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Traktionsstromkreis
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Bisher wurde mehrfach erwähnt, dass die Baureihe Ae 8/8 im Grunde aus zwei Einheiten der Baureihe Ae 4/4 bestand. Das war nicht überraschend, denn schliesslich entstand die erste Maschine ja so. Wenn Sie nun erwarten, dass das bei der elektrischen Ausrüstung der Lokomotive geändert wurde, muss ich Sie enttäuschen auch jetzt waren die meisten Punkte mit der Baureihe Ae 4/4 identisch ausgeführt worden.
Beginnen wir jedoch auch hier mit der Betrachtung auf dem Dach der Lokomotive. Die elektrische Ausrüstung der Maschine wurde für eine Spannung von 15 000 Volt und 16 2/3 Hertz Wechselstrom ausgelegt. Weitere davon abweichende Spannungen oder Frequenzen waren nicht vorgesehen. Damit handelte es sich um eine damals übliche für ein System ausgelegte Lokomotive. Ein Punkt, der bei der BLS eigentlich nicht oft zur Diskussion stand.
Die Spannung der Fahrleitung wurde mit der Hilfe von Scherenstromabnehmern auf die Lokomotive übertragen. Diese Stromabnehmer waren gegenüber den vorher verwendeten Modellen noch leichter aufgebaut worden. Sie wurden seit Jahren auf den roten Pfeilen der Schweizerischen Bundesbahnen SBB und bei der Baureihe Ae 4/4 erfolgreich verwendet. Bei einem Gewicht von rund 800 Kilogramm wirkt sich jedes Gramm aus.
Es wurden zwei identische Stromabnehmer auf dem Dach montiert. Dabei wurden sie jeweils über den Führerräumen platziert. Das hatte unweigerlich zur Folge, dass jede Hälfte nur über einen Stromabnehmer verfügte.
Damit entsprach eine Hälfte einer Maschine der Baureihe Ae 4/4 in der letzten Ausführung. Auch hier war klar zu erkennen, wie die Reihe Ae 8/8 aufgebaut wurde und Sie werden vermutlich wissen, wie es weiter gehen wird.
Diese wurden zusammen mit dem Stromabnehmer schon bei den Roten Pfeilen der Schweizerischen Bundesbahnen SBB verwendet. Damit konnte die Kontaktsicherheit der Stromabnehmer deutlich verbessert werden. Bei der Baureihe Ae 8/8 wurden nur noch Schleifleisten aus Kohle verwendet. Man hatte erkannt, dass diese auch im Winter nicht zu sehr abgenutzt wurden.
Trotz der Grösse der Lokomotive und der damit verbundenen Leistung genügte es im Betrieb, wenn nur ein Stromabnehmer gehoben wurde. Das hatte jedoch unweigerlich zur Folge, dass die beiden Hälften miteinander verbunden werden mussten. Wie das erfolgte, erfahren wir später noch genauer. Vorerst reicht es, wenn wir wissen, dass die Baureihe Ae 8/8 mit nur einem gehobenen Stromabnehmer verkehren konnte.
Gehoben wurde der Stromabnehmer mit der Hilfe von Druckluft. Dabei bewirkte diese Druckluft nur, dass die Kraft der Senkfeder, die den Stromabnehmer in die Tieflage zog und dort behielt, aufgehoben wurde. Dadurch konnte die Hubfeder ihre Kraft entfalten und der Stromabnehmer hob sich, bis er den Fahrdraht berührte. Der Stromabnehmer wurde daher alleine durch die Kraft der Feder gehoben. Damit war es möglich den Anpressdruck simpel einfach einzustellen.
Beim Senken des Stromabnehmers wurde die Druckluft wieder abgelassen. Dadurch entstand durch den schlagartigen Druckabfall im Zylinder ein Unterdruck. Das führte dazu, dass das Schleifstück von der Fahrleitung weggezogen wurde. Anschliessend sorgte die Senkfeder dafür, dass der Stromabnehmer sich senkte. Da die Hubfeder jedoch weiterhin ihre Kraft ausübte, war ein sanftes Senken des Bügels sichergestellt.
