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Traktionsstromkreis
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Bei einem elektrischen Triebfahrzeug wird die Spannung bekanntlich mit einem oder mehreren Stromabnehmern auf das Fahrzeug geleitet. Ein Prinzip, das sich in den letzten Jahren bewährte und daher auch hier angewendet werden sollte. Aus diesem Grund wurde der Scherenstromabnehmer auf eine ausgelegt, die für eine Spannung von 15 000 Volt und 16 2/3 Hertz ausgelegt worden war. Andere Systeme waren auch nicht vorgesehen.
Jedoch gab es bei diesem Stromabnehmer ein Problem. Da der Boden einen halben Meter tiefer lag, als das bei anderen Fahrzeugen der Fall war, galt das auch für das Dach.
Durch diese Tatsache musste der Bügel eine grössere Distanz bis zum Fahrdraht zurücklegen. Beim eingebauten Modell reichte aber der betriebliche Bereich nicht aus. Daher musste eine künstliche Erhöhung geschaffen werden und das ging nur auf dem Dach des Fahrzeuges.
Auf dem Dach wurden daher zwei längs zur Fahrrichtung ausgerichtete Fundamente aufgesetzt. Dank dieser Lösung kam die Schleifleiste bei ge-senktem Stromabnehmer auf eine Höhe von 4 280 Millimetern zu liegen.
Bei einer Dachhöhe von 3 553 mm entstand so eine erkennbare Lücke zum Dach des Triebwagens. Dies sollte zum Merkmal dieser besonderen Fahrzeuge beitragen und noch deutlicher zeigen, wie nieder diese gebaut wurden.
Trotzdem musste sich der Stromabnehmer immer noch mächtig strecken, wollte er die Fahrleitung erreichen. Die Triebwagen CLe 2/4 hatten daher optisch sehr hoch erscheinende Stromabnehmer erhalten. Die heute übliche Höhenbegrenzung würde den Kontakt schlicht verunmöglichen. Auch sonst muss gesagt werden, dass man wirklich die oberen Bereiche der normalen Arbeitshöhe ausnutzte. Nur so musste das Fundament nicht noch höher gebaut werden.
Beim Scherenstromabnehmer kam ein neues leichteres Modell zur Anwendung. Dieses baute man im Bereich des Führerstandes eins auf. Die damals übliche doppelte Ausführung war hier schlicht nicht umgesetzt worden, weil ein Stromabnehmer gut eine halbe Tonne wiegen konnte und bei den Triebwagen CLe 2/4 ging es wirklich um jedes Kilogramm, dass bei der elektrischen Ausrüstung eingespart werden konnte. Jedoch ergaben sich so auch Probleme.
Durch den Verzicht auf den zweiten Stromabnehmer musste auch das Schleif-stück verändert werden. Es wurde daher eine neue Lösung in diesem Bereich umgesetzt. Diese hatte im Schleifstück neu zwei Schleifleisten aus Aluminium erhalten.
Zudem war eine Wippe vorhanden, so dass sich die beiden Leisten sehr gut an den Fahrdraht anschmiegten. Wie gut das funktionierte, zeigt nur schon die Tatsache, dass danach nur noch solche Schleifleisten verbaut wurden.
Um diesen zu heben, musste daher dieses Spiel bei den Kräften verändert werden. Dabei wurde schlicht Druckluft verwendet, denn diese konnte in einem Zylinder eine bestimmte Kraft aufbauen. Dieses Prinzip kennen wir be-reits von den Bremsen.
Der Zylinder hob nur die Kraft der Senkfeder auf, so dass die Hubfeder den Bügel heben konnte. Berührte die Schleifleiste die Fahrleitung wurde ein steter Druck erzeugt. Diese Druckkraft entsprach in etwa dem Gegenwert von sechs Kilogramm. Damit konnten hier die Normen für die alten Bügel umgesetzt werden.
Um den Bügel zu senken, wurde die Druckluft schlagartig aus dem Zylinder entlassen. Dadurch wurde der Kontakt getrennt und der Stromabnehmer senkte sich. Hier war diese schnelle Trennung von der Fahrleitung eine besonders wichtige Sache, da man auf den Einbau eines schweren Hauptschalters verzichtet hatte. Aus diesem Grund entstand zwischen Fahrdraht und Schleifleiste ein Lichtbogen, der dank dem «wegreissen» schnell gelöscht wurde.
