Bei der Lokomotive Re 450 handelte es sich um eine einfache Maschine, die für eine Spannung in der Fahrleitung von 15 000 Volt und 16 2/3 Hertz Wechselstrom ausgelegt wurde. Andere Fahrleitungsspannungen gab es im Einsatzgebiet der Lokomotive nicht und auch sonst sollten die S-Bahnen nicht ins Ausland verkehren. Spannend dabei ist, dass auch keine Vorbereitungen getroffen wurden und so verhindert wurde, dass diese Reihe auch in Basel verwendet wurde.

Wie bei allen Fahrleitungen musste die Spannung darin auf das Fahrzeug über-tragen werden. Dazu wurde ein Stromabnehmer benötigt. Das hier verwen-dete Modell war keine neue Konstruktion.

Vielmehr wurde der Pantograph verwendet, der schon bei den Baureihen Re 4/4 II und Re 6/6 erfolgreich eingesetzt wurde. Damit war klar, dass ein leichter Einholmstromabnehmer verbaut wurde. Wobei leicht eher relativ zu betrachten ist.

Der Bügel wurde im Bereich des hinteren Drehgestells auf dem Dach montiert. Dazu wurde in diesem Bereich die Verschalung geöffnet. Wegen dem Gewicht, wurde auch nur ein Modell verbaut.

Wobei das bei Triebfahrzeugen, die im Nahverkehr eingesetzt wurden, längst üblich war. Schäden am Schleifstück wurden dank den grossen vorhandenen Toleranzen so selten, dass sich ein Ersatz nicht mehr lohnte und so nur totes Gewicht bedeutete.

Um den Stromabnehmer zu heben und so auch den Kontakt mit der Fahr-leitung herzustellen, wurde Druckluft benötigt. Diese strömte in einen Zylinder und hob die Kraft der in diesem montierten Senkfeder auf.

Das erlaubte es der Hubfeder den Bügel zu heben. Eine Höhenbegrenzung ver-hinderte dabei aber, dass er sich ohne Fahrdraht durchstrecken konnte. Der Bügel war nun zu erkennen und sein Gelenk zeigte gegen den Führerstand.

Berührte das am Bügel montiert Schleifstück den Fahrdraht, wurde der Kontakt hergestellt. Dazu war eine Wippe mit zwei Schleifleisten aus Kohle und zwei seitlich montierten Notlaufhörner vorhanden. Die Breite dieser Wippe konnte dank der isolierten Ausführung mit 1 450 mm etwas breiter gewählt werden, als das sonst der Fall gewesen wäre. So wurde der Betrieb zusätzlich verbessert und es kam zu weniger Entgleisungen.

Einen Schutz vor Beschädigungen der Schleifleisten, oder vor einer Kollision, war nicht vorhanden. Die dazu benötigten Lösungen mit einer Schleifleisten-überwachung und einem Schlagschutz kannte man damals noch nicht.

Diese sollten erst mit dem nächsten Modell umgesetzt werden. Die Lokomo-tive Re 450 hatte daher keinen besonders modernen Stromabnehmer erhalten. Da aber seine Funktion sehr gut war, konnte er verbaut werden.

Die so auf das Dach der Lokomotive übertragene Fahrleitungsspannung wurde auf dem Dach in einer kurzen Leitung dem Hauptschalter zugeführt. In dieser Dachleitung wurde auch ein Spannungswandler eingebaut.

Dieser hatte die Aufgabe die Spannung in der Fahrleitung zu messen und das Ergebnis dann der Steuerung zu melden. Die Reihe Re 450 hatte daher eine Anzeige der Spannung, bevor der Hauptschalter eingeschaltet wurde.

Ebenfalls keine Neuentwicklung war der Hauptschalter. Das hier verbaute Modell war von der BBC entwickelt worden und war von der Bauart DBTF. Dieser mit Druckluft betriebene Traktionsfernschalter war bisher schon bei zahlreichen Baureihen verbaut worden.

Er zeigte, dass er bei geringem Gewicht eine hohe Schaltleistung besass. Daher war die Wahl auch nicht so falsch, denn mit einem neuen Modell, wären Unsicherheiten entstanden.

