der normalen Joubert-
schen Kontaktvorrichtung dienten dazu, zuerst die Kurvenform zu be-
stimmen, und dann war es möglich, den Injektor so zu stellen, dass
Widerstand oder Kapazität während genau einer Halbperiode injiziert
und im Kreise belassen, während der anderen aber kurzgeschlossen
wurden. Es ergeben sich dann aus einer und derselben Maschine
nahezu sinusförmige, sehr spitze und sehr stumpfe oder doppelt ge-
sattelte Kurven, so dass der Injektor ein sehr bequemes Mittel ist,
den Formfaktor zu Untersuchungszwecken zu transformieren. A und
B bedeuten Quecksilberumschalter zur Aufnahme der Spannungskurven
mittels des Elektrometers E. R ist ein induktionsfreier Widerstand

0 Electrician 37, p. 74, auch Elektrotechn. Zeitschrift 1896, p. 486.

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344

G. P. Feldmann.

zur Ermittelung des Verlaufes der Stromstärke im Primärkreise des
zu untersuchenden sekundär offenen Transformators T.

c) Das Einphasen-Zweiphasensystem von Ferraris-Arno.
Wird einem Zweiphasenmotor M nur in einem Spulensystem AA
(Fig. 23 a u. b^) einphasiger Wechselstrom zugefQhrt und sein Kurz-
schlussanker K in Drehung versetzt, so entsteht im zweiten auf einen

Fig. 23 a.

Fig. 23 b.

Widerstand R geschlossenen Spulensystem BB eine um 90^ gegen
EMK verschobene EMK.

Bei geeigneter Wahl der Windungsverhältnisse kann natürlich
ausser der Phasenverschiebung noch eine Umsetzung der Spannungen
erzielt werden. Dieser Transformator kann also mit Fug und Recht
den eigentlichen Phasentransformatoren zugezählt werden. Das System

Fig. 24. .

aber, das durch ihn lebensfähig gemacht werden soll, ist streng ge-
nommen zu den Umformungsmethoden zur Erreichung anderer Form-
faktoren zu zählen. Wenn der mittels des rotierenden Phasen- und
Spannungsumformers AA^ BB' aus den Einphasenleitungen erhaltene
Zweiphasenstrom zum Betriebe zweiphasiger Motoren M verwendet
werden soll (Fig. 23 b)^ während der ursprüngliche Einphasenstrom

') Elektrotechn. Zeitschrift 1896, p. 348.

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»UM

Die elektrischen TraDsformationsmethodei). 345

mittels der Transformatoren T zur Speisung der Lampen LL dienen
soll, gilt die Schaltung Fig. 24. Fig. 25 zeigt, wie der so erhaltene
Zweiphasenstrom mittels der Scottschen Schaltung in Dreiphasenstrom
umgewandelt werden kann. Wir hahen hier also eine Kombination
ruhender und rotierender Transformatoren zur Erzielung eines zweck-
mässigeren Formfaktors für das Drehfeld.

Aus demselben Grunde wie das eben beschriebene System gehörte
hieher auch das vielbesprochene monocyklische System. Sie verwenden
beide ursprünglich ruhende Transformatoren zur Erzielung zweck-
mässigerer Formfaktoren für die Drehfelder der an Einphasennetze
angeschlossenen Mehrphasenmotoren.

d) Das monocyklische System^). Der Name ist nicht sehr
glücklich gewählt. Das System soll nach Steinmetz' Angaben nur

Fig. 25.

Jkbgfis^ ^_

Haußäims

eine Modifikation des einphasigen Wechselstromsystems sein, die das-
selbe zum Betriebe von Motoren mit grösserer Anzugskraft geeignet
macht. Zu diesem Zwecke besitzt zunächst die Primärdynamo eine
Hauptwickelung und eine Nebenwickelung, die zwei in der Phase und
der Grosse verschiedene EMK liefern (Fig. 25.) Die beiden EME
sind um 90^ gegeneinander verschoben, die Nebenwickelung liefert
nur ein Viertel der Spannung der Hauptwickelung und ist mit ihrem
einen Ende an die Mitte derselben angeschlossen, mit dem anderen an
einen besonderen mittleren Schleifring angelegt. Da die Spannung der
Nebenwickelung nur 25 ^/o der Hauptspannung ist, beträgt die Span-
nungsdifferenz zwischen dem mittleren und einem der äusseren Schleif-
ringe l/0,25* -|- 0,5* = 0,57 der Hauptspannung zwischen den beiden
äusseren Schleifringen.

') Elektrotechn. Zeitschrift 1895, p. 346, 389, 447, 586, 587, 597.

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346

C. P. Feldmann.

Die Schaltung der Motoren ist dabei etwas verschieden, je nach-
dem zwei Transformatoren gleicher Grösse oder ein Haupt- und ein
Hilfstransformator verwendet werden. Im ersten Falle ist (Fig. 26
und 27) ab die primäre Haupt-, cd die primäre Nebenspannung und
Ac und Cb sind die resultierenden SpannungsdifiFerenzen. Der Trans-

Fig. 26.

I
~j

Fig. 27.

nrn rmn

'>i?-

JdiateT*

formator setzt nun ab in AB um, cb zu CB um. Da aber die Se-
kundarspule des zweiten Transformators umgekehrt angeschlossen ist,
ergibt sich als Dreieck der sekundären EM-Eräfte ABC. Der Strom
in der Leitung C des Motors ist nahezu doppelt so gross als in B

Fig. 28.

Fig. 29.

ooioo

1
1
1

mm»

iüoiar

und A und die Stromverteilung entspricht zwei parallel geschalteten,
um etwa 60 ^ gegeneinander verschobenen Einphasenwellen CA und CB.
Im zweiten Falle (Fig. 28 und 29) wird die Nebenspannung cd
in anderem üebersetzungsverhältnis transformiert, so dass das Dreieck
ABC der sekundären EM-Kräfte wieder nahezu gleichseitig wird,
während im Dreieck der primären EMK der Winkel bei c nahezu

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Die elektrischen Transformationsmethoden. 347

120 ^ war. Das System ist trotz der äusseren Aehnlichkeit verschieden
vom Dreiphasensysteme, denn die EME sind in der Intensität von-
einander verschieden, die Ströme sind nahezu phasengleich unterein-
ander und besitzen gegenüber den elektromotorischen £jräften die in
Fig. 27 und 29 durch die Doppelpfeile angedeuteten Richtungen, wenn
die Phasenverschiebung im Motor vernachlässigt wird, bei Berücksich-
tigung derselben sind sie noch etwas dagegen verspätet.

e) Der Panchahuteur^). Eine ganz von dem üebiichen ab-
weichende Lösung der Aufgabe, Wechselströme von beliebiger Spannung
in Gleichströme von ebenfalls beliebiger Spannung umzuwandeln, haben
Hut in undLeblanc^ vorgeschlagen und mit Erfolg ausgeführt. Sie
gehen von dem Grundgedanken aus, dass bei einem Wechselstrom-
umformer, dessen beide Stromkreise um denselben Magnetkern gewickelt
sind, in den g^enseitigen Induktionen und in den Energieübermitte-
lungen von einem Stromkreis auf den anderen nichts sich ändert, wenn
entweder die Zahl der Windungen konstant bleibt und der Strom sich
sinusförmig ändert oder der Strom konstant bleibt und die Zahl der
Windungen sich sinusförmig ändert, vorausgesetzt, dass in beiden
Fällen die Zahl der sinusförmigen wechselnden Ampferewindungen die-
selbe ist. Es sind zwei Ausführungsformen mögUch. Bei der einen
wird der primären, aus 2n gleichen Spulen bestehenden Wickelung
Wechselstrom zugeführt, während die aus n Spulen mit sinusförmig
zunehmender Windungszahl bestehenden sekundären Windungen auf
denselben Eisenkern aufgebracht und an n gleichbreite Stege eines
Stromwenders angeschlossen sind. Die Windungszahl der ersten Spule

sei z. B. Z sin a, dann ist die der zweiten Z sin (a + "ö — )' ^^^ ^®^
p-ten Spule Z sin I a + (p — 1) J. a bedeutet hierin eine willkür-
liche Eonstante, Z eine konstante Windungszahl. Lässt man nun auf

. . . t
dem Stromwender zwei diametrale Bürsten mit der Geschwindigkeit -f^,

d. h. synchron mit dem zugefahrten Primärstrome laufen, so wandelt
der Umformer die pro Windung des Primärkreises vorhandene Span-

2ic

nung El sin —=- um in eine gesamte EME zwischen den Bürsten

E, = El . Z . sin* — =-. Diese EME hat also stets dieselbe Richtung,
bleibt aber nicht konstant; will man also eine Akkumulatorenbatterie
*) Electrician 1894, Bd. 7, p. 254. — ") D.R.P. 78825 u. 82383.

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348 C. P. Feldmann.

mit dem so erhaltenen gleichgericliteten Strome speisen, so kann man
entweder eine kräftige Drosselspule oder passende Kapazität einfügen.
Bei der zweiten Ausführungsart werden die Sekundärspulen alle mit
der gleichen Windungszahl gewickelt, indem man die eine Hälfte rechts
von einem beliebig angenommenen Durchmesser nach rechts, die Hälfte
links von diesem Durchmesser nach links wickelt und dann die Breite
der Stromwenderstege in dem oben geschilderten Verhältnisse verändert.
Will man Mehrphasenströme umwandeln, so kann man eine ent-
sprechende und entsprechend verschobene Anzahl von Einphasenappa-
raten übereinander anordnen.

Es sind noch eine Menge anderer beachtenswerter Transforma-
torenmethoden erfunden worden, die alle darauf hinauslaufen, dem
Formfaktor einen für bestimmte Zwecke besser geeigneten Wert zu
verleihen. Eine nahezu vollständige Aufzählung derselben würde jedoch
den Rahmen dieses Vortrages weit überschreiten.

Wir wenden uns deshalb zu den Methoden der Umformung der
Periodenzahl.

10. Umformung der Periodenzahl. Sendet man in das Feld
einer Wechselstrommaschine statt des zur Erregung dienenden Gleich*
Stromes einen Wechselstrom gleicher Phase, so erhält man im induzierten
Stromkreise Wechselstrom doppelter Periodenzahl.

Versetzt man in einem zweipoligen Felde, das mit Wechselstrom
von CO sekundlichen Perioden erregt wird, zwei aufeinander senkrecht
stehende und je in sich kurzgeschlossene Spulen in synchrone Rotation,
80 ergeben sich zwei Ströme^) von der Periodenzahl <?<>, die um eine
Viertelperiode gegeneinander verschoben sind. Ihre Magnetfelder setzen
sich also zu einem Drehfelde zusammen, das 2mal so schnell rotiert
als die Spulen. Wenn dieses Drehfeld entgegen den Spulen rotiert,
so erhält man nur ein resultierendes Drehfeld mit der einfachen Pe-
riodenzahl; verwendet man aber eine von Kor da voi^eschlagene Kom-
bination solcher Spulen, so kann man das Drehfeld im Sinne der syn-
chron rotierenden Spulen^) zum Umlauf bringen und einen Strom von
dreifacher Periodenzahl erhalten.

Arnold hat ferner gezeigt, dass zwei zu einander senkrecht
stehende, in sich oder durch Widerstände geschlossene Spulen bei syn-
chroner Drehung innerhalb eines Wechselfeldes Ströme doppelter Pe-

^) Arnold, Elektrotechn. Zeitschrift 1893, p. 30; Eorda, Elektrotechn.
Zeitschrift 1893, p. 329.

2) Elektroteclm. Zeitschrift 1893, p. 355.

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Die elektrischen Transformationsmethoden. 349

riodenzahl führen oder abzugeben vermögen. Dieser Fall ist wichtig
zum Studium der Theorie der asynchronen Motoren ^).

Die asynchronen Motoren selbst sind aber eigentlich schon als
Transformatoren der Periodenzahl anzusehen, insofern sie, wie erwähnt,
die primäre Periodenzahl im Verhältnis der Schlüpfung für ihren eigenen
Sekundärkreis transformieren. Siemens und Halske sind so weit
gegangen, den Mehrphasenmotor selbst als Umformer der Periodenzahl
zu verwenden. Oeffnet man bei einem als Mehrphasenentwickelung
ausgeführten Anker eines Mehrphasenmotors einen oder mehrere Anker-
zweige , so kann man die Ankerwickelung in eine einphasige Wicke-
lung umwandeln. Dann fällt, wie Görges gezeigt hat, die Umdrehungs-^
zahl des Motors auf die Hälfte ^). Dasselbe kann auch erzielt werden
durch Einschaltung von Regulierwiderständen in die Ankerstromkreise,
wodurch der Formfaktor geändert wird*). Die Methode ist jedoch
nach Angabe des Erfinders noch nicht vollkommen zuverlässig, da diese
Störung im normalen Gl-ange des Motors häufig nicht gerade die ge-
wünschte Tourenänderung ergibt. Die Methode ist hier jedoch aus
theoretischem Interesse beachtenswert, insofern sie eine beträchtliche
Verminderung der Periodenzahl auf einen aliquoten Teil zulässt.

Der typische Fall eines mechanischen Periodentransformators wird
jedoch durch die in Fig. 30*) dargestellte Anordnung gegeben, die Pro-
fessor Bowland patentiert ist^). Sie besteht aus einer Kombination
eines Stromwenders A mit Schleif-
ringen C und H, wobei je nach der
Zahl der ableitenden Schleifringe H
und Bürsten I und der relativen Ge-
schwindigkeit des rotierenden Strom-
wenders A gegen die ebenfalls ro-
tierenden Bürsten F der zugeführte
Mehrphasenstrom in der Zahl der
Perioden und der Phasen umgewan-
delt werden kann. Fig. 31 zeigt z. B. den Stromwender einer Gleich-
strommaschine, deren Stromwenderstege sich ebenso wie die des Strom-
wenders A verhalten, an dessen acht Bürsten F acht Ringe H ange-

1) Arnold, Elektrotechn. Zeitschrift 1893, p. 256» femer Ferraris, Elec-
trician 38, p. 110 S.

*) D.R.P. 87 754.

') Siehe Görges, Elektrotechn. Zeitschrift 1896, p. 571, 737.

♦) Elektrotechn. Zeitschrift 1897, p. 195.

ß) D.R.P. 88806.

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350 C. P. Feldmann.

schlössen sind, von denen durch die Bürsten I Sphasige Wechselströme
verschiedener Periodenzahl abgenommen werden können.

Rein elektrische Periodentransformatoren sind alle Resonanz-
erscheinungen, als insbesondere alle auf die Erreichung hoher Perioden-
zahlen oder kleiner Wellenlängen ausgehende Anordnungen.

Hertz war der erste, der in klassisch gewordenen Untersuchungen
zeigte, wie man durch Abgleichung einer passend gewählten Induk-

tanz und Kapazität beliebig
^^' ^^' kurze Wellen erhalten konnte,

wie man also primäre Wech-
selströme durch Resonanzfall
beliebig in der Periodenzahl
und damit auch in der Span-
nung etwas formieren könne.
Tesla war dann der erste,
der diesen Strömen hoher
Periodenzahl technische Ver-
wertung zu erschliessen suchte; er ist auch heute noch fest von
der Zukunft dieser Ströme überzeugt, und hat neuerdings den Oscil-
lator patentieren lassen ^), bei dem ein mit den Wellen des zugeführten
Stromes synchron laufender Motor die Ladungen eines Kondensators
derart bewirkt, dass die Zahl der Kondensatorenentladungen ein Viel-
faches der Zahl der Perioden des zugeführten Wechselstromes ist. Zu
den neuesten Anordnungen der durch Resonanz erzielten Umformung
der Periodenzahl und Wellenlänge gehört auch die Femtelegraphie, die
auf Grund der Arbeiten von Righi, Lodge, Preece u. a. von Mar-
co ni vorgeschlagen und mit einigem Erfolge bereits versucht wurde.

Schlussbemerkung.

Ich habe mich bemüht, für die hauptsächlichsten Transformations-
methoden Beispiele zu geben.

Dies alles sind dem Fachmanne wohlbekannte Thatsachen, es
sind alte Gedanken in einer neuen Form, einer neuen Beleuchtung;
und wenn einigen von Ihnen durch diese vom Ueblichen abweichende
Darstellungsweise ein bisher unbekannter Einblick in das etwas ver-
wickelte Gebiet der Wechselstromtransformation erschlossen wird, ist
der Zweck dieses Vortrages erreicht. Mathematische Betrachtungen
sind sorgfältig, hoffentlich nicht zum wesentlichen Schaden des Ganzen
vermieden worden.

') D.R.P. 93255.

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Ueber Motorelektrizitätszähler.

Von
Ingenieur G. Hummel, München.

Mit 18 AbbildoDgen.

Einer freundlichen Aufforderung folgend, will ich heute ver-
suchen, Sie über Elektrizitätsmesser zu unterhalten. Ich sehe davon
ab, Ihnen die geschichtliche Entwickelung dieser Apparate vorzu-
führen, obwohl diese reizende Momente bietet; ich will Sie vielmehr
nur mit Motorzählern bekannt machen, weil diese gegenwärtig die
grösste Bedeutung erlangt haben und voraussichtlich, wenigstens für
die nächste Zukunft, hauptsächlich in Betracht kommen dürften.

Auf diesem speziellen Gebiete gebührt Siemens das erste Ver-
dienst, weil er zuerst einen solchen Zähler auf der Ausstellung in Wien
praktisch vorführte. Der Apparat von Siemens (Fig. 1) bestand im
wesentlichen aus einem kleinen eisenfreien Elektromotor, durch dessen
Trommelarmatur A ein konstanter, zweckmässig von den Yerteilungs-
leitungen abgezweigter Strom floss. Die erregenden Feldspulen H
wurden von dem zu messenden Strome gespeist. Mit der Achse dieses
Motors war direkt ein Flügelrad F verbunden, welches mit dem Motor
in Oel lief und welches die vom Motor erzeugte Arbeit aufnahm.

Marcel Deprez hat später nachgewiesen, dass das Prinzip, auf
dem der Apparat beruht, falsch ist. Der Beweis ist einfach zu führen.
Die Zugkraft des Motors ist, weil der Anker von einem konstanten
Strome durchflössen wird, proportional der Hauptstromstärke. Die
Gegenzugkraft der Oeldämpfung ist dagegen annähernd proportional
dem Quadrate der Tourenzahl. Bei einem richtig funktionierenden
Apparate muss dagegen die Tourenzahl direkt proportional der zu

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352

Hummel.

messenden Stromstärke sein. Der Apparat liefert denmacfa nur bei
einer bestimmten Belastung richtige Angaben.

Deprez machte den bemerkenswerten Vorschlag, man solle die
mechanische Dämpfung durch eine elektrische ersetzen. Dement-
sprechend sitzt auf der Achse des Siemensschen Motors eine Eupfer-
scheibe, die in einem konstanten Magnetfeld läuft. Diese Scheibe
hat man sich als Armatur einer kurzgeschlossenen Dynamo yorzustellen^
in der bei der Rotation Ströme entstehen. Da das erregende Feld

Fig. 1.

konstant ist, ist die Stärke dieser Strome proportional der Tourenzahl,
und da die Gegenzugkraft gleichfalls proportional den erzeugten Strömen
ist, ist denmach:

Zd = Ci n,

wobei Zd die Gl-egenkraft der Dämpfung, n die Tourenzahl bedeutet.
Andererseits ist die Zugkraft des Motors direkt proportional dem durch
die erregenden Spulen fliessenden Yerbrauchsstrom, also ist:

Zm = Cj . J,
wenn Zm die Motorzugkraft, J die Stärke des zu registrierenden Stromes,
c, eine Konstante ist. Da nun Motorzugkraft und Dämpfungsgegen-

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üeber MotorelektrizKAtszähler. 353

Zugkraft einander gleich sein müssen, abgesehen von den eventuellen
Verlusten, so folgt:

also

Cj . J = Ci n

^ _-

= C,

d. h. die Tourenzahl des Zählermotors ist proportional der zu messen-
den Stromstarke J.

Deprez machte in seinen geistreichen Auseinandersetzungen
weitere Vorschls^e, auf die ich jedoch nicht eingehen will, weil sie
praktisch undurchführbar sind.

Ich habe früh mit diesem Zahler gearbeitet, aber gefunden, dass
er in der Praxis nicht anwendbar ist, weil er erst zu funktionieren be-
ginnt, wenn die erregende, also zu messende Stromsiärke so gross ist,
dass der Motor die unvermeidlichen Beibungen überwinden kann. Ich
habe nun diesen Fehler dadurch zu eliminieren gesucht, dass ich den
Nebenschlussstrom zuerst in einigen erregenden Windungen wirken liess.
Die Zahl dieser Windungen wurde so gross gewählt, dass das System
durch den Nebenschlussstrom allein nahezu zum Anlaufen gebracht
wurde. Kam alsdann noch der geringste Hauptstrom hinzu, dann trat
sofort Bewegung ein.

Im übrigen bestand mein Zähler, dessen Anordnung in Fig. 2
schematisch angegeben ist, im motorischen Teil aus den von dem Ver-
brauchsstrom durchflossenen Hauptstromspulen H und dem rotierenden,
vom Spannungsstrom durchflossenen Anker A, welcher nach Art der
gewöhnlichen Dynamoanker konstruiert ist.

N ist die von demselben Nebenschlussstrom erregte Eompensations-
spule. Der bremsende Teil setzt sich zusammen aus der Metallscheibe D
und einem oder mehreren konstanten Magneten, zwischen deren Polen
die Scheibe D sich bewegte. In Fig. 2 sind hiefÜr permanente Magnete
angenommen; dieselben können natürlich ohne Beeinträchtigung des
Effektes auch durch konstant erregte Elektromagnete ersetzt werden.

In dieser Form wurde der Zähler mit Erfolg in die Praxis ein-
geführt und hat sich gerade infolge der günstigen Wirkung der
Eompensationsspule N derart bewährt, dass er bereits in nahezu
200000 Exemplaren verbreitet ist.

Verzichtet man bei dem Anker A auf die Anwendung von Eisen,
so ist der Apparat direkt anwendbar für Wechselstrom, um so mehr,
als er als absolutes Wattmeter die Phasenverschiebung genau berück-

Sammlimg elektrotechniBcher Vorträge. I. 25

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854

Hummel.

sichtigt. Allein er leidet unter dem schwerwiegenden Nachteil, dass
er auf Bürsten und Stromabgeber angewiesen ist.

Immerhin dürfte ihm seine Einfachheit und Zuverlässigkeit speziell
auf dem Gebiete der Oleichstromtechnik für die nächste Zeit ein be-
trächtliches Anwendungsfeld sichern.

Mit der ungeahnt lebhaften Entwickelung der Wechselstromtechnik
und der ausgedehnten Verwendung alternierender Ströme zu Beleuch-
tungszwecken und zur elektrischen Arbeitsübertragung trat immer
dringender die Aufgabe in den Vordergrund, zur Registrierung des

Fig. 2.

Wechselstromkonsums zweckmässigere Apparate zu konstruieren. In
der Erkenntnis, dass die Anwendung von Motoren, welche besonderer
Kommutatoren mit Schleif bürsten bedürfen, eine Reihe höchst nachteiliger
Erscheinungen im Oefolge haben würde, war das Bestreben der Kon-
strukteure hauptsächlich darauf gerichtet, Motorzähler unter Verwendung
von Wechselstrommotoren in gleicher Weise durchzubilden, wie sie für
Oleichstrom bereits in Verwendung waren. Schon Ferraris hatte
darauf hingewiesen, dass der von ihm erfundene Motor fQr Wechsel-
stromzähler nutzbar gemacht werden könne, unter Zugrundelegung
der Ferrarisschen Ausführungen hat Blathj in durchaus origineller

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üeber Motordektrizitätszähler, 355

Weise einen Zähler konstruiert, welcher heute noch zu den brauch-
barsten einschlägigen Instrumenten zählt. Schallenberger und nach
ihm Dune an und andere haben etwas abweichend davon auf die Ver-
wendung des Nebenschlussstromes verzichtet und dadurch Instrumente
erhalten, welche naturgemäss unter dem Nachteile leiden mussten, dass
sie einerseits nur geringe treibende Kraft entwickeln, andererseits die
Phasenverschiebung infolge induktiver Belastung nicht zu berücksichtigen
vermögen und Proportionalität zwischen Stromstärke und Tourenzahl
kaum zu erzielen gestatten, zudem lässt die Empfindlichkeit dieser In-
strumente schon deshalb sehr zu wünschen übrig, weil der Motor erst
dann zu laufen beginnt, wenn er im stände ist, die sämtlichen Eigen-
widerstände zu überwinden.

Als fruchtbarer erwies sich die praktische Durchbildung der von
Ferraris herrührenden Vorschläge, von welchen ich bei der Kon-
struktion meines neuen Zählers ausging, der lediglich für einphasigen
Wechselstrom bestimmt war. Nachdem es insbesondere gelungen war,
Eisen in ausgedehntem Masse zu verwenden und damit grosse Kraft-
äusserung bei kleinen Dimensionen zu erzielen, waren die Arbeiten
in dieser Richtung sehr erfolgreich.

In seiner jetzigen Form enthält dieser Apparat einen Wechsel-
strommotor mit Kunstphase, der mit einer in einem konstanten Magnet-
feld rotierenden Bremsscheibe kombiniert ist, so dass auch hier die
charakteristischen Bestandteile der Motorzähler sich vorfinden; allein
die ausserordentlich einfache Gestaltung des nach Ferrarisschem Prinzip
ausgeführten Motors verleihen ihm eine grosse üeberlegenheit über
ältere Konstruktionen.

Wie aus Fig. 3 und 4 zu erkennen ist, wird der Motoranker ledig-
lich durch eine Kupferglocke Gt repräsentiert, welche dem Einflüsse
der feststehenden induzierenden Armatur unterworfen ist. Letztere
besteht aus dem lamellierten Eisenring E;^, welcher mit zwei getrennten
Wickelungen armiert ist. Zwischen den vier Polen dieses Armatur-
eisens Ej rotiert die Kupferglocke G, in deren Inneren das feststehende
Ankereisen E, untergebracht ist, welches durch Verminderung des
magnetischen Widerstandes zwischen den Polschuhen eine Erhöhung
des Effektes bewirkt. Die Hauptwickelung H, welche von dem Ver-
brauchsstrom durchflössen wird, ist nach Gramm escher Art hergestellt,
während die Nebenschlusswickelung in Rahmenform zwischen die Pol-
ansätze des Armatureisens E^ gelegt wird. Die zwischen Haupt- und
Spannungsstrom bezw. den entsprechenden Magnetfeldern erforderliche
Phasenverschiebung um eine Viertelperiode wird entgegen den Kon-

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356

Hummel.

struktionsprinzipien der bisherigen Apparate durch einen regulierbaren
induktiven Widerstand im Nebenschlussstromkreis erreicht. Die Arbeit

Fig. 3.

dieses Motors, welche, wie leicht einzusehen, direkt proportional dem
Wattkonsum ist, wird vermittelst der in einem konstanten Magnetfeld

rotierenden Dämpfungsscheibe D konsumiert, so dass auch hier ein von
der Zählerachse aus angetriebenes Zählwerk nach entsprechender Ueber-

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Ueber Motorelektrizitatszäbler. 357

Setzung den Wattkonsum angibt. Wegen der im Nebenschluss er-
zeugten Phasenverschiebung von fast genau 90^ liefert der Zahler
sowohl bei induktionsfreien als auch bei induktiver Belastung im Haupt-
stromkreis zuverlässige Resultate. In äusserst bequemer Weise kann
bei diesem Instrumente ohne jegliche Komplikation der ohnehin geringe
Einfluss der Beibungswiderstände eliminiert werden. Schon durch den
einfachen gedrängten Aufbau des Motors ist das Gewicht des rotieren-
den Teiles gegenüber den älteren Motorzählem wesentlich vermindert.
Dazu kommt noch, dass die Eupf erglocke unter dem Einflüsse des
pulsierenden Magnetfeldes einen nicht unbeträchtlichen elektromagneti-
schen Auftrieb erleidet (Thomsonefifekt), welcher eine für die Lebens-
dauer des Zählers ausserordentlich vorteilhafte Entlastung des rotieren-
den Systems bewirkt und eine bedeutende Steigerung der Empfindlich-
keit des Apparates zur Folge hat. Um auch die noch verbleibenden
minimalen Reibungswiderstände zu kompensieren, ist dafür Sorge ge-
tragen, dass der Nebenschluss allein schon eine Zugkraft am rotierenden
Teil ausübt, welche annähernd hinreicht, die Reibung zu überwinden.
Zu diesem Zwecke sind die Polansätze des Armatureisens E^ mit ein-
seitigen Hörnern versehen, welche die magnetische Symmetrie derart
stören, dass an der Eupferglocke ein die Widerstände kompensierendes
Drehmoment zur Geltung kommt. Infolgedessen vermag dann der
Zähler schon auf die geringsten Hauptstromstärkeh zu reagieren.

Die wesentlichen Vorzüge dieses Instrumentes, welches ungemein
rasche Verbreitung gefunden hat, sind also kurz folgende:

1. Stromabgeber und Bürsten fallen weg.

2. Der Anker ist ausserordentlich einfach, weil er nur aus einer
Eupferglocke ohne jede Wickelung besteht.

3. Der Motor lässt die Verwendung von Eisen zu, wodurch bei
geringstem Wattverbrauch des Zählers grösste Arbeitsleistung er-
reicht wird.

4. Der Zähler liefert sowohl bei induktionsfreier als auch induk-
tiver Belastung des Hauptstromkreises richtige Angaben.

5. Das rotierende Gewicht ist sehr klein und wird durch den
Thomsoneffekt noch teilweise gehoben, so dass die Belastung des
Zapfens, dessen Reibung und Abnützung ausserordentlich vermin-
dert wird.

Als weitere Vorzüge gesellen sich dazu: der einfache gedrängte
Aufbau des Zählers, das geringe Gesamtgewicht, gefällige Form, hohe
Betriebssicherheit, bequeme Ablesung vom Zählwerk etc.

Eine davon abweichende Eonstruktion verwende ich bei meinen

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358

Hummel.

neuesten Wechselstromzählern für kleine Stromstarken, deren Aufbau
durch Fig. 5 illustriert ist.

Wie beim eben erläuterten Zähler beruht auch die Wirkung dieses
Instrumentes auf den Ferraris sehen Versuchen über die Bewegung
eines Metallcylinders in einem magnetischen Drehfeld. Da jedoch
erfahrungsgemäss die zu dessen Erzeugung erforderliche Phasenver-
schiebung von 90^ im Spannungsstromkreis praktisch schwer zu er-
reichen ist, so suchte ich die Aufgabe: , Erzielung zweier um eine
Viertelperiode gegeneinander verschobene Magnetfelder" dadurch zu
lösen, dass ich sowohl im Nebenschluss- als auch Hauptstrom derartige

Fig. 5.

Verschiebungen künstlich erzeugte, dass zwischen den davon erzeugten
Magnetfeldern die geforderte Verschiebung um eine Viertelperiode ent-
steht. Die Nebenschlusswickelung N umgibt die Schenkel des huf-
eisenförmigen lamellierten Eisenkörpers E^, zwischen dessen Polen eine
Aluminiumglocke 0 rotiert. Im Innern der Olocke befindet sich der
verstellbar gelagerte Eisenkern Eg, welcher in entsprechenden Nuten
die in der Regel aus nur wenigen Windungen bestehende Hauptstrom-
wickelung H aufnimmt. Während durch die erstere Einrichtung er-
reicht wird, dass der Nebenschlusskreis mit hoher Selbstinduktion be-
haftet ist, mithin zur Erzielung einer entsprechenden Phasenverschiebung

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üeber Motorelektrizitätszähler. 359

keine weiteren Hilfsmittel erforderlich sind, verfolgt die Anordnung
der Hauptstromwickelung im verstellbaren Ankereisen den Zweck, die
Zugkraft des Motors innerhalb weiter Gh'enzen verändern, dem rotieren-
den Teil also beliebige Geschwindigkeit erteilen zu können. Die
Phasenverschiebung, welche für den Hauptstromkreis des Zählers ge-
fordert wurde, wird dadurch gewonnen, dass zur Wickelung H ein
induktiver Widerstand W parallel geschaltet ist, dessen Einfluss durch
Verstellen des Eisenkernes E entsprechend verändert werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Kombination ist darin zu erblicken, dass
ein besonderes bremsendes System nicht erforderlich ist, weil die von
dem Nebenschlussfeld auf die rotierende Aluminiumglocke ausgeübte
Rückwirkung direkt dazu dient, die Arbeit des Zählermotors zu kon-
sumieren. Dass auch bei diesem Instrument die Entlastung des Zapfens
durch den Thomsonefifekt erfolgt und dadurch die Empfindlichkeit des
Instrumentes sehr gesteigert wird, bedarf keiner weiteren Erklärung.

Schon im Jahre 1891 hat Aron nachgewiesen, dass die in Dreh-
stromanlagen verbrauchte elektrische Energie durch die Summe zweier
Wechselstromarbeiten zum Ausdruck gebracht werden, mithin auch die
Messung der Drehstromarbeit direkt mittelst zweier Einphasenzähler
erfolgen kann, deren Angaben zu summieren sind. Von derselben
üeberlegung ausgehend, habe ich zwei Einphasenzähler derart kom-
biniert, dass die beiden Armaturglocken auf gemeinsamer Achse sitzen,
also die Summation selbstthätig erfolgt und ein von der Achse ange-
triebenes Zählwerk die gesamte Drehstromarbeit gibt. Durch eine
besondere Schaltungsweise der Zählerstromkreise gelang es hiebei, die
bei dem einfachen Zähler erforderliche Phasenverschiebung von 90 ® zu
umgehen und dafür eine Verschiebung von nur 30^ zu substituieren,
deren Erreichung keine Schwierigkeiten verursacht, um so inehr, als
im Motor selbst schon diese Verschiebung fast genau gewonnen wird.
Da der Drehstromzähler im übrigen mit denselben Eompensations-
vorrichtungen ausgestattet ist, welche bei dem Einphasenzähler ein-
gehend besprochen wurden, so steht er sowohl in Bezug auf Einfach-
heit als auch Genauigkeit vollkommen auf der Höhe der modernen
Elektrizitätszähler.

Die in einem Drehstromkreis konsumierte Arbeit kann als Summe
der Arbeiten zweier einfacher Wechselströme dargestellt werden. Nach
den Ableitungen von Aron imd Behn-Eschenburg sind hiebei die
in zwei Zuleitungen zirkulierenden Ströme jeweils zu kombinieren mit
der Spannung, welche zwischen dieser Leitung und der dritten Leitung
herrscht. Sind also, wie in Fig. 6 angedeutet, J», Jbf Je die in den

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360

Hummel.

Hauptleitungen fliessenden Ströme, E^, Eg, E3 die zwischen diesen
Leitungen herrschenden Spannungen, so ist die gesamte Drehstrom-
arbeit :

Ä JaE2 ^ J^Ej.

Diese Arbeit wird durch Summation der von zwei Einphasen-
wechselstromzählem gemessenen Teilarbeiten gewonnen. Werden die
beiden Zähler derart miteinander verbunden, dass ihre rotierenden

Fig. 6.

JSl.

\, "X ■

Anker auf gemeinsamer Achse sitzen, so vollzieht sich diese Summation
selbstthätig und ein von der Zählerachse angetriebenes Zählwerk liefert
direkt den gesamten Energiekonsum im Drehstromkreis.

Soll die Bestimmung der beiden Teilarbeiten vermittelst zweier
Einphasenwechselstromzähler erfolgen, welche nach Ferraris' Prinzip
gebaut sind, so müssen die Nebenschlussströme, mit Rücksicht auf die

Eigenschaften des Ferrarisschen Drehfeldes um genau 90^ g^en ihre
Spannungen verschoben werden, wenn die Angaben der Instrumente
auch bei induktiver Belastung der Stromkreise korrekt sein sollen.
Wie das in Fig. 7 dargestellte Phasendiagramm für induktionsfreie
Belastung zeigt, muss also der in dem Zählermotor I auftretende
Spannungsstrom, welcher der Spannung £, entspricht, dieselbe Phase
besitzen wie der Strom Jh; andererseits muss der im Nebenschluss des

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üeber Motorelektrizitätezähler. 3g]

Zählermotors U zirkulierende Spannungsstrom, welcher von der Span-
nung El herrührt, in der Phase mit dem Strom J^^ übereinstimmen.
Es kommen also in den beiden Zählern je zwei Ströme zur Wirkung^
welche in der Phase um 120^ gegeneinander verschoben sind. Da
nun bei den Drehstromnetzen in der Regel die absoluten Werte der
Spannungen E^, E^, E3 gleich gross und konstant gehalten werden^
so ist es für die Wirkung der Nebenschlussströme vollkommen gleich-
giltig, welche der drei Spannungen hiefür herangezogen wird, wenn
nur die erforderliche Phasenfolge eingehalten wird. Aus diesem Grunde
kombinieren wir in dem Zählermotor I den Hauptstrom J^ mit der
Spannung E^, in Zählermotor 11 den Hauptstrom Jb mit der Spannung E^
und erreichen dadurch den Vorteil, dass diese Spannungsströme nach
negativer Schaltung nur mehr um 30^ gegen ihre Spannungen nach
rückwärts zu verschieben sind. Wie aus dem Phasendiagramm Fig. 8
zu erkennen ist, erfüllen die so gewonnenen Spannungsströme i^, i, die
obigen Forderungen, vorausgesetzt, dass die absoluten Werte der
Spannungen untereinander gleich sind.

Die Drehstromarbeit repräsentiert sich dann zu:

A = J. (- El) _ 30« - Ja- E3) - SO»;

wenn durch die negativen Vorzeichen bei den Spannungen der Schal-
ttingssinn, durch den Index — 30 ^ die künstlich erzeugte Bückwärts-
verschiebung der Ströme angedeutet wird.

Die nunmehr erforderliche Phasenverschiebung von 30 ° lässt sich
unter allen Umständen leicht erreichen, um so mehr, als schon durch
die induktive Wirkung des Eisens im Zähler selbst der Spannungs-
strom eine Phasenverschiebung von mehr als 30® erleidet. Diese
Phasendifferenz kann dann durch Vorschalten eines induktionsfreien
Widerstandes von geeigneter Orösse auf genau 30® reduziert werden^
so dass besondere induktive Widerstände nicht mehr erforderlich sind.
Infolge der Höhe des Ohm sehen Widerstandes gegenüber der relativ
kleinen Selbstinduktion ist die Stärke des Nebenschlussstromes nur in
geringem Masse von der Pol wechselzahl abhängig.

Diesen Oesichtspunkten entsprechend besteht unser Drehstrom-
zähler Fig. 9 und 10 aus zwei Einphasenwechselstrommotoren derselben
Konstruktion, wie wir sie auch bei unseren Wechselstromzahlem ver-
wenden. Der induzierende Teil, welcher mit den erregenden Wicke-^
lungen armiert ist, wird von einem lamellierten Eisenring A gebildet,
zwischen dessen vier Polansätzen die Eupferglocke 0 rotiert. Die
Wickelungen der beiden Motoren sind in der aus Fig. 11 ersichtlichen.

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362

Hammel.

^^^^

r :

^^K

■^

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Ueber Motorelektrizitatszähler.

363

Weise an die Verbrauchsleitungen angeschlossen. Die beiden Eupfer-
glocken sitzen auf gemeinsamer Achse, welche gleichzeitig die in einem
konstanten Magnetfeld rotierende Dämpfungsscheibe D trägt und ver-
mittelst eines Schneckentriebes ein Zählwerk antreibt. Letzteres gibt
die verbrauchte Drehstromenergie direkt in Kilowattstunden an.

Durch den kompendiösen Bau des Instrumentes wird das rotierende
Gewicht auf ein Minimum reduziert, so dass die Beanspruchung der
Lager äusserst gering ist und die Reibungsverluste ungemein vermindert
werden. Um den Zähler von der Einwirkung der letzteren vollkommen
zu befreien und ihm grösste Empfindlichkeit zu sichern, erhalten die
beiden Zählerarmaturen in der von den Wechselstromzählem bekannten
Weise unsymmetrische Polansätze, so dass schon unter der Einwirkung
der Nebenschlussströme allein ein Drehmoment auf die Armaturglocken
ausgeübt wird, welches hinreicht, die Reibungswiderstände zu elimi-

Fig. 11.

gg.

Jft.

-m

_fi*

nieren. Der Zähler reagiert deshalb schon auf die geringsten Ströme
in den Hauptwickelungen.

Da es ohne Schwierigkeit gelingt, die theoretisch geforderte
Phasenfolge der wirksamen Ströme zu erzielen, so berücksichtigt der
Zähler die von induktiver Belastung herrührende Phasenverschiebung,
so dass er sowohl für induktionsfreie als auch induktive Stromkreise
allgemein anwendbar ist.

Die Querschnitte der Leitungen im Zähler sind so reichlich be-
messen, dass vorübergehende üeberlastungen keinen schädlichen Ein-
fluss ausüben, weshalb speziell bei Motoren nur die normale Betriebs-
stromstärke für die Wahl der Zählertjpe massgebend ist.

Durch benachbarte stromführende Leitungen werden die Angaben
des Zählers in keiner Weise beeinflusst, weshalb die Leitungen ausser-
halb beliebig geführt werden können.

Da es für die richtige Funktion des Zählers unbedingt nötig ist,
die angegebene Phasenfolge der Haupt- und Nebenschlussströme ein-
zuhalten, so ist bei der Montage des Instrumentes für die richtige

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364 Hummel.

Verbindung der Klemmen mit den Leitungen Sorge zu tragen. Es ist
deshalb folgende Schaltregel genau zu beachten:

Man schalte den Zahler in der aus Fig. 12 ersichtlichen Weise
in das Drehstromnetz ein, so dass die Klemmen 3 und 3^ offen bleiben,
und belaste die drei Zweige gleichmässig mit induktionsfreien Wider-
ständen. Läuft nun der Zähler derart, dass die auf der Dämpfungs-
scheibe befindliche weisse Marke das Fenster von rechts nach links
passiert, so ist die Verbindung richtig. Es ist hierauf der dritte Leiter
zu den Klemmen 3 bezw. 3^ zu führen.

Läuft jedoch der Zähler nicht in dem angegebenen Sinne, so
vertausche man die zu den Klemmen 1 und 2 führenden Leitungen,
worauf wie vorher der dritte Leiter mit den Klemmen 3 bezw. 3' zu
verbinden ist.

Der verhältnismässig komplizierte Aufbau der Gleichstrommotoren
lässt nicht erwarten, dass es gelingt, Motorzähler für Gleichstrom von
derselben Einfachheit herzustellen, wie die Wechselstrominstrumente;

Fig. 12.

insbesondere erfordert die Kommutierung des Gleichstromes Konstruk-
tionsglieder, welche die Empfindlichkeit dieser Instrumente im höchsten
Ghrade beeinflussen. Allerdings lassen sich die mit der Anwendung des
Kommutators verbundenen Reibungsverluste mit grosser Annäherung
mittels eines Zusatzfeldes kompensieren, allein die Mängel der Kom-
mutation werden dadurch nicht beseitigt. Ich habe deshalb bei meinem
neuen Gleichstromzähler eine Idee aufgegriffen, welche bereits vor
mehreren Jahren von anderen versuchsweise angewendet wurde. Um
den bei Kommutatoren gewöhnlicher Konstruktion unvermeidlichen Ge-
fahren zu begegnen, verzichte ich auf die Anwendung eines rotieren-
den Ankers vollständig und benütze als motorischen Teil eine eisen-
freie Kombination, welche mit der bei Wattmetern üblichen Anordnung
identisch ist. Zwischen zwei feststehenden Spulen H (Fig. 13), welche
von dem Verbrauchsstrom durchflössen werden, ist eine Nebenschluss-
spule N drehbar gelagert. Letzterer wird der Spannungsstrom mittels
biegsamer Leitungen zugeführt, so dass der Kommutator mit Schleif-
bürsten vollkommen wegfällt. Natürlich ist infolge dieser Strom-

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üeber Motorelektrizitätszähler.

365

Zuführung die Bewegung der Armatur auf einen Bogen von maximal
180^ beschränkt, weshalb stets, wenn die bewegliche Spule die ausserste
Lage erreicht hat, der Strom in ihr umzukehren ist, um entgegen-
gesetzte Drehung zu veranlassen. Die daraus resultierende oscilla-
torische Bewegung hat den Vorzug, dass als Bewegungs widerstände
lediglich die Zapfenreibung und die Spannung der Stromzuführungen
auftreten. Widerstände, welche nicht nur geringer sind als die B.eibung
von Schleif bürsten, sondern auch viel weniger zeitlichen Variationen
unterworfen sind. Die von dem oscillierenden Motor geleistete Arbeit
wird in bekannter Weise dadurch konsumiert, dass eine auf der Motor-

Fig. 13.

achse sitzende Metallscheibe D zwischen den Polen kräftiger permanenter
Magnete schwingt. Da die Zugkraft des eisenfreien Motors direkt
proportional dem Wattkonsum ist, die von der Dämpfung verbrauchte
Arbeit proportional der Schwingungszahl (bezw. Geschwindigkeit) des
Systems ist, so erfüllt diese Kombination die Forderung genauer Pro-
portionalität zwischen Schwingungszahl der Armatur und Wattkonsum.
Ein Zählwerk, welches die Schwingungen der Spannungsspule registriert,
liefert nach entsprechender üebersetzimg die verbrauchte Energie in
Wattstunden bezw. Hektowattstunden.

Um von dem Zählermotor alle störenden EinflQsse fem zu halten.

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366 Hummel.

wird die ümschaltung des Stromes in der Spannungsspule vermittelst
eines Relais bewirkt. Dieses wird nach jeder Schwingung der Armatur
dadurch aktiviert, dass ein auf der Zählerachse sitzender Eontaktarm
in der Endlage gegen feste Eontaktpunkte trifft, wodurch ein Teil der
Relaiswickelung kurzgeschlossen wird. Dies hat die Bewegung des
Relaisankers zur Folge, welcher seinerseits die ümschaltevorrichtung ü
bethätigt und den Antrieb des Zählwerkes bewirkt.

Die Eliminierung der Zapfenreibung und der Spannung der Strom-
zufilhrungen zum oscillierenden Teil erfolgt vermittelst eines kleinen
eisenarmierten Hilfsmotors, dessen Anker auf der Zählerachse sitzt.
Die Wickelungen dieses Hilfsmotors liegen mit der Spannungsspule
und den Wickelungen der Relaismagnete hintereinander geschaltet in
demselben Nebenschlusskreis, in welchem mit Rücksicht auf die ausser-
ordentliche Empfindlichkeit des Instnmientes nur ein Strom von etwa
0,02 Ampere erforderlich ist.

Ich will nicht unerwähnt lassen, dass unabhängig von mir Herr
Lotz (Ragaz) in gleicher Richtung thätig war und einen osciUierenden
Gleichstromzähler konstruierte, welcher im Prinzip mit meinem eben
erklärten Zähler identisch ist.

Dieser Zähler lässt sich auch noch in einer Variation ausführen.
Man kann ohne weiteres die Hauptstromspule mit der Nebenschluss-
spule vertauschen. Dann kann man femer statt des ganzen Haupt-
stromes nur einen kleinen Bruchteil desselben verwenden. Statt des
Nebenschlussfeldes aus vielen dünnen Windungen kann man auch einen
permanenten Magneten wie beim d'Arsonvalgalvanometer anwenden
und diesen gleichzeitig zur Dämpfung in Kombination mit einer Eupfer-
glocke benützen. Das Instrument liefert den Stromkonsum direkt in
Amp^restunden.

