Traktionsstromkreis |
|||
Navigation durch das Thema | |||
Beginnen wir den
Traktionsstromkreis mit dem Bereich über der
Lokomotive. Die Maschine
wurde für eine
Fahrleitungsspannung von 15 000
Volt
ausgelegt. Da es sich
dabei um
Wechselstrom handelte, wurde die
Frequenz auf 16 2/3
Hertz
ausgelegt. Das war neu, denn beim Versuchsbetrieb zwischen Seebach und
Wettingen war man in diesem Bereich bei einem etwas tieferen Wert. Jedoch
waren so die Maschinen in den
Kraftwerken einfacher zu regeln.
Speziell beim Aufbau der
Lokomotive war, dass die elektrische Ausrüstung in zwei geteilte Bereiche
geteilt wurde. Dadurch war nahezu ausgeschlossen, dass ein einfacher
Defekt zum Ausfall der Lokomotive führte. Damit wurde der verlangten hohen
Verfügbarkeit
entsprochen. Erst viele Jahre später sollten solche Lösungen
wieder umgesetzt werden. Wir können uns jedoch auf die Betrachtung der
halben Lokomotive beschränken. Die Spannung aus der Fahrleitung wurde über die beiden von der Firma Brown Boveri und Cie BBC gelieferten Stromabnehmer auf das Dach übertragen. Das verwendete Modell war eine neue Entwicklung.
Es wurde bei den
Versuchsfahrten auf der
Versuchslokomotive
Fc 2 x 3/3 erprobt und erreichte dabei gute Werte. Die
Alternative der Baureihe
Fb 2 x 2/3 konnte nicht mithalten. Daher sollten
wir uns das erste für
Wechselstrom entworfene Modell ansehen. Beim Stromabnehmer handelte es sich um einem Scherenstromabnehmer. Dieser besass einen Bügel, der mit Hilfe von Federn gehoben wurde. Dabei waren zwei Federn eingebaut worden.
Die
Senkfeder sorgte dafür, dass der Bügel in seiner Tieflage blieb. Um
ihn zu heben, musste deren Kraft mit
Druckluft aufgehoben werden. Der
Stromab-nehmer hob sich nun durch die Kraft der
Hubfeder. Eine Begrenzung
war je-doch nicht vorhanden.
Der Vorteil dieser Lösung
war, dass der für einen guten Kontakt erforderliche
Anpressdruck
leicht eingestellt werden konnte. Dieser Kontakt wurde dabei mit Hilfe des
Schleifstückes hergestellt. Dabei kam hier als Werkstoff das erprobte
Aluminium zur Anwendung. Das Metall war weicher als das Kupfer des
Fahrdrahtes. Daher erfolgte die Abnützung bei diesem 1 320 mm breiten
Schleifstück, das leicht ausgewechselt werden konnte.
Dabei bestand jedoch noch das
Problem, dass diese einfache
Schleifleiste keinen sicheren Kontakt zum
Fahrdraht hatte. Um dies zu verbessern, war das
Schleifstück mit
Federn so
zentriert worden, dass es optimal zum Fahrdraht stand. Notfalls hätte so
eine Fahrt ausgeführt werden können. Um jedoch einen wirklich sicheren
Kontakt zu erhalten, wurden bei
Stromabnehmer gehoben. Eine Lösung, die
sich bewähren sollte. Vom Stromabnehmer gelangte die Spannung aus der Fahrleitung in die mit Litzen angeschlossene Dach-leitung. Diese führte über das ganze Dach und verband so die beiden Bügel.
Damit kein
Kurzschluss entstehen konnte, wurde die Leitung auf
Isolatoren montiert. Das führte zur Situation, dass der höchste Punkt hier
zu finden war. Die Höhe der
Lokomotive betrug daher bei der
Dachleitung
im
Bereich des Aufbaus 3 789 mm. An dieser Dachleitung, die für den Unterhalt ge-trennt werden konnte, wurden jedoch nicht nur die beiden Stromabnehmer angeschlossen. Es waren auch der Hauptschalter eine Blitzschutzspule vor-handen. Die Spule sollte bei einem Einschlag eines Blitzes, dass dessen Spannung auf das Dach abgeführt wurde.
