Die Forbes'schen 5000 HP-Wechselstrommaschinen für das Niagaraproject.Elektrotechn. Zeitschr. 1894. Mit Abbildungen. Die Forbes'schen 5000 HP-Wechselstrommaschinen für das Niagaraproject. Für die geplante elektrische Ausnutzung der Wasserkräfte des Niagara ist von Professor Forbes eine 5000 -Wechselstrommaschine von eigenthümlicher Construction entworfen worden, welche in ihren Einzelheiten Interesse bietet, obschon dieselbe wohl nicht ohne einige Aenderungen zur Ausführung kommen wird. Aehnlich der Oerlikon-Maschine von etwa 600 (vgl. 1894 291 * 134) ist dieselbe für directe Kuppelung mit der Turbinenwelle bestimmt. Die Maschine wird für niedrige Periodenzahl und zwar für 16⅔ Perioden in der Secunde bei 250 Umgängen eingerichtet. Auf der Grundplatte ist ein senkrechter gusseiserner Cylinder A (Fig. 1 und 2) aufgebolzt, der mit Vorsprüngen zum Tragen der festen Armatur und der Lager für die rotirenden Theile versehen ist. Die Armaturspulen E und F sind von einander unabhängig, um das Herausnehmen und Auswechseln zu ermöglichen; sie sitzen in Schlitzen C der festen Armatur und sind in öldichte Behälter eingeschlossen, durch welche das Oel fliessen kann. Der drehbare Feldmagnet befindet sich ausserhalb der Armatur und ist mit radialen, nach innen stehenden Polen versehen. Er besteht in der Hauptsache aus geschmiedetem Stahl und wird von einem achtarmigen Nebenstern D aus Stahl oder Bronzeguss getragen; der Stern ist mit einer Bedeckung aus dünnem Blech mit Oeffnungen versehen, durch welche Luft in das Innere der Maschine gepresst wird. Die Polstücke sind an den Stahlkranz B angebolzt. Die Feldspulen, von denen je 2 auf einen Pol gewickelt sind, bestehen aus Kupferstreifen, zwischen denen ein Raum zum Eindringen der Luft freigelassen ist. Der Erregerstrom wird durch Ringe aus weichem Kupfer eingeführt, die auf dem Nebenstern befestigt sind und auf denen feste Bürsten G schleifen. Die Nute des Sterns ist auf dem oberen Ende der senkrechten Welle angebracht. Der Stahlkranz B ist am Nebenstern durch 16 Bolzen mit Muttern befestigt. Die Welle wird von 2 Lagern getragen, deren jedes mit 4 radialen Armen H versehen ist, welche mit 4 entsprechenden Vorsprüngen des gusseisernen Cylinders A durch Schraubenbolzen verbunden sind. Dieser gusseiserne Cylinder ist bei J mit der Grundplatte verbolzt und wird mittels Keilen eingestellt. Ausser den zum Tragen der Lager dienenden ausserhalb befindlichen Lappen ist der Cylinder auch noch im äusseren Umfange mit senkrechten Rippen K versehen, an welche der aus Blech zusammengesetzte Eisenkern sich anlegt. Der Cylinder trägt ausserdem unterhalb die ringförmige Platte L, auf welcher der Armaturkern ruht und mittels eines einzigen Keiles befestigt ist. Die Armatur ist trommelartig bewickelt, d.h. die Bewickelung befindet sich vollständig auf dem äusseren Umfange des Kernes. Hierdurch wird erreicht, dass die Spulen einzeln hergestellt und nachher an ihren Platz gebracht werden können; auch wird dadurch ermöglicht, dieselben bei einem vorkommenden Unfall leicht auswechseln zu können. Um dies bequem zu machen, sind die Schlitze für jede Spule nicht radial, sondern parallel zu einander in den Eisenkern eingeschnitten, wie dies bei C in Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. Jede Spule ist mit Isolirmaterial umhüllt, welches die Spule rohrartig umgibt, so dass wie bei einem Transformator Oel hindurchfliessen oder mittels einer Pumpe hindurchgepresst werden kann. An der Grundfläche der Maschine sind zu diesem Zweck 2 Röhren zum Zu- und Abfluss des Oeles angebracht. Textabbildung Bd. 293, S. 110Forbes' Wechselstrommaschinen. Das Zuflussrohr ist mit einem im Maschinenhaus aufgestellten Oelbehälter verbunden. Das Abflussrohr ist durch ein anderes Rohr nach einer Vorrichtung mit Wasserkühlung geführt, von wo das Oel nach dem Vorratsbehälter gepumpt wird. Von dem Zuflussrohre sind 16 messingene Leitungsröhren C von unten nach den die Spulen umgebenden Oelkästen geführt, während 16 andere Röhren D mit den oberen Enden der Oelkästen verbunden sind. Das Abflussrohr ist bei E (Fig. 4 und 5) durch eine Büchse mit einem Fenster unterbrochen, so dass man die Strömung des Oeles beobachten kann. Die Grundplatte besteht aus einem Eisengusstück. Die Armatur ist aus dünnen Eisenblechen mit Luftzwischenräumen aufgebaut; sie wird durch 8 Bolzen aus Nickelstahl zusammengehalten, welches Material nicht nur grosse Festigkeit besitzt, sondern