Titel: | Ueber den Kravogl'schen Elektromotor und über die Berechnung der Nutzeffecte elektromagnetischer Maschinen im Allgemeinen; von Dr. A. v. Waltenhofen, Professor am Polytechnicum zu Prag. |
Fundstelle: | Band 188, Jahrgang 1868, Nr. LXXXV., S. 345 |
Download: | XML |
LXXXV.
Ueber den Kravogl'schen Elektromotor und über die Berechnung der Nutzeffecte
elektromagnetischer Maschinen im Allgemeinen; von Dr. A. v. Waltenhofen, Professor am Polytechnicum zu Prag.
v. Waltenhofen, über den Kravogl'schen Elektromotor und über die
Berechnung der Nutzeffectes der elektromagnetischen Maschinen.
Im Jahrgang 1867 dieses Journals, Bd. CLXXXIII S. 417, habe ich eine Abhandlung
„über eine neue elektromagnetische Maschine und über die Beurtheilung
des Nutzeffectes und der Betriebskosten solcher Maschinen im
Allgemeinen"“ veröffentlicht. Der Aufsatz enthält die Ergebnisse der
Versuche, welche ich mit dem vom Mechaniker Kravogl in
Innsbruck construirten und nach Paris zur Ausstellung gebrachten Elektromotor
vorgenommen hatte. Zugleich habe ich in jenem Aufsatze gezeigt, wie man bei der
Bestimmung der Nutzeffecte solcher Maschinen überhaupt vorgeht, indem ich dabei das
Princip im Auge behielt, welches den wenigen bisher vorliegenden Bestimmungen dieser
Art, von welchen ich jene von William Petrie namentlich
angeführt habe, zu Grunde gelegt worden ist.
Ich hatte dabei zunächst die Absicht, Solchen, welche nicht Physiker von Fach sind,
eine klare Einsicht in die bei den Bestimmungen solcher Nutzeffecte maßgebenden
Verhältnisse zu eröffnen und diese Principien und ihre Nützlichkeit bei allen die
elektromagnetischen Maschinen betreffenden Fragen in weiteren Kreisen bekannt zu
machen, was bis dahin meines Wissens nicht geschehen war, indem die Mittheilungen,
welchen wir Aufschlüsse über die bisherigen Leistungen elektromagnetischer Maschinen
entnehmen können, nur Zahlenresultate, aber keine allgemeinen Formeln oder Lehrsätze
enthalten, so daß nur der Physiker von Fach darüber in's Klare kommen kann, welche
Gesetze und Rechnungen zu den mitgetheilten Resultaten geführt haben.
Die vielen beifälligen Urtheile, welche mir über meine Arbeit zugekommen sind,
berechtigen mich auch zur Annahme, daß es mir gelungen ist, dem Zwecke, den ich
dabei im Auge hatte, zu entsprechen.
Mittlerweile ist der Kravogl'sche Elektromotor, dessen
Untersuchung die nächste Veranlassung zu dieser Arbeit war, von Sr. Majestät für das Wiener
Polytechnicum angekauft und daselbst von Hrn. Professor Pierre neuerdings in Bezug auf seine Leistungsfähigkeit untersucht worden,
worüber ein kurzer Bericht im akademischen „Anzeiger“ vom 26.
März d. I. erschienen ist.
In diesem Berichte wird nun — nebst einer speciellen Einwendung, die ich
später aufklären werde — im Allgemeinen ein anderes Princip zur Bestimmung
der Nutzeffecte elektromagnetischer Maschinen aufgestellt.
Pierre will nämlich bei der Berechnung des theoretischen
Effectes nicht, wie ich es gethan habe, den Strom während des
Ganges der Maschine, den ich „Arbeitsström“ nenne,
sondern den Strom bei stillstehender Maschine — wir wollen ihn
„Ruhestrom“ nennen — zu Grunde gelegt wissen, indem
er gegen die Berechnungsart nach meiner Formel:Siehe meine Eingangs citirte Abhandlung S. 419.
a = kη . ns,
wobei k = 0,0008784, s der Arbeitsstrom, n die
Anzahl und η die elektromotorische Kraft der Batterie-Elemente ist,
die Einwendung erhebt, daß es wegen der Rückwirkung des inducirten Gegenstromes,
welche während des Ganges der Maschine stattfindet, unzulässig sey für η den
vollen Werth der ursprünglichen elektromotorischen Kraft der
Batterie-Elemente beizubehalten.Oder, was dasselbe ist, den Werth e = nη für die elektromotorische Kraft der
Batterie.