Diese Sicherung bestand aus einer dünnen Kupferlitze, einem Funkenhorn und einem Erdungsbügel. So wurde der beim Durchbrennen der Litze entstehende Funke gelöscht. Gleichzeitig entstand auf dem Netz ein Kurzschluss, der durch das Unterwerk abgeschaltet werden musste.
Jedoch waren die damals verwendeten Modelle sehr schwer und daher pass-ten sie nicht zu einem Leichttriebwagen. Mit der Dachsicherung war eine leichte Lösung vorhanden und die bezogene Leistung war so gering, dass die Schleifleiste nicht beschädigt werden sollte.
Nach der Dachsicherung wurde die Spannung mit einem Hochspannungskabel in den vorderen Vorbau geleitet. Dabei wurde die hohe Fahrleitungsspannung mit einem isolierten Kabel, das zum Schutz in einem Rohr verlief vor unbedarfter Berührung geschützt. Damit die Sicht nicht eingeschränkt wurde, war es mittig hinter der dortigen Säule eingebaut worden. Sie können jedoch durchaus einen Vergleich mit dem Auspuff des CLm 2/4 anstellen.
Im vorderen Vorbau war der Transformator montiert worden. Die Leitung mit der hohen Spannung der Fahrleitung wurde dabei an der Primärwicklung angeschlossen. Deren anderes Ende, war schliesslich mit der Hilfe von Erdungsbürsten mit dem Geleise verbunden worden. Dadurch entstand ein geschlossener Stromkreis und es konnte Energie übertragen werden. Dabei war dieser Strom so bemessen worden, dass eine Leistung von 210 kVA verfügbar war.
Das in dieser Spule durch den elektrischen Strom erzeugte Magnetfeld wurde anschliessend auf einen Eisenkern übertragen. Durch das Magnetfeld im Eisenkern wurde eine zweite Wicklung angeregt und es entstand darin eine Spannung.
Aus diesem Grund wurde der Transformator in einem Gehäuse montiert und dieses mit Öl gefüllt. Dabei wurde hier übliches Transformatoröl verwendet, wel-ches auch die Isolation verbesserte. Eine Lösung, die von anderen Modellen her bereits bekannt war und die funktionierte.
Das in den Wicklungen erwärmte Öl wurde nicht mit einer künstlichen Zirkulation versehen. So konnte die Ölpumpe und ein Kühler eingespart werden. Das durch die Erwärmung leichtere Transformatoröl wurde auf natürliche weise von den Spulen abgeführt und gelangte so zu den Wänden.
Am Metall derselben wurde das
Öl
schliesslich wieder abgekühlt. Damit das jedoch optimal funktionierte,
musste das Blech mit Luft umströmt werden. Je mehr
da-von zugeführt wurde, desto besser war die
Kühlung.
Je mehr da-von zugeführt wurde, desto besser war die Kühlung.Um die Zufuhr von genügend frischer Luft zu garantieren, musste diese in den Vorbau geleitet werden.
Die Luft zur Kühlung gelangte deshalb durch seitliche Lüftungsgitter in den Vor-bau, 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. Eine weitere Reduktion beim Gewicht.
Bei der sekundären Wicklung waren sechs Anzapfungen vorhan-den. Diese hatten unterschiedliche Spannungen, die zwischen 162 und 833 Volt lagen. Angeschlossen wurden diese wiederum an einer Hüpferbatterie.
Diese Batterie wurde von der Firma SAAS geliefert und sie besass für jede Anzapfung einen eigenen Hüpfer. Diese mussten nun so angeschlossen werden, dass die Spannung der ohne Unterbruch bereitgestellt werden konnte.
Dabei war diese schnelle Hüpfersteuerung nicht neu, wurde sie doch bereits 1924 bei der Lokomotive Ae 3/5 mit der Nummer 10 218 erfolgreich verwendet. Beim hier vorgestellten Triebwa-gen sollten so die hohen Werte bei der Beschleunigung umgesetzt werden.
