Ein neuer stroboskopischer Schlüpfungsmesser für asynchrone Wechsel- und Drehstrommotoren

20 Pages·1904·2.191 MB·German

by  Dr.-Ing. G. Wagner (auth.)

Ein neuer
stroboskopischer Schlüpfungsmesser
für
asynchrone Wechsel- und Drehstrommotoren
von
G. Wagner
~t.:Jing.
Regierungsbauführer und Diplom-Ingenieur.
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1904
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ISBN 978-3-662-32229-1 ISBN 978-3-662-33056-2 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-33056-2
Bekanntlich rufen die mit Wechselstrom betriebenen Scheiben mit radialen Schlitzen; nach meinen Beob
Lichtquellen stroboskopische Erscheinungen hervor. In achtungen eignen sich zu jenem Zwecke am besten
der Fachliteratur ist eine Methode angegeben (Benischke, Scheiben, die nach Fig. 1 mit z schwarzen und z weißen.
Elektrotechnische Zeitschrift, 1899, Seite 142-H-!; gleich breiten Sektorenstreifen versehen sind und im
Benischke, Annalen der Physik, 1901, Vierte Folge, Lichte einer mit Wechselstrom betriebenen Lichtquelle
f>. Band, Seite 487-488), nach welche!' man kleine in gleichfiirmige Drehung versetzt werden.
Schlüpf'ungsgrade asynchroner Wechsel- und Drehstrom Zum Punkte :2 sei
motoren auf stroboskopischem Wege ermitteln kann. folgendes bemerkt:
Nach dieser Methode werden die stroboskopischen Er Am besten wahrnehm
scheinungen durch ein(~ mit radialen Schlitzen versehene har osind die strobl)s
Scheibe hervorgerufen, welche auf der w·elle des zu kopisch enEt·sche in un
untersuchenden Asynchronmotors sitzt und von einer gen im \Vechselstrom
\Vechselstrombogenlampe beleuchtet wird; Lampe und bogenlichte, weniger
Motor müssen von demselben Wechselstrom gespeist gut, aber immerhin
werden. Die angeführte Methode hat den Nachteil, daß noch deutlich er
sie, wie weiter unten gezeigt werden wird, nur zur kennbar sind sie im
Ermittlung verhH!tnismäßig kleiner Schlüpfungsgrade Lichte von Osmium
benutzt werden kann und daß das stroboskopischP lampen und g-ewöhn
Bild, welches bei der Schlüpfungsermittlung die Haupt lichen Kohlenfaden
rolle spielt, besonders bei kleiner Polzahl des zu unter
~:lühlampen(mit\Vech­
suchenden Motors und wenn zur Beleuchtung der ro selstrom betrieben).
tierenden Scheibe nur Wechselstromglühlampen zur allerdings nur dann.
Verfügung stehen, schwer bezw. überhaupt nicht mehr "-enn die Lampen ge
erkennbar ist.
ringe Leuchtkraft ha
Im Gegensatz hierzu besitzt die Methode, welche Fig. 1
ben und sie so dicht an
ich im folgenden entwickeln werde, den Vorzug, daß
den rotierenden Ge-
man nach ihr beliebig große Schlüpf'ungsgrade asyn genstnnd (Schlitzscheibe oder Streifenscheibe) gebracht
chroner vVechsel- und Drehstrommotoren mit auller werden, daß die von kontinuierlichen Lichtquellen (Tages
ordentlich großer Genauigkeit ermitteln kann und daß licht, Gaslicht usw.) herrührende Beleuchtungsintensitiit
das in Frage kommende stroboskopische Bild der ro gegenüber derjenigen der Glühlampen wesentlich znrikk
tierenden Streifenscheibe unabhüngig von der Polzahl tritt. Am schlechtesten wahmehmbnr sind die strobosk•.•
und damit auch der 'rourenzahl des zu untersuchenden pischen Erscheinung·en im Lichte n>n X emstlampen
Asynchronmotors sowohl im Wechselstrombogenlichte (mit \V ec hselstrom betrieben).
als auch im Wechselstromglühlichte stets mit Sicherheit
V ersetzt man die oben beschrie beue Streifenscheibe
zu erkennen ist.
(Fig-. 1) im Lichte einer mit Wechselstrom betriebPnen
Über die allgemeine Beziehung zwischen der Dreh
Lichtquelle, z. B. einer Wechselstrombog-enlampe in
geschwindigkeit einer rotierenden Scheibe und der
rotierende Bewegung, sn erscheinen bei bestimmten
jenigen ihres stroboskopischen Bildes befinden sich an
Tourenzahlen der Seheihr eine Heilte stroboskopischer
verschiedenen Stellen der Fachliteratur zum Teil un
Bilder, vou denen jedes einen genau bcgn'nzten Ch·
klare, zum 'reii unrichtige Angaben; es werden weiter
schwindigkeitszustnnd der rotierenden Streifenseilei I''-'
unten die betreffenden Stellen rler Fachlitemtur ;tnge
kennzeichnet. Aus der großmt Zahl tlicser struhlbku
führt und in entsprPchender IVe ise klargestellt bez"··
berichtigt werden. pischen Bilder greife ich das Bild heraus. wrlche::; ::<tet~
am deutlichsten und schiirfsten wahrnehmbar ist: e:,;
Die Wahrnehmbarkeit stroboskopischer l<~rschei­ erscheint, wenn die 'rnurenzahl der rutierenden ::-ltreil'l'll·
nungen ist allgemein abhüng·ig-:
::;eheibe
1. Von dem Aussehen des bewegten Gegenstandes,
mittels dessen die stroboskopischen Lichterscheinung·en 1) II, ÜÜ IC
dem Auge erkennbar gemacht werden.
2. Von der Art des mit Wechselstrom betriebenen ist.
Lichtes. In dieser Gleichung- bezeil'lmet 111 dil' minutlich•·
Zuni Punkte 1 sei bemerkt, daß nicht jeder Körper Umdrl'lnmgsz;thl der rotierenden Stn>ifenselwilw, .=: dio·
::;ich gleich gut zum Erkennen der ::;troboskopi::;chen Zahl ihrer ::;ehwarzen bezw. weißen Streifl'll. tr dio·
Lichterscheinungen eiguet. Benischke ven\'endet z. B. Strnmweehselz;i!Il l'ru Seknmk.
nach seiner oben schematisch angegebenen l\Iethode Bemerkt ::;ei nocll, dall iu der Fulg"l! alle Tuureu·
1.
