Erwärmung von Motoren bei aussetzendem Betrieb. Von Dipl.-Ing. Alexander Brückmann, Frankfurt a. M. (Fortsetzung von S. 475 d. Bd.) Erwärmung von Motoren bei aussetzendem Betrieb. Experimenteller Teil II.1. Versuche am Hauptstrommotor. Aussetzender Betrieb der Spulen. Das auf S. 475 beschriebene Diagramm ist in Fig. 18 für die Spulen durchgeführt. Die aus ihm ermittelten Werte sind, da \frac{T_a}{T_r}=1 ist, unmittelbar zu verwenden. Sie ergeben sich wie aus Tab. 1 ersichtlich: Tabelle 1. Belastungin Amp. 15 18 20 22 24 26 28 30 \frac{a}{r} ∞ 2,4 1,3 0,87 0,645 0,513 0,414 0,294 Textabbildung Bd. 323, S. 487 Fig. 18.Diagramm zum aussetzenden Betrieb für die Spulen. Mit diesen Werten von \frac{a}{r} wurden für verschiedene Arbeitszeiten Versuchsreihen aufgenommen und zwar unter Zugrundelegen der Werte Tab. 2: Die durch die Versuche der beiden ersten Reihen für a = 1 Minute und a = 5 Minuten gemessenen Punkte fallen so nahe an die Dauerlastkurve, daß eine tabellarische Zusammenstellung eine deutlichere Uebersicht gibt, als eine zeichnerische, es ist daher von einer solchen Abstand genommen. In Tab. 3 sind die Versuchsergebnisse zusammengestellt. Die erste Spalte enthält die Versuchsdauer, nach deren Verlauf die Ablesung erfolgte. Die zweite Spalte enthält die Mittelwerte des Widerstandes der Spulen in Ohm × 10– 3 bei Dauerlast, die folgenden Spalten die Mittelwerte des Widerstandes der Spulen bei den angegebenen Belastungen in Ohm × 10– 3 bei aussetzendem Betrieb. Tabelle 2. Belastungin Amp. für a = 1 Minute      r = für a = 5 Min.      r = für a = 10 Min.      r = 18 0' 25'' 2' 5'' 4' 10'' 20 0' 46'' 3' 50'' – 22 1' 9'' 5' 45'' 11' 30'' 24 1' 33'' 7' 45'' – 26 1' 57'' 9' 45'' 19' 30'' 28 2' 25'' 12' 6'' – 30 3' 24'' 17' 0'' 34' 0'' \frac{a}{T} 0,0133 0,0666 0,1333 Tabelle 3. a = 1 Minute Dauerdes Ver-suchs inStd. u.Min. Dauer-last Amp. Belastungsstrom 18 20 22 24 26 28 30 000 615 620 615 620 620 618 617 619 015 649 653 650 652 651 650 651 645 030 668 674 675 675 670 673 678 668 045 688 692 690 693 690 690 692 683 100 705 705 700 708 702 704 705 690 115 717 717 714 717 714 720 718 719 130 724 726 710 727 724 730 728 715 145 732 734 734 734 730 732 738 725 200 739 738 734 739 739 740 741 734 215 745 – – – 745 747 744 739 230 750 – – – 747 752 746 742 245 754 – – – – – – 748 300 756 – – – – – – 752 für a = 5 Minuten 000 615 618 619 620 613 615 618 618 015 649 652 654 656 660 645 645! 650 030 668 672 675 670 688 672 671 683 045 688 692 689 692 694 694 694 687 100 705 705 709 708 699 706 710 692 115 717 718 725 716 706 716 726 718 130 724 727 728 735 719 731 745 720 145 732 736 738 – 734 736 738 717 200 739 739 748 – 750 741 732 735 215 745 – 750 – 744 751 731 740 230 750 – 759 – 746 758 744 726 245 754 – – – 749 762 754 751 300 756 – – – 758 765 757 745 Textabbildung Bd. 323, S. 488 Fig. 19.Thermometerablesungen (Spulen) aussetzender Betrieb II, a = 5 Minuten. Zeit in Stunden und Minuten. Textabbildung Bd. 323, S. 488 Fig. 20.Aussetzender Betrieb III Spulen, a = 10 Minuten. Zeit in Stunden und Minuten. Die