Traktionsstromkreis |
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Keine Überraschung war die
Auslegung für das verwendete
Stromsystem. Lange wollte man sich nicht mit
einer Ausrüstung für mehrere
Spannungen aufhalten. Der
Triebwagen
wurde
für das eigene Netz beschafft und daher wurde er für eine Spannung von
15 000
Volt und 16 2/3
Hertz ausgelegt. Ein Umstand der nicht überraschend
war, denn damals waren auch mit den neusten Modellen keine internationalen
Einsätze geplant. Die Spannung der Fahrleitung wurde mit einem Stromabnehmer auf das Dach des Triebwagens übertragen. Dabei montierte man über dem Dreh-gestell eins einen Scherenstromabnehmer.
Es handelte sich um jenes Modell, das bei den
Loko-motiven der Baureihe
Ae 6/6 verwendet wurde. Analog zum
Triebwagen
der BLS-Gruppe
wurde auch hier
auf einen zweiten
Stromabnehmer
ver-zichtet. Jedoch war hier der Platz dazu
vorhanden. Gehoben wurde der Stromabnehmer indirekt mit Druckluft. Diese Luft wurde mit einem Druck von wenigen bar über ein elektrisches Ventil in einen Zylinder gelassen. Zur Isolation des Zylinders, erfolgte dieser An-schluss mit einem Schlauch. Durch die Kraft der Druckluft wurde jene der Senkfeder aufgehoben.
Dadurch
konnte die
Hubfeder ihre Kraft entfalten und der Bügel hob sich. Das tat
er jedoch nicht mehr ungehindert und der Vorgang endete, wenn der
Fahrdraht berührt wurde.
Fehlte der
Fahrdraht, konnte
sich der Bügel nicht vollständig durchstrecken. Verhindert wurde dies
durch die Höhenbegrenzung. So war gesichert, dass der Pantograf auch dann
wieder gesenkt werden konnte, wenn die
Schleifleiste den Fahrdraht
verfehlte und weil dieser schlicht nicht vorhanden war. Eine Eigenart der
Modelle, die hier verbaut wurden. Jedoch war der einzige
Stromabnehmer
so
gut vor Beschädigungen geschützt.
Das
Schleifstück hatte eine
Breite von 1 390 mm erhalten und bestand aus den beiden seitlichen, nicht
isolierten
Notlaufhörnern und den beiden dazwischen verbauten
Schleifleisten. Dank dieser doppelten Schleifleiste konnte man auf den
zweiten
Stromabnehmer verzichten. Jedoch gab es dabei ein Problem, denn
die
Staatsbahnen mussten sich über die Ausrüstung entscheiden. Es wurden
daher an Stelle der Schleifstücke aus Aluminium solche mit Einlagen aus
Kohle verwendet. Wollte man den Stromabnehmer wieder senken, wurde die Druckluft schlag-artig aus dem Zylinder gelassen. Die Senkfeder wurde wieder aktiviert. Durch den schnellen Druckabfall entstand im Zylinder kurzfristig ein kleiner Unterdruck.
So wurde der
Stromabnehmer schnell von
der
Fahrleitung abgezogen wurde. Danach konnte er sich
durch die Schwerkraft und mit Hilfe der
Senkfeder sanft senken und das
Schleifstück kam in den entsprechenden Auflagen zu liegen. Die so auf das Fahrzeug übertragene Fahrleitungsspannung wurde anschlies-send über eine sehr kurze Dachleitung mit dem auf dem Dach montierten Hauptschalter und dem parallel dazu verbauten Erdungsschalter verbunden.
Dabei war die
Dachleitung wirklich sehr kurz ausgefallen, denn die beiden Schalter
wurden unmittelbar hinter dem
Stromabnehmer eingebaut. Es musste einfach
der Abstand wegen dem Bügel überbrückt werden. Der Erdungsschalter verband die Dachleitung mit der Erdung und schützte so das Personal, das an den Leitungen arbeiten musste. Er konnte nur einge-schaltet werden, wenn der Stromabnehmer gesenkt worden war.
Dazu war der Bedienschlüssel in der
Zuleitung zum Pantograf gefangen. Wurde dieser Schlüssel entfernt,
entleerte sich die Leitung und der Bügel wurde gesenkt. Jedoch musste
dieser Vorgang optisch noch kontrolliert werden.