G. Wagner, Ein neuer stroboskopischer Schlüpfungsmesser für asynchrone Wechsel- und Drehstrommotoren
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1904
2
zahlen, wenn nichts weiteres angegeben ist, sich auf lieh lichtschwach aber doch noch vollkommen deutlich
den Zeitraum einer Minute beziehen. zu erkennen; mit zunehmender Leuchtkraft der Lampen
Das durch Glchg. 1) gekennzeichnete strobosko wird die Wahrnehmbarkeit des stroboskopischen Bildes
pische Bild der rotierenden Streifenscheibe soll als das immer schlechter und bei Glühlampen von etwa 50 NK
"1 stroboskopische Hauptbild" derselben bezeichnet ist jenes stroboskopische Bild der rotierenden Streifen
werden, einmal im Gegensatz zu dem zweiten, dem scheibe nur schwer bezw. bisweilen überhaupt nicht
dritten .... dem kten stroboskopischen Hauptbilde, mehr zu erkennen. Im Lichte von Nernstlampen (mit
welche erscheinen, wenn die Tourenzahl der rotierenden Wechselstrom betrieben) selbst von geringer Leucht
Streifenscheibe kraft, ist, wie bereits oben erwähnt wurde, das 1 stro
60w boskopische Hauptbild so lichtschwach und ver
2) nk =k.--z - schwommen, daß es in der Regel nur außerordentlich
ist, fürs andere im Gegensatz zu den stroboskopischen schwer zu erkennen ist.
Zwischenbildern mit (2 k + 1) facher Streifenzahl Aus diesem Grunde kann bei praktischen Er
[(2 k + 1). z], welche zwischen den stroboskopischen mittlungen, welche sich auf das Erscheinen bezw. eine
Hauptbildern erscheinen, wenn die Tourenzahl der bestimmte Drehgeschwindigkeit des 1 stroboskopischen
Streifenscheibe Hauptbildes gründen, im allgemeinen nur däs Licht
= 60w von Wechselstrombogenlampen (beliebiger Intensität)
3) n ( 2kq+ l) 2k q+ 1 z okrdaefrt v(monit AWu escnhashemlsetr odmegrl üN:\ellranmstpleanm pgene)r inzguerr BLeeleuucchht
ist. In Glchg. 2) und 3) bezeichnet k eine beliebige tung der rotierenden Streifenscheibe Verwendung
ganze Zahl, während q (Glchg. 3) eine ganze nicht finden.
+
durch (2 k 1) teilbare Zahl vorstellt. Besonders erwähnt sei noch an dieser Stelle eine
Nicht alle der in den Gleichungen 2) und 3) ent eigentümliche Erscheinung, welche sich an dem 1 stro
haltenen stroboskopischen Bilder sind in Wirklichkeit boskopischen Hauptb"ilde der rotierenden Streifen
für das Auge wahrnehmbar. Oberhalb eines gewissen scheibe zeigt, wenn diese mittels einer Wechselstrom
Wertes von n wird die Geschwindigkeit der Scheibe Flammenbogenlampe beleuchtet wird. Bekanntlich
im Verhältnis zu der zwar kurzen aber immerhin end unterscheiden sich die Flammenbogenlampen von den
lichen Zeitdauer der periodisch mit den Strommaxima gewöhnlichen oder Lichtbogenlampen dadurch, daß
auftretenden Lichtblitze so groß, daß die strobosko ihre Kohlenstifte gewisse Zusätze von Metallsalzen ent
pischen Bilder von dieser Stelle an nicht mehr erkenn halten, welche in dem Flammenbogen verdampfen und
bar sind; unterhalb eines gewissen Wertes von n da· diesem eine eigentümliche Färbung geben. Je nach
gegen wird die Geschwindigkeit der rotierenden Streifen der Stellung der Kohlenstifte unterscheidet man im
scheibe so gering, daß das Auge die einzelnen Moment engeren Sinne des Wortes zwischen "Flammenbogen
bilder, durch deren Vereinigung die stroboskopischen lampen", wenn die Kohlenstifte der Lampe senkrecht
Zwischenbilder entstehen, getrennt nebeneinander sieht. übereinander stehen (wie bei den gewöhnlichen Bogen
Bei Bogenlichtbeleuchtung erkennt man in der Regel lampen) und "Intensivflammenbogenlampen", wenn die
die drei ersten Hauptbilder: n1 = 60z w ' ",l ·l __ 2 . 60z w_, Kgeonheleignts tisfitne du. nteAr uef indeimes es piUtznetne rWscihnekiedlu ngge gesnoelli nainnddeesr
= 3 . 6· 0w·· entsprechend k = 1, 2 u. 3 in Glchg. 2) nicht näher eingegangen werden; vielmehr sollen beide
ll:1 z Gruppen dieser Lampen, sowohl die Flammenbogen
und die drei ersten Zwischenbilder: n•1,a = 1/.~ . ~9.zU 7 ' aallss a"uFclha mdmiee nInbtoegnesnivlaflmampemne"n bboegzeeniclahmnepte nw esrcdhelne.c htEwnetg
n•r. = '/, , . -6-0z -w-, n•:, = lf ; . -6-0z w- entsprechend q = 1 und bhaolgteennl admiep Keno hlZeunssätitfztee (vboenz wC. adlicei uDmoscahltzee)n ,d esro F lahmatm ebne
k = 1, 2 u. 3 in Glchg. 3), bei Glühlampenbeleuchtung kanntlich das Licht der Lampe eine intensiv goldgelbe
dagegen meistens nur das erste Hauptbild und allen Färbung, bestehen dagegen die Zusätze aus gewissen
falls noch das erste Zwischenbild der rotierenden Strontiumsalzen, so z~igt das Licht der Lampe eine
Streifenscheibe. rötlich-gelbe Farbe. Bei allen Wechselstrom-Flammen
Das bei der Tourenzahl der Glchg. 1) stillstehend bogenlampen zeigen nun die stroboskopischen Bilder
erscheinende erste stroboskopische Hauptbild gleicht einer rotierenden Streifenscheibe eigentümliche charak
in seinem Aussehen dem Bilde der Streifenscheibe, be teristische Farbenerscheinungen. In diesem Punkte
steht demzufolge aus z dunklen und z hellen Streifen unterscheiden sich also die stroboskopischen Erschei
(z = Zahl der schwarzen bezw. der weißen Streifen nungen des Wechselstrom-Flammenbogenlichtes wesent
der rotierenden Sektorenscheibe). Der Helligkeitsunter lich von denen des gewöhnlichen Wechselstrombogen
;;chied zwischen den dunklen und hellen Streifen des lichtes und der W echselstromglühlampen. Es würde
stroboskopischen Bildes hängt wesentlich ven der Art den Rahmen des Gegenstandes dieser Abhandlung