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Scheinwerfer und Fernbeleuchtung.

Von
F. Nerz in Nürnberg.

Mit 86 Abbildangen.

Bei dem rastlosen Treiben unserer Zeit kann die Nacht nicht
mehr ganz und nicht für alle zum Ruhen benützt werden, das eifrigste
Streben des Menschen geht dahin, die Nacht womöglich zum Tag zu
machen, d. h. Lichtquellen zu schaffen, die das Tageslicht Ersetzen
sollen. Die Sonne, der Urquell unseres Lichtes, deckt am Tage unsere
Bedürfnisse in ausgiebigster Weise. Das uns zukommende Mass von
Licht ist durch die Entfernung der Erde von der Sonne bestimmt.
Wir schwelgen in diesem Lichte als etwas Selbstverständlichem, unsere
Augen haben sich den bestehenden Verhältnissen angepasst. Was
brauchen wir uns Rechenschaft zu geben, ob uns das von der Sonne
zugestrahlte Mass von Licht auch zuträglich sei; wir vertrauen auf
die Weisheit der Schöpfung, dass sie uns das zugeteilt habe, was wir
eben brauchen, dass wir weder zu viel noch zu wenig erhalten.

Die Erde bringt uns durch ihre Drehung in wohlthuendem
Wechsel Tag und Nacht für unser Schaffen und unsere Ruhe. Je
nach der Lage des von uns bewohnten Erdteils zur Sonne oder der
Beschaffenheit der Atmosphäre ändert sich tagsüber die Menge des
uns zukommenden Lichtes. Soweit unser Organismus diese Verschieden-
heit des Lichtes nicht ertragen kann, sind wir mit Einrichtungen aus-
gestattet, die eine Regelung innerhalb gewisser Grenzen zulässt. Das
Auge, unser vornehmstes Organ, welches uns zur Wahrnehmung alles
dessen befähigt, was um uns her vorgeht, verträgt nur eine bestimmte
Lichtmenge, d. h. der auf die Flächeneinheit der Netzhaut unseres
Auges fallende Lichtstrom darf ein bestimmtes Mass nicht überschreiten.

Sammliiiig elektrotechnischer Vortrüge. I. 26

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368 F. Nerz.

Die getroffenen Sehnerven wirken auf die Regenbogenhaut ein und
veranlassen eine Verkleinerung ihrer Oeffnung, wenn der empfangene
Lichtstrom zu stark, und eine Yergrösserung, wenn derselbe zu schwach
ist. Diese Oeffnung in der Regenbogenhaut, die Pupille, bildet dem-
nach einen Regulator für den auf die Netzhaut fallenden Lichtstrom.
Wir können diesen Vorgang beim Menschen und beim Tiere taglich
beobachten. Ist das Auge auf helle, von der Sonne beleuchtete Gegen-
stände gerichtet, so verkleinert sich die Pupille mehr und mehr; sie
ist am Abend stets grösser als mittags, und wird um so grösser sein,
je weniger Licht von den beobachteten Gegenständen in unser Auge
gelangt. Der Verengung als auch der Erweiterung der Pupille sind
durch die Einrichtung des Auges bestimmte Grenzen gesetzt. Muten
wir den beteiligten Organen, Netzhaut und Regenbogenhaut, zu viel
zu, so versagen sie den Dienst; sie ermüden, und wenn wir sie zu
zwingen suchen, so werden Schmerzgefühl und schliesslich dauernde
Schädigung die Folge sein. Die Regelungsfahigkeit der Pupille bewegt
sich aber in ziemlich weiten Grenzen ; wir lesen ohne Anstrengung eine
Druckschrift, welche mit einer Helligkeit von 10 Meterkerzen (Lux*) be-
leuchtet ist; das gleiche Schriftstück lesen wir, wenn es an hellen
Sommertagen von der gesamten Himmelshemisphäre beschienen ist.
Haben wir auch im letzteren Falle die Augen etwas weiter vom Schrift-
stück entfernt, so kommt dies dem Helligkeits Verhältnis gegenüber kaum
in Betracht; den Hauptausgleich verdanken wir der Thätigkeit der
Pupille.

Wenn wir uns zur Aufgabe machen, einen Ersatz für die Sonne
zu schaffen, so ersehen wir schon aus Vorstehendem, dass wir in vielen
Fällen mit bedeutend schwächeren Lichtquellen auskommen werden.

Für die Befriedigung unserer häuslichen Bedürfnisse besitzen wir
im Petroleum und Gas Lichtquellen, mit denen wir lange Zeit gut
ausgekommen sind. Bei den grossen Fortschritten, die in der Gas-
beleuchtungstechnik gemacht wurden, könnte diese Beleuchtangsart
auch für Fabriken, Strassen und Plätze noch genügen. Sobald es sich
aber darum handelt, von einem gegebenen Punkt aus entfernte unzu-
gängliche Plätze so zu beleuchten, dass wir einzelne Gegenstände unter-
scheiden können, reichen die genannten Mittel nicht mehr hin.

Um von einem Kriegsschiffe aus Torpedoboote in solcher Entfernung
entdecken zu können, dass ihr Angriff erfolgreich abgewiesen werden

') In der Folge setzen wir f^r «Meterkerze " und «Normalkerze' die neu
eingeführten Bezeichnungen ,Laz' und «Pyr*. Näheres über diese photometriscben
Grossen siehe Blondel, Elektrotechn. Zeitschrift 1894, S. 478.

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Scheinwerfer und Fembeleachtung.

369

kann, nach dem heutigen Stande ungefähr 1000 m, genügt eine kräftige
VoUmondbeleuchtung. Wir wollen nun untersuchen, ob es uns möglich
ist, eine solche zu schaffen.

Der Vollmond beleuchtet unsere Erdoberfläche mit einer Hellig-
keit von rund 0,16 Lux. Um diese Helligkeit von einer 1000 m ent-
fernten Lichtquelle zu erhalten, mttsste diese eine Stärke von 160 000 Pyr
besitzen. Als unsere stärksten Lichtquellen gelten zur Zeit solche,
die einen Gleichstrom von 150 Ampere verbrauchen. Fig. 1 zeigt das
Ausstrahlungsdiagramm einer solchen Lampe. Wir sehen, dass unter
ca. 45 ^ die Zone grösster Intensität liegt ; diese können wir für Fem-
beleuchtung leider nicht benützen, da sie bei 'einer Entfernung von

Fig. 1.

1000 m eine Aufstellungshöhe von 1000 m bedingen würde. Sind wir
aber auf eine Aufstellungshöhe von etwa 20 m angewiesen, so können
wir nur mit einer Lichtstärke von rund 11 000 Pyr rechnen und das
gäbe in 1000 m Entfernung eine Helligkeit von nur 0,011 Lux. Mit
frei brennenden Lichtquellen kommen wir also nicht zum Ziele. Die
Beleuchtung in der nächsten Umgebung, auf welche man am liebsten
ganz verzichten wollte, ist viel zu stark; in grösserer Entfernung hat
man eine durchaus unzulängliche Beleuchtung. Könnten wir Mittel
finden, das Licht, welches auf die Beleuchtung der nächsten Umgebung
nutzlos verwendet wird, zur Fembeleuchtung nut heranzuziehen, so
würden wir schon viel gewinnen. Denken wir z. B. die aus der Zone
höchster Litensität kommenden Lichtstrahlen, denen nach obigem Dia-

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370 F. Nerz.

gramm eine Intensität von rund 58 000 Pyr zukommt, von einem kegel-
förmigen Spiegel (Fig. 2) so abgelenkt, dass sie in einem Umkreis von
1000 m Entfernung die zu beleuchtenden Gegenstände treffen, so würden
wir schon bessere Ergebnisse verzeichnen. Würde der auf einen bei-
spielsweise in 1 m Entfernung angebrachten Spiegel fallende Licht-
strom unabgelenkt bis zu 1000 m Entfernung gelangen, so würde er
dort eine lO^ach grössere Fläche beleuchten, die Helligkeit würde
also hier nur mehr 0,000001 der ursprünglichen betragen. Durch die
Ablenkung am Spiegel wird die in 1000 m Entfernimg beleuchtete
Fläche abermals vergrössert und zwar im Verhältnis der Sinus der
Ausstrahlungswinkel. Das Licht würde also nochmals im umgekehrten
Verhältnis geschwächt, so dass im vorliegenden Falle nur mehr eine
HelUgkeit von 0,04 Lux vorhanden wäre.

Fig. 2.

10 o ^o

Der vom Eegelspiegel aufgefangene Lichtstrom umfasst einen
ziemlich grossen Emissions winkel, von welchem nur ein kleiner Teil
für den beabsichtigten Zweck ausgenützt wird, alle über den Horizont
hinausfallenden Lichtstrahlen verursachen einen unwiederbringlichen
Verlust.

Setzen wir nun an Stelle des Eegelspiegels einen anderen, der
dadurch hergestellt wird, dass eine Hyperbel (Fig. 3), die ihren einen
Brennpunkt f im Lichtpunkte unserer Lampe hat, um eine durch diesen
Lichtpunkt gehende Vertikalachse MN sich dreht, so werden die imter
einem Emissionswinkel a auf den hyperboloidisch geformten Spiegel
fallenden Strahlen unter einem anderen Emissionswinkel ß zurück-
geworfen, der durch die aus dem zweiten Brennpunkt fj der erzeugenden
Hyperbel kommenden Fahrstrahlen begrenzt wird. Durch entsprechende
Wahl der Hyperbel haben wir es in der Hand, das Verhältnis der
Emissionswinkel mehr oder weniger günstig zu gestalten; die Be-

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Scheinwerfer und Fembeleucbtung. 371

leuchtung wird dadurch gegenüber der nach Fig. 2 erhaltenen im Ver-
hältnis der Winkelöffiiungen der reflektierten Strahlen verstärkt.

Eine noch weitergehende Verstiu-kung werden wir erhalten, wenn
wir statt der Hyperbel eine Parabel als Erzeugende einführen.

Schreiten wir an die Ausführung von Apparaten nach der letzt-
beschriebenen Anordnung, so finden wir sehr bald, dass wir, um von
der Lichtquelle nicht gar zu viel zu verlieren, auf sehr grosse Aus-
messungen des Hyperboloid- oder Paraboloidkegelspiegels kommen.
Derselbe müsste in Grössen hergestellt werden, wie sie die ausführende
Technik nicht zu liefern vermag.

um das Möglichste zu erreichen, muss nach anderen Hilfsmitteln
gesucht werden. Lassen wir den von einer Bogenlampe nach unten

Fig. 3.

5lX

austretenden Lichtstrom auf einen Paraboloid- oder Hyperboloidspiegel
fallen, deren Achsen senkrecht stehen und deren Brennpunkte mit dem
Lichtpunkte der Lampe zusammenfallen, so erhalten wir einen ge-
schlossenen, nach oben zurückgeworfenen Lichtkegel, dessen Spitzen-
winkel eine bestimmte Grösse anninmit. Stellen wir diesem Lichtstrahl
einen passend geformten Kegelspiegel (Fig. 4), dessen Achse mit der
des Sammelspiegels zusanunenfällt, in den Weg, so können die Licht-
strahlen so zurückgeworfen werden, dass sie wie gefordert das Vorfeld
in einem Umkreis von 1000 m Entfernung treffen und so weit hinaus
beleuchten, als es durch den Spitzenwinkel des Lichtkegels beherrscht ist.
Mit der Verwendung eines Paraboloid- oder Hyperboloidspiegels
kann der grösste Teil des von einer Gleichstromlampe ausgestrahlten
Lichtes für den beabsichtigten Zweck gewonnen werden; der von einem

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372

F. Nerz.

solchen Spiegel aufgenommene Lichtstrom könnte von einem Spitzen-
winkel bis zu 180 ^ begrenzt sein. Dieser Spitzen winkel, gebildet durch
die von der Lichtquelle nach dem Bande des Spiegels gezogenen
Strahlen, soll in Zukunft Nutzwinkel genannt werden.

Um zu ermitteln, welchen Gewinn wir durch Vergrösserung des
Nutzwinkels erhalten, müssen wir uns mit der räumlichen Verteilung
des Lichtes einer Bogenlampe noch genauer vertraut machen. Werden
die unter verschiedenen Ausstrahlungswinkeln gemessenen Lichtstarken
in einer Kurve aufgetragen, so erhalten wir die in Fig. 1 veranschau-
lichte, schon besprochene Lichtverteilungskurve. Bei Beleuchtung einer
gleich grossen Fläche in 1000 m Entfernung unter Verwendung von

Fig. 4.

verschiedenen Sammelspiegeln und derselben Lichtquelle steht die
Helligkeit im Verhältnis des jeweils vom Sammelspiegel aufgefangenen
Lichtstromes. Für einen bestimmten Nutzwinkel kann man den Licht-
strom ermitteln, wenn man die Spiegelfläche in sehr kleine Flächen-
zonen zerlegt, für diese einzelnen Zonen den Lichtstrom als das Produkt
der mittleren IntensiiÄt und der durch die Zone ausgeschnittenen Fläche
ausrechnet und die erhaltenen Produkte sunmiiert.

Führt man diese Rechnung durch, so findet man, dass mit der
zuletzt geschilderten Einrichtung der früher erwähnten gegenüber die
Helligkeit in 1000 m Entfernung bis zum 6fachen erhöht werden
kann. Wir würden also damit schon eine Helligkeit von 0,24 Lux
erreicht, d. h. die der Vollmondbeleuchtung überschritten haben. Die

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Scheinwerfer und Fernbeleuchtung. 373

thatsachlich vorhandene Helligkeit bleibt aber weit hinter der gerech-
neten zurück, weil wir einen wichtigen Umstand, die Absorption in
der Atmosphäre nicht in Rechnung gezogen haben. Wenn wir aber
auch die gleiche Beleuchtung wie bei Vollmond feststellen, so werden
wir doch 1000 m entfernte Gegenstände noch nicht gleich gut erkennen
können. Bei Vollmond ist auch unsere nächste Umgebung mit einer
Helligkeit von 0,16 Lux beleuchtet, bei der von uns geschaffenen Ein-
richtung sind näherliegende Gegenstände weitaus heller beleuchtet und
der von diesen Gegenständen ins Auge gelangende Lichtstrom ist
wesentlich stärker als der durch die Vollmondbeleuchtung hervorgerufene.
Das von entfernten Gegenständen im Auge entstehende Bild ist des-
halb in hohem Grade verschleiert; um es wahrzunehmen, muss die
Beleuchtung erheblich stärker sein als die vom Vollmond erzeugte.
Jedenfalls reichen die bisher beschriebenen Vorrichtungen nicht aus.
Auch die in der Leuchtturmtechnik vielfach gebrauchten Fresn eischen
Linsensysteme, die fast eine Ausnützung des ganzen von einer Bogen-
lampe ausgesandten Lichtstromes ermöglichen, geben keine genügende
Steigerung der Beleuchtung.

In sehr vielen Fällen können wir uns begnügen, nur einen geringen
Teil des Horizontes unter Licht zu setzen. Gelingt es uns, den ganzen
Lichtstrom, den wir in Fig. 4 benützt haben, auf die Beleuchtung des
sagen wir xten Teiles der Fläche des zuerst beleuchteten Vorfeldes zu
verwenden, so können wir unsere Aufgabe als gelöst betrachten. Lassen
wir z. B. in Fig. 4 den Kegelspiegel weg, so erhalten wir einen senk-
recht in die Höhe steigenden Lichtstrahl. Dreht man nun Lampe mit
Parabolspiegel um eine wagrechte Achse so weit, bis der Lichtkegel
das Vorfeld in der gewünschten Entfernung trifft, so beleuchtet man
letzteres in einer dem Spitzenwinkel des Leuchtkegels entsprechenden
Ausdehnung. Nehmen wir diesen = 3^ an, so hat das Licht gegen-
über dem durch Fig. 4 gegebenen Beispiel im Verhältnisse 360/3,
d. h. um das 120fache an Stärke zugenommen. Mit dieser letzten
Aenderung sind wir auf eine Einrichtung gekommen, die uns den heute
allerseits in Gebrauch befindlichen Scheinwerfer für Fembeleuchtung
darstellt.

Bevor wir uns mit diesem eingehender beschäftigen, sei ein
kurzer Rückblick auf die thatsächliche Entwickelung des Scheinwerfer-
baues, die von der bisher geschilderten abweicht, gegeben.

Schon sehr frühe war man bemüht, Parabolspiegel in Verbindung
mit verschiedenen Lichtquellen in den Leuchttürmen zu benützen. Als
Spiegelmaterial diente Metall, welches nach und nach in den ver-

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374 F. Nerz.

schiedensten Zusammensetzungen als .Spiegelmetall^ verarbeitet wurde.
Es war schwierig, Parabolspiegel aus solchem Metall genau herzu-
stellen und auf die Dauer in gutem Zustande zu erhalten; sie ergaben
eine geringe Rückstrahlungsfähigkeit und verloren sehr bald ihre
Politur. Nach Versuchen verschiedener Forscher gehen bei der Zurück-
werfung durch Spiegelmetall je nach der Beschafifenheit des Materials
zwischen 30 und 45®/o verloren.

Im Glas, welches in hohem Grade politurfahig ist und, mit
Silber belegt, die höchste Rückstrahlungsfähigkeit besitzt, hatte man
ein vorzügliches Spiegelmaterial; es scheiterten aber lange Zeit alle
Versuche, Parabolspiegel aus Glas in genügender Genauigkeit herzu-
stellen. Man wählte deshalb später als Ersatz die leichter zu schleifenden
kugelförmigen Spiegel. Mit deren Einführung war man aber auf An-
wendung kleiner Nutzwinkel angewiesen. Sobald man das Ver-
hältnis des Spiegeldurchmessers zur Brennweite über eine gewisse
Grenze steigern wollte, wurde die Abweichung der zurückgeworfenen
Strahlen vom Parallelismus zur Achse so gross, dass ein Gewinn durch
Vergrösserung der Spiegelfläche nicht mehr erzielt werden konnte.

Nachdem Fresnel mit der Konstruktion von optischen Apparaten
für Leuchttürme ganz bedeutende Erfolge erzielt hatte, wurde sein
System auch für Scheinwerfer verwendet. Eine konvexe Glaslinse bildet
ein vorzügliches optisches Mittel, um Strahlen, die aus deren Brenn-
punkt kommen, so zu brechen, dass sie alle nahezu parallel zur Achse
der Linse austreten, solange der Durchmesser der Linse klein ist
gegenüber ihrer Brennweite. Eine derartige Linse nutzt aber eine
gegebene Lichtquelle nur in geringem Masse aus. Steigt das Ver-
hältnis des Durchmessers zur Brennweite, wird also der Nutzwinkel
grösser, so wird wie beim sphärischen Spiegel die Abweichung vom
Parallelismus, die sphärische Aberration, bedingt durch die
Kugelgestalt der Linse, erheblich; es nimmt die Farbenzerlegung des
Lichtes und wegen der Dicke des Glaskörpers die Absorption in
diesem zu.

Um diesen üebelständen zu begegnen, setzte Fresnel seine
Linsen aus konzentrischen Ringen (Fig. 5) zusammen. Ausserdem umgab
er sie noch mit einem System von total reflektierenden Prismenringen,
welche das über den linsenförmigen Körper hinausfallende Licht noch
mit zur Beleuchtung entfernter Objekte heranzogen. Er erreichte da-
durch, dass die sphärische Aberration durch Wahl entsprechender
Krümmungsradien und die Absorption infolge geringer Dicke des Glases
vermindert wurden. In den total reflektierenden Prismenringen war ein

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Scheinwerfer und Fernbeleuchtung.

375

Fig. 5.

vorzügliches Reflektionsmittel gefunden. Trotzdem konnten dieFresnel-
sehen Apparate, die in der Leuchtturmtechnik heute noch unübertroffen
dastehen, neueren Erfindungen gegenüber für Scheinwerfer das Feld
nicht behaupten. Es war schwierig, die einzelnen Glasringe derart
genau herzustellen, dass ihre Brennpunkte
alle zusammenfielen; ausserdem behielten
sie immer noch sphärische Abweichungen
und Farbenzerlegung. Zudem erfolgte die
Ablenkung der Lichtstrahlen bei einem
Herausgehen der Lichtquelle aus dem
Brennpunkte bei der Linsen- und Prismen-
anordnung in entgegengesetztem Sinne.

Bückt z. B. in Fig. 5 die Lichtquelle aus

dem gemeinschaftlichen Brennpunkt f
heraus nach f^, so werden die auf die
Linsenringe fallenden Lichtstrahlen nach
der Achse zu, die auf die Prismenringe
treffenden von der Achse weg unter ver-
schiedenen Winkeln gebrochen. Dadurch
entsteht eine Verzerrung des Lichtbündels
und damit eine Vergrösserung des beleuchteten Feldes, selbstverständ-
lich unter Verminderung der Helligkeit.

Ein ganz bedeutender Fortschritt wurde auf dem Gebiete der
Schein Werferkonstruktion gemacht, nachdem der französische Genie-
oberst M angin gezeigt hatte, dass man bei sphärischen Hohlspiegeln
die Abweichung von paralleler Reflexion fast vollständig aufheben
könne, wenn man dem Glaskörper die Form einer schwachen Konvex-
Eonkavlinse gibt, statt ihn wie bisher durch parallele Flächen zu be-
grenzen. Durch die Linsenform erleidet der auf den Spiegel fallende
und von der belegten Konvexseite reflektierte Strahl an der Vorderseite
eine solche Brechung, dass die Abweichung vom Parallelismus infolge
der Kugelgestalt der Hinterfläche nahezu aufgehoben ist. M angin
stellte das Gesetz für das Verhältnis der Krümmungshalbmesser der
beiden Flächen fest und fand, dass die sphärische Abweichung
praktisch als aufgehoben betrachtet werden könne, wenn der Durch-
messer des Spiegels nicht grösser gewählt wird als seine Brennweite.
Ein nach diesem Grundsatze von Sautter, Lemonier & Co. im Jahre
1876 angefertigter Spiegel, von welchem Fig. 6 ein Bild gibt, besass
wie kein bis dahin verwendetes optisches Mittel in hohem Grade die
Eigenschaft, aus seinem Brennpunkte empfangene Strahlen parallel der

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376 F. Nerz.

Achse zu reflektieren. Dagegen konnte er der verhältnismässig grossen
Brennweite wegen eine gegebene Lichtquelle nur in geringem Masse
ausnützen, sein Nutzwinkel betrug etwa 60 ^. Nach verschiedenen ver-
geblichen Versuchen, den Nutzwinkel zu vergrössem, verkürzte später
die Firma Sautter, Harl^ & Co. die Brennweite des Spiegels und
begnügte sich mit einer Annäherung an das von Mangin aufgestellte
Gesetz.

Neben den Manginspiegeln tauchte bald ein neues System von Re-
flektoren ftlr Scheinwerfer auf. Tschikolew in Petersburg griff auf
den Parabolspiegel zurück, setzte ihn aber, da wirkliche Parabolspiegel
aus Glas nicht herzustellen waren, aus sphärisch geschliffenen Ringen zu-
sammen, deren Erümmungsmittelpunkt im Schnitte der Achse mit dem
mittleren Krümmungsradius jenes Parabelstückes lagen, das sie ersetzen
sollten. Siemens &Halske suchten mit diesem Spiegel eine weitere

Fig. 6.

Annäherung an den Parabolspiegel dadurch zu erreichen, dass sie die
Erümmungsmittelpunkte der einzelnen Ringe aus der Achse des Spiegels
heraus und möglichst nahe an den mittleren Krümmungsmittelpunkt
des entsprechenden Parabelstückes verlegten oder mit diesem zusammen-
fallen liessen. Die Herstellung dieser sogenannten Meniskenringspiegel
ist mit vielen Schwierigkeiten verknüpft; sie haben, ähnlich dem
Fresnelapparat, den Mangel, dass die Brennpunkte der einzelnen Be-
standteile nicht leicht genau am gleichen Orte zu vereinigen sind,
femer, dass an den Fugen, selbst wenn die zusammenstossenden Flächen
genau aneinander geschliffen sind, immer erhebliche Teile der Spiegel-
fläche für den beabsichtigten Zweck verloren gehen. Nachdem es
Schuckert in Nürnberg im Jahre 1886 gelungen war, Glasparabol-
spiegel aus einem Stück nach einem ihm und Professor Munker
patentierten Verfahren herzustellen, war zweifellos der beste Spiegel
für Scheinwerfer gefunden. Der Glasparabolspiegel vereinigt in sich

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung.

377

alle Vorteile der bis dahin vorhandenen optischen Mittel. Es sei des-
halb in der Folge nur mehr von Scheinwerfern mit Glasparabolspiegeln,
wie sie von der Elektrizitäts- Aktiengesellschaft vormals Schuckert&Co.
hergestellt werden, die Bede und deren Wirkungsweise zunächst näher
untersucht.

Befindet sich eine punktförmige Lichtquelle, welcher die gleich-
massig ausstrahlende Intensität J zugedacht ist, im Brennpunkte eines
vollkommen genauen Parabolspiegels, so werden, Fig. 7, alle auf den
Spiegel treffende Strahlen parallel zur Achse zurückgeworfen.

Fig. 7.

:W^

In der gezeichneten Parabel wird Punkt B dadurch erhalten, dass
man um den Brennpunkt 0 als Mittelpunkt einen Kreisbogen mit dem
Radius p = f + x = A04-AD beschreibt, vom Scheitel der zu zeichnen-
den Parabel x = A G nach rechts aufträgt und in G eine Senkrechte
auf AO errichtet, wobei diese Senkrechte in ihrem Schnitte mit dem
Kreise DE den Parabelpunkt B ergibt. Lassen wir BED und AGB
um die gemeinschaftliche Achse A 0 sich drehen, so erhalten wir eine
Kugel- und eine Paraboloidfläche mit gleichem Oeffnungswinkel BOH.
Befindet sich in 0, wie oben vorausgesetzt, eine punktförmige Licht-
quelle von der Intensität J, so ist der auf die Kugelfläche BDH
fallende Lichtstrom proportional der Grösse dieser Fläche (2icph) und

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378 ^' Nerz.

der Intensität der Lichtquelle. Nehmen wir für h = 2 x den gleichen Wert
p . 1 1 — cos |- 1, so ist der gesamte Lichtstrom Q = ^ ( 1 — cos y l

oder für ll — cos-^) den gleichen Wert 2 sin* -^ eingesetzt:

Q = 4Jicsin«-|-.

Das Paraboloid BAH nimmt nun genau den gleichen Lichtstrom
auf und würde, immer eine Lichtquelle ohue räumliche Ausdehnung
vorausgesetzt, das Licht als Tollkommen cylindrisches Strahlenbündel
parallel der Achse ins unendliche werfen, ohne dass der Strahl von
seiner ursprünglichen, am Spiegel selbst vorhandenen Intensität das
geringste einbüssen würde. In beliebiger Entfernung würde eine Kreis-
fläche von der Grösse des Spiegels beleuchtet, und von einem in den
Lichtstrahl gebrachten Gegenstand würde man in beliebiger Entfernung
ein getreues Schattenbild erhalten. Wird die Brennweite kleiner ge-
nommen, so kann die gleiche Lichtmenge durch einen Spiegel kleineren
Durchmessers aufgenommen werden, der Durchmesser des cylindrischen
Lichtstrahles wird kleiner und die Lichtintensität in demselben erhöht.
Das bisher Gesagte gilt nur von einem vollkommen genauen Parabol-
spiegel ; kein anderes optisches Mittel besitzt die gleichen Eigenschaften.

Aus sphärischen Bingen zusammengesetzte Spiegel und der Mangin-
spiegel ergeben infolge ihres sphärischen Schliffes, selbst wenn sie
mathematisch genau hergestellt werden könnten, immer eine Abweichung
von der parallelen Reflexion, erzeugen also statt eines cylindrischen
ein konisches Strahlenbündel, welches mit der Entfernung eine Ver-
minderung der Lichtintensität proportional der Vergrösserung des Quer-
schnittes des Lichtbündels zur Folge hat. Mit dem Parabolspiegel
hätten wir unter den soeben geschilderten Verhältnissen das erreicht,
was man nach dem uns von der Schule her bekannten von einem
richtigen Parabolspiegel erwarten muss — die parallele Reflexion
von aus dem Brennpunkt kommenden Strahlen. Nach dieser
uns von früher geläufigen Vorstellung staunt häufig genug auch der
Techniker, wenn er in dem von einem Scheinwerfer mit Parabolspiegel
ausgehenden Lichtstrahle durchaus kein cylindrisches Strahlenbündel
erblicken kann, sondern einen ausgesprochenen Strahlen kegel fest-
stellen muss.

Selbst der mathematisch genaue Parabolspiegel kann kein cylin-
drisches Strablenbündel erzeugen, weil eine auf einen Punkt beschränkte
Lichtquelle nicht besteht; sie hätte auch für den Gebrauch keinen

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 379

Wert. Würde es selbst möglich sein, in 1000 m Entfernung Gegen-
stande zu erkennen, von denen nur eine Fläche von der Grösse des
verwendeten Spiegels, also beispielsweise eine Fläche von 0,9 m Durch*
messer beleuchtet ist, so würde man, wenn diese Fläche in einer
Sekunde genügend überblickt werden kann, zum Absuchen des ganzen
Horizontes schon 1 Stunde 56 Minuten brauchen.

Jede Lichtquelle stellt sich als ein Körper von bestimmter Aus-
dehnung dar. Befindet sich ein derartig leuchtender Körper mit der
Intensität J, welcher zunächst kugelförmig vorausgesetzt sei, im Brenn-
punkte eines Parabolspiegels, so ist der auf letzteren fallende Licht-
strom Q wie oben ermittelt

= 4Jä sin* -T".
4

Die mittlere Intensität J^ der vom Spiegel zurückgeworfenen Strahlen
eriribt sich aus

wobei Pm den mittleren Fahrstrahl (Radius vector) des Paraboloids
bedeutet.

Ist die Lichtquelle nicht eine Kugel, sondern nur ein Kugel-
abschnitt, hat die Grundfläche des für unsere Rechnung in Frage
kommenden Teiles der Kugel den Durchmesser d = ac (Fig. 8), und
ist die Brennweite des Spiegels f, so werden die mit den Fahrstrahlen
zusammenfallenden Lichtstrahlen parallel der Achse, ein von a aus auf
den Scheitel des Spiegels fallender Strahl wird nach c hin zurück-
geworfen. Der Winkel, welchen die Verbindungslinien von a und c
mit dem Scheitel einschliessen, stellt die Abweichung von der parallelen
Reflexion, bedingt durch die räumliche Ausdehnung der Lichtquelle,
dar und gibt das Mass für die theoretische Streuung oder den Leucht-
winkel eines Spiegelsystems bei Verwendung einer bestimmten Licht-
quelle. Wie der Scheitel, so wird jeder andere Punkt des Spiegels
die Lichtstrahlen unter gleichen Winkeln zu den Fahrstrahlen empfangen
und zurückwerfen. Diese Winkel nehmen gegen den Rand hin an
Grösse ab. Jeder Spiegelpunkt erzeugt einen Lichtkegel, dessen Achse
parallel der Spiegelachse liegt. Weil sämtliche Achsen der Lichtkegel
innerhalb eines Cylinders liegen, dessen Durchmesser gleich dem Durch-
messer des Spiegels ist, die Grundflächen der Kegel aber in bestimmter
Entfernung verschiedene Durchmesser erhalten, so muss die durch einen
Scheinwerfer hervorgebrachte Beleuchtung am intensivsten in der Mitte
ausfallen und von hier nach dem Rande zu abnehmen. Da die einzelnen

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380

F. Nerz.

Lichtstrahlen nur in grösserer Entfernung vom Spiegel als von einem
Punkte ausgehend betrachtet werden können, in der Nähe des Spiegels
aber sich in unendlicher Zahl kreuzen, so werden hier in das Licht-
bündel gebrachte Gegenstände schon in kurzer Entfernung keine Schatten
mehr erzeugen, dagegen werden die Schatten um so schärfer, je weiter

Fig. 8.

die vom Lichte getroffenen Gegenstände vom Scheinwerfer selbst ab-
liegen. Der grösste Divergenzwinkel, unter welchem die Lichtstrahlen
vom Spiegel aus zurückgeworfen werden, soll im folgenden Leucht-
winkel genannt werden; er ergibt sich nach dem Gesagten aus

_d_
2f •

^T-

In der Entfernung e vom Scheinwerfer, welche als gross voraus-
gesetzt sei, wird eine Fläche beleuchtet, deren Durchmesser F sich er-
gibt aus

F--p.

Diese Fläche wird nun, vollkommene Reflexion beim Spiegel voraus-
gesetzt, beleuchtet durch den ursprünglichen Lichtstrom

4 Ja sin* -^.
4

Bei vollkommen parallelem Strahlenbündel würde dieser Licht-

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 381

sixom in der gleichen Entfernung sich auf eine Fläche — j — verteilen

(D = Durchmesser des Parabolspiegels gesetzt).

Durch Verteilung auf die grössere Fläche muss die Intensität Ja

der Beleuchtung im Verhältnis -=^ abnehmen. Würde die Fläche F

ohne Zuhilfenahme eines Spiegels durch die Lichtquelle, welche wie
bisher frei nach allen Seiten gleichmässig ausstrahlend gedacht ist,
beleuchtet, so fiele auf diese Fläche der Xichtstrom

Qi = 4 Jir sin* -r-.

Das Verhältnis Lichtstrom mit Spiegel
Lichtstrom ohne Spiegel

4 Jt: sin* f- sin* -?-
4 4

4 Jtc sin* -7- sin* -7-
4 4

gibt uns das Mass fUr die verstärkende Wirkung, das Verstärkungs-
vermögen des Spiegels an. In Wirklichkeit gestaltet sich das Ver-
hältnis etwas anders dadurch, dass der auf den Scheitel des Spiegels
fallende Lichtstrom zwar über den Leuchtwinkel a zerstreut wird, für
alle übrigen Flächenteile aber der Stellung der leuchtenden Oberfläche
der Lichtquelle und der Entfernung derselben entsprechend andere
Streuungswinkel in Betracht kommen.

In der Praxis können wir mit genügender Annäherung zur Ver-
einfachung der Rechnungen statt sin* -— und sin* -j- die Werte D*

und d* (d = Durchmesser der Lichtquelle) setzen, woraus sich -jg-

als Verstärkungsvermögen des Spiegels ergibt.

Lichtquellen, wie wir sie bisher vorausgesetzt haben, bestehen
nicht. Nach dem heutigen Stande der Beleuchtungstechnik kommt für
Scheinwerfer nur das elektrische Bogenlicht in Frage, weil es mit hoher
Intensität die grösste Annäherung an eine punktförmige Lichtquelle
vereinigt. Die bisher vorausgesetzte Kugelgestalt ist dem Bogenlicht
nicht eigen. Als hauptsächlichste Quelle des Lichtes gilt hier der
glühende Krater der positiven Kohle, und dieser ist deshalb in den
Brennpunkt des Spiegels zu bringen; die negative Kohle sendet ver-
hältnismässig wenig Licht aus und am allerwenigsten der Lichtbogen
selbst. Einer gleichmässigen Lichtausstrahlung steht die negative

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382 F. Nerz.

Kohle selbst hindernd im Wege. Dem durch Schattenwirkung der-
selben entstehenden Verluste suchte man auf verschiedene Weise zu
begegnen.

Am meisten bekannt wurden jene Lampen, bei denen man die
Kohlen gegen die Senkrechte um 20 — 30^ verdrehte und die negative,
in der Regel untere, Kohle dem zu beleuchtenden Gegenstande näher-
rückte. Hiedurch erreichte man eine einseitig vermehrte Ausstrahlung;
doch zeigte sich diese Anordnung nur bei Scheinwerfern mit kleinen
Nutzwinkeln brauchbar.

Erreicht der Nutzwinkel einen bestimmten Wert, so zeigt sich
die Lampe mit symmetrisch angeordneten Kohlen überlegen. Diese
wird naturgemäss zur Horizontallampe, wenn das Licht in wagerechter
Richtung auf entfernte Gegenstände zu werfen ist, die Achse des ver-
wendeten Spiegels also wagerecht liegt. Die Ueberlegenlieit bei sym-
metiischer Anordnung der Kohlen darf wohl mit Sicherheit darauf
zurückgeführt werden, dass ein Teil des von der negativen Kohle aus-
gehenden Lichtes vom weissglühenden Krater der positiven Kohle
reflektiert wird und damit den von letzterem ausgehenden Lichtstrom
verstärkt.

Schuckert hat die Vorzüge der Horizontallampe sofort erkannt
und sie von Anfang an für seine Scheinwerfer mit Glasparabolspi^el
verwendet. Sautter, Lemonier & Co., später Sautter, HarlS & Co.
in Paris, die Verfertiger von Manginspiegeln , hielten nur die vorhin
gestreifte Schräglampe für ihre Scheinwerfer geeignet und verteidigten
diese auch noch, nachdem im Jahre 1890 M. Burstyn in Pola durch
Versuche selbst für den Manginspiegel mit einem Nutzwinkel von 83 ^
die Ueberlegenheit der Horizontallampe nachgewiesen hatte. Erst im
Jahre 1894, nachdem der Nutzwinkel des Manginspiegels abermals ver-
grössert worden war, gingen auch Sautter, Harl^ & Co. zur Ver-
wendung der Horizontallampe über, die also heute allein für Schein-
werferzwecke gebraucht wird.

Die bisher für gleichmässig ausstrahlende Lichtquellen ent-
wickelten Formeln lassen sich für Scheinwerfer mit Horizontallampen
nur mit grossen Einschränkungen verwenden. Die in Fig. 1 dar-
gestellte Kurve gibt uns Aufschluss über die räumliche Verteilung
der Litensität des von einer Horizontallampe ausgehenden Licht-
stromes. Fassen wir nur den auf den Parabolspiegel fallenden Teil
des Lichtstromes ins Auge, und suchen von diesem auf bekannte
Weise die mittlere Intensität J„, multiplizieren diese mit der Spiegel-
fläche, so gibt uns das erhaltene Produkt, wenn wir vorläufig von

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 383

allen Verlusten absehen, das Mass für den vom Spiegel zurück-
geworfenen Lichtstrom

Q2 = 4J„7csin* -|^.

Würde nun das Licht, vom Spiegel gleichmässig verteilt, in
einem durch den Spitzenwinkel a gegebenen Strahlenkegel zurück-
geworfen, so würde in gegebener Entfernung eine Fläche vom Durch-
messer F und der Grösse 4e*w sin* -r mit der Intensität

4J„wsin*-|- J„8in2-|-

4ice*8in*~7- e* sin* -7-

4 4

beleuchtet werden. Statt sin* -7- und e* sin* -j- können wir ein-

4 4

J D*
facher die Werte D* und F* setzen und erhalten J« = " ^ . Soweit

wir gleichmässige Beleuchtung voraussetzen könnten, würden also die
früheren Formeln brauchbar sein.

Die Beleuchtung durch den vom Spiegel zurückgeworfenen Licht-
strahl erfolgt nun aber, wie wir schon oben gesehen haben, nicht
gleichmässig. Die Helligkeit steigert sich bedeutend gegen die Mitte
des Strahles hin und nimmt von hier zum Rande rasch ab.

Wenn man bedenkt, dass der Lichtstrahl dadurch, dass er näher
liegende Gegensi^nde sowohl als auch die in der Atmosphäre schweben-
den Dämpfe und Staubteilchen beleuchtet, einen erheblichen Lichtstrom
ins Auge des Beobachters sendet, so ist es wohl klar, dass der zu be-
leuchtende Gegenstand in dem Masse verschleiert wird, als man einen
grösseren oder geringeren Teil des Strahles zu durchblicken hat. Man
sucht deshalb, wo es zulässig ist, Gegenstände mit demjenigen Rand
des Lichtstrahles zu beleuchten, der dem Beobachter zugekehrt ist. In
der Regel aber kommen mehrere Beobachter, die sich nicht immer auf
einer Seite des Strahles befinden, in Betracht und dann muss der Gegen-
stand möglichst mit der Mitte des Scheinwerferstrahles getroffen werden.
Um nun aber dann ebenso gut zu sehen als mit dem Rande, muss die
Helligkeit in der Mitte des Strahles eine grössere sein. Man sieht
abo, dass die räumliche Verteilung der Helligkeit im Lichtstrahl den
Bedürfnissen wohl entsprechen kann, so lange der Unterschied in der
Helligkeit nicht gar zu gross ist.

Sammlimg elektrotechnischer Vorträge. I. 27

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384 F. Nerz.

Aufgabe des Erbauers von Scheinwerfern bleibt es, hier die
richtigen Grenzen zu ziehen. Es würde zu weit führen, alle Möglich-
keiten, die ihm hiefür zu Gebote stehen, zu erörtern. Erwähnt sei
nur, dass der mathematisch vollkommenste Parabolspiegel die grössten
Helligkeitsunterschiede hervorrufen wird. Der Verfertiger von Parabol-
spiegeln hat es in der Hand, bestimmte Formveränderungen zuzulassen,
welche die unterschiede bis zu einem gewissen Grade ausgleichen.
Eine Steigerung der Achsenhelligkeit bis zu 33 ^/o über die mittlere
Helligkeit des Strahles hat sich als vorteilhaft und in der Praxis wohl
erreichbar herausgestellt.

« Mitbestimmend für dieses Verhältnis und bestimmend für das
Mass der Helligkeit im Scheinwerferstrahl überhaupt ist das Ver-
stärkungsvermögen, d. h. die richtige Wahl von Nutzwinkel und Leucht-
winkel. Für den Nutzwinkel sind 140 ® und für den Leuchtwinkel 3 ®
als obere Grenze zu betrachten. An diesen Eonstruktionsbedingungen
sollte nach Möglichkeit festgehalten werden.

Es werden nun freilich häufig Bedingungen gestellt, die ein Ab-
weichen von dem durch die Theorie vorgezeichneten Wege nötig machen,
in manchen Fällen ohne zwingenden Grund, oft nur, um an einem be-
stehenden Gebrauche festzuhalten. So wird nicht selten verlangt, dass
die Stromstärke erhöht wird mit der bestimmten Absicht, damit die
Leuchtkraft des Scheinwerfers zu erhöhen. Betrachten wir die früher
für die Intensität der Beleuchtung entfernter GegenstiLnde entwickelte
Formel

J„ sin 2 ^

e* sm* -r-
4

und bedenken, dass sowohl die mittlere Intensität J^ als auch der Aas-
druck sin^ -j- der Flächengrösse des Kraters proportional sind, dass

die Kraterfläche aber im Verhältnis der verbrauchten elektrischen
Energie zunimmt, ohne dass sich bei den hier in Betracht kommenden
Stromstärken die spezifische Helligkeit nennenswert steigert, so ergibt

sich, dass das Verhältnis — bei wachsender Stromstärke an-

. « a

sm* -r
4

nähernd gleichbleibt, dass also mit der Wahl grösserer Stromstärke

ein wesentlicher Gewinn an Leuchtkraft nicht erzielt wird. Trägt man

die in der Zone grösster Helligkeit gemessene Intensii&t in Pyr,

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Scheinwerfer und Fembeleuchtong.

385

dividiert durch den Stromverbrauch in Watt, in einer Kurve (Fig. 9)
auf, so sieht man, dass bei Lampen geringen Energieverbrauchs eine
erhebliche Steigerung der spezifischen Helligkeit des Kraters bei zu-
nehmender Stromstarke vorhanden ist; die Kraterfläche nimmt nicht
im gleichen Masse zu, wie der erzeugte Lichtstrom.

Bei höheren Stromstarken wird die Steigerung nur sehr gering.
Zieht man dabei in Betracht, dass mit zunehmender Stromstärke die
Unregelmässigkeit in der Bildung der Kraterform zunimmt, dass das
Kohlenmaterial schlechter wird, so kann man sagen, dass praktisch
eine Erhöhung der Helligkeit nicht eintritt.

«m e\^i \iio^JC^<yX\

Fig

. 9.

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Haben wir bisher auf Grund von theoretischen Betrachtungen
die Ghrundzüge fOr den Bau des Scheinwerfers festgestellt, so können
wir nun untersuchen, was wir mit Scheinwerfern, die nach diesen Grund-
zügen gebaut werden, zu leisten im Stande sind. Vor allem wird uns
die Frage gestellt werden: Wie weit leuchtet der Scheinwerfer? Wie
weit sieht man mit dem Scheinwerfer? Diese Fragen sind nicht ein-
fach und nicht kurz zu beantworten.

Ein Scheinwerfer kann auf mehr als 100 km so leuchten, dass
die Wirkung seines Lichtstrahles deutlich wahrgenommen wird, erfüllt
aber die Aufgabe, entfernte Gegenstände so zu beleuchten, dass sie
von einem in der Nähe des Scheinwerfers aufgestellten Beobachter ge-

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386 F. Nerz.

sehen werden, nur, wenn die Entfernungen einige Kilometer nicht über-
schreiten, um für letzteren Fall Anhaltspunkte zu gewinnen, müssen
wir die umstände, unter denen das Sehen beleuchteter Gegenstande
erfolgt, näher betrachten.

Das Sichtbarwerden solcher Gegenstände hängt in erster Linie ab :

1. Von dem aufgefangenen Lichtstrom (Lichtmenge).

2. Von der Beschaffenheit der beleuchteten Fläche, besonders von
der Farbe und der Fähigkeit, empfangene Lichtstrahlen nach dem Orte
d«8 Beobachters zurückzuwerfen, kurz gesagt, der Rückstrahlungs-
fahigkeit.

S. Von der Durchlässigkeit der Atmosphäre.

4. Von der Beschaffenheit der mitbeleuchteten Umgebung des zu
beobachtenden Gegenstandes.

Weiter wird die Wirkung noch durch Aufstellung und Hand-
habung des Scheinwerfers beeinflusst.

Im folgenden sollen diese allgemeinen Gesichtspunkte näher be-
trachtet werden.

Setzen wir die Leuchtkraft E eines Scheinwerfers gleich dem
Verhältnis des von ihm ausgehenden Lichtstromes zu der durch den
Leuchtwinkel bedingten räumlichen Ausbreitung

4J„ sin*-^"
K = — *

. j a

sm* -r-
4

so wird, weil das Verhältnis von Nutz- und Leuchtwinkel als konstant

angenommen werden kann, der Ausdruck eine Eonstaute C,

sin* -r
4

ausserdem können wir für sin* ^- den früher gewählten Ausdruck D*

setzen. Nennen wir femer die mittlere Intensität der auf den Spiegel
fallenden Strahlen i, so können wir für weitere Betrachtungen
K = iCD* annehmen.

