Traktionsstromkreis |
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Bisher wurde mehrfach
erwähnt, dass die Baureihe Ae 8/8 im Grunde aus zwei Einheiten der
Baureihe
Ae
4/4 bestand. Das war nicht überraschend, denn schliesslich
entstand die erste Maschine ja so. Wenn Sie nun erwarten, dass das bei der
elektrischen Ausrüstung der
Lokomotive
geändert wurde, muss ich Sie enttäuschen auch jetzt waren die meisten
Punkte mit der Baureihe
Ae 4/4
identisch ausgeführt worden.
Beginnen wir jedoch
auch hier mit der Betrachtung auf dem Dach der
Lokomotive. Die elektrische Ausrüstung der Maschine
wurde für eine
Spannung
von 15 000
Volt
und 16 2/3
Hertz
Wechselstrom
ausgelegt. Weitere davon abweichende Spannungen oder
Frequenzen
waren nicht vorgesehen. Damit handelte es sich um eine damals übliche für
ein System ausgelegte Lokomotive. Ein Punkt, der bei der BLS eigentlich
nicht oft zur Diskussion stand.
Die
Spannung
der
Fahrleitung
wurde mit der Hilfe von
Scherenstromabnehmern
auf die
Lokomotive
übertragen. Diese
Stromabnehmer
waren gegenüber den vorher verwendeten Modellen noch leichter aufgebaut
worden. Sie wurden seit Jahren auf den
roten
Pfeilen der Schweizerischen Bundesbahnen SBB und bei der
Baureihe
Ae 4/4
erfolgreich verwendet. Bei einem Gewicht von rund 800 Kilogramm wirkt sich
jedes Gramm aus. Es wurden zwei identische Stromabnehmer auf dem Dach montiert. Dabei wurden sie jeweils über den Führerräumen platziert. Das hatte unweigerlich zur Folge, dass jede Hälfte nur über einen Stromabnehmer verfügte.
Damit entsprach eine
Hälfte einer Maschine der Baureihe
Ae 4/4
in der letzten Ausführung. Auch hier war klar zu erkennen, wie die Reihe
Ae 8/8 aufgebaut wurde und Sie werden vermutlich wissen, wie es weiter
gehen wird. Ausgerüstet wurden die Stromabnehmer dieser Baureihe mit den bewährten doppelten Schleifleisten.
Diese wurden zusammen
mit dem
Stromabnehmer
schon bei den
Roten Pfeilen der Schweizerischen Bundesbahnen SBB verwendet.
Damit konnte die Kontaktsicherheit der Stromabnehmer deutlich verbessert
werden. Bei der Baureihe Ae 8/8 wurden nur noch
Schleifleisten aus
Kohle
verwendet. Man hatte erkannt, dass diese auch im Winter nicht zu sehr
abgenutzt wurden.
Trotz der Grösse der
Lokomotive
und der damit verbundenen
Leistung
genügte es im Betrieb, wenn nur ein
Stromabnehmer
gehoben wurde. Das hatte jedoch unweigerlich zur Folge, dass die beiden
Hälften miteinander verbunden werden mussten. Wie das erfolgte, erfahren
wir später noch genauer. Vorerst reicht es, wenn wir wissen, dass die
Baureihe Ae 8/8 mit nur einem gehobenen Stromabnehmer verkehren konnte.
Gehoben wurde der
Stromabnehmer
mit der Hilfe von
Druckluft.
Dabei bewirkte diese Druckluft nur, dass die Kraft der
Senkfeder,
die den Stromabnehmer in die Tieflage zog und dort behielt, aufgehoben
wurde. Dadurch konnte die
Hubfeder
ihre Kraft entfalten und der Stromabnehmer hob sich, bis er den
Fahrdraht
berührte. Der Stromabnehmer wurde daher alleine durch die Kraft der
Feder
gehoben. Damit war es möglich den Anpressdruck simpel einfach
einzustellen.
Beim Senken des
Stromabnehmers
wurde die
Druckluft
wieder abgelassen. Dadurch entstand durch den schlagartigen Druckabfall im
Zylinder
ein Unterdruck. Das führte dazu, dass das
Schleifstück
von der
Fahrleitung
weggezogen wurde. Anschliessend sorgte die
Senkfeder
dafür, dass der Stromabnehmer sich senkte. Da die
Hubfeder
jedoch weiterhin ihre Kraft ausübte, war ein sanftes Senken des Bügels
sichergestellt.