des zur Beleuchtung der rotierenden Streifenscheibe überschreiten, an dieser Stelle auf die Natur jener
benutzten Wechselstromlichtes ab. Am lichtkräftigsten farbigen stroboskopischen Erscheinungen des Wechsel
und schärfsten erscheint das 1. stroboskopische Haupt strom-Flammenbogenlichtes, die bei allen stroboskopi
bild im Wechselstrombogenlichte, während es im schen Bildern einer rotierenden Streifenscheibe iu
Wechselstromgfiihlichte (Osmium- und Kohlenfaden mehr oder minder farbenkräftiger Form in Erscheinung
glühlampen) bedeutend lichtschwächer und verschwom treten, näher einzugehen; ich muß mich vielmehr
mener in Erscheinung tritt; allerdings ist, wie bereits darauf beschränken, aus meinen Untersuchungen über
oben bemerkt wurde, seine Wahrnehmbarkeit abhängig jene farbigen stroboskopischen Erscheinungen das
von der Leuchtkraft der benutzten Glühlampen. Bei jenige herauszugreifen, was für das Thema der vor
Lampen von 10-16 NK ist das 1 stroboskopische liegenden Abhandlung von Interesse oder von Belang
Hauptbild der rotierenden Streifenscheibe zwar ziem· ist. Aus diesem Grunde beschreibe ich im folgenden
3
nur das Aussehen des 1 stroboskopischen Hauptbildes scheibe um so besser wahrnehmbar sind, je größer
einer im Wechselstrom-Flammenbogenlichte rotierenden ihre Streifenzahl z und je kleiner damit ihre Touren
Streifenscheibe. Die Bedingung für das Erscheinen zahl n ist. So erkennt man z. B. im Lichte einer
1
dieses stroboskopischen Bildes ist dieselbe wie bei den Wechselstromglühlampe von 16 NK das 1 strobosko
gewöhnlichen Wechselstrombogenlampen und Glüh pische Hauptbild überhaupt nicht, wenn die Streifen
=
lampen (Glchg. 1). In der gleichen Weise besteht das zahl der rotierenden Scheibe z 4 ist; nimmt man z
stroboskopische Bild selbst aus z dunklen und z hellen größer, z. B. z 18-20, so wird das stroboskopische
= ('->
Streifen (z Streifenzahl der rotierenden Scheibe). Bild sichtbar, aber immer noch sehr lichtschwach und
Während nun aber beim gewöhnlichen Wechselstrom verschwommen; macht man dagegen z ?": 36-40, so ist
bogenlichte und Glühlichte die dunklen Streifen des das stroboskopische Bild vollkommen klar und deutlich
1 stroboskopischen Hauptbildes gleichmäßig grau zu erkennen. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich,
schwarz erscheinen, zeigen im Wechselstrom-Flammen stets z ~ 36 zu wählen, wenn das erste stroboskopische
bogenlichte die dunklen Streifen dieses Bildes an Hauptbild sowohl bei Bogenlicht- als auch bei Glüh
ihren beiden Randseiten verschiedene Färbung. Die lampenbeleuchtung deutlich wahrnehmbar sein soll.
Farben selbst hängen von den Metallsalzen ab, welche Bei dem durch Glchg. 1) festgelegten Geschwindig
in den Kohlenstiften (bezw. den Dochten) der Flam keitszustande der rotierenden Streifenscheibe erscheint
menbogenlampen enthalten sind. Bei den Lampen mit das 1 stroboskopische Hauptbild derselben dem Auge
goldgelbem Lichte (die Kohlenstifte enthalten Zusätze stillstehend. Wird die Tourenzahl der Scheibe größer
gewisser Calciumsalze) ist die eine Seite der dunklen oder kleiner als n,, so fängt das stroboskopische Bild
Streifen des stroboskopischen Bildes blau, die andere an, sich in der Drehrichtung der rotierenden Scheibe
gelb gefärbt; bei den Lampen mit rötlich-gelbem Lichte bezw. in der entgegengesetzten Richtung in Bewegung
(die Kohlenstifte enthalten Zusätze gewisser Strontium zu setzen; dabei dreht sich das stroboskopische Bild
salze) ist wiederum die eine Seite der dunklen Streifen um so schneller, je größer der Unterschied zwischen
des stroboskopischen Bildes blau, die andere dagegen n, (Glchg. J) und der wirklichen Tourenzahl n der
rötlich-gelb gefärbt. Zwischen den Farbenstreifen an rotierenden Scheibe ist, bis schließlich bei einem be
den Randseiten der dunklen Sektoren des strobo stimmten Werte von n, - n die Tourenzahl des stro
skopischen Bildes befindet sich eine Übergangszone, boskopischen Bildes so groß wird, daß das Auge e:;
welche wie bei den gewöhnlichen Bogenlampen (Kohlen nicht mehr verfolgen kann._
ohne Metallzusätze) eine grau-schwarze Färbung zeigt. Das 1 stroboskopische Hauptbild (Glchg. 1) kommt
Bezüglich der Seite der dunklen stroboskopischen dann zustande, wenn die Streifenscheibe sich so schnell
Streifen, welche blau bezw. gelb oder rötlich-gelb dreht, daß innerhalb der Zeit t einer halben Strom
(orange) gefärbt ist, gilt die folgende Regel, welche periode oder eines Stromwechsels jeder Streifen der
ich bei allen Flammenbogenlampen, die ich daraufhin Scheibe um seine doppelte Breite vorgerückt ist. Der
an verschiedenen Orten (Mainz, I<'rankfurt, Charlotten Winkel, um welchen sich die Scheibe in der angege-
burg usw.) untersucht habe, bestätigt fand: = -
benen Zeit t ~ sek (w = Stromwechselzahl oder Fre-
"Die blaue Seite der dunklen Streifen des 1 stro w
boskopischen Hauptbildes einer im Wechselstrom quenz des benutzten Wechselstromes) gedreht hat, ist
Flammenbogenlichte rotierenden Streifenscheibe eilt in in diesem Falle nach Fig. 2
der Drehrichtung der Scheibe stets voran, während
die gelbe (Lampen mit goldgelbem Lichte) bezw. die 360 °
4) a = ----
rötlich-gelbe (Lampen mit rötlich-gelbem Lichte) Seite z
der dunklen stroboskopischen Streifen in der angege
benen Richtung nacheilt." Dreht sich nun die Scheibe langsamer bezw.
