Neben- und Hilfsbetriebe

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Die Lokomotiven hatten als Nebenbetriebe eine Zugsammelschiene erhalten. Diese ist bei Maschinen mit mehreren Systemen nicht so leicht zu lösen, wie man meinen könnte. Jedes System kennt eigene Spannungen und diese müssen, will man die Zugsammelschiene nutzen, zum verwendeten System passen. Trotzdem wurde das Problem auf überraschend einfache Weise gelöst und so die korrekten Spannungen ermöglicht.

Für die Systeme mit Wechselstrom wurde im Transformator eine eigene Spule eingebaut und diese mit den Erdungsbürsten der Lokomotive verbunden. Eine Anzapfung in dieser Spule erlaubte, dass unterschiedliche Spannungen abgerufen werden konnten. Durch die Steuerung wurde schliesslich der richtige Anschluss geschaltet und so entweder 1 500 Volt mit 50 Hertz oder 1 000 Volt mit 16.7 Hertz bereitgestellt.

Bei Gleichstrom konnte das Problem noch einfacher gelöst werden. Durch die Technik, die lange Zeit keine Veränderung der Spannung auf einfache Art erlaubte, wurden hier die Spannungen der Fahrleitung der Zugsammelschiene zugeführt. Bei den Lokomotiven der Baureihe Re 484 und Re 486 wurde daher die Leitung vom Hauptschalter zu einem Heizschütz geführt und so auch unter Gleichstrom eine Zugsammelschiene ermöglicht.

Egal welches System gerade geschaltet wurde, die Spannung wurde zu den am Stossbalken unter den Puffern montierten Steckdosen geführt. Daher gab es bei der Lokomotive nicht weniger als vier Steck-dosen für die Zugsammelschiene.

Das bedeutet, dass unter jedem Puffer eine Steck-dose vorhanden war. Gerade bei Güterzügen war so eine Zugsammelschiene selten genutzt. Jedoch ver-zichten durfte man darauf auch nicht.

Damit diese Leitung auch gekuppelt werden konnte, wenn zwei Fahrzeuge ohne Heizkabel gekuppelt werden mussten, wurde im Maschinenraum ein Hilfsheizkabel mitgeführt.

Dieses war jedoch nur so lange, dass eine Ver-bindung auf gleicher Seite möglich war. Jedoch war das kein Problem, da die Lokomotiven schliesslich auf beiden Seiten über die passenden Steckdosen verfügten. Zudem sollte das Kabel nur in Verbindung mit der Lokomotive verwendet werden.

Die Ströme der Zugsammelschiene waren begrenzt. Dabei hatte man sich jedoch auf eine möglichst optimale Ausnutzung der Leitung festgelegt.

So konnte bei Wechselstrom ein maximaler Strom von 900 Ampère abgerufen werden. Bei Gleichstrom beschränkte man die Stromstärke jedoch auf 600 Ampère.

Diese Werte reichten jedoch aus um auch längere Reisezüge mit der notwendigen Energie zu versorgen.

Damit können wir die Nebenbetriebe abschliessen und uns den Hilfsbetrieben zuwenden. Diese waren auf einer elektrischen Lokomotive sehr wichtig und musste daher durchdacht aufgebaut werden. Zudem musste man darauf achten, dass die Hilfsbetriebe zuverlässig mit Energie versorgt werden, denn daran angeschlossen waren lebenswichtige Verbraucher, wie zum Beispiel die Ladung der Batterien oder der Kompressor.

Auch wenn sich die Verbraucher an den Hilfsbetriebe nicht gross unterschieden, die Versorgung wurde jedoch gänzlich unterschiedlich gelöst. Dabei muss gesagt werden, dass diese Änderung damit zu begründen ist, dass auch die Hilfsbetriebe der Maschinen vom Typ Re 484 und Re 486 für mehrere Systeme ausgelegt werden mussten. Daher konnten die Lösungen der ersten Generation schlicht nicht übernommen werden.