Die Leuchtkraft eines Scheinwerfers steht also im geraden Ver-
hältnis zur Flächengrösse des Spiegels oder einfacher im geraden Ver-
hältnis zum Quadrat des Spiegeldurchmessers und zur Flächenhelligkeit
der Lichtquelle, letztere gedacht als das Verhältnis des von der Licht-
quelle ausgehenden Lichtstromes zur Flächengrösse der Lichtquelle, also
hauptsächlich der Kraterfläche der positiven Eohle. Solange es sich
nur um die Helligkeit entfernter, beleuchteter Gegenstände handelt

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 387

und nicht um die Grösse der Fläche, die von dem Scheinwerferstrahl
in der gegebenen Entfernung getroffen wird, kann beim Vergleich yer-
schieden grosser und nach gleichem Prinzip gebauter Scheinwerfer die
Grösse der Eraterfl'äche unberücksichtigt bleiben ; sie tritt erst in Rech-
nung, wenn die Beleuchtung grösserer Flächen in Betracht kommt,
ganz besonders, wenn Streuer verwendet werden sollen. Dagegen mus»,
wenn es sich um verschieden grosse Spiegel und damit auch um sehr
verschiedene Stromstärken handelt, die Flächenhelligkeit des Kraters
in Rechnung gezogen werden.

Bedeuten in Fig. 10 F einen mit dem Scheinwerfer S beleuchteten
Gegenstand und 0 den Standpunkt des Beobachters, so möge die Ent-
fernung zwischen S und F Leuchtweite genannt und mit a bezeichnet
werden, F — 0 = b soll die Sichtweite heissen.

Fig. 10.

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^^5^?^ "^ --^: -^- : W

■■■'■■■■■i,

Da es sich bei Scheinwerferversuchen um Entfernungen handelt,
denen gegenüber die Grösse des Spiegeldurchmessers verschwindet, so
kann der Scheinwerferstrahl als von einem Punkt ausgehend betrachtet
werden.

In einer bestimmten Entfernung e (Fig. 11) wird eine Fläche voii
der Grösse F = xy mit der Helligkeit h beleuchtet. Nennen wir die
Summe aller auf F fallenden Strahlen des Lichtstroms Q, so ist h =

-^ oder Q = hF. In der Entfernung e^ wird der gleiche Lichtstrom Q

eine Fläche von der Grösse F^ = x^ y^ mit der Helligkeit hj beleuchten
und es ist Q = hiFi. Daraus folgt:

hiFi = h . F oder h^ : h = F : F^ = xy : x^y^*).

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388

F. Nerz.

Dies in die Gleichung*) eingesetzt, erhält man:

e *
hi:h = xy:xy .-^

oder

hl : h = e* : ej*

als Grundgesetz f&r die Femwirkung von Lichtquellen, in Worten
ausgedrückt:

Die Beleuchtung entfernter Gegenstände steht im umge-
kehrten Verhältnis der Quadrate der Abstände von der Licht-
quelle, oder die Beleuchtung entfernter Gegenstände nimmt ab
im Verhältnis der Quadrate der Entfernung.
Haben wir für eine Scheinwerfergrösse sowohl Leuchtweite als
Sichtweite ermittelt, so finden wir deren Wert fQr andere Spiegel-

Fig. 11.

grossen unter Berücksichtigung des vorher Gesagten durch Rechnung.
Der grösseren Verbreitung Ton Spiegeln von 900 mm Durchmesser
entsprechend nehmen wir diese Spiegelgrösse als Massstab und leiten
von diesem alle übrigen Werte ab. um mit demselben bei einer
Leuchtweite a eine Sichtweite b zu erlangen, ist für einen gegebenen
Gegenstand eine bestimmte Helligkeit erforderlich. Die Helligkeit steht
im geraden Verhältnis zur Leuchtkraft (E = iGD'), im umgekehrten
zum Quadrat der Entfernung a des Scheinwerfers.

^ iCD«

n = 5 — .

um mit einem anderen Scheinwerfer S^ den Gegenstand in der-
selben Sichtweite b gleich gut zu sehen, muss -^ — j^— = 5 — sein.

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* Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 389

Daraus ergibt sich:

a -x/WZT-a ^\/5r
*^""V iD* "*• D V i

d. h. die mit verschiedenen Scheinwerfergrössen ftlr eine gegebene Sicht-
weite erreichbaren Leuchtweiten stehen im Verhältnis der Spiegeldurch-
messer und der Quadratwurzel aus dem Helligkeitsverhaltniss der Licht-
quellen. Wird die Sichtweite der Leuchtweite gleich und nennen wir
diese Entfernung den Wirkungskreis e, so wird die Helligkeit des vom
Gegenstand auf der Netzhaut des Beobachters erzeugten Bildes im ge-
raden Verhältnis zur Helligkeit des Gegenstandes selbst und im um-
gekehrten Verhältnis des Quadrates der Entfernung stehen,

Setzen wir ftlr h. den frfiher gefundenen Wert ein, so erhalten wir

iCD»

Wollen wir von dem gleichen Gegenstand bei Beleuchtung des-
selben mit einem anderen Scheinwerfer S ein gleich helles Bild er-
halten, so muss hl — -^ — -^ sein, woraus sich ergibt

'i~V iD« -^V D • V i

d. h. wenn Sichtweite und Leuchtweite gleich sind, stehen die mit ver-
schiedenen Scheinwerfergrössen zu erreichenden Wirkungskreise im Ver-
hältnis der Quadratwurzeln aus den Spiegeldurchmessem und der vierten
Wurzeln aus dem Helligkeitsverhältnis der Lichtquellen.

Haben wir nun für Scheinwerfer von 900 mm Spiegeldurchmesser
die Entfernungen, in welchen bestimmte Gegenstände wahrgenommen
bezw. erkannt werden können, festgestellt, so können wir die mit
anderen Scheinwerfern zu erzielenden Wirkungskreise und Leuchtweiten
ohne weiteres berechnen. Zur Erleichterung dieser Aufgabe sind in
der beigefügten Scheinwerfertabelle die feststehenden Werte aufgeführt.
In den Reihen 12, 13, 18 und 19 sind Leuchtweiten und Wirkungs-
kreise für verschiedene Gegenstande angegeben, wie sie aus der Praxis
sich ergeben haben.

Die bisher angeführten Formeln gelten für konzentriertes Licht.
Soll mit Hilfe von Streuern das Licht im wagerechten Sinne ausge-
breitet werden, so nimmt die Helligkeit des beleuchteten Gegenstandes

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390

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D = Durchmesser
des Spiegels

Brennweite

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Normale Strom-
stärke

' Eraterdurchmesser

a = Leuchtwinkel

S|o|

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■^ = tl

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 391

im Verhältnis des Leuchtwinkels a = m<* des konzentrierten Strahls
zum Ausbreitungs Winkel ß = n^ ab; ausserdem kommt dann nicht die
Achsenhelligkeit des Scheinwerferstrahls, sondern die mittlere horizon-
tale Helligkeit in Rechnung. Diese betragt ungefähr 65 ^/o der Achsen-
helligkeit.

Der Wirkungskreis es bei Streuung ergibt sich aus dem Wirkungs-
kreis e des konzentrierten Strahls aus

. 0,65 e'^m ^ */ 0,65 m

Cg* = oder e^

{/^

In der Schein werfertabelle sind in den Reihen 14, 15, 16 und 17
auch hiefür einige Werte der Wirkungskreise angegeben.

Da die in der Tabelle gegebenen Zahlen sich für dieselben Gegen-
stande verstehen, die mit einem Scheinwerfer von 900 mm Durchmesser
unter denselben umständen gesehen werden, so sind sie ohne weiteres
brauchbar, wo es sich um gleiche Verhältnisse handelt.

Bei Bemessung des Wirkungskreises ist femer angenommen, dass
der Scheinwerfer gut gehandhabt wird, dass der Gegenstand also mit
der Zone grösster HeUigkeit getroffen wird. Nur unter dieser Annahme
ist es zulässig, dass in der Tabelle auch Scheinwerfer mit ausser-
gewöhnlichem Leuchtwinkel nach den gleichen Formeln behandelt
werden.

Für weitergehende Rechnungen müssen in erster Linie noch die
Flächengrössen der zu beobachtenden Gegenstände, die Rückstrahlungs-
fähigkeit und die Absorption der Lichtstrahlen in der Atmosphäre in
Rechnung gesetzt werden. Der von einem beleuchteten Gegenstand
ausgehende Lichtstrom steht im geraden Verhältnis zur Flächengrösse
und zur Rückstrahlungsfähigkeit bezw. zum Farbenkoeffizienten des-
selben, letzteren gedacht als das Verhältnis des vom Gegenstand aus-
gehenden Lichtstromes zu demjenigen, der erzeugt würde, wenn eine
vollkommen weisse Oberfläche vorhanden wäre.

In letzterer Hinsicht hat man beim Scheinwerfer mit den un-
günstigsten Verhältnissen zu rechnen. Torpedoboote z. B. werden immer
mit solchen Farben gestrichen werden, die am wenigsten Licht zurück-
werfen. Als solche sind schwarzgrau, braun und schwarz zu nennen.
Am liebsten würde man die dem Scheinwerferlichte zu entziehenden
Gegenstände mattschwarz streichen; solche würden sich aber bei Mond-
schein oder in nicht ganz dunklen Nächten scharf von dem grauschwarz
erscheinenden Horizont abheben, weshalb man fast überall der grau-
schwarzen Farbe den Vorzug gegeben hat.

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392 F. Nerz.

um die Absorption in der Atmosphäre in Rechnung zu ziehen,
müsste die für einen bestimmten Ort in der Entfernung e sich er-
gebende HeUigkeit im Verhältnis (1 — p)* vermindert werden, wenn p
den Betrag der Absorption bezeichnet, welcher beim Durchgang durch
1 km in der Atmosphäre yerursacht wird.

Bei Scheinwerfenrersuchen ist die Grösse der Absorption in der
Regel nicht bekannt. Der Vergleich zweier Scheinwerfer ist nur dann
möglich, wenn sie gleichzeitig untersucht werden. Wird ein Versuch
gleich bei einfallender Nacht, der zweite um Mittemacht angestellt,
so können, ja werden in den meisten Fällen die Resultate mit ganz
gleichwertigen Apparaten oder mit ein und demselben Scheinwerfer ganz
verschiedene werden. Bedenkt man, dass die Absorption in der Atmo-
sphäre zwischen 2 und 50 ^/o, ja noch weit darüber betragen kann, so wird
man sich über die Wichtigkeit dieses Faktors ein Bild machen können.

Dass die Sichtweite ein höchst ungenaues Mittel zur Beurteilung
der Leistung von Scheinwerfern ist, geht aus den früheren Betrach-.
tungen hervor.

Wir haben beim Vergleich zweier Scheinwerfer die Wirkungs-
kreise e und e^ gefunden aus

•.='V'¥-'y?

Nehmen wir einen Scheinwerfer einem zweiten um 36®/o über-
legen, die Beleuchtungswerte der beiden Scheinwerfer also im Ver-
hältnis 1,36 : 1 stehend an und suchen wir für den ersten Scheinwerfer
den Wirkungskreis, wenn derselbe für einen bestimmten G^^nstand
bei dem zweiten 1250 m war, so finden wir nur eine Erhöhung der-
selben um ^100 m. Um den Wirkungskreis von 3000 auf 3300 m, also
um 10 ^/o zu erhöhen, muss die Leistung des Scheinwerfers schon um
rund 50®/o höher sein.

Es ist sehr schwierig, Unterschiede von Entfernungen, die 10 ^,o
nicht übersteigen, in der Nacht, wo jeder vergleichende Massstab fehlt,
festzustellen; ebenso schwierig ist es deshalb, bei Beleuchtung eines
entfernten Objektes Helligkeitsunterschiede von selbst 30 ^/o mit dem
freien Auge zu beurteilen.

Ueber den Beleuchtungswert eines Scheinwerfers können deshalb
nur photometrische Messungen, die freilich sehr oft wiederholt werden
müssen, Auskunft geben.

In der zweiten Tabelle wurde versucht, einige Zahlen über die
teils photometrisch ermittelten, teils gesuchten Werte der mit ver-

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Scheinwerfer und Fembelenchtung.

393

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394 F. Nerz.

schiedenen Scheinwerfern erzielten Intensitäten zusammenzustellen; es
kann sich hier selbstverständlich nur um Näherungswerte handeln.

Die Beschaffenheit der mitbeleuchteten Umgebung kann sehr
störend auf die Beobachtung einwirken; ein dunkler Gegenstand auf
hellem Grunde ist schwer zu erkennen, wenn er nicht durch seine
Grösse und Form auffällt; Bodenerhebungen, die scharfe Schlag-
schatten ins Ge^de werfen, verändern das Aussehen einer Gegend so
bedeutend, dass selbst geübte Beobachter einer guten Schulung be-
dürfen, um fremde Gegenstande herauszufinden.

Nachdem wir bisher die Wirkungsweise des Scheinwerfers unter-
sucht haben, gehen wir jetzt zur Verwendung desselben und zu den
dabei zu stellenden Bedingungen über. Zuerst mögen für die Armee
dienende Scheinwerfer behandelt werden.

Für den Festungskrieg müsste als erste Bedingung gelten,
Scheinwerfer so hoch wie möglich über dem zu beleuchtenden Vor-
felde aufzustellen. Damit werden allzulange Schlagschatten vermieden,
und der Lichtstrahl schneidet erst in grösserer Entfernung ins Gelände
ein, hat somit von seiner blendenden Wirkung schon wesentlich ein-

Im allgemeinen sind zwei Arten von Scheinwerfern in Betracht
zu ziehen:

1. Suchlichter, welche auf grosse Entfernungen wirken sollen,

2. Scheinwerfer für die Aufhellung des nahen Geländes zur Be-
leuchtung von Minensperren oder zur Verhinderung von Torpedo-
angriffen, in der Folge Sperrlichter genannt. Für Minensperren ist
eine Aufstellung der Scheinwerfer nicht zu hoch über der Wasserlinie
vorzuziehen, weil dann der beleuchtete Gegenstand auf lange Strecken
seines Weges im Lichte bleibt, ohne dass der Scheinwerfer verstellt
werden müsste.

Suchlichter kommen im Feld- und Festungskrieg für die Küsten-
verteidigung und auf Kriegsschiffen zur Verwendung.

Wenn im Feld- und Festungskrieg hohe Aufstellung des Schein-
werfers als Ziel zu erstreben ist, so kann bei der Küstenverteidigung
eine Aufstellung nahe der Wasserlinie vorzuziehen sein, wenn die
Küstenbatterieen und der Beobachterstand hoch über der Wasser-
fläche liegen.

Nicht selten wird an ein und denselben Scheinwerfer die Auf-
gabe gestellt, als Suchlicht und Sperrlicht gleichzeitig zu dienen; man
stattet denselben mit Streuern und Fernbewegungseinrichtungen aus,
um ihn für alle Fälle benützen zu können. Das Ergebnis ist in der

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung.

Regel ein Misserfolg; ein häufiges Wechseln des Streuers gegen das
Abschlussglas erschwert den Dienst, Um auf Erfolg rechnen zu
können, muss die Aufgabe getrennt werden; zur Beleuchtung von
Minensperren sind Scheinwerfer zu verwenden, die mit Streuern ver-
sehen sind, welche die Sperre in der ganzen Ausdehnung unter Licht
setzen. Diese Scheinwerfer sind in der einfachsten Weise ausgeftlhrt
und bedürfen, einmal aufgestellt, fast gar keiner Bedienung. Zum
Absuchen des Horizontes benützt man unabhängig von den vorigen
aufgestellte Suchlichter, die mit elektromotorischer Bewegung ausge-
stattet und mit dem Beobachter durch mehrlitzige Eabel verbunden
sind; ein Vielfachumschalter ermöglicht die Wahl der Stromwege für
die verschiedenen Bewegungsarten.

Den mannigfachen Ansprüchen Rechnung tragend, müssen wir
noch eine weitere Unterteilung für Scheinwerfer und Zubehör eintreten
lassen und unterscheiden in der Folge:

A. Scheinwerfereinrichtungen für Feldgebrauch.

B. Scheinwerfereinrichtungen für Binnenfestungen.

C. Scheinwerfereinrichtungen für Küstenfestungen.

D. Scheinwerfereinrichtungen für Kriegsschiffe.

A. Scheinwerfereinrichtungen für den Feldgebrauch.

Der Wert von Beleuchtungseinrichtungen für den Feldkrieg wird
heute von verschiedenen Seiten noch bezweifelt. Die versuchsweise bei
Manövern zur Anwendung gebrachten Beleuchtungs wagen und Schein-
werfer haben zu ausschlaggebenden Erfolgen nicht geführt; häufig
waren Misserfolge zu verzeichnen. Ab und zu auftauchende Gerüchte
über gelungene Beleuchtungsversuche bei diesen und jenen Manövern
geben aber doch Zeugnis einerseits von der Wichtigkeit der Sache,
andererseits von der Schwierigkeit, eine richtige Lösung der Feld-
beleuchtungsfrage zu finden.

Die Anforderungen an diese Beleuchtungseinrichtungen dürfen
nicht zu hoch gestellt werden; vor allem können nur sehr leichte, d.«h.
leicht trag- oder fahrbare Gegenstände in Frage kommen. Ein Blick
in die beigefügten Tabellen zeigt, dass Scheinwerfer ganz geringer
Grösse im Vergleich zu grossen schweren Modellen schon ansehnliche
Leistungen ergeben. Apparate mit Glasparabolspiegeln von 60 cm
Durchmesser müssen als nicht zu überschreitende Grenze für den Feld-
gebrauch gelten. Auf letztere wäre nicht die als normal angegebene
Stromstärke von 60 Amp. zu verwenden, sondern es müsste die Strom-

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396

F. Nerz.

quelle auf 40 Amp. beschränkt werden. Der Wirkungskreis des
Scheinwerfers, Modell G 60, ist bei Aufwand von 40 Amp. praktisch
der gleiche, wie bei 60 Amp., die Stromquelle aber, gewöhnlich ein
sogenannter Beleuchtungswagen, wird bei geringerer Stromstärke erheb-
lich leichter, d. h. transportfähiger und damit felddiensttauglich. In
der Regel dürfte schon ein Scheinwerfer Modell 6 45 mit 30 bis
35 Amp. allen billigen Anforderungen genügen.

Fig. 12.

Als Stromquelle wäre ein Beleuchtungswagen für eine Leistung
von etwa 2400 Watt genügend. Ob man Wagen mit Dampf oder
Benzin- und Petroleummotoren den Vorzug geben soll, kann hier nicht
ohne weiteres entschieden werden. Wo man auf die Ausbildung des
Personals zur Bedienung des Beleuchtungsparks nicht ganz besondere
Sorgfalt legt, wird der Dampfwagen vorzuziehen sein, weil man für
denselben leichter sachverständiges Bedienungspersonal findet, als f&r
Benzin- oder Petroleummotoren. Die Elektrizitäts-Aktiengesellschaft
vormals Schuckert & Co. bringt für den Felddienst einerseits einen
Dampfwagen mit einer de Laval-Turbine, einer für fahrbare Einrich-

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Scheinwerfer und Fembeleuchtong. 397

tungen ganz vorzüglich geeigneten Dampfmaschine, in Vorschlags
andererseits Wagen mit Petroleum- oder Benzinmotoren ganz speziell
für fahrbare Zwecke gebaut.

Scheinwerfer und Kabel müssen in der Regel auf besonderem
Transportwagen mitgeführt werden; Fig. 12 gibt das Bild eines solchen
Transportwagens. Derselbe führt Messinstrumente und das für den
Gebrauch nötige Zubehör an Kohlen etc. mit sich. Wenn das Kabel
nicht am Beleuchtungswagen untergebracht werden kann, so findet das-
selbe über den Hinterradem auf der Plattform des Scheinwerfertrans-
portwagens Platz. Nur wenn auf gute Wege gerechnet werden kann,
ist es zulässig, Kabel und Scheinwerfer auf dem Beleuchtungswagen
selbst mitzuführen.

Es ist wohl anzunehmen, dass in nicht allzufemer Zeit Wagen
mit Petroleummotoren allein für Felddienstzwecke in Betracht kommen
werden; Benzinmotoren sind heute zwar noch leichter in Betrieb zu
halten, aber die Beschaffung von Petroleum an beliebigem Orte macht
viel geringere Schwierigkeiten als die von Benzin.

B. Scheinwerfer für Binnenfestungen.

Den jeweiligen Verwendungszwecken entsprechend, können die
hieher gehörigen Scheinwerferanlagen dreierlei Ausflihrungen nötig
machen :

1. Maschinenanlagen und Scheinwerfer sind fest aufgestellt,

2. Maschinenanlage ist fest, der Scheinwerfer beweglich,

3. Maschinenanlage und Scheinwerfer sind beweglich.

Für den ersten Fall können für die Maschinenanlage direkt ge-
kuppelte Dampfdynamos oder auch Benzinmotoren, direkt mit der
Dynamomaschine gekuppelt, Verwendung finden. Petroleummotoren,
die vorläufig nur für geringere Leistungen gebaut werden, konunen
nur für kleine Anlagen in Frage.

Bei fester Aufstellung des Scheinwerfers ist derselbe in so hohem
Orade den feindlichen Geschossen ausgesetzt, dass er eines besonderen
Schutzes bedarf. Am wirksamsten erweist sich die Aufstellung in
einem drehbaren, gepanzerten Stand, der zum Leuchten gehoben und
bei Schussbedrohung versenkt werden kann (Fig. 13). Zur Vermei-
dung grösserer Leuchtöfibungen , zum Teil aber auch der mit zu-
nehmender Grösse hochansteigenden Kosten wegen, begnügt man sich
hier mit der Verwendung von 60 cm Spiegeldurchmesser. Diese Ein-
richtungen leisten hauptsächlich in vorgeschobenen kleinen Festungs-

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398

F. Nerz.

werken, in Sperrforts, gute Dienste. Für die belgischen Maasbefesti-
gungen sind Scheinwerferanlagen dieser Art von Schuckert & Co. in
grosser Anzahl ausgeführt worden.

Kann man sich mit der Leistung von Scheinwerfern dieser Grösse
nicht begnügen, so lässt sich unter Beibehaltung des hebbaren Schein-
werferstandes für grössere Scheinwerfer ein Schutz dadurch schaffen,

dass der Panzerdeckel nicht mitgehoben und gesenkt, sondern bei ver-
senktem Scheinwerfer über die Schachtöffnung geschoben wird.

Von einem englischen Offizier, Oberst Bucknill, wurde zum
Schutze der Scheinwerfer eine Einrichtung vorgeschlagen, welche in
der Elektrotechnischen Zeitschrift 1889, S. 110 beschrieben ist. Hinter
einer Wallkrone ist der Scheinwerfer an einem Ende eines Wage-
balkens um eine horizontale Achse neigbar befestigt ; am anderen Ende

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung.

399

des Wagebalkens befindet sich, gleichfalls um eine horizontale Achse
drehbar, ein ebener Spiegel. Letzterer ragt über die Wallkrone hin-
aus; der tief gelegene Scheinwerfer sendet sein Strahlenbündel nach
dem Planspiegel, und dieser wirft es nach dem Gelände ausserhalb des
Festungswerkes. Der Wagebalken ruht mit seiner Mittelunterstützung

Fig. 14.

auf einer Drehvorrichtung, wodurch der Lichtstrahl in horizontalem
Sinne beliebig verdreht werden kann.

Einrichtungen dieser Art dürften nur in seltenen Fällen Anwen-
dung finden können, denn 1. erfährt der vom Scheinwerfer ausgehende
Lichtstrahl bei der Reflexion am ebenen Spiegel je nach der Güte des
letzteren einen Verlust von 10 bis 30®/o, 2. bietet die Aufstellung dem
Scheinwerfer nur gegen Geschosse mit flacher Flugbahn Schutz; Ge-

Sammlnng elektrotechnischer Vorträge. I. «28

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schösse mit steiler Flugbahn sind dem Scheinwerfer fast so gefahrlich,
als wenn er in freiem Felde stünde.

Einen sehr wirksamen Schutz gewähren in Felsen gehauene oder
bombensicher angelegte Unterstände, die noch durch starke eiserne
Thüren geschützt werden können. Der Scheinwerfer steht mit Roll-
wagen auf Schienen und wird erst im Bedarfsfalle aus dem Unter-
stande herausgefahren. Beim Leuchten ist die Entfernung des Stand-
punktes des Scheinwerfers erfahrungsgemäss schwer zu schätzen, und
letzterer deshalb nur Zufallstrefifern ausgesetzt; besteht ernstere Gefahr
für denselben, so fährt man ihn in den schützenden Unterstand zurück.
Zur Aufstellung der Scheinwerfer eignen sich nur hochgelegene, das
Vorfeld beherrschende Punkte; diese dürfen den Batterien nicht zu
nahe liegen, damit die Artillerie durch den Lichtstrahl selbst und die
in der Nähe des Scheinwerfers stets vorhandene Beleuchtung der Um-
gebung nicht gestört wird. Wenn Maschinenanlage und Scheinwerfer
an feste Aufstellungsplätze gebunden sind, erfolgt die Stromführung
in der Regel durch in der Erde schusssicher verlegte Kabel; wird
der Scheinwerfer zum Gebrauch aus Unterständen herausgefahren, so
enden die Kabel an passendem Orte in Anschlusssäulen (Fig. 14), die
in dem genannten Schacht aufgestellt sind. Durch kurze Kabel wird
der Scheinwerfer mit diesen Anschlusssäulen verbunden.

2, Maschinenanlage fest, der Scheinwerfer beweglich.

Auch hier werden für den Scheinwerfer, wenn die Aufstellungs-
plätze nicht zu sehr von einander entfernt liegen, schusssichere Unter-
stände geschaffen, aus denen derselbe erst im Bedarfsfalle heraus-
gefahren wird. Wo es angängig ist, werden die verschiedenen Auf-
stellungspunkte durch Schienengeleise verbunden; ist dies nicht möglich,
so muss für den Transport ein Wagen mit federnder Plattform Ver-
wendung finden. Der Wagen kann Zubehör und, wie in Fig. 12 dar-
gestellt, Messinstrumente oder nach Fig. 15 das nötige Kabelmaterial
aufnehmen.

Wo höhere Aufstellungsorte in einer Festung nicht vorhanden
sind, sucht man solche dadurch zu schaffen, dass man den Transport-
wagen mit hochwindbaren Plattformen versieht. Derartige fahrbare
Hochwindevorrichtungen können des hohen Gewichtes halber nur bei
günstiger Bodenbeschaffenheit Verwendung finden.

Die Kabel können wie im ersten Fall ganz in die Erde verlegt
werden; dann ist an jedem Aufstellungsplatz des Scheinwerfers eine An-
Schlusssäule in gemauertem Schacht vorzusehen, an welche die Schein-
werferlampe durch mehr oder minder lange Kabel angeschlossen wird.

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung.

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Das ganze Leitungsmaterial kann aber auch erst bei Bedarf aus-
gelegt werden. In diesem Falle sind gut isolierte Oummikabel, mit
Eisendraht bewickelt, zu wählen. Zum Auslegen dieser Kabel empfiehlt
die Elektrizitäts- Aktiengesellschaft vormals Schuckert&Co. besonders
konstruierte fahrbare Kabeltrommeln (Fig. 16). Ist die Entfernung
zwischen Maschine und Scheinwerfer gross, so sind mehrere Kabel-

Fig. 15.

trommeln hintereinander zu schalten und die Enden der Kabel durch
Steckkontakte oder Kuppelungen zu verbinden.

3. Maschinenanlage und Scheinwerfer sind beweglich.

Wenn bestimmte Aufstellungspunkte weder für die Maschinen-
anlage noch für Scheinwerfer geschaffen werden können, kommen als
Stromquellen Beleuchtungswagen in Betracht. Für solche Einrichtungen

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F. Nerz.

sind im allgemeinen die gleichen Gesichtspunkte massgebend, welche
für den Feldgebrauch gelten. In der Regel aber kommen grössere
Scheinwerfer als dort und deshalb auch Beleuchtungswagen mit höherer
Leistung in Frage. Wird die Anlage in den Dienst des Verteidigers
gestellt, so wird man Dampfmotoren den Vorzug geben, weil Wasser
und Brennmaterialien leicht zu beschaffen sind; der Angreifer dagegen
wird sich, der leichteren Mitführung des Brennmateriales und des ge-
ringen Wasserbedarfs halber besser eines Wagens mit Benzin- oder
Petroleummotor bedienen.

Fig. 16.

Als Transportmittel dienen für Scheinwerfer und Kabel die
gleichen Einrichtungen, welche unter 2. kurz angedeutet wurden. In
Fällen, wo zwar für Beleuchtungswagen und Scheinwerfer bestimmte
Aufstellungspunkte gegeben sind, für beide aber ein genügender Schutz
nicht hergestellt werden kann, so dass sie bei Schussbedrohung weg-
gefahren werden müssen, kann auch hier mit Vorteil das Kabel unter-
irdisch verlegt und an bestimmten Stellen an Anschlusssäulen geführt
werden; von letzteren werden dann kurze bewegliche Kabel zu Be-
leuchtungswagen und Scheinwerfer gelegt.

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 403

Müssen für Beleuchtungswagen und Scheinwerfer die Aufstellungs-
orte gewechselt werden, so können unterirdisch verlegte Kabel nicht
in Betracht gezogen werden. Es ist dann das Leitungsmaterial erst
bei Bedarf auszulegen; für die hiezu nötigen Einrichtungen gilt das
bereits unter 2. Gesagte.

In Binnenfestungen kommt wie beim Feldgebrauch im allge-
meinen der geschlossene (konzentrierte) Lichtstrahl zur Anwendung.
Bei Sperrforts, besonders in gebirgigen Gegenden, wo es sich häufig
nur um die Beleuchtung bestimmter Flächen des Gesichtsfeldes handelt,
die in der Regel in nicht sehr grosser Entfernung liegen, bedient man
sich zuweilen mit Vorteil des horizontal verbreiterten Lichtstrahls, des
gestreuten Lichts, um die wichtigen Terrainflächen in möglichst grosser
Ausdehnung unter Licht zu setzen. Zur Erreichung dieses Zweckes
werden unter dem Namen „Streuer* bekannte Gläser verwendet, die
dem jeweiligen Bedürfnis entsprechend für verschiedene Ausbreitungs-
(Streuungs-)winkel hergestellt werden.

C. Scheinwerferanlage für Küstenfestungen.

Die früher erwähnte Unterscheidung von Suchlichtem und Sperr-
lichtem kommt hier ganz besonders zur Geltung. Jede grössere Küsten-
batterie, welche zur Verteidigung eines festen Platzes bei einem nächt-
lichen Angriff bestimmt ist, sollte mindestens ein Suchlicht zur
Verfügung haben. Der als solches dienende Scheinwerfer sollte seit-
wärts, ausserhalb der Batterie und möglichst nahe an der Meeresober-
fläche aufgestellt werden. Er erhält elektromotorische Bewegung für
beide Achsen und kann von einem in der Batterie selbst aufgestellten
Beobachter gerichtet werden. Der Scheinwerfer sollte mit Rädern auf
Schienen stehen und für den Nichtgebrauch in einen schusssicheren
Unterstand gefahren werden.

Neben diesen Suchlichtern müssen für die Beleuchtung der Wasser-
fläche noch Sperrlichter aufgestellt sein. Die Anzahl dieser Schein-
werfer richtet sich nach der Zahl der Minensperren, nach deren Aus-
dehnung und nach der Entfernung des Beobachters von der Minensperre.
Scheinwerfer, die als Sperrlichter dienen, sind stets mit Streugläsera
auszurüsten. Die Grösse der zu wählenden Streuung richtet sich gleich-
falls nach den örtlichen Verhältnissen. Ist die Scheinwerfergrösse ge-
geben, so können für bestimmte Fälle die nötigen Angaben aus den
hier beigefügten Scheinwerfertabellen entnommen werden. Im allge-
meinen dürften für Küstenfestungen sowohl für Such- als auch für

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Sperrlichter nur Scheinwerfer von nicht unter 900 mm Spiegeldurch-
messer in Frage kommen. Als Suchlichter können in einzelnen Fällen
vielleicht grössere Spiegel von 1100 oder 1500 mm Durchmesser gute
Dienste thun.

Da Sperrlichter nur eine ganz bestimmte Aufgabe zu erfüllen
haben, so können sie betriebsbereit ein für allemal auf einem be-
stimmten Punkte aufgestellt bleiben. Sie sind dann aber in hohem
Grade Beschädigungen durch feindliches Feuer ausgesetzt, und es ist
nötig, sie in ausgiebiger Weise zu schützen. Zu diesem Zwecke sind
Sperrlichter hinter festen Panzerplatten aufzustellen und nur für zeit-
weiligen Gebrauch auf Schienen ins Freie zu fahren oder es mtlssen
die Panzerplatten mit Oeffnungen versehen werden, die den Lichtstrahl
austreten lassen. Vor diese Oeffnungen kann ein aus kräftigen Stahl-
stäben bestehendes Gitter derart angebracht werden, dass die Stäbe in
die durch die einzelnen Streuerstreifen gebildeten dunklen Räume zu
stehen kommen (Fig. 17). Die vom Scheinwerfer kommenden parallelen
Strahlen werden durch die einzelnen aus plankonvexen Gylinderlinsen
bestehenden Streuerstreifen nach deren Brennlinien hin so gebrochen,
dass zwischen den von den Lichtstrahlen ausgefällten Räumen dunkle
Räume entstehen, in welche kräftige Stahlstäbe eingesetzt werden
können.

Wenn diese Schutzgitter auch nicht kräftig genug sind, um Voll-
geschossen zu widerstehen, gewähren sie doch Sprengstücken gegen-
über genügenden Schutz. Für besseren Schutz bei Nichtgebrauch kann
vor das Gitter noch eine Panzerplatte geschoben werden.

D. Scheinwerfer für Kriegsschiffe.

Wenn man in dem Scheinwerfer für Kriegszwecke ein Ver-
teidigungs- bezw. Schutzmittel erkannt hat, so muss dieser auf Kriegs-
schiffen, wo es sich um den Schutz so wichtigen, kostbaren Materials
handelt, eine besonders hervorragende Rolle spielen.

Der Scheinwerfer allein macht es möglich, in dunklen Nächten
den Angriff von Torpedobooten abzuwehren. Der blendende Licht-
strahl, vom Verteidiger richtig gehandhabt, erschwert dem Angreifer
seine Aufgabe ganz bedeutend; er wirkt demoralisierend auf den
Gegner ein. Die im Dunkel der Nacht weitgeöffnete Pupille des Auges
lässt bei plötzlich einfallendem Lichtstrahl einen so bedeutenden Licht-
strom auf die Netzhaut gelangen, dass eine üeberreizung derselben
eintritt und dass der Beobachter auch beim Verschwinden des Licht-

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung.

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eindrucks nicht mehr sofort in der Lage ist, die nächste Umgebung zu
erkennen. Taucht das Licht dann wieder auf, wenn das Auge kaum
Zeit gehabt hat, sich wieder an die Dunkelheit zu gewöhnen, so wirkt
das so entnervend auf den dem Lichte Zustrebenden ein, dass nur

Fig. 17.

:i_A

strenges Pflichtbawusstsein verbunden mit guter Schulung die Voll-
fÜhrung der gestellten Aufgabe möglich machen^).

') Näheres siehe: Die elektrische Vorfeldbeleuchtung von Karl Exler,
Wien 1894, Verlag yon Seidel & Sohn, S. 160 u. ff.

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Der Umstand, dass auf einem Kriegsschiffe die ganze Schein-
werferanlage auf einen verhältnismässig kleinen Baum angewiesen ist,
kommt der Aussenbordbeleuchtung nicht zu statten. Um so grössere
Sorgfalt muss deshalb auf richtige Ausgestaltung des notwendigen Zu-
behörs und auf gute Aufstellung und Bedienung verwendet werden.

Eine Aussenbordbeleuchtung kann nur dem Zwecke entsprechen,
wenn die zusammenwirkenden Teile und Nebeneinrichtungen, das sind

1. die Dampfmaschine,

2. der Stromerzeuger, d. h. die Dynamomaschine,

3. die Leitungsanlage und die Regulierapparate,

4. die Bedienung der Scheinwerferanlage,

5. der Scheinwerfer selbst,

0. die Aufstellung des Scheinwerfers,

7. die Befehlsübertragung
einzeln in bester Verfassung sich befinden.

Bei Entwurf der Dampfmaschinenanlage werden häufig Be-
dingungen gestellt, die eine Störung des Betriebes zur Folge haben.
Die Maschine soll recht leicht sein und den geringsten Raum ein-
nehmen; auch für die Bedienung kann nur sehr wenig Platz ein-
geräumt werden. Mit diesen in der Regel gestellten Anforderungen
ist schon der Keim zu einem chronischen Leiden der Aussenbord-
beleuchtung gelegt. Kleine Dampfmaschinen von hoher Tourenzahl
werden bis zur Grenze ihrer Leistung beansprucht, bei der geringsten
weiteren Ueberlastung ist eine Verminderung der Umdrehungsgeschwin-
digkeit, deshalb auch der Spannung an der Dynamomaschine und end-
lich ein Versagen bezw. Erlöschen des Scheinwerfers die unausbleib-
liche Folge. Bei Auswahl der Dynamomaschine ist vor allem die für
Scheinwerferlampen nötige Betriebsspannung zu berücksichtigen. Ein
Zuschlag von 25, besser 30 ^/o gibt dann die Betriebsspannung der
Dynamomaschine. Diese Zusatzspannung wird in einem sogenannten
Beruhigungswiderstand aufgenommen. Beim Fehlen eines solchen Wider-
standes oder bei zu geringer Bemessung eines solchen kommen geringe
Schwankungen in der Spannung in vollem oder doch hohem Betrage auf
die Lampe, während sonst der Widerstand einen erheblichen Teil aus-
gleicht. Deshalb kann man schon für die geringen Stromstärken in
bürgerlichen Anlagen eines Beruhigungswiderstandes nicht entbehren,
um so mehr muss man ihn für Scheinwerferanlagen auf Kriegsschiffen
in Anwendung bringen. In den meisten Staaten wird auch für der-
artige Anlagen eine Spannung von 75, meistens 80 Volt zu Orunde
gelegt. Ist die Spannung zu niedrig, so gerät die Lampe des Schein-

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 407

Werfers bei den geringsten Verunreinigungen der Eohlenspitzen in Un-
ruhe; Zucken, Blasen und Wandern des Lichtbogens rufen derartigem
Flackern des Lichtstrahles hervor, dass der Scheinwerfer im gegebenen
Augenblick mehr schadet als nützt. Dies macht sich ganz besonders
bei Verwendung höherer Stromstarken bemerkbar. Um einige Sicher-
heit auf tadelloses Brennen der Scheinwerferlampe, wovon ja der ganze
Erfolg abhängt, zu haben, sollte man auf Schiffen über 100 Amp. gar
nicht verwenden.

Aus der beigegebenen Tabelle sieht man, dass die Stromstärke
beim geschlossenen Strahl gar nicht jene bedeutende Rolle spielt, die
man derselben von vielen Seiten beilegt. Man sollte deshalb bei Aus-
wahl der Stromstärke sehr vorsichtig sein und sich mit dem Erreich-
baren begnügen, ein Schritt weiter führt ins unberechenbare Feld des
Zufalls.

Die Dynamomaschine soll für Scheinwerferbetrieb eine Com-
poundmaschine sein; ist die Dampfmaschine nicht knapp, so wird man
mit Vorteil übercompoundieren, d. h. man wird mit zunehmender Strom-
stärke auch die Spannung etwas ansteigen lassen. In letzterem Falle
hat man die meiste Oewähr dafür, dass auch bei nicht ganz tadel-
losem Kohlenmaterial ein gutes Brennen erzielt wird.

Wechselstrom ist nach dem heutigen Stand der Technik voll-
ständig ausgeschlossen. Der Doppelkrater, der bei Wechselstromlampen
gebildet wird, verhindert das Zustandekommen eines gleichmässigen
Lichtstrahles und ergibt auch eine sehr geringe Verwertung der auf-
gewendeten Energie. Ausserdem ist bei Wechselstrom für horizontale
Anordnung der Kohlen ein ruhiges Brennen ungemein schwer zu
erzielen.

Ueber die Leitungsanlage kann hier kurz hinweggegangen
werden; die in anderen Zweigen der Elektrotechnik gemachten Er-
fahrungen und dort geltenden Vorschriften können ohne weiteres auch
hier Platz greifen. Es sind nur best isolierte und gut geschützte Kabel
zu verwenden; der Querschnitt derselben und die Sicherungen müssen
grösser als der Betriebsstromstärke entsprechend gewählt werden, weil
der Strom beim Einsetzen neuer Kohlen längere Zeit bedeutend über
der normalen Stärke bleibt. Nimmt man hierauf keine Rücksicht, so
sind Betriebsunterbrechungen wegen vorzeitiger Durchschmelzung der
Sicherungen unvermeidlich.

Der schon oben besprochene Beruhigungs- oder Zusatzwiderstand
kann fest eingestellt oder regulierbar gemacht werden. Ist er nicht
regulierbar, so kann er an beliebiger Stelle des Leitungsweges unter-

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gebracht sein. Für höhere Stromstarken macht man den Zusatzwider-
stand häufig regulierbar; man hat es dann an der Hand, bei wech-
selnder Spannung den Widerstand entsprechend zu schalten. In der
Nähe des Widerstandes muss ein Spannungsmesser angebracht sein,
der die für die Bethätigung der Scheinwerferlampe nötige Spannung
anzeigt; im Maschinenraum sollte auch ein Strommesser in die Schein-
werferleituRg eingeschaltet werden. Regulierbare Zusatzwiderstande
müssen entweder in der Maschinenstation oder besser am Scheinwerfer
aufgestellt werden. Würde der Widerstand zu gross, so wird er in
zwei Teile zerlegt, der grössere nicht regulierbare Teil kann dann
wieder an beliebigem Orte aufgestellt werden. Auch der Zusatzwider-
stand muss eine vorübergehende Ueberlastung von 20 bis 30 ^/o, ohne
sich zu stark zu erhitzen, vertragen.

Eine gut geschulte Bedienungsmannschaft ist die erste Be-
dingung für die Lebensfähigkeit einer Scheinwerferanlage. Letztere
setzt sich aus verwickelten Einrichtungen zusammen, von denen jede
ein besonderes Studium erfordert. Solange alles in ordnungsgemässem
Zustande sich befindet, wird man auch mit weniger gut geschultem
Personal auskommen; sowie aber irgend welche zufällige Beschädi-
gungen entstehen, die nicht offen zu Tage liegen, können durch nicht
sachgemässe Untersuchung allein schon die schwersten Fehler begangen
werden. Die Ausbildung im Scheinwerferdienst kann nicht sorgfaltig
genug geübt werden. Das Personal sollte möglichst aus gelernten
Mechanikern oder Maschinenschlossern bestehen, aus der Elektrotechnik
hervorgehende Mannschaften sind selbstverständlich vorzuziehen.

Regelmässig alle Wochen wiederkehrender Unterricht, mit Leucht-
proben verknüpft, ist gar nicht zu umgehen. Steht das Schiff längere
Zeit ausser Dienst, so sind vor Indienstnahme folgende Arbeiten vor-
zunehmen:

1. Die Dampfmaschine ist so weit zu zerlegen, als es die Bord-
verhältnisse gestatten, jedenfalls müssen alle jene inneren und äusseren
Teile, die einer Rostbildung, ausgesetzt sind, nachgesehen und sorg-
fältig gereinigt werden.

2. An den Dynamomaschinen sind schon nach Ausserbetrieb-
setzung Staub und Schmutz zu entfernen, die Stromabnehmerbürsten
sind, wenn nötig, abzuschneiden oder abzufeilen und aufs neue an den
Stromabgeber anzupassen. Der Stromabgeber muss, sofern er noch
rund ist, sorgfältig abgefeilt und mit Schmirgelpapier abgezogen werden,
bis alle verbrannten Stellen verschwinden. Ist derselbe durch Funken-
bildung zu stark beschädigt oder unrund geworden, so muss er ab-

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 409

gedreht werden, zu welchem Zwecke besondere Werkzeuge vorhanden
sein müssen. Nach dem Abdrehen muss wieder mit Schmirgelpapier
nachgeglättet werden. Vor Wiederaufnahme des Betriebes nach län-
gerem Stehen ist das Abschmirgeln des Stromabgebers zu wiederholen.
Im Betriebe ist streng darauf zu achten, dass an den Bürsten keine
oder wenigstens nur ganz geringe Funkenbildung auftritt. Wird die
Dynamomaschine zeitweise verschieden belastet, so müssen die Bürsten,
der jeweiligen Belastung entsprechend ^ durch Drehen der Bürsten-
halterbrücke auf funkenloses Arbeiten eingestellt werden. Im übrigen
sind alle Vorschriften für Instandhaltung der Anlage, die von den
Lieferanten gegeben werden, aufs genaueste zu beachten.

3. Vor Neuinbetriebsetzung muss auch die Leitung in Bezug auf
Isolation vom Schiffskörper untersucht werden. Die Prüfungsarten sind
zu bekannt, als dass hier darauf einzugehen nötig wäre. Jeder Isola-
tionsfehler ist sorgföltigst zu beheben.

4. Der Scheinwerfer selbst ist vollständig zu zerlegen, sämtliche
Eontaktflächen sind zu reinigen und von Oxyd zu befreien. Sind am
Scheinwerfer Elektromotoren, so müssen bei diesen die Stromabgeber
rund und metallisch rein gehalten werden. Sind die den Strom zu-
führenden Schleiffedem zu sehr abgenützt, so werden neue eingesetzt.
Sämtliche Gläser sind aufs peinlichste zu reinigen, wobei aber Be-
schädigungen durch Zerkratzen nicht vorkommen dürfen; das Putz-
material muss deshalb vollkommen staubfrei gehalten werden. Für die
weitere Behandlung der Scheinwerfer sind die von der liefernden Fabrik
gegebenen Vorschriften strengstens zu beachten. Es ist hauptsächlich
darauf zu sehen, dass die Scheinwerferlampe stets tadellos selbstthätig
arbeitet. Nie sollte man sich auf Handregulierung verlassen. In wich-
tigen Augenblicken hat der Bedienungsmann viel zu sehr auf die Aus-
führung der gegebenen Befehle zu achten, als dass er sich viel mit
der rechtzeitigen und richtigen Nachstellung der Kohlen befassen könnte.
Es muss unbedingt von der Mannschaft verlangt werden, dass sie die
Wirkungsweise des Reguliermechanismus der Lampe so weit versteht,
dass sie bei einem Versagen der Lampe den Fehler finden und be-
seitigen kann. Dies kann nur durch regelmässige Unterweisung und
Schulung des Personals erreicht werden.

Gehen wir nun zum Scheinwerfer selbst über, so ist die erste
Frage: WelcheScheinwerfer sollen genommen werden? Zur Entscheidung
dieser Frage müssen zuerst die Aufgaben vor Augen geführt werden,
deren Lösung der Aussenbordbeleuchtung zufällt. Es sollen erstens
grössere feindliche Fahrzeuge in möglichst grosser Entfernung entdeckt

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werden, zweitens soll beim Angriff von Torpedobooten die Wasser-
fläche in möglichst grosser horizontaler Ausdehnung auf solche Ent-
fernungen beleuchtet werden, dass Schnellfeuergeschütze den Angriff
rechtzeitig abwehren können. Drittens soll der Scheinwerfer zu Be-
fehlsübertragungen auf grosse Entfernungen mittels Signalisierung
durch Lichtblitze und viertens bei Landungsversuchen oder beim Durch-
fahren von engen Wasserstrassen zur Beleuchtung der Umgebung
dienen. Hier sind lediglich die zwei ersten Punkte ins Auge zu fassen,
die übrigen ergeben sich von selbst durch geeignete Verwendung des
Vorhandenen.

