Elektrische Ausrüstung

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Die elektrische Ausrüstung des Zuges, war für einen Triebzug der modernen Bauart recht gut gesichert ausgeführt worden. Dazu gehörte mittlerweile, dass auch eine gewisse Redundanz bei den Baugruppen eingebaut wird. Dabei müssen gewisse Bereiche mindestens doppelt ausgeführt werden, damit ein einmaliger Defekt keinen Totalausfall des Zuges bedingt. Das wurde auch beim ETR 470 in der kompletten Ausrüstung so umgesetzt.

Dabei unterteilte sich der Zug elektrisch in drei grundlegend gleich aufgebaute Bereiche. Diese drei Bereiche wurden offiziell als „Triplette“ bezeichnet. Mit Ausnahme der Ausrüstung auf dem Dach, wo nur je zwei Stromabnehmer vorhanden waren, war jede Triplette für sich eine eigene in sich geschlossene Baugruppe. Damit haben wir hier bei Ausfall einer Gruppe einen Verlust von maximal 1/3 der gesamten Leistung.

Wir müssen nun, bevor wir mit der Betrachtung der elektrischen Ausrüstung beginnen, den Triebzug in seine Bereiche aufteilen. Diese Aufteilung wurde auch beim Zug gemacht und sie soll uns in den folgenden Bereichen helfen. Dabei lernen wir auch die Tripletten in ihrem Aufbau kennen, denn die waren bis auf ein paar Kleinigkeiten identisch ausgeführt worden. Doch nun zur Aufteilung des Zuges und dazu benutzen wir eine Tabelle.

Wagen Bezeichnung Wagenklasse Buchstabe 1 Buchstabe 2 Buchstabe 3
1 BAC 1 1 2 Motoren Hilfsbetriebe Führerstand
2 BB 1 1 2 Motoren    
3 RA 1 1 Wagen Hilfsbetriebe  
4 RB Speisewagen Wagen    
5 BB 2 2 2 Motoren    
6 BAH 2 2 2 Motoren Hilfsbetriebe Für Behinderte
7 RA 2 2 Wagen Hilfsbetriebe  
8 BB 2 2 2 Motoren    
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 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.

Doch beginnen wir, wie bei allen Triebfahrzeugen mit elektrischem Antrieb ganz oben und das war auch hier die Fahrleitung. Da der Zug für den Verkehr zwischen der Schweiz und Italien gebaut wurde, versteht sich, dass der Neigezug über zwei grundlegend unterschiedliche Stromsysteme verfügen musste. Neben den 3 000 Volt Gleichstrom in Italien, waren daher auch 15 000 Volt Wechselstrom für die Schweiz zu installieren.

Ich wähle für die Vorstellung der elektrischen Ausrüstung die Triplette 1. Dabei entsprach diese in allen Punkten der Triplette 3. Nur die in der Mitte des Zuges eingereihte mittlere Triplette unterschied sich, denn sie hatte als einzige Triplette keine Stromabnehmer bekommen und wurde daher ausschliesslich über die Dachleitungen versorgt, danach war auch sie nahezu identisch aufgebaut worden, doch das erfahren wir später noch.

Doch beginnen wir mit der Betrachtung der Dachausrüstung des Zuges. Dazu muss aber zuerst die Spannung aus der Fahrleitung bestimmt werden. Ich beginne hier, damit wir es etwas einfacher haben, mit der Ausrüstung für Strecken, die eine Fahrleitung besassen, die mit Gleichstrom von 3 000 Volt betrieben wurden. Das war in Italien der Fall. Die Ausrüstung für Wechselstrom lernen wir im Anschluss auch noch kennen.

Auf dem Wagen BAC1 wurde der Stromabnehmer für das mit Gleichstrom betriebene Stromsystem in Italien 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.

Aufgebaut wurde hier ein Stromabnehmer nach italienischen Normen und somit jener für Gleichstrom. Das beutete, dass das Schleifstück zwar nahezu jenem der Schweiz entsprach, aber die Schleifleisten aus Kupfer und nicht aus Kohle bestanden. Um den Verschleiss bei Reibung zwischen Kupfer und Kupfer etwas zu verringern, rüstete man diese Schleifleisten nach italienischen Vorschriften mit einer Schmierung aus.