Die beiden
Stromabnehmer
waren mit einer über die ganze
Lokomotive
geführten
Dachleitung
verbunden. Spezielle in der Dachleitung eingebaute
Trennmesser
ermöglichten im Notfall die Abtrennung eines Stromabnehmers. So konnten
die Maschinen mit einem funktionierenden Stromabnehmer noch die Fahrt in
eigener Kraft fortsetzen. Zudem war über dem
Gelenk
eine flexible Leitung eingebaut, die ebenfalls gelöst werden konnte.
Damit haben wir aber
den letzten Punkt kennen gelernt, der für die ganze
Lokomotive
galt. Die folgende elektrische Ausrüstung wurde von der Baureihe
Ae 4/4
übernommen und auf jeder Hälfte separat ausgeführt. Es gab daher auf jedem
Teil eine vollwertige Ausrüstung mit
Hauptschalter
und
Transformator.
In Zukunft beschränken wir uns daher nur noch auf eine Hälfte und dabei
spielt es keine Rolle, welche es ist.
An der
Dachleitung
angeschlossen waren sowohl der
Hauptschalter,
als auch der
Erdungsschalter.
Dabei hatte der Erdungsschalter die Aufgabe, die elektrische Ausrüstung
einer Hälfte der
Lokomotive
mit der Erde zu verbinden. Dadurch konnte gefahrlos an den Anlagen der
Hochspannung gearbeitet werden. Obwohl sich der Schalter auf dem Dach
befand, konnte aus dem
Maschinenraum
aus bedient werden.
Speziell an der
Erdung
der Anlagen war, dass diese zwar nur auf einer Hälfte ausgeführt werden
musste, diese sich jedoch auf die ganze
Lokomotive
auswirkte. Durch das eingebaute
Verriegelungssystem
war es aber zwingend erforderlich, dass die
Erdungsschalter
beider Hälften geschlossen werden mussten, wollte man an der Ausrüstung
arbeiten vornehmen. Nur so war sicher verhindert, dass man auf einer
Hälfte den
Stromabnehmer
heben konnte.
Um
die
Lokomotive
sicher von der
Fahrleitung
zu trennen, wurde in jeder Hälfte ein
Hauptschalter
eingebaut. Bei der Baureihe Ae 8/8 kam ein bewährtes Modell der Firma BBC
zum Einbau. Diese Modelle wurden schon bei Lokomotiven der Schweizerischen
Bundesbahnen SBB und bei der Baureihe
Ae 4/4
verwendet und funktionierten dort sehr gut. Der
Abreissfunke
wurde mit Hilfe von
Druckluft
ausgeblasen.
Diese
Drucklufthauptschalter
konnten im Gegensatz zu den früher verwendeten
Ölhauptschaltern
auch
Kurzschlüsse
mit hohen
Strömen sicher abschalten. Durch den
Verzicht auf die Ölfüllung waren diese
Hauptschalter
zudem viel leichter als die bisherigen Modelle. Gerade dieser Punkt sprach
bei dieser
Lokomotive
für die Verwendung dieser ausgesprochen zuverlässig funktionierenden
Hauptschalter aus dem Hause BBC.
Nach dem
Hauptschalter
wurde die
Spannung
aus der
Fahrleitung
der Durchführung zugeführt und damit erstmals in das Innere der
Lokomotive
geleitet. Dort wurde sie umgehend den Anschlüssen des
Transformators
zugeführt. Schliesslich folgte die weitere „Aufbereitung“ der Spannung im
Transformator. Wobei auch hier auf das Gewicht geachtet werden musste,
denn nun folgten die schwersten Baugruppen der elektrischen Ausrüstung.
Im
Transformator
wurde die
Spannung
der Regulierwicklung zugeführt. Diese
Primärwicklung
war auf der anderen Seite über die an den
Triebrädern
angebrachten
Erdungsbürsten
mit den
Schienen
verbunden. Dadurch entstand ein geschlossener
Stromkreis
und es konnte
Leistung
übertragen werden. Damit haben wir aber nur den ersten Teil des
Transformtors kennen gelernt, denn die Regulierwicklung hatte diverse
Anzapfungen.