Das Problem bei einem Hauptschalter ist der Moment, wenn dieser geöffnet wurde. Zwischen den Kontakten entstand dann ein Lichtbogen. Dieser musste gelöscht werden, da er sonst zu Schäden geführt hätte. Um den Lichtbogen zu löschen, war eine Kammer vorhanden. Dort wurde der entstehende Schaltfunke mit der Hilfe von Druckluft ausgeblasen. Der dabei geltende minimale Luftdruck lag bei einem Wert von sechs bar.

Auch wenn der Drucklufthauptschalter sehr gut funktionierte, bei dieser Loko-motive gab es ein kleines Problem. Durch die neuen unterirdischen Bahnhöfe, konnte das recht laute Schaltgeräusch Reisende belästigen.

Um das zu verhindern und um den Hauptschalter auch etwas zu schützen, war er komplett verkleidet worden. Der hier oft zu hörende Knall konnte damit etwas gedämpft werden und sollte so nicht so gut zu hören sein.

Parallel zum Hauptschalter wurde der manuell betriebene Erdungsschalter ver-baut. Dieser Schalter verband, wenn er geschlossen wurde, die Leitungen vor und nach dem Hauptschalter mit der Erde.

Es entstand so ein Kurzschluss. Dieser war im Unterhalt gewollt. Um den Kurz-schluss nicht auf die Fahrleitung zu übertragen, konnte der Erdungsschalter nur bedient werden, wenn der Stromabnehmer gesenkt war.

Bis zum jetzigen Zeitpunkt, entsprach die Lokomotive den anderen Bau-reihen. Das galt auch für die nach dem Hauptschalter vorhandenen Messung des Primärstromes.

Jedoch wurde nun die Anordnung der Baugruppen im Maschinenraum geändert. Das hatte zur Folge, dass der Transformator, wie bei den Triebwagen, neu unter dem Fahrzeug zwischen den Drehgestellen aufgehängt wurde. Es wurde daher ein Kabel benötigt.

Dieses Hochspannungskabel musste speziell geschützt werden. Bei einer Lokomotive war das deutlich einfacher, als bei Triebwagen, wo Reisende unbedacht das Kabel beschädigen konnten. Mit Spannungen von bis zu 15 000 Volt spielt man bekanntlich nicht und daher war die Abschirmung eine besonders wichtige Aufgabe dieser Kabel. Wir hingegen sind nun beim Transformator angelangt und dieser war etwas anders aufgebaut worden.

Die Leitung endete im Transformator an der Primärspule. Diese besass schlicht keine Anzapfungen mehr. Für alle weiteren Stromkreise der Lokomotive galt daher, dass sie über eine eigene Wicklung verfügten.

Dabei wurden aber nicht alle Bereiche auch galvanisch getrennt, da deren Wicklung eben-falls, wie die Primärspule, gegen die Erde geschaltet wurde. Welche wie geschaltet war, werden wir später noch erfahren. Aktuell benötigen wir einen Stromkreis.

Um einen geschlossenen Stromkreis zu erhalten, musste die Primärspule mit der Erde verbunden werden. Das erfolgte mit an allen Achsen montierten Erdungsbürsten. Diese hatten unterschiedliche Längen und so war gesichert, dass immer eine Kontakt hatte.

Dabei war die längste Erdungsbürste über eine Erdungsdrossel angeschlossen worden. Diese Drosselspule bewirkte, das bei Ausfall der drei anderen Bürsten, das Fahrzeug nicht mehr betrieben werden konnte.

Dieser primäre Stromkreis war nun geschlossen und es konnte Leistung übertragen werden. Bei der weiteren Betrachtung der Neben- und Hilfsbetriebe werden wir wieder in diesen Bereich zurückkehren. Dabei wurden deren Wicklungen, wie jene des Stromkreises der Fahrmotoren, über das in der Primärspule erzeugte Magnetfeld erregt und erzeugten dank dem Wechselstrom nun eine Spannung. Welchen Wert diese hatte, war abhängig von den Windungen.