Diese Einwendung könnte leicht zu allerlei Zweifeln über den richtigen Weg bei
Bestimmung der Nutzeffecte und über die Zulässigkeit der bisher gangbaren und von
mir auf bestimmte Formeln zurückgeführten Berechnungsart Anlaß geben; es könnten
sogar Manche, um dieser Unsicherheit zu entgehen, es in der That vorziehen den
Ruhestrom anstatt des Arbeitsstromes bei Bestimmung von Nutzeffecten zu Grunde zu
legen und damit die Vortheile aufzugeben, welche — wie ich sogleich zeigen
werde — die von mir beibehaltene Berechnungsart gewährt.
Ich habe mir daher die Aufgabe gestellt, in diesem Aufsatze, welcher gewissermaßen
ein Supplement meiner ersten Abhandlung über diesen Gegenstand bilden soll, den
Nachweis zu liefern, daß das von mir vorgetragene Princip die Nutzeffecte
elektromagnetischer Maschinen zu berechnen, nicht nur dasjenige ist, welches die
Literatur der in dieser Richtung vorliegenden praktischen Arbeiten für sich hat,
sondern auch vom Standpunkte der wissenschaftlichen Theorie betrachtet als
vollkommen correct erscheint.
Ich werde zeigen, daß man dieses Princip, weil es eben bisher immer als Grundlage
gedient hat, nothwendig beibehalten muß, wenn überhaupt neuere Bestimmungen über die
Leistungen elektromagnetischer Maschinen mit älteren vergleichbar seyn sollen;
während man sich durch Einführung des Ruhestromes bei solchen Berechnungen nicht nur
der Erreichung dieses Zweckes begeben, sondern auch eines Verfahrens bedienen würde,
welches keinen Anhaltspunkt zur Beurtheilung der Betriebskosten darbietet und daher
für praktische Zwecke schon deßhalb nicht geeignet ist.
Was wir über die bisherigen Leistungen elektromagnetischer Maschinen vorfinden, sind
Vergleichungen des bei einem bestimmten Zinkverbrauch erhaltenen Arbeitseffectes mit
der Arbeitsgröße, welche demselben Zinkquantum vermöge der seiner Consumtion in der
gegebenen Batterie entsprechenden Wärmeentwickelung angemessen wäre. Daß dabei einem
und demselben Zinkquantum, je nachdem es in Ketten von verschiedener chemischer
Anordnung und elektromotorischer Kraft consumirt wird, ungleiche Effecte
entsprechen, hat schon 1842 JacobiUeber den gegenwärtigen Zustand der Versuche mit elektromagnetischen
Maschinen, im polytechn. Journal Bd. LXXXV S. 437. hervorgehoben
und dabei das Verhältniß zwischen der Grove'schen und Daniell'schen Kette auf 1¾ geschätzt. William
PetrieUeber das elektrodynamische Aequivalent und über eine feste Scala der
elektromotorischen Kraft in der Galvanometrie.Ueber die Anwendung der Elektricität und Wärme als bewegende Kräfte. Aus dem
Englischen im polytechn. Journal Bd. CXIX S. 424 und 426., nach
dessen Bestimmungen elektromotorischer Kräfte jenes Verhältniß sich sehr nahe auf
5/3 stellt, geht von dem Zinkquantum aus, welches per
Stunde erforderlich wäre, um durch seine Consumtion in der Daniell'schen Kette die einer Pferdekraft entsprechende Wärmemenge zu
entwickeln, und vergleicht damit die wirkliche Zinkconsumtion der
elektromagnetischen Maschine per Stunde und Pferdekraft,
wobei er zu dem Resultate gelangt, daß die besten elektromagnetischen Maschinen 1/38
bis 1/32 des theoretischen Effectes liefern. Offenbar auf denselben Principien
beruhen die von Joule und ScoresbyPolytechn. Journal Bd. CV S. 153. gegebenen
Vergleichungen der Leistungsfähigkeit elektromagnetischer Maschinen, des Dampfes und
der Pferde. Doch müssen die sehr günstigen Angaben über die Nutzeffecte der
elektromagnetischen Maschinen (über 50 Proc.) auf unzuverlässigen Daten beruhen, da
doch wesentlich verbesserte neuere Maschinen, wie z. B. die Stöhrer'sche, weit weniger leisten. Dasselbe Bedenken muß gegen die von
GrovePolytechn. Journal Bd. XCII S. 136.