auch unmagnetisch und von hohem elektrischen Widerstand ist. Der Nickelgehalt beträgt 25 Proc. Es sind im Ganzen 8 Armaturspulen vorhanden und zwar 8 kurze E- und 8 lange F-Spulen, doch ist die Drahtlänge bei beiden Arten die gleiche. Die kurzen Spulen sind an der Ober- und Unterplatte des Armaturkernes umgebogen; die laugen Spulen sind in einer Ebene gewickelt und um die kurzen Spulen herumgelegt. Forbes legte bei dem Entwürfe dieser für starke und anhaltende Arbeit bestimmten Maschine ein sehr grosses Gewicht darauf, die Wärmeentwickelung noch weiter herabzuziehen, als dies für gewöhnlich geschieht, weil die ungleichen Ausdehnungen und Zusammenziehungen, welche in Folge der Temperaturänderungen in den Materialien hervorgerufen werden, auf die Dauer sehr zerstörend auf die Constructionstheile einwirken und die Isolation ernstlich gefährdet wird. Die Drahtlagen der Spulen sind durch Glimmer von einander getrennt; bei jeder Spule wurden während der Wickelung Streifen von Isolationsmaterial spiralförmig in der Weise eingelegt, dass das Oel durch die Zwischenräume frei fliessen kann; das Ganze ist dann von einem Gehäuse aus starkem Isolationsmaterial umschlossen. Das hierzu verwendete Material besteht aus Voodit, von welchem 3 mm Dicke einer Spannung von 30000 V widersteht und welches weder durch Oel noch durch hohe Temperaturen Schaden leidet. Textabbildung Bd. 293, S. 110Forbes' Wechselstrommaschinen. Die Lagergestelle bestehen aus Gusseisen und sind mit 4 radialen Armen versehen, welche auf 4 am senkrechten Cylinder angegossenen Lappen ruhen und mittels Schraubenbolzen daran befestigt sind. Dadurch kann man nach Herausheben der Welle sammt dem daran befestigten Feldmagnet die Lager um einen Winkel von 45° in der Wagerechtebene herumdrehen und alsdann abnehmen; es wird dadurch ein Raum von 90 cm Durchmesser frei, durch welchen die Turbinenwelle im Falle nöthiger Reparaturen herausgenommen werden kann. Die Schmierung der Lager erfolgt in der Mitte mittels Einpressens von Oel durch ein Rohr; das Oel wird durch spiralförmige Rinnen über das Lager vertheilt. An beiden Seiten jedes Lagers ist die Büchse verdünnt und eine Wismuthstange eingelöthet, so dass bei Erhitzung der Büchse ein thermoelektrischer Strom entsteht, durch welchen mittels eines Relais im Maschinenhause eine Klingel in Thätigkeit versetzt wird. Sobald dies der Fall ist, kann sofort Wasser zur Kühlung der Lager zugelassen werden, und der Maschinist wird auf die Notwendigkeit einer Untersuchung der Lager aufmerksam gemacht. Besondere Aufmerksamkeit wurde auf das Material gerichtet, aus welchem der den Feldmagnet tragende Nebenring herzustellen war; Forbes hält Gusstahl für das am besten zu diesem Zwecke geeignete Material, in der Zeichnung wurde Bronze angenommen. Mit Rücksicht auf die verhältnissmässig grosse Umdrehungsgeschwindigkeit von 250 Touren, entsprechend einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 36 m in der Secunde, musste die grösste Sorgfalt auf die Ausbalancirung der sich drehenden Theile verwendet werden, und zwar war dies um so mehr nöthig, als die von den Turbinen möglicher Weise anzunehmende Maximalgeschwindigkeit, die bei einem Bruche des Regulators eintreten kann, die angegebene Tourenzahl auf das Doppelte zu steigern vermag, wenn auch dieser Fall ausgeschlossen erscheint. Jeder der sich drehenden Theile ist deshalb für sich allein auszubalanciren. Für die Ausbalancirung des Ganzen hat Forbes eine besondere Methode vorgeschlagen. Zu dem Zweck will derselbe vorübergehend eine aus Kautschuk bestehende, mit einer dünnen Metallröhre überkleidete Packung in die Lager legen. Die Maschine soll alsdann mit geringer Geschwindigkeit in Umdrehung versetzt und die Ausgleichung in der gewöhnlichen Weise ausgeführt werden. Hierauf wird die Geschwindigkeit allmählich gesteigert und nach einer gewissen Vermehrung der Umdrehungszahl, wo nöthig, eine neue Ausgleichung bewirkt, bis auf 500 Umgänge in der Minute gesteigert worden ist. Ist alsdann die Ausgleichung auch bei dieser Geschwindigkeit erreicht, so ist man sicher, dass die Ausgleichung bei 250 Touren als vollkommen zu betrachten ist. Die oben erwähnte Oelisolation soll erst dann an den zu bauenden Maschinen angebracht werden, wenn sie sich als nöthig erweist. Der Bau dieser Maschinen wurde der Westinghouse Electric and Construction Company in Pittsburgh übertragen, welche auch schon den Bau von zwei Maschinen begonnen hat.