Die beiden Stromabnehmer waren mit einer über die ganze Lokomotive geführten Dachleitung verbunden. Spezielle in der Dachleitung eingebaute Trennmesser ermöglichten im Notfall die Abtrennung eines Stromabnehmers. So konnten die Maschinen mit einem funktionierenden Stromabnehmer noch die Fahrt in eigener Kraft fortsetzen. Zudem war über dem Gelenk eine flexible Leitung eingebaut, die ebenfalls gelöst werden konnte.
Damit haben wir aber den letzten Punkt kennen gelernt, der für die ganze Lokomotive galt. Die folgende elektrische Ausrüstung wurde von der Baureihe Ae 4/4 übernommen und auf jeder Hälfte separat ausgeführt. Es gab daher auf jedem Teil eine vollwertige Ausrüstung mit Hauptschalter und Transformator. In Zukunft beschränken wir uns daher nur noch auf eine Hälfte und dabei spielt es keine Rolle, welche es ist.
An der Dachleitung angeschlossen waren sowohl der Hauptschalter, als auch der Erdungsschalter. Dabei hatte der Erdungsschalter die Aufgabe, die elektrische Ausrüstung einer Hälfte der Lokomotive mit der Erde zu verbinden. Dadurch konnte gefahrlos an den Anlagen der Hochspannung gearbeitet werden. Obwohl sich der Schalter auf dem Dach befand, konnte aus dem Maschinenraum aus bedient werden.
Speziell an der Erdung der Anlagen war, dass diese zwar nur auf einer Hälfte ausgeführt werden musste, diese sich jedoch auf die ganze Lokomotive auswirkte. Durch das eingebaute Verriegelungssystem war es aber zwingend erforderlich, dass die Erdungsschalter beider Hälften geschlossen werden mussten, wollte man an der Ausrüstung arbeiten vornehmen. Nur so war sicher verhindert, dass man auf einer Hälfte den Stromabnehmer heben konnte.
Um die Lokomotive sicher von der Fahrleitung zu trennen, wurde in jeder Hälfte ein Hauptschalter eingebaut. Bei der Baureihe Ae 8/8 kam ein bewährtes Modell der Firma BBC zum Einbau. Diese Modelle wurden schon bei Lokomotiven der Schweizerischen Bundesbahnen SBB und bei der Baureihe Ae 4/4 verwendet und funktionierten dort sehr gut. Der Abreissfunke wurde mit Hilfe von Druckluft ausgeblasen.
Diese Drucklufthauptschalter konnten im Gegensatz zu den früher verwendeten Ölhauptschaltern auch Kurzschlüsse mit hohen Strömen sicher abschalten. Durch den Verzicht auf die Ölfüllung waren diese Hauptschalter zudem viel leichter als die bisherigen Modelle. Gerade dieser Punkt sprach bei dieser Lokomotive für die Verwendung dieser ausgesprochen zuverlässig funktionierenden Hauptschalter aus dem Hause BBC.
Nach dem Hauptschalter wurde die Spannung aus der Fahrleitung der Durchführung zugeführt und damit erstmals in das Innere der Lokomotive geleitet. Dort wurde sie umgehend den Anschlüssen des Transformators zugeführt. Schliesslich folgte die weitere „Aufbereitung“ der Spannung im Transformator. Wobei auch hier auf das Gewicht geachtet werden musste, denn nun folgten die schwersten Baugruppen der elektrischen Ausrüstung.
Im Transformator wurde die Spannung der Regulierwicklung zugeführt. Diese Primärwicklung war auf der anderen Seite über die an den Triebrädern angebrachten Erdungsbürsten mit den Schienen verbunden. Dadurch entstand ein geschlossener Stromkreis und es konnte Leistung übertragen werden. Damit haben wir aber nur den ersten Teil des Transformtors kennen gelernt, denn die Regulierwicklung hatte diverse Anzapfungen.