Beim
Erdungsschalter war auch
der
Überspannungsableiter vorhanden. Dieser war so aufgebaut worden, dass
eine hohe
Spannung, wie sie bei einem Blitzschlag, oder bei
Fahrleitungen
mit 25 000
Volt entstehen konnte, nicht durch die
Spulen, sondern über den
Kasten abgeleitet wurden. Eine sehr einfache Schutzeinrichtung, die aber
grössere Schäden an der elektrischen Ausrüstung verhinderte. Durch den
Kurzschluss wurde zudem der
Hauptschalter
ausgelöst. Der Hauptschalter diente dem Lokomotivpersonal dazu, das Fahrzeug jeder-zeit von der Spannung der Fahrleitung zu trennen. Dabei wurde ein bewährtes Modell aus dem Hause BBC verbaut.
Dieser als Modell DBTF bezeichnete
Drucklufthauptschalter funktionierte
auf den
Lokomotiven der Reihe
Ae 6/6 zuverlässig und er konnte auch die
hohen
Ströme bei
Kurzschlüssen sicher und zuverlässig abschalten. Zudem
war er gegenüber den anderen Modellen sehr leicht. Dieser Hauptschalter der BBC wurde, wie man es vom Namen her vermuten kann, mit Druckluft betrieben. Wollte man den Schalter einschalten, wurden zwei Ventile angesteuert.
Das
Einschaltventil war so überwacht, dass es bei einer Störung, die ein
ein-schalten des
Triebwagens verhindern musste, nicht angesteuert werden
konn-te. War keine entsprechende Störung vorhanden, wurde das
Ventil
ange-steuert und der
Hauptschalter
schloss den Kontakt. Das Fahrzeug wurde
ein-geschaltet.
Damit wurde die Haltespule
des
Hauptschalters
aktiviert und der Schalter blieb in der Folge
eingeschaltet. Auch dieses
Ventil wurde überwacht, so dass bei einer
Störung der
Druckluftschalter
unverzüglich wieder ausgeschaltet wurde. War
jedoch keine Störung vorhanden, blieb der Hauptschalter dank dieser
Spule
eingeschaltet und die
Spannung
aus der
Fahrleitung konnte ohne weitere
Behandlung dem
Transformator
zugeführt werden.
Wollte man den
Hauptschalter
ausschalten, erfolgte das in zwei Schritten. Zuerst wurde das
Ausschaltventil aktiviert. Dadurch wurde ein
Kolben von einem Kontakt
abgezogen und so die
Verbindung geöffnet. Der dabei entstehende
Lichtbogen
wurde mit Hilfe von
Druckluft ausgeblasen. Erst jetzt öffnete sich das
Trennmesser
des Hauptschalters, das so immer stromlos geschaltet wurde.
Jedoch gab es hier ein kleines Problem. Konnte der Lichtbogen wegen zu geringer Druckluft nicht sicher gelöscht werden, wurden die Kontakte dadurch beschädigt. Damit das nicht passieren konnte, wurde der Druck in der Leitung überwacht.
War dieser zu gering und reichte nicht zum
Ausblasen, verhinderte die
Niederdruck-blockierung, dass der
Hauptschalter
durch die Steuerung ausgeschaltet werden konnte. Ein Schönheitsfehler, der
aber bei zu geringem Vorrat genutzt wurde. Nach dem Hauptschalter folgte eine weitere Dachleitung. Die nach hinten zur Mitte des Fahrzeuges geführt wurde. Über dem kleinen Maschinenraum wurde die Spannung aus der Fahrleitung schliesslich in das Fahrzeug geführt.
Dort war jedoch nicht
der
Transformator, sondern ein
Hochspannungskabel
vorhanden. Dieses
leitete die
Spannung durch den
Maschinenraum unter den Boden des
Triebwagens und erst dort zum Transformator.
Der
Transformator
musste aus
Platzgründen mittig unter dem Fahrzeug montiert werden und wurde daher
etwas anders aufgebaut, als bei den
Lokomotiven. Auch hier endete die
Spannung der
Fahrleitung jedoch in der
Primärwicklung. Diese
Spule besass
lediglich eine
Anzapfung und sie wurde mit der Erde verbunden. Dazu waren
an den
Triebachsen vier unterschiedlich lange
Erdungsbürsten vorhanden.
Damit konnte nun
Leistung übertragen werden.
Damit kommen wir zum
eigentlichen Traktionsstromkreis, denn dieser wurde bei den neusten
Fahrzeugen galvanisch komplett von der
Spannung der
Fahrleitung getrennt.
