Traktionsstromkreis

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Ausgelegt wurde die elektrische Ausrüstung des Triebwagens für eine Spannung von 15 000 Volt Wechselstrom und eine Frequenz von 16 2/3 Hertz. So klar diese für uns ist, die Schweizerischen Bundesbahnen SBB mussten damals die Auslegung im Pflichtenheft genau angeben, denn damals besass selbst die Staatsbahn der Schweiz zwei unterschiedliche Stromsysteme. So hätte das Fahrzeug auch für Drehstrom ausgelegt werden können.

Auf das Fahrzeug übertragen wurde die Fahrleitungsspannung mit den beiden auf dem Dach montierten Stromabnehmer. Dabei wurden zwei Scheren-stromabnehmer über den Drehpunkten der Drehgestelle montiert.

So war gesichert, dass diese so genau wie nur möglich über der Gleisachse blieben. Ein Punkt, der jedoch selten so genau wie hier berücksichtigt wurde. Gerade bei der oft verwechselten Reihe Be 4/6 war das ein Problem.

Um die beiden Stromabnehmer zu heben, wurde Druckluft benötigt. Jedoch hob diese den Bügel nur indirekt. In einem Zylinder wurde die Kraft der Senk-feder aufgehoben und erlaubte so der Hubfeder ihre Kraft zu entwickeln.

Dank dieser Lösung konnte der erforderliche Anpressdruck sehr einfach und genau eingestellt werden. Zudem wurden hier Modelle verwendet, die schon bei den Lokomotiven angewendet wurden.

Die Hubfeder hob den Bügel, bis dieser entweder durchgestreckt war, oder der Fahrdraht diesen Vorgang stoppte. Der Kontakt mit der Fahrleitung wurde mit einer Schleifleiste sichergestellt. Diese bestand aus Aluminium und war so ausgebildet worden, dass auch gleich die Notlaufhörner enthalten waren. Aus diesem Grund war deren Breite auf 1 320 mm beschränkt worden. Es war daher eine damals normale Ausführung vorhanden.

Weil mit der einfachen Schleifleiste aus Aluminium der sichere Kontakt mit dem Fahrdraht nicht vorhanden war, mussten beide Stromabnehmer gehoben werden. Nur so war ein sicherer Kontakt vorhanden und die Fahrleitungsspannung wurde auf das Dach übertragen. Damit der Strom nicht über die Gelenke floss, waren dort Litzen eingebaut worden. Es war daher ein gut funktionierendes Modell auf dem Triebwagen aufgebaut worden.

Um den Stromabnehmer wieder zu senken, wurde einfach die Druckluft mit einem Ventil sehr schnell aus dem Zylinder entlassen. Durch den plötzlichen Druckabfall entstand ein Unterdruck und die Schleifleiste wurde regelrecht vom Fahrdraht weggerissen. Der Bügel senkte sich nun mit der Kraft der Senkfeder und verblieb in der Tieflage. Einzig bei völlig durchgestrecktem Bügel funktionierte dieser Vorgang nicht mehr.

Die beiden Stromabnehmer wurden mit einer Dachleitung verbunden. Diese auf Isola-toren aufgebaute Leitung war mit Litzen am Stromabnehmer angeschlossen worden. Im Falle einer Störung an einem der Stromabnehmer konnte die Dachleitung zum defekten Modell mit einem im Fahrzeug bedienbaren Trennmesser geöffnet werden. So konnte sich der Triebwagen notfalls mit einem Stromabnehmer ans Ziel retten.

Zum Schutz der Ausrüstung vor zu hohen Spannungen in der Fahrleitung war an der Dachleitung eine Blitzschutzspule vorhanden. Diese war so ausgelegt, dass sie leitend wurde, wenn die Spannung zu hoch wurde.

Damit sollte der Blitz auf das Dach und so über den Kasten und die Drehgestelle zur Erde abgeleitet werden. Es sollten so keine Schäden an der weiteren Ausrüstung entstehen und auch die Fahrgäste waren so besser geschützt.

Ein Erdungsschalter ermöglichte es diese Dachleitung und die Zuleitung zum Transfor-mator mit dem Kasten zu verbinden. Damit war die ganze elektrische Ausrüstung geerdet und man konnte gefahrlos daran arbeiten. Damit es keine Kurzschlüsse gab, konnte der Erdungsschalter nur betätigt werden, wenn die beiden Stromabnehmer gesenkt waren. Dazu wurde deren Leitung unterbrochen und die Druckluft gelangte nicht mehr zum Zylinder.

Um die restliche Ausrüstung des Fahrzeuges sicher von der Spannung in der Fahrleitung zu trennen, war auf dem Dach im Bereich des kleinen Maschinenraumes ein Hauptschalter montiert worden. Hier wurde ein Modell verwendet, das sich bei den ersten Lokomotiven der Schweizerischen Bundesbahnen SBB bewährte und das den Lichtbogen mit einem Ölbad löschte. Daher sprach man hier korrekt von einem Ölhauptschalter.