Bei den Lokomotiven der Baureihe Re 482 und Re 485 wurden die Hilfsbetriebe ab einer eigenen Spule im Transformator mit Energie versorgt. Diese Spannung wurde anschliessend zwei Hilfsbetriebeumrichtern zugeführt. Diese zwei Umrichter wandelten letztlich die einphasige Wechselspannung unterschiedlicher Frequenz in Drehstrom um. Die dabei entstehenden Spannungen und Frequenzen lassen wir vorerst so stehen, denn nun kommen wir zur zweiten Generation.

Da bei den Re 484 und Re 486 die Hilfsbetriebe logischerweise auch unter den Netzen mit Gleichstrom funktionieren mussten, wurde hier eine leicht geänderte Schaltung verwendet.

Die Spannung zur Versorgung der Umrichter wurde für die Hilfsbetriebe aus dem Zwischenkreis über einen einfachen Wechselrichter entnommen. Die beiden Hauptstromrichter der Lokomotive versorgten schliesslich einen Trenntrans-formator mit Spannung.

Ab diesem Trenntransformator gab es jedoch keinen Unterschied mehr zu den Lokomotiven der ersten Generation. Das heisst, auch hier kam ein Umrichter zur Erzeugung des Drehstromes zur Anwendung.

Diese als HBU1 und HBU2 bezeichneten Hilfsbetriebeumrichter wurden letztlich genauso aufgebaut, wie bei den älteren Modellen. Dank der zusätzlichen Schaltung war mit der Lokomotive auch ein Betrieb unter Fahrleitungen mit Gleichstrom möglich.

Um Gewicht zu sparen wurden aber nicht alle Verbraucher mit Drehstrom ab den Stromrichtern mit Energie versorgt. Bei den wenigen hier angeschlossenen Verbrauchern gab es jedoch zwischen den beiden Generationen einen Unterschied.

Dieser Unterschied bestand aus der Batterieladung, denn dieses Ladegerät wurde bei den Lokomotiven der ersten Generation an den Wechselstrom angeschlossen.

Bei allen Maschinen wurden jedoch die Widerstände der verschiedenen Heizungen hier angeschlossen. Einem Widerstand ist es eigentlich egal, was für ein Strom fliesst und was für eine Spannung anliegt, er wird einfach warm.

Trotzdem erfolgte bei allen Lokomotiven die Versorgung der Widerstände für die Heizungen mit Wechselstrom. Neben den Heizungen für den Führerraum war das auch eine Heizung für die Sandbehälter der Sandstreueinrichtung.

HBU 1

Wir beginnen mit dem HBU 1 und betrachten dessen Verbraucher, der HBU 2 behandeln wir anschliessend. Der Hilfsbetriebeumrichter 1 lieferte einen Drehstrom mit einer Spannung von bis zu 400 Volt und veränderbarer Frequenz. Daher wurden hier jene Verbraucher angeschlossen, die mit unterschiedlichen Drehzahlen arbeiteten. So konnte deren Leistung dem Verbrauch angepasst werden. Ein Punkt, der bei gewissen Baugruppen immer so gelöst wurde.

Die am HBU 1 angeschlossenen Lüfter teilten sich in mehrere Gruppen auf. Beginnend mit den Fahrmotoren zog der Lüfter die Frischluft im Bereich des Daches an. Dort wurde die Luft durch Filtermatten von Schwebeteilen befreit und so gereinigt. Die Kühlung der Fahrmotoren war so immer optimal garantiert. Durch eine spezielle Lufttrocknung wurde zudem die Feuchtigkeit in der Luft reduziert, sodass die Anlage trocken blieb.

Die Kühlluft wurde vom Ventilator durch einen Kühlturm zu den im Drehgestell montierten Fahr-motoren gepresst.

Im Fahrmotor strömte die Luft schliesslich an den Wicklungen des Stators vorbei und kühlte diese so ab. Zum Schluss wurde die erwärmte Luft im Bereich der Fahrmotoren wieder ins Freie entlassen.