Artillerie und Aussenbordbeleuchtung haben in gewissem Sinne
ähnliche Aufgaben zu erfüllen. Hier ist es das verräterische Licht,
dort das ve;rderbenbringende Oeschoss, das feindliche Fahrzeuge er-
reichen soll. Wenn die Artillerie für den Fern- und Nahkampf sich
verschiedener Mittel bedient, so fragt es sich, ob für Aussenbord-
beleuchtung in beiden Fällen der gleiche Scheinwerfer gut geeignet ist.

Um mit dem Scheinwerfer auf grosse Entfernungen eine wirk-
same Beleuchtung zu erreichen, ist es notwendig, dass der Lichtstrahl
so dicht und geschlossen als nur möglich zur Verwendung kommt.
Der Leuchtwinkel darf nicht zu gross sein, damit die nächste Um-
gebung nicht mitbeleuchtet wird; kurz, der Scheinwerfer muss alle
jene Eigenschaften besitzen, die im Vorausgehenden für das Suchlicfat
zur Bedingung gemacht wurden. Soll nun derselbe Apparat zur Be-
leuchtung der nächsten Umgebung bei einem drohenden Torpedoangriff
benützt werden, so muss der Lichtstrahl in horizontalem Sinne eine
möglichst grosse Ausbreitung erfahren, eine Ausbreitung, die jedoch
nur so weit gehen darf, dass bei der dadurch bedingten Verminderung
der Lichtstärke die notwendige Sichtweite erhalten bleibt. Zur Er-
zielung dieser Ausbreitung dienen, wie früher beschrieben, Streuer, die
an Stelle des Abschlussglases vor den Scheinwerfer gesetzt werden
können und erst im Bedarfsfalle ausgewechselt werden. Dieses Wechseln
von Gläsern ist zeitraubend und wird schwierig, wenn man es mit
grösseren Scheinwerfern zu thun hat, besonders wenn nur ein geringer
Raum für die Bedienung zur Verfügung steht und heftiger Wind die
Handhabung erschwert. Hat der Wachthabende, dessen ausschliessliche
Aufgabe es im Ernstfälle ist, die nächste Umgebung des Schiffes im
Auge zu behalten, bei gestreutem Licht mit Mühe ein Torpedoboot
entdeckt, so ist es von der grössten Wichtigkeit, das verdächtige Ob-
jekt den Bedienungsmannschaften der Geschütze schnellstens vor Augen
zu führen; dies wird am besten erreicht, wenn der Wachthabende so-

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 411

fort mehr Licht auf den gefundenen Gegenstand werfen kann. Sollte
nun erst das Abschlussglas an Stelle des Streuers eingesetzt werden,
80 würde die kostbarste Zeit vergangen und das Torpedoboot inzwischen
so nahe gekommen sein, dass es vielleicht seinen Schuss schon ab-
geben konnte. Wahrscheinlich aber ist es, dass in den meisten Fällen
dann auch das Licht von den Streuern genügt hätte, so dass das
Wechseln der Gläser ein unnützes Manöver bleibt. Der Wunsch, nach
Belieben den geschlossenen Strahl oder gestreutes Licht zur Verfügung
zu haben, führte die Firma Schuckert & Co. zur Konstruktion des
sogenannten Doppelstreuers, der zuerst in der deutschen Marine Auf-
nahme gefunden hat^).

Mit dieser Neuerung war die Möglichkeit gegeben, von geschlos-
senem Lichtstrahl ohne weiteres auf beliebige Streuungswinkel bis zu
45 ® überzugehen. Der Scheinwerfer war damit sowohl für den Fem-
als auch für den Nahgebrauch geeignet.

Solange nur wenige Scheinwerfer an Bord aufgestellt werden
können, verdienen die mit Doppelstreuer ausgestatteten vor allen anderen
Konstruktionen den Vorzug. Erst wenn die Frage, ob man eine grössere
Anzahl Scheinwerfer aufstellen könne, bejahend beantwortet werden

*) „Die Priorität der Erfindung des Doppelstreuers wird in einigen Ver-
öffentlichungen von der Firma Sautter, Harlä & Co. in Paris beansprucht. Es
mag hier der Platz sein, den Tbatbestand festzulegen. Gelegentlich der Teilnahme
an Versuchen im Kieler Hafen im Jahre 1887 gewann der Verfasser die üeber-
zeugung, dass die damals bekannten Schein werf erkonstruktionen den gestellten
Anforderungen gerade in Bezug auf Wechsel der Belenchtungsart nur mangelhaft
entsprechen. Er stellte es sich zur Aufgabe, in diesem Punkte Abhilfe zu schaffen
und kam zur Konstruktion des beute in den meisten Kriegsmarinen mustergiltigen
Apparates. Die Firma Schuckert & Co. übernahm damals die Ausführung und
meldete die Erfindung zum Patent an, wobei der Verfasser, um den Schutzbereich
thunlichst gross zu gestalten, auch noch andere Lösungen angegeben und auch
auf sie die Patentansprüche ausgedehnt hat. Das deutsche Patentamt wies damals
das Gesuch zurück, weil eine von den angegebenen Lösungen schon in einem
englischen Patente vom Jahre 1879 enthalten war. Durch Streichen der ent-
sprechenden Ansprüche in dem Patentgesuche wäre es der Firma Schuckert & Co.
leicht gewesen, ein vollgiltiges Patent zu erlangen; da es ihr aber damals nur
daran lag, die Erfindung der deutschen Marine zugängig zu machen, so ver-
zichtete sie auf weitere Verfolgung der Erfinderrechte und verschuldete damit
freilich, dass heute dem Erfinder, der von der englischen Patentschrift erst durch
die Entscheidung des deutschen Patentamtes Kenntnis erhielt, die Priorität streitig
gemacht wird. Eine Genugthuung wurde dem Verfasser übrigens von seiten der
Firma Sautter, Harle & Co. dadurch, dass diese selbst nicht ihre eigene,
durch oben genanntes englisches Patent geschützte Erfindung zur Ausführung
bringt, sondern die von ihm angegebene Anordnung.*

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412 F. Nen.

kann, wird man für den Nah- und Fernkampf wie bei der Artillerie
verschiedene Konstruktionen benützen. Für den ersten Fall wird man
Scheinwerfer anwenden, die nur mit Streuer versehen sind, für den
Femdienst dagegen wird man nie Streuer gebrauchen. Die Einrich-
tungen werden damit wesentlich vereinfacht, der Dienst wird erleichtert.

Bei Aufstellung der Scheinwerfer wurden früher grosse
Fehler gemacht. Die Aufstellung auf der Kommandobrücke in der
Nähe des Beobachters ist zu verwerfen, weil letzterer vom Lichtstrahl
selbst einen viel zu grossen Lichtstrom im Auge aufnimmt; um neben-
her fern gelegene, nur schwach beleuchtete Gegenstände ausfindig zu
machen.

Der Kommandant eines Schiffes, das an einer solchen Aufstellung
des Scheinwerfers leidet, wird nur zu häufig Misserfolge verzeichnen
und deshalb nie ein Freund von Scheinwerfereinrichtungen werden.
Bei Auswahl des Aufstellungsortes ist deshalb vor allem zu berück-
sichtigen, dass der zwischen Scheinwerfer, beleuchtetem Gegenstand
und Beobachter gebildete Winkel thunlichst gross wird. Gerade weil
auf Schiffen nur verhältnismässig geringe Entfernungen zu erreichen
sind, so sollte man mit jedem Meter rechnen und nichts unversucht
lassen, den Scheinwerfer möglichst weit vom Beobachter entfernt auf-
zustellen. Befindet sich eine grössere Anzahl Scheinwerfer an Bord,
dann wird man gut thun, die Aufgabe für die Scheinwerfer zu trennen;
die für Nahbeleuchtung sind so weit wie möglich unter dem Beob-
achter nahe an der Wasserlinie, die für Fembeleuchtung nach Thun-
lichkeit hoch an den Masten aufzustellen.

Die Befehlsübertragung macht bei Aussenbordanlagen, wie
im Felddienst bei der Armee, immer einige Schwierigkeiten. Wenn
schon in Friedenszeiten bei üebungen die prompte Ausführung von
Befehlen infolge von Missverständnissen zu wünschen übrig lässt, so
müssen die Schwierigkeiten im Emstfalle, wenn alle Kräfte aufs äusserste
angespannt sind, noch viel grösser sein. Der beim Scheinwerfer auf-
gestellte Bedienungsmann kann nicht sehen, ob er einen Gegenstand
gefunden hat oder nicht; soll letzterer verfolgt werden, so ist man
ganz darauf angewiesen, dass die Befehle des Beobachters genau befolgt
werden. Zu rasches oder zu langsames Drehen lässt häufig den Gegen-
stand ausser Sicht kommen, und es ist mitunter schwer, oft unmöglich,
ihn wieder zu finden. Klingelleitung, Sprachrohr oder Telephon thun
zwar wohl gute Dienste, entsprechen aber doch nicht immer den ge-
stellten Anforderungen. Bei Scheinwerfern für Nahbeleuchtung, die
mit Streuern versehen sind und ein grösseres Feld beherrschen, ge-

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Scheinwerfer und Fembeleachtang. 413

nügen die erwähnten Einrichtungen vollständig, weil der beleuchtete
Gegenstand auch bei rascherem Drehen im Lichte bleibt. Solche für
Fembeleuchtung sollten aber am liebsten vom Beobachter selbst ge-
richtet werden können. Auch dazu bietet die Elektrotechnik Mittel.
An beiden Drehachsen unter Zwischenlage entsprechender Vorgelege
angebrachte Motoren geben die Möglichkeit, den Scheinwerfer von
beliebiger Entfernung aus nach Bedarf zu richten. Zweckmässig kon-
struierte Schaltapparate gestatten die Bewegungen vor- oder rück-
^ngig einzuleiten und dabei auch noch die Geschwindigkeit in be-
stimmten Grenzen zu verändern. Für rasche Drehungen ist eine Be-
fehlsvermittelung an den Bedienungsmann, wie vorhin erwähnt, nebenbei
nicht zu entbehren, da häufig ein Schwenken von einer Bordseite zur
anderen notwendig werden wird, und dieses Schwenken mit Hilfe der
elektromotorischen Fembewegung viel zu viel Zeit erfordern würde.
Die elektromotorische Bewegung arbeitet tadellos, wenn alles sich in
gutem Zustande befindet; die Eontaktflächen der Schleifringe müssen
stets rein und die Motoren gut in Ordnung gehalten werden. Nach
längerer Ausserbetriebsetzung muss der Scheinwerfer vor Inbetriebnahme
so weit zerlegt werden, dass die fraglichen Organe nachgesehen und
gereinigt werden können.

Wenn nun alle Elemente, aus denen sich eine Aussenbord-
beleuchtung zusammensetzt, im einzelnen in ordnungsgemässem Zustand
sich befinden, so darf auf ein richtiges Zusammenarbeiten gerechnet
werden.

Zuverlässig arbeitende Dampf- und Dynamomaschinen, eine sorg-
fältig ausgeführte Leitungsanlage, eine gut unterrichtete und geschulte
Bedienungsmannschaft, zweckmässig gebaute, möglichst einfach zu be-
dienende Scheinwerfer, welche in gut ausgewählter Stellung sich be-
finden, eine sichere Befehlsübertragung sind die einzigen Mittel, einer
Aussenbordbeleuchtung den Erfolg zu sichern.

Beschreibung TOn Scheinwerfern.

Nachdem wir uns mit Theorie und Verwendungsweise von Schein-
werfern vertraut gemacht haben, möge nun noch die Beschreibung der
gangbarsten Modelle folgen.

Zuerst soll der einfachste Scheinwerfer, welcher für Festungs-
und Felddienst verwendet wird, eingehender behandelt werden.

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Fig. 18.

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 415

Scheinwerfer 6. 90 mit Nebenscblusslampe.

Ein cylindriscbes Gehäuse (Fig. 18 und 18a) aus Eisenblech ist an
beiden Enden mit kräftigen Winkeleisen versteift, von denen der hintere
Bing zur Aufnahme des Parabolspiegels 24, der vordere zum An-
bringen einer aus schmalen ebenen Glasstreifen bestehenden Abschluss-
thüre 8 dient. Im unteren Teile des Gehäuses ist eine parallel zur
Achse der Gehäusetrommel verlaufende Oeffiiung freigelassen, welche
dem Körper der Horizontallampe, die sich in Längsftlhrungen ver-
schieben lässt, Platz gibt, um bei brennender Lampe eine über-
mässige Erhitzung des Glasparabolspiegels sowohl, als auch des Schein-
werfergehäuses überhaupt zu verhindern, sind im Gehäuse neben der
Lampe Lüftungsöffnungen angebracht, die frische Luft zuströmen lassen,
während die erhitzte Luft durch den oben auf das Gehäuse gesetzten
Kamin entweicht. Der Kamin und die Lüftungsöffhungen sind der-
artig mit Querwänden durchzogen, dass sowohl atmosphärische Nieder-
schläge abgehalten sind, ins Innere des Gehäuses einzudringen, als
auch andererseits dem diffusen Licht der Weg nach aussen verlegt ist.

Seitlich sind am Gehäuse in dessen Schwerlinie zwei Drehzapfen 6
angeordnet, die, in Lager von gabelförmigen Ständern 7 eingelegt,
eine Drehung des Gehäuses um eine wagrechte Achse ermöglichen,
dasselbe also in senkrechtem Sinne auf beliebige Punkte des Vorfeldes
zu richten gestatten. Um diese Bewegung langsam und sicher ein-
leiten zu können, bedient man sich einer mit Handrad versehenen, an
einem der Seitenständer 7 gelagerten Schnecke , die in einen am Ge-
häuse befestigten Abschnitt eines Schneckenrades eingreift.

um ins Innere des Gehäuses behufs Reinigens des Spiegels oder
Einsetzen von Kohlen gelangen zu können, befinden sich auf beiden
Seiten des Gehäuses Thüren, die entweder um Scharniere aufgeschlagen
oder in Falzen zur Seite geschoben werden können. Neben den Thüren
erleichtem mit dunklen Gläsern abgedeckte Schaulöcher 29 die Beob-
achtung des Lichtbogens der brennenden Lampe. Ausserdem zeigt ein
kleiner optischer Projektionsapparat 30 oben am Kamin die Form des
Lichtbogens bezw. der Kohlenspitzen von oben gesehen.

Mittels der Seitenständer ruht das Gehäuse auf einem runden
eisernen Tische, der sich unter Zwischenlage eines Rollen- oder Kugel-
kranzes auf einem gleichfalls runden Untersatze, geführt durch einen
Mittelzapfen, leicht dreht. Am Untersatz ist ein Zahnkranz angebracht,
in welchen ein am Drehtisch gelagertes Ritzel 12 eingreift, das mittels
Tellerkupplung 13 mit einem Schneckenvorgelege zu verbinden ist.

Sammlang elektrotechnischer Vorträge, I.

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Fig. 18 a.

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Scheinwerfer und Fesnbeleuchtung. 417

Wird die Kupplung durch Anziehen der geränderten Scheibe 14 her-
gestellt, so kann durch Drehen des Handrades 15 Einstellung der
Bewegung des Gehäuses in horizontalem Sinne bewirkt werden; ist die
Kupplung gelöst, so kann das Gehäuse frei um seine senkrechte Achse
gedreht werden. Für diese Bewegung sowohl als die oben beschriebene
Drehung um eine wagrechte Achse sind die jeweiligen Einstellungen
an Kreisteilungen abzulesen.

Die Zuleitung des Stromes geschieht durch am Untersatz an-
gebrachte Klemmen; von hier führen Kabel zu isolirten Schleiffedem,
welche den Strom auf Schleifringe übertragen, die isoliert am Dreh-
tische aufgeschraubt sind, und von diesen Bingen leiten biegsame Kabel
den Strom zu den Klemmen der Lampe. Der Glasparabolspiegel 24,
in einer gusseisemen Fassung unter Beilage weichen Materials sorgfaltig
gebettet, ist mittels Stifbschrauben und Muttern an dem Gehäusering
befestigt; das überragende Gehäuseblech verhindert das Eindringen von
Wasser an der Stossfuge. Der Spiegel selbst wird durch ein eigenes,
gut ventiliertes Gehäuse, aus sich mehrfach überdeckenden Wänden
bestehend, vor Witterungseinfiüssen geschützt.

Lampe. Die Lampe, in Fig. 19 in Seitenansicht und Grundriss
und in Fig. 20 in Querschnitt und Rückansicht dargestellt, ist für
selbstthätigen Betrieb gebaut; sie kann aber auch von Hand betrieben
werden.

Die Einrichtung für den selbstthätigen Betrieb besteht im wesent-
lichen aus zwei Elektromagnetsystemen, von denen das eine beim Ein-
schalten den Lichtbogen herstellt und deshalb Bogenbilder beisst,
während das andere den stetigen Nachschub der Kohlen bewirkt
und Nachschubmagnet genannt wird. Die Wicklungen des Bogen-
bilders 1, 2 liegen im Hauptstrom. Vor den Polschuhen des Elektro-
magneten schwingt ein zwischen Spitzen gelagerter Eisenanker 3,
welcher durch zwei an dem Lampengehäuse befestigte, verstellbare
Spiralfedern von den Polschuhen weggezogen wird. Ein gabelförmiger
Fortsatz des Ankers umgreift eine Schneckenwelle 4 so, dass diese
die Ankerbewegung mitmachen muss.

Auf der vertikalen Achse 5 sind befestigt ein Schneckenrad 6
und ein Zahnrad 7; letzteres greift in die beiden Zahnstangen 8 und 9
ein, welche an leicht beweglichen Wagen befestigt sind. An geeigneten
Ansätzen dieser letzteren sind die zur Spiegelachse aufragenden Kohlen-
halterarme isoliert befestigt. Der Strom wird durch leicht biegsame
Kabel direkt auf diese Arme übertragen und so den Kohlen zu-
geführt

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Fig. 19.

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Scheinwerfer und Fembeleuchtiing.

419

Der Winkel des Nachschubmag-
neten 10, an welchem der Anker zwi-
schen Spitzen drehbar gelagert ist, trägt
einerseits eine isolierte Eontaktschraube
11, andererseits den mit Eontaktfeder 12
ausgerüsteten Anker 13, welcher mittels
zweier Schrauben 14 und 15 und ver-
stellbarer Spiralfedern 16 gegen den An-
schlag 17 gezogen wird, womit sich
gleichzeitig die Eontaktfeder 12 gegen
den Eontaktstift 18 anlegt. Eontakt-
feder und Stift liegen samt der Magnet-
wickelung im Nebenschluss zu den Eoh-
len. Dieser Nebenschluss wird unter-
brochen, sobald der Anker 13 vom
Elektromagneten 10 bis zu einer ge-
wissen Grenze angezogen, und wieder-
hergestellt, wenn der Anker durch die
Spiralfedern 16 abgehoben wird. Am
Anker ist ein Sperrkegel 19 befestigt,
welcher beim Anzug über ein auf der
Schneckenwelle 4 sitzendes Sperrrad 20
weggleitet, beim Rückgang dagegen
dieses Sperrrad mitnimmt und so eine
Drehung der Schnecke 4 bewirkt. Diese
Drehung wird durch Vermittelung des
Schneckenrades 6 auf das Zahnrad 7 über-
tragen und damit eine entsprechende
Annäherung der Eohlen verursacht.

Berühren sich beim Schliessen des
Stromes die Eohlen nicht, so tritt der
Nachschubmagnet in Thätigkeit, dessen
Anker 13 durch das stetige OefiEhen
und Schliessen des Stromes in rasches
Schwingen versetzt wird, wodurch Sperr-
rad 20, Schnecke 4 und Zahnrad 7 ge-
dreht und damit die Eohlen zusammen-
geführt werden. Eommen dieselben nun
zur Berührung, so wird der Strom im
Nachschubmagnet 10 nicht mehr unter-

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420 F, Nerz.

brocbeo, der Hauptmi^net, Bogenbilder 1 und 2, dag^en kräftig er-
regt; er zieht infolgedessen seinen Anker an und verschiebt Schnecken-
welle mit Schneckenrad und Zahnrad so, dass die Kohlen sich von-
einander entfernen und der Lichtbogen gebildet wird.

Schreitet der Abbrand der Kohlen weiter fort, so erlangt der
Nachschubmagnet infolge der wachsenden Spannung eine solche Kraft,
dass er mit üeberwindung der Spiralfedern 16 seinen Anker anzieht,
bis der Selbstunterbrecher den eigenen Stromkreis unterbricht, worauf
der Anker zurückschnellt und mittels des Sperrkegels 19 das Sperr-
rad 20, also auch das Schneckenrad mit Zahnrad so bewegt, dass die
Kohlen einander genähert werden. Die jedesmalige Annäherung ist
zufolge der Schneckenübertragung sehr gering und erfolgt in so kleinen
Zeiträumen, dass der Nachschub stetig und unm^klich erfolgt.

Sind die Kohlen bis zu einem bestimmten Hasse abgebrannt, die
Zahnstangen also in ihren Endsiellungen angekonunen, so wird durch
einen an der positiven Zahnstange 9 befindlichen Stift 21 der Strom
des Nachschubmagneten 10 durch Abheben einer Feder unterbrochen;
der Magnet 10 stellt dann seine Thätigkeit ein und der Lichtbogen
erlischt nach einiger Zeit.

um den Nachschub der Kohlen von Hand vorzunehmen, wird der
Hebel 2«3 an der Rückwand der Lampe von A auf H gestellt, wo-
durch der Stromkreis des Nachschubmagneten unterbrochen wird, indem
der die Verbindung herstellende Kontaktklotz 24 von den beiden Federn
weggezogen wird. Durch Drehen des Handradchens 27 kann dann die
Einstellung der Kohlen von Hand bethätigt werdai. S. auch Fig. 21
Gesamtansicht der geöfineten Lampe.

Das Einstellen des leuchtenden Kraters in den Brenn-
punkt des Spiegels erfolgt durch Drehung eines Handrades 5, welches
als Mutter ausgebildet eine an der Lampe angebrachte Schraaben-
spindel bewegt. Nach einmaliger richtiger Einstellung wird eine am
erwähnten Projektionsapparat 30 angebrachte Marke mit der leuchtenden
Fläche des Kraters zur Deckung gebracht, worauf in der Folge bei
ungleichmässigem Abbrand der Kohlen oder ungleichen Kohlenlängeu
nur auf Bestehenbleiben dieser Deckung von Krater und Marke durch
rechtzeitiges Verschieben der Lampe zu achten ist.

Wenn man horizontal angeordnete Kohlen in der Scheinwerfer-
lampe benützt, so wird der leicht bewegliche Lichtbogen durch die
Wirkung der Lüftungsöflhungen nach oben gesogen, was in kurzer
Zeit einen schräg nach oben brennenden E^rater und damit eine un-
günstige Ausnützung des Parabolspiegels, der in der unteren EQUfte

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung.

421

nur wenig zur Wirkung käme, zur Folge hätte. Um diese ungünstige
Wirkung aufzuheben, wurde von der Firma Schuckert zuerst die nega-
tive Kohle um einen gewissen Betrag tiefer gesetzt, vom Jahre 1888
ab wird um die positive Kohle herum dicht hinter der Kraterflache
ein oben offener Eisenring 31 angeordnet, welcher, durch den die

Fig. 21.

Kohlen durchfliessenden Strom ^magnetisiert, über dem Lichtbogen ein
magnetisches Feld erzeugt, das bei richtiger Wahl der Ausmessungen
den Lichtbogen so viel nach abwärts drückt, als er durch Wärme-
wirkung nach aufwärts zu ziehen bestrebt ist. Diese Einrichtung wird
heute von allen Konstrukteuren, welche die Horizontallampe für Schein-
werfer angenonmien haben, benützt.

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422 F. Nerz.

Elektromotorische Fernbewegung der Scheinwerfer.

Im Vorausgehenden wurde an verschiedenen Stellen besonders bei
den Suchlichtern von elektromotorischer Bewegung gesprochen. Die.
Einrichtung, die es ermöglicht, den Lichtstrahl' von beliebigem Stand-'
punkte aus auf irgendwie gelegene Punkte zu richten, kann man an
jedem Scheinwerfer anbringen, es soll deshalb der soeben behandelte
Scheinwerfer weiter ausgebaut und nachfolgend eine kurze Beschreibung
des ergänzenden Apparates gegeben werden.

An dem Drehtische des Scheinwerfers sind zwei kleine Elektro-
motoren 31 und 32, Fig. 22 und 23 aufgesetzt; der Anker des einen
ist ohne weiteres auf die die Bewegung im horizontalen Sinne bethä-
tigende Schneckenspindel angebracht, während die Ankerwelle des
zweiten Elektromotors unter Zwischenschaltung von Vorgelegen auf die
Vorrichtung zum Bewegen des Scheinwerfers in vertikalem Sinne ein-
wirkt. Die Elektromotoren erhalten ihren Betriebsstrom von derselben
Stromquelle, die auch die Scheinwerferlampe speist. Um der Anfor-
derung, die Bewegungen des Gehäuses innerhalb ziemlich weiter Grenzen
mit beliebiger Geschwindigkeit auszuführen, gerecht zu werden, schaltet
man vor die Feldmagnete und vor die Anker Widerstände, die von
dem in beliebiger Entfernung befindlichen Schaltapparat geregelt werden
können. Zur Erzielung grösserer Geschwindigkeit wird der vor die
Feldmagnete geschaltete Widerstand vergrössert unter gleichzeitiger
Verringerung des Widerstandes vor dem Anker. Soll der Motor lang-
sam laufen, so wird vor den Anker mehr Widerstand geschaltet, vor
die Feldmagnete weniger.

Die Regelungsvorrichtung, welche zugleich die Umschaltung f&r
vor- oder rückgängige Bewegung der Elektromotoren enthält, ist in
Fig. 24 schematifich dargestellt. Auf einer isolierenden Platte sind
drei konzentrische Metallringe befestigt, von denen der äussere in vier
Quadranten I, II, UI, IV geteilt ist. Dieser letztere sowie auch die
ianeren Ringe b und c stehen mit den sechs Anschlussklemmen Rh,
Rv und M des Umschalters in Verbindung. Zwischen den Ringen
liegen zwei Reihen Kontaktknöpfe, die in geeigneter Weise sowohl unter-
einander als auch mit den Klemmen ^es unten liegenden Regulier-
widerstandes verbunden sind. Auf den Ringen sowohl als auf den
konzentrischen Knopfreihen schleifen vier an einem Drehzapfen ge-
meinschaftlich und isoliert befestigte Federn a, i, d und k, welche die
jeweilig nötigen Verbindungen herstellen. Das Ganze ist in einem
Metallgehäuse wasserdicht eingeschlossen, durch dessen Deckel der hohle

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Scheinwerfer und Fernbeleuchtung.

423

Drehzapfen nach aussen
geht und dort einen
kastenartigen Hebel
tragt, in dem sich eine
Bleisicherung f und die
beiden Unterbrecher-
fedem g befinden. Letz-
tere sind mit den Schleif-
federn d und i durch
Drähte verbunden. Der
Hebel hat an seinem
Ende einen Gh-iff, der
durch eine Feder nach
oben gedrückt wird, wo-
durch die Verbindung
zwischen den beiden
Federn g aufgehoben
ist. Wird dagegen der
Ghriff niedergedrückt, so
wird zwischen die Fe-
dern g ein Metallstück
eingeschoben und da-
durch je nach der Stel-
lung des Hebels der
Stromkreis des einen
oder des anderen Motors
geschlossen, d. h. die
Armatur desselben in
Drehung versetzt.

Auf dem Gehäuse
sind die Aufschrif-
ten »Rechts*, »Auf*,
»Links*, »Ab* ange-
bracht; diese entspre-
chen der Einstellung
des Schalthebels auf die
Mitte der Quadranten I,
n, m, IV. Wird in
dieser Stellung der Griff
niedergedrückt, so be-

Fig. 22. -

4 ^^ i

«OC .0. 0 0 0 0 O O O C ^ .^ 0 0 0 0 0 00»

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 425

wegt sich das Gehäuse bezw. der von demselben ausgehende Lichtstrahl
in entsprechender Richtung mit seiner gprössten Geschwindigkeit. Je mehr
man den Hebel aus diesen Hauptstellungen herausdreht, um so lang-
samer erfolgt die Bewegung des Lichtstrahles.

Li Fig. 24 gibt die Stellung des Schalthebels die schnellste
Drehung nach ,|Links*) also entgegengesetzt der Drehrichtung des
Uhrzeigers an. Der Stromweg ist dabei der folgende: Von der + Klemme
führt eine Verbindung zur ersten Klemme des Widerstandsrahmens und
zu den gleichbezeichneten Kontaktknöpfen der inneren Kontaktreihe,
von hier findet der Strom seinen Weg über die Kontaktplatte d, die
Schmelzsicherung f , bei niedergedrücktem Griff über die Federn gg
durch den Verbindungsdraht h zur Kontaktplatte i, von hier durch den
Metallquadranten DI zu den Klemmen Bh Rh des Ankers des Elektro-
motors für die horizontale Bewegung des Scheinwerfers. Von hier
führt eine Verbindung zum Quadranten I und von da durch Kontakt-
platte K und den zweiten Kontaktring zurück zur — Klemme der
Stromquelle. Bei diesem Stromwege wurde zwar die -4- Klemme des
Widerstandes berührt, es wurde aber keiner der Vorschaltwiderstände
benützt, der Anker des Elektromotors erh*alt also die volle Betriebs-
spannung. Von der + Klemme des Widerstandes aus ist aber dem
Strom noch ein weiterer Weg geboten, und zwar über die sämtlichen
Widerstände 1, 2, 3, 4 und 5 durch eine Drahtverbindung zum gleich-
schraffierten Kontaktknopf der äusseren Knopfreihe über Kontakt-
platte a, den inneren Schleifring b zu den Klemmen der parallel ge-
schalteten Feldmagnete MM, von hier zurück durch den äusseren
Schleifring c zur — Klemme der Stromquelle. Der Stromkreis für die
Feldmagnete enthält also den ganzen Widerstand, das Magnetfeld
arbeitet mit geringster Erregung entsprechend dem oben Gesagten.

Ist der Schalthebel nach rechts gelegt, so bleibt die Stromver-
teilung die gleiche wie im vorigen Falle; es wird jedoch der Strom
in umgekehrter Richtung durch den Anker geschickt, wodurch eine
Drehung des Ankers in umgekehrter Richtung und damit des Schein-
werfers in der Richtung des Uhrzeigers erfolgt.

Der gleiche Vorgang spielt sich ab bei einer Stellung des Hebels
auf der Mitte der Quadranten TL und IV, nur mit dem unterschiede,
dass dann die Klemmen Rv Rv des Elektromotors für die Bewegung
im vertikalen Sinne den Ankerstrom aufnehmen und dadurch die Ein-
stellung des Seheinwerfers in vertikalem Sinne erfolgt.

Dreht man den Hebel aus den Hauptstellungen für schnell-
sten Gang heraus und verfolgt die Lagen auf den übrigen Kontakt-

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fti ipj W^ Wi= lii
lil Uli iii Uli ^^^^

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Fig. 25.

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428 F- Nerz.

knöpfen, so findet man fUr die Verteilung des Widerstandes folgende
Stellungen :

1. vor dem Anker keine Widerstandsabteilung, yor dem Magneten
5 Widerstandsabteilungen,

2. yor dem Anker 1 Widerstandsabteilung, yor dem Magneten
4 Abteilungen,

3. yor dem Anker 1 Widerstandsabteilung, yor dem Magneten
3 Abteilungen,

4. yor dem Anker 2 Widerstandsabteilungen, yor dem Magneten
1 Abteilung.

Diesen yier Stellungen entsprechen stetig abnehmende Geschwindig-
keiten yon der yoUen bis zu etwa V« derselben.

Es ist nicht ratsam, den Strom für die elektromotorische Be-
wegung der Scheinwerfer dicht yor der Scheinwerferlampe abzuzweigen,
wenn die Handhabung auch bei nicht brennender Lampe erfolgen soll
und eine Leitung, welche grossen Spannungsyerlust bei brennender
Lampe yerursacht, yorgeschaltet ist; die Betriebsspannung für die
Motoren wOrde in diesem Falle bei ein- und ausgeschalteter Lampe
eine yerschiedene sein. Ist der Spannungsabfall in der Leitung da-
gegen gering und ein Beruhigungswiderstand in der Nähe des Schein-
werfers yorhanden, so kann yor dem Widerstand abgezweigt werden.
Da der Umschalter ohnehin entfernt yom Scheinwerfer aufgestellt wird,
so wird es Regel sein, dass der Umschalter durch ein zweilitziges Kahei
direkt mit der Stromquelle yerbunden wird.

Ein sechslitziges Kabel fOhrt yom Umschalter zum Scheinwerfer-
untersatz und wenn die Elektromotoren auf dem Drehtisch angebracht
sind, erhalten sie Strom durch Yermittelung yon Eontaktfedem und
Schleifringen (Fig. 22). Bei den neueren Scheinwerfern, besonders bei
jenen, in welchen statt der zwischen Untersatz und Drehtisch gelegten
KoUenkränze Eugellagerung yerwendet ist, sind die Elektromotoren im
Untersatz, wie in Fig. 26 yeranschaulicht, angeordnet und mittel»
Schneckenyorgelege und Eettenübertragung mit den auf dem Dreh-
tisch angebrachten Beweg^ngsmechanismen yerbunden. Li diesem
Falle konmien Schleiffedem und Schleifringe fOr die Motoren in
Wegfall.

Der Umschalter wird auch mit zwei Hebeln ausgestattet, wenn
gefordert wird, dass beide Bewegungen des Scheinwerfers gleichzeitig,
jede mit beliebiger Geschwindigkeit, ausgef&hrt werden sollen.

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Fig. 26.

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430 F. Nerz.

Verständigung durch Zeichengeben nach dem Morse-
alphabet mit Scheinwerfern.

Nicht nur zur Beleuchtung des Vorfeldes, sondern auch zur Ver-
ständigung mit vorgeschobenen Posten oder zur üebermittelung von
Befehlen an entfernte Heeresabteilungen oder Schiffe leistet der Schein-
werfer vorzügliche Dienste, Zu diesem Zweck muss er mit besonderen
Vorrichtungen, die es gestatten, das Licht nach Belieben abzublenden,
sogenannten Verdunkelungs- oder Signalisierapparaten versehen sein.
Halbkreisförmige Thüren, die um seitlich am Scheinwerfergehäuse an-
gebrachte Scharniere geöffnet oder geschlossen werden können und aus
einzelnen Blättern bestehende jalousieartig angeordnete Abblendevor-
richtungen haben gute Dienste gethan; auch Vorhänge, welche hinter
dem Abschlussglase ins Gehäuse eingesetzt und durch Zug von rück-
wärts bedient werden, haben Verwendung gefunden; ebenso Abschluss-
thüren aus Blech mit kleinen Oeffnungen, die leicht zu öffnen imd zu
schliessen sind. Alle diese Einrichtungen zeigen mehr oder minder
grosse ünvollkommenheiten. Die letzterwähnten bringen nur einen
geringen Teil des Lichtstrahles zur Verwendung und sind nicht immer
zum Gebrauch bereit, können vielmehr erst im Bedarfsfalle vor das
Gehäuse gesetzt werden. Halbkreisförmige um Schaniiere zu öffnende
Thüren haben den Nachteil, dass sie der grossen Ausladung halber
viel Aufstellungsplatz beanspruchen und bei windigem Wetter nur sehr
schwer bewegt werden können. Für dauernden Gebrauch zum Sig-
nalisieren sind sie kaum geeignet. Jalousieartige Signalisierapparate
haben den Anforderungen noch am meisten entsprochen; auch sie
blenden aber, wenn sie stets am Gehäuse bleiben sollen, einen Teil
des nutzbaren Lichtes ab, verringern also die Leistungsfähigkeit des
Scheinwerfers. Vorhänge sind nicht haltbar; bis jetzt steht kein Stoff
zur Verfügung, der bei genügender Geschmeidigkeit auf die Dauer
den Einwirkungen der hohen Wärme des Lichtstrahles Widerstand
leistet. Alle diese Einrichtungen leiden auch noch an dem Umstände,
dass ein vollständiges Verdunkeln des Lichtes nicht gut bewirkt werden
kann. Die kleinsten Oeffnungen lassen noch genügend Licht aus-
strahlen, um den Aufstellungsplatz des Scheinwerfers auf erhebliche
Entfernungen zu verraten.

Irisblende.

Die neuesten Scheinwerfer der Elektrizitäts-Aktiengesellschaft
vormals Schuckert & Co. sind mit einer Vorrichtung ausgestattet, die

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Scheinwerfer und Fembelenchtung. 431

entschieden allen vorgenannten Apparaten überlegen ist. Nach dem
Vorbilde der Irisblende an photographischen Objektiven versieht sie
auch die Scheinwerfer mit einer Irisblende, deren Blätter sich in eine
mit Falz versehene, in der Achse des Strahles gelegene feste Blende
hineinschieben. Diese Mittelblende (Fig. 27) hängt an Stahldrähten
oder stützt sich auf Querspangen, die am Gehäuse befestigt sind. Die
Irisblende besteht im wesentlichen aus einer Anzahl dünner kreisförmig
ausgeschnittener Blechstreifen, die mit ihren einen Enden DD unter
Zwischenlage von Lenkern EE an einem am Scheinwerfergehäuse fest
angesetzten Ring A bei den Punkten FF gelagert sind. Die anderen
Enden hängen an Drehzapfen, die auf einem Ring B verteilt sind, der
sich in dem ersterwähnten Ringe unter Zwischenlage eines Kugel-
kranzes dreht. Der bewegliche Ring ist mit einer Handhabe versehen,
die durch einen Schlitz im Deckbleche der Blende nach aussen vor-
steht. In den Enden des Schlitzes sind Gummipuffer eingesetzt, die
den Stoss beim Anschlagen der Handhabe mildem. Fig. 27 zeigt
in der oberen Hälfte die Irisblende in geschlossenem, halb- oder ganz
ged&etem Zustande. In der unteren Hälfte ist der gleiche Zustand
unter Weglassung eines grösseren Teils der Blätter veranschaulicht.
In der geöffiieten Stellung der Blende legen sich die Blätter in einen
ringförmigen Ausbau des Gehäuses, alle vor einander gelagert, die
festen Drehpunkte auf den ganzen Ringumfang verteilt. Wird der
bewegliche Ring mittels der Handhabe nach der Schlussstelle hin
gedreht, so treten die Blätter, an diesem Ring in gleicher Teilung
gelagert, aus dem ringförmigen Ausbau heraus, verengem die Oeff-
nung mehr und mehr, bis sie^ sich in den Falz der Mittelblende ein-
schieben und so die ganze Gehäuseöfihung schliessen. Die Bleche
sind so breit gewählt, dass die benachbarten sich schon reichlich über-
decken; zieht man noch in Betracht, dass die freien Enden der Blätter
noch von den fesi^elagerten Enden der gegenüberliegenden Blätter
verdeckt werden, so ist wohl zu verstehen, dass durch diese Vorrich-
tung ein vollständiges Verdunkeln erreicht werden kann. In der That
kann bei Scheinwerfern, die mit Irisblende ausgestattet sind, schon in
der nächsten Umgebung nicht der geringste Lichtschimmer nach aussen
hin wahrgenommen werden. Dieser Umstand ist für Kriegsschiffe,
deren Lage der Beobachtung durch den Feind entzogen sein soll, die
aber ihre Scheinwerfer für Torpedobootsangriffe stets bereit haben
müssen, von der grössten Bedeutung.

Sammlnner elektrotechnischer Vortrüge. I. 80

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432

F. Nerz.

Fig. 28.

Der Streuer.

Wenn wir es als hervorragende Eigenschaft des Scheinwerfer-
spiegels erkannt haben, dass der Lichtstrom einer gegebenen Licht-
quelle in einem geschlossenen Lichtstrahl von geringster Streuung f&r
die Beleuchtung in einer bestimmten Richtung ausgenützt wird, so haben
wir andererseits schon verschiedene Fälle berührt, in denen es er-
wünscht oder unbedingt nötig ist, das Feld in horizontaler Richtung
in möglichst grosser Ausdehnung zu beleuchten. Zu diesem Zwecke

werden optische Gläser ver-
wendet, die unter dem Namen
Streuer gleichfalls schon an

verschiedenen Stellen erwähnt

und teilweise erklärt wurden.
Fällt paralleles Licht auf
eine gewöhnliche, konvex oder
konkav gestaltete Glaslinse;
die durch Eugelflächen be-
grenzt wird, so werden sämt-
liche Lichtstrahlen so ge-
brochen und weitergef&hrt,
wie wenn sie aus dem Brenn-
punkte der Linse kämen; sie
treten in einem Strahlenkegel
aus, der seine Spitze im Brenn-
punkte der Linse hat. Werden
aber nun Abschnitte eines

Glascylinders, sogenannte Cy-

linderlinsen (Fig. 28) benützt,
so treten parallel auffallende
'"' Lichtstrahlen in einer Rich-

tung ungebrochen durch das Glas hindurch, in der anderen werd^
sie, wie bei der kugelförmig begrenzten Linse gebrochen, d. b. die
Cylinderlinse besitzt keinen Brennpunkt, sondern eine Brennlinie, und
sämtliche Strahlen werden so gebrochen, dass sie ins Feld austreten
als ein Lichtkeil, dessen Schneide die Brennlinie bildet. Stellen wir
eine Anzahl solcher Gläser zu einer runden Scheibe von der Grösse
des Abschlussglases derart zusammen, dass sämtliche Streifen parallel
zu einander angeordnet sich in vertikaler Lage befinden, so erhalten
wir eine Eleihe von Lichtkeilen, die das Licht in der Senkrechten nur

y^i

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Scheinwerfer und Fernbeleuchtong.

433

unter dem durch die Ausdehnung des ELraters bedingten Leuchtwinkel
ins Vorfeld gelangen lassen. In der Horizontalen dagegen überlagern
sich alle mit gleicher Streuung austretenden Lichtkeile vollkommen,
so dass innerhalb des Streuwinkels horizontal eine ganz gleichm'assige
Beleuchtung erzielt wird; über den Streuwinkel hinaus findet, wie beim
geschlossenen Strahl, sehr schnell eine Abnahme der Helligkeit statt.
Fig. 29 zeigt die räumliche Verteilung des Lichtes; es bedeuten: die
Abscissen die Streuung in Graden, die Ordinaten die Intensitäten im

Fig. 29.

JlK

<£

6* 5* 4* 5* 2* r 0* r 2* 5* 4* 5* 6'

beleuchteten Felde. Kurve A gilt für den geschlossenen Strahl, B zeigt
einen durch die Achse gelegten Schnitt in der Horizontalen und C den
zugehörigen Schnitt in der Senkrechten; beide letzteren Kurven verstehen
sich für die Verwendung eines das Licht auf 12 ^ ausbreitenden Streuers.
Wie wir gesehen haben, entspricht der einfache Streuer nicht
allen Anforderungen auf Kriegsschiffen. Es soll deshalb auch der
schon genannte Scheinwerfer mit Doppelstreuer kurz beschrieben werden.

Scheinwerfer mit Doppelstreuer.

Fig. 30 zeigt einen Apparat, der sich, was Untersatz und Be-
wegungsvorrichtungen anbelangt, von den bisher beschriebenen Modellen
nicht unterscheidet ; der Scheinwerfer ist mit elektromotorischer Fem-
bewegung ausgestattet; die Elektromotoren sind auf dem Drehtisch
aufgesetzt. Das Gehäuse zeigt wesentliche Aenderungen ; an Stelle des
Abschlussglases oder des einfachen Streuers sind zwei Streuer ange-
bracht, deren Gläser unter sich parallel stehen, so zwar, dass je zwei
zusammenwirkende Gläser des vorderen oder hinteren Streuers sich

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Fig. 30.

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Fig. 30a.

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436 F. Nerz.

optisch Yollkommen decken. Beide Streuerscheiben können durch eine
Parallelführung einander genähert oder um die Summe der Brennweiten
der Gläser von einander entfernt werden. Bei dem in Fig. 30 und 30 a
dargestellten Scheinwerfer sitzt der vordere Streuer mit zwei Führungs-
rollen auf seitlichen Leisten (34) des Gehäuses und ist mit demselben
ausserdem durch acht in Büchsen eingeschlossene Doppelfedern (35)
verbunden. Er ist somit als feststehend zu betrachten, abgesehen von
dieser federnden Aufhängung, die erforderlich ist, um die Gläser starken
Lufterschütterungen gegenüber, wie sie durch das Abfeuern von in der
Nähe befindlichen Geschützen erzeugt werden, zu schützen; die Anord-
nung von zwei sich entgegen wirkenden Federn sichert eine bestimmte
Ruhelage. Der hintere Streuer erhält eine Parallelverschiebung, einer-
seits durch Führung zweier Rollen auf denselben Gleitschienen (34).
andererseits durch nach rückwärts gehende Längsstäbe (38), die mit
dem Streuerrahmen verbunden und mit Oesen versehen sind, welche
durch einen Schlitz im Gehäuse nach aussen vorstehen und je eine der
Streben aus Rundstahl umfassen, auf welchen die Tragzapfen des Ge-
häuses befestigt sind. Quer durch das Gehäuse geht eine dünne Welle (39),
auf deren Enden ausserhalb des Gehäuses beiderseits kleine Ketten-
rollen und einerseits ein Handrad (42) befestigt sind. Die über die
Eettenrollen gelegten Ketten gehen beiderseits über hinten am Gehäuse
gelagerte Führungsrollen und sind mit Spannvorrichtungen ausgestattet.
Die vorhin erwähnten, aus dem Gehäuse heraustretenden Oesen fassen
den oberen Kettenstrang, werden also bei einer Drehung des Hand-
rades (42) in vor- oder rückgängigem Sinne verschoben, wobei der
hintere Streuer in gleichem Sinne mitgenommen wird. Zur Aufrecht-
erhaltung der Schwerpunktslage werden an dem unteren Kettenstrang
befe3tigte Bleigewichte entgegengesetzt dem Streuer verschoben.

Sind durch Verstellen des hinteren beide Streuer um die Summe
ihrer Brennweiten voneinander entfernt, so werden die vom Parabol-
spiegel reflektierten Strahlen aa (Fig. 31) vom ersten Linsensystem so
gebrochen, dass sie sich in der Brennlinie f der Linsen vereinigen und
von hier aus divergieren. Die Punkte f sind auch die Brennlinien
des zweiten äusseren Linsensystems von kürzerer Brennweite; treffen
nun die divergierenden Strahlen auf diese Linsen, so werden sie, als
aus deren Brennlinien kommend, wieder parallel gemacht.

Weil die äusseren Linsen eine geringere Brennweite haben, als die
inneren, so werden sie nicht in ihrer ganzen Breite vom divergieren-
den Lichtbündel getroffen und bleibt deshalb zwischen den nach dem
Durchgang durch die zweiten Linsen parallel gewordenen Strahlen ein

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Scheinwerfer und FembeleucMung.