in seinem Berichte über
die Kosten der elektromagnetischen Triebkraft besprochenen Angaben von Botto erhoben werden, der den Zinkbedarf in der
Platinkette per Pferdekraft für 24 Stunden auf 45 Pfd.
angibt, während HuntPolytechn. Journal Bd. CXVIII S. 26. in seinem
Vortrage über die Anwendung des Elektromagnetismus als Triebkraft den angeführten
Versuchen, aus welchen sich unter Voraussetzung Grove'scher Ketten ein durchschnittlicher Nutzeffect von nahezu 15 Proc.
ergeben würde, keine Angaben über die angewendeten Ketten beifügt.
Da sonach die Mittheilungen William Petrie's offenbar als
die verläßlichsten erscheinen, habe ich dieselben bei meiner Beurtheilung der Kravogl'schen Maschine als Basis der Vergleichung mit den
bisherigen Leistungen solcher Maschinen benutzt und auch das Princip beibehalten,
nach welchem Petrie die Nutzeffecte bestimmt hat. Es ist
das oben angeführte Princip der Vergleichung des wirklichen Effectes mit dem
mechanischen Aequivalente der durch die Zinkconsumtion in der angewendeten Batterie
bedingten Wärmeentwickelung. Daß Petrie den Nutzeffect so
aufgefaßt hat, darüber lassen die oben citirten Arbeiten keinen Zweifel, indem er
einerseits den von ihm sogenannten „elektrodynamischen Effect“
dem Producte der Stromstärke und elektromotorischen Kraft proportional fetzt und zu
dem Satze gelangt, daß eine Pferdekraft diejenige „theoretische oder
absolute Kraft“ ist, welche ein elektrischer Strom besitzt, der sich
durch stündlichen Verbrauch von 1,56 Pfund Zink in einer Daniell'schen Batterie gebildet hat, und andererseits damit die
beobachtete effective Zinkconsumtion per Pferdekraft
vergleicht.
Ist dasselbe Princip der Nutzeffectsbestimmung bei den anderen oben citirten Arbeiten
über elektromagnetische Maschinen auch nicht überall mit Klarheit ausgesprochen, so
entnimmt man doch aus den für die theoretischen Effecte angesetzten Zahlen, daß man
von denselben Grundsätzen ausgegangen ist, oder findet wenigstens die mechanische
Leistung mit der effectiven Zinkconsumtion verglichen. Wenn ich noch beifüge, daß
auch in Marie-Davy's Arbeit:Die Fortschritte der Physik, dargestellt von der physikalischen Gesellschaft
zu Berlin, Jahr 1861.
„sur I'emploi de l'électricité comme
moteur“ offenbar dieselbe Berechnungsart der Nutzeffecte
elektromagnetischer Maschinen nachweisbar ist, so kann ich wohl sagen, daß diese Berechnungsart die bisher gangbare gewesen ist, und
daß es daher schon aus diesem Gesichtspunkte zweckmäßig ist, sie beizubehalten,
wenn man den Maaßstab zur Vergleichung
neuerer Elektromotoren mit den bekannten Leistungen älterer
Maschinen dieser Art nicht will abhanden kommen lassen.
Hält man dieses Princip fest, so läßt sich leicht zeigen, daß es zu denselben Formeln
führt, die ich in meiner ersten Abhandlung über diesen Gegenstand auf einem anderen
Wege abgeleitet habe, und welche zugleich den Schlüssel zu den älteren auf Grundlage
desselben Principes durchgeführten Berechnungen an die Hand geben.
