Part 13

~Elektromobile.~ An die Batterien für Elektromobile werden besondere Anforderungen gestellt: Möglichst geringes Gewicht pro Einheit der Leistung, ohne daß die Lebensdauer zu sehr herabgesetzt wird (siehe S. 164), große Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Erschütterungen, die während der Fahrt oft recht stark sein können, Unempfindlichkeit gegen Überlastungen (Anfahren etc.), möglichst geringe Raumbeanspruchung. Für jede Tonne Gewicht, das zu bewegen ist, ist eine gewisse Zugkraft nötig (13-30 kg), die man als Traktionskoeffizient bezeichnet. Dieser hängt von verschiedenen Umständen ab: von der Bereifung (Vollgummi, Pneumatik, Eisen), von dem Totalgewichte selbst, vor allem von der Beschaffenheit und dem Zustande der Straßen. Ein Personen-Elektromobil erfordert etwa 3 PS. bei 20 km Geschwindigkeit einschl. Energie-Verlust im Motor und Kontroller, der durchschnittlich etwa 25% beträgt. Da schon geringe Steigungen recht hohe Anforderungen an die Batterie stellen, so sind in bergischen Gegenden Elektromobile nicht am Platze. Sie kommen einstweilen nur für Städte in Frage. (Näheres siehe ~Kammerhoff~ l. c. S. 116, ferner seien hervorgehoben die Arbeiten von E. ~Sieg~ in der E. T. Z. 1905, S. 311 und in E. T. Z. 1906, S. 1017.)

~Sieg~ weist nach, daß der Akkumulator für Elektromobile pro 1 kg Gewicht mindestens 30 Wattstunden leisten muß, wenn er bei den üblichen Geschwindigkeiten von 25-30 km in der Stunde die geringsten Betriebskosten fordern soll. Die Platten werden in der früher beschriebenen Weise durch gewellte Hartgummischeiben oder Holzbrettchen gegeneinander isoliert. Die übliche Zellenzahl ist 40-44, entsprechend 110 Volt Endspannung bei der Ladung. Die Akkumulatoren werden in Holzkästen untergebracht. Der Antrieb erfolgt am besten durch die Vorderräder; die Motoren werden entweder unmittelbar mit dem Rade gekuppelt oder in dieses eingebaut, oder man kann den Motor durch Zahnradübersetzung auf die Räder wirken lassen.

Auch bei Automobilen mit Benzinmotoren finden Akkumulatoren Anwendung und zwar für die Beleuchtung, die elektrische Huppe, als Zünderzellen etc.

Im ~Telegraphenbetrieb~ sind die Akkumulatoren besonders dann den Primärelementen überlegen, wenn es sich um den Betrieb langer Kabelleitungen handelt. Bei diesen spielt die elektrostatische Kapazität eine wichtige Rolle. Bei jedem Zeichen nämlich, das telegraphiert wird, d. h. bei jedem Stromschluß, muß das Kabel zunächst durch die Stromquelle geladen werden; die Ladung verläuft aber umso schneller, je kleiner der innere Widerstand der Batterie ist. Durch Verwendung von Akkumulatoren wird somit die Telegraphiergeschwindigkeit vergrößert. Bei vielen Ämtern werden seit Jahren Sammler von 14 Amp.-Stdn. Kapazität verwendet, die entweder aus Kupferelementen oder aus dem Netz des Elektrizitätswerkes geladen werden.

Im ~Telephonbetrieb~ haben sich Akkumulatoren als Stromquellen für die Vermittlungsämter und bei dem Vielfachsystem mit Zentralbatteriebetrieb[139] gut bewährt. Dagegen scheinen ausgedehnte Probeversuche, den Akkumulator als Stromquelle für die Mikrophone bei den einzelnen Sprechstellen zu verwenden, nicht zu einem befriedigenden Resultate geführt zu haben, indem die wegen des Mangels einer -- kaum durchzuführenden -- genügenden Überwachung der einzelnen Elemente häufig vorkommende Sulfatierung der Platten und die damit verbundene Schwierigkeit der Ladung große Unterhaltungskosten verursachen[140].

