Traktionsstromkreis

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Nachdem wir die Fahrzeuge mechanisch aufgebaut haben, kommen wir jetzt zur Betrachtung des elektrischen Teils. Bisher fielen die vielen Hinweise zu den Unterschieden zwischen BCFZe 4/6 und CFZe 2/6 auf. Bei der nun vorgestellten elektrischen Ausrüstung gab es diese Unterschiede auch. Jedoch nicht mehr so gross, wie beim mechanischen Teil. Daher blicken wir zuerst auf die Unterschiede zwischen den beiden Baureihen.

Die elektrischen Ausrüstungen der BCFZe 4/6 und des CFZe 2/6 waren grundsätzlich identisch. Der Unterschied bestand eigentlich nur in der Tatsache, dass man beim CFZe 2/6 nur einen Antriebsstrang einbaute. Das führte somit nur zu Unterschieden bei den Daten. Für die Vorstellung können wir uns jedoch einen einfachen Weg wählen. Wir betrachten daher beim BCFZe 4/6 nur einen der beiden Antriebsstränge genauer.

Doch beginnen wir, wie bei jedem Fahrzeug, ganz oben am Fahrdraht. Die Triebwagen wurden für eine Spannung von 15 000 Volt Wechselstrom mit einer Frequenz von 16 2/3 Hertz ausgelegt. Diese musste einfach noch auf das Fahrzeug übertragen werden. Dazu wurden auf dem Dach Stromabnehmer montiert. Dabei gab es bei den BCFZe 4/6 davon zwei und beim kleineren CFZe 2/6 ein Modell. Daher war auch hier nur die halbe Ausrüstung vorhanden.

Es kam ein neuer leichter Scherenstromabnehmer zur Anwendung. Dieser hatte sich bei den Trieb-wagen CLe 2/4 der Schweizerischen Bundesbahnen SBB und bei den beiden Baureihen Ce 2/4 bewährt.

Es muss jedoch erwähnt werden, dass oft iden-tische Modelle verwendet wurden, denn die Strom-abnehmer waren teuer und nahmen bei der Vor-haltung von Ersatzteilen sehr viel Platz in Anspruch. Man konnte so Ersatzteile sparen.

Mit Ausnahme der verwendeten Schleifleisten, wa-ren die Scherenstromabnehmer identisch. Beim Triebwagen CFZe 2/6 musste man wegen dem ein-zelnen Stromabnehmer doppelte Schleifleisten ein-bauen.

Bei den Triebwagen BCFZe 4/6 kamen jedoch nur einfache Schleifleisten zur Anwendung. So mussten diese Triebwagen immer beide Stromabnehmer heben. Nur so war eine saubere Kontaktabnahme mit dieser Lösung zu garantieren.

Verwendet wurden Schleifleisten aus Aluminium, die eine Breite von 1320 mm hatten. Dieses Metall war etwas weicher, als das Kupfer, das für die Fahrleitung verwendet wurde. So erfolgte ein grosser Teil des Abriebes beim Schleifstück und nicht am Fahrdraht. Es muss jedoch erwähnt werden, dass damals diese Ausführung bei allen Bahnen verwendet wurde, denn man hatte noch keine besseren Lösungen gefunden.

Gehoben wurden die Stromabnehmer mit Hilfe von Druckluft. Diese hob in einem Zylinder die Kraft der Senkfeder auf. Damit konnte die Hubfeder ihre Kraft entfalten. Der Bügel hob sich, bis er auf einen Widerstand traf und drückte danach mit einer einstellbaren Kraft dagegen. Gab es diesen Widerstand jedoch nicht, streckte sich der Bügel durch und konnte anschliessend nur noch mit externer Hilfe eines Mitarbeiters gesenkt werden.

