Traktionsstromkreis |
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Der elektrische Teil
der
Triebwagen
wurde für eine
Spannung
von 15 000
Volt
und eine
Frequenz
von 16 2/3
Hertz
ausgelegt. Bei den meisten normalspurigen Bahnen in der Schweiz war das
eigentlich keine grosse Überraschung und entsprach den üblichen Werten.
Jedoch mussten die Triebwagen mit den Nummern 746 bis 748 so weit
vorbereitet werden, dass sie nachträglich auch für eine Spannung von 3000
Volt
Gleichstrom
umgebaut werden konnten.
Da der Teil für
Gleichstrom
nie umgesetzt wurde, können wir uns auf den elektrischen Teil für
Wechselstrom
konzentrieren. Daher beginnen wir bei der Übertragung der
Spannung
von der
Fahrleitung
auf das Fahrzeug. Die Spannung der Fahrleitung wurde dazu mit einem
Stromabnehmer
auf das Dach des
Triebwagens
übertragen. Hier gab es bereits die ersten Veränderungen gegenüber den
älteren Modellen. Es kam nur noch ein Stromabnehmer zur Montage. Neue Schleifleisten hatten diese Lösung ermöglicht. Dieser Scherenstromabnehmer wurde auf dem Teil eins montiert.
Auf dem zweiten Teil
wurden bei den
Triebwagen
mit den Nummern 746 bis 748 jedoch die Befestigungen vorbereitet. Dort
hätte man bei diesen Fahrzeugen schliesslich den
Stromabnehmer
für die FS montieren können. Ein Punkt, der bei den letzten beiden
Modellen nicht mehr galt. Das Schleifstück der Stromabnehmer wurde mit den neuen Schleifleisten aus Kohle bestückt. Durch die verbesserte Konstruktion konnten jetzt auch zwei solcher Leisten bei einem Stromabnehmer verwendet werden.
Dadurch war die
Reduktion auf einen
Stromabnehmer
erst möglich geworden. Im
Regionalverkehr
mit kurzen Strecken benötigte zudem kein Ersatzmodell, da im Falle eines
Defektes, die
Hilfslokomotive
schnell vor Ort war.
Gehoben wurde der
Stromabnehmer
mit Hilfe von
Federn
und
Druckluft.
Um den Stromabnehmer zu heben, wurde mit Hilfe der Druckluft die Kraft der
Senkfeder
aufgehoben. Dadurch konnte die
Hubfeder
ihre Kraft entfalten. In der Folge wurde der Stromabnehmer gehoben. Das
erfolgte, bis das
Schleifstück
den
Fahrdraht
berührte. Fehlte dieser verhinderte eine Höhenblockierung, dass sich der
Bügel durchstrecken konnte.
Um den
Stromabnehmer
wieder zu senken, musste die
Druckluft
schlagartig aus dem
Zylinder
abgelassen werden. Dadurch entstand im Zylinder für einen kurzen Moment
ein Unterdruck, der dafür sorgte, dass die
Schleifleisten
schnell vom Fahrdraht abgezogen wurden. Der Stromabnehmer senkte sich
danach mit Hilfe der Kraft in der
Senkfeder
langsam auf die vorgesehenen Auflagen. Die Senkfeder behielt den
Stromabnehmer zudem in dieser Lage.
Über die
Schleifleisten
aus
Kohle,
die den
Fahrdraht
berührten und die Konstruktion des
Stromabnehmers
wurde die
Spannung
schliesslich auf das Dach des Fahrzeuges übertragen. Die auf das Fahrzeug
übertragene Spannung wurde in eine kurze
Dachleitung
geführt. Diese Dachleitung verband den Stromabnehmer mit dem
Hauptschalter
und dem
Erdungsschalter.
Da beide Bauteile auf dem gleichen Teil montiert wurden, war die Leitung
sehr kurz.
Die Aufgabe des
Hauptschalters
bestand darin, den Rest der elektrischen Ausrüstung sicher von der
Fahrleitung
zu trennen, aber auch eine sichere
Verbindung
herzustellen. Dazu musste er die hohe
Spannung
schalten, ohne dabei selber beschädigt zu werden. Ergänzt mit den hohen
Strömen,
die in diesem Bereich auftreten konnten, war das keine einfache Aufgabe.
Gerade die hier erfolgte Steigerung bei der
Leistung,
musste berücksichtigt werden. Man verwendete einen mit Druckluft betriebenen Hauptschalter. Dieses Modell hatte sich in der Zwischenzeit durchgesetzt. Im Gegensatz zu früheren Hauptschaltern, wo der Lichtbogen mit Öl gelöscht wurde, setzte man hier auf eine andere Lösung.
