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Neben- und Hilfsbetriebe
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Beginnen wir auch hier mit den Nebenbetrieben der Lokomotive. Wobei sich das hier nicht so einfach darstellen sollte. Der Grund war, dass alle Bereiche, die nicht direkt mit der Traktion zu tun hatten, bei dieser Baureihe als Nebenbetriebe bezeichnet wurden. Wir hier verwenden jedoch die Unterscheidung in Neben- und Hilfsbetriebe. Damit bleibt für Sie alles gleich und Sie werden nicht durch unterschiedliche Begriffe verwirrt.
Wie bei den meisten Maschinen in der Schweiz bestanden diese Nebenbetriebe lediglich aus der eingebauten Zugsheizung. Benötigt wurde diese nur um Reisezugwagen zu heizen. Diese Zugsheizung war jedoch umfangreicher, als das heute der Fall ist. Der Grund lag bei der Tatsache, dass es in der Zeit, in der die Lokomotive gebaut wurde noch zwei Spannungen für die Zugsheizung gab. Daher mussten diese bereitgestellt werden.
Es wurden für die Zugsheizung an der Regulierwicklung des Transformators zwei Anzapfungen vorgesehen. So standen die Spannung von 800 und 1000 Volt zur Verfügung. Es muss jedoch gesagt werden, dass von den ursprünglich drei Spannungen noch zwei vorhanden waren. Als die ersten Lokomotiven dieser Baureihe in Betrieb kamen, war bereits klar, dass bei Bahnen mit 15 000 Volt und Wechselstrom mit 16 2/3 Hertz 1000 Volt verwendet werden.
Beide Spannungen wurden vom Transformator je einem eigenen Heizhüpfer zugeführt. Dabei waren diese beiden Hüpfer durch die Steuerung so verriegelt worden, dass sie nie gleichzeitig geschlossen werden konnten. Die Wahl der Spannung erfolgte manuell durch das Lokomotivpersonal auf der Lokomotive. Danach musste die Zugsheizung nur noch eingeschaltet werden und die Wagen wurden mit der entsprechenden Spannung geheizt.
Hier gab es eine Vereinfachung bei den zuletzt abgelieferten Maschinen. Diese hatten nur noch eine Anzapfung erhalten und boten daher nur noch die vereinheitlichte Spannung von 1000 Volt an. Auf die geringere Spannung konnte verzichtet werden, weil die entsprechend ausgerüsteten Wagen abgebrochen oder umgebaut worden waren. Es sollte jedoch nicht nur bei dieser Veränderung bleiben, denn auch die Leitung wurde vereinfacht.
Während die Spannungen der beiden ersten Lokomotiven zu einem am Stossbalken auf der linken Seite angebrachten Heizkabel und zur rechts montierten Steckdose geführt wurden, hatten die weiteren Maschinen dieser Baureihe nur noch die Steckdose erhalten. Dabei wurde das Kabel, wenn es nicht benötigt wurde, in einer Blinddose gehalten. Diese Blinddose war am Stossbalken unterhalb der Griffstange montiert worden und sie nahm den Stecker auf.
Der Verzicht auf das Heizkabel war 1950 mit der Einführung von Hilfsheizkabeln ermöglicht worden und betraf sämtliche Lokomotiven in der Schweiz. Man wollte damit verhindern, dass man bei der Verwendung von mehreren Lokomotiven an einem Zug, fehlerhafte Schaltungen zwischen den Fahrzeugen erstellen konnte. Das Hilfsheizkabel musste zuerst abgeholt werden und das ist genug Zeit, sich zu überlegen, was man macht.
Kommen wir zu den eigentlichen Hilfsbetrieben. Diese wurden ab einer eigenen Spule im Transformator mit Spannung versorgt. Dank der eigenen Spule waren die Hilfsbetriebe gegenüber dem Rest der Lokomotive galvanisch getrennt worden. Dadurch waren die angeschlossenen Baugruppen gut vor der hohen Spannung aus der Fahrleitung geschützt. Eine spezielle Schutzschaltung überwachte die Trennung gegenüber der Erde.