Es ist bereits oben bemerkt worden, daß einer und derselben Zinkconsumtion ungleiche
Wärmeentwickelungen und somit auch ungleiche mechanische Effecte entsprechen, je
nachdem die Zinkconsumtion in Ketten von verschiedener elektromotorischer Kraft
stattfindet. So bedingt z. B. die Consumtion von 1 Kilogramm Zink in der Grove'schen Kette eine Wärmeentwickelung, welche 1287
Kilogramme Wasser um einen Grad zu erwärmenAls Wärmeeinheit dient bekanntlich die zur Erwärmung der Gewichtseinheit
Wasser von 0° auf 1° erforderliche Wärmemenge.
vermag, während dieselbe Zinkconsumtion in der Daniell'schen Kette nur 772 solche Wärmeeinheiten entwickelt.Diese Zahlen, oder vielmehr die genaueren 1287,5 und 772,5, beziehen sich auf
meine absoluten Messungen der elektromotorischen Kraft der Daniell'schen Kette (Polytechn. Journal Bd. CLXXXIII S.
204). Diese auf verschiedenen Wegen nachgewiesene
Thatsache hat ihren Grund vornehmlich in dem Umstände, daß in der Daniell'schen Kette nicht nur Zink consumirt, sondern
zugleich auch Kupfer ausgefällt und durch letzteren Vorgang ein Theil der durch die
Zinkconsumtion freiwerdenden Wärme wieder gebunden wird.
Es ist hier nicht der Ort auf diesen Gegenstand näher einzugehen; ich will nur daran
erinnern, daß im Allgemeinen die der Gewichtseinheit Zink in einer gegebenen Kette
entsprechende Wärmeentwickelung durch die Gesammtheit aller in dieser Kette
stattfindenden chemischen Processe bestimmt wird. Dasselbe gilt folglich auch von
dem der Gewichtseinheit Zink entsprechenden mechanischen Effecte, den man einfach
findet, wenn man die besagte, der Gewichtseinheit Zink entsprechende, auf eine
gleiche Gewichtseinheit Wasser bezogene Wärmemenge, die wir künftighin immer mit
ϧ bezeichnen wollen, mit dem mechanischen Aequivalente der Wärme, welches auf
gleiches Gewicht und die Hubhöhe eines Meters bezogen = 423,55 ist, multiplicirt.
Bezeichnet man diese Zahl mit μ, so stellt also ϧμ den der
Gewichtseinheit Zink entsprechenden mechanischen Effect vor. Erwägt man endlich, daß
die Jacobi'sche Stromeinheit in jeder Zelle per Secunde 0,0322 Milligramme = 322 . 10-10 Kilogramme Zink consumirt und setzt man 322 . 10-10 = ζ, so stellt das Product ζ .
ϧ . μ offenbar den mechanischen Effect in Kilogrammetern vor, welcher
der Zinkconsumtion entspricht, die bei der Stromstärke = 1 in jeder Zelle per Secunde stattfindet, das heißt, die Anzahl von
Kilogrammetern, welche die durch die besagte Zinkconsumtion erzeugte Wärme binnen
derselben Zeit einer Secunde verrichten kann. Denkt man sich nun eine Batterie von
n Elementen, welche mit der Stromstärke s arbeiten, so wäre die Arbeit a
per Secunde offenbar
a = ns . ζ ϧ μ
In meiner ersten Abhandlung habe ich für dieselbe Größe die Formel
a = ns .
kη
aufgestellt, wobei η die elektromotorische Kraft eines
Elementes, nach Jacobi-Siemens'schen Einheiten gemessen, vorstellt.
Um die Richtigkeit der Formel a = ns . kη auch nach den soeben
entwickelten Principien nachzuweisen, kommt es also darauf an zu zeigen, daß in der
That
k η = ζ ϧ
μ
Ist.