Am besten dürften sich für Telephonbetrieb Akkumulatoren mit Masseplatten bezw. Faureplatten eignen, da bei diesen die Selbstentladung während der Ruhepausen geringer ist als bei Großoberflächenplatten und daher auch die Gefahr, daß Sulfatierung erfolgt (s. S. 111).

Sogenannte ~Kleinakkumulatoren~ finden zahlreiche Verwendungen, von denen noch folgende hervorgehoben seien: Beleuchtung von Lampen in Wagen, tragbare Lampen (Taschenlampen, Handlampen), Beleuchtung von Treppen, Antrieb von kleinen Ventilatoren usw.

~Verwendung der Akkumulatoren im Laboratorium~ (Lehrzwecke, therapeutische Zwecke etc.). Bei sachgemäßer Behandlung bilden die Akkumulatoren eine Stromquelle, die allen Anforderungen in bester Weise genügt; sie sind stets betriebsbereit, die Bedienung und Kosten sind im Vergleich zu Primärelementen außerordentlich gering, man kann längere Zeit nahezu konstanten und starken Strom entnehmen. Versagt ein Akkumulator frühzeitig, so ist der Grund fast immer in Fehlern zu suchen, die bei der Behandlung gemacht worden sind; vor allem wird oft gegen die Vorschriften gesündigt, daß eine gewisse Stromstärke bei der Entladung nicht überschritten werden darf, daß die Entladung nur bis zu einem gewissen Punkte getrieben werden darf und daß zwischen Entladung und Ladung nur eine kurze Zeit liegen soll.

Am besten werden Glaszellen verwendet, damit man das Innere besichtigen kann. Werden die Elemente bald hier, bald dort verwendet, so stellt man sie in mit Griffen oder Tragriemen versehene Holzkästen, deren Höhe etwa ⅔ der Höhe der Zelle beträgt, oder bei denen die Vorder- und Hinterwand zum Teil herausgenommen sind, wie es die Fig. 36 zeigt.

Damit man die Spannung leicht ändern kann, befestigt man an einer Seite des Kastens ein Schaltbrettchen, dessen Kontaktstücke mit den Polen der einzelnen Zellen verbunden sind. Durch Stöpsel, die man in die zwischen den Kontaktstücken befindlichen Löcher schiebt, kann man die Schaltungen vornehmen, z. B. kann man bei 4 Zellen auf 2, 4 und 8 Volt schalten. Zu beachten ist, daß man nicht durch falsche Stöpselung Kurzschluß herstellt. Bequemer ist die Verwendung eines ~Pachytrops~, einer Einrichtung, bei der die verschiedenen Schaltungen durch Drehen einer Walze oder eines Rades vorgenommen werden; die Herstellung von Kurzschluß ist ausgeschlossen. In Fig. 37 ist eine Batterie aus 12 Elementen, wie sie von ~Kohl~ in Chemnitz in den Handel gebracht wird, abgebildet. Die auf der Pachytropwalze schleifenden federnden Kontaktstreifen sind mit den Polen der Elemente durch Drähte verbunden, die durch Klemmen festgehalten werden, so daß man jedes einzelne Element zwecks Besichtigung leicht aus dem Kasten heben kann.

Für kleine Batterien, die nur selten ganz entladen werden, sind Faure-Platten (als positive und negative) den Großoberflächenplatten vorzuziehen, da bei ersteren die Selbstentladung und daher auch die Gefahr, daß Sulfatierung eintritt, geringer ist als bei letzteren. Zu beachten ist auch, daß die Zellen zuweilen ganz entladen werden müssen (s. Kap. 7). Werden die Akkumulatoren oft transportiert, so fällt leicht aktive Masse heraus, durch die ein Kurzschluß bewirkt werden kann. Es empfiehlt sich daher, bei solchen Zellen den Plattenabstand reichlich groß zu wählen.