Es wird weiter unten gezeigt werden, daß sich schneller, so ist der zugehörige Drehwinkel
das stroboskopische Bild der rotierenden Streifenscheibe
jdee rn Sacchhe ibiher earl sT aouucrhe nizna hdle r seonwtoghelg einng edseert zDterne hRriicchhttuunngg ö) . a + x = 3-6-z0- -° + ,{· o
bewegen kann; iu beiden Fällen bleibt die oben an
gegebene Regel bestehen: "Stets eilt die blaue Seite Die dem Drehwinkel a (Glchg. -!'1
der dunklen Streifen des stroboskopischen Bildes in entsprechende Tourenzahl der Streifen
der Drehrichtung der rotierenden Streifenscheibe (nicht scheibe ist nach Glchg. 1)
etwa des stroboskopischen Bildes) voran." Man kann
also, nebenbei bemerkt, diese Regel auch dazu be
6010
nutzen, aus dem im Wechselstrom-Flammenbogenlichte n,
z
erscheinenden 1 stroboskopischen Hauptbilde ohne
weiteres die Drehrichtung der rotierenden Streifen
scheibe anzugeben; das ist in dieser Weise beim ge Dem Drehwinkel a + .c (Glchg. u) ent
wöhnlichen Wechselstrom-Bogenlichte und -Glühlichte spricht die 'l'ourenzahl
nicht möglich. o)
dem Neiagcehn tdliicehseern kGleeigneenns tAanbdsec hwdeeirf uvnogr likeegherned einc hA zbu Fig. 2. .l t -_ (3()z0 " + a._., • W3ü_.ü~-"Ü -_ 60z lD + ;c_6.W
handlung zurück.
Gleichung 1) läßt erkennen, daß, wenn w ein Der Unterschied zwischen den 'l'ourenzahlen n1
fester Wert ist, n, und z in der Weise von einander und n beträgt demnach
abhängig sind, daß entweder z oder n, willkürlich ge
wählt werden kann. Nun zeigt es sich aber, daß alle ß) llt- II = ± .1" 6• II'
stroboskopischen Bilder einer rotierenden Streifen-
4
Die Zeit, welche jeder Streifen des wandernden Für praktische Ermittlungen empfiehlt sich die Be
stroboskopischen Bildes braucht, um von a nach b zu nutzung der Glchg. 9) (nicht der Glchg; 11), weil es
gelangen (Fig. 2), ist bedeutend leichter ist, die während einer Minute an
einer bezeichneten Stelle vorübergehenden strobosko
a 1
te= --.- sek pischen Streifen zu zählen, als die Umdrehungszahl des
;±X W
stroboskopischen Bildes während derselben Zeit fest
SetZt man in diese Gleichung den Wert von a aus zustellen.
Glchg. 4) ein, so wird Befestigt man nun die geschilderte Sektorenscheibe
mit den z schwarzen und z weißen Streifen (Fig. 1) auf
t. = ± 360 sek der Welle eines asynchronen Wechsel- oder Drehstrom
x.w.z
motors, dessen Polzahl p ist, so beträgt, wenn der
Motor ohne Schlüpfung, d. h. also synchron laufen
Nun ist aber die Zahl z der während einer Se
8 würde, bei der Stromwechselzahl w (pro Sekunde) seine
kunde an einem festen Punkte des Raumes vorüber
Tourenzahl und damit auch die der Streifenscheibe
gehenden hellen oder dunklen Streifen des stroboskopi
schen Bildes der rotierenden Scheibe nichts anderes als 60w-
der reziproke Wert von te; demzufolge ist 12) nt=-p· -
x.w.z
Wird nun die auf der Weile des Asynchronmotors
7)
z.=;±~--
sitzende Streifenscheibe mit einer Bogenlampe oder
Glühlampe beleuchtet, welche an dem Motorstromkreis
Derselbe Wert, bezogen auf den Zeitraum einer
hängt, und setzt man ferner fest, daß das 1 strobosko
Minute, ist dann
pische Hauptbild der rotierenden Sektorenscheibe bei
x.w.z synchronem Laufe des Asynchronmotors stillstehend
8) Zm =_;±
6 erscheinen soll, so ist nach Glchg. 1)
Bemerkt sei noch, daß in den Gleichungen 5-8 60w
das positive Vorzeichen die Drehbewegung des stro 13) . nt=-z
boskopischen Bildes in der Drehrichtung der rotierenden
Scheibe, das negative Vorzeichen dagegen die entgegen Aus Glchg. 12) und Glchg. 13) ergibt sich nunmehr
gesetzte Drehrichtung bezeichnet. unmittelbar
Dividiert man Glchg. 8) durch Glchg. 6), so er
hält man 14) . z=p
Das heißt:
9)
"Soll das erste stroboskopische-Hauptbild einer
Streifenscheibe, welche auf der Weile eines Asynchron
Das heißt:
motors sitzt und von einer Lichtquelle beleuchtet wird,
"Das Verhältnis der Zahl der während einer Mi
die mit dem Motor an demselben Wechselstromnetz
nute an einem festen Punkte des Raumes vorüber
liegt, bei der Tourenzahl stillstehend erscheinen, welche
gehenden hellen oder dunklen Streifen des 1 stro
der Asynchronmotor bei synchronem Laufe haben würde,
boskopischen Hauptbildes einer rotierenden Streifen
so muß die Streifenzahl (z) der Scheibe gleich der Pol
scheibe zur Differenz zwischen der Tourenzahl des
zahl {p) des Motors sein."
