Traktionsstromkreis

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Mit dem Fahrgastbereich haben wir den mechanischen Teil des Motorwagens bereits abgeschlossen. Wir kommen damit zu den elektrischen Baugruppen. Hier konnte schlicht nichts von den vorhandenen Fahrzeugen übernommen werden, denn die Technik war sehr neu. Ja, sie war sogar so neu, dass im Pflichtenheft keine Angaben zur Spannung in der Fahrleitung gemacht wurden. Wir können es uns jedoch nicht so einfach machen.

Das System wurde vom Versuchsbetrieb zwischen Wettin-gen und Regensdorf übernommen. Dabei gab es jedoch kleinere Anpassungen. So wurde die Frequenz neu auf den Wert von 16 2/3 Hertz festgelegt.

Eine Anpassung, die den Betrieb der Maschinen im Kraft-werk vereinfachte. Wir haben somit die erste Strecke für den einphasigen Wechselstrom von 15 000 Volt und der er-wähnten Frequenz erhalten. Der Triebwagen musste dazu passen.

Selbst bei der Wahl der Lieferanten gab es keine grossen Möglichkeiten. Bisher hatten erst zwei Hersteller damit Erfahrungen machen können und diese arbeiteten zusam-men.

Mit anderen Worten es stellt sich die Frage nach einem Hersteller in der Schweiz und einem in Deutschland. Für die Motorwagen fiel der Entscheid für die Firmen in der Schweiz. Der Grund war simpel, denn diese drei Fahr-zeuge mussten schnell funktionieren.

Die Fahrleitungsspannung musste zuerst auf das Fahrzeug übertragen werden. Da die Strecke mit einer Fahrleitung nach dem Muster der Firma Siemens-Schuckert-Werke SSW versehen wurde, kamen auch die Stromabnehmer von dieser Firma. Dabei wurde schlicht das Modell aus dem Versuchsbetrieb zwischen Seebach und Wettingen verwendet. Für die Strecke der Spiez – Frutigen – Bahn SFB musste dieses Modell jedoch angepasst werden.

Es waren leicht aussehende und filigran konstruierte Scherenstromabnehmer. Auf der Waage wurde jedoch ein Gewicht von 300 Kilogramm gemessen. Da auf dem Dach des Triebwagens zwei solche Stromabnehmer montiert werden mussten, war bereits hier ein ansehnliches Gewicht vorhanden. Isolatoren verhinderten, dass die Spannung auf das Dach gelangen konnte. Bevor das jedoch möglich war, musste der Bügel gehoben werden.

Gehoben wurde der Stromabnehmer mit der Hilfe von Druckluft. Diese wurde in einen Zylinder geleitet. Durch die nun zusätzlich vorhandene Kraft wurde die Wirkung der Senkfeder aufgehoben.

Damit konnte die Hubfeder ihre Kraft entfalten und den Bügel heben. Dieser Vorgang erfolgte, bis ein Hindernis erreicht wurde. Fehlte dieses, streckte sich der Stromabnehmer jedoch durch und konnte nur noch mit Hilfe gesenkt werden.

In der Regel wurde aber der Hebevorgang durch den Fahrdraht behindert. Dieser wurde dabei von einer einfachen Schleifleiste aus Aluminium berührt. Das Element war zudem mit den seitlichen Notlaufhörnern versehen worden und hatte eine Breite von 1 320 mm erhalten.

Das war letztlich der grosse Unterschied zu den Modellen im Raum Zürich. Dort waren noch Schleifleisten mit einer Breite von rund zwei Meter vor-handen.

Um einen sicheren Kontakt mit dem Fahrdraht zu ermöglichen, mussten beide Bügel gehoben sein. Um diese jedoch zu senken, wurde im Zylinder die Druckluft entfernt. Damit gewann die Senkfeder wieder überhand und der Stromabnehmer senkte sich. Dank der Kraft der Feder wurde der Bügel nun in seiner Tieflage gehalten. Damit wir jedoch dem Stromfluss auf dem Fahrzeug folgen können, muss der Stromabnehmer gehoben sein.

War der Bügel gehoben und führte die Fahrleitung Spannung, wurde der Stromfluss über die Stromabnehmer möglich. Damit bei den Gelenken dieser Fluss nicht behindert wurde, waren dort Litzen angebaut worden. Auf ein Kabel entlang der Holmen wurde jedoch verzichtet. Das war möglich, weil auch Eisen ein guter Leiter war. Letztlich wurde die Spannung vom Stromabnehmer mit weiteren Litzen auf die Ausrüstung auf dem Dach übertragen.

Die beiden Stromabnehmer wurden mit einer auf dem Dach montierten Dachleitung miteinander, mit der Blitzschutz-spule und dem Hauptschalter verbunden. Sie wurde als Stromschiene ausgeführt und war auf Isolatoren montiert worden.