Der gefährliche
Lichtbogen
wurde mit Hilfe von
Druckluft
ausgeblasen und konnte so keinen Schaden anrichten. Grundsätzlich hätte
man dieses Modell auch unter
Gleichstrom
verwenden können. Parallel zum Hauptschalter wurde schliesslich der Erdungsschalter eingebaut. Wurde dieser manuell ge-schlossen, waren die Leitungen vor und nach dem Hauptschalter miteinander und der Erdung verbunden. Dadurch konnte auf dem Fahrzeug keine Hochspannung mehr entstehen.
Gegen die
gefürchteten Einschläge von Blitzen schützte, anstelle einer
Blitzschutzspule, der im
Erdungsschalter
integrierte Überspannungsableiter.
Die nun geschaltete
Spannung
wurde nach dem
Hauptschalter
erneut einer
Dachleitung
zugeführt. Diese führte zum
Transformator,
der wegen der Verteilung der Gewichte auf dem zweiten Teil montiert wurde.
Dadurch war über dem
Gelenk
eine flexible Dachleitung mit Hilfe von Kupferlitzen erforderlich. Da die
Leitung anschliessend mit einer Durchführung in den Innenraum des
Triebwagens
geleitet wurde, können wir das Dach abschliessen.
Da nur noch ein
Transformator
vorhanden war, konnte auf eine zweite
Dachleitung
verzichtet werden. Man musste diese Lösung wählen, weil die
Triebwagen
bekanntlich für
Gleichstrom
hergerichtet werden sollten. Da hätte sich im entsprechenden Teil bei den
Achslasten
negativ ausgewirkt. Bei der Betrachtung der elektrischen Ausrüstung müssen
wir daher einen Wechsel auf den zweiten Teil des Triebwagens vornehmen. Die Spannung aus der Fahrleitung wurde mit Hilfe der Durchführung in den Transformator geführt und dort der primären Wicklung zugeleitet. Diese Spule war an ihrer anderen Seite mit dem Kasten und über die Erdungsbürsten mit den Schienen und dem Kraftwerk verbunden.
Dadurch entstand ein
geschlossener
Stromkreis,
so dass
Leistung
übertragen werden konnte. Um den Kontakt zu sichern, waren die
Erdungsbürsten
unterschiedlich lange ausgeführt worden. Der Transformator und somit die Wicklung wurden mit speziellem Öl isoliert und gekühlt. Dieses Transformatoröl reduzierte das Gewicht des Transformators, da dünnere Leiter verwendet werden konnten.
Dabei umgab das
Öl
die einzelnen Leiter der Wicklung und verhinderte so, dass es zu
Kurz-schlüssen
kommen konnte. Nebenbei nahm das Öl die in den Leitern erzeugte Wärme auf.
Das Öl wurde damit leichter und stieg im
Transformator
hoch, wo es an den kühlen Wänden abkühlte. Diese natürliche Kühlung war aber nicht ausreichend, so dass man das Transformatoröl mit einer Ölpumpe künstlich in Bewegung versetzte. Das Öl konnte so schneller von den Wicklungen abgeführt werden.
Zudem sorgte die
erzeugte Strömung dafür, dass das
Öl
durch eine Leitung und durch den Ölkühler gepresst wurde. damit konnte das
Transformatoröl
viel besser abgekühlt werden, als das nur durch die Oberfläche der Fall
gewesen wäre. Bei den Triebwagen mit den Nummern 746 bis 748 besass der Transformator eine Dauerleistung von 550 kVA. Diese Leistung mag auf Grund der Leistung des Fahrzeuges gering erscheinen. Im Betrieb zeigten sich jedoch Schwächen, so dass bei den Triebwagen mit den Nummern 749 bis 750 die Leistung auf 740 kVA gesteigert wurde. Damit gerieten die Triebwagen nicht mehr ganz so schnell an die Grenzen der verfügbaren Leistung.
An der
Wicklung
wurden schliesslich die
Anzapfungen
abgenommen. Diese hatten unterschiedliche
Spannungen.
Dabei wurden die Abgriffe, die für die Versorgung der vier
Fahrmotoren
bestimmt waren, aus dem
Transformator
einer
Batterie
von elektropneumatisch betriebenen
Hüpfern
zugeführt. Auch diese Hüpferbatterie war für alle Fahrmotoren ausgelegt
worden. Diese Hüpfer arbeiteten sehr schnell und erlaubten so schnelle
Schaltfolgen. Obwohl nie umgesetzt, muss hier noch erwähnt werden, dass der Betrieb der Triebwagen mit den Nummern 746 bis 748 unter Gleichstrom den Transformator ebenfalls genutzt hätte.