Um den Hauptschalter zu schalten, wurde Druckluft be-nötigt. Diese schloss die Kontakte mit Hilfe von zwei eingebauten Spulen. Da die Leistung bei diesen Modellen jedoch beschränkt war, musste verhindert werden, dass bei zu hohen Strömen der Schalter geöffnet wurde.

Aus diesem Grund war im Triebwagen ein Blockierrelais eingebaut worden. Sprach dieses Relais an, konnte der Motorwagen nicht mehr ausgeschaltet werden.

Der Ölhauptschalter konnte von den Führerständen des Triebwagens aus auch mit einer mechanischen Notaus-lösung ausgeschaltet werden. Diese Notausschaltung des Hauptschalters war jedoch ab einem Steuerwagen, oder einem anderen Triebwagen jedoch nicht mehr möglich.

Sie funktionierte nur auf dem betreffenden Fahrzeug. Es musste daher jedes Fahrzeug einzeln ausgeschaltet wer-den, wenn die Steuerung nicht mehr funktionierte.

Nach dem Hauptschalter wurde die Spannung dem gröss-ten und schwersten Bauteil zugeführt. Das war der Trans-formator und der wurde, damit in den Abteilen nicht zu viel Platz verloren ging, unter dem Fahrzeug montiert.

Das führte dazu, dass für die Hochspannung ein Kabel ein-gebaut werden musste. Dieses Hochspannungskabel verlief ebenfalls im Maschinenraum und war so sehr gut vor unbe-dachten Zugriffen geschützt.

Das Kabel endete im unter dem Fahrzeug montierten Transformator. Dieser wurde, um Gewicht zu sparen, in der so genannten Sparschaltung aufgebaut. Dabei wurde eine geteilte Spule verwendet. Der obere Bereich sorgte dafür, dass zuerst die hohe Spannung reduziert wurde. Erst im zweiten Teil der Wicklung erfolgten schliesslich die benötigten Anzapfungen. Das war eine Lösung, die eine hohe Leistung bei geringem Gewicht ermöglichte.

Das zweite Ende dieser Primärspule wurde schliesslich mit der Erde verbunden. Dies erfolgte, wie bei den Loko-motiven über unterschiedlich lange an den Achsen ange-brachte Erdungsbürsten und schliesslich über das Rad und die Schiene.

Damit war ein geschlossener Stromkreis vorhanden und es konnte Leistung auf das Fahrzeug übertragen werden. Viel mehr gab es im eigentlichen Bereich der Hochspann-ung nicht mehr.

Um weiter dem Traktionsstromkreis zu folgen, begeben wir uns zu den Anzapfungen, die für die Fahrmotoren vorgesehen waren. Genau genommen wurden nur zwölf Spannungen dafür vorgesehen.

Sie haben es richtig gelesen, für die Versorgung der Fahr-motoren reichten bei diesen Triebwagen lediglich zwölf unterschiedliche Spannungen, die am Transformator ab-genommen wurden. Das war deutlich weniger, als bei Lokomotiven.

Die zwölf Anzapfungen des Transformators wurden zu einer ebenfalls unter dem Fahrzeug montierten Batterie elektropneumatisch betätigter Schütze geführt. Diese sollten zusammen mit den Stromteilerspulen die für die Fahrmotoren veränderliche Spannung erzeugen. Dabei ergaben sich jedoch wegen der Schaltung nur noch elf nutzbare Fahrstufen. Eine ausgesprochen geringe Anzahl, die aber begründet werden konnte.

Der Triebwagen musste ferngesteuert verkehren können. Aus diesem Grund musste jede Fahrstufe mit einem eigenen Signal übermittelt werden. Das erfolgte in eigenen Leitungen und so wären bei mehr Stufen so viele Leitungen nötig geworden, dass das verwendete Kabel vom Personal nicht mehr gekuppelt werden konnte. Zudem war man damals davon überzeugt, dass diese Beschränkung im Nahverkehr keine Auswirkungen haben sollte.

Diese Regelung der Spannung wurde schon auf den Lokomotiven Be 4/7 erprobt und kam bei der Baureihe Ae 3/5 ebenfalls zum Einbau. Wobei dort deutlich mehr Stufen verwendet wurden.

Beim Hersteller konnte man so schon auf ersten Erfahrungen auf-bauen und beim hier vorgestellten Fahrzeug sollte auch nicht die Steuerung, sondern die Anzahl der Stufen das grösste Problem darstellen und das wollen wir uns ansehen.

Durch die Reduktion der Anzahl Fahrstufen, wurden die Unter-schiede bei den einzelnen Spannungen deutlich erhöht. In der Folge ruckte es jedes Mal, wenn wieder eine Stufe geschaltet wurde.

Da dies jedoch nur wenige Male erfolgte, konnte das Problem ignoriert werden. Unangenehm war es jedoch für die Reisenden, denn die merkten jede Stufe, die vom Lokführer geschaltet wurde. Wobei damals kaum auf Komfort geachtet wurde.

