Elektrische Ausrüstung

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Die Spannung der Fahrleitung wurde mit einem Stromabnehmer, der über dem vorderen Drehgestell montiert wurde, auf das Fahrzeug übertragen. Wegen der geringen Bauhöhe des Fahrzeugs montierte man den Stromabnehmer auf zwei Aufsätzen. Auch so, musste der Stromabnehmer sich jedoch mächtig strecken um den Fahrdraht zu erreichen. Die CLe 2/4 hatten daher optisch sehr hoch erscheinende Stromabnehmer erhalten.

Man verwendete einen Scherenstromabnehmer, der gegenüber den vorherigen Modellen leichter aufgebaut wurde und so zur Reduktion des Gewichtes des Fahrzeugs beitrug. Da nur ein einziger Stromabnehmer montiert wurde, rüstete man diesen mit einem neu entwickelten Schleifstück aus. Dieses hatte gegenüber den bisherigen Modellen zwei Schleifleisten erhalten und ermöglichte so einen besser Kontakt mit dem Fahrdraht.

Gehoben wurde der Stromabnehmer mit Druckluft. Dabei wirkte eine Senkfeder der Kraft der Hubfeder entgegen und sorgte dafür, dass der Stromabnehmer sicher gesenkt wurde. Dank den beiden Federn konnten der Anpressdruck optimal eingestellt werden, was wegen dem einzigen Stromabnehmer besonders wichtig war. Der Zylinder hob dabei nur die Kraft der Senkfeder auf, so dass die Hubfeder den Stromabnehmer heben konnte.

Die so auf das Fahrzeug übertragene Spannung wurde danach der hinter dem Stromabnehmer montierten Dachsicherung zugeführt. Diese bestand aus einer dünnen Kupferlitze, einem Funkenhorn und einem Erdungsbügel. So wurde der beim durchbrennen der Litze entstehende Lichtbogen gelöscht. Gleichzeitig entstand auf dem Netz ein Kurzschluss, der durch das Unterwerk abgeschaltet werden musste.

Man verzichtete auf den Einbau eines schweren Hauptschalters. Diese hätten zwar Kurzschlüsse besser und vor allem nicht endgültig abschalten können. Ihr grösster Nachteil lag aber beim grossen Gewicht der vorhandenen Modelle. Die wesentlich leichteren Drucklufthauptschalter kannte man noch nicht und auch die hätten das Gewicht des Triebwagens erhöht. Die montierte Leistung konnte aber problemlos auch von Stromabnehmer getrennt und so abgeschaltet werden.

Nach der Dachsicherung wurde die Spannung mit einem Hochspannungskabel in den vorderen Vorbau geleitet. So erreichte man nur kurze Leitungen für die hohe Fahrleitungsspannung. In Vorbau war dann der Transformator montiert worden. Dort wurde die hohe Spannung in niedere Werte umgewandelt, so dass man Gewicht der Isolation einsparen konnte. Hingegen musste man so aber auch das höhere Gewicht der Kupferleitungen in Kauf nehmen.

Die Spannung der Fahrleitung wurde im Transformator, der über eine Leistung von 210 kVA verfügte, in der Primärwicklung so reduziert, dass sie danach ohne Kurzschluss auf die an den Achsen montieren Erdungsbürsten geleitet werden konnte. Von dort wirkten dann die Radsätze und die Geleise als Rückleiter zum Kraftwerk. Somit entstand ein geschlossener Stromkreis und es konnte Strom fliessen, der so das Magnetfeld im Eisenkern des Transformators erzeugte.

Durch das Magnetfeld im Eisenkern wurde eine zweite Wicklung angeregt und es entstand darin eine Spannung. Diese sekundäre Wicklung hatte sechs Anzapfungen erhalten und erzeugte so Spannungen, die zwischen 162 und 833 Volt lagen. Diese Spannung waren jedoch vollumfänglich gegenüber der Fahrleitung und dem Fahrzeug isoliert worden. Dadurch konnten leichtere Isolationen verwendet worden.

Gekühlt wurden die durch den Strom erwärmten Wicklungen des Transformators mit Transformatoröl. Dieses Öl hatte sich schon länger beim Bau von Transformatoren bewährt und ermöglichte dank der guten Eigenschaften bei der Isolation und der Kühlung das Gewicht für die Isolationen und der Wicklungen zu reduzieren. Man erreichte so trotz dem Öl leichtere Transformatoren. So konnte man hier ebenfalls viel Gewicht einsparen.

Das Transformatoröl wurde nicht mit einer Ölpumpe in Bewegung versetzt, so dass es natürlich durch spezielle am Transformator montierte Rohre floss und dort durch die Luft im Vorbau gekühlt wurde. Bei der installierten Leistung reichte diese Kühlung durchaus und man konnte so auf schwere zusätzliche Bauteile verzichten. Das waren neben der fehlenden Ölpumpe auch der nicht benötigte Ölkühler und die Ventilatoren für deren Kühlung.