Dieser Beweis ergibt sich einfach aus einem bekannten Satze der mechanischen Theorie
der Elektrolyse, welcher lautet:
„Wenn man die Weber'schen Maaßeinheiten zu
Grunde legt, wird die den chemischen Processen in einer geschlossenen Kette für
die Stromeinheit binnen der Zeiteinheit entsprechende Arbeit durch dieselbe Zahl
ausgedrückt, wie die elektromotorische Kraft.“
Siehe Bosscha: „über die mechanische
Theorie der Elektrolyse, in Poggendorff's Annalen
Bd. CI S. 517.
Nennt man daher die elektromotorische Kraft nach Weber'schem Maaße E, beträgt ferner die Masse des
consumirten Zinkes für die Weber'sche Stromeinheit per Secunde und Zelle Z
Milligramme, bezeichnet man das auf die Hubhöhe eines Millimeters bezogene
mechanische Aequivalent der Wärme mit M und die in
Millimetern ausgedrückte Acceleration der Schwere mit G,
so ist die in obigem Lehrsatze besagte Arbeit offenbar
Z . ϧ . M . G,
wobei ϧ die bereits oben angegebene Bedeutung hat und
zu berücksichtigen ist, daß die Weber'sche Arbeitseinheit
der Hebung der mit der Acceleration eines Millimeters gravitirenden Masse eines Milligrammes
entspricht. Nach obigem Lehrsatze besteht also die Relation
E = Z . ϧ . M . G.
Dabei ist Z aus Versuchen bekannt = 0,0388, somit = 1,05
× 1000 × 1000ζ;Die Zahl 1,05 ist der Quotient der Weber'schen
durch die Jacobi'sche Stromeinheit.
M vermöge der gegebenen Definition = 423550, somit =
1000μ; G bekanntlich = 9810. Aus der Vergleichung
der Weber'schen Strom- und Widerstandseinheiten
mit den Jacobi-Siemens'schen geht endlich hervorSiehe meine oben citirte Abhandlung über die elektromotorischen
Kräfte.
E = 95 . 108/1,05 η.
Substituirt man diese Werthe in obiger Gleichung, so erhält man
Textabbildung Bd. 188, S. 351 also
Textabbildung Bd. 188, S. 351
Die Ausführung dieser Rechnungen gibt 0,0008784η = ζ . ϧ
μ wobei man in der Zahl 0,0008784 den Werth von k
in meinen Formeln erkennt, weßhalb in der That
k η = ζ ϧ
μ
was zu beweisen war.
Die mechanische Theorie der Elektrolyse führt daher zu
denselben Formeln, die ich in meiner ersten Abhandlung über die Bestimmung der
Nutzeffecte elektromagnetischer Maschinen auf einem anderen Wege abgeleitet
habe, und behebt die dagegen gemachte Einwendung wegen des in Rechnung zu
bringenden Werthes der elektromotorischen Kraft. Der inducirte Gegenstrom compensirt
eben nur einen Theil des Ruhestromes, kann aber offenbar auf die Wärmemenge
ϧ, welche der Consumtion der Gewichtseinheit Zink entspricht, keinen Einfluß
haben. Es bleibt daher das Product ζ . ϧ . μ, worin ζ
und μ selbstverständlich constante Größen sind, unverändert, somit auch das
kη = ζ . ϧ . μ in der
Formel
a = ns .
kη,
deren Richtigkeit daher unzweifelhaft nachgewiesen ist. Die
Nichtigkeit der darauf beruhenden Berechnungsart der Nutzeffecte ergibt sich sofort
von selbst.