In der Hüpferbatterie entstand eine regulierte und unterbruchs-frei veränderbare Spannung. Damit nun die Drehrichtung der Motoren geändert werden konnte, mussten Wendeschalter eingebaut werden. Dabei zeigten diese gleich auf, wie die einzelnen Motoren geschaltet wurden. Ein Punkt, der besonders bei Störungen an einem der Fahrmotoren besonders wichtig war. Eine Vereinfachung entstand auch weil keine elektrische Bremse vorhanden war.

Jedem Drehgestell war ein eigener elektropneumatisch betriebener Wendeschalter zugeordnet worden. Das hatte zur Folge, dass bei einem defekten Wendeschalter die halbe Leistung verloren ging. Da die Fahrmotoren zudem seriell an den Schaltern angeschlossen wurden, verlor in diesem Fall der Triebwagen ebenfalls die halbe Leistung. Eine Lösung, die auch bei den meisten Lokomotiven von damals umgesetzt wurde.

Durch die Schaltung in den Wendeschaltern wurde lediglich das Statorfeld im Seriemotor so geändert, dass es eine andere Polung besass. Damit drehten diese je nach Schaltung in eine andere Richtung.

Der Triebwagen konnte somit seine Fahrrichtung ändern. Die von der Fahrleit-ung kommende Spannung war nun bereit für die Versorgung der Fahrmotoren. Doch noch müssen wir uns die Sache mit der elektrischen Bremse genauer ansehen.

Wir wissen heute, wie wichtig solche Zusatzbremsen bei Zügen im Nahver-kehr sind. Damals bedeute eine elektrische Bremse jedoch Gewicht. Dieses Gewicht konnte nicht mit Leistung genutzt werden.

Aus diesem Grund beschlossen die Schweizerischen Bundesbahnen SBB, dass nur auf den Strecken, wo diese Bremse vorgeschrieben ist, eine elektrische Bremse verwendet wird. Es war daher ein folgenschwerer Entscheid des Be-stellers.

Kommen wir nun zu den vier Fahrmotoren. Bei den Triebwagen wurden nor-male Seriemotoren mit separaten Wendepol verwendet.  Dieser robuste Motor war für den Betrieb bei den Eisenbahnen ideal geeignet.

Und bis zum Durchbruch anderer Lösungen, kamen die Erbauer kaum mehr an diesem Modell vorbei. Die grossen Experimente waren vorbei und seit weni-gen Jahren stand der Sieger bei den Fahrmotoren fest.

Jeder Fahrmotor konnte eine Leistung von 148 kW erzeugen und lieferte dabei eine Anfahrzugkraft von 2 250 kg. Auf den Triebwagen hochgerechnet ergab das eine Zugkraft von 9 000 kg und eine Leistung von 592 kW. Die Zugkraft entspricht in etwa dem heutigen Wert von 90 kN.

Diese Leistung konnte jedoch nur zur Beschleunigung genutzt werden. In den Unterlagen sah man dafür drei bis vier Minuten vor. Da nur auf 75 km/h be-schleunigt wurde, kein zu grosses Problem.

Die Dauerzugkraft bei diesem Fahrzeug wurde mit 43,6 kN angegeben. Damit erfolgte eine deutliche Reduktion, was dem Charakter des Nahverkehrs ent-sprach.

Auf die Angabe einer Stundenzugkraft wurde bei diesem Triebwagen jedoch verzichtet. Der Grund war simpel, denn im Nahverkehr musste der Motorwagen kaum so lange hohe Zugkräfte aufbauen, denn das war damals wirklich nur auf der Gotthardbahn der Fall gewesen.

Damit die Motoren dieser Leistungsklasse kompakter gebaut und so im Drehgestell verbaut werden konnten, mussten sie künstlich gekühlt werden. Diese Kühlung erfolgt einerseits durch den Fahrtwind, der um die Gehäuse strömte und durch Luft, die künstlich durch den Motor gepresst wurde. Dabei war gerade die letzte Lösung sehr wirksam, da auch eine Reinigung erfolgte. Jedoch bedeute sie auch viel Gewicht, was hier gespart wurde.

Statt auf eine sehr wirksame fremde Ventilation mit speziellen Ventilatoren setzte man bei diesem Triebwagen auf eigenventilierte Fahrmotoren. Bei dieser werden an der Motorwelle Lüfterräder montiert, die den künstlichen Luftstrom durch den Fahrmotor erzeugten. Es war eine extrem einfach aufgebaut und zudem sehr leichte Ventilation vorhanden. Insbesondere das geringe Gewicht, war hier massgebend, den es musste wirklich gespart werden.

Ein Nachteil dieser Ventilation war, dass die optimale Kühlung erst bei höheren Geschwindigkeiten korrekt arbeitete. Gerade bei kleinen Geschwindigkeiten und somit geringen Drehzahlen der Motoren, vermochten die Flügel nur wenig Luft in den Motor zu pressen. Jedoch waren gerade in diesen Situationen die grössten Leistungen gefragt, da man ja schnell beschleunigen wollte. Entsprechend ausgelegt werden mussten die Fahrmotoren.

 

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