Um trotzdem die Zufuhr von genügend frischer Luft zu garantieren musste frische Luft in den Vorbau geleitet werden. Die Luft zur Kühlung gelangte deshalb durch seitliche Jalousien in den Vorbau, führte dort die Wärme im Raum ab und trat dann ebenfalls an der Seite wieder ins Freie. Die Luftzirkulation funktionierte so in beiden Fahrrichtungen und so wurde hier kein Ventilator benötigt, der einen künstlichen Luftstrom erzeugte.

Die einzelnen Anzapfungen wurden dann zu den Hüpfern geführt. Die von SAAS gelieferte Hüpferbatterie bestand aus sechs Hüpfern die mit Überschaltwiderständen verbunden wurden und so dem Triebwagen zehn Fahrstufen ermöglichte. Dank dieser schnell arbeitenden Hüpfersteuerung konnten die hohen Beschleunigungswerte, die im Pflichtenheft gefordert wurden, auch erreicht werden. Diese Art der Hüpfersteuerung war bereits 1924 auf der Ae 3/5 mit der Nummer 10'218 erprobt worden.

Die veränderliche Spannung von den Hüpfern wurde danach durch das Fahrzeug in den hinteren Vorbau geleitet und kam dort zum Wendeschalter. Dabei wurde hier jedoch kein gewöhnlicher Wendeschalter verwendet. Die notwendigen Schaltungen für die Fahrmotoren wurden mit vier Hüpfern hergestellt. Die Hüpfer waren leichter als die normalerweise verwendeten Walzenschalter und reduzierten so das Gewicht des Fahrzeuges zusätzlich.

Diese Wendehüpfer hatten dabei auch die Funktion der Trennhüpfer zu übernehmen. Die Hüpfer ermöglichten dabei auch die Umgruppierung der Fahrmotoren und stellten so auch die Schaltungen für die elektrische Bremse her. Der Triebwagen war daher mit einer sehr einfach aufgebauten und auf Hüpfern basierenden elektrischen Versorgung der Fahrmotoren versehen worden.

Als Fahrmotoren verwendete man normale sechspolige Seriemotoren mit separatem Wendepol. Diese Motoren hatten sich schon seit Einführung des elektrischen Betriebs bei den Schweizerischen Bundesbahnen SBB bewährt und konnten dank neuen und verbesserten Fertigungsmethoden immer kompakter und leichter aufgebaut werden. Auch das ermöglichte letztlich das geringe Gewicht des fertigen Fahrzeuges.

Diese Motoren besassen eine maximale Zugkraft von 2'500 Kilogramm. Über die Dauer einer Stunde konnten die Motoren eine Zugkraft von 1'420 Kilogramm erzeugen. Die Dauerleistung für die Fahrmotoren lag nun bei 275 PS und die maximale Spannung an der Klemme betrug 375 Volt. Der Fahrmotorstrom wurde entsprechend mit 625 Ampère gemessen. Damals gab man die Zugkräfte noch nicht mit Kilonewton an und wird hier daher auch so verwendet. Diese installierte Zugkraft reichte für den Triebwagen durchaus aus, denn es waren ja keine Anhängelasten vorgesehen. Auch grössere Steigungen konnten mit dem Triebwagen befahren werden.

Die beiden Fahrmotoren wurden in Serie geschaltet. Zur Verringerung der Schleudertendenz wurde die von der Steuerung abgenommene Spannung über einen im Kessel des Transformators untergebrachten Spannungsteiler gleichmässig auf die beiden Fahrmotoren verteilt. Bei Ausfall eines Motors musste das Fahrzeug jedoch abgeschleppt werden, da ein Betrieb mit nur einem Fahrmotor nicht mehr möglich war. Es waren daher kaum Rückfallebenen vorhanden.

Gekühlt wurden die Fahrmotoren mit einem an der Rotorwelle montierten Ventilator. Man verwendete hier also eigenventilierte Fahrmotoren, die bei tiefen Geschwindigkeiten nicht optimal arbeiteten, da die Kühlung mangelhaft war. Das erachtete man wegen den schnell erreichten hohen Geschwindigkeiten nicht als Problem. Diese Lösung wurde ebenfalls zur Reduktion des Gewichts gewählt und zeigte deutlich auf, dass die Entscheidung nicht völlig falsch war.

Die elektrische Bremse des Triebwagens wurde als sehr leistungsfähige Widerstandsbremse ausgeführt. Die als Generator arbeitenden Fahrmotoren erzeugten elektrische Energie, die in Widerständen in Wärme umgewandelt wurde. Diese Widerstände wurden im Hohlraum zwischen den beiden Dachabdeckungen montiert und über seitliche Lüftungsschlitze durch den Fahrtwind gekühlt. Die in den Hohlraum gelangte Luft, trat oben wieder ins Freie.