stillstehend erscheinenden stroboskopischen Bildes und
Zu beachten ist noch, daß in Glchg. 14) bei einem
der tatsächlichen Tourenzahl der rotierenden Scheibe
bestimmten Asynchronmotor z nicht mehr einen be
ist konstant und zwar gleich der Streifenzahl der Sek
liebigen, sondern einen ganz bestimmten festen Wert
torenscheibe."
darstellt, welcher dementsprechend in der Folge als z
Dividiert man noch Glchg. 9) durch z, so wird 1
bezeichnet werden soll; Glchg. 14) lautet also dann mit
dieser Bezeichnung
Zm
10) . . . . . __z_ _ = 1 15)
nt- n
Hat demnach die auf der Welle eines Asynchron
Zzm ist die minutliche Umdrehungszahl des strobos motors sitzende Scheibe z1 = p schwarze sowohl als
weiße Sektorenstreifen, so würde, wie bereits gezeigt
kopischen Bildes, welche mit "u" bezeichnet werden soll;
worden ist, im _Lichte einer Bogenlampe oder Glühlampe,
infolgedessen nimmt Glchg. 10) die Form an
welche mit dem Motor an demselben Wechselstrom
11) netze liegt, das 1 stroboskopischeHauptbild der Streifen
scheibe stillstehend erscheinen, wenn der Asynchron
Der oben angeführte Satz läßt sich daher auch motor synchron, das heißt ohne Schlüpfung laufen würde.
folgendermaßen aussprechen: Nun hat aber in Wirklichkeit jeder Asynchronmotor
"Die UmdrehJingszahl des 1 stroboskopischen eine mehr oder minder große Schlüpfung; darau!\1 folgt,
Hauptbildes einer -rotierenden Streifenscheibe ist gleich daß das 1 stroboskopische Hauptbild der auf der Weile
der Differenz zwischen der Tourenzahl des stillstehenden des Asynchronmotors sitzenden Scheibe mit der Streifen
stroboskopischen Bildes und der tatsächlichen Touren zahl z, =p (Glchg. 15) sich im entgegengesetzten Sinne
zahl der Scheibe." der Drehrichtung des Motors bewegen muß. Aus der
Alle Tourenzahlen beziehen sich, wie bereits weiter Tourenzahl u qieses stroboakopischen Bildes kann man
oben bemerkt worden ist, auf den Zeitraum einer nach. Glchg. 11) die Zahl der Umdrehungen n,- n er
Minute. mitteln, um welche der Asynchronmotor während einer
5
Minute gegenüber der Tourenzahl des stillstehenden Setzt man diesen Wert in Glchg. 1 7) ein und er
=
1 stroboskopischen Hauptbildeff' der Streifenscheibe innert sich noch daran, daß nach Glchg. 15) z p ist,
1
zurückgeblieben ist. Dieser Wer~ nt - n ist aber nichts so erhält man die einfache Beziehung
anderes als die Schlüpfung s des Motors, ausgedrückt
in Umdrehungen pro Minute; es ist also 18) . S = Zpm *)
Glchg. 18) kann in dieser Form bereits zur Er
16) . n -n=s
1 mittlung kleinerer Schlüpfungsgrade benutzt werden.
Aus Glchg. 11) und Glchg. 16) folgt nunmehr In der Regel wird indes die Schlüpfung nicht in Um
drehungen pro Minute ausgedrückt, sondern in Pro
17) . s:::;:: u zenten der Tov,renzahl n, angegeben, welche der
Asynchronmotor bei synchronem Laufe haben würde.
Das heißt:
Diese prozentuale Schlüpfung ist allgemein
"Die Schlüpfung eines Asynchronmotors, ausge
drückt in Umdrehungen pro Minute, ist gleich der 19) s 0/ - 100 s
Tourenzahl des 1 stroboskopischen Hauptbildes einer 0 /0-n-,
Sektorenscheibe, welche auf der Motorwelle sitzt und wo s die Schlüpfung, ausgedrückt in Umdrehungen pro
deren Streifenzahl gleich der Polzahl des betreffenden Minute, und n, die Tourenzahl bei synchronem Laufe
des Motors bezeichnet.
Motors ist." *)
In dieser Form ist Glchg. 17) ungeeignet zur Nu n ist aber nach Glchg. 18) s = ·Z· · m- und nach
experimentellen Ermittlung von Schlüpfungsgraden auf p
60w
stroboskopischem Wege, weil es schwierig ist, die Glchg. 12) n, = --.
Tourenzahl des in Frage kommenden stroboskopischen p
Bildes während einer Minute durch unmittelbares Zählen Setzt man diese beiden Werte in Glchg. 19) ein,
festzustellen. Dagegen ist . es, wie bereits erwähnt so erhält man
wurde, verhältnismäßig leicht, die Zahl Zm der während 20) s o;0 _- 35W Zm
einer Minute an einer bezeichneten Stelle vorüber 0
gel!enden hellen oder dunklen Streifen des 1 stro *) Benischke sagt in der Elektrotechnischen Zeitschrift
boskopischen Hauptbildes durch Zählen. zu ermitteln. 1899, Seite 144, 1. Spalte, Zeile 10-17:
Nun besteht aber zwischen u, Zm und z, ein einfacher "Hat er aber eine gewisse Schlüpfung, so wandert das
stroboskopische Bild, und wenn man die Vorübergänge der
Zusammenhang; es ist nämlich
stroboskopisch sichtbaren Speichen an irgend einem Punkt
des Raumes während einer Minute zählt, so hat man die An
Zm
u=-- zahl der Umdrehungen, die der Motor jetzt weniger macht
. Zt als bei synchronem Gange."
Dieser Satz würde in der von mir gewählten Zeichen
*) Niethammer sagt in seinem Buche: Generatoren, sprache lauten
Motoren und Steuerapparate für elektrisch betriebene Hebe zm=nt-n
und Transportmaschinen 1900 in der Anmerkung auf Seite 91: Er steht in offenbarem Widerspruche mit der aufge
"Die Schlüpfung läßt sich einfach auf folgende Weise stellten Glchg. 9).
vor Augen führen: Man steckt auf die Welle eines Asynchron Benischke, Annalen der Physik, 4. Folge, 5. Band, 1901
motors eine schwarze Scheibe mit weißem Kreuz. Beleuchtet Seite 487, Zeile 26-30:
man nun diese Scheibe mit einer Bogenlampe, die derselbe "Die Vorübergänge der schwarzen Segmente der stro
Wechselstrom speist, so läuft das Kreuz mit der Geschwin boskopischen Scheibe an irgend einem festen Punkte stehen
digkeit der. Schlüpfung rückwärts gegen die eigentliche in einem einfachen Verhältnis zur Schlüpfung des Motors.
