Traktionsstromkreis |
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Im Gegensatz zu anderen Baureihen müssen
wir uns hier zuerst ein paar Gedanken machen. Die Betreiber wollten
Fahrzeuge, bei denen ein Defekt nicht gleich zum Ausfall führen sollte.
Das in diesem Zusammenhang immer wieder verwendete Wort war
Redundanz.
Dieser Begriff besagt, dass alle wichtigen Baugruppen mindestens in
doppelter Ausführung vorhanden sein müssen. Wie das hier gelöst wurde,
konnte bei der
Druckluft
bereits erahnt werden.
Mit anderen Worten, der
Triebzug
sollte bei einem Defekt nur einen Drittel der Traktionsleistung verlieren.
Eine Massnahme, die sogar besser war, als gefordert wurde. Wenn wir Ausnahmen von dieser Regel suchen wollen, dann finden wir sie nur auf dem Dach. Denn bei den Stromab-nehmern gab es nur einen Ersatz. Das war nicht so schlimm, denn die hier auftretenden Schäden wareno selten geworden. Viele Fahrzeuge verzichteten sogar auf den
Ersatz. Bei der Baureihe ETR 470 waren aber zwei vorhanden, die wir gleich
ansehen werden, denn damit wird ja in der Regel mit der Betrachtung
begonnen. Bei einem
Neigezug
kam aber noch dazu, dass die Bauteile der elektrischen Ausrüstung auf
mehrere Fahrzeuge aufgeteilt werden mussten. Das war eine Folge der
maximal zugelassenen
Achslasten
von lediglich 15 Tonnen. Mit der offiziellen Angabe von 14.2 Tonnen, war
die Baureihe ETR 470 sogar unter diesem Wert geblieben. Erkauft werden
musste das aber mit einer
Leistung,
die nicht in jedem Fall für alle Strecken reichte. Bevor wir nun den Aufbau ansehen, müssen
wir uns die Aufteilung ansehen und dabei noch das System für die
Bezeichnung versehen. Durch die Tripletten musste ein Code eingebaut
werden, der klar erkennen liess, welche der drei Stränge man nun meinte.
Der Hersteller entschied sich für einen Code mit drei Buchstaben und
Zahlen. Wie diese bei den einzelnen Fahrzeugen angewendet wurden, erkennen
Sie in der Tabelle.
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Wagen |
Bezeichnung |
Wagenklasse |
Buchstabe 1 |
Buchstabe 2 |
Buchstabe 3 |
1 | BAC 1 |
1 | 2 Motoren |
Hilfsbetriebe |
Führerstand |
2 | BB 1 |
1 | 2 Motoren |
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3 | RA 1 |
1 | Wagen |
Hilfsbetriebe |
|
4 | RB |
Speisewagen | Wagen |
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5 | BB 2 |
2 | 2 Motoren |
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6 | BAH 2 |
2 | 2 Motoren |
Hilfsbetriebe |
Für
Behinderte |
7 | RA 2 |
2 | Wagen |
Hilfsbetriebe |
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8 | BB 2 |
2 | 2 Motoren |
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9 | BAC 2 |
2 | 2 Motoren |
Hilfsbetriebe |
Führerstand |
Damit haben wir zwar die Verteilung kennen
gelernt, aber mehr auch noch nicht. Die drei Tripletten sind in der
Tabelle farblich markiert worden und wir erkennen, dass jede Triplette
zwei angetriebene Wagen und einen nicht angetriebenen Wagen besass. Bei
der genauen Betrachtung können wir uns daher auf eine der drei Tripletten
beschränken, denn die anderen waren nahezu baugleich. Darum auch die im
mechanischen Teil erwähnten drei
Kompressoren.