Wie bei den vorhandenen Baureihen legte man die Spannung der Hilfsbetriebe auch bei dieser Lokomotive auf 220 Volt fest. Das erlaubte es, dass gewisse Bauteile so ausgeführt werden konnten, dass sie überall verwendet wurden. Dazu gehörten zum Beispiel Motoren und Widerstände. Zudem konnten nicht an die Frequenz gebundene Geräte sogar aus dem Bereich des mit 50 Hertz betriebenen Netzes der Hauselektrik bezogen werden.
Alternativ zur Versorgung ab dem Transformator, war auch eine Speisung der Hilfsbetriebe über eine aussen montierte Steckdose möglich. Diese Steckdosen für den Depotstrom waren auf beiden Seiten der Lokomotive vorhanden und sie waren in der Regel spannungslos. Wollte man die Hilfsbetriebe ab Depotstrom versorgen, musste auf der Lokomotive ein spezieller Schalter umgelegt werden. Erst jetzt konnte der Depotstrom genutzt werden.
Dadurch war der Transformator von den Hilfsbetrieben getrennt. Das war wichtig, weil man mit dem Depotstrom auch den Transformtor hätte speisen können. Wäre das erfolgt, hätten sich die hohen Spannungen der Fahrleitung in der Lokomotive aufbauen können. Im Unterhalt, wo dieser Depotstrom genutzt wurde, war aber dieser Effekt nicht erwünscht, daher löste man dieses gefährliche Problem mit einem umschaltbaren Anschluss.
Abgesichert wurden die Hilfsbetriebe der Lokomotive mit einer einfachen Sicherung. Diese Sicherung war für hohe Ströme ausgelegt worden und sollte eigentlich nur auslösen, wenn es grundsätzliche Probleme gab. Der Grund lag in der Tatsache, dass die angeschlossenen Baugruppen mit Schaltautomaten oder ebenfalls mit einfachen Sicherungen geschützt wurden. Die Hauptsicherung war einfach zum Schutz der Hilfsbetriebe.
Hauptverbraucher der Hilfsbetriebe waren die Motoren der Ventilationen. Diese war so ausgelegt worden, dass sie in zwei Stufen arbeiten konnte. Bei tiefer Geschwindigkeit wurde die Ventilation nur mit einer reduzierten Spannung versorgt. Dadurch sank die Leistung der Ventilation. Erst wenn schneller gefahren wurde, musste die volle Leistung abgerufen werden. Diese Lösung erlaubte eine relativ leise Lokomotive im Bahnhof.
Die Ventilatoren bezogen die zur Kühlung benötigte Luft über die seitlichen Jalousien. Sie waren jedoch nicht unmittelbar dahinter montiert worden, so dass der Maschinenraum zur Beruhigung der angesaugten Luft benutzt werden konnte.
Jedoch hatte man damit den Nachteil, dass relativ viel Schmutz in den Maschinenraum gelangen konnte. Ein Nachteil, der erst mit den späteren Baureihen besser gelöst wurde.
Diese Trennung und die Tatsache, dass die Lokomotiven im Lau-fe der Ablieferung angepasst und verbessert wurden, sorgt alleine schon dafür, dass die Betrachtung der Ventilation etwas aufwendiger wird, als das zu erwarten war.
Der Transformator und der Stufenschalter wurden nur indirekt mit Luft gekühlt. Vielmehr wurde das Gehäuse mit speziellem Transformatoröl gefüllt. Dieses verbesserte einerseits die Isolation, sorgte aber auch dafür, dass die Leiter gekühlt wurden. Dank diesem Aufbau konnte schwere Isolationen eingespart werden. Ein Punkt, der bei dieser Lokomotive besonders wichtig war. Trotzdem sollte der Transformator ein schwerer Brocken sein.
Es lohnt sich, wenn wir das Gewicht etwas genauer ansehen. Bei dieser Baureihe wurde an Stelle des Kupfers, Aluminium für die Wicklungen verwendet. Durch die Kühlung mit dem Öl wurde jedoch gegenüber den vergleichbaren Modellen nicht viel eingespart. Der Transformator der Baureihe Ae 4/4 wurde mit einem Gewicht von knapp zehn Tonnen sehr leicht. Normalerweise wog ein vergleichbarer Transformator alleine rund 20 Tonnen.
Das bei den Spulen erwähnte Öl wurde mit einer Ölpumpe künstlich in Bewegung versetzt. Dabei wurde der Motor dieser Pumpe ab den Hilfsbetrieben mit einer gleichbleibenden Spannung versorgt. Die spezielle Schaltung zur Reduktion der Leistung betraf daher nur die Ventilation. Die Ölpumpe lief immer mit der gleichen Drehzahl. Jedoch war deren Funktion mit einem Druckwächter ebenfalls überwacht worden.