Für viele Untersuchungen, z. B. über die Bewegung der Elektrizität durch Gase, sind ~Hochspannungsbatterien~ die besten Stromquellen, weil sie bei der geringen erforderlichen Stromstärke den Elektroden der Röhre lange Zeit konstante Spannung zuführen. Größere Verbreitung hat die Hochspannungsbatterie nach ~Feußner~[141] gefunden. In einem auf Rollen laufenden starken Eichenschrank befinden sich 500 kleine Elemente mit je einer positiven und einer negativen Elektrode. Als Glasgefäß dienen Pulverflaschen. Damit keine Säure herauskriechen und Nebenschlüsse herstellen kann, werden die Gläser mit einer Harzschicht luftdicht zugegossen; für die bei der Ladung auftretenden Gase wird ein besonderer Austrittsweg (Glasröhrchen) vorgesehen. Die die einzelnen Gruppen (25 Elemente) tragenden Bretter ruhen auf 4 Porzellanglocken. Zwei Schaltleisten aus Hartgummi mit Hartgummigriffen gestatten mit einem Handgriff Parallelschaltung der Batterie zur Ladung mit 125 Volt oder Hintereinanderschaltung auf 1000 Volt vorzunehmen. Die Kapazität beträgt ca. 1 Amperstunde bei 0,1 Amp. Entladestrom.

* * * * *

Am Schlusse dieses Kapitels sei noch hervorgehoben, daß der Bleiakkumulator selbst ein interessantes Versuchsobjekt ist. Es seien folgende Versuche und Arbeiten erwähnt: Änderung der elektromot. Kraft am Anfang und gegen Ende der Ladung und Entladung, Bestimmung der Kapazität, Abhängigkeit der Kapazität von der Säuredichte, Ermittelung des Wirkungsgrades und des Nutzeffektes, Änderung der elektromot. Kraft mit der Säuredichte und der Temperatur (s. S. 42). Bei verschiedenen dieser Arbeiten muß eine genaue ~Messung der elektrom. Kraft~ vorgenommen werden. Dieser wichtigen Aufgabe sollen noch einige Worte gewidmet werden. In den meisten Fällen erhält man die gesuchte Größe mit hinreichender Genauigkeit, wenn man die Klemmen des nicht belasteten Akkumulators mit einem empfindlichen Voltmeter für kleine Spannungen verbindet. Da aber solche Voltmeter einen Strom von 1/20-1/10 Amp. verbrauchen, so macht sich bei kleinen Zellen schon die Konzentrationspolarisation bemerkbar. Am einwandfreiesten ist die ~Kompensationsmethode nach Poggendorff~, bei der die elektromot. Kraft bestimmt wird, ohne daß die Zelle Strom abgibt. Das Prinzip dieser Methode ist folgendes: Es sei _B_ in Fig. 38 eine Batterie von 2 kleinen Akkumulatoren, _W_ ein Widerstand von 4000 Ohm, _a c_ ein Widerstand von 6000 Ohm, _X_ ein Normalelement, dessen elektromotorische Kraft E_{n} man genau kennt. Die Batterie gibt, wenn die Gleichgewichtsbedingung erfüllt ist, d. h. wenn durch den Nebenkreis _a X G d_ kein Strom fließt, einen Strom von E/10000 Amp. ab, wo E ihre elektrom. Kraft ist. Mithin beläuft sich der Spannungsverlust in _a c_ auf 6000.E/10000 = 0,6.E Volt (angenähert auf 2,4 Volt). Da auf jeden Fall die elektrom. Kraft des Normalelementes kleiner ist als 0,6.E, so gibt es zwischen _a_ und _c_ einen Punkt _d_, so daß der dem Batteriestrom entsprechende Spannungsabfall von _a_ bis _d_ gleich E_{n} ist. Hat man diesen Punkt gefunden, so fließt durch das Galvanoskop _G_ kein Strom. Der Widerstand zwischen _a_ und _d_ betrage W_{n} Ohm, dann ist E_{n} = W_{n}.E/10000 Volt.

Jetzt wird das Normalelement durch den Akkumulator ersetzt, dessen elektrom. Kraft man messen will, und man sucht wieder einen Punkt zwischen _a_ und _c_ so, daß _G_ stromlos ist; dieser sei _d′_. Der Widerstand in _a d′_ betrage _W′_ Ohm, damit ist X = W′.E/10000. Dividiert man diese Gleichung durch die vorige, so ergibt sich X = E_{n}.W′/W_{n}.