So oft wurde dabei erwähnt, dass es nur ein
System gab. Hier war das schlicht unmöglich, denn die Reihe ETR 470 sollte
international eingesetzt wer-den. So ergeben sich automatisch mehrere
Syste-me, denn die Bahnen waren sich nie einig. Durch den geplanten Einsatz musste der Zug mit zwei Varianten versehen werden. Das waren 3 000 Volt Gleichstrom um in Italien zu fahren und 15 000 Volt 16 2/3 Hertz Wechselstrom. Dieser wurde, wie wir ja bereits wissen, in der Schweiz benutzt. Die anderen Stromsysteme für Frankreich wurden hier jedoch nicht vorgesehen. Noch wurden
Triebzüge
speziell für einen Einsatz gebaut, auch wenn das einen grossen Aufwand
bedeutete. Bei der Wahl der für die Betrachtung passenden Triplette machte ich es mit nicht unbedingt schwer. Die erste, die ich angetroffen habe, nutze ich. Das wäre dann die Nummer eins. Wobei ich problemlos auch die Nummer drei
hätte wählen können. Nur bei der Nummer zwei gab es eine kleine
Abweichung, die durch die Tatsache entstand, dass es auf dem Dach zu
wenige
Stromabnehmer
gab. Obwohl es viele waren. Damit kommen wir zur Dachausrüstung. Diese
besass die Bauteile um die
Spannung
von der
Fahrleitung
auf das Fahrzeug zu übertragen. Da wir zwei
Stromsysteme
haben, benötigen wir auch zwei
Stromabnehmer.
Jeder bekommt dann noch einen Ersatz und schon sind wir bei vier
Exemplaren, die auf den ganzen
Triebzug
verteilt wurden. Da sich hier die beiden Stromarten über unterschiedliche
Wege bewegten, trennen wir diesen Teil auf.
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Gleichstrom |
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Ich beginne die Betrachtung der
Hauptstromkreise mit dem in Italien verwendeten
Stromsystem.
Dieses umfasste damals eine
Spannung,
die nominell bei 3 000
Volt
Gleichstrom
lag. Auch wenn in Italien erste Strecken mit 25 000 Volt 50 Hertz versehen
wurden, die
Triebzüge
der Cisalpino AG sollten dort nicht eingesetzt werden und so beschränkte
man sich wirklich nur auf die Ausrüstung für das System mit Gleichstrom. Auf dem Wagen BAC1 wurde der
Stromabnehmer
für das mit
Gleichstrom
betriebene
Stromsystem
montiert. Im Gegensatz zu konventionellen Fahrzeugen konnte das wegen der
Neigetechnik
nicht auf dem Dach erfolgen. Daher wurde der Stromabnehmer auf einem
Portal
montiert, das sich auf der Pendeltraverse und somit auf dem darunter
liegenden
Drehgestell,
abstütze. Nur so konnte sich der Kasten unter dem Stromabnehmer seitlich
bewegen.
Um den Verschleiss bei Reibung zwischen
Kupfer und Kupfer etwas zu verringern, rüstete man diese
Schleifleisten
nach italienischen Vorschriften mit einer
Der für Gleichstrom benutzte Stromabnehmer wirk-te auf dem modernen Triebzug veraltet. In Europa waren diese Scherenstromabnehmer längst durch neue ersetzt worden. In Italien waren diese aber nicht
zugelassen, weil befürchtet wurde, dass die hohen
Ströme
unter
Gleichstrom
nicht übertragen werden konnten. Die Baureihe ETR 470 konnte so mit einem
gehobenen Bügel und 3 000
Volt
Gleichspannung
eingesetzt werden. Gehoben wurde der Stromabnehmer mit Hilfe von Druckluft. Diese hob die Kraft der Senkfeder auf. Dadurch konnte die Hubfeder ihre Kraft entfalten und den Bügel heben, bis das Schleifstück den Fahrdraht berührte und die Spannung der Fahrleitung auf das Dach des Triebzuges übertragen wurde. Wollte man den Bügel senken, musste nur die Druckluft entweichen und die Senkfeder sorgte dafür, dass sich der Stromabnehmer senkte. Die beiden
Stromabnehmer
des
Triebzuges
wurden nicht mit einer
Dachleitung
verbunden. Diese war nur zwischen dem
Pantograph
und den weiteren Bauteilen vorhanden. Speziell war, dass durch die Neigung
des Kastens, der ja der Stromabnehmer nicht folgte, ein Kabel verbaut
werden musste. Nur so konnte der lange Weg ohne Probleme und ohne
Kurzschluss
absolviert werden. Sie sehen, man musste auch hier umdenken.