Dadurch konnte im
Stromkreis der
Fahrmotoren viel Gewicht für
Isolationen
eingespart werden. Wir haben damit aber eine sekundäre
Wicklung erhalten, die
über nicht weniger als 28
Anzapfungen verfügte. Dort konnten Spannung
zwischen 33 und 513
Volt abgegriffen werden. Es kam hier ein Stufenschalter zur Anwendung, der mit Niederspannung betrieben wurde. Dadurch konnten die zu schaltenden Spannungen zwar reduziert werden jedoch wurde der Strom in den Kontakten entsprechend höher.
Bei der auf dem
Triebwagen
installierten
Leistung konnte jedoch auf die aufwendige Lösung,
wie sie bei den
Loko-motiven verwendet wurde, verzichtet werden. Es war
daher ein etwas einfacherer Aufbau möglich geworden. Der Stufenschalter wurde im Maschinenraum über dem Transformator montiert. Dieser wurde als Stufenwähler mit einer runden Kontaktbahn versehen. Entwickelt wurde auch er von der Firma BBC.
Angewendet wurde er bereits bei den Baureihen
Ae 4/6
und
Ae 6/6 und war damit erprobt. Lediglich die Schaltge-schwindigkeit pro
Stufe wurde beschleunigt, so dass mit diesem Modell bis zu drei
Fahrstufen pro
Sekunde geschal-tet werden konnten. Die Schaltung der 28 Fahrstufen erfolgte in vier Schritten. Zuerst wurde die neue Fahrstufe parallel zur vorhandenen Stufe über einen Widerstand geschaltet.
Dieser
Überschaltwiderstand verhinderte
Kurzschlüsse in den Windungen zwischen
den beiden
Anzapfungen. Im nächsten Schritt der Schaltung wurde dann die
bisherige Stufe ausgeschaltet. Die
Fahrmotoren wurden nun über den
Überschaltwiderstand mit
Spannung versorgt. Im dritten Schritt wurde dann die neue Fahrstufe zugeschaltet. Damit waren nun die Stufe und der Widerstand auf der gleichen Anzapfung. So konnte dieser ausgeschaltet werden. Damit entstand eine Schaltung, die ohne den Unterbruch des Stromflusses auskam.
Dabei durfte der
Überschaltwiderstand jedoch nur
kurze Zeit eingeschaltet werden. Daher war dessen Schaltdauer von der
Steuerung überwacht. Diese konnte in dem Fall den
Hauptschalter auslösen. Die Zuschaltungen der Anzapfungen und des Widerstandes erfolgten im Stufenwähler über Kontaktbahnen. Damit diese bei den Schaltungen nicht beschädigt wurden, wurden in den Leitungen die entsprechenden Lastschalter eingebaut.
Dort konnte der entstehende Funke
mit
Druckluft ausgeblasen werden. Damit konnte der Abbrand reduziert
werden. Jedoch entstanden so im
Stufen-schalter selber keine Schaltfunken,
was dessen Betriebssicherheit verbesserte. Wir haben nun eine veränderbare Spannung erhalten. Diese wurde jetzt zu den Wendeschaltern geführt. Für jeden Fahrmotor wurde ein eigener Wende-schalter vorgesehen, der mit einem Trennhüpfer zur Schnellabschaltung ergänzt wurde.
Damit
konnten die
Fahrmotoren so umgruppiert werden, dass die Fahrricht-ung
geändert wurde. Es wurden aber auch die Schaltungen hergestellt, damit die
elektrische
Bremse
aktiviert werden konnte. Die Wendeschalter befanden sich im mittleren Maschinenraum auf der Seite des Stufenschalters. Bei einer Störung an einem der Schalter oder Hüpfer mussten die Türen in der Seitenwand von aussen geöffnet werden.
Erst dann stand der Zugang zu den
Wendeschaltern
im
Maschinenraum
zur Verfügung und die Störung damit konnte behoben. Daher
waren Störungen an den Wendeschaltern eine zeitraubende Angelegenheit für
das
Lokomotivper-sonal.
Wir sind damit zu den im
Drehgestell eingebauten
Fahrmotoren gekommen. Diese waren Parallel
angeschlossen worden, so dass bei einem Defekt nur ein Fahrmotor
abgetrennt werden musste. Es wurde so nur ein Viertel der
Leistung
verloren. Bei einem defekten
Wendeschalter war jedoch ein Totalausfall
vorhanden, da diese so miteinander verbunden wurden, dass alle benötigt
wurden. Ein Umstand, der aber keine grösseren Probleme verursachen sollte. Als Fahrmotoren wurden normale Seriemotoren mit sepa-ratem Wendepolfeld und Kompensationswicklung einge-baut. Diese für Wechselstrom ausgelegten Motoren waren sehr robust und daher für den Bahnbetrieb bestens geeignet.
