Traktionsstromkreis

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Die elektrische Ausrüstung der Lokomotive Fc 2x 3/3 wurde von der MFO eingebaut. Die Maschinenfabrik Oerlikon konnte man damals eigentlich nicht übergehen, wenn es um Lokomotiven für den einphasigen Wechselstrom ging. Sie war 1902 der massgebende Initiator. Es erforderte damals sehr viel Mut auf das System zu setzen. Der Mut wurde belohnt und wer entsprechende Triebfahrzeuge suchte, musste in Oerlikon vorstellig werden.

Bei der Entwicklung der für Güterzüge gebauten Maschine flossen bereits die ersten Erfahrungen ein. Dazu konnte man auf die firmeneigenen Versuchslokomotiven zurückgreifen.

Gerade die als MFO 2 bezeichnete Maschine war sicherlich der Pate für die erste Güterzugsloko-motive für eine Spannung von 15 000 Volt und 16 2/3 Hertz. Wobei auch hier beim Bau noch davon gesprochen wurde, dass 15 Hertz verwendet wur-den.

Die geringere Frequenz war eine Folge der Reduk-tion im Raum Seebach Wettingen. Die Erhöhung sollte keine grosse Rolle spielen und bedingte keinen Umbau.

Deutlich wichtiger war, dass die erste grosse und auch nützliche Lokomotive für einphasigen Wech-selstrom gebaut werden sollte. Damit musste auch gezeigt werden, dass das System gut war. Mit der stärksten Lokomotive der Welt sollte das nicht so schwer sein.

Auch wenn immer wieder davon gesprochen wurde, dass diese Firma das Fahrzeug gebaut hat. Keine davon war in der Lage eine elektrische Lokomotive ohne Hilfe anderer Unternehmen zu bauen. Das war hier bereits bei den Stromabnehmern der Fall, denn der Rutenbügel der MFO passte schlicht nicht zur Fahrleitung, die im Berner Oberland erstellt wurde. Daher wurden diese von den Siemens Schuckert Werken SSW geliefert.

Es wurden auf dem Dach der Lokomotive zur Übertragung der Spannung aus der Fahrleitung zwei identische Stromabnehmer aufgebaut. Die wurden so positioniert, dass sie sich über den Drehpunkten der Drehgestelle befanden. Das führte dazu, dass sie auch in engen Kurven ihre Position zur Gleisachse behielten. Ein Punkt, der wegen den vorgenommenen Anpassungen an der Fahrleitung von sehr grosser Wichtigkeit war.

Verwendet wurden dabei Scherenstromabnehmer. Diese hatten einen Bügel, der durch die Kraft einer Feder gehoben wurde. Dazu musste jedoch mit Druckluft die Kraft der Senkfeder aufgehoben werden. Erst dann konnte sich der Stromabnehmer mit Hilfe der Hubfeder heben.

Das erfolgte so lange, bis der Bügel auf ein Hindernis traf. Fehlte dieses, strecke er sich jedoch durch. Jetzt konnte der Stromabnehmer nur noch ma-nuell gesenkt werden.

Den Kontakt mit dem Fahrdraht stellte eine auf dem Bügel montierte Schleif-leiste her. Diese Wippe war beweglich und sie wurde mit Federn senkrecht nach oben gehalten.

Die Ausführung der einzelnen Schleifleiste aus Aluminium umfasste jedoch auch die Ausbildung der beiden Notlaufhörner. Die ganze Konstruktion erreichte dabei eine Breite von 1 320 mm. Ein Wert, der durch die Fahrleitung vorgegeben war und der dem Hondrichtunnel geschuldet wurde.

Dank den erwähnten Federn, konnte leicht eingestellt werden, mit wie grosser Kraft der Bügel gegen den Fahrdraht drückte. Der hier verwendete Wert für den Anpressdruck lag bei 3.5 Kilogramm. So wurde ein guter Kontakt ermöglicht. Trotzdem musste für eine sichere Übertragung der Spannung beide Stromabnehmer gehoben werden. Notfalls konnte sich die Lokomotive aber auch mit einem Exemplar in einen Bahnhof retten.

Bleibt eigentlich nur noch zu erwähnen, dass zum senken des Bügels die Druckluft schlagartig aus dem Zylinder entweichen musste. Der so entstehende Unterdruck riss die Schleifleiste vom Draht. Das war wichtig, damit ein sich allenfalls wegen der hohen Spannung bildender Lichtbogen, schnell gelöscht wurde. Danach fiel der Bügel auf die Widerlager. Dort wurde er durch die Kraft der Senkfeder in seiner Position gehalten.

Nachdem nun die Fahrleitungsspannung auf das Dach der Maschine übertragen wurde, gelange sie in eine Dach-leitung. Diese Leitung war die Verbindung der beiden Strom-abnehmers.