Um den Bügel im Normalfall zu senken, wurde einfach die Druckluft schlagartig entlassen. Durch den kurzen Moment mit einem Unterdruck, wurde das Schleifstück von Fahrdraht gerissen. Danach sorgte die Kraft der Senkfeder dafür, dass sich der Stromabnehmer senkte und in den Auflagen zu liegen kam. Dank der Feder blieb er auch während der Fahrt in dieser Position, was wichtig war, wenn das Fahrzeug abgeschleppt werden musste.

Damit beide Antriebsstränge bei den Triebwagen BCFZe 4/6 mit beiden Stromabnehmern verbunden werden konnten, musste man bei diesen Modellen eine Dachleitung einbauen.

Diese sorgte dafür, dass die beiden Bügel über das Dach und das Gelenk hinweg miteinander elektrisch verbunden wa-ren. So war gesichert, dass wirklich beide Antriebsstränge immer eine optimale Versorgung mit der Spannung hatten.

Die Dachleitung bestand aus Kupferprofilen, die auf Isolato-ren abgestützt wurden. Lediglich im Bereich des Gelenkes wurden diese Leitung beweglich ausgeführt. Es kamen dabei Litzen aus Kupfer zur Anwendung.

Eine Unterteilung der Dachleitung war jedoch nicht nur in diesem Bereich möglich. So konnten bei den BCFZe 4/6 die beiden Stromabnehmer ebenfalls von der Leitung getrennt werden. Wichtig war das bei einem Defekt.

Beim Triebwagen CFZe 2/6 mit nur einem Stromabnehmer konnte diese Dachleitung entfallen. Ab nun waren jedoch alle Bauteile der elektrischen Ausrüstung für jedes Trieb-drehgestell gleich.

Das heisst, bei den Modellen der Baureihe BCFZe 4/6 waren alle Bauteile ab diesem Punkt doppelt vorhanden. Wären die beiden Wagenkästen der BCFZe 4/6 nicht mit der Dachleitung verbunden worden, hätte man von zwei kurgekuppelten Triebwagen sprechen können.

Es wurde bei allen Triebwagen eine kurze Dachleitung benötigt, die von den Stromabnehmern zur Dachsicherung führte. Man verzichtete hier auf den Einbau eines Hauptschalters. Diese Lösung konnte man wählen, weil die Leistung dieser Triebzüge eher bescheiden war und man so keine Probleme erwarten sollte. Somit war aber der Triebwagen eingeschaltet, wenn der Bügel die Fahrleitung berührte und dort Spannung vorhanden war.

Diese Sicherung diente als Kurzschlussschutz und konnte nicht ersetzt wer-den, wenn sie einmal ansprechen sollte. Der dabei entstehende Lichtbogen wurde über seitliche Hörner abgeleitet, so dass er nicht stehen bleiben konnte.

Die reguläre Ausschaltung des Fahrzeuges erfolgte daher einfach durch sen-ken der Stromabnehmer. Dabei entstand zur Fahrleitung hin ein Lichtbogen, der erst erlosch, wenn sich der Bügel genug gesenkt hatte.

Nach der Dachsicherung wurde die Fahrleitungsspannung dem ebenfalls auf dem Dach montierten Transformator zugeführt. Dieser wurde dabei über dem Triebdrehgestell montiert.

So waren dort die Achslasten gegenüber dem restlichen Fahrzeug höher. Da-mit konnte eine gute Ausnützung der Zugkraft erreicht werden. Jedoch er-kaufte man sich einen markanten und sehr gut zu erkennenden Aufbau über diesen Bereichen.

Über die als Primärspule bezeichnete Wicklung wurde eine elektrische Ver-bindung zu den bei den Rädern montierten Erdungsbürsten erstellt. So war das Fahrzeug auch über die Schienen mit dem Kraftwerk verbunden und es konnte ein elektrischer Strom fliessen. Durch die Spule und die im Transformator erzeugten Magnetfelder wurde dieser Strom jedoch begrenzt. Es entstand so kein Kurzschluss und es wurde die notwendige Energie übertragen.

