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Traktionsstromkreis
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Mit dem Wechsel in dieses Thema kommen wir zum Elektriker. Dafür war die Maschinenfabrik Oerlikon MFO verantwortlich. Sie entwickelte die elektrische Ausrüstung dieser Maschine. Wichtigster Punkt dabei war, dass sie zu einer Spannung in der Fahrleitung von 15 000 Volt und 16 2/3 Hertz passen musste. Vielmehr hatten die Schweizerischen Bundesbahnen SBB den Elektrikern nicht vorgeschrieben. Diese konnten so frei wählen.
Merkmal dieses Scherenstromabnehmers war, dass die Holme zur Stabilisier-ung mit Drähten verspannt wurden. Dank dieser Lösung konnte das Gewicht verringert werden. Angewendet wurde dieses Modell auch bei der Baureihe Ce 6/8 II.
Der Stromabnehmer wurde pneumatisch gehoben. Dazu wurde Druckluft in einem Zylinder gelassen. Mit dem Druck wurde lediglich die Kraft der Senk-feder aufgehoben. Dadurch konnte nun die Hubfeder den Stromabnehmer heben.
Das erfolgte bis ein Widerstand dies verhinderte. Fehlte dieser, streckte sich der Bügel soweit durch, dass er nur noch mit Hilfe gesenkt werden konnte. Daher war es ratsam den Stromabnehmer unter der Fahrleitung zu heben.
War jedoch ein Hindernis vorhanden, drückte der Bügel nun das darauf montierte Schleifstück mit einem definierten Druck dagegen. So wurde gesichert, dass die 1320 mm breite Schleifleiste aus Aluminium einen sicheren Kontakt mit dem Fahrdraht herstellte. Dieser Kontakt war jedoch nicht so gut, dass nur mit einem Bügel gefahren werden konnte. Daher musste die Lokomotive zur sicheren Übertragung der Spannung beide Stromabnehmer heben.
Wollte man den Stromabnehmer senken, musste die Druckluft aus dem Zylinder einweichen. Da dies schnell erfolgte, entstand einen kurzen Moment ein Unterdruck im Zylinder. Der Stromabnehmer wurde daher leicht vom Fahrdraht weggerissen. Anschliessend konnte er sich mit Hilfe der Schwerkraft und der Senkfeder wieder in Tieflage begeben. Die Senkfeder sorgte nun dafür, dass diese Lage auch gehalten wurde.
Es wäre nicht die Baureihe Ae 3/6 II, wenn es keine Änderungen geben hätte. Die später abgelieferten Lokomotiven hatten ein anderes Modell erhalten. Dieses stammte von der BBC und es wurde nach dem Typ C2 konstruiert. Seine Merkmale waren der etwas leichtere Aufbau und die Tatsache, dass sich das Modell bei der Baureihe Ae 3/6 I sehr gut bewährte. Daher beschlossen die Schweizerischen Bundesbahnen SBB diesen Wechsel.
Damit haben wir die Spannung auf das Fahrzeug übertragen. Vom Stromabnehmer wurde sie über Litzen der Dachleitung zugeführt. Diese Dachleitung besass einfache Trennmesser, die es erlaubten einen defekten Bügel abzutrennen.
Die Fahrt musste dann mit dem verbliebenen Exemplar fort-gesetzt werden. Das war zur Räumung einer Strecke durch-aus kein Problem. In jeden Fall musste die Maschine an-schliessend zu Reparatur.
Wie schon bei den Lokomotiven für den Gotthard wurde auch hier an der Dachleitung eine Blitzschutzspule montiert. Sie hatte den Auftrag einen Blitzschlag in die Fahrleitung abzufangen und die hohen Ströme am Transformator vorbei gegen die Erde abzuleiten.
Kehren wir zum normalen Strompfad zurück, kommen wird nach der Blitzschutzspule zum Hauptschalter der Lokomo-tive. Dieser war dazu vorgesehen die elektrische Ausrüstung sicher von der Fahrleitung zu trennen.
