Der Umformer.
Bei Gleichstrom ist der Transformator nicht anwendbar, da die Bedingungen zur Erzeugung eines Induktionsstromes nicht vorhanden sind. Um die Spannung zu reduzieren, muß man hier zu einer anderen Einrichtung greifen, die allerdings komplizierter und teurer ist, jedoch im Betriebe durchaus einfach ist und unter Umständen große Ersparnisse an Strom bringt. Das ist der Motorumformer; er besteht aus einem Elektromotor und einer Dynamomaschine. Die beiden Maschinen sind direkt gekuppelt; der Elektromotor, der an das Leitungsnetz angeschlossen wird, treibt den Dynamo an, und dieser liefert nun einen Strom von 65 bis 70 Volt Spannung zur Speisung der Bogenlampe. Auch hier wird in die Bogenlampenleitung ein kleiner Beruhigungswiderstand eingeschaltet, der kleine Schwankungen in der Spannung ausgleicht und die überschüssigen Volts vernichtet. Es liegt auf der Hand, daß man bei einer solchen Einrichtung mit einem Kraftverlust zu rechnen hat; dieser beträgt etwa 40%. Neuerdings hat man eine rationellere Konstruktion geschaffen, den Einanker- oder Sparumformer, bei dem sich der Verlust nur auf 25 bis 30% beläuft. Dieser Umformer enthält Elektromotor und Umformer in einer einzigen Maschine, indem die beiden Wicklungen auf einem Anker untergebracht sind. Doch geben die aus zwei gekuppelten Maschinen bestehenden Umformer eine feinstufigere Spannungsregulierung.
Der Wechselstrom gestattet, wie wir oben sahen, unter Anwendung des Transformators in sehr einfacher Weise die Spannung in der gewünschten Weise zu reduzieren. Aber es darf nicht verschwiegen werden, daß Wechselstrom zum Betriebe der Projektionsbogenlampe viel unvorteilhafter ist als Gleichstrom; selbst wenn man die Stromstärke in entsprechender Weise erhöht, bekommt man nicht das schöne, gleichmäßig ruhige Licht, wie es die andere Stromart gestattet. Daher wird auch für Wechselstrom die Anwendung eines Umformers empfohlen und zwar eines Motorumformers, der Gleichstrom von herabgesetzter Spannung liefert. Eine solche Einrichtung besteht aus einem Wechselstrom-Elektromotor und einem direkt damit gekuppelten Gleichstromdynamo. Der Umformer kommt natürlich nur für stationäre Anlagen in Betracht; ein Wanderunternehmer, der den Strom heute hier, morgen dort entnimmt und mit immer wechselnden Stromarten und Spannungen zu tun hat, muß darauf verzichten. Ferner kann die Beschaffung des Umformers nur dort lohnend sein, wo der Stromverbrauch ein entsprechend großer ist, wie in einem Kinematographen-Theater; es liegt auf der Hand, daß beispielsweise ein Verein, der seinen Apparat etwa alle paar Wochen einmal braucht, nicht rund tausend Mark für eine derartige Einrichtung ausgeben wird, um dadurch im Jahre ein paar Mark an Strom zu sparen.
Wie steht es nun mit der Ersparnis, die ein Umformer bei ständigen Betrieben zu geben vermag? Die Höhe derselben kann man nach den folgenden Ausführungen leicht selbst überschlagen. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß man bei der Umformung von Wechselstrom in Gleichstrom einen weiteren beträchtlichen Gewinn insofern hat, als man bei Gleichstrom mit einer wesentlich niedrigeren Stromstärke auskommt.