Ankerdrehung. Liefe der Mptor synchron, so würde das Dieses Verhältnis hängt ab von der Anzahl der Segmente
Kreuz für das Auge stehen bleiben." und der Polzahl des Motors."
Hierzu bemerke ich folgendes: Handelt es sich um · Über denz ;t atsächlichen Wert des in Rede stehenden
einen vierpoligen Motor (p = 4), so sind die obigen Angaben Verhältnisses (entsprechend meinen Bezeichnungen)
richtig, da bei der geschilderten schwa=rz en Scheibe mit dem
weißen Kreuze die Streifenzahl z1::::: 4 p ist; hat der Motor fi?det sich in der betreffenden Abhandlung keine weitere
dagegen irgend eine andere Polzahl (p = 6, 8, 10 usw.), so ~Iesbezügliche Angabe; übrigens steht die Charakterisierung
sind die obigen Angaben nicht zutreffend, da nach Glchg. 16) Jenes Verhältnisses im Widerspruch mit der aufgestellten
die Streifenzahl z1 der Scheibe gleich der Polzahl p des Glchg. 18), nach welcher jener Wert· zm nur von der Pol-
Asynchronmotors sein muß, wenn das 1 stroboskopische s
Hauptbild der rotierenden Scheibe bei der Tourenzahl zahl p des betreffenden Motors abhängt.
Benischke, Elektrotechnische Zeitschrift, 1901, Seite 698,
n1 = 60 w stillstehend erscheinen soll. Spalte 3, Zeile 26-40:
p "Am besten geht es, wenn man nicht einen dunklen
Sektor ins Auge faßt und seine Umdrehungen zählt, sondern
Setzt man z. B. jene schwarze Scheibe mit dem weißen
Kreuz auf die Welle eines sechspoligen Asynchronmotors wenn man z. B. bei einem vierpoligen Motor eine Scheibe
und beleuchtet sie mit einer Bogenlampe, die derselbe mit 4 Sektoren wählt und jene Stellungen zählt, wo die
Wechselstrom speist, so ist überhaupt kein stroboskopisches Arme des dunklen Sektorenkreuzes wagrecht oder lotrecht
stehen. Das Ergebnis dieser Zählung hat man durch 4 zu
Bild sichtbar; das 1 stroboskopische Hauptbild des Kreuzes
(z1 = 4) erscheint nach Glchg. 1) bei der Tourenzahl wdievlicdhiee redne ru nMdo teorrh äglet scsho lüdpieft Ainstz.a hlB edie re Uinmemdr esheucnhgsepno,l iguemn
n1 = 604w ::::: 16 w stillstehend, während die Tourenzahl Motor verwendet man am besten eine Scheibe mit 3 Sektoren
bei einem zehnpoligen Motor eine solche mit 6 Sektoren und
eines sechspoligen Asynchronmotors bei synchronem Laufe hat dann natürlich immer das Verhältnis der Sektoren zur
n = 6~ w = 10 w sein würde (Glchg. 12). Theoretisch er Polzahl in Rechnung zu ziehen."
. . Die Angaben hinsichtlich des vierpoligen Motors sind
scheint in diesem Falle eines der stroboskopischen Zwischen riChtig (vergl. Glchg. 16), dagegen diejenigen bezüglich des
bilder mit dreifacher Streifenzahl, weil _!!__ = __!_ ist sechspoligen und zehnpoligen Motors nach Glchg. 15) nicht
n1 3 zu~reffend; ferner findet sich auch in dieser Abhandlung
(vergl. Glchg. 3); indes ist dieses stroboskopische Bild der keme klare Angabe, in welcher Weise das genannte Ver
Scheibe bei ihrer kleinen Streifenzahl (z1 = 4) im Wechsel hältnis der Sektoren zur Polzahl" in Rechnung ge~~gen
strombogenlichte in der Regel nicht zu erkeDnen. werden soll.
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Nach dieser Gleichung hängt die Genauigkeit der pis~he Hauptbild deutlich erkemien zu hissen. Hat
stroboskopischen Schlüpfungsermittlung von der ge man z. B. einen vierpoligen Motor und will aus irgend
nauen Bestimmung des Wertes von Zm ab, da die Strom einem Grunde Glühlampen zur Beleuchtung der rotieren
wechselzahl (Frequenz) w in der Regel bekannt ist oder den Streifenscheibe verwenden, so zeigt es sich, daß
doch mit hinreichender Genauigkeit leicht ermittelt in diesem Falle das 1 stroboskopische Hauptbild über
werden kann. Der Wert von Zm muß durch Zählen haupt nicht in Erscheinung tritt.
festgestellt werden; da es nun schwierig ist, die Zahl Ein einfaches Mittel, die Streifenzahl der rotieren
der an einer bezeichneten Stelle vorübergehenden hellen den Scheibe nach Belieben vergrößern •zu können, be
oder dunklen Streifen des stroboskopischen Bildes der steht darin, daß die Scheibe unter Einschaltung eines
rotierenden Bebeibe durch Zählen mit Sicherheit. zu be Übersetzungsverhältnisses rp von der Motorwelle aus
stimmen, wenn Zm eine gewisse Grenze überschreitet, angetrieben wird. Die Tourenzahl, dia der Asynchron
so ist es erforderlich, daß dieser Wert Zm ::::; 150 sei, motor bei synchronem Laufe haben würde, sei wieder
wenn das Ergebnis der Glchg. 20) Anspruch auf Ge um n,, seine tatsächliche Tourenzahl n; in analogel!