Als Modell für den Stromabnehmer, verwendete man für Leute, die die Bahnen nördlich der Alpen kennen, einen etwas antik aussehenden Scheren-stromabnehmer in roter Farbe. Noch traute man in Italien den modernen Stromabnehmern mit nur einem Holm noch nicht.

Andere Bahnen in Europa zeigten, dass diese unter Gleichstrom funktionieren, nur waren sie in Italien noch nicht zugelassen und durften daher auch nicht verwendet werden.

Gehoben wurde der Stromabnehmer mit Hilfe von Druckluft. Diese Druckluft hob die Kraft der Senk-feder auf und die Hubfeder konnte den Strom-abnehmer heben, bis diese den Fahrdraht berührte.

Damit konnte die Spannung der Fahrleitung auf das Dach des Triebzuges übertragen werden. Wollte man den Stromabnehmer senken, musste nur die Druckluft entweichen und die Senkfeder sorgte dafür, dass sich der Stromabnehmer senkte.

Der Triebzug hatte total zwei solcher Stromabnehmer erhalten, konnte aber mit einem gehobenen Modell fahren. Es gab bei Bahnen mit Gleichstrom jedoch Situationen, bei denen mit zwei gehobenen Stromabnehmern gefahren werden musste. Das war zum Beispiel der Fall, wenn die Spannung gering war und die Ströme im Stromabnehmer unzulässig anstiegen. Ein Problem, das es jedoch nur bei Gleichstrom gibt.

Nach dem Stromabnehmer folgte auch bei diesem Zug, dessen Verbindung mit der Dachleitung. So einfach, wie man sich das vorstellt, ist es bei Neigezügen jedoch nicht. Der Grund liegt bei der Tatsache, dass sich der Stromabnehmer nicht neigt, wie das die auf dem Dach montierte Dachleitung jedoch tut. Damit die Verschiebungen im Winkel erfolgen konnten, wurde der Stromabnehmer mit einem flexiblen Kabel an die Dachleitung angeschlossen.

Schliesslich waren an dieser Dachleitung die Spannungsprüfung und der Schutz vor Überspannung angeschlossen worden. Die Spannungsprüfung verhinderte, wie der ebenfalls an dieser Leitung angeschlossene Überspannungsableiter, dass die elektrische Anlage für Gleichstrom durch eine zu hohe Spannung beschädigt, oder gar zerstört werden konnte. Dabei funktionierten die Baugruppen auf unterschiedliche Weise.

So verhinderte die Spannungsprüfung, dass der Zug unter einer Fahrleitung mit falscher Spannung eingeschaltet werden konnte. Der Überspannungsableiter funktionierte hingegen als Blitzschutz. Er sprach jedoch auch an, wenn aus Versehen in einen Abschnitt gefahren wurde, in dem eine feindliche Spannung eingestellt war. Das konnte bei jedem Systemwechsel in Chiasso und Domodossola passieren.

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 mit Gleichstrom können in bestimmten Situationen sehr hohe und schwer schaltbare Kurzschlussströme 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 Heizregister der Klimaanlagen angeschlossen worden. Trenner erlaubten das Auftrennen der Leitung bei Störungen, oder wenn bei Gleichstrom mit beiden Stromabnehmern gefahren werden musste. Wieso hier die Klimaanlagen angeschlossen wurden, erfahren Sie später noch genauer.

Wir haben den ersten Teil der elektrischen Ausrüstung kennen gelernt, denn wir sind bei den Stromrichtern der einzelnen Tripletten angekommen. Wir können nun zum elektrischen Teil wechseln, der mit Wechselstrom und somit in der Schweiz betrieben wurde. Damit kehren wir aber zur Fahrleitung zurück und wechseln nun auf den Wagen mit der Bezeichnung RA1. Dieser bildete das andere Ende der Triplette.

Bei Wechselstrom wurde die Spannung aus der Fahrleitung mit Hilfe eines Ein-holmstromabnehmers auf das Dach des Wagens übertragen. Auch dieser Stromabnehmer wurde auf einem Portal, das auf der Pendeltraverse montiert wurde, aufgebaut.