Diese Form der Kühlung war bei Fahrmotoren üblich und hatte sich in der Schweiz seit Jahren bewährt.

Dank der Lüftung mit gereinigter Luft wurden die Fahrmotoren von Schmutz befreit und blieben so sauber. Ein Umstand, der wichtig war, war die Feuchtigkeit.

Drang diese in den Fahrmotor konnte sie Schaden anrichten. Daher musste die Lokomotive nach einer Schleppfahrt zuerst ventiliert werden.

Dadurch wurde die Feuchtigkeit aus den Fahrmotoren geblasen und so die Isolation wieder optimal her-gestellt. Damit war eine lange Lebensdauer der Fahrmotoren gesichert.

Für die Stromrichter und den Transformator kam eine Kühlung mit Flüssigkeit zur Anwendung.

Diese wurde erwärmt und musste wiederum abgekühlt werden. Dafür sah man bei der Lokomotive eine von den Fahrmotoren unabhängige Kühlung vor. So war gesichert, dass sämtliche Baugruppen mit möglichst kühler Luft abgekühlt wurden. Man achtete daher auf eine möglichst optimale Kühlung, auch für die Baugruppen mit Flüssigkühlung.

Der Lüfter für einen Stromrichter und die erste Hälfte des Transformators zog die Kühlluft ebenfalls im Dachbereich an. Dazu wurden die gleichen Lüftungsgitter mit den Filtermatten benutzt und das Dach der Lokomotive als Raum zur Beruhigung der Kühlluft genutzt. Damit gab es auch hier eine optimale Versorgung mit frischer Luft. Diese wurde letztlich in einem Kühlturm zu den Ölkühlern des Transformators und des Stromrichters gepresst.

Auch jetzt entwich die Luft durch den Boden des Kastens ins Freie. Eine Lösung, die sich bewährt hatte. Trotzdem gab es bei der Lokomotive einen speziellen Hinweis, denn die Leistung der Kühlung funktionierte nur optimal, wenn der Luftdruck genügend gross war. Daher wurde erwähnt, dass die Lokomotive nur bis 1 200 Meter über Meer eingesetzt werden darf. In höheren Luftschichten konnte einfach nicht mehr genug Luft für die Kühlung angezogen werden.

Anders gelöst wurde die Kühlung des Bremswiderstandes bei den Lokomotiven den Baureihen Re 484 und Re 486. Durch die Belastung konnten die Widerstände sehr heiss werden und musste daher gekühlt werden. Auch dazu wurde Luft benutzt. Diese wurde nun aber im Bereich des Bodens angesaugt. Das hatte zur Folge, dass diese Luft nicht optimal aufbereitet werden konnte und dass ein eigener Kühlturm benötigt wurde.

Die Kühlluft wurde vom Ventilator im Dachbereich ins Freie entlassen. Diese Lösung musste man wählen, weil die Kühlluft in diesem Bereich extrem heiss werden konnte. So wurden bei den Bremswiderständen Temperaturen von bis zu 400°C erreicht. Diese heisse Luft hätte bei Entlassung im Bereich des Bodens zu schweren Verbrennungen bei Personal und Passanten führen können. Deshalb wurde der Luftstrom umgekehrt geleitet und die Luft im Bereich des Daches entlassen.

 HBU 2

Kommen wir zum Hilfsbetriebeumrichter 2. Er lieferte eine Spannung von 400 Volt Drehstrom mit einer Frequenz von 50 Hertz. Verändert werden konnte diese jedoch nicht mehr. Durch diese Massnahme konnten in diesen Bereichen der Hilfsbetriebe handelsübliche und kostengünstige Drehstrommotoren verwendet werden. Das half die Ersatzteilhaltung in diesem Bereich zu reduzieren und so auch Kosten für Lagerung und Beschaffung zu senken.