An der auf Isolatoren aufgestellten Stromschiene wurden die einzelnen Komponenten der weiteren Dachausrüstung ange-schlossen. Damit ein Bügel elektrisch abgetrennt werden konnte, war bei jedem Anschluss desselben ein Trennmesser eingebaut worden.

Von den angeschlossenen Komponenten sehen wir uns zu-erst die Blitzschutzspule an. Diese stellte eine elektrische Verbindung mit der Erde her. Da in der Spule durch den Wechselstrom ein induktiver Widerstand erzeugt wurde, gab es kein Kurzschluss.

Schlug aber ein Blitz ein, wurde dessen Gleichstrom über die Blitzschutzspule abgeleitet und so die elektrische Aus-rüstung der Lokomotive vor den Gefahren der hohen Spann-ung geschützt.

Da wir den Traktionsstromkreis, der hier als Hauptstrom-kreis bezeichnet wurde, weiter betrachten, folgen wir der Spannung.

Diese wurde von der Dachleitung auch einem Hauptschalter zugeführt. Dieser Schalter diente der sicheren Trennung der Lokomotive von der Fahrleitung. Das dabei verwendete Modell besass eine Füllung aus Öl in der die Schaltkontakte montiert worden waren. Wegen dieser Füllung, wurde von Ölhauptschalter gesprochen.

Der hier verwendete Ölhauptschalter hatte sich schon bei den Versuchen im Raum Seebach als sehr vorteilhaft erwiesen. Die Schaltung erfolgte mit Druckluft und der beim Öffnen des Schalters entstehende Lichtbogen wurde im Transformatoröl gelöscht. Es konnten so keine Schäden entstehen. Da das Öl durch den Schaltfunken so stark erhitzt wurde, das Ölgas entstehen konnte, war das Gehäuse des Hauptschalters nicht verschlossen worden.

Parallel zum Hauptschalter war noch der Erdungsschalter eingebaut worden. Dieser war in der Regel geöffnet. Er konnte jedoch nur bei gesenkten Stromabnehmern geschlossen werden.

In diesem Fall wurde die Dachausrüstung und die Leitung nach dem Haupt-schalter mit der Erde verbunden. So konnten nun gefahrlos Arbeiten an der elektrischen Ausrüstung vorgenommen werden. Die Bedienung erfolgte daher manuell mit einem einfachen Griff.

War bisher die elektrische Ausrüstung der Lokomotive einfach ausgeführt worden, änderte sich das nach dem Hauptschalter. Bei einem Ausfall der folgenden Bauteile stand immer noch die halbe Leistung zur Verfügung.

Wir können uns nun aber auf einen Strang beschränken. Welchen wir dabei benutzen, spielt keine Rolle. Ich wähle das Drehgestell eins, das sich bekanntlich beim identisch nummerierten Führerraum befand.

Nun wurde die geschaltete Fahrleitungsspannung geteilt und gelangte so zum Transformator, der dem benachbarten Drehgestell zugeordnet war. Dort wurde die Leitung schliesslich an einer Spule angeschlossen

 Es handelte sich dabei um die einzige Wicklung des Transformators. Daher erfolgte der Aufbau in der leichteren Sparschaltung. Wichtig war das, da ja die Achslasten in jeden Fall eingehalten werden mussten.

Die Spule wurde am anderen Ende mit der Lokomotivbrücke und über Litzen mit dem Drehgestell verbunden. Die Rückleitung der Spannung zum Kraftwerk erfolgte schliesslich über die an allen Achsen montierten Erdungsbürsten. Es entstand so ein geschlossener Stromkreis und es konnte Leistung übertragen werden. Die nun entstehenden induktiven Widerständen in der Wicklung erzeugten dank einem Eisenkern ein Magnetfeld.

Die Dauerleistung eines Transformators wurde mit 1000 kVA angegeben und in der Spule gab es an unterschiedlichen Stellen Anzapfungen. Dabei muss die Anzapfung für eine Spannung in der Fahrleitung von 7 500 Volt erwähnt werden.

Diese wurde von der MFO vorgesehen, falls die Fahrleitungsspannung wegen mit Russ verschmutzten Isolatoren verringert werden musste. Die hier vorgestellte Maschine war damit aber alleine, denn sonst gab diese Möglichkeit nicht.

Alle weiteren Anzapfungen dienten jedoch den Verbrauchern. Wenn wir uns spä-ter mit den Neben- und Hilfsbetrieben befassen, kommen wir wieder an diese Stelle zurück.

Wir folgen weiter dem Hauptstromkreis der Lokomotive und dieser besass für den Fahrmotor mehrere Anzapfungen. Der maximale Wert bei der Spannung erreichte hier einen Wert von 420 Volt. Diese konnte aber in mehreren Schritten auf diesen Wert erhöht werden.

Das grosse Problem dabei war, dass die Erhöhung der Spannung so erfolgen musste, dass diese nicht ausfiel. Jedoch wurden so zwei Anzapfungen verbunden, was zu einem Kurzschluss geführt hätte.