Dabei machte
man sich die Tatsache zu Nutze, dass ein Blitz
Gleichstrom führte und so
die
Blitzschutz-spule leitend wurde.
Nachdem wir die
Schutzvorkehrungen der
Lokomo-tive kennen gelernt haben, können wir nun dem
weiteren Weg der elektrischen
Spannung folgen. Sie müssen bedenken, nahezu
alles, was wir nun antreffen, war eine Neuentwicklung und das galt
insbesondere für den nun folgenden
Hauptschalter. Dieser musste die
Maschine sicher von der
Fahrleitung trennen. Bei einem Wert von 15 000
Volt
ist das wegen dem
Schaltvermögen keine so einfache Aufgabe.
Verschärft wurde diese
Tatsache noch damit, dass es das einzige Bauteil der elektrischen
Ausrüstung war, das nicht doppelt vorhanden war. Er konnte somit die
Lokomotive bei einem Ausfall funktionsunfähig werden lassen. Bewährt
hatten sich bei den
Versuchslokomotiven
die dafür neu entwickelten
Ölhauptschalter, so dass auch hier ein solches Modell eingebaut wurde.
Erneute Experimente konnten sich die Hersteller nicht erlauben. Das Problem bei einem Hauptschalter war der Moment, wenn dieser ausgeschaltet wurde. Die hohe Spannung neigte dazu, den entstehenden Luftspalt mit einem Lichtbogen zu überbrücken.
Damit das hier nicht passieren konnte, wurde der Kontakt in
einem Gehäuse eingebaut und dieses mit speziellem
Öl gefüllt. Dieses
sorgte dafür, dass der
Lichtbogen schnell gelöscht wurde. Die Erfahrungen
zeigten, dass man auf dem richtigen Weg war. Nach dem Ölhauptschalter wurde die Fahrleitungsspann-ung in die Lokomotive geleitet und dort zu den jeweils hinter den Führerständen montierten Transformatoren geführt.
Sie
haben richtig gelesen, die
Transformatoren
fanden dort ihren Platz.
Möglich wurde das hier nur durch die Tatsache, dass der Transformator
doppelt vorhanden war. In der Folge sollten die äusseren
Triebachsen eine
etwas höhere
Achslast haben. Die Lokomotive hatte zwei identische Transformatoren erhalten. Jeder konnte mit einer Leistung von 1 200 kVA betrieben werden. Dadurch stand genügend Leistung für die Fahrmotoren und die Hilfsbetriebe bereit.
Um bei dieser
Leistung beim
Gewicht etwas sparen zu können, wurden die beiden
Transformatoren
vereinfacht aufgebaut. Eine Massnahme, die viel Gewicht einsparen konnte,
aber keine optimale
Isolation
ergab.
Es gab eine einzige
Wicklung.
Diese wurde an den beiden Enden mit der
Fahrleitung und dem Kasten
verbunden. Die Rückleitung auf die Erde erfolgte über spezielle
Erdungsbürsten an den
Triebachsen.
So wurde der
Strom
an den
Achslagern
vorbeit geführt. Es entstand ein geschlossener
Stromkreis und es konnte vom
Kraftwerk Energie auf die Maschine übertragen
werden. Der Eisenkern sorgte dafür, dass der
Widerstand so gross war, dass
kein
Kurzschluss entstehen konnte. Dadurch konnte viel Gewicht gespart werden. Die auf der Lokomotive benötigten Spannungen wurden einfach mit Anzapfungen abgenommen. Ein Einschlag eines Blitzes konnte daher sehr viel Schaden anrichten, deshalb machte die auf dem Dach montierte Blitzschutzspule durchaus Sinn.
Doch noch müssen wir den
Transformator
abschliessen und das ist die
Kühlung desselben ausgesprochen
wichtig, denn nur so ist ein dauerhafter Betrieb mög-lich. Gekühlt wurden die beiden Transformatoren auf natürliche Weise. Die erhitzten Leitungen gaben dabei ihre Wärme an die Luft ab. Eine künstliche Luftströmung war nicht vorhanden.