Bei der Betrachtung der Verbraucher an HBU 2 greifen wir die Flüssigkühlungen der Stromrichter und des Transformators von vorhin wieder auf. Diese Kühlmittel mussten künstlich in Bewegung verbracht werden, daher wurden hier Pumpen verwendet. Jedoch gab es in diesem Bereich zwischen den Lokomotiven keine Unterschiede, die erwähnt werden müssten. Trotzdem lohnt es sich, wenn wir genauer hinsehen.

Die Kühlung des Transformators wurde bei den Lokomotiven mit Polyolester ausgeführt. Dieses Kühl-mittel hatte gegenüber dem bisher verwendeten Transformatoröl den Vorteil, dass er für die Umwelt nicht gefährlich war und biologisch abgebaut werden konnte.

Gerade bei einer Montage des Transformators in Bodennähe ein Punkt, der nicht vernachlässigt werden darf. Schliesslich ist er dort einem erhöhten Risiko von Beschädigungen ausgesetzt.

Das Kühlmittel wurde durch die stark belasteten Wicklungen erwärmt und von der Pumpe künstlich in eine Zirkulation versetzt.

Durch die Pumpe wurde der Polyolester zu dem in den beiden Kühltürmen montierten Kühlern geführt. Dort erfolgte dann mit der Kühlluft die gewünschte Rück-kühlung.

Das Kühlmittel floss danach wieder vom Kühler zurück zum Transformator wo es erneut erwärmt werden konnte. So war eine optimale Kühlung möglich geworden.

Kommen wir nun zu den Traktionsstromrichtern. Die Lokomotiven der Baureihen Re 482 und Re 485 hatten GTO Thyristoren erhalten, die etwas anders gekühlt werden mussten. Zudem mussten sie noch mit Öl gekühlt werden. Bei den IGBT Transistoren der Baureihen Re 484 und Re 486 konnte jedoch ebenfalls Polyolester verwendet werden. Wobei hier sogar auf normales Brauchwasser umgestellt werden konnte.

Damit haben wir jene Baugruppen, die vom HBU 1 und HBU 2 abhängig waren abgeschlossen. Es gab jedoch auch Lüfter zur Kühlung, die nur am HBU 2 angeschlossen wurden. Das waren jedoch ausschliesslich Kleinlüfter, die zur Kühlung von Baugruppen oder der Hilfsbetriebeumrichter selber, genutzt wurden. Sie bezogen die notwenige Kühlluft im Maschinenraum und arbeiteten mit einer festen Leistung.

Ebenfalls über spezielle Lüfter und über einen Kompressor zu Kühlung verfügten die beiden Klimageräte. Diese wurden alleine für die beiden Führerräume eingebaut. Mittlerweile gehörten Klimaanlagen auch bei Lokomotiven zum Standard. Jedoch wurden die Heizregister direkt mit einphasigem Wechselstrom versorgt. Daher waren die Klimaanlagen sowohl an Wechselstrom, als auch an den Hilfsbetrieben angeschlossen worden.

Weiter waren hier auch der Schraubenkompressor und bei den Lokomotiven der Reihen Re 484 und Re 486 auch die Batterieladung angeschlossen. Diese Bereiche mussten zuverlässig funktionieren und sorgten daher dafür, dass die beiden Stromrichter redundant aufgebaut wurden. Dabei gab es jedoch beim Betrieb der Lokomotiven Einschränkungen. Die Maschine konnte nur noch mit eigener Kraft zu einer geeigneten Stelle fahren.

Fiel der HBU 1 aus, übernahm der HBU 2 die gesamt Versorgung. Das führte unweigerlich dazu, dass die Lüfter mit einer festen Drehzahl arbeiteten. Im umgekehrten Fall musste der HBU wegen dem Kompressor und der Kleinlüfter auf eine feste Frequenz angesteuert werden. In jedem Fall arbeiteten die Hilfsbetriebe daher mit 400 Volt und 50 Hertz. Die Steuerung der Lokomotive übernahm die notwendigen Schaltungen automatisch.

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