Bei den Lokomotiven mit den Nummern 251 und 252 wurde das Transformatoröl von der Ölpumpe einer aussen an der Loko-motive unter dem Kasten zwischen den beiden Drehgestellen angebrachte Kühlschlange zugeführt.
Die Pumpe sorgte dafür, dass das erwärmte Transformatoröl durch die Leitungen gepresst wurde und sich so am Metall, das durch den Fahrtwind abgekühlt wurde, abkühlen konnte. Wir haben daher eine passive Kühlung erhalten.
Dadurch wurde die Wärme des Öls jedoch in den Maschinenraum abgegeben und dieser somit erwärmt. Damit beim Transforma-tor und damit im Maschinenraum keine zu grosse Hitze entstand, wurden die Lüftungsgitter in diesem Bereich vergrössert.
Dabei wurde angesaugte Luft im Ventilator beschleunigt und über die Kühlkanäle zu den Fahrmotoren geschickt. Durch die Fahrmotoren hindurch erreichte die Kühlluft schliesslich unter der Lokomotive wieder das Freie und hatte dabei ihre Aufgabe bereits wieder erledigt.
Diese Ventilation besorgte in erster Linie die Kühlung der Wicklungen der Fahrmotoren, schützte aber die in den Drehgestellen eingebauten Motoren auch vor eindringendem Schmutz und Feuchtigkeit. Diese künstliche Belüftung reinigte daher auch die Fahrmotoren, so dass der vom Kollektor kommende feine Abrieb der Kohlen ins Freie geblasen wurde. Die Folge waren trockene und immer saubere Fahrmotoren.
Da für die Erregung der elektrischen Bremse eine eigene Spannung benötigt wurde, war eine Umformergruppe an den Hilfsbetrieben angeschlossen worden. Diese Umformergruppe sorgte letztlich für die benötigte Gleichspannung.
Dabei setzte man hier im Gegensatz zu den Roten Pfeilen der Schweizerischen Bundesbahnen SBB nicht mehr auf die Erregung ab den Batterien. Die Folge war, dass die elektrische Bremse von der Fahrleitung abhängig war.
Bevor wir uns den letzten Verbrauchern im Maschinenraum zuwenden, betrachten wir die beiden Führerräume. Dort wurden ab den Hilfsbetrieben die zahlreichen Heizungen, die Anzeige der Spannung in der Fahrleitung und eine Steckdose mit der notwenigen Energie versorgt.
Diese Ausrüstung der Führerräume war durchaus üblich. Dazu gehörte auch die Ölwärmeplatte, die auf der Lokomotive eigentlich nicht mehr benötigt wurde.
Über einen von der Druckluft unabhängigen Schütz wurde der Motor des Kompressors angeschlossen. Hier musste man diese Lösung wegen den häufigen Schaltungen und der Tatsache, dass der Schütz auch funktionieren musste, wenn zuerst die Druckluft hergestellt werden musste, wählen.
Daher war der Kompressor immer in der Lage die von der Steuerung benötigte Druckluft herzustellen. Ein Umstand, der auch dem Personal dienlich sein konnte.
Stand die Lokomotive in einem Depot und hatte man keine Druckluft, konnte der Depotstrom über die vorhandenen Steckdosen angeschlossen werden. Dadurch wurden die Hilfsbetriebe und somit der Kompressor mit Energie versorgt.
Der Kompressor erzeugte nun die benötigte Druckluft, ohne dass die Lokomotive eingeschaltet sein musste. Die unbeliebte und schweisstreibende Arbeit mit der Handluftpumpe konnte daher vermieden werden.
Abschliessen können wir die Betrachtung der Hilfsbetriebe mit der Ladung der Batterien. Dazu wurde zur Batterieladung im Maschinenraum eine Umformergruppe eingebaut. Die Umformergruppe erzeugte den von den Batterien benötigten Gleichstrom. Dabei reichte die Leistung aber aus, zusätzlich noch die Steuerung der Lokomotive zu versorgen. Gerade dieser Punkt war wichtig, wollte man eine gut funktionierende Maschine erhalten.
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