Durch die Effekte der Thermik stieg die erwärmte Luft an und
konnte schliesslich über den Aufbau in die Umwelt entlassen werden. Die
Lokomotive Fb 5/7 sollte viele Jahre lang eine der wenigen Maschinen sein,
die so gekühlte
Transformator-en erhalten hatte. Die Anschliessend entwickelten Modelle mit einer Kühlung durch Öl waren deutlich besser. Sie konnten kompakter gebaut werden und auch bei den Werkstoffen konnte man sparen.
Dadurch konnten
Transformatoren entwickelt werden, die bei der
Grösse eines hier verwendeten Exemplars die
Leistung beider Modelle
erbringen konnten. Doch hier wählte man noch den Weg mit der
Kühlluft
und sie sollte sich bewähren. Bei der Spule wurden die unterschiedlichen für den Fahrmotor bestimmten Spannung abgenommen. Diese mussten nun so geschaltet werden, dass diese beim Fahrmotor gesteigert werden konnte, ohne dass es zu Unterbrüchen kommen sollte.
Viele Lösungen
kannte man in diesem Bereich noch nicht und bisher verwendete man
spezielle
Schütze und zugeschaltete
Drosselspulen. Nun aber sollte an Stelle der
Schützensteuerung eine
neue Lösung verwendet werden. Die Anzapfungen des Transformators wurden einem Stufen-schalter zugeführt. Der neu entwickelte Walzenstufen-schalter wurde vorgängig auf der Lokomotive Fc 2 x 3/3 erprobt.
Die Ergebnisse zeigten, dass der
Stufenschalter die Aufga-ben
erfüllen konnte. Das Modell sollte nicht nur hier verwen-det werden. Auch
die sehr bekannte Reihe
Ce 6/8 II der Schweizerischen Bundesbahnen SBB
sollte mit solchen Ex-emplaren ausgerüstet werden. Besonders raffiniert gelöst war die Bauart des Antriebes. Ein dauernd laufender Gleichstrommotor wirkte über ein Schneckengetriebe und einen Kurbelmechanismus auf einen, auf der Stufenschalterwelle gelagerten, Hebel.
Dadurch wurde dieser Hebel
in Bewegung gesetzt. Bis hier änderte sich weder etwas, wenn eine Stufe
geschaltet wur-de, noch wenn der
Stufenschalter ruhte. Diese Bewegung war
somit dauernd vorgegeben. Der Hebel besass zwei Elektromagnete, die zur Schaltung der eigentlichen Fahrstufe dienten. Mit der Hilfe dieser elektrischen Magnete wurden Klinken mit einem ent-sprechenden Rad in Eingriff gebracht.
Je nach dem eingeschalteten
Magneten und der Hebelbewegung wurde die Schalterwelle in unterschiedliche
Richtung gedreht. Dadurch wurde die Schalterwelle jedoch so verdreht, dass
entweder eine Stufe zu- oder abgeschaltet wurde.
Im Schaltplan des
Walzenstufenschalters ergab sich jedoch die Situation, dass zwei
Anzapfungen gleichzeitig zugeschaltet waren. Damit in diesem Moment
zwischen diesen kein
Kurzschluss entstehen konnte, musste man zusätzliche
Teile verwenden. Deshalb wurde jeder Kontakt mit
Überschaltdrosselspulen
versehen. Diese beschränkten den Stromfluss zwischen den einzelnen
Anzapfungen. Die
Spannung konnte daher ohne Unterbruch verändert werden.
Jeder
Stufenschalter konnte
zwölf
Fahrstufen erzeugen. Um nun aber die Anzahl derselben zu erhöhen,
wurden die Walzenstufenschalter wechselweise geschaltet. Es entstanden so
die 24 Fahrstufen der
Lokomotive. Speziell war jedoch, dass bei der Stufe
eins lediglich einer der beiden
Fahrmotoren am arbeiten war. Erst mit der
zweiten Fahrstufe waren beide
Triebmotoren in Betrieb. Eine Lösung, die auch
bei anderen Modellen verwendet werden sollte.
Die Schaltung der einzelnen
Fahrstufen erfolgte dabei in einem eher gemächlichen Tempo. Man konnte
schon fast von sehr langsam sprechen. Die
Lokomotive für die
Lötschbergbahn sollte daher kein Sprinter werden. Jedoch war eine sichere
Funktion in diesem Bereich ebenfalls wichtig. Wobei sich das Problem
lediglich bei den leichten
Reisezügen ergab.