437

Raum, der kein Licht erhält uud somit dem Flügel F des jalousieartigen
Signalisierapparates Platz gibt, der also kein nutzbares Licht abfängt.
Sind die Linsen der beiden Streuer in ihrer Nahestellung, so werden
die vom Parabolspiegel kommenden Strahlen aa durch das erste Linsen-
system in gleicher Weise wie im vorigen Falle nach der Brennlinie
dieser Linsen hin gebrochen. Ehe dieselben jedoch zur Vereinigung
kommen, treffen sie auf die Linsen des zweiten Streuers, wodurch die
schon konvergierenden Strahlen noch mehr konvergierend gemacht wer-
den; die beiden Linsen wirken dann wie eine einzige von geringerer
Brennweite. Da die Lichtstrahlen die Linsen konvergierend verlassen, in

Fig. 81.

a 1

a_ .\

deren gemeinschaftlicher Brennlinie f ^ sich kreuzen und erst von hier aus
unter dem Streuungswinkel A divergieren, so bleibt auch bei dieser An-
ordnung ein dunkler Raum ftir die Flügel F des Signalisierapparates.
Fig. 32 und 33 zeigen eine neue Konstruktion des mit gleichen
Mitteln ausgestatteten Scheinwerfers. • Der Untersatz hat Kugellagerung
erhalten; die Elektromotoren für die Bethätigung der Fembewegung
sind vom Drehtisch weg in den Untersatz verlegt und in eine wasser-
dichte Schutzhülle eingebaut worden. Der Doppelstreuer ist unabhängig
vom Scheinwerfergehäuse in ein besonderes Gehäuse eingebaut und kann
als Ganzes vor das Scheinwerfergehäuse gesetzt, nach Bedarf abgenom-
men und gegebenenfalls auch durch ein Abschlussglas ersetzt werden.

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B C ic

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440 F. Nerz.

Zur Parallelverschiebung der Streuer dient folgende Einrichtung.
An den beiden Versteifungswinkeln des Streuergehäuses sind unter 120 ^
verteilt drei rechts- und linksgängige Schraubenspindeln gelagert, die
in entsprechend am Umfange der Streuer angebrachte Muttern passen.
Auf einer am besten zur Hand liegenden Spindel ist ein Kegelrad auf-
gesetzt, in welches ein zweites, mit einer nach aussen gehenden Achse
versehen, eingreift. Ein auf dem äusseren Ende dieser Achse ange-
brachtes Handrad gestattet somit ein Drehen der Spindel. Alle drei
Spindeln tragen auf ihrem inneren Ende Zahnräder, welche in einen,
auf Kugeln zentrisch zum Gehäuse gelagerten, Zahnkranz eingreifen.
Die Bewegung der durch Handrad gedrehten Spindel wird unter Ver-
mittlung des mitgedrehten Zahnkranzes auch auf die anderen zwei
Schraubenspindeln übertragen, wodurch ein von drei Punkten ausgehen-
des gleichmässiges Zusammen- oder Auseinanderschrauben der beiden
Streuer bewirkt wird. Die zum völligen Abdunkeln des Scheinwerfers
dienende Irisblende ist hier zwischen dem Scheinwerfer- und dem
Streuergehäuse eingesetzt. Da die Irisblende zum raschen Zeichengeben
auf die Dauer nur schwer benützt werden kann, ist hier noch ein
jalousieförmiger Signalisierapparat vorgesehen ; derselbe hängt an dem
vorderen Streuer und nimmt an dessen Bewegung teil.

Soll an Stelle des Doppelstreuers ein Abschlussglas treten, so
muss dieses in ein schweres Qehäuse eingesetzt werden, damit das
Gleichgewicht des ganzen Scheinwerfergehäuses aufrecht erhalten bleibt.

Scheinwerfer für Handelsmarine und für Effekt-
beleuchtungen etc.

Nachdem bisher nur von Einrichtungen die Rede war, die für
Militär oder Kriegsmarine gebraucht werden, soll der Vollständigkeit
halber noch erwähnt werden, dass auch die Handelsmarine sich kleiner
Scheinwerfer bei der Durchfahrt von Wasserstrassen (hauptsächlich des
Suezkanals) zur Beleuchtung der Ufer und des Fahrwassers bedient.
Der bei diesen Scheinwerfern zur Ausbreitung des Lichtes dienende
Streuer ist für den Suezkanal so konstruiert, dass an eine dunkle,
5 ^ umfassende Zone sich rechts und links beleuchtete Zonen von eben-
falls 5® Ausdehnung anschliessen. Die Scheinwerfer selbst sind vor
dem Bug des Schiffes in besonders dazu gebauten Gehäusen aufgestellt.

Auch Bagger, Eisbrecher und Zollschiffe bedienen sich mit Vor-
teil der Scheinwerfer bei ihrer nächtlichen Thätigkeit.

Zur Hervorbringung besonderer Beleuchtungswirkungen , auf
Bühnen, bei festlichen Gelegenheiten, kann man heute des Scheinwerfers

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Fig. 82.

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Fig. 33.

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Scheinwerfer und Fembeleuchtang. 443

kaum mehr entbehren. Die herrlichen Faxbenspiele der «Fontaine
lumineuse" auf der Ausstellung in Paris, die zauberhaften Lichtwirkungen
der Wasserfälle der Orotte auf der elektrotechnischen Ausstellung in
Frankfurt a. M. im Jahre 1891, alle massig und grossartig wirkenden
Effekte bei leuchtenden Springbrunnen der letzten Ausstellungen werden
durch Scheinwerfer hervorgerufen.

Auch die vervielfältigenden Künste ziehen Nutzen aus der Eigen-
schaft der Scheinwerfer, eine gegebene Lichtquelle in möglichst vor-
teilhafter Weise auszunützen und zur Beleuchtung von Flächen be-
liebiger Ausdehnung zu verwenden.

Vor das Scheinwerfergehäuse wird eine Scheibe mit zunächst
vertikal durchlaufenden Streugläsem gesetzt, die das Licht in horizon-
talem Sinne, in der Regel unter einem Winkel von 20^ ausbreiten.
Dicht vor diese Scheibe kommt eine zweite mit horizontal durchlaufen-
den Streuern, die eine gleiche Ausbreitung in vertikalem Sinne hervor-
ruft. Der Umstand, dass jeder einzelne Olasstreifen das erhaltene Licht
unter vorstehend angegebenem Winkel in gleicher Ausdehnung ver-
breitet, das Licht sämtlicher Oläser sich demnach übereinanderlagert,
ermöglicht eine vollkommen gleichmässige Beleuchtung einer gegebenen
Fläche, deren Orösse durch Veränderung des Abstandes des Schein-
werfers oder durch Wahl passender Streuungsgrade dem Bedürfnisse
angepasst werden kann. Unter gewöhnlichen Verhältnissen kommt
man mit einer Entfernung von 5 m aus und beleuchtet dabei eine Fläche
von ungefähr 1,8 m Höhe und Breite ganz gleichmässig.

Die Helligkeit der Beleuchtung in dieser Entfernung von 5 m mit
Benützung eines Scheinwerfers von 60 cm Spiegeldurchmesser, einer
Lampe von 60 Amp. und bei einer Streuung von 20^, also die Be-
leuchtung einer Fläche in der oben angegebenen Orösse, steht zu der
Helligkeit, hervorgebracht durch direkte Beleuchtung von der Sonne,
in dem Verhältnis von ungefähr 1:3, d. h. die Helligkeit ist etwas
mehr, als ^/s der durch Sonnenbeleuchtung erzielten. Die beschriebene
Einrichtung eignet sich hauptsächlich zur Aufnahme von Oelgemälden ;
im übrigen zu allen Arbeiten der vervielfältigenden Photographie.

StromqaeUen für Scheinwerfer.

Wenn für Scheinwerfer Strom aus grösseren bestehenden Elek-
trizitätswerken nicht zur Verfügung steht oder der Bezug aus solchen
in Eriegszeiten gefährdet erscheint, so müssen besondere Anlagen ge-
schaffen werden. Als Kraftquelle können, je nach Umfang und Lage

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444 F. Nerz.

der Maschinenstation, Dampfmaschinen mit Kessel, Benzin- und Pefcro-
leummotoren, in seltenen Fällen Oasmotoren Verwendung finden. In
der Regel hat man sich bis jetzt sogenannter Dampfdynamos, schnell-
laufende vertikale Dampfmaschinen mit direkt angekuppelter Dynamo-
maschine, bedient. Einrichtungen dieser Art sind zur Genüge bekannt
und können hier übergangen werden.

Es sollen in folgendem nur fahrbare Stromerzeugungsanlagen
etwas eingehender behandelt werden. Das Nächstliegende war, sich
der Dampfmaschine zu bedienen und diese, sowie Kessel und Dynamo-
maschine auf einem Fahrgestell zu vereinigen. Auch hier gebührt der
französischen Firma Sautter, Lemonnier & Co., Paris, das Ver-
dienst, bahnbrechend gearbeitet zu haben; ihre Beleuchtungswagen
waren lange Zeit mustergiltig und von keinem anderen Verfertiger solcher
Fahrzeuge erreicht. Als Dampfmaschine wurde die Dreicylinder-
Brotherhoodmaschine benützt, welche ungefähr 950 Umdrehungen in
der Minute machte und direkt mit einer Dynamomaschine gekuppelt
war. Die hohe Umdrehungszahl der Dampfmaschine ermöglichte die
Verwendung von Maschinen geringen Gewichtes, was für fahrbare Ein-
richtungen ausschlaggebend war. Als Kessel kamen Fieldsche Elöhren-
kessel in Gebrauch. Wenn es sich um geringe Leistungen handelte,
so konnten Beleuchtungswagen dieser Art recht gute Dienste leisten;
für höhere Leistungen wurden sie zu schwer.

Im Jahre 1885 nahm auch die Firma S. Schuckert den Bau
von Beleuchtungswagen auf. Mit Siederohrkessel von der Lokomotiv-
fabrik Krauss & Co. in München und Viercylindermotoren , System
Abraham, einer der Brotherhoodmaschine ähnlichen Dampfmaschine,
gelang es ihr, eine fahrbare Beleuchtungseinrichtung zu scha£fen, mit
der sie gegenüber dem französischen Beleuchtungswagen einen bedeuten-
den Vorsprung gewann und zwar gerade in einem wichtigen Punkte,
im Gewichte. Bei gleicher Leistung erzielte sie ein Gewicht von rund
3800 kg, während der französische Wagen rund 4700 kg wog. Ende
der achtziger Jahre bis heute entspann sich nun zwischen verschiedenen
Firmen ein Wettstreit, dessen Ziel die Erreichung geringsten Gewichtes
bei höchster Leistung war. Verminderung des Kesselgewichtes und
Erhöhung der Umdrehungszahl der Dampfmaschine konnten allein Ver-
besserungen bringen, die Dynamomaschine passte sich unter allen Um-
ständen der Dampfmaschine an.

In der Folge sollen nun von der Elektrizitäts- Aktiengesellschaft
vormals Schuckert & Co. in den letzten Jahren gelieferte Beleuch-
tungswagen beschrieben werden.

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung.

445

Beleuchtungswagen mit Dampfturbine.

Die Plattform eines vierräderigen, grösstenteils aus Eisen ge-
bauten Wagens (Fig. 34) ist nach rückwärts zu einem ringförmigen
Träger ausgebildet, auf welchen sich ein mit der Peuerbüchse nach

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446 F. Nerz.

unten durchgehender Siederohrkessel aufsetzt. Vor dem Kessel, gleich-
falls nach unten vorstehend, ist an der Plattform ein Wasserkasten
angebracht, aus welchem während des Betriebes der Kessel mit Wasser
versorgt wird. Zwischen Kessel und Wasserkasten geht die der Feuer-
büchse wegen etwas ausgekröpfbe Achse der Hinterlader durch, auf
welche sich unter Vermittelung von geschichteten Blattfedern die Platt-
form des Wagens stützt. Das Vorderteil der Plattform ist nach unten
kastenförmig ausgebaut und ruht auf einem vollständig durchlenkbaren
Untergestell. In dem kastenförmigen Unterbau sind die für den Be-
trieb nötigen Werkzeuge und Materialien untergebracht.

Zwischen Vorder- und Hinterrädern ist auf die Plattform des
Wagens die Dampfmaschine aufgesetzt, und mit dieser direkt gekuppelt
befindet sich über den Vorderrädern die Dynamomaschine in einem
Blechgehäuse, das sie vor atmosphärischen Niederschlägen schützt.
Die der Dampfmaschine zugekehrte Wand des Schutzgehäuses ist nach
oben verlängert und nimmt ausser dem Nebenschlussregulaior einen
Strom- und Spannungsmesser auf. Ausserdem dient es einem die
Dampfmaschine und Apparate schützenden Dache als Stütze. Auf der
anderen Seite wird das Dach durch zwei von der Plattform ausgehende
Stäbe getragen. Von einem seitlich am Kessel angebrachten Ventil,
welches mit Handrad bethätigt werden kann, führt ein Rohr den frischen
Dampf zur Maschine, ein zweites, etwas weiteres Rohr führt den Ab-
dampf in das Rauchrohr des Kessels, hier in einem Ring endigend,
der mit einer nach oben gehenden düsenfSrmigen Oefhung versehen
ist, durch welche der Dampf austritt und durch den Kamin ins Freie
befördert wird, dabei den Zug des Kamins verstärkend.

Kessel. Der Kessel ist fUr zwölf Atmosphären Betriebsdruck
gebaut; er besteht aus einem inneren cylindrischen und einem äusseren
konischen, sich nach oben erweiternden Stahlmantel. Beide sind oben
durch das Rauchrohr, unten durch die Feuerbüchse verbunden. Der
innere Kesselmantel ist mit einer grossen Anzahl quer durchlaufender
Siederöhren versehen, die sich vielfach kreuzend überlagern. Die Rost-
stäbe sind in Bündeln zusammengesetzt in die Feuerbüchse eingelegt.
Der Kessel ist mit den üblichen Armaturstücken reichlich ausgestattet.
Es sind vorgesehen:

1. Ein Sicherheitsventil, welches Dampf entweichen lässt, wenn
die Spannung über zwölf Atmosphären steigt.

2. Zwei Manometer, von denen eines dem Heizer, das andere dem
Maschinisten die vorhandene Dampfspannung anzeigt.

3. Zwei Wasserstandsgläser mit Schutzgitter. Diese imd die Mano-

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 447

meter sind für den Nachtbetrieb mit Beleuchtungsvorrichtungen aus-
gestattet.

4. Ausser den Wasserstandsgläsern sind noch zwei Probierhähne
angebracht; der obere, am Orte des höchst zulässigen Wasserstandes
vorgesehene darf nur Dampf, der untere, an der Stelle des noch zu-
lässigen tiefsten Wasserstandes eingesetzt, nur Wasser austreten lassen.

5. Ein Füllhahn für das Einbringen des Wassers.

6. Ein Dampfaustrittsventil , welches den Dampf dem Motor
zufahrt.

7. Ein Ventil, welches mittels eines Rohres Frischdampf durch
den Schornstein bläst, behufs Verstärkung des Zuges im Rauchrohre.

8. Verschiedene Hähne, welche Dampf für die Speiseapparate
liefern und zum Entleeren des Kessels dienen, Verschlussbolzen für die
Oeffiiungen, die zum Reinigen des Kessels dienen.

9. Speiseköpfe mit Rückschlagventilen, durch welche das Speise-
wasser in den Kessel eintritt. Die Rückschlagventile verhindern den
Austritt von Wasser aus dem Kessel und werden bethätigt, wenn der
Kesseldruck den Druck der Speisevorrichtung übersteigt.

10. Zwei Injektoren, welche unter der Wirkung von Frischdampf
die Füllung des Kessels übernehmen.

11. Eine Handpumpe, welche dem gleichen Zwecke dient. Eine
von diesen drei Speisevorrichtungen genügt in der. Regel allein, um das
verdampfte Wasser wieder zu ersetzen.

Heizmaterial. Der Kessel kann mit Steinkohlen oder mit einer
Mischung von Steinkohlen und Coaks geheizt werden; im Notfalle kann
auch gutes Brennholz benützt werden; doch erfordert dies grosse Auf-
merksamkeit des Heizers. Sobald die Dampfspannung drei Atmosphären
überschritten hat, kann zur Beschleunigung der Anhöizperiode Dampf
zur Verstärkung des Zuges benützt werden.

Dampfmaschine. Als Dampfmaschine ist eine de Laval-
Turbine benützt, deren Konstruktion hier als bekannt vorausgesetzt
werden darf. Die Turbinenwelle macht bei neun Atmosphären Dampf-
druck 24000 Umdrehungen in der Minute und arbeitet auf ein Vor-
gelege mit zehnfacher üebersetzung , so dass die Vorgelegewelle
2400 Umdrehungen macht. Mit dieser Welle ist direkt gekuppelt eine
Dynamomaschine mit Compound wicklung, welche bei 2400 Um-
drehungen 7200 Watt liefert.

Der ganze Beleuchtungswagen wiegt rund 3360 kg, wovon die

Hauptlast, rund 2460 kg, auf die EUnterräder kommen. Dieser Wagen

ist für Feldgebrauch noch recht schwer; ausserdem macht es auch
Sammlimg elektrotechnlseher Vorträge. I. 81

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448 F. Nerz.

Schwierigkeiten, überall das nötige Wasser zu beschaffen, auch die Zu-
fuhr von Brennmaterial ist nicht immer leicht.

Durch Verwendung von Benzinmotoren schuf die Elektrizitäts*
aktiengesellschaft vormals Schuckert&Co. ein dem Dampf wagen
in vieler Hinsicht überlegenes Fahrzeug.

Beleuchtungswagen mit Benzinmotor.

Auf einem vierräderigen Fahrgestelle (Fig. 35) sind, geschützt
durch ein Holzgehäuse, ein viercylindriger Benzinmotor, geliefert von
der Daimlermotorengesellschaft in Gannstatt, und die Dynamomaschine
untergebracht. Der mit Schwungrad versehene Motor befindet sich
über der Achse der Hinterräder und treibt die Dynamo unter Vermitte-
lung eines Kreisseiltriebes mit dem üebersetzungsverhältnisse 1 : 2.
Die Verwendung des Ereisseiltriebes ermöglicht bei der angegebenen
Uebersetzung einen geringen Abstand der Achsen und damit einen
gedrängten Bau des Wagens.

Der Gas bereitende Benzinbehälter, der Verdunstungsapparat, be-
findet sich am Gestelle des Motors, das verbrauchte Benzin wird aus
einem auf dem Dache des Wagens angebrachten Oefässe ersetzt. Beim
Andrehen des Motors wird durch das Benzin des Verdunstungsapparate»
Luft gesaugt, welche sich dabei mit Benzindämpfen sättigt. Durch
einen Regulierhahn wird das so erzeugte Benzingas vor Eintritt in die
Cylinder nochmals mit atmosphärischer Luft gemischt, so dass es da»
für die Verbrennung richtige Gemenge erhält. Die Kolben des Benzin-
motors saugen bei ihrem Niedergange dieses Gasgemenge in die Cy-
linder und komprimieren es beim nächsten Kolbenhub. In der höchsten
Kolbenstellung, also im Zustande der stärksten Verdichtung, entzündet
sich das Gasgemenge an der glühenden Innenwand von Platinzünd-
hüten, die durch besondere Benzinlampen stets in glühendem Zustande
erhalten werden. In diesen Zündhüten bleiben nach der Explosion
gasförmige Verbrennungsrückstände zurück, die nicht wieder entzündet
werden; die beim weiteren Arbeitsvorgang neuerdings angesaugten
Gasmengen verdichten die im Zündhute angesammelten Gktse erst im
Zustande höchster Kompression so weit, dass sie selbst an die glühen-
den Wände gelangen und sich entzünden ; die Explosion fallt demnach
stets mit dem Zustande höchsten Druckes zusammen.

Die verbrennenden Gase bewirken durch Expansion einen Arbeits-
druck auf die Kolben, diQ diese Kraft auf die Kurbelachse übertragen
und sie in Drehung versetzen.

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung.

449

Die Cylinder des Motors werden durch die Verbrennung der Gase
in hohem Grade erhitzt und müssen deshalb künstlich ausgiebig gekühlt
werden. Zu diesem Zwecke sind sie mit Wasserkammem umgeben, in
welchen das erwärmte Wasser stets durch kühles ersetzt werden muss.

■^ ^ öL:*» -j^

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450 F. Nerz.

Das hiezu nötige Wasser wird in Rippenkühlgefässen mitgeführt^
von denen das Hauptkühlgefass ausserhalb des Kastens über dem Vorder-
gesteile des Wagens angebracht ist, während weitere Behälter sich auf
dem Dache des Wagens befinden. Das Hauptkühlgefass ist senkrecht
von einer grossen Anzahl Metallröhren durchzogen, welche der Luft
behufs Kühlung Durchzug gewähren ; ausserdem werden diese Röhren
mittels einer Brause mit Wasser besprengt, welches beim Verdampfen
der Umgebung Wärme entzieht und somit die Kühlung verstärkt.

Die Kühlung der Gylinder erfolgt nun in der Weise, dass eine
vom Motor selbst angetriebene Pumpe aus dem Hauptkühlgefluse
Wasser ansaugt und in die die Gylinder umgebenden Kühlmäntel drückt,
von wo aus das erwärmte Wasser wieder dem Kühlgefäss zugeführt
wird. Das zum Besprengen dieses ßefasses benützte Wasser wird aua
den auf dem Dache befindlichen Behältern entnommen, in einem trichter-
förmigen Sammelbecken aufgefangen und durch eine zweite Pumpe
nach dem Dache zurückgeführt, um von hier wieder nach der Brause
zu gelangen. Das am Hauptkühlgefass durch Verdampfen verloren ge-
gangene Sprengwasser wird aus einem im Innern des Wagenkasten»
aufgestellten Vorratsbehälter entnommen.

Die auf dem Wagen mitgeführten Benzin- und Wasservorräte
reichen für einen siebenstündigen Betrieb aus.

Auf dem Dache des Wagens befindet sich noch ein Schalldämpfer,
welcher bestimmt ist, das durch den Auspuff verursachte Geräusch zu
mildem.

Die Rückwand des Wagenkastens ist zu einem Schaltbrette aus-
gebildet, auf welchem ein Nebenschlussregulator, ein Strom- und eish
Spannungsmesser, sowie die Anschlussklemmen Platz gefunden haben.

Die Dynamo ergibt bei 900 Umdrehungen in der Minute 5600 Watt.

Das Gewicht des Wagens beträgt einschliesslich Wasser und
Benzin für einen siebenstündigen Betrieb ca. 3200 kg, ohne Wasser
und Benzin 2800 kg.

Wenn in Anbetracht der geringeren Leistung die Gewichtsver-
minderung nicht bedeutend genannt werden kann, so besitzt der Wagen
dem Dampf wagen gegenüber den grossen Vorteil, dass er leicht in
gefülltem Zustande gefahren werden kann und innerhalb weniger
Minuten betriebsfertig ist, dass er ausserdem auch au Orten zu ver-
wenden ist, wo Wasser nicht zur Verfügung steht, da er solches stets
mitführen kann.

Dem Benzinwagen wird der Vorwurf gemacht, dass er eine»
Brennmateriales bedürfe, das nicht überall zur Verfügung steht, be-

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. . 451

sonders nicht in Peindesland. Wenn nun aber der Bedarf gegeben
ist, so ¥rürde man sich wohl auch damit abfinden, Benzin in genügen-
der Menge mitzuführen. Dem Petroleummotor gegenüber hat der
Benzinmotor immer noch den Vorzug, dass ein Absatz von festen Ver-
brennungsrückständen in viel geringerem Masse auftritt. Gleichwohl
ist nicht zu verkennen, dass bei den grossen Fortschritten im Bau von
Petroleummotoren diesen als Motoren für Beleuchtungswagen die Zu-
kunft gehört.

Beleuchtungswagen mit Petroleummotor.

Fig. 36 stellt ein von der Elektrizitäts- Aktiengesellschaft vormals
Schuckert&Co. konstruiertes Fahrzeug mit einem Petroleummotor,
System Daimler, dar, welches allen billigen Anforderungen gerecht
werden dürfte.

Der Aufbau des Wagens entspricht im wesentlichen dem des
Benzinmotorwagens. lieber den üinterrädem befindet sich der Petro-
leummotor, der mit einer Dynamomaschine direkt gekuppelt ist. Eine
Verlängerung der Dynamoachse betreibt den Ventilator einer Kühl-
einrichtung, welche über dem Vordergestell des Wagens Platz gefunden
hat. Der Wagen ist auf den Stirnseiten mit Bretterwänden versehen,
während er auf den Seiten durch untereinander vertauschbare Segel-
tuchschiebethüren (in der Abbildung weggelassen) abgeschlossen ist;
das aus gewölbtem Blech hergestellte Dach trägt oben den Schall-
dämpfer für den Auspuff des Motors. Die vordere Holzwand ist als
Schaltbrett ausgebildet und enthält die gleichen Apparate, wie die vor-
beschriebenen Wagen. Unter dem Wagenrahmen zwischen Motor und
Dynamomaschine ist der Petroleumbehälter untergebracht.

Der Petroleummotor arbeitet mit zwei Gylindem und leistet bei
500 Umdrehungen in der Minute 12 Pferdekräfte.

Die Bildung des zum Betriebe nötigen ßasgemenges vollzieht sich
selbstthätig in der Weise, dass beim Niedergang des Kolbens sowohl
Luft, als auch flüssiges Petroleum gleichzeitig angesaugt werden. Durch
den am Motor selbst angebrachten Vergaser, welcher vor der Inbetrieb-
setzung durch zwei Oebläselampen angewärmt wird und während des
Betriebes durch die heizende Wirkung des Auspuffes auf höherer Tem-
peratur erhalten bleibt, wird das Petroleum in Gas verwandelt, welches
dann mit Lufb vermengt das brennbare, explosive Gasgemisch gibt.
Beim höchsten Kolbenstand, also im Zustand des höchsten Druckes
kommt das Oasgemisch mit Hilfe des von aussen glühend erhaltenen

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Scheinwerfer und Fembeleuchtung. 453

ZUndhutes zur Explosion, wodurch der Kolben wieder abwärts getrieben
wird. Die durch Expansion der verbrennenden Gase erzeugte Kraft
wird in üblicher Weise auf die Kurbelwelle übertragen. Beim zweiten
Hinaufgehen des Kolbens werden die verbrannten Gase durch die Aus-
puffventile in den Schalldämpfer und von da ins Freie geleitet, worauf
sich der ganze Vorgang wiederholt. Auch bei diesem Motor ist der
Verbrennungsraum des Cylinders mit einem Kühlmantel umgeben und
dadurch ist ein Kühlraum geschaffen, durch welchen mittels einer
Gentrifugalpumpe Kühlwasser gedrückt wird. Das erwärmte Kühlwasser
wird in dem über dem Vordergestell befindlichen Kühlgefäss, durch-
setzt mit vielen Metallröhren, durch welche mit Hilfe des eingangs
erwähnten Ventilators grosse Mengen von Luft gesaugt werden, wieder
abgekühlt, um aufs neue zur Gylinderkühlung benützt zu werden.

Die direkt gekuppelte Dynamomaschine leistet bei 500 Um-
drehungen in der Minute 7200 Watt. Der ganze Wagen hat ein-
schliesslich Petroleum und Wasser für einen siebenstündigen Betrieb
ein Gewicht von 2600 kg; es ist somit gegenüber dem Beleuchtungs-
wagen mit Dampfturbine, der die gleiche Leistung gibt, ein bedeuten-
der Fortschritt erzielt.

Schlussbemerkung.

Nachdem im vorausgehenden die Mittel zur Fembeleuchtung be-
handelt wurden, wäre hier wohl der Platz zur Erörterung der Frage,
wie sich die Einrichtungen in den letzten Kriegen bewährt haben.
Leider sind hierüber wenig Mitteilungen an die Oeffentlichkeit gelangt.
In Massauah 1888 und Marokko 1894 sollen günstige Erfolge erzielt
worden sein (siehe K. Exler, „Die elektrische Vorfeldbeleuchtung*,
S. 5). Auch im chinesisch-japanischen Kriege sind Scheinwerfer auf
beiden Seiten verwendet worden. Die Japaner hatten auch das kleinste
Modell der von der Firma Schuckert&Co. gebauten Beleuchtungs-
wagen mit Dampfbetrieb in Verbindung mit einem kleinen Schein-
werfer im Feldkriege benützt und sollen damit gute Erfahrungen ge-
macht haben. In allen diesen Fällen war es aber nur eine geringe
Zahl von Apparaten, die zur Verfügung standen; doch verdient die
Thatsache Erwähnung, dass Nachfrage und Verwendung von Schein-
werfern nach diesem Kriege eine erhebliche Steigerung erfuhren.

Auch im spanisch-amerikanischen Kriege wurde öfter über die
Thätigkeit der Scheinwerfer berichtet; ein Urteil über den Verteidigungs-
wert derselben steht noch aus. Jedenfalls hat man von Küsten-
beleuchtungsapparaten wenig gehört.

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454 F. Nerz.

Bei Flottenmanövern spielt die Aussenbordbeleuchtung eine grosse
Rolle. Bei planmässiger kaltblütiger Anwendung der Scheinwerfer
dürfte es Torpedobooten schwer werden, ihr Ziel zu erreichen. Nur
üebereifer in der Verfolgung der ersten Angreifer wird es einem
folgenden Torpedoboote unter Umständen möglich machen, mit Erfolg
vorzugehen.

Der vrirkliche Wert des Scheinwerferlichtes kann erst im Ernst-
fälle, wenn gleich gut ausgerüstete Gegner sich gegenüberstehen, fest-
gestellt werden.

Auf diese Entscheidung warten wir gerne noch recht lange und
begnügen uns vorläufig mit den Schlüssen, die aus den üebungen der
Flotten gezogen werden können. Danach möchte heute wohl kein
Schiffskommandant das Scheinwerferlicht missen, wenn es auch die
grosse Zahl von Hilfsapparaten an Bord noch um einige weitere ver-
mehrt.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen.

Von

Oberingenieur L. Eohlfttrst,

Kaplitz bei Budweis.
Mit 12 Abbildangen.

Mit dem Namen Zugtelegraphen werden im allgemeinen
jene Einrichtungen bezeichnet, deren Zweck es ist, eine Nachrichten-
gebung zwischen den auf einem und demselben Schienenstrange ver-
kehrenden Eisenbahnzügen — untereinander — oder zwischen den
Zügen und den Stationen oder sonstigen Stellen der Bahnstrecke zu
ermöglichen. Das Kriterium der Zugtelegraphen besteht in der Füg-
lichkeit, an den Zügen während der Fabrt mit ELilfe eigener Zeichen-
apparate aus der Feme Nachrichten zu empfangen; Anordnungen,
welche bloss die Abgabe von Nachrichten seitens der auf der Fahrt
begriffenen Züge an die Stationen oder an verschiedene bestimmte
Stellen ermöglichen, gehören nicht hieher.

Unter den Zugtelegrapheneinrichtungen gibt es solche, bei welchen
auf den Zügen lediglich der Empfang, und solche, bei welchen nebst-
dem die Abgabe von Nachrichten vorgesehen ist. Eine zweite Scheidung
ergibt sich aus dem Umstände, dass ein Teil der elektrischen Zug-
telegraphen hinsichtlich der von den Zügen zu empfangenden Nach-
richten sich lediglich auf gewisse, aus beständig wiederkehrenden
Eisenbahnbetriebsvorgängen hervorgehende Weisungen beschränkt, die
durch einfache Zeichen, Signale, darstellbar sind, während eine zweite
Gattung, welche man wohl die „eigentlichen Zugtelegraphen'' oder
die „Zugtelegraphie im engeren Sinne'' nennen könnte, den Austausch
umfänglicher Nachrichten von ganz beliebigem Inhalte gestatten. Es
darf gewiss als besonders bemerkenswert gelten, dass die Idee ^er
magnet-elektrischen Zugtelegraphie bereits zu Tage trat, als die ganze

Sammlang elektrotechnischer Vortrage. I. 32

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456 L- Kohlfürst.

elektrische Telegraphie sozusagen noch in den Kinderschuhen stand
und überhaupt erst 2 Jahre früher den Eisenbahnen dienstbar geworden
war. Die Verkehrsverhältnisse der englischen Bahnen hatten sich
damals, nämlich an der Schwelle der vierziger Jahre unseres Jahr-
hunderts, bereits ganz stattlich zu entwickeln begonnen; die Anzahl
der Züge vermehrte sich, die Zuggeschwindigkeiten mussten erhöht
werden, und Hand in Hand damit ging selbstverständlich die Entwicke-
lung des Signal wesens. Es fehlte sonach nicht an unliebsamen Er-
fahrungen darüber, dass die sichtbaren Signale bei Nebel, Schneesturm,
schweren Gewitterregen, Rauch oder Staub an Deutlichkeit mehr oder
minder einbUssen, dass während der Dunkelheit Signallampen ver-
löschen, oder dass sie zu spät angezündet werden können, oder dass
das Lokomotivpersonal zufolge Ablenkungen, welche irgend eine sich
nötig erweisende, anderweitige Dienstverrichtung mit sich bringt, ein
Signal nicht rechtzeitig wahrnimmt. Hiegegen kannte man hörbare
Signale, durch welche die sichtbaren angemessen ergänzt und unter-
stützt werden sollten, namentlich die Knallsignale noch nicht, sondern
letztere haben erst im Jahre 1845 seitens der London-Birmingham-
Bahn zuerst *) Verwendung gefunden. Während sich demzufolge und
in Anbetracht der damals noch geringen Vollkommenheit der Signal-
vorrichtungen die Schwächen der sichtbaren Signale weit lebhafter
geltend machten als heutzutage, war andererseits durch die 1839 auf
der Great-Western-Bahn stattgehabte erfolgreiche Einführung eines
elektrischen Telegraphen, sowie insbesondere durch die 1841 erfolgte
Errichtung einer ähnlichen, auf der London-Blackwall-Bahn die
Zugdeckung glänzend durchführenden Anlage die Hoffnungen auf eine
allumfassende Anwendung der Elektricität im Nachrichten- und Siche-
rungswesen der Eisenbahnen in einem Masse geweckt worden, dass
selbst ruhiger denkende Fachleute von dem neuen Hilfsmittel eine
völlige Umwälzung der bis dahin bestandenen Eisenbahnbetriebsform *)
erwarteten. Diese enthusiastischen Voraussetzungen, welche sich aller-
dings erst späterhin und nur allmählich in wesentlich anderer Art und
Weise erfüllt haben, erklärte es, wieso in England zu einer Zeit bereits
Zugtelegraphen geplant wurden, wo am europäischen Kontinente
elektrische Eisenbahntelegraphen überhaupt noch gar nicht in Ver-
wendung standen.

*) Vergl. M. M. Freiherr v. Weber, Das Telegraphen- und Signal wesen
der Eisenbahnen, Weimar 1867, p. 120.

*) Vergl. W. F. Cooke, Telegraphie Railroads, London 1842.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 457

Die erste Idee eines Zugtelegraphen fällt nämlich in das Jahr 1841
und rührte von Alexander Bain und Thomas Wright her,
welche bei ihrer Erfindung der damals auf den meisten englischen
Bahnen herrschenden Gepflogenheit,* den Zügen sogenannte «Lotsen-
maschinen** vorauszuschicken, Rechnung trugen. Nach der im
Patente vom 21. Dezember des bezeichneten Jahres angeführten Be-
schreibung sollten zwischen den beiden Schienensträngen des Eisen-
bahngleises auf die Schwellen längs der ganzen Strecke zwei schienen-
formige Stromleiter gelegt werden, auf welche zwei federnde Stempel
von der Zuglokomotive und zwei ähnliche Stempel von der beiläufig
eine englische Meile vorausfahrenden Lotsenlokomotive herabreichen.
Auf der letzteren sollte der Stromweg einer mitgeführten Batterie durch
den Kugelregulator der Lokomotive und zu den schleifenden Stempeln
geführt sein, während auf der Zuglokomotive zwischen den beiden
Kontaktstempeln ein aus einer Drahtspule, einem Magnetstab und
einem Laufwerk bestehender Zeichenapparat eingeschaltet werden sollte.
Solange die Lotsenlokomotive sich bewegte, wäre die Leitung durch
die Kugeln des Regulators unterbrochen ; fände die Lokomotive jedoch
ein Hindernis, demzufolge die Fahrt eingestellt werden müsste, dann
hätte der niedergehende Regulator den Stromschluss herzustellen, dem-
zufolge auf der Zuglokomotive der Magnetstab abgelenkt und das
Laufwerk ausgelöst werden sollte, welch letzteres die Aufgabe hatte,
die Dampfpfeife auszulösen. Bis zu einem praktischen Versuche ist
das Bain -Wright sehe Projekt nicht gediehen, es bildet jedoch den
Ausgangspunkt für eine grosse Reihe verwandter Entwürfe, Vorschläge
oder Ausführungen, die seither bis in die jüngsten Tage immer wieder
auftauchen und deren wesentlichste Vertreter nachstehend des näheren
in Betracht gezogen werden sollen. Letzteren Falls wird es zweckdien-
lich sein, im allgemeinen thunlichst die chronologische Ordnung ein-
zuhalten, dabei aber die oben angegebene natürliche Gruppenteilung
vorzunehmen und jene Einrichtungen, welche bloss Signale vermitteln,
in die Vorderreihe zu stellen, weil sie, wenn auch die jüngeren, so
doch die einfacheren sind.

A. Elektrische Zngtelegraphen, welche bloss Signale vermitteln.
Bevor einzelne Beispiele von Einrichtungen dieser Gattung näher be-
sprochen werden, bleibt zu erinnern, dass für sie alle der „Empfang
von Nachrichten seitens der Eisenbahnzüge während der
Fahrt" die charakteristische Grundlage bildet, dass jedoch im Hin-
blick auf den Zweck, welcher der Nachrichtengebung zu Grunde liegt,
keineswegs sämtliche Anordnungen übereinstimmen, wenngleich sie

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458 L- Kohlfüret.

vorwiegend bestimmt sind, für die Zugdeckung bezw. als Blocksignal
zu dienen. Hinsichtlich der letztgedachten, als Blocksignale ver-
wendeten Zugtelegraphen mag ferner gleich hier anschliessend — um
spätere Wiederholungen vermeiden- zu können — darauf aufmerksam
gemacht werden, dass bei denselben in der Regel eine doppel-
gleisige Bahn vorausgesetzt ist, und dass die für das rechtsseitige
oder linksseitige Gleis in Betracht gezogene Einrichtung immer auch
für das zweite Gleis in ganz gleicher Anordnung vorhanden sein muss,
wenngleich — selbstverständlich durch Umwendung — der verkehrten
Zugrichtung angepasst. Falls eine dieser Blocksignaleinrichtungen
ausnahmsweise für die Verwendung auf eingleisigen Eisenbahnen
bestimmt sein sollte, dann wird dieser Umstand stets besonders her-
vorgehoben werden.

Die älteste und — wie nicht versäumt werden darf, hervor-
zuheben — eine der durchdachtesten der zur Gruppe A gehörigen
Anordnungen ist ein Zugtelegraph von Tyer, welcher die in Ent-
fernungen von je einer englischen Meile auf der Bahnstrecke errichteten
Signalwärterposten (Blockposten) in den Stand setzte, jedem einzelnen
Zug direkt bekannt zu geben, ob die Bahn frei ist oder nicht. Auch
erhielten die Blockposten eine Rückmeldung, welche ihnen den richtigen
Empfang der an die Züge abgegebenen Nachrichten bestätigte. Zu
diesem Ende waren bei jedem Blockposten je zwei , 6 m lange , auf
gefimissten Querhölzern befestigte Kupferstreifen a^, a^, ag ... und
^v ^2» '^.'i • • • (Fig- 1) i™ Gleise vorhanden, auf welchen während der
Vorbeifahrt des Zuges zwei auf der Lokomotive angebrachte federnde
Bügel als Stromabnehmer schleiften. Eine dieser beiden Leitungen,
nämlich b^, b2, bf . . ., diente lediglich als Erdanschluss , die andere
hiegegen war durch eine Drahtleitung L^, L2, L3 . . . mit den Signal-
apparaten des am Ende der Blockstrecke befindlichen Blockpostens und
einer daselbst aufgestellten Batterie B verbunden, und dann gleichfalls
an Erde E gelegt. Die Signalapparate des Blockpostens bestanden aus
zwei parallel in den Schliessungskreis geschalteten Elektromagneten M
und M^, wovon der Anker des ersteren in der abgerissenen Lage das
Signal „Strecke frei*" und in der angezogenen Lage das Zeichen «Strecke
besetzt darstellte; hiegegen gab der zweite Elektromagnet hörbare
Zeichen, indem sein klöppeiförmiger Anker bei jeder Anziehung an
eine Glocke schlug. Ausserdem war noch ein dritter Elektromagnet M^
vorhanden, dessen Anker die Aufgabe hatte, mit einer Nase n den
Anker A bei jedesmaliger Erregung von M in der angezogenen Lage
festzuhalten, auch wenn M wieder stromlos geworden. Ausserdem be-

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zagtelegraphen.

459

fand sich am Blockposten nur noch ein Stromschliesser U, mit dem
der Signalwärter die Batterie ein- oder ausschalten konnte, und die
beiden Schalthebelstellungen trugen gleichfalls die Aufschrift , Strecke
frei" bezw. „Strecke besetzt '^. Auf den Zuglokomotiven waren zwischen
den schon früher erwähnten zwei Stromabnehmern ebenfalls zwei
zeichengebende Elektromagnete eingeschaltet, wovon der Anker des
ersteren bei abgerissener Lage im Fensterausschnitte eines am Führer-
stande angebrachten Signalkästchens ein rotes, in angezogener Lage
ein weisses Scheibchen ersehen* liess, was gleichbedeutend war mit
Halt und Frei. Der Anker des zweiten Elektromagnetes gab bei
jeder Anziehung ein Glockenzeicheja und war späterhin auch zur Aus-

Fig. 1.

^eainn\d£rläockstrickjt Z'3 B llII~J " 'Beginn cOfrBlocKstredt^-'i

CL3 \

^E^,

■F^

lösung einer besonderen Dampfpfeife eingerichtet; ein dritter, nicht
in den Schliessungskreis der beiden zeichengebenden Apparate ge-
schalteter Elektromagnet diente lediglich als Sperrvorrichtung für den
Scheibchenapparat, ganz so wie Mg für A auf den Blockposten. So-
lange kein Zug in der Blockstrecke vorhanden w^r, zeigte der Zeichen-
apparat am Blockpfosten auf ,, Strecke frei**, die Anker sämtlicher
drei Elektromagnete blieben abgerissen und die Batterie B eingeschaltet,
wie es Fig. 1 darstellt. Wenn unter diesen Verhältnissen ein Zug in
die Strecke einfuhr, verband er durch die Stromabnehmer der Loko-
motive über seine Signalapparate die Stromleitung zur Erde, weshalb
auf der Maschine ein Glockenzeichen erfolgte und der Scheibchen-

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460 L- Kohlfürst.

apparat Weiss zeigte, so dass der Maschinenfübrer wusste, die be-
gonnene Strecke sei unbesetzt. Desgleichen erfolgte am zugehörigen
Blockposten das Glockenzeichen und das Signal «Strecke besetzt",
demzufolge der Signalwärter den Batterieschalthebel H gleichfalls auf
«Strecke besetzt" umlegte, d. h. den Batterieanschluss unterbrach.
Ein nachfahrender Zug konnte sonach beim Eintritt in die Strecke
keinen Stromschluss herbeiführen, also auch kein Freisignal erhalten;
er musste den diesfälligen Bestimmungen gemäss vorerst stehen bleiben
und durfte dann seine Fahrt nur langsam mit äusserster Vorsicht fort-
setzen, bis er zum Hindernisse vordrang oder bei einem nächsten Block-
posten das Signal «Strecke frei" erhielt. Der Signalwärter durfte
den Schalthebel jedoch unbedingt erst dann wieder auf «Strecke frei*
stellen, wenn sein Zeichenapparat dieses Signal zeigte, und letzteres
war nur möglich, wenn durch Thätigwerden des Elektromagnetes Mg
A von n losgelassen wurde. Diese Rückstellung erfolgte gleichzeitig
mit der Aufhebung der Sperre an dem Lokomotivzeichenapparate imd
wieder durch Vermittlung des Zuges selbst, sobald er mit einem
zweiten Paare von Stromabnehmern, das an der Lokomotive angebracht
war, zwei entsprechend weit hinter dem Blockposten ins Gleis ein-
gelegte kurze Kontaktschienen c^, Cg, c.j . . . und d^, d^, d. . . . tiberfuhr,
von welchen die eine (dj, d^, i.^ . . .) Erdschluss besass, während
die andere (c^, c.,, c.^ . . .) durch eine Leitung Ij, L,, l, . . . mit den
betrefifenden Elektromagneten Mg verbunden war. Nachdem auf diese
Weise beim Signalwärter «Strecke frei" einlangte, steUte er auch
wieder den Batteriehebel auf «Strecke frei" und ein nächster Zug
durfte somit wieder nachrücken. Diese bereits 1851 erfundene An-
ordnung war einige Zeit hindurch auf der Bahnstrecke London-Dover
nicht ohne Erfolg in Verwendung, wurde aber schon nächsten Jahres
durch die bekannte Ty er sehe Blocksignaleinrichtung, bei der die Signal-
wärter mit Hilfe sichtbarer Streckensignale die Zugfolge regeln, er-
setzt^). Bemerkenswert ist es, dass die Ty ersehe sinnreiche Sperrung
eines Elektromagnetankers durch einen zweiten bei mehreren ganz
modernen Eisenbahnsignaleinrichtungen, wie beispielsweise bei den
Hallschen*) und bei den Hattem er sehen*) Annäherungs-(Ueber-
weg-)Signalen, wieder vorteilhafte Verwertung gefunden hat.

*) Vergl. Glösener, Traite general des applications des relectricite, Paria
und Lattich 1861, 1, p. 806.

*) Centralblatt der Bauverwaltung 1890, p. 372.

») Dinglera Polytechn. Journal 1895, 298, p. 110 and 1897, S06, p. 117.

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Die bisherigen Versuche mit elektrisclien Zugtelegraphen. 461

Im Jahre 1853 sind auf der spanischen Eisenbahn Madrid- Aran-
juez Versuche mit einem von Manuel Fernando de Castro er-
dachten Signaleinrichtung gemacht worden, deren Wesenheit darin
bestand, dass auf den Zuglokomotiven, gleichgiltig, ob sie sich folgten
oder entgegenfuhren, ein Lärmwecker ausgelöst wurde, sobald sich
zwei Züge auf eine bestimmte Entfernung nahe kamen. Jede Loko-
motive hatte ein Relais und eine Batterie, die hintereinander geschaltet
einerseits an einen Stromabnehmer angeschlossen, andererseits an Erde
gelegt waren ; das Relais hatte den Lärmwecker defr Lokomotive durch
Schliessung eines Ortsstromes thätig zu machen. Der Stromabnehmer
war vorne an der Brust der Lokomotive als ein seitlich vorstehender,
federnder Arm angebracht und berührte stetig eine längs der Bahn-
strecke vorhandene Stromleitung, welche etwa 1 m höher als die
Schienen des Gleises neben demselben auf Pflöcken isoliert befestigt
war. Diese Leitung war zweiteilig und bestand aus stehenden Blech-
streifen ai, aj, a.j . . . und b,, bj, b, . . . (Fig. 2) von je 1 km Länge,

Fig. 2.

ax.