üauigkeit haben soll. Dabei sei noch bemerkt, daß es Weise sei die Umdrehungszahl der mit der Über
schon ziemlich anstrengend und schwierig ist, 150 setzung rp von der Motorwelle aus a:n.getricbenen Sek
Streifen mit Sicherheit während einer Minute zu zählen, torenscheibe ·bei synchronem Laufe des Asynchron
umsomehr als das stroboskopische Bild der rotierenden motors nt', ihre tatsächliche Tourenzahl n1; es be
Streifenscheibe besonders bei kleiner Polzahl des Asyn zeichne ferner z, die Streifenzahl der Sektorenscheibe,
chronmotors ziemlich lichtschwach ist. Aus diesem wenn sie ·unmittelbar auf der Motorwelle sitzt, Z11 die
Grunde empfiehlt es sich, Zm < 100 zu wählen, damit Streifenzahl der Scheibe, wenn sie mib der Über:
man ~tets in der Lage ist, mit der nötigen Ruhe und setzung rp angetrieben wird, z~ bezw. Zm1 die. Zahl der
Sicherheit den Wert von Zm durch Abzählen ermitteln während einer Minute an einer markierten Stelle vor
zu· können. übergehenden hellen oder dunklen Streifen des 1 ·stro
Setzt man dementsprechend in Glchg. 20) Zm < 100 boskopischen Hauptbildes der Streifenscheibe, je nach
und außerdem w = 100 (üblicher Wert der Frequenz dem diese unmittelbar auf der Motorwelle sitzt, bezw;
der in Deutschland zu Beleuchtungszwecken verwendeten mittels der Übersetzung rp von dieser aus angetrieben
Wechselströme), so wird wird. · Die Schlüpfung s des Motors ist nach den
obigen Bezeichnungen wiederum = n, - n (Glchg. 16):
s% < 1,67
Das 1 stroboskopische Hauptbild der mittels des
Das heißt: ..M ittels einer Sektorenscheibe, die auf Übersetzungsverhältnisses rp von der Motorwelle aus
der Weile eines Asynchronmotors sitzt und deren angetriebenen Streifenscheibe erscheint dem Auge still
Streifenzahl z gleich der Polzahl p des betreffenden stehend, wenn ihre Tourenzahl entsprechend der
1
Motors ist, kann man bei dem angegebenen Grenzwerte Glchg.1)
von Zm höchstens Schlüpfungsgrade bis zu 1,7% mit 21) n, 1 60w
hinreichender Genauigkeit und Sicherheit bestimmen. =-~z, ­
Die auf der unmittelbaren Anwendung der Glchg. 20) ist.
beruhende Methode (Benischke), Schlüpfungsgrade auf Nun ist aber auch
stroboskopischem Wege zu bestimmen, ist demnach in 22) . . . n1 1 = n1 • rp
ihrer Anwendungsrahigkeit beschränkt; außerdem hat
=
sie, wie bereits weiter oben bemerkt worden ist, den Nach Glchg. 1) ist n, ~ w; setzt man diesen
Nachteil, daß das 1 stroboskopische Hauptbild der ro Zt
tierenden Streifenscheibe im allgemeinen nur bei Bogen Wert in Glchg. 22) ein, so erhält man
lichtbeleuchtung gut wahrnehmbar ist, dagegen im 60 w
Lichte von Glühlampen infolge der in der Regel ver 23) . . . . . n11 = -z-, -. rp
=
hältnismäßig kleinen Streifenzahl der Scheibe (z1 p) Nunmehr ergibt sich aus Glchg. 21) und Glchg. 23)
meistens überhaupt nicht zu erkennen ist.
Nach Gleichung 15) muß die Streifenzahl z, der 24) . . . z, 1 =--Zt
unmittelbar auf der Welle des zu untersuchenden Asyn rp
chronmotors sitzenden Sektorenscheibe gleich der Pol Nach Glchg. 9) ist ferner
zahl p des Motors sein. Bei einem vierpoligen Motor
= 25a)
z. B. muß z = 4, bei einem sechspoligen Motor z 6,
1 = 1 und
bei einem zehnpoligen Motor z, 10 genommen werden.
Nun wurde bereits weiter oben darauf hingewiesen, daß 26b)
die gute Wahrnehmbarkeit stroboskopischer Erschei
= ---
nungen mit der Streifenzahl der Sektorenscheibe zu Nach Glchg. 24) 1• st z, I Zl und außerdem
nimmt, so zwar, daß das 1 stroboskopische Hauptbild lJ
erst dann sowohl bei Bogenlicht- als bei Glühlampen n11 - n1 = (n1 - n) rp; setzt man diese beiden Werte
beleuchtung mit Sicherheit zu erkennen ist, wenn die für z,1 und n,1- n' in Glchg. 25 b) ein, so erhält man
Streifenzahl (z) der rotierenden Scheibe nicht zu klein 26) . . Zm 1 = Z1 ( n, - n ) rp = z1 (n1 - n)
genommen wird; aus dem angegebenen Grunde wurde f/1
empfohlen, stets z ;;:- 36 zu wählen. Aus Glchg. 25 a) und Glchg. 26) folgt nunmehr
Nun ist aber in den meisten praktischen Fällen ohne weiteres
die Polzahl p des Asynchronmotors und nach Glchg. 15)
27) =
damit auch z < 16; daraus ergibt sich, daß die Streifen Zm1 Zm
1
zahl der Sektorenscheibe, welche unmittelbar auf der Das heißt:
Weile des zu untersuchenden Motors sitzt, im allge "Die Zahl der während einer Minute an einer be
meinen zu klein ist, um in allen Fällen das 1 strobosko- zeichneten Stelle vorübergehenden hellen oder dunklen
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Streifen des 1 stroboskopischen Hauptbildes einer ro skopischen Hauptbildes der rotierenden Scheibe und z
tierenden Sektorenscheibe ist unabhängig von dem ihre jeweilige Streifenzahl.
Übersetzungsverhältnis, welches zwischen die Streifen
Nach Glchg. 12) ist n = 60 w und entsprechend
scheibe und die Motorwelle eingeschaltet wird." 1 p
Man kann zu demselben Ergebnis auch auf
folgen"de Weise gelangen: Hat man einen Motor, der Glchg. 1) n, ' = -6-0z- w
dessen Belastung konstant gehalten wird, so stellen
für diesen Motor p und s feste Werte dar; dann muß Setzt man diese beiden Werte für n1 und n1' in
Glchg. 28) ein, so erhält man
aber nach Glchg. 18) auch Zm ein fester Wert sein, ist
also unabhängig von der Streifenzahl der rotierenden 29) .. x=60- W- --1 . 60 W + 1 Z-m--
Sektorenscheibe. und von dem Übersetzungsverhältnis P cp z
cp~
zwischen der Streifenscheibe und der Motorwelle.