Die Spannungen der einzelnen Anzapfungen wurden dem Stufenschalter zugeführt. Damit haben wir auf dieser Lokomotive einen mit Hochspannung betriebenen Stufenschalter erhalten. Diese Lösung war bereits 1931 mit der Baureihe Ae 8/14 bei den Schweizerischen Bundesbahnen SBB umgesetzt worden. Der Vorteil war, dass man damit Gewicht sparen konnte. Ein Punkt, der insbesondere in diesem Bereich umgesetzt wurde.
Der Stufenschalter war als Flachbahnstufenschalter ausgeführt worden. Wegen den hohen Spannungen war er direkt am Transformator angebaut. Bei der Schaltung einer Stufe, wurde zuerst ein Hilfskontakt mit Widerstand zugeschaltet, erst anschliessend erfolgte der Wechsel der Anzapfung. Die dabei notwenigen Schaltungen wurden durch die vier Lastschalter sichergestellt. Damit war eine unterbruchsfreie Regelung der Spannung möglich geworden.
Nach dem Stufenschalter wurde die Spannung der Primärwicklung des eigentlichen Transforma-tors zugeführt. Dort erfolgte schliesslich die galvanisch getrennte Übersetzung auf die Spannung der Fahrmotoren. Diese wurden letztlich an der Sekundärwicklung, die maximal eine Spannung von 450 Volt abgeben konnte, angeschlossen. Damit haben wir die Funktion des Transformators und des Stufenschalters kennen gelernt.
Viel Gewicht konnte nur schon durch den Stufenschalter mit Hochspannung eingespart werden. Das reichte jedoch nicht aus um die Vorgaben einzuhalten. Daher verwendete man für die Wicklungen an der Stelle von Kupfer, das wesentlich leichtere Aluminium. Dieses Metall war zwar nicht ganz so gut wie Kupfer, es stand jedoch in ausreichender Menge zur Verfügung. Zudem konnte so das Gewicht des Transformators deutlich verringert werden.
An der sekundären Spule des Transformators wurden schliesslich die Trennhüpfer zu den Fahrmotoren angeschlossen. Diese Trennhüpfer hatten die Aufgabe die Spannung, die zu den Fahrmotoren führte, schlagartig abzuschalten und so einen augenblicklichen Ausfall der Zugkraft zu bewirken. Diese Lösung war nötig, weil bei hohen Geschwindigkeiten die Bremsung möglichst schnell optimal einsetzen musste. Daher mussten die Motoren spannungslos sein.
Erst jetzt folgten die Wendeschalter, die so aufgebaut wurden, dass ein Drehgestell an einem Wendeschalter angeschlossen wurde. Die Aufgabe der Wendeschalter war die Bestimmung der Fahrrichtung, aber auch die Umgruppierung beim elektrischen Bremsbetrieb der Lokomotive. Fiel jedoch einer der Wendeschalter aus, war nur noch die halbe Leistung der Maschine abrufbar. Diese Lösung war zur damaligen Zeit üblich.
Da die Trennhüpfer vor dem Wendeschalter montiert wurden, mussten die Kontakte am Wendeschalter für jeden Fahrmotor separat ausgeführt werden. Obwohl damit ein etwas grösseres Gewicht die Folge war, konnte man die Fahrmotoren einzeln abtrennen, was bei Ausfall eines Fahrmotors nur die Reduktion um einen Motor zur Folge hatte. Damit war eine möglichst optimale Situation bei Störungen erreicht worden.
Die veränderliche Spannung wurde nach den Wende-schaltern den Fahrmotoren zugeführt. Bei dieser Baureihe kamen 14polige Seriemotoren mit separatem Wendepolshunt und speziellen Kompensationswick-lungen zum Einbau.
Dieser Motortyp bewährte sich seit Jahren und wurde immer mehr verbessert und dabei verkleinert. Das führte dazu, dass bei vergleichsweise geringer Baugrösse viel mehr Leistung ermöglicht wurde.