Jeder konnte eine maximale
Anfahrzugkraft von rund 42 kN erzeugen. Das ergab schliesslich für den
Triebwagen
eine maximale
Zugkraft von 167 kN. Damit lag man hier im
Bereich des
Pflichtenheftes. Die Stundenleistung eines Fahrmotors wurde bei einer Ge-schwindigkeit von 80 km/h erreicht und betrug nun 515 kW. Dabei konnte dieser jedoch noch eine Zugkraft von 22 kN erzeugen.
Somit besass der
Triebwagen
der Baureihe RBe 4/4 mit 88 kN bei
80 km/h eine ausgesprochen hohe Dauerzugkraft. Diese musste bei höheren
gefahrenen Geschwindigkeiten für die weitere Beschleunigung ausreichen, da
nicht mehr weiter zugeschaltet werden konnte.
War die
Höchstgeschwindigkeit
erreicht, betrug die Rest-zugkraft immer noch rund 51 kN. Damit sank auch
hier die
Zugkraft nur auf einen Wert, der es auch erlaubte kurze
Steigungen mit der maximalen Geschwindigkeit zu befahren. Damit wollte man
eine ausgeglichene Fahrt erreichen. Eine Verbesserung gegenüber den
älteren Modellen, die in den Steigungen teilweise massive Verluste bei der
gefahrenen Geschwindigkeit erlitten.
Um die im
Pflichtenheft
geforderte
elektrische
Bremse
zu ermöglichen, mussten nun die
Fahrmotoren
neu gruppiert werden. Dazu wurden die
Wendeschalter so umgestellt, dass
ein elektrischer Bremsbetrieb ermöglicht wurde. Da nun aber sämtliche
Fahrmotoren benötigt wurden, stand die elektrische Bremse nicht mehr zur
Verfügung, wenn ein Motor abgetrennt werden musste. Ein Umstand, der
damals durchaus üblich war.
Die
elektrische
Bremse
des
Triebwagens arbeitete als
Nutzstrombremse zurück in die
Fahrleitung.
Man verwendete die schon bei der Baureihe
Ae 4/6 erfolgreich eingesetzte
Erregermotorschaltung. Dabei wurde im Bremsbetrieb der
Fahrmotor vier vom
Transformator
aus über den
Stufenwähler fremderregt. Der so erregte
Fahrmotor gab mit Hilfe des drehenden
Antriebes elektrische
Leistung ab, die
den drei restlichen Fahrmotoren als Erregung dienten.
So erregt gaben diese dann
Wechselstrom ab, der wiederum über den
Transformator
an die
Fahrleitung
abgegeben wurde. Speziell war, dass damit eigentlich nur drei Motoren
Leistung abgaben. Daher erwartet man keine ausgeglichenen
Ströme. Das war
jedoch nicht der Fall, da der Motor vier durch die Erregung der drei
anderen Modelle so stark belastet wurde, dass sich die Ströme ausglichen.
Die Funktion war daher optimal ausgelegt worden.
Geregelt wurde die
elektrische
Bremse mit der Erregung des
Fahrmotors vier. Dieser
Erregermotor gab dann die entsprechenden Spannungswerte an die restlichen
Fahrmotoren ab und bestimmte so die abgegebene
Leistung. Damit arbeiteten
diese mit einem stabilen und hohen
Fahrmotorstrom. Sie ermöglichten so
eine stark wirkende elektrische Bremse, wie es sie auch bei den in Serie
gebauten
Lokomotiven der Baureihe
Ae 6/6 gab.
Es konnte eine recht hohe
Leistung für die
elektrische
Bremse erreicht werden. Daher war der
Triebwagen
auf langen und
starken Gefällen
des Gotthards in der Lage einen
grossen Teil des Zuges abzubremsen. Dadurch konnte der Verschleiss bei den
mechanischen
Bremsen zusätzlich verringert werden. Damit die
Räder jedoch
nicht blockierten, wurde bei Anwendung der pneumatischen Bremse die
elektrische Bremse durch öffnen der
Trennhüpfer ausgeschaltet.
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