In Wirklichkeit wird _G_ mit _C_ verbunden und man variiert die Potentialdifferenz zwischen _a_ und _c_. Zu diesem Zwecke ersetzt man den Widerstand _a c_ durch einen Stöpselrheostaten und ändert diesen so lange, bis durch _G_ kein Strom fließt. Selbstverständlich müssen jetzt die vorigen Gleichungen etwas umgeändert werden.

Zwischen den Punkten _a_ und _c_ muß ein großer Widerstand liegen, damit es ausgeschlossen ist, daß das Normalelement einen stärkeren Strom abgibt. Solche Elemente dürfen nämlich nur mit ganz schwachem Strome (etwa 0,0001 Amp.) beansprucht werden. Dadurch, daß man auch für _W_ einen Widerstand von mehreren tausend Ohm wählt, erreicht man, daß der Spannungsabfall in _a c_ der zu messenden elektrom. Kraft nahe kommt und daß, bevor die elektrom. Kraft E_{n} kompensiert ist, nur ein ganz schwacher Strom in das Element gelangen kann.

[129] Von dem Spannungsverluste in dem Netze wird abgesehen.

[130] Auch ist die Klemmenspannung von der Stromdichte abhängig. Diese Änderung wird im Folgenden der Einfachheit halber nicht berücksichtigt.

[131] In Wirklichkeit ist die Zahl etwas größer, da der Spannungsverlust in der Leitung gedeckt werden muß.

[132] In der schematischen Figur ist angenommen, daß die beiden Zellenschalter getrennte Apparate sind, so daß für jede Schaltzelle zwei Verbindungsleitungen nötig sind. In Wirklichkeit werden die beiden Zellenschalter zu einem Apparate vereinigt; sie haben gemeinsame Kontaktstücke, auf denen die beiden Hebel schleifen. Man nennt einen solchen Apparat ~Doppelzellenschalter~.

[133] Ist die Maschine abgeschaltet, so wird durch das Voltmeter bei der gezeichneten Stellung der Hebel die Spannung der an der Stromlieferung beteiligten Elemente gemessen.

[134] Das von ~Peukert~ (E. T. Z. 1907, S. 705) angegebene Verfahren dürfte nur in vereinzelten Fällen anwendbar sein.

[135] Mit der Frage, in welchem Umfange die Dynamo an den Belastungsschwankungen beteiligt ist, hat sich ~Brandt~ beschäftigt. Siehe E. T. Z. 1899, S. 730.

[136] Nach ~Brandt~ (l. c.) ist die Pufferwirkung am günstigsten, wenn die Zellenspannung 2,07 Volt beträgt.

[137] E. T. Z. 1906, S. 314.

[138] E. T. Z. 1908, S. 89 u. S. 943, ebendaselbst 1910, S. 272.

[139] Bei diesem System werden die einzelnen Sprechstellen vom Vermittlungsamte aus über die Anschlußleitungen mit Strom versorgt.

[140] Näheres siehe E. T. Z. 1904, S. 838.

[141] E. T. Z. 1899 S. 632.

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Anmerkungen zur Transkription

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Seite 37, 2), 3) usw.: die Nummer 1) fehlt im Originalwerk.

Seite 165, Fußnote [128]: auf der Seite 165 des Originalwerkes gibt es keine Fußnotenzeichen; das Zeichen fehlt deshalb auch in diesem Text.

Durchgeführte Änderungen und Verbesserungen

Klare Fehler in Rechtschreibung, Interpunktion usw. sind stillschweigend korrigiert worden.

Einige Tabellen sind umgeordnet worden.

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Seite 5 van’t Hoff van ’t Hoff Seite 12, Gleichung (4) HSO′_{4} HSO_{4}′ Seite 32 2OH′ + 2⊕ = 2OH 2OH′ + 20⊕ = 2OH Seite 55 Umkehrung von 10 Umkehrung von I, 10 Umkehrung von 9 Umkehrung von I, 9 Seite 83 voraufgegangenen vorausgegangenen Seite 119 heransgespült herausgespült Seite 141 Beaumé Baumé Seite 154 Deutsche Edison- Deutsche Edison- Akkumulatoren-Compagny Akkumulatoren-Company Seite 186 _a x G d_ _a X G d_