Zudem war so auch ein guter Schutz vor
Blitzeinschlägen vorhanden. Wobei gerade dieser Punkt nie so richtig
funktionieren sollte, denn die sehr hohen Spitzen schaffen es oft genug in
den
Stromkreis. Damit kommen wir zum Hauptschalter, der mit einem Erdungsschalter ergänzt wurde. Eingebaut wurde ein Gleichstromschnellschalter der Bauart Sécheron UR 26. Dieser Schalter war in der Lage sämtliche
auftretenden
Ströme
sicher und zuverlässig abzuschalten. Gerade bei Bahnen, die mit
Gleichstrom
fuhren, können in bestimmten Situationen sehr hohe und schwer schaltbare
Kurzschluss-ströme auftreten. Nach dem Hauptschalter folgte dann die Dachleitung, die über den ganzen Zug geführt wurde. Damit waren hier die Stromrichter der drei Tripletten, sowie auch die Heiz-register der Klimaanlagen direkt angeschlossen worden. Trenner erlaubten das Auftrennen der
Leitung bei Stör-ungen, oder wenn bei
Gleichstrom
mit beiden
Stromabnehmern
gefahren werden musste. Ein Effekt, der bei geringer
Spannung
nötig wurde. Mit dem
Stromkreis
bei
Gleichstrom
sind wir nun an jenem Punkt angelangt, wo dieser mit dem Teil bei
Wechselstrom
verbunden wurde. Daher kehren wir wieder zur
Fahrleitung
zurück und dabei wechseln wir auch gleich das befahrene Land, denn der
Teil wurde in der Schweiz benötigt. Also bei einer
Fahrleitungsspannung
von 15 000
Volt
und 16 2/3
Hertz.
Es folgt nun der etwas kompliziertere Teil der elektrischen Ausrüstung. |
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Wechselstrom |
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Der grosse Unterschied bei
Fahrleitungen,
die mit
Wechselstrom
betrieben werden, ist die Tatsache, dass wegen der hohen
Spannung
der
Strom
im
Stromabnehmer
geringer wurde. Das führte zu einer wichtigen Änderung und wir müssen den
Bügel genauer ansehen. Diese wurde auf den Wagen RA 1 montiert. Damit
bleiben wir bei der ersten Triplette, denn nur so treffen wir wieder auf
den Bereich, den wir vorher angesehen haben.
Die hier montierte
Schleifleiste
bestand nun aus
Kohle
und sie war dank den isolierten
Notlaufhörnern
mit 1 450 mm gleich Breit, wie die beim
Pantograph
für die FS. Wegen der fehlenden
Die Ansteuerung des Stromabnehmers erfolgte auf die gleiche Weise, wie beim italienischen Modell. Ebenso erfolge der Anschluss zur Dachleitung mit einem Kabel. Auch in dieser Dachleitung kam ein Spannungsprüfer zur An-wendung. Jedoch wurde nur dieser montiert und der
Überspannungsableiter fehlte. Hier wurde für den Schutz vor Blitzen vor
dem
Hauptschalter
kein Schutz vor-gesehen, denn dieser hatte mit Blitzen kein Problem. Diese Dachleitung endete beim Hauptschalter. Hier wurde ein Modell der Firma Adtranz verwendet. Es handelte sich um einen Vakuumhauptschalter der Bauart BVAC 15.10. Der Vorteil dieses Modells war, dass es
sehr hohe
Kurzschlüsse
ohne Probleme abschalten konnte. Der in dem Fall gefürchtete
Lichtbogen
konnte wegen dem Vakuum gar nicht entstehen. Zudem konnte der
Schaltvorgang auch ganz genau getaktet werden. Ein
Erdungsschalter
war so eingebaut worden, dass er die
Dachleitungen
vor und nach dem
Hauptschalter
mit der Erde verband. Damit sind wir schon bei der zweiten Dachleitung
angelangt. Diese wurde mit dem
Transformator,
den anderen beiden Einheiten und dem Überspannungsableiter verbunden. Der
Unterschied dieser Anordnung liegt bei den
Spannungen
von Blitzen, die bei
Wechselstrom
erst im Transformator gefährlich wird.