Die gegen diese Berechnungsart gemachte Einwendung, daß ich bei Berechnung der theoretischen
Effecte die ganze elektromotorische Kraft der Batterie — ohne Rücksicht auf
den Gegenstrom des Motors — in Rechnung gebracht habe, beruht gewissermaßen
auf einem Mißverständnisse meiner ersten Abhandlung und des darin angewendeten
Principes. Es ist nämlich unter dem theoretischen Effecte, wie ich ihn aufgefaßt
wissen wollte, und wie er meines Wissens auch bisher bei der Berechnung der
Nutzeffecte elektromagnetischer Maschinen stets als Grundlage gedient hat, das
mechanische Aequivalent des Arbeitsstromes nicht in dem Sinne zu verstehen, daß
dabei die Gesammtheit der im Schließungskreise wirksamen
elektromotorischen Kräfte, mit Inbegriff des Motors selbst, in Betracht käme. Dieß
würde voraussetzen, daß man die Batterie und den Motor
mit seinen inducirten Gegenströmen zusammengenommen als die
zum Betriebe dienende Stromquelle, um deren theoretischen Effect es sich
handelt, betrachten wollte. In diesem Sinne hätte man es freilich nicht bloß mit der
elektromotorischen Kraft der Batterie, sondern mit der Differenz der
elektromotorischen Kräfte der Batterie und des Motors zu thun. Diese Auffassung ist
aber im Widersprüche, nicht nur mit der bisher üblichen Beurtheilung der Nutzeffecte
elektromagnetischer Maschinen, sondern auch mit den Anforderungen, die man an ein Princip stellen muß, welches hauptsächlich den
Zweck hat, einen sicheren Maaßstab zur Berechnung der Betriebskosten an die Hand
zu geben. Denn, wenn es auch immer möglich wäre, die elektromotorische
Kraft des inducirten Gegenstromes durch Vergleichung des Ruhestromes und des
Arbeitsstromes zu ermitteln, was jedoch wegen der unbekannten Widerstandsänderungen,
die bei der Bewegung des Motors unzweifelhaft eintreten, nicht praktisch ausführbar
ist, so würden doch die mit Einrechnung dieser elektromotorischen Kraft berechneten
theoretischen Effecte dem in der Batterie stattfindenden Materialverbrauche, der für
die Betriebskosten maßgebend ist, nicht proportional seyn. Geht man aber in
Anbetracht der durch die Widerstandsänderungen bedingten Schwierigkeiten (welche
auch einer Berechnung der theoretischen Effecte nach der FormelSiehe meine erste Abhandlung, polytechn. Journal Bd. CLXXXIII S.
419.
a = k s2w im Wege stehen
würden) gar nicht darauf ein, sondern benutzt man, nach Pierre, den Ruhestrom als Basis des theoretischen Effectes, so entspricht
der so berechnete theoretische Effect, wie ich bereits angedeutet habe, einem
Materialverbrauche, der beim Betriebe der Maschine in der That
nicht stattfindet und überdieß als constant angenommen wird, während der
wirklich stattfindende Materialverbrauch nach Maaßgabe der Geschwindigkeit und
Belastung der Maschine veränderlich ist und stets durch den Arbeitsstrom angezeigt
wird, der sich sonach offenbar als das beste Maaß des theoretischen Effectes und der
Betriebskosten darbietet.
Es sind mir auch keine Arbeiten bekannt, bei welchen man den Ruhestrom der
Untersuchung der Leistungen elektromagnetischer Maschinen zu Grunde gelegt
hätteDie Jacobi'sche Theorie behandelt die theoretische
Arbeit (und zwar nur für den Fall des Arbeitsmarimums) mit Rücksicht auf
gewisse Constanten des Motors, also nicht unabhängig von der Beschaffenheit
desselben und somit auch in einem ganz anderen Sinne., was aus
den bereits angeführten Gründen wohl erklärlich ist, abgesehen von den
Schwierigkeiten einer sicheren Messung des Ruhestromes bei den oft allzu großen
Unregelmäßigkeiten in den localen Widerständen des Commutators.
Besser als der Ruhestrom würde sich das Arbeitsäquivalent der absoluten
Verbrennungswärme des durch den Arbeitsstrom consumirten Zinkquantums, ohne
Rücksicht auf die elektromotorische Kraft der Batterie, der Berechnung der
Nutzeffecte zu Grunde legen lassen; doch würden, gegenüber den so berechneten
Nutzeffecten, Batterie und Motor gewissermaßen als ein Ganzes zu betrachten seyn,
weil ja demselben Zinkquantum in verschiedenen Batterien ungleiche
Wärmeentwickelungen entsprechen. Uebrigens weicht die absolute Verbrennungswärme des
Zinkes (nach Favre und Silbermann 1292) von jener in der Grove'schen
Kette (1287) so wenig ab, daß man bei Zugrundelegung der ersteren fast genau zu
denselben Zahlen für die Nutzeffecte gelangt, wie bei Anwendung meiner Formeln unter
Voraussetzung einer Grove'schen Kette.