Es war vorgesehen,
dass die
Gleichspannung
mit Hilfe eines
Umformers
umgewandelt worden wäre. Damit hätte man mit den gleichen Schaltelementen
arbeiten können und hätte auf die
Anfahrwiderstände,
die sonst notwendig gewesen wären, ver-zichten können. Obwohl die Schaltungen mit den Hüpfern sehr schnell funktio-nierten, war es damit nicht möglich eine unterbruchsfreie Schaltfolge zu erreichen. Das war jedoch für eine gute Aus-nutzung der Zugkraft unbedingt erforderlich.
Daher wurden immer
mehrere
Hüpfer
gleichzeitig geschaltet und jeweils einer zu- oder weggeschaltet. So blieb
der Stromfluss konstant erhalten und die für die
Fahrmotoren
erforderliche
Spannung
entstand.
Da jedoch bei jedem
Hüpfer
in Folge der
Anzapfung
eine andere
Spannung
vorhanden war, konnten diese nicht einfach zusammen geschaltet werden, da
so ein
Kurzschluss
entstanden wäre. Damit dies nicht passierte und die Schaltfolge klappte,
waren die jeweiligen Hüpfer an mehreren
Überschaltdrosselspulen
angeschlossen worden. Diese Stromteilerspulen lieferten letztlich die
unterbruchsfreie veränderliche Spannung für die
Fahrmotoren.
Dank den
Hüpfern
und den Stromteilerspulen konnte die Anzahl der
Fahrstufen
leicht verändert werden. Gerade hier ist das gut zu erkennen, denn bei den
Triebwagen
mit den Nummern 746 bis 748 waren 15 Fahrstufen vorhanden. Bei den später
abgelieferten Modellen mit den Nummern 749 bis 750 konnte die Anzahl der
Fahrstufen um zwei erhöht werden. Das ergab für die 125 km/h schnellen
Triebwagen 17 Fahrstufen. Dazu benötigt wurde jedoch lediglich ein Hüpfer. Damit wurde nun eine veränderbare unterbruchsfreie Spannung erzeugt. Diese konnte anschliessend den Wendeschaltern zugeführt werden. Da diese jedoch für jedes Drehgestell vorhanden wa-ren, teilte sich der Stromfluss nun auf die beiden Hälften auf.
Die Erfahrungen
hatten gezeigt, dass hier die häufig-sten Störungen auftraten. Daher
konnte hier die Ver-einfachung der elektrischen Ausrüstung nicht mehr
umgesetzt werden. Die Aufgabe der beiden Wendeschalter bestand darin, die Fahrmotoren so zu gruppieren, dass die Dreh-richtung und somit die Fahrrichtung des Triebwagens bestimmt werden konnten. Aber auch die Umstellung auf den elektrischen Brems-betrieb, den wir später noch ansehen werden, wurde in den Wendeschaltern vorgenommen.
Wichtig waren jedoch
die
Trennmesser,
da damit ein
Fahrmotor
abgetrennt werden konnte. Mit dem Wechsel zu den Fahrmotoren kommen wir zu jenem Bereich, der bei den fünf Triebwagen unter-schiedlich gelöst wurde.
Beginnen wir mit den
gemeinsamen Punkten. Die vier
Fahrmotoren
stammten aus dem Hause SAAS und waren als einfache
Seriemotoren
mit separatem Wendepol ausgeführt worden. Diese Motoren waren gut für den
Bahnverkehr geeignet und zeigten sich gegenüber von Kurzschlussströmen
sehr stabil.
Die Motoren konnten von der
Grösse her so weit verkleinert werden, dass sie bei den
Triebwagen mit den
Nummern 746 bis 748 bei gleicher Grösse, wie bei den zuvor abgelieferten
Modellen, eine grössere
Leistung abgeben konnten. Die Leistung pro
Fahrmotor betrug dabei rund 220 kW. Damals wurde dieser Wert noch mit 300
PS angegeben. Für den Triebwagen bedeute das eine maximale Leistung von
882 kW oder 1 200 PS. Wenn wir nun zu den Fahrmotoren der Triebwagen mit den Nummern 749 und 750 kommen, konnte deren Leistung bei vergleichbarer Grösse erneut erhöht werden.
Das hatte
zur Folge, dass bei diesen
Fahrmotoren eine
Leistung von 295 kW oder 400
PS angerufen werden konnte. In der Folge erhöhte sich die Leistung der
Triebwagen auf 1 180 kW oder 1 600 PS. Deutlicher kann man den Fortschritt
in wenigen Jahren nicht aufzeigen. Die unterschiedlichen Leistungen der Fahrmotoren wirk-ten sich natürlich auch bei den Zugkräften aus. So konnten die Triebwagen mit den Nummern 746 bis 748 in einer Stunde eine Zugkraft von 40 kN abrufen.