in den Tabellen sich zeigenden Abweichungen sind wohl zum Teil Meßfehler. Zum großen Teil jedoch sind sie dadurch begründet, daß die Messungen in den Pausen vorgenommen sind, um gleichzeitig auch das Verhalten des Ankers untersuchen zu können. Je nach der Größe der Periode a + r fallen daher die Messungen, die in Zeiträumen von je 15 Minuten erfolgten, in verschiedene Zeitpunkte der Pause, und man erhält am Anfang der Pause einen hohen, gegen Schluß einen niedrigen Wert. Für a = 5 Minuten und die Belastungen 26, 28 und 30 Amp. sind in Fig. 19 die Thermometerablesungen an den Spulen in Abhängigkeit von der Versuchszeit unter Zugrundelegung der auf S. 487 aufgeführten Werte von a und r dargestellt, und als ausgezogene Kurve die Thermometerablesung bei Dauerlast (15 Amp.) aufgetragen, um zu zeigen, daß auch die Thermometermessungen des aussetzenden Betriebes, die im allgemeinen nur zur vergleichsweisen Kontrolle aufgenommen wurden, sich den Messungen bei Dauerlast anschließen. Für die Versuchsreihe mit a = 10 Minuten wurden die Zeitabschnitte von 15 Minuten für die Messungen aufgegeben und jedesmal am Anfang und Ende einer Arbeitszeit gemessen. Die auf diese Weise erhaltenen Zickzackkurven für die Belastungen von 18, 22, 26 und 30 Amp., die die tatsächlich eintretenden Temperaturschwankungen mit großer Annäherung wiedergeben dürften, sind in Fig. 20 aufgetragen. Zugleich ist bei diesen Kurven, wie überhaupt in der Folge, von einer Umrechnung der Widerstandswerte in Temperaturgrade Abstand genommen, da diese proportional der Widerstandszunahme sind und es sich in der vorliegenden Arbeit nicht um absolute Temperaturerhöhungen handelt, sondern um relative, die auch durch die Widerstandszunahme angegeben werden. Die Dauerlastkurve ist durch die stark gestrichelte Linie angegeben. Man erkennt, daß die Kurven sich selbst bei der 100 v. H. betragenden Ueberlastung von 30 Amp. noch der Dauerlastkurve anpassen. Dieses Ergebnis entspricht den Voraussetzungen, da im Diagramm (Fig. 18) zur Ermittlung des Arbeitsverhältnisses die Temperaturgrade im Abstand der der normalen Dauerlast entsprechenden Endtemperatur gezogen wurde. Aussetzender Betrieb des Ankers. Neben diesen Versuchen liefen gleichzeitig, wie oben erwähnt, die Versuche über die Ankertemperatur her. Der Anker wurde also mit den gleichen Arbeitsverhältnissen betrieben wie die Spulen und mußte bei der Annahme, daß die Abkühlungskurve das Spiegelbild der Erwärmungskurve ist, die gleiche Endtemperatur wie bei Dauerlast annehmen. Textabbildung Bd. 323, S. 489 Fig. 21.Aussetzender Betrieb I Anker, a = 1 Minute. Zeit in Stunden und Minuten. Die Ergebnisse der Messungen sind in den Fig. 21, 22, 23 aufgetragen. Auch für den Anker wurden die Zeitabschnitte zwischen den Messungen zu je 15 Minuten beibehalten. Infolge der kleinen Temperaturkonstanten Hegen die Punkte, je nachdem die Messung im Anfang, in der Mitte oder gegen Ende der Pause erfolgte, in verstärktem Maße über oder unter der mittleren Kurve. Da die größeren Abweichungen eine übersichtliche Zusammenstellung