Hier wurde eine Schleifleiste nach schweizerischer Norm aufgebaut. Bestückt wurde sie mit Kohle und sie musste im Gegensatz zum italienischen Modell nicht geschmiert werden.

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 Anwendung.

Jedoch wurde nur dieser montiert und der Überspannungsableiter fehlte. Letztlich endete auch diese Dachleitung beim Hauptschalter, der das Fahrzeug ein- oder ausschaltete.

Als Hauptschalter wurde hier ein moderner Vakuumhauptschalter der Bauart Adtranz BVAC 15.10 verwendet. Diese Bauart kann hohe Ströme sicher ab-schalten und kennt im Gegensatz zu Drucklufthauptschalter keine Nieder-druckblockierung.

Einzig, wenn das Vakuum im Schaltraum nicht ausreicht, kann der Schalter beim Schaltvorgang beschädigt werden. Daher wurde dieses überwacht und der Schalter allenfalls blockiert.

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. Diese wurde mit dem Transformator, den anderen beiden Einheiten und dem Überspannungsableiter montiert. Der Unterschied dieser Anordnung liegt bei den Spannungen, die bei Wechselstrom erst im Transformator gefährlich wird.

Der Transformator wurde unter dem Wagenboden montiert. Zur Verbindung wurde daher ein Hochspannungskabel verwendet. Durch die tiefe Einbauweise konnte der Schwerpunkt tief gehalten werden.

Beim verwendeten Modell handelte es sich um einen mit Öl gekühlten Transformator mit mehreren Spulen. Dadurch gab es für gewisse Baugruppen eine galvanische Trennung. Wie das genau war, sehen wir uns jetzt an.

Die Primärspule wurde einerseits an der Dachleitung und andererseits an den Erdungsbürs-ten angeschlossen. Damit war diese Spule auf Erde geschaltet worden. Die Rückleitung der elektrischen Ströme zum Kraftwerk war so gesichert.

Die Rückleitung erfolgte dabei, 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 Spule erzeuge eine Spannung von 3 000 Volt Wechselstrom. Sie war schliesslich mit der Dachleitung für Gleichstrom verbunden worden und versorgte die Heizregister der Klimaanlagen, wenn der Triebzug unter Wechselstrom eingesetzt wurde. Gerade bei den Heizregistern war es egal, welche Art der Spannung verwendet wurde.

Dank dieser Lösung konnte man eine zusätzliche Zugsammelschiene und somit Gewicht sparen. Die Funktion der Zugsammelschiene wurde daher von der Dachleitung für Gleichstrom übernommen. Nachteilig war, dass man den geschleppten Zug unter einer Fahrleitung mit Wechselstrom nicht heizen oder kühlen konnte. Daher musste der Zug in der Schweiz vor der Schleppfahrt geräumt werden. Ein Nachteil sah man bei dieser Lösung jedoch nicht.

Die beiden weiteren Spulen im Transformator waren nicht mit einer anderen Spule und auch nicht untereinander 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 Spulen. Beim ETR 470 wurden jedoch vier Leitungen vom Transformator abgeführt und gelangten so zum Stromrichter.

Gekühlt wurde der Transformator mit Transformatoröl. Dieses diente nicht nur zur Kühlung, sondern verbesserte auch die Isolation. Das an den Spulen erhitzte Öl wurde letztlich mit einer Ölpumpe künstlich in Zirkulation gebracht und im Ölkühler mit Hilfe von Luft gekühlt. Damit haben wir aber schon alle Baugruppen der Hochspannung kennen gelernt. Daher bezeichnete man diesen Wagen auch als Transformatorwagen.

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. Dabei kam die Wechselspannung zum Netzstromrichter. Dort wurde sie mit Hilfe von GTO-Thyristoren in eine Gleichspannung von 3 000 Volt umgewandelt. Damit sind wir nun an der Stelle, bei der die beiden Stromsysteme verschmelzen.

Diese mit 3 000 Volt betriebene Leitung, die man auch als Zwischenkreis bezeichnen konnte, wurde schliesslich mit dem Traktionsstromrichter verbunden.