Die massgebende Geschwindigkeit lag dabei
bei 80 km/h. Mit diesen
Zugkräften war es möglich auf den Steigungen bis
27‰ insgesamt 90 Tonnen mitzuführen. Das entsprach drei vierachsigen
Reisezugwagen und war damit aus-reichend. Jeder Fahrmotor der Triebwagen mit den Nummern 749 bis 750 konnte eine Stundenzugkraft von 15 kN erzeugen. Damit stieg die Zugkraft auf total 60 kN an.
Bei einer
massgebenden Geschwindigkeit von 75 km/h war theoretisch eine Erhöhung der
Anhängelasten mög-lich. Bei der BLS-Gruppe verzichtete man jedoch darauf,
da selten schwerere Züge mit diesen
Triebwagen gezogen wurden. Daher
galten auch hier die 90 Tonnen.
Damit war bei den
Triebwagen
mit den Nummern 749 bis 750 zwar nicht viel mehr Restzugkraft vorhanden.
Nur konnte diese dank der höheren
Leistung über längere Zeit erbracht
werden. Damit konnte der Zug innert nützlicher Zeit auf die neu
festgelegte
Höchstgeschwindigkeit von 125 km/h beschleunigen. Genau hier
lag der hauptsächliche Grund für die Erhöhung der Leistung, denn der
Triebwagen sollte schnell beschleunigen können.
Um in den elektrischen
Bremsbetrieb zu wechseln, müssen wir uns wieder zu den Wendeschaltern
begeben. Diese Schalter waren so ausgelegt worden, dass sie die
Fahrmotoren so gruppierten, dass diese als
Generatoren geschaltet wurden
und so Energie erzeugten konnten. Als direkte Folge davon begann der
Triebwagen sich zu verzögern. Was letztlich dazu noch fehlte, war die
Erregung der vier Fahrmotoren, denn erst dann funktionierte die
Bremse. Bei der BLS-Gruppe setzte man im Gegensatz zu den Schweizerischen Bundesbahnen SBB schon seit Jah-ren auf die Widerstandsbremse. Gerade die mit Gleichstrom betriebenen Lösungen überzeugten in den vergangenen Jahren bei der Leistung.
Wobei wir nicht
vergessen dürfen, dass während der Bauzeit dieser
Triebwagen sehr
leistungsfähige elek-trische
Nutzstrombremsen in Betrieb genommen wurden.
Trotzdem lohnt sich ein Blick auf diese
Bremse. Wurde die elektrische Bremse aktiviert, besorgte ein Hilfsumformer die Erregung der Fahrmotoren mit Gleichstrom.
Durch die Drehung die von den
Rädern und die
An-triebe auf den
Rotor übertragen wurde, begannen die
Fahrmotoren mit Hilfe der Erregung
eine
Spannung zu erzeugen. Dieses Prinzip war bei allen
elektri-schen
Bremse identisch, ergab hier jedoch wegen der entsprechenden Erregung
einen
Gleichstrom.
Diese elektrische Energie
wurde den auf dem Dach unter einer Abdeckung montierten
Bremswiderständen
zugeführt. Eine weitere Behandlung mit Hilfe von
Hüpfern gab es jedoch
nicht mehr. In den
Widerständen wandelte man den elektrischen
Gleichstrom
schliesslich in Wärme um. Die Widerstände wiederum wurden durch den
Fahrtwind ausreichend gekühlt, so dass auf eine künstliche
Kühlung
verzichtet werden konnte.
Durch die Veränderung der
Erregung, wurde die
Leistung der
elektrischen
Bremse reguliert. Dabei
standen 12
Bremsstufen zur Verfügung. Diese wurden nicht über die
Hüpferbatterie geleitet, so dass eine komplett unabhängige elektrische
Bremse entstand. Da die Erregung der
Fahrmotoren mit der
Umformergruppe
von den
Hilfsbetrieben abhängig war, musste der
Stromabnehmer jedoch
gehoben und der
Triebwagen eingeschaltet sein.
Die
Bremskraft der
elektrischen
Bremse reichte aus um den
Triebwagen mit
Anhängelast auf den
steilsten Abschnitten in Beharrung zu halten. Auf flacheren Abschnitten
konnte damit eine gute Verzögerung erreicht werden. Jedoch war es nicht
möglich mit der elektrischen Bremse anzuhalten, da deren Erregung bei
tiefen Geschwindigkeiten immer schlechter wurde. Unter 30 km/h stand die
elektrische Bremse daher nicht mehr zur Verfügung.
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