der Messungen für alle drei Versuchsreihen in Form von Kurven gestatten, ist von einer tabellarischen Aufstellung Abstand genommen. Die gestrichelte Kurve in Fig. 21, 22, 23 stellt die mittlere Kurve der Erwärmung dar, die sich asymptotisch der gleichfalls gestrichelten Graden der Endtemperatur nähert. Es zeigt sich, daß der Anker bei allen drei Betriebsverhältnissen die gleiche Endtemperatur anstrebt, doch liegt diese höher als die der normalen Dauerlast. Der Wert für die normale Endtemperatur ist 51° C bezw. in Widerstandszunahme 0,113 Ω, der aus der Asymptote der Kurve sich ergebende Wert dagegen 0,176 Ω. Diese; scheinbare Abweichung ist durchaus begründet und zwar durch folgendes: Textabbildung Bd. 323, S. 490 Fig. 22.Aussetzender Betrieb II Anker, a = 5 Minuten. Zeit in Stunden und Minuten. Textabbildung Bd. 323, S. 490 Fig. 23.Aussetzender Betrieb III Anker, a = 10 Minuten. Zeit in Stunden und Minuten. In Fig. 24 ist das Diagramm für den Anker gezeichnet. Es ist dabei das umgekehrte Verfahren angewandt, wie bei dem Diagramm für die Spulen. Dort schnitten die Belastungsgeraden auf den Temperaturgeraden die Arbeitsverhältnisse ab. Hier sind die Arbeitsverhältnisse gegeben. Wir projizieren sie also auf die Belastungsgeraden und erhalten die Endtemperatur, und zwar, da das einfache Diagramm nur für das Verhältnis \frac{T_a}{T_r}=1 gilt, die Endtemperatur des dauerbelasteten Ankers, die jedoch, wie wir oben sahen, von der des aussetzend betriebenen Ankers abweicht. In der früher erhaltenen Gleichung 11 war das Verhältnis \frac{T_a}{T_r} enthalten. Sie lautete allgemein \frac{r}{a}=\frac{\tau_e-\tau}{\tau}\,\frac{T_r}{T_a}. In dem Diagramm ist nun die Voraussetzung gemacht \frac{T_a}{T_r}=1, wir erhalten also aus ihm Werte, die mit \frac{T_a}{T_r} multipliziert sind, und müssen sie, wenn dieser Quotient nicht gleich der Einheit ist, noch mit den betreffenden Wert \frac{T_a}{T_r} dividieren. Aus den Dauerversuchen für den Anker (Fig. 11, 12 Textabbildung Bd. 323, S. 490 Fig. 24.Diagramm zum aussetzenden Betrieb für den Anker. und 13) ergab sich nun ein Ta im Mittel zu 45 Minuten und Tr zu 70 Minuten, demnach \frac{T_a}{T_r}=\frac{45}{70}=0,643. Die Widerstandszunahme bei Dauerlast ist 0,113 Ω, die aus den Messungen bei aussetzendem Betrieb erhaltene 0,176 Ω. Durch Division des Wertes 0,113 mit dem Quotienten der Temperaturkonstanten ergibt sich die korrigierte Endtemperatur zu: \frac{0,113}{0,643}=0,1758\,\Omega, ein Wert, der mit dem durch Messung gefundenen übereinstimmt. Wir erkennen daraus, daß die Form der Abkühlungskurve einen wesentlichen Einfluß auf den aussetzenden Betrieb hat, so daß die von Oelschläger berechneten Tabellen die Einschränkung erfahren müssen, daß sie nur für den Fall \frac{T_a}{T_r}=1 anwendbar sind. In den späteren Versuchen wird es sich zeigen, daß bei ruhenden Spulen, die allseitig von Luft bespült sind, diese Annahme zulässig ist. Bei in Eisen eingebetteten und bewegten Spulen ist jedoch stets eine Nachprüfung der Abkühlungskurve erforderlich. (Fortsetzung folgt.)