Güterzüge beschleunigten
gemächlicher, da hohe
Zugkräfte benötigt wurden.
Nach den Stufenschaltern
folgten dann die
Wendeschalter. Jeder
Fahrmotor hatte seinen eigenen
Transformator, Stufenschalter und Wendeschalter erhalten. Ein defekter
Motor konnte durch abheben der Kontaktfinger abgetrennt werden. Es standen
in diesem Fall jedoch nur zwölf
Fahrstufen zur Verfügung. Jedoch konnte
sich so die
Lokomotive in einen
Bahnhof, oder gar in den Unterhalt retten
und musste nicht abgeschleppt werden.
Die
Wendeschalter besorgten
die Umpolung des bei den
Fahrmotoren vorhandenen Wendepolfeldes. Je nach
der Polung dieses Wendepolfeldes drehten die Fahrmotoren in
unterschiedlichen Richtungen, womit die Fahrrichtung bestimmt wurde.
Weitere Schaltungen waren jedoch nicht mehr vorhanden. Das galt auch für
die in der Schweiz bekannte
elektrische
Bremse. Der Grund war simpel, denn
diese war zu dem Zeitpunkt gar noch nicht bekannt.
Man erachtete damals diese
elektrische
Bremse
nicht als notwendig. Lösungen mit
Widerständen zeigten
bei ersten Versuchen grössere Erfolge. Da man sich jedoch bei der
Lötschbergbahn an der Strecke über den Gotthard orientierte, war es
schnell klar. Die
Lokomotive wird mit den
Bremsklötzen gebremst, denn auch
die gute
Gegendruckbremse war bei den neuen Modellen schlicht nicht mehr
vorhanden. Daher können wir uns den Motoren zuwenden. In der Lokomotive wurden zwei 16polige Reihenschlussmotoren mit kom-pensations- und Wendepolwicklungen eingebaut. Die Motoren waren grosse Bauteile. Damit wir uns ein Bild machen können erwähne ich, dass jeder Motor einen Durchmesser von zwei Metern hatte und alleine 14 Tonnen wog.
Somit füllten die beiden
Seriemotoren
den
Maschinenraum
in ihrem Bereich doch schon ansehnlich aus. Insgesamt
waren sie auch schwerer, als die
Transformatoren. Jeder Motor leistete an der Welle eine Leistung von 1 300 PS. Diese konnten sie über eine Zeitdauer von 1.5 Stunden erzeugen. Damit hatte die Lokomotive eigentlich eine Motorenleistung von 2 600 PS, was somit deutlich über dem geforderten Wert von 2 500 PS lag.
Der zulässige
Fahrmotorstrom betrug dabei rund 2 700
Ampère.
So wurde die
Lokomotive durch die
Leistung der
Transformatoren beschränkt.
Daher wird die
Leistungsgrenze wichtig. Erreicht wurde diese Leistungsgrenze bei einer Geschwindigkeit von 50 km/h. Bei der erlaubten Höchstgeschwindigkeit von 75 km/h war das ausgesprochen hoch.
Die nun noch
abrufbare
Zugkraft lag bei 13 500 Kilogramm. Heute würden wir von 135 kN
sprechen. Das reichte um den im
Pflichtenheft geforderten 330 Tonnen
schweren
Anhängelasten zu befördern. Somit konnte die
Lokomotive das verlangte
Traktionsprogramm fahren.
Die Tourenzahl der langsam
laufenden Motoren belief sich auf 437 Umdrehungen pro Minute. Offene
Wartungsluken erlaubten, die Kontrolle des
Kollektors
auch während der
Fahrt. Diese dienten zudem auch der
Kühlung. Auch hier war daher eine
natürliche Lösung verwendet worden. Die warme Luft stieg hoch und wurde
über den Dachaufbau ins Freie entlassen. An warmen Tagen sehr oft auch
über die offenen Seitenfenster.
|
|||
Letzte |
Navigation durch das Thema |
Nächste | |
Home | SBB - Lokomotiven | BLS - Lokomotiven | Kontakt |
Copyright 2021 by Bruno Lämmli Lupfig: Alle Rechte vorbehalten |