Der Fahrmotorstromkreis dieser Lokomotive war nun in zwei Bereiche aufgeteilt worden. Das erlaubte, dass die Baugruppen im Maschinenraum so angeordnet werden konnten, dass ein mittiger Durchgang entstand. Deutlich wichtiger war aber, dass ein Totalausfall so besser ausgeschlossen werden konnte. Bei einem Defekt verlor die Lokomotive daher lediglich die halbe Leistung. Wir können uns daher auf ein Drehgestell beschränken.

Im Transformator wurden drei galvanisch von der Erde und der Hochspannung getrennte Sekundär-spulen eingebaut. Jede davon besass eine Spannung von 760 Volt.

Da die Reihe Re 450 von der Lokomotive der Privat-bahnen abgeleitet wurde, war auch hier keine klas-sische Regelung mit mehreren Anzapfungen vorhan-den.

Die drei Wicklungen wurden einfach mit dem näch-sten Bauteil verbunden und die Spannung nicht wei-ter aufbereitet.

Die beiden Leitungen jeder Wicklung wurden mit einem Stromrichter verbunden. Dieser Eingangs-stromrichter wandelte den Wechselstrom vom Transformator in einen einfachen Gleichstrom um.

Da die Lokomotive eine Nutzstrombremse erhalten sollte, wurden dazu jedoch nicht Dioden, sondern neuartige GTO-Thyristoren verbaut.

Diese konnten im Gegensatz zu herkömmlichen Mo-dellen zu jedem beliebigen Zeitpunkt gelöscht wer-den.

So konnte jeder Stromrichter genau die Spannung erzeugen, die benötigt wurde. Doch damit schuf man sich auch ein Problem. Die Schaltungen erfolgten getaktet und das erzeugte Störungen in der Fahrleitung. Um diese zu minimieren, wurde diese Taktfrequenz auf einen Wert von 2200 Hertz erhöht. Die Störungen konnten so verhindert werden. Jedoch gab es noch ein weiteres Problem, das jedoch erst im Betrieb erkannt wurde.

Wegen den drei Stromrichtern, die diese Taktfrequenz gemeinsam erzeugten, konnten in Richtung der Fahrleitungen Oberwellen entstehen. Diese führten jedoch nur zu einem Problem mit den Stromrichtern, wenn jeder die doppelte Frequenz erzeugte. Dann begannen die Oberwellen mit 100 Hertz zu schwingen und das war gefährlich. Aus dem Grund wurde diese Frequenz von der Steuerung überwacht und notfalls der Hauptschalter geöffnet.

Die drei Ausgänge der Stromrichter wurden verbunden und einem gemeinsamen Stromkreis zugeführt. Dieser wurde mit Gleichstrom und einer Spannung von 1500 Volt betrieben. Bezeichnet wurde der Teil des Umrichters als Zwischenkreis. Dabei gilt zu erwähnten, dass auch später gebaute Baureihen diesen Bereich hatten und dass dieser immer mit Gleichstrom betrieben wurde. Unterschiedlich war dabei nur die Spannung.

Am Zwischenkreis wurden wiederum drei Stromrichter angeschlossen. Diese waren vom Aufbau her gleich ausgeführt worden, wie die zuvor betrachteten Modelle. So kamen auch hier die GTO-Thyristoren zur Anwendung. Unterschiedlich war nun aber die Ansteuerung der Bauteile. Diese erfolgte so, dass der Ausgangsstromrichter als Wechselrichter betrieben wurde. Zudem waren die drei Ausgänge nicht vollständig verbunden.

Die Ansteuerung erfolgte nun so, dass in den angeschlossenen Leitungen ein normaler Drehstrom entstand. Dieses Netz war aber in der Lage, die Spannung in einem Bereich von 0 bis 1300 Volt zu regulieren. Zudem konnte auch die Frequenz nach belieben im Bereich zwischen 0 und 145 Hertz geregelt werden. Wir haben daher einen Drehstrom erhalten, der über eine beliebige Spannung und Frequenz verfügte und so zu den Fahrmotoren passte.

Die beiden im Drehgestell eingebauten Fahrmotoren wa-ren als Asynchronmotoren ausgeführt worden. Diese Drehstrommotoren zeichneten sich dadurch aus, dass sie keinen Kollektor mehr hatten.