Wobei das gar nicht so einfach war, wie man allgemein meinen könnte. Besonders gut kommt das bei dieser Baureihe zur Geltung, denn es wurden tatsächlich zwei unterschiedliche Modelle beim Hauptschalter verwendet.
Bei den ersten Lokomotiven mit den Nummern 10 401 bis 10 412 kam ein Modell mit rundem Gehäuse zur Anwendung. Dieses war schon bei der Baureihe Ce 6/8 II verwendet worden und kam daher auch hier wieder zum Einsatz. Dabei wurden die Kontakte über einen elektropneumatischen Schalter geschlossen. Deshalb benötigte dieses Modell einen geringen Luftvorrat von ungefähr drei bar. Lag dieser tiefer, musste der Hauptschalter von Hand eingeschaltet werden.
Beim zweiten Modell wurden rechteckige Gehäuse ver-wendet. Die beiden Modelle konnten so optisch leicht unterschieden werden. Speziell war, dass hier der Antrieb elektromechanisch erfolgte.
Das führte dazu, dass dieses Modell auch normal einge-schaltet werden konnte, wenn gar keine Druckluft vorhan-den war. Daher benötigten diese Lokomotiven etwas we-niger Druck, denn es musste bekanntlich nur noch der Stromabnehmer gehoben werden.
Beide Modelle löschten den beim Ausschalten entstehen-den Funken in einem Ölbad. Sie gehörten daher zur Grup-pe der Ölhauptschalter. Diese Modelle funktionierten gut, hatten jedoch den Nachteil, dass nur beschränkte Ströme sicher geschaltet werden konnten.
Eine Notauslösung war bei beiden Modellen vorhanden. Diese wurde genutzt, wenn der Hauptschalter nicht mehr auf die elektrischen Signale reagierte. Dazu musste im Führerstand ein an der Decke montierter grüner Griff um-gelegt werden.
Der Hauptschalter wurde nun rein mechanisch geöffnet und stand anschliessend wieder bereit, eingeschaltet zu werden. Wobei das bei einer Notauslösung kaum zu erwarten war.
Nach dem Hauptschalter wurde die Spannung in das Innere des Fahrzeuges geführt. Die Leitung endete schliesslich beim entsprechenden Anschluss des Transformators. Eine an dieser Leitung angebrachte Messeinrichtung kontrollierte, dass der Strom nicht zu gross wurde. Trat dies trotzdem ein, wurde die Steuerung aktiviert und der Hauptschalter und damit die Lokomotive ausgeschaltet. Es war daher eine Kontrolle des Primärstromes vorhanden.
Damit sind wir beim Transformator. Bei dieser Baureihe waren davon zwei unterschiedliche Mo-delle verwendet worden. Auf den grundlegenden Aufbau hatte dies jedoch nur einen geringen Ein-fluss.
Die Hochspannung aus der Fahrleitung wurde schlicht mit der Primärwicklung verbunden. Diese war am anderen Ende mit drei Erdungsbürsten an den Triebachsen auf Erde geschaltet, so dass ein geschlossener Stromkreis entstand.
Neben dem rein ohmschen Widerstand des Kupfers, kann noch das durch den Strom erzeugte induktive Magnetfeld hinzu. Durch die induktive Last reduzierte sich der Strom in der Spule auf den gewünschten Wert.
Es war ein Aufbau, wie er immer wieder verwendet wurde. Speziell war eigentlich nur, dass da-von über dem Drehgestell lediglich ein Stück eingebaut wurde. Die Reihe Ce 6/8 II zeigte, dass dies ganz gut funktionierte.
Dabei war die Anzahl Anzapfungen noch identisch, denn in jeder Spule waren acht solche vorhan-den. Durch die Schaltung der beiden Wicklungen entstanden 16 unterschiedliche Spannungen, die den Motoren zur Verfügung standen.
Der eigentliche Unterschied bei den beiden verbauten Transformatoren fand sich bei den abge-griffenen Spannungen. So wurden bei den Lokomotiven mit den Nummern 10 401 bis 10 420 Werte zwischen 134 und 536 Volt gemessen.