Die Lösung für das Problem, war die schnell arbeitende Schützensteuerung. Auch wenn sie hier so genannt wurde, eigentlich waren die Schaltelemente als elektropneumatische Hüpfer ausgeführt worden und man konnte auch von Hüpfersteuerung sprechen.

Auch wenn es sich hier um sehr schnelle Schaltelemente handelte, die einzelnen Anzapfungen konnten auch mit der Hüpfersteuerung nur mit einem Unterbruch, oder einem Kurzschluss geschaltet werden. Sowohl der Kurzschluss, als auch der Unterbruch war nicht gut, da so die Zugkraft bei der Beschleunigung aussetzte um dann schlagartig wieder zu kommen. Diese Schläge waren weder für den Fahrkomfort, noch für die Technik gut und mussten verhindert werden.

Um eine unterbruchsfreie Zuschaltung der Fahrstufen zu erhalten, wurde an den Schützen ein Hilfstransformator zugeschaltet. Dieser Zusatztransformator war so geschaltet worden, dass jede Stufe eine eigene Anzapfung hatte. Dabei verhinderte die Spule den Kurzschluss. Später sollten hier einfachere Drosselspulen verwendet werden. Das Prinzip war jedoch nahezu identisch. Es mussten daher auch mehrere Hüpfer geschlossen sein.

Die Fahrleitungsspannung war mit dieser Hüpfersteuerung nun soweit aufbereitet worden, dass sie dem Fahrmotor zugeführt werden konnte. Damit sich dieser jedoch in zwei Richtungen drehen konnte, wurde noch ein Wendeschalter verwendet. Dieser einfache Schalter war so ausgelegt worden, dass die beiden Fahrrichtungen durch Umgruppierung der Wicklungen eingestellt werden konnten. Weitere Schaltungen waren jedoch nicht mehr möglich.

Das betraf die bei schweizerischen Lokomotiven oft erwähnte elektrische Bremse. Diese Rekuperationsbremse war damals schlicht noch nicht bekannt. Mit dem geteilten Bremsgestänge war eine Talfahrt auf der Bergstrecke kein Problem. Jedoch wollen wir zuerst hoch kommen und dazu benötigte die Lokomotive Zugkraft. Diese erzeugte ein Motor, der jedoch auch Defekte erleiden konnte und in dem Fall erfolgten die Schaltungen beim Wendeschalter.

Ein defekter Fahrmotor konnte durch abheben der Kontakte elektrisch abgetrennt werden. Die Lokomotive konnte dann noch mit halber Leistung verkehren. Diese Schaltung war wichtig, damit der Transformator weiter betrieben werden konnte. Der Grund lag bei den dort angeschlossenen Neben- und Hilfsbetrieben. So war nur der defekte Fahrmotor weg. Die Einbusse betraf daher nur die Zugkraft, die auf die Hälfte reduziert wurde.

Jedes Drehgestell besass einen Fahrmotor. Dabei wurde ein zwölfpoliges Modell verwendet. Es war ein kompen-sierter Reihenschlussmotor mit phasenverschobenen Wen-defeldern verbaut worden.

Es handelte sich dabei um Motoren, die nach den Patenten der MFO aufgebaut wurden. Sie sollten später bei vielen Baureihen verwendet werden. An diesem technologischen Vorsprung sollte die Baureihe Fb 2x 2/3 der AEG scheitern.

Der Seriemotor hatte eine Dauerleistung von 1 000 PS (882 kW) erhalten. Mit den beiden eingebauten Motoren konnte somit der doppelte Wert abgerufen werden. Die Maschine der MFO war die stärkste Lokomotive der Welt.

Wobei das natürlich vom Hersteller so gesehen wurde. Dumm war eigentlich nur, dass der Titel nach drei Jahren weg war, weil noch höhere Leistungen abgerufen werden konnten. Doch wichtiger sind andere Eckdaten.

Die Anfahrzugkraft der Lokomotive wurde mit 12 900 Kilogramm angegeben. Da wir heute mit diesen Zahlen nicht viel Anfangen können, kann gesagt werden, dass 130 kN abgerufen werden konnten.

Diese Zugkraft reduzierte sich mit zunehmender Ge-schwindigkeit. Bei der Leistungsgrenze von 42 km/h stand noch eine Zugkraft von 100 kN zur Verfügung. Diese Stundenleistung an der Motorwelle konnte dabei dauerhaft erzeugt werden.

Die Lokomotive hatte somit durchaus eine ansprechende Restzugkraft erhalten und war daher ideal für schwere Güterzüge geeignet. Die Angaben der Werte waren damals noch nicht wie heute geregelt worden, darum auch die Angaben mit PS, die etwas bessere Werte in den Unterlagen zum Fahrzeug ergab, als jene in Kilowatt. Bei der Zugkraft kannten man den Wert Kilonewton gar noch nicht, so dass die beindruckenden Werte in Kilogramm entstanden.

 

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