Die Fahrmotoren fanden bei diesen Lokomotiven erstmals im Drehgestell den notwenigen Platz. Erst das war der Vorteil, den man nutzen konnte. Durch die geringe Baugrösse gab es nun im Maschinenraum genug Platz für die Geräte.
Dadurch konnte wiederum der Kasten kompakter gebaut werden. Letztlich erlaubte erst diese Lösungen die gewünschte Reduktion beim Gewicht der fertigen Lokomotive.
Daraus resultierte letztlich eine Leistung von 1 100 PS pro Motor. Auf die Lokomotive hochgerechnet ergab das eine Leistung von 8 800 PS. Damit erbrachten die Fahrmotoren die von der BLS gewünschte Leistung. Ein Punkt, der damals für eine achtachsige Maschine gross war.
Die Anfahrzugkraft der Lokomotive wurde mit 440 kN angegeben. Diese konnte von den Fahrmotoren und vom Transformator jedoch nur kurze Zeit gehalten werden. Bei einer Drehzahl von 720 Umdrehungen und damit einer Geschwindigkeit von 76 km/h wurde die Leistungsgrenze erreicht. Die maximal zugelassene Zugkraft betrug jetzt noch 278 kN, was ein recht hoher Wert darstellte und für die geforderte Anhängelast ausreichte.
Hier drängt sich ein Vergleich auf. Dazu muss jedoch eine modernere Lokomotive verwendet werden. Ich greife daher zur Baureihe Re 6/6 der Schweizerischen Bundesbahnen SBB. Diese hatte eine Leistung von 10 700 PS und übertraf die Baureihe Ae 8/8 deutlich. Bei den Zugkräften lag die Situation jedoch anders, denn hier hatte die Doppellokomotive durchaus höhere Werte im Bereich der Anfahrzugkraft.
Bei der Lokomotive wurde eine elektrische Bremse eingebaut. Obwohl die Schweizerischen Bundes-bahnen SBB mit leistungsfähigen Nutzstrombremsen bei der Baureihe Ae 4/6 gute Erfahrungen gemacht hatten, verzichtete man hier auf eine solche Brem-se.
Vielmehr wurde bei den Maschinen der Baureihe Ae 8/8 die bei der BLS schon immer verwendete Widerstandsbremse eingebaut. Wobei hier die BLS grundsätzlich keine andere Wahl hatte.
Dieser Generator für die elektrische Bremse war Bestandteil einer Umformergruppe, die ab den Hilfsbetrieben der Lokomotive versorgt wurde. Da-her war die Bremse nur bei vorhandener Spannung in der Fahrleitung funktionsfähig.
Die so erregten Triebmotoren arbeiten nun als Generatoren und verzögerten so die Lokomotive. Durch die Gleichspannung bei der Erregung, lieferten die Fahrmotoren nun Gleichstrom, der nicht in die Fahrleitung zurückgeführt werden konnte. Daher wurden auf dem Dach montierte Bremswiderstände angeschlossen und so die erzeugte Energie in Wärme umgewandelt. Die Bremswiderstände wiederum wurden durch den Fahrtwind gekühlt.
Durch die Grösse der Lokomotive stand auf dem Dach genug Platz zur Verfügung um die Widerstände anzuordnen. Daher wurde die elektrische Bremse bei den Lokomotiven der Baureihe analog der letzten Maschinen der Reihe Ae 4/4 ausgeführt. Man belegte daher das ganze freie Dach mit Bremswiderständen, so dass die Lokomotiven der Baureihe Ae 8/8 eine ansprechende Bremskraft zur Verfügung hatten.
Gerade bei den hier vorgestellten Lokomotiven stellt sich die Frage nach den Nutzstrombremsen. Die ersten damit ausgerüsteten Maschinen der Baureihe Ae 6/6 verkehrten damit am Gotthard äusserst erfolgreich. Bei der Reihe Ae 8/8 setzte man notgedrungen auf die schlechtere Lösung der Widerstandsbremse. Wobei die schier endlose Anzahl Widerstände bei der Baureihe Ae 8/8 eine ansprechende Bremskraft ermöglichte.
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