Vielmehr gibt es beim Transformator im Stromkreis der Fahrmotoren nicht zu erwähnen. Die Anzapfungen wurden nun mit dem Stufenschalter verbunden und dort so geschaltet, dass für die Motoren unterschiedliche Spannungen entstanden. Wegen den beiden verwendeten Spulen, waren auch zwei Stufenschalter auf der Lokomotive vorhanden. Diese waren identisch aufgebaut worden, so dass wir nur ein Exemplar ansehen müssen.
Jeder Stufenschalter war als Nockenstufenschalter konzi-piert worden. Diese hatten sich bei den zuletzt ausgelie-ferten Lokomotiven der Reihe Ce 6/8 II bewährt und daher kamen diese auch hier zur Anwendung.
Sie wurden mit elektrischen Signalen geschaltet und erlaub-ten so die Zuschaltung der einzelnen Anzapfungen. Jedoch konnten so die Fahrmotoren noch nicht betrieben werden, da bei jeder Schaltung ein Unterbruch entstand.
Daher wurden die einzelnen geschalteten Anzapfungen an die Überschaltdrosselspule angeschlossen. Diese hatte ledig-lich die Aufgabe zwei Anzapfungen so zu verbinden, dass den beiden Fahrmotoren eine Spannung zugeführt werden konnte.
So wurden die Differenzen bei den unteren Nummern und den ersten vier Fahrstufen etwas sehr grob abgestimmt. Die mit deutlich unterschiedlichen Spannungen versorgten Fahrmotoren änderten die Drehzahl, beziehungsweise den Strom daher sehr schlagartig. Die Lokomotive nahm einen richtigen Satz nach vorne.
Aus diesem Grund wurde bei den Lokomotiven mit den Nummern 10 421 bis 10 460 ein veränderter Transformator eingebaut. Durch die Entwicklung beim Bau solcher Modelle, konnte bei gleichem Platzbedarf eine höhere Leistung abgerufen werden. Trotzdem reduzierte sich das Gewicht noch. Sie sehen, wie rasant damals die Entwicklung der Transformatoren voranging. Hinzu kam noch, dass diese kaum Schäden hatten.
Wir haben damit eine veränderliche und unterbruchsfreie Spannung erhalten. Diese musste nur noch den Fahrmotoren zugeführt werden. Damit diese jedoch in unterschiedlichen Richtungen drehten, wurde in der Leitung ein Wendeschalter eingebaut. Bei diesen gab es nur einen kleinen Unterschied. So wurden mit Ausnahme einer Lokomotive die Wendeschalter nur für die Wahl der Fahrrichtung benutzt. Die Umstellung erfolgte mechanisch.
Bei der Lokomotive mit der Nummer 10 401 kam jedoch ein elektropneumatisch gesteuerter Wendeschalter zu Anwendung. Dieser hätte es theoretisch erlaubt die Maschine mit einer Vielfachsteuerung zu versehen. Das war nicht vorgesehen, jedoch konnten diese Wendeschalter die Fahrmotoren zusätzlich umgruppieren. Damit entstand hier die Möglichkeit, die Lokomotive mit einer elektrischen Bremse zu versehen.
Damit kommen wir zu den Fahrmotoren. In der Loko-motive wurden davon zwei Stück verbaut. Diese waren um die Leistung erzeugen zu können wirklich gross ausge-fallen. Jeder Fahrmotor hatte alleine ein Gewicht von et-was mehr als zehn Tonnen erhalten.
Von den Abmessungen her handelte es sich bei den Mo-toren für die Reihe Ae 3/6 II somit um die grössten je an die Schweizerischen Bundesbahnen SBB ausgelieferten Modelle.
Bei den Fahrmotoren handelte es sich um 16polige Serie-motoren. Sie besassen einen eigenen Wendepol und im Dachaufbau montierte Shunts. Mit Ausnahme des hohen Gewichtes, entsprachen diese Motoren den damals üb-lichen Modellen.