Wir haben damit dem primären Stromkreis abgeschlossen. Die für die Traktion benötigte Energie wurde über das sich im Eisenkern befindliche Magnetfeld auf die sekundäre Spule übertragen. Damit war dieser Stromkreis galvanisch und somit elektrisch von der Fahrleitungsspannung isoliert worden. Es war so möglich die Isolation in diesem Bereich schwächer und somit leichter auszuführen. Ein Punkt, der damals üblich war.

Die Spannungen der sich in dieser Wicklung befindlichen mehreren Anzapfungen stellten unterschiedliche Werte zur Verfügung. Dabei wurde eine maximale Spannung von 626 Volt erreicht. Jedoch konnten diese Werte noch nicht für die Fahrmotoren verwendet werden, denn der Wechsel zwischen den jeweiligen Anzapfungen muss ohne Unterbruch erfolgen und das war nur mit speziellen Schaltungen ohne Probleme möglich.

Die unterschiedlichen Spannungen ab der Sekundärspule wurden einer Batterie von mechanisch pneumatisch betätigten Schützen zugeführt. Diese Hüpfer schalteten die einzelnen Anzapfungen. Jedoch waren auch sie zu langsam und diese Schaltung ohne Unterbruch zu ermöglichen. Daher wurden zusätzlich ein Überschaltwiderstand und eine Drosselspule eingebaut. So versorgten immer zwei angeschlossene Anzapfungen die Fahrmotoren mit Energie.

Auch wenn hier von einer Schützensteuerung gesprochen wurde, handelte es sich um eine übliche Hüpfersteuerung. Der Unter-schied beim verwendeten Namen sorgte für diese Verwirrung.

Jedoch muss erwähnt werden, dass Schützen und Hüpfer eigent-lich gleich betrieben wurden. Da hier jedoch eine Ansteuerung mit Druckluft umgesetzt wurde, wäre der Begriff Hüpfer richtig angewendet worden. Eine Unterscheidung, die bei der BLS-Gruppe jedoch nicht gemacht wurde.

Es entstand in der Hüpferbatterie eine veränderliche Spannung, die ohne Unterbruch in einzelnen Schritten geschaltet werden konnte. Diese einzelnen Schritte wurden auf 15 Stück begrenzt. Damit hatte der Triebwagen die gleiche Anzahl der Fahrstufen.

Dabei blieb es auch bei den Triebwagen BCFZe 4/6, denn die dort mögliche Wechselschaltung wurde nicht umgesetzt. So waren auch hier diese Anzahl Fahrstufen identisch. Dazu musste jedoch durch den ganzen Zug eine Welle geführt werden.

Wir haben nun eine veränderbare Spannung, die eigentlich den beiden Fahrmotoren zugeführt werden konnte. Da sich diese so jedoch nur in einer Richtung hätten drehen können, wurde nach der Hüpferbatterie ein Wendeschalter eingebaut. Dabei war jedoch nur ein Stück vorhanden. Bei einem Defekt hätte dieser zum Ausfall des Zuges beim Triebwagen CFZe 2/6 geführt. Jedoch funktionierten Wendeschalter sehr zuverlässig.

Der Wendeschalter stellte die notwendigen Schaltungen für die Fahrmotoren zur Verfügung. Das heisst, er sorgte für die richtigen Schaltungen der Fahrrichtungen. Dazu polte er das Wendepolfeld der Fahrmotoren so um, so dass diese in die andere Richtung drehten. Gleichzeitig besorgte der Wendeschalter auch die Schaltungen für die elektrische Widerstandsbremse. Daher musste ein sehr umfangreiches und daher schweres Modell eingebaut werden.

In jedem Drehgestell waren zwei Fahrmotoren eingebaut worden. Diese wurden in Reihe geschaltet und daher nur mit der halben Spannung betrieben. Eine einfache Lösung, die aber bei einem defekten Motor zu grossen Be-schränkungen geführt hätte.