Bei einem Defekt an einem der Stromabnehmer konnte die Leitung jedoch durch das Personal getrennt werden. So konnte sich der Motorwagen noch in einen Bahnhof retten.

Eine Neuerung war die Blitzschutzspule. Diese war direkt an der Dachleitung angeschlossen worden und verband diese mit dem Dach. Der Widerstand im Betrieb mit Wechselstrom war jedoch so gross, dass kein Kurzschluss entstehen konn-te.

Trotzdem erfolgte eine geringe Ableitung der Spannung gegen die Erde, was jedoch in so geringem Masse erfolgte, dass der Verbrauch vernachlässigt werden konnte.

Erfolgte nun ein Einschlag eines Blitzes in die Fahrleitung, oder in die Dachleitung, wurde die Blitzschutzspule leitend. Das erfolgte, weil die natürliche Spannung des Blitzes aus Gleichstrom bestand.

Dieser konnte in der Spule kein Magnetfeld und somit kein Widerstand erzeugen. Es entstand so ein Stromfluss gegen die Erde und die Fahrleitung wurde wegen der Überlast ausgeschaltet. Auf dem Triebwagen sollten so Schäden verhindert werden.

Der an der Dachleitung angeschlossene Hauptschalter diente der Trennung des Motorwagens von der Fahrleitung. Der Triebwagen konnte also trotz gehobenen Stromabnehmern ausgeschaltet werden. Dabei bestand jedoch das Problem, dass eine hohe Spannung geschaltet werden musste. Die ersten Versuche hatten gezeigt, dass der in dem Fall entstehende Lichtbogen grosse Schäden anrichten konnte. Daher kam nun ein neues Modell zum Einbau.

Der Schalter wurde mit Druckluft geschlossen, aber auch geöffnet. Dabei befanden sich die Kontakte in einem Ge-häuse, das mit speziellem Öl gefüllt wurde.

Dieses hatte die Aufgabe den Lichtbogen sicher zu löschen und so zu verhindern, dass es zu Schäden kommen konn-te.

Wegen dem Transformatoröl im Schaltbereich wurde bei diesem Modell auch von einem Ölhauptschalter gespro-chen. Das es damit auch Probleme gab, war damals noch unbekannt.

Wir haben damit die Fahrleitungsspannung auf das Fahr-zeug übertragen. Diese musste nun aber noch aufbereitet werden. Die dazu erforderlichen Baugruppen befanden sich jedoch unter dem Fahrzeug.

Sie waren entweder am Kasten aufgehängt, oder im Dreh-gestell verbaut worden. Das bedeutete jedoch auch, dass die Spannung nun durch den Kasten geführt werden muss-te. Dazu wurde ein Kabel benutzt.

Dieses Hochspannungskabel musste jedoch vor dem Zu-griff der Reisenden geschützt werden. Daher wurde es in der Mitte des Fahrzeuges beim Waschraumes zur Toilette nach unten geführt.

Eine einfache Abdeckung verhinderte, dass dieses Kabel von den Leuten beschädigt werden konnte. Wir haben damit einen der wenigen Bereiche mit Technik im Kasten kennen gelernt. Alle weiteren Baugruppen fanden unter dem Kasten einen Platz.

Geendet hatte dieses Kabel beim Transformator. Dort wurde die Spannung aus der Fahrleitung einer Spule zugeführt. Diese wiederum war mit der Erde verbunden worden. Damit der Strom nicht über die Lager fliessen konnte, wurden dazu an allen Achsen Kontaktbürsten montiert. Diese Erdungsbürsten waren unterschiedlich lange und sie mussten im Unterhalt regelmässig kontrolliert werden, da sie einem gewissen Verschleiss unterlagen.

Da die Wicklung von einem Eisenkern umgeben war, wurde der Widerstand so erhöht, dass kein Kurz-schluss entstehen konnte. Jedoch erlaubten die Wind-ungen in dieser Spule auch, dass mit der Hilfe von Anzapfungen unterschiedliche Spannungen abgenom-men werden konnten.

Eine Lösung, die sehr viel Gewicht einsparen konnte, jedoch keine galvanische Transformator der weiteren Bereiche ermöglichte. Der Wandler hatte so ein Ge-wicht von vier Tonnen.

Mit dem Transformator haben wir auch den Punkt er-reicht, wo sich die einzelnen Bereiche der elektri-schen Ausrüstung trennten. Wir werden daher später wieder zu diesem Punkt zurückkehren.

Hier wollen wir nun dem Stromkreis folgen, der für die Fahrmotoren benötigt wurde. Dabei war er auch mit sehr viel Aufwand verbunden, denn der Motor musste geregelt werden. Das erfolgte mit mehreren Anzapfungen in der Wicklung.

Die einzelnen Anzapfungen wurden mit Schaltelemen-ten verbunden. Diese wurden als Schütze bezeichnet. Diese Schützensteuerung war neu und so zeichnete sie sich durch eine schnelle Schaltfolge aus.