Die veränderliche Spannung konnte nun den zugeführt werden. Wegen dem hohen Gewicht der Ausrüstung, wurde die Spannung vom Vorbau beim Führerstand eins auf die andere Seite geführt, wo sich das Triebdrehgestell befand. So konnten die Belastungen auf den Achsen ausgeglichen werden. Jedoch musste noch die Drehrichtung der Motoren geändert werden.
Das erfolgte in der Regel über einen Wendeschalter. Dieser war hier nicht vorhanden und es wurden an dessen Stelle im hinteren Vorbau Hüpfer angeschlossen. Diese bezeichnete man als Wendehüpfer. Die Hüpfer waren leichter als die normalerweise verwendeten Walzenschalter der anderen Baureihen und so konnte das Gewicht des Fahrzeuges zusätzlich reduziert werden.
Diese vier Wendehüpfer hatten dabei auch die Funktion der benötigten Trennhüpfer zu übernehmen. Die Schaltungen ermöglichten dabei auch die Umgruppierung der Fahrmotoren für die Fahrrichtung und stellten auch die erforderlichen 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 Se-riemotoren mit separatem Wendepol. Diese Motoren hat-ten sich schon seit Einführung des elektrischen Betriebs bei den Schweizerischen Bundesbahnen SBB bewährt.
Sie konnten dank neuen und verbesserten Fertigungsmet-hoden immer kompakter und leichter aufgebaut werden. Hier konnte so eine deutliche Reduktion des Gewichtes umgesetzt werden, was letztlich den leichten Triebwagen erlaubte.
Dabei stand nun eine Leistung an den Fahrmotoren von 536 PS zur Verfügung. Die bei dieser Leistungsgrenze massgebende Geschwindigkeit lag bei 102 km/h. Damit konnte bei der weiteren Beschleunigung nur noch die verfügbare Kraft genutzt werden.
Sollten Sie nun die heute übliche Schreibweise in Kilonew-ton vermisst haben, muss ich erwähnen, dass damals die Zugkräfte in Kilogramm angegeben wurden.
Auf die heute üblichen Werte umgerechnet ergäbe das 25 kN bei der Anfahrzugkraft und 14,2 kN bei der Stundenzugkraft. Der alleine verkehrende Triebwagen konnte damit aber auch die Strecken des Gotthard befahren, da dort das Tempo unter dem Wert einer Stunde lag.
Die beiden Fahrmotoren wurden in Serie geschaltet. Jedoch konnte durch diese Lösung die Schleudertendenz verringert werden. Dieser Effekt wurde zudem durch die Steuerung des Triebwagens begünstig. Bei einem defekten Fahrmotor konnte dieser jedoch nicht abgetrennt werden. Die Folge war, dass der Triebwagen bei einem einfachen Defekt nicht mehr eingesetzt werden konnte. In der Folgte musste das Fahrzeug abgeschleppt werden.
Für die im Pflichtenheft geforderte elektrische Brem-se wurde bei diesen Triebwagen eine leistungsfähige Widerstandsbremse verwendet. Dabei wurden die Motoren so geschaltet, dass sie einen Gleichstrom erzeugten.
Dieser wurde anschliessend in den auf dem Dach unter der Abdeckung eingebauten Bremswiderstän-den in Wärme umgewandelt. Diese Widerstände wur-den durch den Fahrtwind ausreichend gekühlt, so dass die Bremse sicher funktionierte.
Speziell an dieser elektrischen Bremse war, dass sie unabhängig der Fahrleitung arbeitete und so problemlos in das Bremskonzept des Fahrzeuges einbezogen werden konnte. Diese Lösung war bei den Schweizerischen Bundesbahnen SBB bisher noch nie verwendet worden. Solche Widerstandsbremsen waren aber bei Bergbahnen schon länger im Einsatz und zeigten dort gute Erfolge. Daher wurde diese Lösung hier umgesetzt.
Mit dieser vereinfachten Ausrüstung konnte das Gewicht so weit reduziert werden, dass der elektrische Triebwagen mit einem Gewicht von 39.6 Tonnen sehr leicht wurde. Durch die Anpassungen bei den in Serie gebauten Modellen erhöhte sich deren Gewicht auf 40.8 Tonnen. Damit waren diese Fahrzeuge sehr leicht, denn der Triebwagen der Baureihe Ce 4/6 war mit 80 Tonnen schlicht doppelt so schwer wie die Leichttriebwagen.
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