Gerade hier war ein hohes Gewicht
vorhanden, so dass dieses Bauteil möglichst tief und auch in einem eigens
dazu vorgesehenen Wagen verbaut wurde. Wir sind also auch physisch von der
vorher vorgestellten Anlage mit
Gleichstrom
getrennt. Wie schwer der Transformator wirklich war, zeigt eine klare Tatsache. Die Wagen mit diesem Bauteil wurden Transformatorwagen genannt und sie waren in der Achsfolge sehr gut zu erkennen. Der Grund fand sich in dem Punkt, dass die
einzigen Fahrzeuge im
Neigezug
ETR 470 keine
Fahrmotoren
hatten, einen
Transformator
besassen. Das konnte beim
Speisewagen
durch-aus zu Problemen führen. Die
Primärspule
wurde an der
Dachleitung
und andererseits an den
Erdungsbürsten
angeschlossen. Damit war diese
Spule
auf Erde geschaltet worden. Die Rückleitung der elektrischen
Ströme
zum
Kraftwerk,
erfolgte danach, wie bei allen elektrischen
Lokomotiven
und
Triebwagen
über die
Schienen,
oder das Erdreich. Wir haben so einen geschlossenen
Stromkreis
erhalten und es konnte ein elektrischer Strom fliessen. Ebenfalls gegen Erde geschaltet war die
zweite
Spule
im
Transformator.
Diese zweite
Wicklung
erzeuge eine
Spannung
von 3 000
Volt
Wechselstrom.
Damit haben wir die gleiche Spannung erhalten, wie das zuvor der Fall war.
Da nun diese beiden Systeme mit einem Schalter der Leitung zugeschaltet
wurden, sind wir wieder auf einem gemeinsamen Pfad. Die zuvor erwähnten
Heizregister der
Klimaanlagen
wurden jetzt mit Wechselstrom betrieben.
Dieser war aber so gering, dass die
Einsparungen beim Gewicht keine Auswirkungen auf die Funktion der
Klimaanlagen
hatten. Die
Zugsammelschiene
für diesen Teil kennen wir, denn es war die
Dachleitung
bei
Gleichstrom. Die beiden weiteren sekundären
Spulen
waren nicht mit einer anderen
Wicklung
und auch nicht unter-einander verbunden worden. Sie dienten der Versorgung
des
Stromrichters.
Zwei Spulen wurden verwendet, weil eine gegenläufige Wicklung verwendet
werden musste. Erst später verband man zwei Leitungen der beiden
Wicklungen. Beim ETR 470 wurden vier Leitungen vom
Transformator
abgeführt und gelangten so zum Stromrichter. Die vom
Transformator
kommenden Leitungen endeten im Wagen BB1 und somit im
Stromrichterwagen.
Wie es der Name schon sagt, wurden hier die
Stromrichter
unter dem Wagenboden eingebaut. In diesem Fall wurde der Stromrichter bei
einem Betrieb unter
Wechselstrom
als
Gleichrichter
betrieben. Ein Pfad des mit
GTO-Thyristoren
aufgebauten Stromrichters diente beim Betrieb mit
Gleichstrom
als Netzfilter. In den
Stromrichtern
wurde eine
Spannung
von 3 000
Volt
Gleichstrom
erzeugt und diese dem
Zwischenkreis
zugeführt. Der Weg der Spannung bei Gleichstrom über den als Netzfilter
arbeitenden Stromrichter sorgte nur dafür, dass die Unterschiede bei der
Spannung in solchen Systemen ausgeglichen wurden. Ab dem Zwischenkreis gab
es nun wirklich keinen Unterschied mehr, egal wie das Fahrzeug ab der
Fahrleitung
versorgt wurde.