Die
Spannungen der einzelnen
Anzapfungen wurden dem
Stufenschalter zugeführt. Damit haben wir auf
dieser
Lokomotive
einen mit Hochspannung betriebenen Stufenschalter
erhalten. Diese Lösung war bereits 1931 mit der Baureihe
Ae 8/14 bei den
Schweizerischen Bundesbahnen SBB umgesetzt worden. Der Vorteil war, dass
man damit Gewicht sparen konnte. Ein Punkt, der insbesondere in diesem
Bereich umgesetzt wurde.
Der
Stufenschalter war als
Flachbahnstufenschalter ausgeführt worden. Wegen den hohen
Spannungen war
er direkt am
Transformator angebaut. Bei der Schaltung einer Stufe, wurde
zuerst ein Hilfskontakt mit
Widerstand zugeschaltet, erst anschliessend
erfolgte der Wechsel der
Anzapfung. Die dabei notwenigen Schaltungen
wurden durch die vier
Lastschalter sichergestellt. Damit war eine
unterbruchsfreie Regelung der Spannung möglich geworden.
Nach dem
Stufenschalter wurde
die
Spannung der
Primärwicklung des eigentlichen
Transforma-tors zugeführt.
Dort erfolgte schliesslich die galvanisch getrennte
Übersetzung auf die
Spannung der
Fahrmotoren. Diese wurden letztlich an der
Sekundärwicklung,
die maximal eine Spannung von 450
Volt abgeben konnte, angeschlossen.
Damit haben wir die Funktion des Transformators und des Stufenschalters
kennen gelernt.
Viel Gewicht konnte nur schon
durch den
Stufenschalter mit Hochspannung eingespart werden. Das reichte
jedoch nicht aus um die Vorgaben einzuhalten. Daher verwendete man für die
Wicklungen an der Stelle von Kupfer, das wesentlich leichtere Aluminium.
Dieses Metall war zwar nicht ganz so gut wie Kupfer, es stand jedoch in
ausreichender Menge zur Verfügung. Zudem konnte so das Gewicht des
Transformators deutlich verringert werden.
An der sekundären
Spule des
Transformators wurden schliesslich die
Trennhüpfer zu den
Fahrmotoren
angeschlossen. Diese Trennhüpfer hatten die Aufgabe die
Spannung, die zu
den Fahrmotoren führte, schlagartig abzuschalten und so einen
augenblicklichen Ausfall der
Zugkraft zu bewirken. Diese Lösung war nötig,
weil bei hohen Geschwindigkeiten die Bremsung möglichst schnell optimal
einsetzen musste. Daher mussten die Motoren spannungslos sein.
Erst jetzt folgten die
Wendeschalter, die so aufgebaut wurden, dass ein
Drehgestell an einem
Wendeschalter angeschlossen wurde. Die Aufgabe der Wendeschalter war die
Bestimmung der Fahrrichtung, aber auch die Umgruppierung beim elektrischen
Bremsbetrieb der
Lokomotive. Fiel jedoch einer der Wendeschalter aus, war
nur noch die halbe
Leistung der Maschine abrufbar. Diese Lösung war zur
damaligen Zeit üblich.
Da die
Trennhüpfer vor dem
Wendeschalter montiert wurden, mussten die Kontakte am Wendeschalter für
jeden
Fahrmotor separat ausgeführt werden. Obwohl damit ein etwas
grösseres Gewicht die Folge war, konnte man die Fahrmotoren einzeln
abtrennen, was bei Ausfall eines Fahrmotors nur die Reduktion um einen
Motor zur Folge hatte. Damit war eine möglichst optimale Situation bei
Störungen erreicht worden. Die veränderliche Spannung wurde nach den Wende-schaltern den Fahrmotoren zugeführt. Bei dieser Baureihe kamen 14polige Seriemotoren mit separatem Wendepolshunt und speziellen Kompensationswick-lungen zum Einbau.
Dieser Motortyp bewährte
sich seit Jahren und wurde immer mehr verbessert und dabei verkleinert.
Das führte dazu, dass bei vergleichsweise geringer Baugrösse viel mehr
Leistung ermöglicht wurde.
Die Fahrmotoren fanden bei diesen Lokomotiven erstmals im Drehgestell den notwenigen Platz. Erst das war der Vorteil, den man nutzen konnte. Durch die geringe Baugrösse gab es nun im Maschinenraum genug Platz für die Geräte.