Was insbesondere den Kravogl'schen Elektromotor betrifft,
für welchen ich in meiner ersten Abhandlung Nutzeffecte von 14 bis 25 Proc. (mit
Weglassung der Decimalen unter 0,5) nachgewiesen habe, gelten dieselben ganzen
Zahlen auch für die auf Grundlage der absoluten Verbrennungswärme des Zinkes
berechneten Nutzeffecte. Es ist von Interesse diese Zahlen, welche also die höchste
bis jetzt erreichte Leistung einer elektromagnetischen Maschine auf ¼ des
theoretischen Effectes herausstellen, mit dem auf die absolute Verbrennungswärme der
Kohle bezogenen Nutzeffecte der besten Dampfmaschinen zu vergleichen, wobei ich J.
G. Bernoulli's AngabenVademecum des Mechanikers, 7. Auflage S. 341 und 375. zu Grunde
lege. Nach diesen wäre die Heizkraft der gewöhnlichen Steinkohle = 6000 und der Kohlenbedarf
der besten Hochdruckmaschinen mit Expansion und Condensation = 2½ Kilogramme
per Pferdekraft und Stunde anzunehmen. Dividirt man
nun den theoretischen EffectDie gewöhnliche Berechnungsart des theoretischen Effectes einer Dampfmaschine
beruht bekanntlich auf anderen Grundlagen und stellt den Nutzeffect viel
größer heraus. Dieß würde auch schon der Fall seyn, wenn man den
Wärmeverlust in der Kesselfeuerung (nach J. G. Bernoulli ⅓ bis ½) von der Heizkraft in Abzug
brächte. 2,5 × 6000 × 423,55 durch den wirklichen
75 × 60 × 60, so erhält man 23,53. Die besten Dampfmaschinen liefern
also etwa 1/24 des theoretischen Effectes, etwas mehr als 4 Procent, und würden
daher aus diesem Gesichtspunkte betrachtet, den
elektromagnetischen Maschinen weit nachstehen. — Ganz anders stellt sich das
Verhältniß in ökonomischer Hinsicht. Wie ich in meiner
ersten Abhandlung bereits nachgewiesen habe, würden die Kosten einer
elektromagnetischen Maschine von 25 Proc. Nutzeffect per
Pferdekraft und Stunde mindestens 1⅓ Thaler betragen, wenn nur der
Materialverbrauch gerechnet wird, während die gesammten Betriebskosten einer
gleichen Dampfkraft für die gleiche Zeit auf weniger als den zwanzigsten Theil davon
veranschlagt werden.Siehe die Angaben im polytechn. Journal Bd.
CLVI S. 392 und Bd. CLVII S.
326.
Daß es, um günstigere Resultate bezüglich des Kostenpunktes bei den
elektromagnetischen Maschinen zu erzielen, nach dem von Kravogl in der Construction der Maschine selbst gemachten Fortschritte,
vor Allem auf eine Verbesserung unserer Batterien
ankommt, und welche Verhältnisse dabei im Auge zu behalten sind, habe ich bereits in
meiner früheren Abhandlung erörtert.
Bezüglich meiner Untersuchung des Kravogl'schen Motors
dürften noch einige Daten von Interesse seyn, die ich in jener Abhandlung nicht
angeführt habe. Der Widerstand eines (einfachen) Elementes meiner Batterie betrug
durchschnittlich 0,3 Siemens-Einheit. Der
Widerstand des Motors zeigte sich bei verschiedenen Stellungen des Commutators sehr
verschieden; als Durchschnittszahl ergab sich 1,3 Siemens-Einheiten. Wollte man mit Benutzung dieser, wie gesagt, sehr
unsicheren Zahlen nach der Formel a = k s2w die theoretischen Effecte berechnen, so würden sich
aus meinen Bestimmungen der Arbeitsleistungen des Apparates Nutzeffecte zwischen
nahezu 19 und 48 Proc. ergeben. Uebrigens wäre eine solche Bestimmung der
Nutzeffecte um so weniger zulässig, als der Widerstand des in Bewegung begriffenen
Apparates sicher ein anderer ist als der des stillstehenden, und überdieß noch mit
der Geschwindigkeit
veränderlich; abgesehen davon, daß diese Methode von der bisher gangbaren auch im
Principe wesentlich verschieden wäre.