CL.1

^^^^^^

die sich von Mitte zu Mitte übergriffen. Eine Auslösung des Lärm-
weckers erfolgte sonach, sobald sich die Züge auf einen halben Kilometer
näherten, in welchem Falle die Lokomotiveinrichtungen, die Leitung
und Erde einen geschlossenen Stromkreis bildeten. Um dieselbe Ein-
richtung auch für eingleisige Bahnen auszunützen, brachte De Castro
an den Lokomotiven einen Batterieumschalter an, mit dem die der
Fahrtrichtung entsprechenden Polanschlüsse der Batterie bewirkt wur-
den, damit sich die Batterieströme zweier entgegenfahrenden Züge
gleichfalls addierten und nicht aufhoben. De Castro beschreibt seinen
Zugtelegraphen in einem Schriftchen „L'electricite et les chemins de
fer*, Paris 1859, lässt darin aber unerörtert, wie zwei Züge, welche
sich zu nahe kommen und demzufolge beide gleichzeitig das nämliche
Wamungssignal erhalten, darüber klar werden, ob sich der in gefahr-
drohende Nähe geratene Zug vorne oder rückwärts befindet.

Ein Jahr später entwarf Kapitän Guyard ^) eine Anordnung,
welche mit der eben geschilderten im wesentlichen ganz übereinstimmte,

^) Yergl. Du Moncel, Expos^ des applications de relectricite, 5. Aufl., 5, p. 23.

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462 L- KohlfÜrat

und die gleich der De Castro sehen ebensowenig zur Anwendung ge-
langte, als eine im Jahre 1854 yon Carr & Barlow ^) erdachte Ein-
richtung verwandter Art. Oleichfalls als totgeborene, für die selbst-
thätige Zugdeckung geplante Zugtelegraphen') wären dann noch an-
zuführen jene Yon Abb^ Magnat, Goghland, Ghrestin, Cheneusac
(1854), Erkmann(1855), Reville-Dumoulin, Gay, Mat, Peudefer,
Scias (1856), Lafollye (1857) und noch viele andere. Allein der
Grund, warum alle diese Erfindungen trotz ihrer vielversprechenden
Pi'Ogramme es nicht einmal zu praktischen Versuchen gebracht haben,
lag damals nicht etwa lediglich in der klaren Erkenntnis an den mass-
gebenden Stellen, dass die vorgeschlagenen Einrichtungen entweder
überhaupt unausführbar oder unzweckmässig seien, oder dass es un-
möglich sei, sie dauernd in tadellosem Betrieb zu erhalten, sondern
vorwiegend in wirtschaftlichen Bedenken. In der fraglichen Zeit be-
sassen ja die Eisenbahnverwaltungen im allgemeinen noch einen aus-
gesprochenen Widerwillen, irgendwie nennenswertere Geldopfer fttr
Zugsicherungseinrichtungen, soweit diese nicht in Besserungen des
Oberbaues oder der Bahnbewachung bestanden, aufzuwenden, und liessen
sich hierin alles unter zäher Abwehr erst durch wiederholte schwere
Unfälle abringen. Wie sollte man sich zu wirklich kostspieligen und
hinsichtlich des Erfolges durchaus ungewissen Experimenten bereit
finden? Diese Fragwürdigkeit des Wertes der Zugtelegraphen war
in der That damals noch ungleich grösser als heutigen Tages, denn
man hatte nicht einmal fUr ihren Betrieb geeignete Elektrizitätsquellen
zur Verfügung. Die durchdachtesten, sinnreichsten Anordnungen — und
es gab ja auch solche unter den angeführten Systemen — mussten also
schon an der Unzulänglichkeit der Hilfsmittel ihren Wert völlig einbüssen.

Nur der letzte zur oben angeführten Reihe gehörende, von
E. Vincenzi^) erdachte Zugtelegraph hatte es wieder bis zu praktischen
Versuchen gebracht, welche im Jahre 1861 auf der Bahnlinie Florenz-
Adrezzo stattfanden und in der Gruppe B nochmals Erwähnung finden.

Von da an erfuhr der Erfindungseifer auf einschlägigem Gebiete,
nachdem sich die namentlich in betreff der Durchführung einer voll-
kommen verlässlichen, räumlichen Zugdeckung auf die Zugtelegraphen
gesetzten Hoffnungen nicht erfüllen wollten, eine begreifliche Erkäl-
tung, und es finden sich einschlägige Entwürfe — wenige in der zweiten
Ghruppe erwähnte angenommen — anscheinend erst wieder zu Beginn

^) Yergl. Society of Telegraph Engineen 2, p. 251 u. 265.

') Vergl. E. Schmitt, Das Signalweseo, p. 854.

*) Vergl. Organ für die Fortschritte des Eisenbahnwesens 2, p. 268.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen.

4(53

der siebziger Jahre. Zu dieser Zeit hatte L artig ue, damals Tele-
graphenchef der französischen Nordbahn, Tyers Idee, dem
auf der Fahrt begriffenen Zuge durch selbstthätiges Wirksamwerden
der Lokomotivpfeife das Warnungssignal zu geben und diese Aus-
lösung der Dampfpfeife im elektrischen Wege vollziehen zu lassen
(vergl. S. 459), wieder neu aufgenommen. Die von Lartigue ge-
meinschaftlich mit Porrest konstruierte, von der Firma Digney
fr eres in Paris ausgeführte elektrische Dampfpfeife ^) (Fig. 3) gleicht
einer gewöhnlichen solchen Vorrichtung, welche ertönt, sobald durch
ein Niederziehen des um den Zapfen N drehbaren Hebels H die Ventil-
stange D nach abwärts gedrückt und auf diese Weise dem Dampf

Fig. 3.

der Weg aus dem Einströmungsrohr R zur Pfeife P am Ventil c frei-
gemacht wird. Während der Ruhelage ist jedoch H durch den Hebel Hj
und die beiderseits angelenkte Verbindungsstange VV dauernd hoch-
gehoben, weil der an H^ festsitzende, aus einem Stahlstab hergestellte
Anker A von dem kräftigen Hu gh esschen Magnete M festgehalten
wird. Letzterer besteht aus einer Anzahl aneinander gelegter, kräftiger
Hufeisenmagnete m, deren beide Schenkel am Polende in Schuhen aus
weichem Eisen zusammengefasst werden; letztere sind zu cylindrischen
Kernen ausgearbeitet, auf welchen, wie bei gewöhnlichen Elektro-
magneten, die Drahtspulen M sitzen. Der den Polschuhen von den
Stahlmagneten mitgeteilte Magnetismus wirkt sehr kräftig auf den

») Vergl. Dr. E. Schmitt, Das Signalwesen, Prag 1878, p. 572.

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464 L- Kohlfürst.

mit den ungleichnamigen Polen vorgelegten Anker A und hält ihn in
der Ruhelage der Dampfpfeife, welche Fig. 3 ersichtlich macht, fest.
Nimmt jedoch ein elektrischer Strom durch die Spulen in jener Rich-
tung seinen Weg, welche hinsichtlich ihrer magnetisierenden Wirkung
dem Sinne der vorhandenen Polarität des Magnetes M entgegengesetet
ist, so hört die Anziehung des Ankers auf, und dieselbe wird, wenn
der betreiFende Strom genügend stark ist, in Abstossung umgewandelt.
Es kann daher die um V V gewickelte Wurmfeder F in Wirksamkeit
treten und den Hebel H^ in die durch gestrichelte Linien bezeichnete
Lage hinabschnellen, wodurch die Dampfpfeife thätig gemacht wird.
Das ROckstellen der Pfeife muss der Lokomotivführer mit der Hand
ausführen, indem er den Knopf K nach aufwärts drückt und hiedurch
das vordere Ende von H^ dem Magnete M so nahe bringt, dass der
Anker A wieder daselbst festgehalten bleibt, vorausgesetzt, dass die
Spulen des Hughesschen Elektro magnetes bereits stromlos sind.
L artig ue liess sich gar nicht erst in Versuche ein, seinen Zeichen-
apparat für die Zwecke unmittelbarer Zugdeckung zu verwerten, son-
dern beschränkte sich darauf, ihn lediglich als Ergänzung zu ständigen,
sichtbaren Streckensignalen in der Form eines Vorsignals auszu-
nützen. Nach vorausgegangener längerer und sorgfältiger Prüfung
der elektrischen Lokomotivpfeife hatte sich nämlich im Jahre 1874
die französische Nordbahn bestimmt gefunden, vorerst ihre schnell-
fahrenden Züge damit auszurüsten und allen zur Deckung von Bahn-
höfen oder sonstigen wichtigen Punkten der Bahn aufgestellten Signal-
scheiben (Wendescheiben) eine Einrichtung zu geben, vermöge welcher
an den Lokomotiven bei Annäherung an diese Deckungssignale die
Lartiguesche Pfeife ausgelöst wird, wenn die Signalscheibe auf
„Verbot der Fahrt" gestellt ist, hingegen stumm bleibt, im Falle
letztere auf „Erlaubte Fahrt ** steht. Auf diese Weise sollte die Mög-
lichkeit, dass gewisse wichtige sichtbare Haltsignale aus irgend welchen
Gründen nicht oder verspätet wahrgenommen und überfahren würden,
vollständig ausgeschlossen werden. Die Einfachheit dieser Einrichtung^)
erhellt aus Fig. 4, in der bei Q, C^, Cj die Stelle angedeutet erscheint,
an welcher die Pfeifenauslösung erfolgt, während S die Wendescheibe
darstellt, deren Haltsignalzeichen auf der Lokomotive durch die Dampf-
pfeife P ergänzt werden soll. Es ist behufs dessen das eine Ende E der
Spulen des Pfeifenelektromagnetes M (Fig. 3) mit dem Metallkörper der

^) Yergl. L. Kohlfürst, Die elektrischen Einrichtungen der Eisenbahnen»
Wien 1888, p. 146.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen.

465

Lokomotive verbunden, also durch die weitere Vermittlung der Räder
der Maschine und der Schienen des Eisenbahngleises an Erde gelegt,
während vom zweiten Spulenende ein isolierter Draht L zu einer am
Lokomotivgestelle isoliert angebrachten MetaUdrahtbürste C leitende
Verbindung herstellt. Etwa 150 bis 200 m von dem sichtbaren Signal S
befindet sich im Gleismittel ein sogenannter „Erokodilkontakt", welcher
aus einer 2 m langen, hölzernen Längsschwelle C^, Cg besteht, deren obere
Fläche mit Kupferblech bekleidet und mit einer zum Signal S führenden
Leitung L^ leitend verbunden ist. Die Längsschwelle wird von eisernen
Fussgestellen getragen, die in kleinen Steinsockeln eingesetzt sind; vor
C^, Cg liegt noch ein hölzernes, keilförmiges Anlaufstück Q. Die Leitung L^
geht von Cj, C^ zu einem an der Wendescheibe angebrachten Strom-
schliesser c und sodann als Leitung L^ zu einer im nächsten Bahn-
wärterhause oder in der nächsten Station untergebrachten Batterie B und

Fig. 4.

schliesslich zur Erde Ej. Der Stromschliesser c ist so eingerichtet, dass
er bei der Haltlage der Signalscheibe S, d. i. wenn dieselbe mit ihrer
Fläche senkrecht zum Gleis steht, die beiden Anschlussleitungen L^
und Lg verbindet, diese Verbindung hingegen löst, wenn die Scheibe
mit ihrer Fläche parallel zum Gleis, d. i. auf „Erlaubte Fahrt ** ge-
stellt ist. Nähert sich also ein Zug dem Signal, während dieses die
erstgedachte Lage besitzt, dann wird, sobald die Lokomotive mit der
Metallbürste über Q auf 0,, Cg gelangt, der Strom der Batterie B in
die Spule der Lartigueschen Dampfpfeife über L^, c, L^, Cj, Cg, C, P
und Erde seinen Weg finden und die Auslösung des Apparates be-
wirken. Wie die Erfahrung beweist, genügt die bei den Expresszügen
obwaltende Berührungsdauer zwischen der Drahtbürste C und dem
Exokodilkontakt von nur 0,2 Sekunden vollständig, um die Auslösung
stets pünktlich zu bewirken, und diese guten Erfahrungen der Nord-

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466 L. Kohlfaret.

bahn gaben Anlass, dass im Jahre 1876 der französische Minister für
öffentliche Arbeiten die elektrische Lokomotivpfeife allen Eisenbahn-
▼erwaltungen zur Einführung empfahl. Besonders bemerkt zu werden
▼erdient der Umstand, dass das Lartiguesche System zu Beginn
der achtziger Jahre eine eigentümliche Erweiterung erfahren hat, in-
sofern Delebecque und Bandarali^) mit dem obengeschilderten
Vorsignal fttr «Halt' zugleich das thatsächliche Anhalten des Zuges
verbanden. Die Genannten gaben nämlich der elektrischen Dampf-
pfeife einen zweiten, ganz ähnlichen Apparat bei, an welchem die
Stange YV (Fig. 3) nach abwärts gekehrt ist, und beim Abreissen des
Ankers an Stelle des Dampfpfeifenhebels Hj den Hahn des zum In-
jektor der Sm ith sehen Yakuumbremse führenden Dampfrohres ö&et,
so dass die Bremse selbstthätig zur Wirksamkeit gelangt. Diese An-
ordnung wird übrigens nicht nur im Sinne der Fig. 4 vor Strecken-
signalen, wenn sie auf „Halt" stehen, sondern auch durch Vermitt-
lung der auf den Zügen der französischen Nordbahn für die Reisenden
und das Zugpersonal vorhandenen Prudhomm eschen*) Notsignal-
einrichtung angewendet. Mit elektrischen Dampfpfeifen und teilweise
mit Bandaralis Bremsenauslösung waren im Jahre 1883 bereits
520 Lokomotiven der französischen Nordbahn ausgerüstet und gleich-
zeitig 606 Deckungssignalscheiben mit Erokodilkontakten versehen.

Was in Frankreich unterblieb, nämlich das Lartiguesche be-
währte Lokomotivsignalmittel auch für die Zugdeckung zu verwerten,
wurde in Italien durch den Professor der Universität Genua Giulio
Ceradini durchzuführen versucht. Jede Lokomotive war mit zwei,
in einem gemeinsamen Kästchen untergebrachten Lartigu eschen
Dampfpfeifen ungleichen Tones, der sogenannten Sicherheitspfeife
und einer Achtungspfeife, versehen und führte für die letztere eine
eigene Batterie mit sich. Die Bahnstrecke war nach gewöhnlicher Art
in Blockstrecken eingeteilt und an jedem ihrer Abschlüsse (Bahnhofs-
gebäude oder Bahnwärterhaus) für jedes Oleis je eine Batterie und
ein Zeichengeber vorhanden, welcher bei freier Bahn ein ganz weisses
Feld, bei besetzter Strecke einen roten Stern sichtbar machte. Am
Anfang jeder Blockstrecke lagen zwei Krokodilkontakte im Gleise, von
welchen der eine, für die Sicherheitspfeife bestimmte, durch eine Tele-

*) Vergl. Elektarotechnische Zeitschrift vom Januar 1885, p. 23 und Kohl-
fürst, Die Fortentwickelung der elektrischen Eisenbahneinrichtungen» Wien
1891, p. 288.

*) Vergl. £. Brame, Etüde sur les signaux des chemins de fer ä donble
voie, Paris 1867, p. 148; Zetzsche, Handbuch der Telegraphie 4, p. 458.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 467

graphenleitung mit dem Zeichenapparate des zugehörigen Blockpostenis,
der zweite, für die Achtmigspfeife bestimmte, hingegen direkt mit einer
Erdleitung verbunden war. Am Ende der Blockstrecke befand sich
bloss e ] n Erokodilkontakt, der wieder durch einen Leitungsdraht mit
dem obgedachten Zeichenapparat in Verbindung stand. Die Leitungen
der aufeinanderfolgenden Blockstrecken übergriffen sich um 150 bis
200 m , so dass ein Zug bereits in die nächstfolgende Strecke ein-
gefahren war, bevor er die durchfahrene verliess. Die Wirksamkeit
der Ceradini sehen Signaleinrichtung, welche im wesentlichen als eine
Kombination desLartigueschen^) und des Tyerschen Zugtelegraphen
angesehen werden darf, lässt sich an der Hand der Fig. 1 ganz gut
verfolgen, wenn man sich denkt, dass an Stelle des Handumschalters U
ein Relaiskontakt am Elektromagneten M vorhanden sei, derart, dass
die von der Batterie B zu ü geführte Leitung j bei der Kontakt-
schraube C und der Leitungsdraht i beim Anker A angeschlossen
wird , femer dass die Streckenkontakte a^ b^ , a^ bg ... und Cj dj,
c^ dg . . . Krokodilkontakte seien. Schliesslich ist allerdings zu der in
Fig. 1 dargestellten Ausrüstung bei jedem der Einfahrtskontakte, wie
a^ bg , a^ b^ . . . , ein zweiter parallel liegender Krokodilkontakt noch
hinzuzudenken. Fährt ein Zug in die Teilstrecke 2 bis 3 ein, er-
tönen beide Dampfpfeifen, und zwar die Achtungspfeife lediglich um
die Einfahrtstelle zu bezeichnen, die Sicherheitspfeife hingegen als
Signal, dass die Strecke frei ist. Die Auslösung der erstgenannten
Pfeife erfolgt durch den Erdschluss des zugehörigen Krokodilkontaktes
mit Hilfe der Lokomotivbatterie, jene der zweiten Pfeife vermöge der
Batterie B, welche über M und L^ in Schluss gelangte, wobei am
Blockpostenapparate der Anker A angezogen und unter n gelegt wird,
demzufolge hier das Zeichen für „Strecke besetzt" erscheint und
zugleich der Ankerkontakt, d. i. die Verbindung zwischen der Batterie
und dem Streckenkontakt a^ bg , aufgehört hat. Gelangt der Zug zu
dem Endkontakt Cg dg , dann ertönt neuerdings die Sicherheitspfeife,
und da der betreffende Auslösestrom der Batterie B über Mg geht,
fällt A in die normale Ruhelage für „Strecke frei" zurück, wodurch
sich auch der Ankerkontakt wiederheratellt. Unter dieser Voraus-
setzung würden sonach bei der Einfahrt eines nachfolgenden Zuges
gleichfalls beide Pfeifen ertönen, während vorher, ehe der vorauf-
gegangene Zug über Cg dg hinweggelangt ist, nur die Achtungspfeife
allein ertönen könnte, was das Signal für „Strecke besetzt" bedeutet

*) Vergl. La Lnmiere ^lectrique 1879, 1, p. 165.

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468

L. Kohlfüret.

Fig. 5.

und dem Lokomotivführer als Befehl gilt, seine Fahrt nur langsam
und mit grösster Vorsicht fortzusetzen. Die ersten Versuche mit der-
artigen Zugtelegraphen erfolgten im Herbste 1879 auf der Bahnstrecke
Genua-Spezia und sind befriedigend ausgefallen ^)- Ein paar Jahre
später wurde das System auf der neuerbauten Pontebba-Bahn nochmals
in Versuch genommen, doch scheint es weder hier noch dort zu einer
dauernden Anwendung gekommen zu sein.

Fast zu derselben Zeit war in Amerika eine ganz ähnliche, von
Puntnam*) angegebene Signaleinrichtung aufgetaucht, welche günstige
Erfolge versprach, so dass sich auch die k. k. österreichischen Staats-
bahnen über Einschreiten Baron Clemens v. Trotts zur Gtestat-
tung von Versuchen veranlasst fand, welche auf der Strecke Penzing-
Hetzendorf nächst Wien mit ganz befriedigenden Ergebnissen statt-
gefunden haben. Der auf den Lokomotiven
angebrachte Zeichenapparat bestand aus einem
Elektromagneten M (Fig. 5), welcher bei
stromdurchflossenen Spulen einen Anker A,
der mit dem Klöppel k und den eine kleine
Scheibe S tragenden Arm h steif verbunden
war, festhielt. Bei dieser Ankerlage, welche
die normale ist und dem Signal „Strecke frei*
entspricht, kann S nicht gesehen werden, weil
sie, durch den Spalt des Kästchens eingezogen,
hinter der Kastenwand verborgen bleibt Er-
folgt jedoch eine Unterbrechung des durch
M gehenden Stromes, dann fällt A vermöge
des Zuges der Abreissfeder f ab, der Klöppel
schlägt an die Glocke und die Scheibe S ist sichtbar geworden. Der
Zeichenapparat hat also in diesem Falle die in Fig. 5 dargestellte
Lage angenommen, was dem Lokomotivführer als Gefahrsignal gilt.
Die Glockenschläge wiederholen sich fortlaufend zufolge der Loko-
motivschwingungen, die sich auf den Klöppel k übertragen, da f nach
aufwärts, das an der Rückstellschnur befestigte Gewichtchen G jedoch
nach abwärts zieht, der Ankerhebel selbst aber in der gezeichneten
Lage ausgewogen ist. Das eine Spulenende L schliesst an einen iso-
lierten Draht, welcher die leitende Verbindung zu der am Lokomotiv-

0 La Lumiere electrique 1880, 2, p. 350.

^ Vergl. Zeitung des Vereines Deutscher Eisenbahnverwaltungen vom 10. Sep-
tember 1880; Oesterr. Eisenbahnzeitung 1882, Nr. 10.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen.

409

gestelle isoliert angebrachten Metalldrahtbürste P (Fig. 6) herstellt;
das zweite Spulenende Lj (Fig. 5) steht hingegen mit der auf der
Lokomotive mitgefUhrten Stromquelle (einer galvanischen Batterie oder
auch einer von der Lokomotive bewegten magnetelektrischen oder Dyna-
momaschine) in Verbindung, deren zweiter Pol zu einer an dem Tender
angebrachten Kontaktbürste P^ (Fig. 6) anschliesst. Die beiden Kon-
taktbürsten sind so gestellt, dass sie auf einem der beiden Schienen-
stränge des Gleises hinstreifen. Was die Strecke anbelangt, so ist sie
wieder in eine der Dichte des Zugverkehrs angemessene Anzahl Ab-
schnitte von je 3 bis 5 km Länge geteilt und an jedem Teilungs-
punkte (Station oder Bahnwärterposten) mit besonderen Steuerungs-
apparaten (Doppelrelais) ausgerüstet; ausserdem ist in jenem Schienen-
strange, auf welchem die Lokomotivbürsten schleifen, ein Stück des
Stranges von etwa 2 bis 3 Schienenlängen von den Schwellen und von

Fig. 6.

^. lA 5

den anstossenden Schienen durch nichtleitende ünterlags- und Zwischen-
platten sorgfältigst isoliert. Diese Schienenstücke c^ , Cg , C3 , C4 . . .
(Fig. 6) sind mit den Apparaten an den Blockposten durch Telegraphen-
leitungen in der Art verbunden, wie es die Abbildung ersehen lässt.
Solange eine Lokomotive das zwischen je zwei isolierten Schienenstellen
liegende Gleis befährt, wird der Signalapparat des Maschinenführers
von einem Dauerstrom durchflössen sein, der jedoch in dem Momente
aufhört, wo die vordere Kontaktbürste auf das isolierte Schienenstück
gelangt. Dass dieser das Haltsignal hervorrufende Vorgang nur ein-
treten könne, wenn die Strecke besetzt ist, nicht aber auch, wenn sie
frei ist, gehört zur Aufgabe des Blockpostenapparates. In der That
vermittelt der zwischen den beiden Elektromagneten M und m liegende
Anker stets einen Nebenweg für den Signalstrom, solange der Relais-
kontakt y s geschlossen bleibt, wie es in Fig. 6 bei den Signalposten 11
und IV dargestellt erscheint. Fährt die Lokomotive in ein isoliertes
Stück c ein, wie es beim Blockposten III ersichtlich gemacht ist, dann

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470 L- KohlfÜrat.

geht auf der Lokomotive der elektrische Strom nicht mehr kurzw^ von
Bürste zu Bürste, sondern über c», s^^, y.^, x^, a^ ; ein Haltsignal kann
nicht erfolgen. Tritt der Zug in die nicht isolierte Schienenstrecke S,
über, dann gelangt der Strom, solange die rückwärtige Eontaktbürste
noch auf c^ schleift, über h.^, Lg, Mg, 1^, m^, s^ und c, und während der
Lokomotivapparat auch jetzt wieder unausgelöst bleibt, findet hingegen
eine Erregung der Elektromagnete M2 und m^ statt, derzufolge in III
der Anker A vom Eontakt s.^ abgehoben und auf die isolierte Stell-
schraube dj, gelegt und in II der auf d^ gelegene Anker in die ge-
zeichnete Lage zurückgestellt wird. Würde in der Zeit, wo der in
Betracht gezogene Zug sich noch in der Strecke III bis lY befindet,
ein nachfahrender bei HI eintreffen, erhielte er hier das Haltsignal,
weil nunmehr der sonst oflFene Nebenweg gleichfalls unterbrochen ist
und deshalb die Auslösung des Zeichenapparates unbedingt erfolgen
muss. Puntnam, dem bezüglich der von ihm auf amerikanischen
Bahnlinien vorgenommenen Versuche seitens der Board of Rail Road
Comraissioners of Massachusetts eine offizielle, günstig lautende
Bescheinigung ausgestellt worden ist, hat sein System nach amerika-
nischer Gepflogenheit auch als Sicherungseinrichtung hinsichtlich Dreh-
brücken, Schiebebühnen, Schienenbrüche und Weichenverriegelungen
zurecht gemacht, was in Anbetracht des Ruhestrombetriebes keiner
Schwierigkeit unterliegt. Letztere gewährt es ja auch, jeden Bahn-
bediensteten durch einen einfachen Unterbrecher in stand zu setzen,
im Notfalle Haltsignale zu geben. Puntnam hat schliesslich den
Lokomotivapparat noch durch einen Registrierer vervollständigt, der
jedes empfangene Haltsignal auf einem Papierstreifen aufschreibt.

Mit dem soeben geschilderten Systeme hat eine in jüngster Zeit
auf amerikanischen Bahnen versuchte einschlägige Einrichtung von
Wilfrid Boult^) einige Aehnlichkeit, doch sind bei der letzteren
insofern ganz neue Wege eingeschlagen, als keine mit dem Zug direkt
verbundenen stromzuführenden Leitungen vorhanden sind. Vorausgesetzt
ist fürs erste auch in diesem Falle wieder, dass die beiden Gleise der
Doppelbahn in ziemlich gleiche Teilstrecken ... 2, 3, 4 . . . (Fig. 7)
zerlegt seien, welche die dem Zwecke der räumlichen Zugdeckung ent-
sprechenden Längen besitzen. An den Punkten, wo diese Blockstrecken
zusammenstossen und bei gewöhnlichen Blocksignaleinrichtungen ein
optisches Blocksignal aufgestellt ist und ebenso an einer etwa 500 m

0 Vergl. Dinglers Polytechn. Journal 1897, 306, p. 185 und Zeitschrift
für Elektrotechnik, Wien 1898, p. 65.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen.

471

vorher befindlichen Gleisstelle, wo sonst
das zum vbrgedachten , eigentlichen
Blocksignal gehörende Vorsignal
steht, befinden sich keine solchen Sig-
nale, weil der Maschinenführer jedes
Zuges daselbst die betreffenden Zeichen
unmittelbar auf der Lokomotive erhält.
Nach amerikanischer Gepflogenheit wer-
den bekanntlich bei Streckenblockanlagen
die Blocksignale (Home signals) stets
durch Vorsignale (Distant signals) unter-
stützt, welch letztere mit den ersteren
gekuppelt sind und also dieselben Zeichen
geben wie die eigentlichen Blocksignale ;
das Zeichen „Strecke besetzt" des Vor-
signals gilt natürlich nicht als abso-
lutes Haltsignal, sondern veranlasst
den Maschinenführer, nur die Fahr-
geschwindigkeit so weit zu verringern,
dass der Zug beim Blocksignal unbe-
dingt stehen bleibt, falls dieses die
Fahrt verbietet. Zur Signaleinrichtung
der Lokomotiven gehören fürs erste zwei
kleine, in verglasten Kästchen ange-
brachte, aus Aluminium hergestellte
Flügelsignale, welche rechts und links
vom Führerstande ihren Platz haben,
bei Nacht entsprechend beleuchtet sind
und ganz dieselben Signalzeichen geben
wie die sonst auf der Strecke aufge-
stellten Mastsignale, indem an denselben
das Flügelchen entweder die wagerechte
oder eine schräge Lage einnimmt und
ersteren Falls Halt, letzteren Falls
Frei bedeutet. Es entspricht femer
das zur rechten Hand des Maschinen-
führers befindliche Signalkästchen dem
eigentlichen Blocksignal, das linksseitige
hingegen dem Vorsignal. Ein mit

diesen beiden sichtbaren Lokomotiv-
Sammlong elektrotechnischer Vorträge. I.

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472 ^' Kohlfüret.

Signalen verbundener Meldewecker läutet jedesmal, so oft der Zug
eine jener Streckenstellen passiert, welche dem Standpunkte eines
Blocksignals oder eines Vorsignals entsprechen, gleichgiltig , ob das
Signalbild des einen bezw. des anderen Miniatursemaphors dabei
eine Aenderung erfährt oder nicht. Ein zweiter Wecker (Signal-
wecker) gibt lediglich Annäherungssignale, indem er nur dann ertönt,
wenn sich der Zug einem Blocksignal nähert, das die Fahrt ver-
bietet. Die Hervorrufung der sichtbaren wie hörbaren Lokomotiv-
signale erfolgt mit Hilfe magnetischer Felder, welche an bestimmten
Punkten im Gleise angebracht werden und aus einer Anzahl senk-
recht gestellter stählerner Magnetstäbe bestehen, die gleich den Zähnen
eines Rechens mit ihren oberen, nordmagnetischen Enden an einer
flachen Eopfschiene aus weichem Eisen festgemacht sind. Auf jedem
der Stahlstäbe steckt eine Drahtspule, und sämtliche dieser Spulen liegen
hintereinandergeschaltet in einer Stromleitung. Je nachdem sich in
letzteren, also auch in den Spulen, Strom befindet oder nicht, besitzt
die Kopfschiene der magnetischen Batterie die entgegengesetzte Polarität
der oberen Magnetstabenden oder dieselbe Polarität, weil eben die
Stärke und Richtung des benützten Stromes so gewählt ist, dass er
den vorhandenen Magnetismus der Stäbe aufhebt und umkehrt. Jede
der besagten magnetischen Batterien befindet sich in einem sorgfältig
abgedichteten, oben mit Messingblech abgeschlossenen langen Holz-
kasten, der an derjenigen Stelle des Eisenbahngleises in den Bahn-
körper eingebettet wird, wo damit Signale hervorgerufen werden sollen.
Das magnetische Feld muss um so länger sein, je rascher die von
demselben zu beeinflussenden Züge fahren, d. h. die Anzahl der an
einer gemeinsamen Kopfschiene zu vereinigenden Einzelmagnete wird
um so reichlicher zu bemessen sein, je grösser die auf den betreffenden
Bahnstrecken vorkommenden Maximalfahrgeschwindigkeiten der Züge
sind. Um die Wirkung der magnetischen Felder auf die Zeichenapparate
der Lokomotive zu übermitteln, sind an dieser eigene Auslöserelais
derart befestigt, dass sie während der Zugfahrt ganz nahe über die in
der Strecke liegenden Magnetkasten hinweggelangen. Jedes Relais be-
steht aus einem ü-formigen Stabe aus weichem Eisen, dessen die
polarisierte Relaiszunge tragender Schenkel entsprechend nach abwärts
verlängert und zu unterst mit einem als flache Längsschiene aus-
gebildeten Schuh versehen ist, so dass dieser vermöge seiner Länge
beim Passieren eines Streckenmagnetfeldes immer gleich zwei oder drei
Einzelmagnete des letzteren übergreift. Wird bei dieser Gelegenheit
der Relaisschuh positiv influenziert, so legt sich die Relaiszunge nach

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 473

rechts und schliesst dadurch den Ortsstrom einer von der Lokomotive
mitgeführten galvanischen Batterie in der Weise, dass der von dem
polarisierten Anker eines gewöhnlichen Elektromagnetes bewegte kleine
Signalfltigel im zugehörigen Kästchen die wagerechte Lage erhält. Wird
hingegen der Relaisschuh negativ influenziert, dann fällt die Relais-
zunge nach links und das bezügliche Signalflügelchen stellt sich schräg.
In beiden Fällen ertönt auqh der Meldewecker. Für jeden der kleinen
Flügelsignalapparate und ebenso für den Signalwecker muss natürlich
je ein eigenes Auslöserelais an der Lokomotive vorhanden sein, und
wie die zwei Signalkästchen links und rechts vom Führerstande ihren
Platz haben, so ist auch das Auslöserelais für die Vorsignalzeichen
links, jenes für die Blocksignalzeichen rechts und schliesslich das Relais
des Haltsignalvor Weckers in der Mitte des Lokomotivgestelles angebracht.
Uebereinstimmend damit liegen die Streckenmagnetfelder für die Block-
signale rechts, jene für die Vorsignale links vom Gleis und jene für
den Signalwecker in der Mitte des Gleises. Für Auslösungen des
Meldeweckers, welche lediglich die Block- und Vorsignalstellen kenn-
zeichnen, besitzt jedes der zwei für die Lokomotivflügelsignale be-
stimmten Auslöserelais noch eine zweite Zunge mit Mittelstellung,
derart, dass bei jeder Magnetisierung des Relaisschenkelschuhes eine
kontaktgebende Zungenablenkung, also eine Stromschliessung im Melde-
wecker erfolgt, worauf die Relaiszunge wieder in ihre Mittellage zurück-
kehrt. In der schematischen Darstellung, welche Fig. 7 von der Block-
streckeneinrichtung ... 2, 3, 4 . . . darbietet, sind die den eigentlichen
Blocksignalen entsprechenden Streckenmagnete mit . . . Hjj, H^, H5 . . .,
die Signalweckerstreckenmagnete mit . . . Wy , W^ , W5 . . . und die
Vorsignalstreckenmagnete mit . . . Dg, D^, D5, D^ . . bezeichnet. Durch-
fährt ein Zug die Bahnstrecke, so gelangt er innerhalb jeder Block-
teilstrecke zuerst über den Streckenmagnet D, wobei der Meldewecker
ertönt, ausserdem ersieht der MaschinenfOhrer auf seinem linksseitigen
Flügelsignal, ob das Hauptblocksignal die Weiterfahrt erlaubt oder
nicht; überfährt dann der Zug den Streckenmagnet W, von welcher
Gattung in der Zeichnung nur je einer angedeutet erscheint, während
in Wirklichkeit zwischen D und H stets mehrere in Abständen von
etwa 100 m ins Gleis gelegt sind , so ertönt der Signalwecker des
Lokomotivführers, falls die nächste Blockstrecke noch besetzt ist, wo-
gegen er bei freier Fahrt stumm bleibt. Beim Streckenmagnetfelde H
endlich ertönt neuerdings der .Meldewecker und zugleich stellt sich,
falls ein Signal Wechsel eintritt, im rechtsseitigen Signalkästchen der
Flügel in die betreffende Signallage. Eine Umstellung der beiden

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474 L- Kohlfarat.

Lokomotivflügelsignale findet jedoch selbstverständlich nicht statt, so-
lange der Zug im Verlaufe seiner Fahrt mit dem bezüglichen Aus-
löserelais ü6er Streckenmagnetfelder von gleicher Polarität gelangt,
während der Melde wecker für alle Fälle beim Passieren eines der
Streckenmagnete D und H laut wird. Zur Vervollständigung der Ein-
richtung ist an dem Endpunkte ... 2, 3, 4 . . . jeder Blockstrecke ein
Relais ins Gleis gelegt mit einem Anker . , . Aj , A3 , A^ . . . , dessen
Hebel, wenn er seiner Abreissfeder folgen kann, einen Kontakt . . . Cg, c^,
c^ . . . schliesst. Die letztgedachte Ankerlage ist jedoch nicht bloss von
dem magnetischen Zustand des zugehörigen Elektromagnetes . . . M,,
M3, M4 . . ., sondern überdem von der Lage eines Sperrhakens ... hg,
hj, h^ . . . abhängig, welcher auf der Drehachse eines Magnetstabes . . . a^,
a3, a^ . . . festsitzt. Letzterer bewegt sich zwischen den beiden als
Polschuhe geformten Enden der beiden Schenkel je eines aus weichem
Eisen hergestellten, wagerecht liegenden Hufeisens . . . mg m^ , m, m,,
m^ m^ . . . , welches sich samt dem Magnetanker und dem Relais in
einem oben mit Messingblech abgedeckten, wohlgedichteten Schutz-
kasten befindet, der ähnlich wie die Streckenmagnetkasten in dem
Bahnkörper eingebettet liegt. Behufs Beeinflussung dieser Vorrichtung
befindet sich an jeder Lokomotive ein kräftiger Hufeisenmagnet oder
zweischenkeliger Elektromagnet, dessen Schenkel so gestellt sind und
so tief nach abwärts reichen, dass sie beim Passieren der betreffenden
Streckenstellen knapp über die Schenkel der Hufeisen . . . m^ m^, m^ m^,
m^ m^ . . . hinweggelangen , so wie es in der Abbildung bei 2 durch
strichpunktierte Linien angedeutet erscheint. Natürlich ist die in Fig. 7
dargestellte Lage insofern nicht die richtige, als die Teile, damit sie
recht deutlich werden, um 90^ gedreht sind, denn in Wirklichkeit
liegen die Schenkel der Hufeisen . . . m, mg, mg mg, m^ m^ . • . parallel
zu den Schienensträngen. In dem Augenblick, wo die Lokomotive eine
Streckenrelaisstelle . . . 2, 3, 4 . . . überfährt, magnetisiert N S das Huf-
eisen ... mg mg , mg m^ , m^ m4 . . . im entgegengesetzten Sinne des
Ankermagnetismus, weshalb . . . ag, ag, a^ . . . zwischen die Polschuhe
seines Hufeisens gezogen, aber auch sofort wieder ausgelassen wird
und seine Ruhelage wieder einnimmt, weil das durch den Haken ... hg,
hg, h^ . . . ausgeübte Ueberge wicht kräftiger wirkt, als die vermöge
des Ankermagnetismus bestehende gewöhnliche Anziehung; nur wenn
letztere noch durch die Magnetisierung des Hufeisens vermehrt wird,
kann die soeben betrachtete Ankerauslösung eintreten, wobei gleich-
zeitig der Ankerhebel des zugehörigen Relais vom Haken losgelassen
wird, daher die Schliessung des Relaiskontaktes erfolgt. Sämtliche

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegrapben. 475

Streckenrelais sind untereinander und mit den Streckenmagneten durch
gewöhnliche Telegraphenleitungen ... lg, Is, l^i I5 • . m femer ... Lg,
Lg, L^, L5 . . . und . . . L'j, L'g, L'^, L'5 . . ., sowie mit einer einzigen,
in einer Station aufgestellten Accumulatorenbatterie verbunden. Letztere
besorgt gleich den Betrieb einer längeren Bahnstrecke und ist es am
zweckdienlichsten, die Stromführungen der Anlagen beider Oleise der
Doppelbahn zu einem einzigen Schliessungskreise zusammenzufassen.
Der Ruhestrom, welchen die Batterie in diesen über . . . L'^i ig, Mg,
La, D3, W3, H3, L'3, i3, M3, L„ D„ W„ H„ L\, i„ M„ L5, D5, W,,
H5, L^5 . . . fortlaufend geschlossenen Schliessungskreis sendet, erteilt
vermöge seiner Bichtung und Starke den Elektromagneten Südmagne-
tismus, nämlich jene Polarität, welche dem Signal für erlaubte
Fahrt entspricht, wogegen die entgegengesetzte, bei stromlosem Zu-
stande vorhandene Polarität (Nordmagnetismus) der Streckenmagnete
das Signal Fahrt verboten bewirkt. Auf die Elektromagnete . . . Mj,
Mg, M^ . . . kann der vorgedachte Ruhestrom unter gewöhnlichen Ver-
hältnissen keinen Einfluss nehmen, weil deren Spulen aus zwei gleichen
Hälften . • . qa p«» qs Ps» ^4 P* • • • bestehen, die im ungleichen Sinne
gewickelt sind und sich hinsichtlich ihrer magnetisierenden Wirkungen
gegenseitig aufheben. Während der gewöhnlichen Ruhelage des Strecken-
relais, welche in 3 ersichtlich gemacht ist, hat sonach M3 keinen Magne-
tismus, und lediglich der Haken hg verhindert den Abfall des Relais-
hebels. Kommt jedoch eine Lokomotive an der Stelle vorüber, dann
erfolgt die in 2 versinnlichte, schon weiter oben besprochene Einziehung
des Hufeisenankers, der zur Seite gedrehte Haken lässt den Relais-
hebel los und dieser schliesst den Relaiskontakt. Da die Ablenkung
des Hufeisenmagnetes nur einen Augenblick anhält, kehrt der Haken
gleich vTieder in seine gewöhnliche Ruhelage zurück und die Teile
haben dann die bei 4 dargestellte Lage. Das ist also das Verhältnis,
welches — um das der Zeichnung zu Grunde liegende Beispiel zu ver-
folgen — der Zug Z^ herbeigeführt hat, indem er die Gleisstelle 4
passierte und in die Bahnstrecke 4 bis 5 einfuhr. Durch den bei C4
entstandenen Kontakt wurde über 1^, C4, i^, L'^, H^, W^, D^, L4 und pg
ein kurzer Schluss hergestellt, demzufolge die Streckenmagnete D^, W^
und H4 stromlos wurden und sonach ihren Nordmagnetismus zurück-
gewonnen haben, vermöge welchem sie bei etwaiger Befahrung durch
einen nachfahrenden Zug diesem das Haltsignal geben würden. Bevor
der Zug Z^ die Blockstelle 4 passiert hatte, d. h. solange er sich
zwischen 3 und 4 bewegte, besass in 3 das Relais dieselbe Stellung
wie jetzt in 4 ; die Spulen der Streckenmagnete D3, W3 und H3 waren

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476 L. Kohlfürst.

stromfrei und letztere hatten soDach die Polarität für Halt; dadurch
aber, dass nach der Bethätigung von a^ in 4 der kurze Schluss über Cj
entstanden ist, wurde auch die Spule P3 des Elektromagnetes M3 strom-
los. Der durch q.j gehende Strom konnte wirksam werden und den
Anker A,, zur Anziehung bringen, infolgedessen der Kontakt c^ unter-
brochen wurde und sich der Relaishebel wieder auf hg legte. Beim
Befahren des Relais 4 hat also der Zug 1 nicht nur seine Deckung
durch die Magnete D^, W^ und H^ bewirkt, sondern gleichzeitig die
Freigebung der verlassenen Blockstrecke 3 bis 4 durchgeführt. Der
dem Zuge Zj nachfolgende Zug Z^ wird bei D3, W3 und H3 kein
Haltsignal erhalten haben, wohl aber würde ihm durch D^, W^ und H^
die Weiterfahrt verboten werden, käme er bei diesem Streckenmagnete
früher an, als der Zug Z^ aus der Blockstrecke 4 bis 5 in die Block-
strecke 5 bis G übergetreten ist.

Mit der Boult sehen Einrichtung wäre nunmehr die Reibe der
für eine beschränkte Nachrichtengebung bestimmten Zugtelegraphen
erschöpft, insoweit es sich lediglich um Anordnungen handelt, welche
auf Eisenbahnen zur Verwendung gelangen sollen, die mit Dampf-
lokomotiven betrieben sind. Seitdem sich aber die elektrischen
Eisenbahnen so glänzend entwickelt haben, fehlt es auch für diese
Betriebsform nicht an Entwürfen von Zugtelegraphen, welche eben-
falls der Gruppe A zugeordnet werden können. Hieher zählt u. a.
eine ganz besonders einfache und wohldurchdachte, vom Regierungs-
baumeister C. P. Feldmann entworfene Anordnung^) für Doppel-
bahnen, welche auf beiden Gleisen übereinstimmend in der Weise
durchgeführt ist, wie es die schematische Darstellung (Fig. 8) für ein
üleis ersichtlich macht. Fürs erste wird wieder die Bahnlinie in an-
gemessen lange Blockstrecken Bj, Bg, B^, B^ . . . geteilt. Von der
Generatordynamo G des Elektricitätswerkes gelangt der Strom in die
längs der ganzen Bahnlinie kontinuierlich verlaufende Speiseleitung
Li Lj ; die von derselben abzweigende Kontaktleitung ist in bestimmte,
voneinander getrennte Stücke Cj, Cg, C^, C^ . . . geteilt, und jedes
dieser den Blockstrecken entsprechenden Leitungsstücke steht mit der
Speiseleitung während des ordnungsmässigen Ruhezustandes durch
einen beweglichen Umschalterhebel Uj, U^, U3, U^ . . . und den
Spangenabschluss c^, Cg, c^, c^ . . . in leitender Verbindung. Ausser-
dem ist noch die von den Schienen oder sonstwie gewonnene Rück-
leitung Lg Lo und eine sogenannte Bremsleitung 1, , lg , I3, 1^ . . . vor-

*) Vergl. Centralblatt der Bauverwal tung 1895, p. 24.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen.

477

banden, wovon die erstere wieder stetig längs der ganzen Bahnlinie
verlauft, während die letztere aus ebenso vielen und ebenso langen
Stücken besteht, wie die Kontaktleitung. Jedes einzelne Stück der
Bremsleitung steht durch einen Anschlussdraht d^, dg, dy, d^ . . . mit
der Bückleitung LgL^ in Verbindung, und in jedes derselben ist ein
kräftiger Elektromagnet oder ein ebensolches Solenoid M^, Mg, Mjj, M^ . . .
eingeschaltet. Das sich in der durch den Pfeil angedeuteten normalen
Fahrtrichtung bewegende Motorfahrzeug W berührt mit seinem Strom-
abnehmer S stets nur die Kontaktleitung, durch deren Vermittlung
es den erforderlichen Strom bezieht, welch letzterer seinen Weg von
G über L^, üj, c^, Cjj, S, W und Lg nimmt. Wenn aber das Fahrzeug
eine Blockstrecke verlässt und dabei den Umschalter passiert, stellt

Fig. 8.

es diesen auf mechanischem Wege, nämlich mittels eines geeigneten
Mitnehmers, in die zweite Kontaktlage um, wie es U^ zeigt, derart,
dass die zwischen Speiseleitung und Kontaktleitung bestandene Ver-
bindung bei Cg aufgehoben und dafür die erstere bei ig mit der Brems-
leitung I4 verbunden wird. Diese Umstellung erfolgt also an sämt-
lichen Umschaltern jedesmal dann, w enn ein Zug die betreffende Block-
strecke verlässt und in die nächste eintritt; vermöge dieses Vorganges
wird die Kontaktleitung C^ der verlassenen Strecke isoliert. Ein nach-
fahrender Zug erhält demzufolge, wenn er in die Blockstrecke B^
gelangt, solange die Strecke B3 noch besetzt ist, keinen Strom und
wird in diesem Falle bei nicht besonders ungünstigen Streckenverhält-
nissen von selbst zum Halten kommen. Eine Weiterfahrt des Folge-
zuges ist in einem solchen Falle erst dann wieder möglich, wenn der
vordere Zug — um bei dem der Fig. 8 unterlegten Beispiele zu

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478 L. Kohlfürat.

bleiben — , in die Blockstrecke Cg übertretend, den Umschalterhebel U^
auf ij gestellt hat, wodurch ein Zweig des Betriebsstromes von L^
aber XJg, i^ in die Bremsleitung I3 und über M3, d, und L, seinen
Weg findet, so dass M3 den als Elektromagnetanker oder Solenoidkem
ausgeführten Umschalterhebel U3 in die normale Lage auf C3 zurück-
bringt, wodurch C4 wieder Strom erhalten kann und die Blockstrecke B^
für einen nachfahrenden Zug wieder fahrbar wird. Ersichtlicher-
massen bleibt die Bremsleitung jeder Blockstrecke ebensolange strom-
durchflossen, als die Speiseleitung daselbst zufolge des Yerweilens
eines Zuges in der Nachbarstrecke stromlos bleibt. Auf Bahnlinien
mit Teilstrecken, welche nur geringe Längen erhalten können, oder
wo die Gefällsverhältnisse das Anhalten erschweren, erhalten daher
die elektrischen Lokomotiven, bezw. Motorwagen noch einen zweiten
Stromabnehmer s, welcher an der Bremsleitung läuft und durch Ver-
mittlung eines in die Abzweigung eines Vorschaltewiderstandes w
geschalteten Beiais R mit einer Alarmglocke G oder noch besser mit
einer selbstthätig wirkenden Bremse — etwa nach Art der Dele-
becque & Banderalischen Vorrichtung (vergl. S. 466) — in Ver-
bindung steht, und also in Thätigkeit gerät, sobald der Zug in eine
Strecke einfahrt, deren Nachbarstrecke noch durch einen voraus-
gegangenen Zug besetzt ist. Die Umschalter sind überdem so ein-
gerichtet, dass sie in Notfällen auch mit der Hand verstellt werden
können, um es zu ermöglichen, einem etwa liegen gebliebenen Zuge
von rückwärts zu Hilfe zu kommen und durch Nachschieben flott
zu machen.