Der Kurzschlussläufer konnte daher im Stillstand mit der vollen Leistung aufgeschaltet werden, ohne dass es bei den Motoren zu Schäden gekommen wäre. Damit waren diese Modelle ausgesprochen gut für den Betrieb bei Eisen-bahnen geeignet.

Speziell war, dass die Statorspulen der beiden Fahrmotor-en so geschaltet wurden, dass bei einem Defekt beide nicht mehr betrieben werden konnten. Im Vergleich mit den klassischen Seriemotoren, entsprach diese Schaltung der dort oft benutzten Serieschaltung.

Man wollte damit die beiden Achsen im Drehgestell ein-facher regeln können, denn nun reagierte jeder Fahr-motor auf die gleiche Weise, was für den Rahmen besser war.

Die vier Fahrmotoren der Lokomotive verfügten nach den offiziellen Angaben der Schweizerischen Bundesbahnen SBB über eine Leistung von 3200 kW.

Nach den Regeln der UIC war der Wert mit 3000 kW etwas geringer. Der Unterschied entstand, weil in der Schweiz die Stundenleistung und nicht die Dauerleistung für die Angaben benutzt wurde. Deutlich wichtiger waren jedoch die möglichen Zugkräfte, die am Rad erzeugt wurden.

Mit den Motoren konnte eine Anfahrzugkraft von 240 kN abgegeben werden. Diese stand bis zur Leistungsgrenze bei 48 km/h zur Verfügung. Ab diesem Wert sank die Zugkraft jedoch mit zunehmender Geschwindigkeit. Bei Höchstgeschwindigkeit von 130 km/h wurde noch eine Restzugkraft von 90 kN zur Verfügung gestellt, was für den Pendelzug bestehend aus drei Doppelstockwagen, durchaus ein ausreichender Wert war.

Eher überraschend war der tiefe Wert der Leistungsgrenze. Um diese auf einem höheren Tempo ansetzen zu können, hätten der Transformator und die Stromrichter verstärkt werden müssen. Das hätte aber unweigerlich dazu geführt, dass sich auch das Gewicht der Lokomotive erhöht hätte. Die Achslasten wären so nicht mehr eingehalten worden. Für den Betrieb im Bereich einer S-Bahn mit sich dicht folgenden Haltestellen, war das kein Problem.

Man machte sich eine Eigenschaft der Drehstrommotoren für die Umsetzung einer elektrischen Bremse zu Nutze. Die Motoren wurden automatisch zu Generatoren, wenn deren Drehzahl höher lag, als durch die Frequenz vorgegeben wurde.

Damit kippten nun auch die beiden Stromrichter und der Stromfluss erfolgte in die Richtung des Transformators und damit zur Fahrleitung. Wir haben eine Nutzstrombremse erhalten.

Hier lag der Grund für den Aufbau der Eingangsstrom-richter. Die Steuerung regelte die GTO-Thyristoren nun so, dass sie aus dem Gleichstrom im Zwischenkreis eine zur Fahrleitung passende Spannung erzeugten.

Dabei lag der Vorteil bei dieser Lösung bei der Tatsache, dass die elektrische Bremse gegenüber den alten Lösungen kaum mehr einen Blindstrom erzeugte. Die abgegebene Leistung konnte daher in vollem Umfang genutzt werden.

Diese Nutzstrombremse hatte zudem eine hohe Leistung, die hier jedoch beschränkt wurde, denn theoretisch konn-ten die Werte der Traktion erzeugt werden.

Wegen den im Pendelzug verwendeten Puffern mussten die Werte daher beschränkt werden. Das zeigte sich bei den Werten, denn bei der Höchstgeschwindigkeit konnte eine Bremskraft von 90 kN abgegeben werden. Die erhöhte sich und erreichte bei 60 km/h mit 185 kN den höchsten Wert.

Wir können damit den Traktionsstromkreis beenden. Die verbauten Bauteile waren schwer und das war hier ein Problem, denn die Achslast von 20 Tonnen musste eingehalten werden. Eine gängige Methode eine grosse Leistung bei geringem Gewicht zu bekommen, bestand darin die Bauteile zu überlasten. Damit das nicht zu einem Schaden führte, musste eine Kühlung eingebaut werden. Das sehen wir uns jetzt an.