Im Vergleich konnten die beiden anderen Elektriker je-doch bei gleicher Leistung kleinere Motoren verwenden, da es dort wegen dem verwendeten Einzelachsantrieb einfach ein Stück mehr gab.
Dabei musste jedoch die Leistung halbiert und die Zugkraft entsprechend den dazu vorhandenen Formeln berechnet werden. Daher sollten wir uns die tech-nischen Werte der Fahrmotoren ansehen und da interessiert uns nicht der Wert von 10.2 Tonnen.
Die Fahrmotoren konnten eine Anfahrzugkraft von 16 700 kg erzeugen. Nach heutiger Schreibart entsprach dieser Wert ungefähr 167 kN. Diese Kraft konnte nahezu bis zur Leistungsgrenze bei 60 km/h gehalten werden. Im Dauerbetrieb der Motoren, der bei den Schweizerischen Bundesbahnen SBB mit 60 Minuten angenommen wurde, konnte noch eine Zugkraft von 9100 kg erzeugt werden. Eine Reduktion auf nicht einmal die Hälfte.
Das hatte zur Folge, dass die Lokomotive auch bei relativ hoher Geschwindigkeit noch eine gute Restzugkraft be-sass. Dadurch war es möglich, lange steile Abschnitte ohne grossen Verlust bei der Geschwindigkeit zu befahren.
Die vom Besteller erwünschte hohe durchschnittliche Ge-schwindigkeit konnte so von diesen Maschinen eingehalten werden. Doch das hatte auch direkte Auswirkungen auf die Leistung der beiden Fahrmotoren.
Während einer Stunde, konnte jeder Motor eine Leistung von 775 kW abrufen. Auf die Lokomotive hochgerechnet bedeutete das, dass nun eine Leistung von nicht weniger als 1 550 kW abgerufen werden konnte. Es waren somit eigentlich 2 200 PS vorhanden. In den Unterlagen wurde jedoch von einem Wert von 1 470 kW, oder von 2 000 PS gesprochen. Trotzdem war das für eine Lokomotive mit drei Triebachsen eine erstaunliche Leistung.
So trocken dargestellt bieten diese Werte nicht viel. Wenn wir jedoch Vergleiche anstellen, wird die Arbeit der MFO deutlich. Mit der Leistung hatte man die beiden anderen Elektriker, die mit drei Fahrmotoren arbeiten konnten, geschlagen. Mit Nachbesserungen gelang der BBC noch eine Steigerung. Die Leistung lag zudem nur unwesentlich unter jeder der Schnellzugslokomotive am Gotthard, die immerhin vier Triebachsen hatte.
Damit bleibt und eigentlich nur noch die Lokomotive mit der Nummer 10 401. Diese galt als eigentlicher Prototyp und daher wurde sie im Unterschied zur Serie und den anderen für das Flachland gebauten Lokomotiven mit einer elektrischen Bremse ausgerüstet. Hier muss jedoch erwähnt werden, dass gerade die MFO in diesem Bereich damals führend war und man diesen Vorteil auch bei den hier vorgestellten Lokomotiven nutzen wollte.
Bei der Funktion der elektrischen Bremse orientierte man sich bei der MFO an der Baureihe Ce 6/8 II. Die dort angewendete Schaltung nach Behn-Eschenburg funktionierte sehr zuverlässig und erreichte ansehnliche Werte. Daher kam diese elektrische Bremse auch hier zur Anwendung und gerade im Flachland hätten damit ein grosser Teil der Strecken ohne Anwendung der Druckluftbremsen befahren werden können.
Der Nachteil dieser elektrischen Bremse war vermutlich der Auslöser, dass sie nicht weiterverwendet wurde. Durch die umfangreichen Umgruppierungen und die für die Schaltung benötigten Bremsdrosselspulen und der Bremswiderstand erhöhten das Gewicht der Lokomotive. Da die Achslasten der Lokomotive mit der Nummer 10 401 aus dem Ufer gelaufen waren, wurde abgespeckt und das erfolgte letztlich mit dem Verzicht auf die elektrische Bremse.
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