Verflossenen Jahres (1897) hat der amerikanische Elektroinge-
nieur M. P. Saphy in mehreren europäischen Staaten die Patentierung
nachstehender Einrichtung^) angestrebt: Längs der Strecke der mit
Dampf oder Elektricität betriebenen Eisenbahn soll von Station zu Station
oberhalb des Gleises an entsprechend aufgestellten Trägem eine bezw.
eine zweite Stromleitung angebracht werden, die am vorderen Ende
isoliert, am rückwärtigen jedoch mit einer in der Station (am Bahnhof)
befindlichen Dynamomaschine verbunden ist. Mit dieser Leitung steht
die Lokomotive jedes Zuges nach Art der Stromzuftlhrung elektrischer
Tramways mit Oberleitung durch einen Stromabnehmer (Trolley) in
Verbindung. Auf jeder Lokomotive befindet sich ein Beiais, ein
Läutewerk mit Batterie, ein Umschalter und eine Dynamomaschine.
Davon ist das Relais einerseits mit dem Stromabnehmer, andererseits

') Vergl. Oesterr. Eisenbahnzeitung vom 1. Januar 1898, p. 10.

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Die bisherigen Yersache mit elektrischen Zugtelegraphen. 479

mit dem Eisenkörper des Fahrzeuges, also mit dem Gleise bezw. mit
der Rückleitung verbunden ; im Ankerschlusse des Relais liegt für ge-
wöhnlich die Dynamo, deren Strom auf ein Ventil einwirkt, das die
Dampfzuströmung unterbricht bezw. einen Ausschalter thätig machte
der den Weg des Betriebsstromes zum Motor aufhebt. Gleichzeitig
wirkt der Strom der Lokomotiydynamo auf den Anlasshebel der kon-
tinuierlichen Bremse des Zuges. Es kann sonach Yon der Station
aus ein auf der Strecke befindlicher Zug zum Stillstande gebracht
werden, indem der Stationsbeamte durch den Druck auf einen Taster
den Strom seiner Dynamomaschine schliesst. Hiedurch wird der
Relaisanker auf der Lokomotive angezogen, und die in Thätigkeit
tretende Lokomotiydynamo unterbricht den Dampf- oder Stromzutritt,
während sie gleichsam die Bremse wirksam macht. Nach einem
solchen Anhalten kann der Maschinenführer mittels seines Umschalters
an Stelle der Dynamomaschine das Läutewerk in den Ankerschluss
des Relais bringen und auf diese Weise mit Hilfe bestimmter Glocken*
Signale noch weitere Aufträge von der Station erhalten.

B. Zugtelegraphen im engeren Sinne. Auch die Reihe der elek-
trischen Einrichtungen, welche es sich zur Aufgabe stellen, zwischen
den fahrenden Zügen untereinander oder zwischen den Zügen und
Stationen den Austausch beliebiger Depeschen zu ermöglichen, isi
zahlreich, und die Mittel und Wege, welche zur Erreichung dieses aller-
dings höchst verlockenden Zieles Anwendung gefunden haben, erweisen
sich fast noch mannigfacher, als jene bei der Gruppe A. Uebrigens
lassen es mehrere ^Zugtelegraphen im engeren Sinne** nicht
unversucht, mit dem beliebigen Nachrichtenverkehr auch noch einen
zur Sicherung der Züge dienenden Signalaustausch nach Art der An-
wendungen A zu verbinden.

Der älteste über den blossen Entwurf hinausgelangte und wenig-
stens im Modell ausgeführte Zugtelegraph der Gruppe B rührt vom
Grafen Du MonceP) her und wurde im Dezember 1854 der fran-
zösischen Akademie, sowie nächsten Jahres auf der Weltausstellung
vorgeführt. Zum Betriebe dieser Anordnung waren längs der Bahn
zwei gewöhnliche Drahtleitungen, nämlich eine Telegraphen- und eine
Signalleitung, erforderlich; ferner mussten im Eisenbahngleise von
Kilometer zu Kilometer je zwei Kontaktschienen ausgelegt sein, von
welchen die eine mit der vorgenannten Telegraphen-, die zweite mit
der Signalleitung durch einen Zweigdraht in Verbindung stand. Im

0 Vergl. Du Moncel, Expose d'application de relectricit^, 2. Aufl., 2, p. 185.

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480 L. Kohlfüret.

Gepäckwagen jeden Zuges sollten drei federnde, aus je einer am un-
teren Ende keulenförmig verstärkten, in einer Führungshttlse beweg-
lichen Eisenstange bestehende Stromabnehmer vorhanden und örtlich
so angebracht sein, dass der erste davon auf einem der beiden
Schienenstränge des Gleises schleifend den Erdleitungsanschluss bildete,
wogegen der zweite während der Fahrt des Zuges, beim Passieren
der Blockstreckenenden über die Signalkontaktschienen und der dritte
über die Telegraphenkontaktschienen der Strecke hinstreifte. Weiters
befanden sich im Gepäckwagen oder auf der Lokomotive ein voll-
ständiger Br^guetscher Zeigertelegraph, dann ein Wecker und
ein Signalapparat, welch letzterer aus einem Elektromagneten bestand,
dessen polarisierter Anker je nach seiner Lage eine weisse oder
rote Scheibe sichtbar machte. Auf den Stationen sollten sich gleich-
falls Batterieen befinden, sowie je ein Umschalter und ein Galvanoskop ;
ausserdem aber noch ein wie eine Uhr von 60 cm Durchmesser an-
geordneter Controlapparat, der so aufzustellen war, dass er auch von
dem Zugpersonale beobachtet werden konnte. Für gewöhnlich stand nur
die Signaleinrichtung in Thätigkeit, welche die Aufgabe hatte, im
Gepäckwagen bezw. auf der Lokomotive den Wecker auszulösen und
am Zeichenapparat die rote Scheibe hervortreten zu lassen, sobald
ein Zug in einer der durch die Kontaktschienen abgegrenzten Kilo-
meterstrecken einfährt, wo sich bereits ein anderer Zug befindet.
Gleichzeitig sollte der am Zifferblatte des Stationscontrolapparates um-
laufende Zeiger ersehen lassen, in welcher Kilometerstrecke sich je-
weilig ein Zug befindet. Sollte telegraphiert werden, mussten die
betreffenden Züge stehen bleiben und sich so aufstellen, dass der
dritte Stromabnehmer auf einer der Telegraphenkontaktschienen des
Gleises aufruhte; sodann konnte der vom Zug raitgeführte Telegraphen-
apparatsatz samt Batterie eingeschaltet und in gewöhnlicher Art die
Depeschierung abgewickelt werden. Zu einem praktischen Versuche
ist es mit dem gutgemeinten, aber völlig verfehlten Du Moncelschen
Projekte schon deshalb nie gekommen, weil es seitens der fachmän-
nischen Kreise gleich von vornhinein mit gerechtfertigtem Misstrauen
aufgenommen wurde.

Um so mehr muss die optimistische Wohlmeinung wunder-
nehmen, welche in derselben Zeit einem allerdings viel einfacheren
Zugtelegraphen entgegengebracht wurde, mit dem der sardinische
Generaltelegraphendirektor Gaetano Bonelli^) aufgetreten war.

*) 6. Bonelli, Du tel^graphe des locomotives, Paris 1856.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 4g 1

Freiherr v. Weber ^) bemerkt hierüber wörtlich: »Der Gedanke an
die Annehmlichkeiten und Vorteile, die es gewähren könnte, wenn
man jeden Augenblick vom in voller Fahrt begrififenen Zuge aus
sich mit den Stationen, ja sogar mit den anderen fahrenden Zügen
in Rapport zu setzen im stände wäre, leitete darauf hin. Die Vorteile
waren freilich weit mehr imaginär, als positiver Art, aber sie er-
schienen vielen als so bedeutend, dass sie zur Zeit des Auftauchens
der Erfindung im Jahre 1855 das Heil des Eisenbahnwesens von
Verfolgung der Ideen Bonellis abhängig erblickten und Gelehrte von
Verdienst, wie z. B. der allerdings etwas enthusiastische Couche^),
ernstlich auf Einführung des Systems drangen.** Die in Rede stehende
Einrichtung war in der That insofern verhältnismässig einfach, als
sie sich darauf beschränkte, die Züge und Stationen wie gewöhnliche
Telegraphenämter auszurüsten und durch eine eigene, in das Eisen-
bahngleis eingelegte Stromleitung zu verbinden. Letztere bestand aus
einer 0,02 m dicken , 0,03 m breiten , kantig gestellten Walzeisen-
schiene, welche fortlaufend etwa 0,1 m hoch über Schienenoberkante
in Gleismitte auf Porzellanglocken und eisernen, je 2 m voneinander
entfernten Stützen befestigt war. Eine von der Lokomotive nach
unten ragende kräftige Bogenfeder, die während der Fahrt ununter-
brochen auf der Oberkante der Leitungsschiene hinschleifte, vermittelte
die leitende Verbindung zu dem vom Zuge mitgefübrten Apparatsatze,
während das Metallgestelle und die Räder der Lokomotive den Erd-
anschluss besorgten. Bei den mit dem Bon ellischen Zugtelegraphen
noch im Jahre 1855 auf einer beiläufig 8 km langen Strecke zwischen
Paris und Saint- Cloud angestellten praktischen Versuchen waren in
den Stationen und auf den Lokomotiven Wheats tone sehe Nadel-
telegraphen und je ein Wecker und eine Batterie von 20 Daniell-
elementen vorhanden. Die Kosten der Anlage berechneten sich mit
562 Franken pro Kilometer. Diese Versuche verliefen anfänglich ganz
günstig, allein schon innerhalb eines Monats erwies sich die ganze
Einrichtung als für die Dauer undurchführbar, teils wegen der öfteren
Brüche der Leitungsschiene , teils wegen der Stromableitung u. s. w.
Für die Sicherung der Zugfahrten an sich hatte die Anlage selbstver-
ständlich gar nichts geleistet^).

') Vergl. M. M. Freiherr v. Weber, Das Telegraphen- und Signalwesen,
Weimar 1867, p. 119.

*) Vergl. M. C. Couche, Sur la telegraphie des traina et le parti qu'on
pourrait en tirer, Paris 1856.

*) Vergl. Etenaud, Telegraphie, 1, p. 171.

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482 L. Kohlfürst.

Einen jener Zugtelegraphen, welche nach Art des DuMoncel-
sehen mit der Möglichkeit eines telegraphischen Verkehrs mit einer selbst-
tbätigen Signaleinrichtung für die Zugdeckung verbunden sein sollte,
war jener von E. Vincenzi. Jeder Zug und jede Eisenbahnstation
(Bahnhof) besass ausser einem ftlr Gegenstrombetrieb eingerichteten,
nur ausnahmsweise in Dienst zu stellenden Telegraphenapparatsatz
einen Wecker nebst einer Batterie. Sämtliche dieser Batterieen hatten
dieselbe Elementenzahl und lagen mit dem positiven Pol an Erde»
Von jeder Station ging eine Fernleitung aus, welche am anderen
Ende unangeschlossen, d. h. isoliert blieb; daftir waren auf der
Strecke zwischen der Nachbarstation in Abstanden von je 1 km
neben dem Gleise in Wagentritthöhe wagerechte, mit der Femleitung
durch einen Zweigdraht leitend verbundene Eisenstäbe auf je zwei
Pfähle derart befestigt, dass sie bei der Vorbeifahrt jeden Zuges durch
vier am Tender angebrachte, isolierte, aber mit den elektrischen
Lokomotivapparaten verbundene Federn berührt wurden. Solange die
Batterieen ihre normale Schaltung behielten, konnten bei dieser Ge-
legenheit keinerlei Stromäusserungen zu Tage treten, weil sich die
Batterie der Station und jene des Zuges gegenseitig aufhoben; wurde
jedoch vorher an einer oder an der anderen Stelle die Batterie aus-
geschaltet oder ihr Strom umgekehrt, dann erfolgte bei der Vorbei-
fahrt des Zuges sowohl auf der Lokomotive als in der Station die
Weckerauslösung. Li gleicher Weise trat eine Störung des Gleich-
gewichtszustandes in der Leitung ein, sobald ein zweiter Zug in die-
selbe Bahnstrecke gelangte und in demselben Momente eine Eontakt-
stelle überfuhr, wo dies vom vorausgehenden Zuge geschah. Wollte
sich ein Zug in telegraphische Verbindung mit der Station setzen, so
hatte er an einem der Streckenkontakte anzuhalten und so Aufstellung
zu nehmen, dass eine oder mehrere der Stromabnehmerfedem des
Tenders mit einer der Leitungskontaktstangen in Berührung waren.
Dann liess sich mit Hilfe eines Kommutators ein bestimmtes Wecker-
signal geben, demzufolge die Station ihren Apparatsatz einschaltete,
worauf die weitere Abwickelung des telegraphischen Wechselverkehrs
in gewöhnlicher Weise vor sich gehen konnte. In derselben Weise
konnten innerhalb einer und derselben Bahnstrecke auch zwei Züge
in telegraphische Verbindung treten, wenn beide die vorgedachte Auf-
stellung an Kontaktstellen genommen hatten. Mit dem Vincenzi-
schen^) Zugtelegraphen ist, wie bereits S. 462 erwähnt wurde, seitens

*) Vergl. Organ fQr die Fortachritte des EiBenbohnweseDS 2, p. 2Ö8.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 483

der toskanischen Eisenbahn auf der Strecke Florenz-Adrezzo
im Jahre 1861 ein Versuch gemacht worden.

Eine wesentlich vollkommenere Anordnung mit Gegenstrom-
schaltung, bei welcher jedoch eine fortlaufende Verbindung des
Zuges mit der Telegraphenleitung und die Verwendung von Morse-
apparaten vorausgesetzt wird, wurde von F. v. Ronneburg^) in
Vorschlag gebracht. Hiebei war die Stromzuftlhrung fast so geplant,
wie einige Jahre später die oberirdischen Zuleitungen nach dem so-
genannten Trolleywiresystem für elektrische Eisenbahnen her-
gestellt wurden. Der Leitungsdraht sollte längs der ganzen Strecke
etwa 3 m hoch über Schienenoberkante gespannt und mittels wage-
rechter, an den Isolatoren am Telegraphengestänge festgemachter Spiralen
nahezu bis in das Ladeprofil der Züge gebracht sein. Bei jedem Zuge
sollte an der Wand des als Telegraphenstation eingerichteten Gepäck-
wagens eine auf einen wagerechten, gleichfalls spiralförmigen Träger
sitzende Metallrolle so gestellt sein, dass sie während der ganzen,
zwischen zwei Bahnstationen abzuleistenden Fahrt des Zuges gegen
den Leitungsdraht gedrückt wird und an demselben fortrollend dauernd
"Kontakt bildet. Von dieser Rolle r (Fig. 9), welche der Leitung L^, Lg
entlang gleitet, führt ein Anschlussdraht zu dem vom Eisenbahnzuge
mitgeführten Apparatsatze, welcher das gewöhnliche, für Ruhestrom-
betrieb eingerichtete Morserelais R, einen ünterbrechungstaster T, den
Morseschreiber M und die Ortsbatterie b umfasst. Der Ruhekontakt
des Tasters T ist durch einen Draht mit dem Eisengestelle des Wagens
und sonach durch Achsen, Räder und Schienen an Erde gelegt. Li
den beiden die Strecke abschliessenden Bahnstationen I und 11 be-
findet sich überall ein gleichfalls für Ruhestrom eingerichtetes Relais R^
bezw. Rj, mit polarisiertem Anker, und zwar hat der Anker von R^
die entgegengesetzte Polarität von jenem des Relais Rg. In I und II
sind femer die einander entgegengeschalteten, gleichstarken Batte-
rieen B^ und Bg aufgestellt und die zweiarmigen Taster T^ und T2
vorhanden, mit denen, wenn man sie mittels des Knopfes K^ bezw. Kg
niederdrückt, der Strom der zugehörigen Batterie Bj bezw. B^ um-
gekehrt wird. Solange kein Zug zwischen I und II verkehrt, sind in
beiden Stationen die Relaisanker abgerissen, weil sich die Ströme von
ßx und Bg gegenseitig aufheben; in dieser Zeit könnte jede Station
unter Ausschaltung oder Umkehrung ihrer Batterie mittels eines ge-
wöhnlichen einhebeligen Morsetasters nach der anderen telegraphieren.

») Vergl. Dinglers Polytechn. Journal 1875, 217, p. 208.

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484

L. Kohlfürst

Noch leichter geht dies aber, wenn die Taster Tj und Tg in der
Weise benützt werden, wie die Taster einer auf amerikanischen
Ruhestrom geschalteten Morselinie, d. h. indem man die Morse-
zeichen durch Heben des Tasterknopfes kennzeichnet, statt durch
Niederdrücken. Fährt jedoch ein Zug in die Strecke ein, dann
sind infolge des über R und T entstandenen Erdschlusses E alle
drei R^laisanker angezogen, nämlich R^ durch den Strom von Bp
R durch den Strom von B^ --|- B^ und Rg durch jenen von Bg. Be-
nützt der Zugführer seinen ünterbrechungstaster T, so macht er
alle drei Relais abreissen, d. h. er kann gleichzeitig nach I und II
telegraphieren, wobei sein Relais mitspielt. Will eine Station, z. B. II,
mit dem Zuge depeschieren, so werden die Morsezeichen durch Nieder-
drücken des Tasters T, hervorgerufen, denn es durchlaufen in diesem
Falle zwei gleichstarke, einander entgegengesetzte Ströme das Relais R,

Fig. 9.

BaJutstaiioH 1

JEiscnhhaJtrt xug

"^||"|K*

BahTtstailonM

und dasselbe wird, wie bei der Stromunterbrechung, ansprechen. Zu-
gleich schreibt auch der Morse Mg, weil der durch Rg laufende Strom
vermöge der Polarität des Ankers die Wirkung der Abreissfeder von
Rg unterstützt; das Relais R^ in I spielt jedoch nicht mit, weil dessen
Anker durch die von II ausgehende Stromvermehrung nur um so
fester angezogen bleibt. Ebenso würden von der Station II, wenn I
mit dem Zuge korrespondiert, die Zeichen nicht mitgelesen werden
können. Diese Zugtelegraphen sollten zugleich als Controleinrichtung
hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit der Zllge dienen, indem an be-
stimmten Stellen der Bahnstrecke — was insbesondere an den Ueber-
brückungen von Bahnüberwegen ohnehin nicht vermieden werden
könnte — die Leitung abgesetzt und durch einen höher liegenden
Draht ersetzt werden sollte. Beim Vorbeifahren an diesen Stellen
verlässt das Kontaktröllchen die Leitung, alle drei Morse schreiben

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 485

einen entsprechend langen Strich , und diese selbstthätig telegraphierten
Striche können, wenn sich der Papierstreifen der Morseschreiber mit
einer gleichmässigen bestimmten Geschwindigkeit abwickelt, in der
That den jeweiligen Ort des Zuges, sowie seine Fahrgeschwindigkeit
ersehen und tiberwachen lassen.

Diese v. Konneburg sehe Idee wurde in Schweden durch
Daliström verbessert und brachte es daselbst 1880 bis zu einem
vorübergehenden praktischen Versuche. Dallström benutzte als Strom-
abnehmer an den Zügen eine sattelförmig eingebogene Eisenblech-
trommel, die mit Hilfe entsprechend isolierter Lagergestelle auf dem
Dache des Gepäckwagens angebracht und mit den im Wageninnem
untergebrachten Morseapparaten in leitende Verbindung gesetzt war.
Der längs der Bahnstrecke gezogene Leitungsdraht stieg auf senk-
rechten, an Auslegern isoliert befestigten Spiralen und hatte eine
Lage, vermöge welcher er die Kontakttrommel jedes in der Strecke
fahrenden oder stehenden Zuges fortlaufend berührte.

Ein anderer Zugtelegraph, bei welchem ebenfalls Moraeapparate
mit Gegenstromschaltung und das Eisenbahngleis als Rückleitung An-
wendung finden sollten, wurde 1881 in Frankreich von D'Auriac^)
angeregt. Das Abweichende daran bestand in der Ausführung der Zuleitung,
welche auch in Deutschland durch ein Reichspatent (Nr. 17975) geschützt
war, und einesteils aus einem am Gepäckwagen jedes Zuges vor-
handenen Eontaktrade, welches federnd gelagert ist und sich mittels
eines Handrades beliebig höher oder tiefer einstellen lässt, anderer-
seits aus der Stromleitung bestehen sollte, welche an den Schwellen
des Gleises angebracht und aus drei zwischen zwei Wagenschienen
festgeklemmten, kantig gestellten verzinkten Flacheisen gebildet ist.

Zwischen Dallström und D'Auriac hatte sich auch C. Bondi*),
Professor am Staatsgymnasium in Triest, mit dem Entwürfe eines
Zugtelegraphen beschäftigt, welcher ausser dem telegraphischen Ver-
kehr zwischen den fahrenden Zügen und den Stationen zugleich die
selbstthätige Zugdeckung, ähnlich wie die Ceradinische Anordnung
(vergl. S. 466), ermöglichen sollte ; doch waren an Stelle der Lokomotiv-
pfeifen sichtbare und hörbare Streckensignale in Aussicht genommen.

Recht eigentümlich war der Weg, welchen ein amerikanischer
Kapitän, C. W. William^), einschlug, um die telegraphische Ver-

*) Vergl. Elektrotechn. Zeitschrift, Juni 1882, p. 249.
*) Vergl. Oesterr. Eisenbahnzeituog 1880, Nr. 24, S. 335.
') Vergl. Engineering 84, p. 14.

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486 L. Kohlfürst.

bindung vermittelst der bekannten, auf amerikanischen Ruhestrom
geschalteten Morseklopfer zwischen den in Bewegung begriffenen
EisenbahnzUgen und den Stationen der betreffenden Eisenbahnlinie zu
ermöglichen. Die Stromzuführung bestand in einer längs der Strecke
errichteten, durch häufige Lücken unterbrochenen Telegraphenleitimg.
Die Enden dieser Unterbrechungsstellen waren an Kontaktschienen
gebracht, die auf den Querschwellen des Bahngleises festlagen. Die
Kontaktschienen trugen zwei Metallrollen, welche mit den zur Leitung
führenden Anschlussdrähten in Verbindung standen. Wurden diese
Rollen niedergedrückt, so entstand eine Unterbrechung des Linien*
Stromes ; befanden sie sich in normaler Lage, so blieb der Strom ge-
schlossen. Der Boden des Eisenbahnwagens, welcher die Telegraphen-
apparate enthielt, hatte einen vorstehenden Schuh mit zwei Metall-
streifen oder Stangen, welche während der Fahrt des Zuges mit den
besagten Rollen in Berührung traten, diese niederdrückten, den Strom-
kreis an dieser Stelle unterbrachen, aber dafür den Apparatsatz des
Wagens in die Leitung einschalteten. Die Streifen besassen eine ge-
nügende Länge, um den Wagen mit Hilfe der dicht nebeneinander
angeordneten Kontaktschienen und Rollen dauernd in dem Stromkreis
zu erhalten, indem der durch eine Rolle und einen der Streifen in die
Apparate des Wagens gelangende Strom stets durch den zweiten
Streifen und die zweite Rolle seinen Weg in die Leitung zurückfand.
Mit einer solchen Einrichtung wurden im Jahre 1882 auf einer etwa
800 m langen Strecke der Atlanta- and Charlotte-Eisenbahn
in Amerika Versuche angestellt, wobei die Kontaktschienen in Ent-
fernungen von 12,2 m angebracht waren. Telegramme wurden im
Zuge sowohl während des Stillstandes als auch während der Fahrt
aufgenommen. Die grösste Fahrgeschwindigkeit belief sich letzteren
Falls auf 40 km in der Stunde.

Von da an trat in der Erfindung von „Zugtelegraphen mit direkter
Stromzuführung" eine mehrjährige Pause ein, welche von E. Delphieu,
Kassier der französischen Staatstelegraphen, mit einem Projekte unter-
brochen wurde, das nach dem „Journal t^l^graphigue** vom 25. Mai
1889 berufen sein sollte, nebst der Ermöglichimg des telegraphischen
Verkehrs der Züge gleichzeitig alle nur immer wünschenswerte Zugsiche-
rungen zu leisten; Näheres über die Anordnung und das weitere
Schicksal dieses Systems ist jedoch nicht bekannt geworden. Eben-
falls im Jahre 1889 wurde in Deutschland dem amerikanischen Inge-
nieur Perls unter Nr. 50258 vom 5. Februar ein Zugtelegraph pa-
tentiert, zu welchem mit Nr. 54801 vom 4. März 1890 noch ein

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 487

Nachtragspatent erteilt worden ist. Mit dieser Einrichtung haben im
Jahre 1893 — als Privatversuch des Erfinders — auf der königl.
preussischen Militärbahnstrecke Malchow-Marienfelde praktische
Erprobungen 0 stattgefunden. Die Leistungen dieses Zugtelegraphen
erstreckten sich nach drei Richtungen: 1. verhüteten Warnungs-
aignale, welche auf der Lokomotive hervorgerufen wurden, jede gefähr-
liche Annäherung hintereinander oder einander entgegenfahrender
Züge; 2. wurde in gleicher Weise jeder Zug vor seiner Einfahrt in
clie Station gewarnt, falls die Einfahrtweiche auf ein Gleis gestellt
war, auf dem sich bereits ein Zug befand; 3. konnten die Stationen
mit den in der anstossenden Strecke stehenden oder fahrenden Züge
oder die zwischen zwei Nachbarstationen auf der Strecke befindlichen
Züge untereinander in telephonischen Verkehr treten. Zu dem Ende
waren im Gleismittel , 50 mm höher als die Schienenoberkanten , drei
je 175 mm voneinander entfernte, aus hochkantig gestellten, an Por-
zellanisolatoren befestigten , 5 mm starken und 8 mm breiten , ver-
zinkten Flacheisen hergestellte Leitungen vorhanden. Davon lief die
mittlere Leitungsschiene ohne jegliche Unterbrechung von Station zu
Station, wo sie mittels Kabel an je einem Telephonapparatsatz an-
schloss und schliesslich an Erde gelegt war; diese Leitung diente
lediglich zur Vermittlung des Fernsprechers zwischen Stationen und
Zügen. Die rechta und links liegenden Leitungsschienen hatten vor-
wiegend der Zugdeckung zu dienen' und waren in bestimmten Ab-
sätzen unterbrochen, derart, dass die Lage der Unterbrechungsstellen
in den beiden Leitungsstreifen abwechselten, genau so, wie es De Castro
anwendete (vergl. S. 461) und wie es Fig. 2 ersichtlich macht. Zur
Durchführung der unter 2. angeführten Leistung waren die drei
Leitimgsschienen sowohl im Hauptgleis als im Abzweigungsgleis fort-
gesetzt, und befanden sich an den Weichenstellvorrichtungen Um-
schalter, durch welche die gedachten Leitungsfortsetzungen mit den
von der Strecke kommenden Leitungsschienen selbstthätig genau so
in leitende Verbindung gebracht wurden, wie die Weiche lag, d. h.
wenn die Weiche fürs Hauptgleis stand, setzte sich dahin auch die
Leitung fort, wogegen die im Abzweigungsgleis angebrachte Leitungs-
fortsetzung ausser Kontakt gebracht war. Bei der zweiten Weichen-
lage trat das umgekehrte Verhältnis ein. Zur Zeichengebung auf der
Lokomotive befand sich bei jedem Zuge ein aus 8 Trockenelementen

0 Vergl. Glasers Annalen für Gewerbe und Bauwesen 1894, Heft 1, p. 7
Elektrotechn. Zeitschrift 1894, p. 204.

Saonnlimg elektroteclmischer Vorträge. I. 34

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488 L. Kohlfarat.

ä 1 ,5 Volt bestehende Batterie in einem beiläufig 30 cm langen, 20 cm
breiten und ebenso hohen Kästchen, dann ein Wecker, femer eine Vor-
richtung zum selbstthätigen elektrischen Auslösen der Lokomotivpfeife
oder der Pressluftbremse des Zuges, und schliesslich ein vollständiger
Telephonapparatsatz. Diese Teile mit den drei Leitungen in Anschluss
zu bringen , war die Aufgabe dreier am Tender isoliert befestigter^
nach abwärts federnder Bügel, welche Stromabnehmerbarsten trugen,
mit denen sie auf den Leitungsschienen schleiften. Zwischen den
beiden seitlichen Leitungsschienen war die obgenannte Batterie mit
dem Wecker und dann die Vorrichtung zur Auslösung der Dampf-
pfeife oder Zugbremse eingeschaltet; dementgegen stand der zur
mittleren Leitungsschiene führende Stromabnehmer mit dem Telephon-
apparatsatze in Verbindung, der andererseits durch den Metallkörper
der Lokomotive und die Räder an Erde lag. Hiedurch waren somit
die erforderlichen Vorbedingungen geschaffen, dass ein in den seit-
lichen Leitschienen vorhandener Strom seinen Weg zu dem Lokomotiv-
wecker finden und diesen thätig machen konnte, oder dass ebensowohl
von der Lokomotivbatterie ein Strom seinen Weg zu einer Station
oder zu einem zweiten in derselben Strecke befindlichen Zuge finden
und ersteren Falls den Anrufwecker der Station auslösen oder letzteren
Falls die Dampfpfeifen oder Bremsen der beiden Züge thätig machen
konnte, falls sich die beiden Züge etwa so nahe gekommen wären ^
dass zwischen ihnen in den beiden seitlichen Leitungsstreifen nur mehr
eine einzige Unterbrechungsstelle lag. Der Perl s sehe Zugtelegraph
war ersichtlichermassen nichts weiter als eine Kombination mehrerer der
bereits erwähnten und erläuterten älteren Systeme, mit der einzigen
Neuerung, dass an die Stelle von Telegraphenapparaten das Telephon trat.

Zu derselben Zeit, in welcher die soeben besprochenen Versuche
auf der königl. preussischen Militärbahn stattfanden, wurden auch in
Algier, und zwar auf der zu den Bergwerken Mokta el Hadid
führenden Zweigbahnlinie, das Zugtelegraphensystem eines Ingenieurs
Etienne^) angeblich mit bestem Erfolge erprobt. Der diesbezüg-
lich durch die einschlägigen Fachblätter gelaufene Bericht beschränkt
sich jedoch lediglich auf den obigen Umstand und auf die Wiedergabe
des Etienn eschen Programms, welches sich vom Perls sehen bloss
insofern unterscheidet, als für den Depeschenverkehr nicht Telephon, son-
dern Zeiger- oder Schreibtelegraphen zur Verwendung gelangen sollen.

Als jüngster der Zugtelegraphen mit direkter Leitungszuführung,.

») Vergl. Le G^nie civil vom 1. Mftrz 1893.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen.

489

über welchen Näheres bekannt geworden ist, wäre nunmehr eine
von C. D. Royse und W. A. Royse^) in Amerika (Indianapolis)
erdachte Einrichtung anzuführen, welche sich wie das v. Rönne burg-
schfe Projekt, mit dem sie überhaupt grosse Aehnlichkeit besitzt, ledig-
lich auf die Ermöglichung eines telegraphischen Verkehrs der fahren-
den Züge untereinander und mit den Stationen beschränkt. Die
Stromleitung erhält ihren Platz in der Mitte des Eisenbahngleises und
besteht aus einem schmalen, isoliert verlegten, fortlaufenden Eisen-
bande, das nicht schwerer ist als 1,5 bis 2 kg per laufenden Meter.
Diese Leitung wird in den Stationen zum Apparatsatze, einem Relais
Ri und Rj (Fig. 10) mit Morseklopfer K^ und K^, dann zur Linien-
batterie Bi bezw. B2 geführt, welch letztere gleich 'stark und beide
mit dem Zinkpol zur Erde angeschlossen sind. Die Stationsrelais
haben die gewöhnliche Anordnung für Arbeitsstrom und nur geringen

Fig. 10.

Eis enh^fütn xug

Spulenwiderstand, allein sehr stark gespannte Arbeitsfedern, so dass
nur stärkere Ströme die Ankeranziehung bewirken können, während bei
schwachen Strömen die Anker abgerissen bleiben. Ist kein Zug in
der Strecke, so können die beiden Stationen I und II mit Hilfe ihrer
Taster T^ und T^ depeschieren, indem diese, wenn sie niedergedrückt
werden, eine kurze Verbindung zwischen Leitung und Erde herstellen,
demzufolge die Batterieen B^ und Bj in den getrennten Stromkreisen
voll zur Thätigkeit gelangen und die Anziehung der Relaisanker be-
wirken. Dabei arbeitet R^ durch den Strom von B^ und Rg durch
jenen von B^; hiegegen bleiben während der Ruhelage der Taster
auch die Relaishebel in Ruhe, d. h. abgerissen, weil sich B^ und B^
gegenseitig aufheben und die Leitung also regulär stromlos ist. Die
Einrichtung der Züge wird durch einen bürstenförmigen Stromabnehmer r,
welcher auf der Leitungsschiene L^, L^ schleift, mit dem Schliessungs-

') Vergl. The electrical Engineer, New York, 16. September 1897.

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490 ^' Kohlfürat

kreise in Verbindung gebracht und besteht aus dem Relais R mit
dem Morseklopfer K und der Ortsbatterie b, femer aus dem Morse-
taster T und dem durch die Eisenteile des Fahrzeuges und das Gleis
vermittelten Erdanschluss E. Ausser der Abwesenheit der Linien-
batterie weist die Zugeinrichtung gegenüber der Stationseinrichtung
noch die Absonderheit auf, dass das Relais R für Ruhestrom einge-
richtet ist und einen Spulenwiderstand von 1000 bis 1500 Ohm be-
sitzt. Fährt ein Zug in die Strecke ein, so gehen die Ströme beider
Linienbatterieen durch R zur Erde, der Anker von R wird also an-
gezogen; dagegen sind die durch R| und Rg gelangenden Ströme
infolge des grossen Spulenwiderstandes von R zu schwach, um die
Ankeranziehung bewirken zu können. Auf diese Weise bleiben also auch
nach der Zugeinfahrt sämtliche Relais unthätig, solange von keinem
der Taster Gebrauch gemacht wird. Anderen Falls entsteht jedoch
durch den Tasterschluss ein kurzer Nebenweg zur Erde, der etwa
höchstens einen Widerstand von 1 Ohm besitzt, also fast den ganzen
Strom der beiden Linienbatterieen ableitet und die Spulen von R
nahezu stromlos macht, weshalb der Anker abreisst. Zugleich wird
in den durch den niedergedrückten Taster neu entstandenen Schliessungs-
kreisen links die Batterie B^, rechts die Batterie B, voll zur Geltung
kommen, weshalb die Relais R^ und R^ ebenso arbeiten, wie früher,
wo kein Zug in der Strecke war. Diese Vorgänge bleiben ganz die-
selben, gleichgiltig , ob ein Stationstaster oder der Taster im Zuge
zur Benützung kommt, und in allen Fällen spielen stets alle drei
Relais mit: R^ und R^ durch die Stromvermehrung, R vermöge der
Stromverminderung. Dasselbe Verhältnis bleibt, wie es sich an
der Hand der Zeichnung leicht feststellen lässt, auch dann noch auf-
recht, wenn gleichzeitig zwei Züge in der Strecke vorhanden sind.
Die gestellte Aufgabe ist vorliegenden Falles, was die elektrische Strom-
schaltung anbelangt, in der That ebenso einfach als sinnreich gelöst.
Die allerletzte Nachricht^) über eine hieher gehörige Einrichtung
kommt gleichfalls aus Amerika und lautet, dass ein von Georg
Trott in Chicago erfundener Zugtelegraph auf der Pennsylvania-
bahn der praktischen Erprobung unterzogen werden wird; jeder auf
der Fahrt begriffene Zug soll mit der nächsten, in der Richtung seiner
Fahrt liegenden Station fortlaufend in telegraphischer Verbindung

^) Noch jÜDger ist allerdings ein vom österr. k. k. Hauptmann Stefan
Rendulic erfundener, hinsichtlich seiner Anordnung noch unbekannter Zug-
telegraph, für den im November 1898 in allen Ländern Patente angesucht wor-
den sind.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 491

stehen und jederzeit von dort Nachrichten empfangen oder solche
dahin abgeben können.

Seit Beginn der achtziger Jahre war übrigens in Amerika auch
hinsichtlich der zur Gruppe B zählenden Einrichtungen ein reger Eifer
erwacht, jenen Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, welche bei
den elektrischen Zugtelegraphen vornehmlich in der Durchführung
einer direkten Stromzuführung liegen, und die bezüglichen
Bestrebungen haben zu ganz ungeahnten, hochinteressanten Ergeb-
nissen geführt, wenn auch der Eisenbahnbetrieb daraus den erhofften
und erstrebten Nutzen nicht zu ziehen vermochte. In Anbetracht der
Eigenart dieser „Zugtelegraphen ohne direkte Stromzuführung ** erschien
es gerechtfertigt, sie aus der allgemeinen chronologischen Reihe der
Gruppe B loszutrennen und für sich zu behandeln. Der erste ein-
schlägige praktische Versuch wurde mit einer kleinen Anlage gemacht,
welche Ingenieur Phelps im Jahre 1884 auf dem Harlem River-
Flügel der New Haven-Eisenbahn eingerichtet hatte. Phelps^) war
schon mehrere Jahre früher auf die Idee verfallen, an Stelle der
direkten, mittels eines Gleitkontaktes zu bewirkenden ^^i^omzuführung
die elektrische Induktion treten zu lassen, zu welchem Ende er zwei
getrennte, gegenseitig in Wechselwirkung tretende Stromkreise her-
stellte, nämlich einen längs der Strecke von Station zu Station und einen
zweiten auf jenem Eisenbahnwagen des Zuges, welcher die Telegraphen-
apparate enthielt. Ersterer bestand aus einem Bronzedraht, der im
Eisenbahngleis an niedrigen , auf den Querschwellen des Oberbaues be-
festigten Isolatoren gespannt und in den beiden die Strecke abschliessen-
den Stationen zu den Telegraphenapparaten geführt war, die anderer-
seits an Erde lagen. Zum Schutze dieses Leitungsdrahtes bedeckte
denselben, seinem ganzen Verlaufe nach, eine 5 cm starke Holzrinne,
an deren Stelle bei Weichen, Bahnüberwegen oder Qleiskreuzungen
ein entsprechend tief in den Bahnkörper verlegtes Gasrohr trat. Den
Stromkreis am Wagen bildete ein isolierter Kupferdraht von beiläufig
2500 m Länge, welcher in 90 Windungen auf einen senkrechten
Rahmen, der in der Richtung der Längsachse den ganzen Wagen
umfasste, aufgewickelt war. Jener Teil dieser Windungen, welche
unter dem Wagen liefen, wurde von einem 50 mm weiten, am Wagen-
gestelle befestigten Gasrohr umschlossen, dessen Lager so gewählt
war, dass es sich stets parallel oberhalb der vorbetrachteten Strecken- %
leitung und maximal 175 mm von derselben entfernt befand. Jeder von

Vergl. Electrical World 6, p. 182.

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492 L. KohlfÜrst.

einer der Stationen durch die Streckenleitung gesendeter Strom er-
zeugte in den Wagendrahtwindungen einen Induktionsstrom, welcher
ein höchst empfindliches Relais zu schliessen und auf diese Weise
einen gewöhnlichen Morseklopfer in Thätigkeit zu bringen hatte. In
den Stationen stand als Empfangsapparat kein Beiais, sondern nur je
ein Telephonklopfer in Verwendung. Noch in demselben Jahre (1884)
machte Phelps ganz zufallig die überraschende Beobachtung^), dass
man bei 4 Fuss (1,22 m) Entfernung der Wagen drahtroUe von der
Streckenleitung noch ganz gut mittels der Induktionsströme telegra-
phieren konnte; daraufhin versuchte er es, auf der Doppelbahn mit
nur einer Streckenleitung das Auslange zu finden, was keinem An-
stand unterlag. Demzufolge verminderten sich die Anlagekosten des
Systems, welche sich ursprünglich auf 150 Dollars für eine Meile
(1,6 km) beliefen, auf nur 50 Dollars. Bei der verbesserten und ver-
einfachten Anordnung war als Streckenleitung nur ein gewöhnlicher
Telegraphendraht verwendet, welcher auf je 25* Fuss (7,5 m) Entfer-
nung auf besonders dazu hergestellten Isolatoren an den Verbin dungs-
laschen der Eisenbahnschienen eines Gleisstranges etwa 3 Zoll (75 mm)
ausserhalb des Gleises gespannt wurde. Die Drahtrolle des Wagens
kam auf die Aussenseite des letzteren und umlief ihn seiner ganzen
Breite und Länge nach, d. h. der ursprünglich stehend angebrachte
Rahmen für die Windungen lag nunmehr wagerecht, so dass bei jeder
Fahrtrichtung eine Längsseite der Drahtrolle des Wagens der Strecken-
leitung zugewendet war. In den Stationen befand sich je eine Batterie
von 30, im Telegraphenwagen des Zuges eine solche von 10 Fuller-
elementen : ersteren Orts wurden die Depeschen in der Form von Morse-
zeichen auf einem Telephon abgehört; im Wagen befand sich jedoch
als Empfaugsapparat ein gewöhnlicher amerikanischer Morseklopfer,
den ein in die Drahtrolle des Wagens eingeschaltetes D'Arlincour-
sches Relais im Schliessungskreise einer Ortsbatterie bethätigte. Die
Zeichengebung geschah allerorts mittels je eines gewöhnlichen Morse-
arbeitsstromtasters , und die ganze Einrichtung entsprach ihrer Auf-
gabe vortrefflich.

Wie es scheint, waren es diese günstigen Ergebnisse, welche
Edison, Gilliland, Batcherol u. a. mehr zu ähnlichen Be-
mühungen anregten und die es veranlassten, dass die Phelpsschen
Versuche in Verbindung mit einer von William Wilay Smith*)
herrührenden, demselben bereits 1881 patentierten Idee weiter verfolgt

') Vergl. Electrical World 6, p. 613.
2) Vergl. Revue industrielle 1886, p. 105.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 493

wurden. Im Sinne Smiths sollten für die Zugtelegraphen nicht erst
besondere Streckenleitungen hergestellt, sondern statt solchen die Ge-
samtheit der bereits längs der Bahnen gewöhnlich vorhandenen Tele-
graphenleitungen herangezogen und auf denselben also eine Art Doppel-
telegraphie durchgef&hrt werden. Da sich diese Telegraphenleitungen,
deren Enden an Erde liegen, in ihrer Gesamtheit als die eine Be-
legung eines riesigen Kondensators ansehen lassen, so soUte eine
zweite Belegung auf jedem Zuge hergestellt werden, und die zwischen
der letzteren und den Telegraphenleitungen vorhandene Luftschicht
würde dann die Rolle des Nichtleiters des Kondensators übernehmen.
Nach diesem Grundgedanken schufen Edison und Gilliland^) eine
Anordnung, wie sie durch Fig. 11 ersichtlich gemacht ist. Bei der-
selben wurden sämtliche Wagen der Züge ihrer ganzen Länge nach
mit Kupferblechstreifen versehen, die vom Wagenkörper durch Ebonit-
zwischenlagen isoliert waren. Von Wagen zu Wagen standen die
Kupferstreif en'vermittelst biegsamer Kuppelungsschnüre in leitender Ver-
bindung. Die in einem geeigneten Wagenabteil untergebrachten Tele-
graphenapparate wurden zwischen die vorgedachte Blechbelegung Q^ Q^
und einer durch das GesteU des betreffenden Fahrzeuges imd durch
das Gleis vermittelten Erdleitung eingeschaltet; ihre Anordnung und
Verbindung war ganz die gleiche, wie in den Bahnstationen, nur dass in
letzterer der Anschluss an die Telegraphenleitungen L^, L^, L3 . . . durch
eine gleiche Anzahl Plattenkondensatoren C^, C^ . . . vermittelt wird.
Im Wagen führt also der Draht m gleich unmittelbar von dem Blech-
belag Q^, Q^ zu den sekundären Windungen S einer Induktionsrolle J
nach dem Telephon F und dann zu den Eisenteilen des Wagengestelles,
d. h. zur Erde E. Ein vom Drahte m abzweigender Nebenschluss n
nimmt seinen Weg durch den Kurbelumschalter U und kann also
durch letzteren beliebig hergestellt oder unterbrochen werden. Die
primären Windungen P bilden mit einer aus 5 oder 6 Bunsenelementen
bestehenden Batterie B und einem Unterbrechungsrade R einen ört-
lichen Schliessungskreis, in dessen Nebenschlüsse der Arbeitsstrom-
taster T liegt. Das Kontaktrad R wird, wenn telegraphiert werden
soll, durch ein Federtriebwerk in gleichmässige Umdrehungen ver-
setzt, wobei die Schleiffeder f abwechselnd einen leitenden oder nicht-
leitenden Radteil berührt, und sonach eine Folge von kurzen Strömen
durch die primäre Rolle P gelangt, welche die sekundäre Rolle als
eine entsprechende Folge von Wechselströmen in die Leitung m E

^) La Lumina ^lectrique 19, p. 161.