Dadurch konnte wiederum
der Kasten kompakter gebaut werden. Letztlich erlaubte erst diese Lösungen
die gewünschte Reduktion beim Gewicht der fertigen
Lokomotive. Beeindruckend wirkten die technischen Daten dieser Fahrmotoren. Sie konnten mit einer maximalen Spannung von 395 Volt betrieben werden und bezogen dabei einen Strom von 2 100 Ampère.
Daraus resultierte letztlich eine
Leistung von 1 100 PS pro
Motor. Auf die
Lokomotive hochgerechnet ergab das eine Leistung von 8 800
PS. Damit erbrachten die
Fahrmotoren die von der BLS gewünschte Leistung.
Ein Punkt, der damals für eine achtachsige Maschine gross war.
Die
Anfahrzugkraft
der
Lokomotive wurde mit 440 kN angegeben. Diese konnte von den
Fahrmotoren
und vom
Transformator jedoch nur kurze Zeit gehalten werden. Bei einer
Drehzahl von 720 Umdrehungen und damit einer Geschwindigkeit von 76 km/h
wurde die
Leistungsgrenze erreicht. Die maximal zugelassene
Zugkraft
betrug jetzt noch 278 kN, was ein recht hoher Wert darstellte und für die
geforderte
Anhängelast ausreichte.
Hier drängt sich ein
Vergleich auf. Dazu muss jedoch eine modernere
Lokomotive verwendet
werden. Ich greife daher zur Baureihe
Re 6/6 der Schweizerischen
Bundesbahnen SBB. Diese hatte eine
Leistung von 10 700 PS und übertraf die
Baureihe Ae 8/8 deutlich. Bei den
Zugkräften lag die Situation jedoch
anders, denn hier hatte die Doppellokomotive durchaus höhere Werte im
Bereich der
Anfahrzugkraft. Bei der Lokomotive wurde eine elektrische Bremse eingebaut. Obwohl die Schweizerischen Bundes-bahnen SBB mit leistungsfähigen Nutzstrombremsen bei der Baureihe Ae 4/6 gute Erfahrungen gemacht hatten, verzichtete man hier auf eine solche Brem-se.
Vielmehr wurde bei den Maschinen der Baureihe Ae 8/8 die bei der BLS schon
immer verwendete
Widerstandsbremse eingebaut. Wobei hier die BLS
grundsätzlich keine andere Wahl hatte. Um die elektrische Bremse der Lokomotive zu aktivieren, wurden die Fahrmotoren durch die Wendeschalter umgruppiert und mit Gleichstrom ab einem eigens dazu eingebauten Generator erregt.
Dieser
Generator
für die
elektrische
Bremse war Bestandteil einer
Umformergruppe, die ab den
Hilfsbetrieben
der
Lokomotive versorgt wurde.
Da-her war die
Bremse nur bei vorhandener
Spannung
in der
Fahrleitung
funktionsfähig.
Die so erregten
Triebmotoren
arbeiten nun als
Generatoren
und verzögerten so die
Lokomotive. Durch die
Gleichspannung
bei der Erregung, lieferten die Fahrmotoren nun
Gleichstrom, der nicht in die
Fahrleitung zurückgeführt werden konnte.
Daher wurden auf dem Dach montierte
Bremswiderstände angeschlossen und so
die erzeugte Energie in Wärme umgewandelt. Die Bremswiderstände wiederum
wurden durch den Fahrtwind gekühlt.
Durch die Grösse der
Lokomotive stand auf dem Dach genug Platz zur Verfügung um die
Widerstände
anzuordnen. Daher wurde die
elektrische
Bremse bei den Lokomotiven der
Baureihe analog der letzten Maschinen der Reihe
Ae 4/4
ausgeführt. Man
belegte daher das ganze freie Dach mit
Bremswiderständen, so dass die
Lokomotiven der Baureihe Ae 8/8 eine ansprechende
Bremskraft zur Verfügung
hatten.
Gerade bei den hier
vorgestellten
Lokomotiven stellt sich die Frage nach den
Nutzstrombremsen.
Die ersten damit ausgerüsteten Maschinen der Baureihe
Ae 6/6 verkehrten
damit am Gotthard äusserst erfolgreich. Bei der Reihe Ae 8/8 setzte man
notgedrungen auf die schlechtere Lösung der
Widerstandsbremse. Wobei die
schier endlose Anzahl
Widerstände bei der Baureihe Ae 8/8 eine
ansprechende
Bremskraft ermöglichte.
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