Der Verbrauch an Elektrizität wird von der Stadt oder der Gesellschaft, welche den Strom liefert, mittels eines »Zählers« festgestellt, und zwar nach »Watts« gemessen, in der Regel aber in »Kilowatts«, das sind tausend Watts, ausgedrückt. Der Preis für den Strom ist verschieden; man bezahlt meist pro Stunde 40 bis 60 Pfennige für das Kilowatt. Es läßt sich nun aber auch ohne Zähler durch bloße Rechnung leicht überschlagen, wieviel Strom die Einrichtung verbraucht; das Watt ist nämlich gleich Volt mal Ampère. Wir brauchen also nur die Spannung der Leitung mit der Stromstärke zu multiplizieren, um die Watts zu bekommen und zu ermitteln, was der Betrieb kosten wird. Haben wir beispielsweise unsere Bogenlampe unter Vorschaltung eines Widerstandes an ein Netz von 110 Volt angeschlossen und entnehmen eine Stromstärke von 20 Ampères, so verbrauchen wir 20 mal 110 = 2200 Watt = 2,2 Kilowatt, und wenn die Kilowattstunde wie in Düsseldorf 45 Pfennige kostet, wird sich der Betrieb der Lampe pro Stunde auf 99 Pfennige stellen. Arbeiten wir mit 30 Ampères, so haben wir pro Stunde mit einer Auslage 3,3 mal 45 = Mk. 1,48 zu rechnen. Die Kosten nehmen bei höherer Spannung im gleichen Verhältnis zu, und hier zeigt sich der durch den Widerstand bedingte Verlust, von dem ich oben bereits sprach, in Mark und Pfennigen ausgedrückt, noch eindringlicher. So ist der Stromverbrauch bei einer Spannung von 220 Volt und einer Stromstärke von 20 Ampères gleich 20 mal 220 = 4400 Watt oder 4,4 Kilowatt, die bei dem oben angeführten Düsseldorfer Preis pro Stunde Mk. 1,98 kosten, während sich der Betrieb bei einem Anschluß an 440 Volt bei gleicher Stromstärke pro Stunde gar auf Mk. 3,96 stellt.
Auf Grund solcher Rechnungen ist es leicht festzustellen, ob sich die Beschaffung eines Umformers lohnt. Nehmen wir einmal den letzterwähnten Fall an, wonach wir mit einer Stromleitung von 440 Volt zu tun hätten und zur Darstellung der Lichtbilder eine Stromstärke von 20 Ampères brauchten. Wenn wir nun einen Motorumformer in Anwendung bringen, der die Spannung auf 70 Volt reduziert, so hat er der Lampe 20 mal 70 gleich 1400 Watt oder 1,4 Kilowatt zu liefern. Dazu muß der Umformer aber der Leitung eine größere Strommenge entnehmen, denn, wie wir gehört haben, schluckt er selbst ein gewisses Quantum. Setzen wir diesen Stromverlust auf 40% an, was einem »Wirkungsgrad« von 60% entspricht, so finden wir die Gesamtentnahme, indem wir die oben gefundene Kilowatt-Zahl mit 10060 multiplizieren; sie wird also 1,4 × 10060 = 2,3 Kilowatt betragen und bei einem Preise von 45 Pfg. eine stündliche Auslage von Mk. 1,03 verursachen. Dem steht nach meiner vorherigen Auseinandersetzung ein Betrag von Mk. 3,96 gegenüber, wenn man unter den gleichen Verhältnissen mit einem Widerstand arbeitet. Die Ersparnis bei Anwendung des Umformers beträgt also in diesem Falle pro Stunde nicht weniger als Mk. 3,15, sodaß bei ständigem Betriebe nicht nur die Kosten einer solchen Maschine bald aufgebracht sind, sondern auf die Zeit ein beträchtlicher Überschuß bleibt. Zur genauen Durchführung dieses Rechenexempels sind übrigens noch die Beleuchtungslampen zu berücksichtigen, die in den Stromkreis des Umformers eingeschaltet sind. Bei Anwendung eines Einanker-Umformers, der einen Wirkungsgrad von 70 bis 75% hat, ist der Gewinn noch entsprechend größer.
Die Spannung des Gleichstromes, welchen der Umformer liefert, sollte nicht zu niedrig bemessen sein. Die Bogenlampe braucht zwar durchschnittlich nur 45 Volt; aber man muß wie gesagt auch einen gewissen Ueberschuß an Volts vorsehen, der durch einen Widerstand zu vernichten ist. Die gelieferte Spannung sollte mindestens 65 Volt betragen, besser noch etwas mehr. Wenn die Spannung nämlich geringer ist, so hat man bei der Regulierung der Bogenlampen einen zu kleinen Spielraum: man muß den Lichtbogen auf der richtigen Länge halten und dazu häufig nachregulieren, sonst löscht die Lampe aus. Je höher die zur Verfügung stehende Spannung ist, desto länger kann der Lichtbogen werden.
Bedienungsvorschriften werden den Maschinen von seiten der Fabriken beigegeben; es ist darauf zu achten, daß die Anschlüsse genau nach Angabe gemacht werden. Der Anlasser muß stets völlig eingeschaltet werden; er darf nicht auf einem Zwischenkontakt stehen bleiben. Andererseits muß zum Abstellen der Maschine das Ausschalten des Anlassers rasch erfolgen. Eine gute Wartung der Maschine, insbesondere gehörige Pflege des Kollektors ist dringend geboten.