Somit glaube ich nach allen Richtungen nachgewiesen zu haben, daß meine
Berechnungsart der Nutzeffecte ganz entschieden die praktischeste und zugleich eine solche ist, gegen deren wissenschaftliche
Begründung und Correctheit sich gar nichts einwenden läßt.
Im Eingange seines oben citirten Aufsatzes bemerkt Pierre,
daß die in meiner Abhandlung Seite 428 beim Versuche Nr. 9 angegebenen Zahlen nicht
richtig seyn können, da die darin angesetzten Versuchsdaten einen Nutzeffect von 27
Proc. statt des angegebenen von 17 Proc. ergeben würden. Hierüber kann ich zur
Aufklärung bemerken, daß bei diesem Versuche — wie meine Aufschreibungen
ausweisen — die Batterie nicht wie bei den übrigen Versuchen zu 6
Doppelelementen, sondern zu 12 einfachen Elementen combinirt war. Mit
Berücksichtigung dieses Umstandes stellen sich die von mir angegebenen Zahlen als
richtig heraus, und ist eben nur die bezügliche Anmerkung beim Abschreiben des
Manuscriptes weggeblieben.
Ausgehend von dem bekannten Satze, daß der Arbeitsstrom beim Maximum des Nutzeffectes
die Hälfte des Ruhestromes ist, versuchte Pierre eine
beiläufige Bestimmung des Nutzeffectes, bezogen auf den Ruhestrom. Es ergeben sich
dabei Werthe zwischen 5 und 12½ Proc. (Im citirten Aufsatze steht 17½
Proc., was offenbar ein Druckfehler ist.) Diesem Ergebnisse ist die Bemerkung
beigefügt, daß die so berechneten Nutzeffecte der Kravogl'schen Maschine immer noch viel bedeutender sind als die, welche an
elektromagnetischen Maschinen anderer Construction bisher beobachtet wurden. Da
jedoch über die letzteren meines Wissens keine Daten vorliegen, die auch auf Ruhestrom bezogen und somit hier unmittelbar
vergleichbar wären, so muß man vielmehr sagen: daß die auf Ruhestrom
bezogenen Nutzeffecte der Kravogl'schen Maschine sogar
größer sind als die auf Arbeitsstrom bezogenen Nutzeffecte der älteren
Elektromotoren, für welche, hätte man sie auch auf Ruhestrom bezogen,
selbstverständlich noch viel kleinere Werthe herausgekommen wären.
Die sehr sinnreiche Ginrichtung, welche diese große Ueberlegenheit der neuen Maschine
bedingt, ist zum Theile schon aus den Pariser AusstellungsberichtenBericht vou Militzer, mit schematischer Abbildung
der Kravogl'schen elektromagnetischen
Kraftmaschine, S. 1 in diesem Bande des
polytechn. Journals (erstes Aprilheft 1868). A. d. Red.
ersichtlich. Eine näher eingehende Erörterung wird
Pierre's Abhandlung enthalten, von welcher der mehrfach
citirte Aufsatz einen Auszug bildet.
Die dadurch angeregte Discussion wird nicht verfehlen der interessanten Frage wegen
Bestimmung der Nutzeffecte einige Aufmerksamkeit zuzuwenden und in weiteren Kreisen
ein richtiges Urtheil über Gegenwart und Zukunft des „Elektromagnetismus
als Triebkraft“ zu verbreiten. — Möge es mir gelungen seyn mit
den Abhandlungen, in welchen ich die bisher angewendete
Nutzeffects-Berechnung zuerst auf bestimmte Formeln zurückgeführt und nach
dem neueren Standpunkte der Wissenschaft beleuchtet, sowie das bisher Geleistete mit
den nöthigen Literaturnachweisungen übersichtlich gemacht habe, dazu einen
nützlichen Beitrag zu liefern.
Prag, den 30. April 1868.