· Das negative bezw. das positive Vorzeichen des
Demzufolge gilt Glchg. 20) nicht nur für den Fall,
daß die stroboskopische Scheibe unmittelbar auf der W ertes -1- · -Zm- m• Glchg. 28) und 29) ist zu nehmen
ffJ z '
Motorwelle sitzt,• _sondern auch dann, wenn sie unter
je nachdem sich das stroboskopische Bild im Sinne der
Einschaltung eines beliebigen Übersetzungsverhält
Drehrichtung der rotierenden Streifenscheibe bezw. im
nisses cp angetrieben wird. Nun ist bereits weiter oben·
entgegengesetzten Sinne bewegt.
gezeigt worden, daß mittels einer Scheibe, welche un
Die prozentuale Schlüpfung beträgt nun nach
~ittelbar auf der Motorwelle sitzt und dereil Streifen Glchg. 19)
-zahl Z1 =_p ·ist, höchstens Schlüpfungsgrade bis etwa z;
1,7 "'u mit hinreichender Genauigkeit ermittelt werden .~% = 1~~ [6~~ _ -~- . 6_~ ~ + ~ _. J
können. Dasselbe gilt natürlich auch für die Scheibe,
welche unter Einschaltung der Übersetzung cp von der
Setzt man in diese Gleichung den Wert n = 60 w
-Motorwelle aus angetrieben wird und deren Streifen- 1 p
. =~ = -p (Glchg. 12) ein, so wird nach den entsprechenden Ver
zahl nach Glchg. 24) z1' _ff.!J_ ffJ (nach Glchg. 15 ist einfachungen
z.·=
p) ist. =
30) s% 100 _100p+ __ 5_Zm.p -
Will man auf stroboskopischem Wege Schlüpfungs cp.z 3cp.w.z
grade über 1,7% ermitteln, so muß man bedenken, daß
An dieser Stelle sei erwähnt, daß Glchg. 20) ein
die Streifenzahl der rotierenden Sektorenscheibe größer
spezieller Fall der verallgemeinerten Form der Glchg. 30)
als z,' sein muß, wenn bei der kleiner gewordenen
ist und aus ihr ohne weiteres hergeleitet werden kann,
Tourenzahl des Motors trotzdem das 1 stroboskopische
Hauptbild der Streifenscheibe noch sichtbar bleiben wenn man z = _!!_ setzt. Der Unterschied zwischen
soll. Setzt man z. B. auf die Welle eines vierpoligen ffJ
Asynchronmotors eine Scheibe mit z = p + 1 = 5 beiden Gleichungen (20 und 30) besteht darin, daß im
schwarzen und 5 weißen Streifen, so kann man mittels ersten Falle (Glchg. 20) die Tourenzahl n., welche der
dieser Scheibe bestimmte höhere Schlüpfungsgrade er Asynchronmotor bei synchronem Laufe haben würde,
mitteln. Nimmt man schließlich eine Serie von Scheiben, multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnisse cp gleich
deren erste z, = p schwarze und weiße Streifen hat, der Tourenzahl n,' des stillstehenden 1 strobosko
pischen Hauptbildes der rotierenden Streifenscheibe
während jede folgende ein Streifenpaar (einen schwarzen
und einen weißen Streifen) mehr besitzt als die vorher sein muß (vergl. Glchg. 22), während im zweiten Falle
(Glchg. 30) der oben bezeichnete Wert n cp:;::. n,' ist.
gehende, so kann man mittels dieser Serie von Scheiben 1
eine ganze Reihe bestimmter Schlüpfungsgrade ermitteln. Gleicherweise muß im ersten }<'alle z = _p_ sein während
Nehmen wir allgemein an, eine Scheibe mit z 1 ffJ '
schwarzen und z weißen Sektorenstreifen (z bezeichnet es sich im zweiten Falle um eine Serie von Scheiben
in diesem Falle eine beliebige ganze Zahl :;::. 1!_ und ist handelt, deren Streifenzahl z > -JL ist.
. -cp - ffJ
nicht mit den oben genannten Werten z und z zu =
1 1' Die erste Scheibe der erwähnten Serie hat z P
verwechseln) werde von einem Asynchronmotor, dessen . 1 ffJ
Polzahl p sei, mittels des Übersetzungsverhältnisses cp schwarze und weiße Streifen; es lassen sich mit ihr
angetrieben; die Frequenz des benutzten Wechselstromes die zwischen den Grenzwerten .~1, mao: % und .~1, min °/o
liegenden Schlüpfungsgrade ermitteln; setzt man in
sei wiederum w (entsprechend der Periodenzahl ~).
Glchg. 30) z = _p , so erhält man dementsprechend
Dann ist allgemein die Schlüpfung .o; ausgedrückt ffJ
in Umdrehungen pro Minute
28) s = n1- n11• _ffJ!_ +_!f_fJ. .z_mz un3d1 a) S11 min Ofo = - _?3_~!w!!_ _
In dieser Gleichung bezeichnet, wie bereits weiter 31 b) 0~0 _- 35 WZm
-~l,maa:
oben bemerkt worden ist, n, die Tourenzahl, welche
der Asynchronmotor bei synchronem Laufe haben Der Wert der Glchg. 31 a) hat keinen Sinn, da die
würde, n,' die Tourenzahl, bei welcher das 1 strobo Schlüpfung nicht negativ werden kann.
skopische Hauptbild der mittels des Übersetzungsver Mit der folgenden Scheibe, deren Streifenzahl
! -
hältnisses cp durch den Motor angetriebenen Streifen +
Z2 = 1 ist, lassen sich die Schlüpt'ungsgrade ,., %
scheibe stillstehend erscheint, Zm die Zahl der während
einer Minute an einer bezeichneten Stelle vorüber ermitteln, welche von den Grenzwerten s % und
2, rni11
gehenden hellen oder dunklen· Streifen des 1 strob~ s2, - Ofo eingeschlossen sind.
Wagner, Schlllpfunpm•er. 2