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494

L. Kohlfiirst.

weitergibt. Während der Ruhelage befindet sich jedoch der Weg m E
durch die Kurbel U in kurzem Schlüsse. Soll vom Zuge aus tele-
graphiert werden, ist daselbst also vorerst das Rädchen R in Gang
zu setzen; sodann wird U geöffiiet, wodurch das Telephon Pj in den
Stationen zu ,, brummen* beginnt. Die in S des Wagens entstehenden
Wechselströme laden nämlich den Kupferbelag Q^, Q^ am Zuge, und
diese Ladungen erzeugen in zweiter Reihe dementsprechende Ladungen
in sämtlichen längs der Bahnlinie gezogenen Telegraphenleitungen, die
sich in den Stationen wieder den Kondensatoren C^ , C^ . . . mitteilen
und schliesslich, über Uj nach F^ gelangend, den Weg zur Erde E^
nehmen. Wird unter diesen Verhältnissen der Taster T im Wagen
niedergedrückt, so hört während der Dauer des Tasterschlusses die

Fig. 11.
^^ j. _ Stoutdiae TeUfn^ajohenleitanaen längs der Bahn

stromunterbrechende Wirkung des Rades R und die sich daran knüpfende
Ladungserscheinung auf; es schweigen sonach auch die Telephone der
Stationen. Die kurzen oder langen Tasterschliessungen äussern sich
demgemäss als ebenso kurze oder lange Brummpausen, die wie am
Morseklopfer nach dem Gehör von F^ abgelesen werden. Ganz die
gleichen elektrischen Vorgänge wickeln sich im umgekehrten Wege
ab, wenn die Depesche von einer Station abgeht und im Zuge em-
pfangen wird. Sind in den Stationen noch andere Apparatsätze vor-
handen, so müssen die zugehörigen Taatervorrichtungen, wenn sie bei
der Gebrauchnahme Unterbrechungen des Schliessungskreises veran-
lassen, wie z. B. Morsetaster für Arbeits- oder für Ruhestromschaltung^
durch Kondensatoren ^) überbrückt werden, wie dies auf allen Leitungen

^) Vergl. Dr. E. Voit, Sammlung elektrotechn. Vortrage 1, Heft 7 u. 8, p. 282.

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Die bigherigen Versuche mit elektriBchen Zugtelegraphen. 495

geschieht, auf welchen gleichzeitig telephoniert und telegraphiert werden
soll. Der erste praktische Versuch mit den vorgeschilderten Zug-
telegraphen hat 1885 auf der Strecke Clifton-Tottenville mit
einem daselbst täglich regelmässig verkehrenden, aus fünf Wagen be-
stehenden Personenzuge stattgefunden. Etwa ein Jahr später richtete
die Consolidated Railway Telegraph Company in New York eine ver-
wandte Anlage auf der Bahnstrecke Gersey City-Easton^ ein,
doch waren daselbst anstatt der Plattenkondensatoren C^, Cg, C3 . . .
(Fig. 11) je vier hintereinander geschaltete Spulenkondensatoren an-
gewendet, und an Stelle des ünterbrechungsrädchens B befand sich
ein Selbstunterbrecher (Neff scher Hammer), den eine eigene kleine
Batterie 500 Schwingungen in der Minute machen liess. Der Taster T
war so eingeschaltet, dass er bei niedergedrücktem Hebel den Selbst-
unterbrecher in den Stromkreis der aus 10 Fullerelementen bestehen-
den Batterie B brachte; demgemäss wurden vorliegenden Falles die
Punkte und Striche vom Telephon F nicht als Pausen, sondern durch
kurzes bezw. längeres ^ Brummen'' dargestellt.

Eine ganz ähnliche Einrichtung wurde 1887 auch auf der
Lehigh- Walley-Eisenbahn*) erprobt und gleich der früher er-
wähnten einer aus hervorragenden amerikanischen Fachmännern und
Journalisten bestehenden Prüfungskommission im Betriebe vorgeführt.
Die hiebei wahrgenommenen interessanten Erscheinungen und die mit
Hilfe der Induktionsströme erzielten überraschenden Erfolge hatten
selbstverständlich allgemein das grösste Aufsehen erregt.

Gleich nächsten Jahres brachte die obenbezeichnete New Yorker
Eisenbahntelegraphengesellschaft ein neues, drittes System ^) zum Ver-
suche, das zwischen dem Phelps sehen und dem Edison sehen gleich-
sam die Mitte hält. Es wurde wieder zur Verwendung einer eigenen
Streckenleitung zurückgekehrt, welche 2,5 bis 3 m vom Bahngleise ihren
Platz erhielt und sich von gewöhnlichen Telegraphenleitungen ledig-
lich dadurch unterschied, dass der 3 bis 4 mm starke Eisen- oder Stahl-
draht auf viel niedrigeren Säulen hing. Als Kondensatorplatte der
Züge diente einfach das Blechdach des betreflFenden Telegraphen-
wagens, oder wo eine 'metallene Decke nicht vorhanden, eine an der
Seitenwand des Telegraphenwagens unter den seitlichen Vorsprüngen
des Daches angebrachte, 1 cm starke Messingröhre oder Messingstange.

') Vergl. Scientific Am, vom Oktober 1887, p. 240.

«) Vergl. Electrical World 1888, Nr. 16, p. 204.

3) Vergl. ^itschrift für Elektrotechnik 1888, p. 146.

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496 L- KohlfQrst.

Im Wagen waren sämtliche Apparate mit Ausnahme der Batterie
auf einem Brette befestigt, weiches der Telegraphenbeamte während
der Arbeit auf dem Schosse hielt. Der als Helmtelephon ausgefQhrte
Empfangsapparat wurde ans Ohr gehängt, so dass beide Hände des
Telegraphisten frei blieben. Als Betriebsbatterie des Zuges dienten
12 kleinere, in einem Kästchen verschlossene Zinkkohlenelemente. Der
Widerstand der dickdrähtigen Wickelung (P, Fig. 11) betrug ungefähr
3,5 Ohm, jener der diinndrähtigen (S, Fig. 11) bis 250 Ohm und jener
des Empfangtelephons F 1000 Ohm. Die Bahnhofseinrichtung unter-
schied sich von der Wageneinrichtung bloss insofern, als das eine
Ende der dünndrähtigen Bewickelung des Induktoriums ersteren Orts
nicht hinter F^, sondern durch Vermittlung eines Morseapparatsatzes
an Erde geführt war. Dieser Umstand ermöglichte es, auf der Strecken-
leitung des Zugtelegraphen nebst dem Betriebe mittels Telephon-
klopfern im Wechselverkehr der Stationen auch jenen mit Morse-
klopfern durchzuführen, und es lag überdem die Füglichkeit vor,
beide Verständigungsmittel, wenn nötig, gleichzeitig in Anwendung zu
bringen. Die zuletzt geschilderte jüngere Anordnung der Consoli-
dated Railway Telegraph Company in New York war es auch,
welche von dieser Gesellschaft den beim internationalen Eisenbahn-
kongress in St. Petersburg im Jahre 1892 anwesenden Fachmännern
in einem Probezuge der Baltischen Eisenbahn im Betriebe vorgeführt
worden ist.

Vor allem anderen fällt in den vorstehenden Anführungen die
beträchtliche Zahl und ausserordentliche Mannigfaltig-
keit der Einrichtungen und Entwürfe auf, welche sämtlich dahin
zielen, den Eisenbahnzügen während der Fahrt den Empfang von
Nachrichten zu ermöglichen, sei es im Wechselverkehr der Züge unter-
einander oder mit den Stationen, sei es in der Kombination beider
dieser Verständigungswege. In der That geht denn auch der inner-
halb des Gebietes der Zugtelegraphen von den Konstrukteuren dar-
gelegte Eifer, welcher überdem, wie sich zeigte, schon seit den
Kinderjahren der Eisenbahnen fast ohne wesentliche Unterbrechung
bis auf die jüngste Zeit gleich rege geblieben ist, weit über die er-
reichten und erreichbaren Erfolge hinaus. Diese aussergewöhnliche
Erscheinung lässt sich jedoch unschwer erklären. Schon die un-
mittelbare Nachrichtengebung auf Entfernungen, in denen eine
Wahrnehmung durch die Sinne nicht mehr möglich ist, hat an sich

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 497

ihr Bestechendes, wie erst vorliegenden Falles, wo mit Hilfe derselben
jedem einzelnen Eisenbahnzuge die Füglichkeit geboten werden sollte,
fortlaufend über etwaige sich^ seiner Fahrt entgegenstellende Hinder-
nisse Kenntnis zu erhalten oder ebenso seine eigene Gegenwart, sobald
dieselbe für andere Züge eine Gefahr in sich schliesst, den letzteren
auf eine genügende Entfernung kundzugeben. Würde ein solches
Nachrichtensystem noch dahin erweitert, dass die Verständigung nicht
bloss auf bestimmte, gleichbleibende Mitteilungen beschränkt zu werden
braucht, sondern wie im gewöhnlichen telegraphischen Verkehr sich
auf jeden beliebigen Inhalt erstrecken kann, dann wäre damit ein
geradezu ideales Mittel zur Förderung und Erleichterung des Eisen-
bahnbetriebes im allgemeinen, sowie zur Sicherung der Eisenbahnzüge
im besonderen gewonnen. Dieses glänzende Ziel ist es gewesen, das
den Autoren vorschwebte, und welches trotz der sich in der Praxis
entgegenstellenden Schwierigkeiten eine unerschöpfliche Quelle der An-
regung zu immer neuen Versuchen bot. Im weiteren erklärt sich
der Beichtum an Projekten auch noch dadurch, dass eine nennens-
werte Zahl der Konstrukteure und Projektanten, ja, dass der grösste
Teil derselben nicht eigentlich Fachmänner und daher mit den Hinder-
nissen, welche sich der praktischen Ausführung von durchaus betriebs-
sicheren Anlagen der obgedachten vollkommensten Zugtelegraphen
entgegenstellen und die anscheinend unüberwindlich sind, keineswegs
genügend vertraut waren. Diese Hindernisse, welche in der Schwierig-
keit gipfeln, an dem fahrenden Zug eine wirklich zweckmässige und
dauerhafte Stromzuflihrung zu stände zu bringen, reichten nun allerdings
nicht hin, die Erfindungslust einzudämmen, dagegen boten sie ohne
Frage den Anlass, das Programm der Zugtelegraphen bescheidener
zu stellen, und daraus ergab sich eben ihre grosse Mannigfaltigkeit.
Leider haben es aber selbst jene Einrichtungen, von welchen bloss
eine verminderte Leistung geboten werden sollte, zu keinem durch-
schlagenden Erfolg gebracht, sondern lediglich das allereinfachste
System, nämlich die als Vorsignal zu optischen Streckensignalen ver-
wendete Lartiguesche elektrische Lokomotivpfeife*) (vergl. S. 462),

0 Aehnliche Zugtelegraphen wie der Lartiguesche, inbegriffen der selbst-
ihätigen Bremsenaualösung von Delebecque und Bandarali (vergl. p. 466),
sind auf einigen englischen Bahnen in Gebrauch und werden seit März 1898 auch
auf den k. k. österreichischen Staatsbahnen (Direktionsbezirk Villach) versucht.
In beiden diesen Fällen ist die Einrichtung jedoch keine elektrische, sondern
lediglich eine mechanische. Mit dem Drahtzuge denjenigen Streckensignals, zu
dessen Ergänzung das mit der Thätigmachung der Zugbremae verbundene Loko-

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498 L- EoblfQrst.

vermochte sich auf einer Eisenbahn, begünstigt durch die milden
klimatischen Verhältnisse Frankreichs, so weit einzubürgern, dass es
regulär und dauernd im Gebrauche steht; alle übrigen sind über das
Probestadiüm gar nie hinausgekommen oder stehen noch im Versuche.
Diese Thatsache bildet einen vielsagenden Gegensatz zur an-
scheinenden Begehrenswertigkeit der Zugtelegraphen, von denen — wie
man meinen sollte — mindestens jene zur Gruppe A gehörenden, für den
Eisenbahnbetrieb so wichtigen Zugdeckungseinrichtungen gedeihen
müssten, welche der kostspieligen, schwer durchführbaren Anordnung
einer dauernden leitenden Verbindung zwischen Zug und Stromquelle
aus dem Wege gehen und ihre Aufgabe bloss mit Hilfe kurzer Eon-
takte gerecht zu werden trachten. Dieselben sind doch für alle Falle
den gewöhnlichen, beispielsweise auf einigen amerikanischen Eisen-
bahnen im Gebrauche stehenden selbstthätigen Blocksignalen,
bei welchen die Nachrichtengebung durch ständige optische Strecken-
signale geschieht, insofeme überlegen, als bei dem unmittelbaren Em-
pfang von Signalen auf der Lokomotive nicht nur jene Fährlichkeiten
(vergl. S. 456) wegfallen, die mit der Nachrichtenvermittlung durch
eine Zwischenstelle unter Umständen verbunden sein können, sondern
auch die Aufmerksamkeit der Maschinenführer ausschliesslich nur für
solche Befehle und Meldungen in Anspruch genommen ist, welche
wirklich dem betreflFenden Zuge gelten. Wird aber in eine schärfere
Prüfung eingegangen, dann offenbaren sich gar bald mancherlei ge-
wichtige Schattenseiten, die es begreiflich machen, warum selbst die
obgedachte Gattung von Zugtelegraphen im Eisenbahnbetriebe keinen
Fuss zu fassen vermag. Ihr Entwurf erscheint an sich äusserst ein-
fach, denn er braucht lediglich zwei Bedingungen Rechnung zu

motivpfeifeiisigiial dienen soll, wird auf den englischen Bahnen (vergl. Dinglers
Polytechn. Journal 1893, 287, p. 162 und 1898, 810, p. 154) im Gleise ein
Daumen aufgestellt oder niedergelassen, an dem sich ersteren Falls eine mit der
Dampfpfeife und dem Bremsveutilhebel verbundene Auslö^estange fangt, so daas
sie in die Höhe geht und die gewünschte Auslösung vollführt. Bei der in Oester^
reich versuchten Einrichtung geht eine ähnliche Auslösestange an der Lokomotive
nach aufwärts und en^jgt oben in einem Enickhebel ; 200 m vor dem optischen
Signal ist die Bahn durch einen aus Gitterwerk hergestellten Bogen Überbrückt,
der eine wagerechte Führungsstange trägt, auf welcher das mit dem Drahtzuge
des optischen Signals in Verbindung gebrachte Auslösestück hin und her gleitet.
Steht das Hauptsignal auf Verbot der Fahrt, dann befindet sich das sonst zur
Seite gerückte Auslösestück genau oberhalb des Gleismittels und bewirkt bei der
Durchfahrt des Zuges das Knicken des Auslösehebelendes an der Lokomotive, wad
das Thätigwerden der Dampfpfeife und der Vakuumbremse zur Folge hat. "

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Die bisherigen Versuche mit elektriechen Zugtelegraphen. 499

tragen, nämlicli erstens, dass die Bahnstrecke in eine Anzahl Stücke
geteilt sei, welche eine der örtlichen Verkehrsdichte angemessene Länge
besitzen, und zweitens, dass in jeder derartigen Teilstrecke sich nie
mehr als nur ein einziger Zug befinde, zu welchem Ende jeder
Lokomotivführer, bevor er einen Bahnabschnitt verlässt, benachrichtigt
werden muss, ob die zunächst kommende Strecke bereits oder noch
durch einen Zug besetzt ist oder ob sie frei ist, wobei die zuerst an-
geführte Nachricht als Befehl gilt, den Zug anzuhalten, sowie die
letztere als Erlaubnis, die Fahrt fortzusetzen. Da ergibt sich denn
gleich eine recht einschneidende Misslichkeit: Wenn nämlich bei den
durch optische Streckensignale vermittelten Zugdeckungs(-Block-)An-
lagen ein Zug das Signal »Strecke besetzt" vorfindet, kann er,
beim Signal oder zunächst desselben anhaltend, das Eintreffen der Nach-
richt „Strecke frei* abwai1;en und sodann seine Fahrt wieder in nor-
maler Geschwindigkeit aufnehmen. Bei den in Betracht gezogenen
Zugtelegraphen lässt sich dieser Vorgang keineswegs in gleicher
Einfachheit abwickeln, denn hier kann die Stelle, wo ein Zug anhält,
um nicht in eine „ besetzte '^ Strecke einzufahren, nie dieselbe sein,
wo er die Nachricht „Strecke besetzt** erhalten hat und wo der
Zug also auch wieder in der Lage wäre, nach dem Freiwerden der
Nachbarstrecke die Erlaubnis zur regelrechten Weiterfahrt zu em-
pfangen. Um letzteres zu ermöglichen, müsste sich der Zug erst
wieder zu der überfahrenen Signalstelle zurückbegeben und daselbst
auf dem richtigen Empfangspunkte (Kontakt) Aufstellung nehmen,
eine Massregel, auf deren Durchführung in praxi gar nicht gedacht
werden könnte. Unter den zu Grunde gelegten Voraussetzungen bleibt
vielmehr nichts übrig, als die Nachricht „Strecke besetzt* ihres
Charakters als absolutes Fahrverbot zu entkleiden und zu einem war-
nenden Signal abzuschwächen, indem es allen Zügen, welche infolge
der bezeichneten Nachricht ihre Fahrt einstellen, gestattet wird, ohne
eine Aufhebung des empfangenen Befehles abzuwarten — da ja ohne-
hin an dieser Stelle kein Freisignal erhältlich ist — die Fahrt lang-
sam und mit Vorsicht fortzusetzen, bis entweder der vorausfahrende
oder liegen gebliebene Zug erreicht wird oder bei der nächsten Block-
signalstelle die Nachricht „Strecke frei" einläuft. Ist ein voraus-
gegangener Zug liegen geblieben, erscheint es sonach nicht ausge-
schlossen, dass eine relativ unbeschränkte Zahl von hintereinander
fahrenden Zügen in derselben Blockstrecke zusammentreffen, eine
Durchführungsweise der räumlichen Zugdeckung, welche vom bahn-
betriebstechnischen Standpunkte aus selbstverständlich für wesentlich

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500 ^- Kohlfürst.

minderwertiger gilt, als die strenge, absolute Blockeinrichtung. Letztere
ist jedoch nur bei jenen Zugtelegraphen aus der A-Gruppe ausführ-
bar, welche im Sinne der De Gastro sehen Anordnung (vergl. S. 461)
mit übergreifenden, fortlaufenden Stromzuleitungen versehen sind. Die-
selbe Beschränkung besteht auch hinsichtlich der Verwendbarkeit auf
eingleisigen Bahnen, wo lediglich die zuletzt benannten Systeme sich
benützen lassen, während selbst für diese wenigen Ausnahmen noch
der Uebelstand obwaltet, dass sich zwar sowohl die entgegenkommenden
als yorgefahrenen oder nachfolgenden Züge, sobald sie auf eine be-
stimmte Entfernung nahe kommen, durch das Signal «Strecke be-
setzt" ankündigen, dass jedoch zur näheren Unterscheidung dieser
auch das Verhalten des signalempfangenden Zuges sehr ungleich be-
stimmenden Nachrichten erst wieder ausserordentlich verwickelte und
weitläufige Nebeneinrichtungen erforderlich' würden.

In Verfolgung der weiter oben erwähnten Schattenseiten kommt
ferner zu erwägen, dass bei allen den Zugtelegraphen, bei welchen
die Nachrichtengebung nicht durch Vermittlung eines kontinuierlichen,
sondern nur eines kurz vorübergehenden Anschlusses zwischen Zug
und Stromleitung, nämlich durch leitende Gleisstücke, durch kürzere
oder längere Kontaktschienen, durch Radtaster, Schienendurchbiege-
kontakte oder dergl. geschieht, der Nachrichtenempfang natürlich auf
der Lokomotive und zwar unmittelbar seitens des Maschinenführers
zu erfolgen hat, sowie dass jene Eontaktgebungen , welche die zur
Deckung des Zuges dienenden Signale „Strecke besetzt* hervor-
rufen oder vorbereiten, von der Zugspitze bezw. vom ersten Räder-
paar, jene Kontaktgebungen hingegen, welche die Signale „Strecke
frei*' veranlassen, vom Zugende bezw. vom letzten Räderpaar bewirkt
werden sollen. Gerade der letztangeführten Bedingung ist bei keinem
der in Frage stehenden Systeme entsprochen, was als ein schwerer
Mangel angesehen werden muss, der freilich fast allen verwandten elektri-
schen Eisenbahnsignalanlagen im gleichen Masse anhaftet. Erst neuester
Zeit haben einzelne Konstrukteure ^) in Erwägung der Möglichkeit

^) Die ersten praktischen Versuche, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen,
sind in Deutschland und zwar auf den preusaischen Staats bahnen gemacht
worden, allerdings zuvörderst nur für Sicherungen von Ein- und Ausfahrten auf
Bahnhöfen. Eine nach den in Betracht zu ziehenden Grundsätzen ausgeführte,
jedoch nicht elektrische, sondern rein mechanische Einrichtung fQr zwei Weichen-
Strassen ist auf dem Bahnhofe Grevenbroich bereits seit Mai 1891 mit günstigem
Erfolge in Benützung. Am Ende der durch ein optisches Fahrsignal zu \er-
schliessenden Fahrstrassen wird gleichzeitig mit der Verriegelung der zugehörigen

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Die bisherigen Verancbe mit elektrischen Zugtelegraphen. 501

von Zugtrennungen die Vermittlung der lösenden Kontaktgebungen
dem letzten Fahrzeug der Züge vorbehalten.

Weichen ein Arm, der sogenannte Schlussriegel, welcher für gewöhnlich nach
abwärts gekehrt ist, senkrecht aufgestellt; derselbe muss durch einen am letzten
Wagen der Züge angebrachten Arm, der sogenannten Schlussstange, erst in
die ursprüngliche Lage wieder zurückgedrückt werden, ehe die Verriegelung der
Weichen aufgehoben werden kann. Im gleichen Sinne sind 1892 von der Eisen-
bahnsignalbauanstalt M. Jüdel & Co. in Braunschweig Sicherungsanlagen ent-
worfen und ausgeführt worden, mit welchen unter anderem auf dem Güterbahn-
hof Grunewald für die Einfahrt der von Wilmersdorf kommenden Züge be-
friedigende Versuche gemacht wurden. Auch diese Einrichtung beschränkt sich
auf die Sicherung von Fahrstrassen : Ein neben dem Ein- oder Ausfahrtssignal
ins Gleis eingelegter Badtaster (Streckenkontakt) wird durch die erste Achse jedes
vorbeikommenden Zuges thätig gemacht. Der infolge dieses Tasterschlusses zum
Stellwerk gelangende elektrische Strom legt daselbst den Riegel, welcher die be-
zügliche Weichenstrasse verschliesst, fest. Der Weichensteller kann also, sobald
ein Zug mit seiner Spitze das für ihn freigegebene Fahrsignal passiert hat, die
Lage der Weichen nicht mehr ändern, wohl aber ist es ihm währenddem ohne
weiteres möglich, das Fahrsignal einzuziehen. Der elektrisch erzielte Verschluss
der Weichenstrasse kann gleichfalls nur wieder auf elektrischem Wege aufgehoben
werden, und zwar mit Hilfe einer besonderen Eontaktvorrichtung, welche am
Ende der Fahrstrasse neben dem Gleise ihren Platz findet. Diese Vorrichtung
besteht aus einer Säule, auf der ein drehbarer ungleicharmiger Hebel angebracht
ist, dessen kürzerer Arm durch eine ki'äftige Spannfeder festgehalten und nach
abwärts gezogen wird, wodurch der längere Arm — Schlussriegel genannt —
dauernd in der aufrecht stehenden Lage erhalten bleibt. Die Drehachse des
Hebels steht in geeigneter Weise mit einem Schleiffederkontakte oder einem
Quecksilberkontakte derart in Verbindung, dass der Stromschluss erfolgt, sobald
der Schlussriegel zur Seite gedrückt wird. Letzteres geschieht durch einen auf
dem letzten Fahrzeuge (Packwagen) jedes Zuges in angemessener Höhe befestigten,
seitlich abstehenden Arm — Zugschlussstange geheissen — , der bei der Vor-
beifahrt des Zuges den Schlussriegel trifft und zur Seite kippt. Die Entsendung
des Entriegelungsstromes ist überdem keineswegs dem besagten Schlussriegel-
kontakt allein überantwortet, da sich der Schlussriegel — sei es zufällig oder ab-
sichtlich — allenfalls mit der Hand aus der Ruhelage bringen Hesse; es ist viel-
mehr zunächst des Schlussriegelständers noch ein gewöhnlicher Streckenkontakt
eingelegt, der nur durch den fahrenden Zug in Thätigkeit gebracht werden kann
und der gleichzeitig mit dem Schlussriegelkontakt in Schluss kommen muss, wenn
die Entriegelung der Fahrstrasse im Stellwerk erfolgen soll. Die bei dieser An-
lage zur Geltung gekommenen Grundsätze weiter verfolgend, hat königl. Re.
gierungsbaumeister Feldmann in Köln a. R. einen Entwurf ausgearbeitet, welcher
nicht nur die Sicherung der Fahrstrassen auf den Bahnhöfen berücksichtigt, son-
dern gleichzeitig auch die Sicherung der Strecke mit einbezieht. Das hiedurch
entstehende Ganze erscheint allerdings vorzüglich geeignet, alle Unfälle, um deren
Verhütung es sich handelt — ünföUe durch vorzeitiges Umstellen der Weichen
oder vorzeitiges Freigeben einer Blockstrecke — schlechterdings unmöglich zu
machen. (Vergl. Centralblatt der Bauverwaltung 1893» Nr. 8 A, p. 83)

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502 L- Kohlfürst.

Welche Wichtigkeit diese Anordnung für die Sicherheitsgewähr
der betreffenden Einriebtungen ist, darauf wurde schon früher einmal
an anderer Stelle^) aufmerksam gemacht unter Zugrundelegung eines
Vorfalles aus der Praxis, welcher sich am 4. Januar 1886 auf einer
mit selbstthätigen elektrischen Blocksignalen versehen gewesenen
schweizerischen Bahnstrecke ereignet hat. Der Verlauf dieses Vor-
falles lässt sich an der Hand der Fig. 12 leicht verfolgen, wo in I
die drei aneinanderstossenden Blockabschnitte 1, 2 und 3 nebst zwei
zugehörigen Signalstellen S2 und 8«^, ferner die blockierenden, nämlich
das Signal „Strecke besetzt" bewirkenden Kontakte C^, C3 . . . und
die deblockierenden, d. i. die das Signal „Strecke frei* veranlassenden
Kontakte c^ , C2 . . . dargestellt erscheinen ; es sind das die Haupt-
punkte der Bahnstrecke, welche den übrigen Teilen H, HI, IV und V
der Abbildung zu Grunde liegt. Ausserdem sind in I die Telegraphen-
leitungen, welche zur Verbindung der Signale mit den Kontakten vor-
handen sein müssen, durch gestrichelte Linien angedeutet. Der schwere
Güterzug Z^ mit 100 Achsen, den in der nächsten Station zwei nach-
folgende schnellfahrende Personenzüge fahrplanmässig zu Überholen
haben, hat an seiner Fahrzeit wegen schadhaft gewordener Maschine
bereits starke Einbusse erlitten und vermag auf der ansteigenden
Strecke 3 nur ganz langsam vorwärts zu kommen. Als derselbe end-
lich mit dem ersten Bäderpaar der Lokomotive den Kontakt c^
erreicht und dadurch die bei S^ bestandene Deckung des Block-
abschnittes 2 aufhebt, ist auch schon der erste Folgezug Zj bei dieser
Stelle angelangt (Fig. 12, U) und zufolge des Signals «Strecke frei**
in die Strecke 2 eingefahren, wobei er dieselbe durch Bethätigung des
Kontaktes C2 wieder ordnungsgemäss blockiert. Lizwischen rückt Z^
mühsam vorwärts, befindet sich aber zu dem Zeitpunkte, in welchem
Zg den blockierenden Kontakt Cg passiert, mit einem Teil seiner Wagen
noch hinter dem deblockierenden Kontakt c,; das von Z^ bei S^ be-
wirkte Signal „Strecke besetzt" (Fig. 12, HI) wird daher durch
jenes Räderpaar des Zuges Z^, welches zunächst des eben in Betracht
gezogenen Momentes der Signalumstellung auf den Kontakt c^ gelan^j^,
nochmals umgestellt, also wieder auf „Strecke frei" (Fig. 12, IV)
zurückgebracht, während Z^ auf seiner Weiterfahrt durch Vermittlung
des Kontaktes c^ auch den Blockabschnitt 1 freimacht und seinen Weg
verfolgt, bis ihm das Signal S3 Halt gebietet. Unterdessen ist auch

^) Vergl. L.Kohl für st, Die Fortentwickelung der elektrischen Eisenbahn*
einrichtungen, Wien 1891, p. 201.

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zogtelegraphen. 503

der zweite Folgezug Z^ bei S^ eingetroffen und findet hier das ge-
fälschte Signal „Strecke frei^ vor; er fährt also gleichfalls mit
normaler Geschwindigkeit in den Blockabschnitt 2, wo er nächst S^
den ungedeckten Zug Z^ einholt. Genau in dieser Weise hatte sich
der obenerwähnte Vorfall auf der Bahnstrecke Aarburg-Olten ab-
gewickelt, und wenn es dabei trotz der anscheinenden Unabwendbar-
keit einer Katastrophe zu keinem Unfälle kam , lag dies lediglich

Fig. 12.

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im Zusammentreffen günstiger örtlicher Umstände und insbesondere
in der Umsicht und Geistesgegenwart des Personals der beiden ge-
fährdeten FolgezOge.

Ob sich nun die selbstthätige Nachrichtengebung im Wege
optischer Streckensignale oder unmittelbar auf der Lokomotive voll-
zieht, ob die hiebei massgebende Femwirkung pneumatisch, hydraulisch
oder elektrisch erfolgt, fär alle Fälle bleibt die ungünstige gefahrliche
Sachlage aufrecht, wenn einerseits die Hervorrufung des blockierenden
Signals seitens der Züge durch eine nur vorübergehende Verrichtung,
wie z. B. die Bethätigung eines Pedals oder eines Eontaktes oder dergl.

' Samxnliing elektrotechnischer Vorträee. I. 35

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504 L. Kohlfürst.

geschieht, während andererseits die deblockierende Pernwirkung durch
jedes einzelne Fahrzeug oder Räderpaar der Züge in gleicher
Art veranlasst werden kann. Bei allen selbsttbätigen Blocksignaleinrich-
tungen dieser Anordnung ist jeder Zug im stände, ausser der ersten
regulären Deblockierung der rückliegenden Blockstrecke noch so viele
weitere Umwandlungen des bezüglichen Signals von , Strecke besetzt*
in „Strecke frei** hervorzurufen, als im Verlaufe jener Zeit, welche
er braucht, um die betreffende Bethätigungsstelle (den Radtaster, Durch-
biegekontakt oder dergl.) zu befahren, durch nachfolgende Züge die
rückwärtige Nachbarstrecke blockiert wird. Diesem Uebelstande gegen-
über können auch jene Vorrichtungen, welche mitunter an. den Rad-
tastern oder Streckenkontakten angebracht werden und diesen Apparat
eine gewisse Zeit lang verhindern, nach einer erfolgten Gebrauch-
nahme neuerlich in Wirksamkeit zu treten, nur als unzureichendes
Palliativ gelten, ebenso wie die Verlegung des zur selbsttbätigen De-
blockierung dienenden Apparates aus der nächsten in die zweitnächste
Blockstrecke, denn durch diese Massnahmen wird allerdings die Mög-
lichkeit von Signalfälschung der in Betracht gezogenen Art hinaus-
geschoben, d. h. vermindert, aber keineswegs vollkommen beseitigt.
Letzteres ist übrigens, theoretisch wenigstens, selbst dann nicht er-
reicht, wenn im Sinne der weiter oben erwähnten Vorschläge die
Thätigmachung der deblockierenden Vorrichtung lediglich dem Zug-
schlüsse überantwortet wird, weil es nicht ausgeschlossen erscheint,
dass ein Zug an kritischer Stelle zurückschieben muss, eine Eventua-
lität, die praktisch allerdings so ferne liegt, dass sie die allem anderen
überlegenen Vorzüge der „ Zugschlussstange *^ (vergl. Anmerkung auf
S. 500) durchaus nicht zu beeinträchtigen vermag. Am besten liesse
sich das erwogene Uebel bei den einschlägigen Zugtelegraphen der
Gruppe A auf negativem Wege bekämpfen, indem nämlich die Ein-
richtung getroffen wird, dass das Verhältnis, welches die selbstthätige
Blockierung des Blockabschnittes bewirkt, während des ganzen Auf-
enthaltes des daselbst befindlichen Zuges und an jeder Stelle des Ab-
schnittes aufrecht erhalten bleibt und erst aufhört, bis der betreffende
Zug mit seinem letzten Fahrzeug in die nächste Blockstrecke über-
getreten ist. Zu dem Ende muss entweder jeder Zug, sowohl an seiner
Spitze wie an seinem Ende, mit einer Vorrichtung zum Stromabnehmen
versehen sein, welche beide innerhalb der ganzen Strecke mit der
Stromleitung im fortlaufenden Kontakt bleiben, oder es müssen die
Gleise bezw. die Schienenstränge der einzelnen Blockabschnitte selbst
als Stromleiter in Verwendung kommen, wie es beispielsweise seitens

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 505

der Amerikaner Binnay^), Pope und Hendrickson'^), William
Robinson»), Otto Gassett*), Thomas S. Hall'^), Westing-
house^} u. a. fttr gewöhnliche selbstthätige Blocksignaleinrichtungen
geschehen ist. Im efsteren Sinne könnten z. B. die Zugtelegraphen von
E. Vincenzi (S. 482) u. a. zurecht gerichtet werden; von letzterer
Anordnung gibt es jedoch merkwürdigerweise keinen einzigen Zug*
telegraphen, obwohl gerade durch die Heranziehung der Gleise als
Stromleitungen derartige Anordnungen sich verhältnismässig weit ein-
facher ausführen liessen, als solche mit besonderen Kontaktleitungen.
So oder so ist man aber auch hier wieder zu der Hauptschwierigkeit,
nämlich zu der kontinuierlichen Verbindung des fahrenden Zuges mit
der Stromzuleitung, zurückgelangt, der durch die kurzen Kontakte aus-
gewichen werden sollte.

Das Isolieren der Gleise oder die Errichtung von besonderen
Stromleitungen erfordert verhältnismässig hohe Anschaffungskosten, und
die Unterhaltung solcher Anlagen, inbegriffen der zugehörigen, auf den
Strecken oder auf den Zügen zu verteilenden Stromquellen, ist ebenso
umständlich als kostspielig. Diese Misslichkeiten, zusammen mit den
weiter oben in Erwägung gezogenen Uebelständen, lassen für jene
Zugtelegraphen, die als selbstthätige Streckenblockeinrichtimgen für
Dampfeisenbahnen dienen sollen, kaum eine nennenswerte Zukunft
erhoffen. Ob und inwieweit die von Boult (vergl. S. 470) geplante
Umgehung des kontinuierlichen Leitungsanschlusses zu einem günstigen
Ergebnis führen wird, lässt sich noch nicht absehen, aber selbst im
besten Falle wird auch dieses System die Anforderungen, welche man
auf europäischen Bahnen an solche Sicherungseinrichtung stellt, nie
genügen können. Vorläufig scheint einzig nur jene bereits mehrfach
erwähnte einfachste Form, bei welcher die Nachricht auf der Lokomotive
nichts anderes sein will als die Ergänzung, Unterstützung oder Verschär-
fung der gewöhnlichen Eisenbahnsignale, d. h. wo der Zugtelegraph
lediglich die Rolle eines Ankündigungs- oder Vorsignals zu wichtigen

0 Vergl. Journal of the Society of Telegraph Engineer, London, 2, p. 275.

') Vergl, Zetzsches Handbuch der Telegraphie 4, p. 626.

») Vergl. The Raibroad Gazette 1874, p. 127.

4) Vergl. The Railroad Gazette vom 26. März 1880.

*) Vergl. The Railroad Gazette 1879, p. 563, 577, 589; Dinglers Poljrtechn.
Journal 1896, 299, p. 190; Elektrotechn. Zeitschrift 1880, p. 885 und 420; 1891,
p. 189; 1895, p. 754 und 1896, p. 330.

«) Vergl. Dinglers Polytechn. Journal 1893, 290, p. 278; 1896, 800, p. 181 :
Elektroteehn. Zeitschrift 1893, p. 725; 1896, p. 880.

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506 L- Kohlfürst.

Strecken* oder Stationssignalen versieht, Anwartscbaft auf Verbreitung
zu besitzen und auch zu verdienen , wenngleich es immerhin pessi-
mistische Eisenbahnbetriebstechniker gibt, welche den Wert derartiger
Anordnungen fragwürdig halten, weil hiedurch die Aufmerksamkeit
des Maschinenpersonals für die optischen Signale herabgemindert
würde und sonach beim Versagen des Lokomotivsignals bei sonst
gleichen, ungünstigen Umständen die Nichtbeachtung oder die nicht
rechtzeitige Beachtung eines Haltsignals eher möglich erschiene
als sonst.

Ganz anders, nämlich ungleich günstiger, liegen die Verhältnisse
hinsichtlich einer möglichen zukünftigen Verbreitung der als Block-
einrichtung wirkenden Zugtelegraphen bei den elektrischen Eisen-
bahnen, deren ganze Betriebsweise und Einrichtung von vomhinein
alle wünschenswerten Erleichterungen fttr die Herstellung von kon-
tinuierlichen Stromzuleitungen darbieten, also die billige, leichte und
zweckdienliche Durchführung gerade jener Anordnung gewährleisten,
welche die beste oder vielmehr die einzig gute ist. Es kann in der
That nur eine Frage der Zeit sein, dass sich denjenigen elektrischen
Eisenbahnen, auf welchen schnellfahrende Züge verkehren, sowie über-
haupt allen elektrischen Bahnen, wenn sie über den Rahmen des ge-
wöhnlichen Tramverkehrs hinauswachsen, ähnliche Sicherungseinrich-
tungen wie die Feldmann sehen (S. 476) geradezu von selbst auf-
zwingen.

Um nun auch auf die Zugtelegraphen der Gruppe B einen
prüfenden Blick zu werfen, erscheint zuvörderst bemerkenswert, dass
sie betreifs ihres Endzweckes drei Unterabteilungen unterscheiden
lassen, nämlich Einrichtungen, die bloss bestimmt sind, der Bequem-
lichkeit und den Bedürfnissen der Reisenden Rechnung zu tragen,
dann solche, welche nebenbei oder ausschliesslich die Sicherung und
Förderung des Zugverkehrs besorgen sollen, und schliesslich solche,
deren Aufgabe es ist, mit Hilfe der freien Nachrichtengebung der
Förderung des Zugverkehrs zu dienen und zugleich durch selbst-
thätige Signalgebung die Fahrt der Züge zu sichern. Davon lässt
sich den beiden ersteren Anordnungsformen eine gewisse Wünschens-
wertigkeit hinsichtlich derjenigen Eisenbahnen nicht absprechen, wo
die Stationen und Bahnwärterhäuser, wie es auf manchen aussereuro-
päischen Eisenbahnen vorkonunt, sehr weit voneinander liegen und
die Züge ziemlich selbständig, d. h. mehr unter der Leitung der Zug-
führer als der Stationsbeamten, verkehren. Hier liegt es ja auch, wenn
man insbesondere Amerika ins Auge fasst, im berechtigten Bestreben

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Die bisheri^n Versuche mit elektrischen Zagtelegraphen. 507

der verschiedenen Eisenbahngesellschaften, in ihren den FemTerkehr
besorgenden Personenzügen den Beisenden neben Speise-, Bauch-,
Lese- und Baderaumen eine Postamtsstelle und andere Annehmlich-
keiten zu gewähren. Mehr aus dem diesfalligen Wettbewerbe als aus
eisenbahntechnischen Gründen sind denn auch zu Beginn der achtziger
Jahre die auf S. 491 besprochenen hochinteressanten Versuche her-
vorgegangen. Ganz Amerika war anfanglich von den Erfolgen Phelps
und den sich sehr bald noch weiter daran knüpfenden überraschenden
Entdeckungen enthusiasmiert, allein die Wohlmeinung der zunächst
beteiligten Unternehmungen erfuhr sehr bald eine Herabminderung,
als es sich zeigte, dass die entdeckten wunderbaren Induktionswir-
kungen mehr fUr die Wissenschaft Interesse bieten, als sie Eignung
besitzen, der Praxis dienstbar gemacht zu werden. Die Verwertung
der neben den Bahngleisen vorhandenen gewöhnlichen Telegraphen-
leitungen als zeichenübermittelnde Kondensatoren gelingt nur stellen-
weise unter günstigen Nebenumständen, da die ungleiche Lage und
Entfernung des Leitungsgestänges vom fahrenden Zuge nicht ohne
störende Bückwirkungen bleiben. Bald laufen die Leitungsdrähte am
Fusse von Dämmen, bald auf den Kanten hoher Einschnitte, bald liegen
zwischen ihnen und den Gleisen Gebäude, Brückenträger, oder die Lei-
tung umgeht einen Tunnel, einen Bahnhof; kurz, ziur Ermöglichung
einer halbwegs gleichbleibenden, sicheren Betriebsfahigkeit des Zug-
telegraphen erschiene es geboten, das längs der Bahn aufgestellte
Leitungsgestänge fortlaufend in gleichbleibender Entfernung vom Gleise
anzubringen. Das würde mit mancherlei ünzuträglichkeiten und nennens-
werten Kosten verbunden sein, weshalb bei den jüngsten einschlägigen
Systemen (vergl. S. 495) wieder zur Errichtung und Verwendung einer
eigenen, bloss für den Zweck des Zugtelegraphen vorbehaltene Leitung
zurückgegriffen worden ist. Aber selbst die verminderten Kosten für
diese Leitung, welch letztere übrigens eine ständige Belästigung der
Gleisunterhaltung bildet, vermehrt durch die Auslagen für die Zug-
und Stationsapparate und die Kosten für einen Telegraphenbeamten
bei jedem Zuge, erscheinen durch die für den Privatdepeschendienst
erzielbaren Vorteile nicht gerechtfertigt. Dies gilt im allgemeinen in
Amerika sowohl als in noch viel grösserem Masse in Europa, wo die
Bahnstationen zumeist so dicht aneinander liegen und es den Reisenden
fast überall möglich ist, die Aufgabe eines Telegrammes durchzuführen,
allenfalls sogar in Stationen, wo der Zug nicht anhält, indem die
Niederschrift unter Beilage der Gebühr in ein Couvert gebracht, zum
Wagenfenster hinausgeworfen wird. Ganz anders stellt sich die Wert-

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508 L. Kohlffirst.

bemessung des Systems, wenn — was ja ursprünglich immer als die
eigentliche Wesenheit der Zugtelegraphen gedacht war — der un-
behinderte Nachrichtenwechsel entweder ausschliesslich oder doch haupt-
sächlich zur Sicherung des Zugverkehrs und auch sonst zur Förderung
des Eisenbahnbetriebes ausgenützt wird. Allerdings bleibt für diese
Anwendungsform gleichfalls manches zu bemängeln übrig, wie in erster
Linie die naheliegende Möglichkeit, dass wegen Abwickelung einer viel-
leicht wenig dringenden Betriebsdepesche sich das Eintreffen oder Ab-
gehen einer wirklich dringenden Nachricht unheilvoll verspäten kann.
In dieser Beziehung sind die Anordnungen der Gruppe A, bei denen
wohl nur ein einfaches Signal gegeben werden kann, das aber selbst-
thätig und im richtigen Augenblicke erfolgt, unverhältnismässig
sicherer, geradeso wie den letzteren — ausgenommen bei elektrischen
Eisenbahnen — eine richtig angeordnete, stabile Blocksignaleinrichtung
als überlegen gelten darf. Es lässt sich femer hinsichtlich der guten
Dienste, welche die gedachten Zugtelegraphen immerhin in Vertretung
von Strecken- und Hilfstelegraphen zu leisten geeignet erscheinen,
nicht übersehen, dass auf dieselben in der Regel doch nur bei leichten
Vorkommnissen, wie z. B. beim Liegenbleiben der Züge wegen Ma-
schinengebrechen oder dergl., mit Sicherheit gerechnet werden dürfte ;
bei ernstlichen Unfällen jedoch und namentlich bei Entgleisungen
müssten ganz besonders glückliche Zufälle auftreten, wenn die kon-
tinuierliche Leitung oder die Telegrapheneinrichtung am Zuge unbe-
schädigt und dienstfähig bleiben soll. Also besitzen auch hierin
stationäre Anlagen die bessere Eignung. Was endlich jene Einrich-
tungen aus der Gruppe B anbelangt, welche mit der freien, beliebigen
Nachrichtengebung eine auf die Zugsicherung abzielende selbstthätige
Signalgebung verbinden, so haften ihnen natürlich die gesamten Vorzüge
und Mängel der beiden Gruppen A und B an, und je mehr sie zu leisten
versprechen, desto weniger Vertrauen verdienen sie hinsichtlich
der Verlässlichkeit; die meisten davon entsprechen überhaupt nicht
einmal der ersten und wichtigsten Bedingung, welche vom eisenbahn-
betriebstechnischen Standpunkte an derarte Sicherungssysteme zu stellen
sind, nämlich dass ein Versagen der Vorrichtung höchstens nur eine
Verzögerung, nie aber eine Gefahrdung der Züge nach sich ziehen
könne. Es darf mm wohl ohne Gefahr, ernsteren sachlichen Wider-
sprüchen zu begegnen, mit dürren Worten herausgesagt werden, dass
es bisher — die auf S. 497 angefahrte Ausnahme abgerechnet — keinen
Zugtelegraphen für Dampflokomotivbahnen gibt, durch welche die
mit solchen Einrichtungen verbundenen Kosten und Schwierigkeiten

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Die bisherigen Versuche mit elektrischen Zugtelegraphen. 509

hereingebracht würden und für die mit Rücksicht auf ihre Eigenart
und Leistung ein wirklicher Bedarf vorläge. Lediglich flir den zu
gewärtigenden erweiterten Zukunftsbetrieb elektrischer Eisenbahnen
scheinen, wie schon mehrfach betont worden ist, Sicherungseinrichtungen
nach Art der in Gruppe A angeführten Zugtelegraphen eine vorzüg-
liche Eignung zu versprechen und Aussicht auf eine hervorragende
Entwickelung zu haben.

Im grossen Ganzen ist sonach das Ergebnis der vorstehenden
Erwägungen für die Bewertung der elektrischen Zugtelegraphen eher
ein negatives als positives, und es läge demnach die gewissermassen
gerechtfertigte Frage nahe, warum denn erst alte und neuere Ent-
würfe zusammengetragen und kritisch untersucht worden seien, wenn
sie fiir die Praxis nur beschränkte Brauchbarkeit besitzen. Darauf
käme zu erwidern, dass ja abschreckende Beispiele gleichfalls eines
unterrichtenden Wertes nicht entbehren, und dass es für die beteiligten
Kreise immerhin einiges Interesse besitzt, an die Licht- und Schatten-
seiten von bereits Versuchtem oder bereits TJeberwundenem erinnert zu
werden zu einer Zeit, in der Bahnunfälle zahlreicher als sonst vor-
gekommen sind und hinterher von Berufenen und Unberufenen immer
wieder neue Abhilfen erdacht und empfohlen werden, über deren Wert
oder Unwert sich wesentlich leichter und rascher ein Urteil gewinnen
lässt, wenn man sie mit dem bereits Dagewesenen aus verwandten
Gebieten in Vergleich ziehen kann.

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