Jedoch war diese immer noch zu langsam, dass damit eine Schaltung ohne Unterbruch möglich wurde. Daher waren die Schütze mit Überschaltdrosselspulen verbunden worden. So konnte der Kurzschluss zwischen den Anzapfung vermindert werden.

Wegen den Drosselspulen mussten jedoch immer mehrere Schütze zur gleichen Zeit geschlossen sein. Aufmerksame Leser haben sich vermutlich ab der Bezeichnung gewundert. Diese Art der Stufenschaltung wurde später als Hüpfersteuerung bezeichnet. Es war die gleiche Funktion und dabei wurden die Schütze und Hüpfer nicht überall unterschieden. Hier hätte man daher auch von einer Hüpferbatterie sprechen können.

Die Schützensteuerung ergab auf dem Fahrzeug lediglich sechs Fahrstufen. Das war eher überraschend, denn mehr Fahrstufen hätten das Gewicht nicht so sehr erhöht.

Jedoch hatte sich schon bei der Druckluft gezeigt, dass die Apparateleitung zu den Stossbalken geführt wurde. Elektrisch wurde der Motorwagen daher für den Einbau einer Fernsteuer-ung ab einen anderen Triebwagen, oder ab einem speziellen Wagen vorgesehen.

Wir haben nun eine veränderliche Spannung erhalten. Damit das Fahrzeug jedoch in beiden Richtungen fahren konnte, mussten die Motoren anders gruppiert werden. Dazu wurden Wende-schalter vorgesehen.

Dabei wurde für jeden Fahrmotor ein eigener Schalter vorge-sehen. Da nun am Wendeschalter die Kontakte abgehoben werden konnten, war es so möglich einen Fahrmotor bei einem Defekt elektrisch abzutrennen.

Es war den beiden Wendeschaltern des Motorwagen nur möglich die beiden Fahrrichtungen einzustellen. Die Möglichkeit, die Motoren für eine elektrische Bremse neu zu gruppieren gab es nicht. Der Grund dafür ist simpel, denn solche Lösungen waren damals schlicht nur bei den Bahnen mit Drehstrommotoren vorhanden. Bei Wechselstrom waren solche Bremsen schlicht kein Thema. Daher lassen wir es auch hier dabei sein.

Bei den Fahrmotoren wurden achtpolige fremdventilierte Reihenschlussmotoren mit phasenverschobenem Wendepol verwendet. Diese später auch als Seriemotor bezeichneten Motoren unterlagen einem Patent der Firma MFO. Sie hatten sich bei der Lokomotive MFO 2 bereits bewährt. Zu Erinnerung sei erwähnt, dass es sich dabei um die erste Direktmotorlokomotive für einphasigen Wechselstrom auf der Welt handelte.

Die grosse Herausforderung beim Bau dieser Fahrmotoren war, dass sie im Drehgestell eingebaut wurden. Das führte dazu, dass nicht sehr viel Platz vorhanden war. Jedoch sollte dennoch eine möglichst grosse Leistung abgerufen werden können.

Es lohnt sich, wenn wir diese Motoren etwas genauer ansehen. Dabei beginne ich mit dem Gewicht. Es handelte sich mit einem Gewicht von 4.4 Tonnen schlicht um das schwerste Bauteil.

Mit den beiden Fahrmotoren konnte eine Anfahrzugkraft von 3.7 Tonnen erzeugt werden. Damals wurden diese Angaben noch nicht mit Kilonewton gemacht. Vereinfacht kann jedoch erwähnt werden, dass 37 kN abgerufen werden konnten.

Ein Wert, der im Vergleich zu den damals verkehrenden Dampfmaschinen eher bescheiden war. Jedoch musste der Motorwagen damit in der Regel auch keine Züge ziehen.

Bei einer Geschwindigkeit von 45 km/h wurde die Leist-ungsgrenze erreicht. Dabei stand noch eine Dauerzugkraft von 2.5 Tonnen zur Verfügung.

Die Leistung betrug nun 450 PS, oder 330 kW, wie wir die Leistung heute bezeichnen würden. Nun lag der Motor-wagen jedoch bereits über einigen Dampflokomotiven. Es zeigte sich, dass mit der neuen Technik höhere Geschwindigkeiten auch mit Last erreicht werden konnten.

Bei diesen drei Triebfahrzeugen wurde daher bei der Anhängelast in den bis zu 15.5 ‰ steilen Steigung auf der Strecke zwischen Spiez und Frutigen ein Wert von 120 Tonnen zugestanden. Damit konnte der im Pflichtenheft verlangte Salonwagen mitgeführt werden. Wobei dann die Höchstgeschwindigkeit von 70 km/h nicht mehr erreicht wurde. Diese drei Motorwagen wurden damit aber zu den schnellsten Triebfahrzeugen im Berner Oberland.

 

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