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. |
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HBU 1 |
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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. |
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HBU
2 |
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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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