Diese waren nun als
Wechselrichter
geschaltet worden, dass aus dem
Gleich-strom
ein
Drehstrom
entstand, der sowohl bei der
Spannung,
als auch bei
Fre-quenz
veränderlich war. Man sprach daher auch vom Ausgangsstromrichter. Wir haben nun die Spannungen der Fahrleitungen in einen zu den Fahrmotoren passenden Wert umgewandelt. Eine weitere Aufbereitung fand jedoch nicht mehr statt und die Leitung wurde zu den vier an einer Triplette angeschlos-senen Motoren geführt. Diese befanden sich in unserem Fall in den
Wagen BB1 (Stromrichter)
und BAC1 (Endwagen).
Auch jetzt vereinfachen wir, den es reicht, wenn wir uns einen Motor
ansehen. Man verwendete sechspolige eigenventilierte
Asynchronmotoren.
Der Vorteil dieser Motoren war klar, denn sie konnten auch beim Stillstand
mit der maximalen
Leistung
betrieben werden, ohne dass es zu einem Schaden gekommen wäre. Da die vier
Drehstrommotoren
einer Triplette zudem parallel angeschlossen wurde, hatte ein defekter
Fahrmotor
keine grossen Auswirkungen. Lediglich bei der
Zugkraft
gab es eine Einbusse. Alle
Fahrmotoren
zusammen konnten eine
Anfahrzugkraft
von 259 kN erzeugen. Diese konnte nur bis zum erreichen der
Leistungsgrenze
abgerufen werden. Danach sank der Wert bis zur
Höchstgeschwindigkeit.
Die vom
Neigezug
damit möglichen Werte bei der Beschleunigung wurden mit 0.8 m/s2
angegeben, was den bei Zügen des
Fernverkehrs üblichen Werten entsprach. Nur in den steilen
Rampen
konnte es zu Problemen kommen.
Dabei wurde die von den Motoren erzeugte
Spannung in den drei
Stromrichtern
der
Fahrmotoren
in
Gleichstrom
umgewandelt. Dazu kippten diese und arbeiteten nun als einfache
Gleichrichter. So gelangte die Spannung der Fahrmotoren in den Zwischenkreis und konnte dort verwendet werden. Das erfolgte auf zwei Arten, die von der Spannung in der Fahrleitung abhängig war. Beim Einsatz unter
Wechselstrom
gelangte die
Spann-ung
zum zweiten
Stromrichter
und wurde dort in eine einphasige
Wechselspannung
umgewandelt. Dieser Wechselstrom konnte anschliessend über den
Transformator
an die
Fahrleitung
abgegeben werden. Wir haben somit eine elektrische
Nutzstrombremse
erhalten, die über eine sehr gute
Leistung
verfügte und daher bevorzugt verwendet wurde. Jedoch konnte diese Lösung
bei Fahrten mit
Gleichstrom
nicht genutzt werden. In solchen Netzen konnte nicht beliebig in die
Fahrleitung
gespeist werden. War dort die nominale
Spannung
vorhanden, fiel die
elektrische
Bremse aus. Das ist ein Effekt, der nicht gewünscht wurde. Damit der
Neigezug
in diesem Fall über gleichwertige Werte verfügte, wie bei
Wechselstrom,
musste eine andere Lösung gefunden werden. Bei Fahrten unter
Gleichstrom
wurde daher ein Teil der
Leistung
den auf dem Dach montierten
Bremswiderständen
zugeführt und dort in Wärme umgewandelt. Dabei war es auch möglich, dass
die volle
Bremsleistung
in den
Widerständen
verheizt wurde. Die Funktion blieb jedoch erhalten.
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