In diesem Stromrichter wurde ebenfalls mit GTO-Thyristoren, die, wie jene des Netzstromrichters, mit Wasser gekühlt wurden, Drehstrom erzeugt. Dieser Drehstrom mit veränderbarer Spannung und Frequenz stand dann den vier Fahrmotoren dieser Triplette zur Verfügung.

Zwei Fahrmotoren wurden unter dem Fussboden des Wagens BB1 (Strom-richter) und zwei unter dem Boden des Wagens BAC1 (Steuerwagen) mon-tiert.

Man verwendete als Fahrmotoren sechspolige eigenventilierte Asynchron-motoren. Diese vier Drehstrommotoren waren parallel geschaltet worden, so dass ein defekter Fahrmotor nicht zum Ausfall der ganzen Traktionseinheit, sondern nur zu einer geringen Einbusse bei der Zugkraft führte.

Eine Eigenschaft der Drehstrommotoren ist, dass sie automatisch Energie erzeugen, wenn die Drehzahl höher als die Frequenz des Drehfeldes ist. Die Energie wurde beim Zug von den Fahrmotoren abgeführt und zu den Stromrichtern geführt. Der bisher als Wechselrichter arbeitende Stromrichter wurde zu einem Gleichrichter. So gelangte die Spannung in den Zwischenkreis und konnte dort verwendet werden. Das erfolgte auf zwei Arten.

Beim Einsatz unter Wechselstrom gelangte die Spannung zum Netzstromrichter und wurde dort in einen einphasigen Wechselstrom umgewandelt. Dieser Wechselstrom konnte anschliessend über den Transformator an die Fahrleitung und die Heizregister abgegeben werden. Wir haben somit eine elektrische Nutzstrombremse erhalten, die über eine sehr gute Leistung verfügte und daher bevorzugt verwendet wurde.

Verkehrte der Zug unter Gleichstrom, konnte die Nutzstrombremse nicht beliebig verwendet werden, da dort die Leistung von der Aufnahmefähigkeit des Netzes abhängt.

Damit der Zug trotzdem über gleichwertige Werte verfügte, wurde die Energie der Fahrmotoren antei-lig in, auf dem Dach montierten, Bremswiderständen in Wärme umgewandelt. Wir haben also eine kombinierte Nutzstrom-/ Widerstandsbremse erhal-ten.

Bleiben eigentlich nur noch die Hilfsbetriebe der Tri-plette. Diese wurden mit einem eigenen Netz betrieben und hatten einen festen Drehstrom mit einer Spannung von 3x380 Volt und 50 Hz erhalten.

Damit konnten dort handelsübliche Geräte und Motoren angeschlossen werden. Eine Lösung, die seit Einführung der Umrichtertechnik so umgesetzt wur-de. So wurden auch die Steckdosen in den Abteilen ermöglicht.

Versorgt wurden die Hilfsbetriebe einer Triplette über zwei Bordnetzumrichter. Wobei hier eigentlich nicht von einem Umrichter gesprochen werden darf. Die Spannung zur Versorgung stammte beim im BAC1 eingebauten Wechselrichter aus dem Zwischenkreis des Hauptumrichters. Beim im Wagen RA1 eingebauten Wechselrichter direkt aus der 3‘000 Volt Dachleitung. Da diese Leitung aber auch Wechselstrom führen konnte, benötigte man Umrichter.

Die Ausnahme stellte nur die in der Mitte des Zuges eingereihte Triplette dar, denn hier gab es nur einen Bordnetzumrichter BUR. Das stellte jedoch kein Problem dar, denn das Netz der Hilfsbetriebe war als einzige Baugruppe durch den Zug hindurch verbunden worden. Fiel ein Umrichter aus, waren immer noch vier Bordnetzumrichter, die aushelfen konnten. Wir erreichten auch in dieser Triplette eine Redundanz.

Zu den Verbrauchern der Hilfsbetriebe gehörten viele Baugruppen. So etwa der zur jeder Triplette gehörende Kompressor. Weiter waren hier natürlich auch die Steckdosen im Zug angeschlossen und nicht zuletzt einer der grössten Verbraucher bei den Hilfsbetrieben die Kühler des Transformators. Doch eine wichtige Baugruppe geht oft vergessen und das war die Ladung der im Zug eingebauten Batterien.

 

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