Die Bremse wurde mit acht Hüpfer durch kurzschliessen und parallelschalten von Widerstandsgruppen in elf Stufen reguliert. Zum erzielen einer zuverlässigen Fahrmotorerregung beim elektrischen Bremsen wurden die Erregerwicklungen auf der ersten Bremsstufe von der Batterie vorerregt. Sobald sich genügend Bremsstrom einstellte, wurde die Vorerregung aus der Batterie selbsttätig ausgeschaltet und die elektrische Bremse arbeitete selbsterregt weiter.

Speziell an dieser elektrischen Bremse war, dass sie unabhängig der Fahrleitung arbeitete und so in das Bremskonzept des Fahrzeuges einbezogen werden konnte. Diese Lösung war bei den SBB bisher noch nie verwendet worden und war daher eine Neuerung. Solche Widerstandsbremsen waren aber bei Bergbahnen schon im Einsatz und zeigten dort gute Erfolge. So konnte die elektrische Bremse bei der Bremskraft des Fahrzeuges angerechnet werden, was nicht üblich war.

Die Hilfsbetriebe wurden aus einer besonderen Wicklung mit 220 Volt vom Transformator mit Energie versorgt. Beim Triebwagen wurden erstaunlich wenige Hilfsbetriebe verwendet, da es keine Ventilatoren gab, die mit Energie versorgt werden mussten. Trotzdem lohnt sich hier ein Blick auf diese Hilfsbetriebe, denn es waren durchaus unübliche Lösungen vorhanden und nicht immer für die technische Ausrüstung.

Zu den üblichen Bauteilen der Hilfsbetriebe gehörten sicherlich der Kompressor und die Umformergruppe der Batterieladung. Dazu kamen dann noch die Heizungen der Frontscheiben und spezielle Heizungen im Führerstand, wie zum Beispiel die Heizung der Bodenplatte beim Lokführer. Auch die übliche Anzeige der Fahrleitungsspannung ab den Hilfsbetrieben war vorhanden und stellte somit keine Neuerung dar.

Speziell war aber die an den Hilfsbetrieben angeschlossene Heizung der Fahrgasträume. Diese wurden üblicherweise ab der Zugsheizung mit Energie versorgt. Da die Triebwagen jedoch keine Zugsheizung, oder wie sie heute heisst, keine Zugsammelschiene, erhalten haben, musste man diese Lösung mit den Hilfsbetrieben wählen. Das war deutlich eine Folge des Konzepts als alleine fahrender Triebwagen.

Die Heizung des Fahrgastraumes war als Warmluftheizung eine echte Neuheit im Bau von Schienenfahrzeugen. Die frische Luft aus der Umgebung des Zuges wurde von Widerständen unter dem Wagenboden erwärmt und durch einen Ventilator über Kanäle mit Öffnungen unter den Sitzbänken in den Fahrgastraum geblasen. Damit gelangte angenehm warme Luft in das Abteil und die oft stinkenden Widerstände der alten Wagen waren verschwunden.

Durch diese Warmluftheizung wurde jedoch das Gewicht des Fahrzeugs erhöht. Das nahm man aber zur Steigerung des Komforts gerne in kauf. Die Kanäle wurden zu Verringerung des Gewichts aus Aluminium und daher sehr leicht ausgeführt. Das Gewicht des Fahrzeugs wurde deshalb nicht gross erhöht. Jedoch war der Vorteil beim Komfort natürlich sehr hoch, denn diese Heizung führte auch zu einem gleichmässig erwärmten Raum.

Die Regelung der Wärme im Fahrgastraum funktionierte mit Thermostaten. So konnten die Abteile gleichmässig erwärmt werden und hatten dabei eine angenehme Temperatur, was sicherlich auch zur Steigerung des Komforts beitrug. Die Temperatur konnte mit Regeln so verstellt werden, dass eine für die Gäste angenehme Raumtemperatur entstand. Solche Heizungen wurden nach diesen Triebwagen erst mit den Einheitswagen auch in normalen Wagen eingeführt.

Im Sommer konnte der Ventilator ohne die Widerstände betrieben werden und diente so zur zusätzlichen Lüftung der Fahrgasträume. Die künstliche Belüftung funktionierte jedoch nicht optimal. Die kühle und daher schwerere Luft trat im Bereich der Füsse in den Raum und konnte so die oben liegende wärmere Luft nicht ersetzen. Man musste deshalb mit geöffneten Fenstern dafür sorgen, dass diese warme Luft aus dem Fahrzeug entweichen konnte.

Damit hätten wir die elektrische Ausrüstung der Triebwagen bereits abgeschlossen. Es fällt dabei auf, dass man zur Reduktion des Gewichts auf eine doppelte Ausführung von Bauteilen verzichtet hatte. Fiel nur ein Teil der elektrischen Ausrüstung aus, musste der Triebwagen abgeschleppt werden. Er konnte auch nicht von anderen Fahrzeugen vorgeheizt werden, da ja keine Zugsheizung vorhanden war. Man hatte also klar einen Triebwagen erschaffen, der nicht in Kombination mit anderen Fahrzeugen verwendet werden sollte.

 

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