Die Auswirkungen für das betroffene Fahrzeug waren da-her jedoch gleich, wie wenn ein Wendeschalter ausge-fallen wäre. Beim BCFZe 4/6 war immerhin noch die halbe Leistung vorhanden.

Als eigentliche Fahrmotoren verwendete man übliche Rei-henschlussmotoren mit separatem Wendepolfeld. Dieser für einphasigen Wechselstrom mit 16 2/3 Hertz entwik-kelte Seriemotor, bewährte sich seit Jahren sehr gut.

Dank verbesserten Techniken in der Herstellung durde die-ser immer kleiner und somit leichter. Gleichzeitig gelang es auch die Leistung zu erhöhen. Die hier vorgestellten Triebwagen profitierten beim Gewicht.

Bei einer Drehzahl von 1600 Umdrehungen pro Minute konnte jeder Fahrmotor bei einer Klemmenspannung von 313 Volt eine Leistung von maximal 240 PS erzeugen.

Damit erreichte er eine Anfahrzugkraft von 15 kN. Hoch-gerechnet auf ein Drehgestell bedeutete das eine Zugkraft von 30 kN. Wobei sich nun die geänderten Getriebe in den Achsantrieben beim Triebwagen CFZe 2/6 bemerkbar machten, denn dort konnte so die Zugkraft am Rad erhöht werden.

Die Leistung der Fahrmotoren war daher bei allen Modellen identisch. Daher konnten diese über die Dauer einer Stunde noch eine Zugkraft von 8 kN erzeugen. Bei den BCFZe 4/6 wurde dieser Wert bei 76 km/h erreicht. Durch die geänderten Getriebe lag diese Leistungsgrenze beim Triebwagen CFZe 2/6 bei 45 km/h. Auf schwach geneigten Abschnitten war so noch eine ansprechende Beschleunigung mit geringer Last möglich.

Somit wurden diese Triebwagen als Alleinfahrer kon-zipiert. In der Folge mussten sie, um die starken Gefälle befahren zu können, mit einer verschleiss-losen Bremse versehen werden.

Daher wurde bei den Triebwagen eine elektrische Bremse eingebaut. Wie das bei der BLS-Gruppe üblich war und wie dies auch bei den  CLe 2/4 der Schwei-zerischen Bundesbahnen SBB erfolgte, kam eine Widerstandsbremse auf diesen Modellen zum Einsatz.

Beim Bremsbetrieb wurden die Fahrmotoren umgrup-piert. Sie wurden nun ab einer Umformergruppe mit Gleichstrom fremderregt. Dadurch erzeugten die sich drehenden Fahrmotoren ebenfalls eine Gleichspann-ung.

Diese wurde letztlich den auf dem Dach montierten Widerständen zugeführt. Dort wurde die elektrische Energie in Wärme umgewandelt und durch den Fahrt-wind abgeführt. Als Nebeneffekt verzögerte der Triebwagen.

Geregelt wurde diese elektrische Bremse durch die Veränderung der Fremderregung. So konnte eine von den vorhandenen Fahrstufen unabhängige elektrische Bremse eingebaut werden. Die Triebwagen konnten daher die elektrische Bremse lediglich in 12 Bremsstufen regulieren. Somit gab es drei Stufen weniger, als beim Fahren. Trotzdem reichte die Bremskraft aus, um den Triebwagen mit Hilfe der elektrischen Bremse abzubremsen.

Die mit Gleichstrom betriebenen Widerstandsbremsen der damaligen Zeit erreichten Leistungen, die durchaus dem leichten Triebfahrzeug eine ausreichende Verzögerung verschaffen konnten. Nachteilig war nur die bei tiefen Geschwindigkeit nicht mehr ausreichende Bremskraft. Die hier üblichen Werte, hätten beim CFZe 2/6 durchaus Probleme bereiten können. Da die Reduktion der Geschwindigkeit mit den Getrieben erfolgte, waren die massgebenden Werte jedoch tiefer.

 

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