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Traktionsstromkreis
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Der elektrische Teil der Triebwagen wurde für eine Spannung von 15 000 Volt und eine Frequenz von 16 2/3 Hertz ausgelegt. Bei den meisten normalspurigen Bahnen in der Schweiz war das eigentlich keine grosse Überraschung und entsprach den üblichen Werten. Jedoch mussten die Triebwagen mit den Nummern 746 bis 748 so weit vorbereitet werden, dass sie nachträglich auch für eine Spannung von 3000 Volt Gleichstrom umgebaut werden konnten.
Da der Teil für Gleichstrom nie umgesetzt wurde, können wir uns auf den elektrischen Teil für Wechselstrom konzentrieren. Daher beginnen wir bei der Übertragung der Spannung von der Fahrleitung auf das Fahrzeug. Die Spannung der Fahrleitung wurde dazu mit einem Stromabnehmer auf das Dach des Triebwagens übertragen. Hier gab es bereits die ersten Veränderungen gegenüber den älteren Modellen.
Auf dem zweiten Teil wurden bei den Triebwagen mit den Nummern 746 bis 748 jedoch die Befestigungen vorbereitet. Dort hätte man bei diesen Fahrzeugen schliesslich den Stromabnehmer für die FS montieren können. Ein Punkt, der bei den letzten beiden Modellen nicht mehr galt.
Das Schleifstück der Stromabnehmer wurde mit den neuen Schleifleisten aus Kohle bestückt. Durch die verbesserte Konstruktion konnten jetzt auch zwei solcher Leisten bei einem Stromabnehmer verwendet werden.
Dadurch war die Reduktion auf einen Stromabnehmer erst möglich geworden. Im Regionalverkehr mit kurzen Strecken benötigte zudem kein Ersatzmodell, da im Falle eines Defektes, die Hilfslokomotive schnell vor Ort war.
Gehoben wurde der Stromabnehmer mit Hilfe von Federn und Druckluft. Um den Stromabnehmer zu heben, wurde mit Hilfe der Druckluft die Kraft der Senkfeder aufgehoben. Dadurch konnte die Hubfeder ihre Kraft entfalten. In der Folge wurde der Stromabnehmer gehoben. Das erfolgte, bis das Schleifstück den Fahrdraht berührte. Fehlte dieser verhinderte eine Höhenblockierung, dass sich der Bügel durchstrecken konnte.
Um den Stromabnehmer wieder zu senken, musste die Druckluft schlagartig aus dem Zylinder abgelassen werden. Dadurch entstand im Zylinder für einen kurzen Moment ein Unterdruck, der dafür sorgte, dass die Schleifleisten schnell vom Fahrdraht abgezogen wurden. Der Stromabnehmer senkte sich danach mit Hilfe der Kraft in der Senkfeder langsam auf die vorgesehenen Auflagen. Die Senkfeder behielt den Stromabnehmer zudem in dieser Lage.
Über die Schleifleisten aus Kohle, die den Fahrdraht berührten und die Konstruktion des Stromabnehmers wurde die Spannung schliesslich auf das Dach des Fahrzeuges übertragen. Die auf das Fahrzeug übertragene Spannung wurde in eine kurze Dachleitung geführt. Diese Dachleitung verband den Stromabnehmer mit dem Hauptschalter und dem Erdungsschalter. Da beide Bauteile auf dem gleichen Teil montiert wurden, war die Leitung sehr kurz.
Die Aufgabe des Hauptschalters bestand darin, den Rest der elektrischen Ausrüstung sicher von der Fahrleitung zu trennen, aber auch eine sichere Verbindung herzustellen. Dazu musste er die hohe Spannung schalten, ohne dabei selber beschädigt zu werden. Ergänzt mit den hohen Strömen, die in diesem Bereich auftreten konnten, war das keine einfache Aufgabe. Gerade die hier erfolgte Steigerung bei der Leistung, musste berücksichtigt werden.
Man verwendete einen mit Druckluft betriebenen Hauptschalter. Dieses Modell hatte sich in der Zwischenzeit durchgesetzt. Im Gegensatz zu früheren Hauptschaltern, wo der Lichtbogen mit Öl gelöscht wurde, setzte man hier auf eine andere Lösung.
Der gefährliche
Lichtbogen
wurde mit Hilfe von
Druckluft
ausgeblasen und konnte so keinen Schaden anrichten. Grundsätzlich hätte
man dieses Modell auch unter
Gleichstrom
verwenden können. Wobei dies nur bei den Modellen
746 bis 748 vorgesehen war.
Wobei dies nur bei den Modellen 746 bis 748 vorgesehen war.
Parallel zum Hauptschalter wurde schliesslich der Erdungsschalter eingebaut. Wurde dieser manuell ge-schlossen, waren die Leitungen vor und nach dem Hauptschalter miteinander und der Erdung verbunden. Dadurch konnte auf dem Fahrzeug keine Hochspannung mehr entstehen.
Die nun geschaltete Spannung wurde nach dem Hauptschalter erneut einer Dachleitung zugeführt. Diese führte zum Transformator, der wegen der Verteilung der Gewichte auf dem zweiten Teil montiert wurde. Dadurch war über dem Gelenk eine flexible Dachleitung mit Hilfe von Kupferlitzen erforderlich. Da die Leitung anschliessend mit einer Durchführung in den Innenraum des Triebwagens geleitet wurde, können wir das Dach abschliessen.
Da nur noch ein Transformator vorhanden war, konnte auf eine zweite Dachleitung verzichtet werden. Man musste diese Lösung wählen, weil die Triebwagen bekanntlich für Gleichstrom hergerichtet werden sollten. Da hätte sich im entsprechenden Teil bei den Achslasten negativ ausgewirkt. Bei der Betrachtung der elektrischen Ausrüstung müssen wir daher einen Wechsel auf den zweiten Teil des Triebwagens vornehmen.
Die Spannung aus der Fahrleitung wurde mit Hilfe der Durchführung in den Transformator geführt und dort der primären Wicklung zugeleitet. Diese Spule war an ihrer anderen Seite mit dem Kasten und über die Erdungsbürsten mit den Schienen und dem Kraftwerk verbunden.
Dadurch entstand ein
geschlossener
Stromkreis,
so dass
Leistung
übertragen werden konnte. Um den Kontakt zu sichern, waren die
Erdungsbürsten
unterschiedlich lange ausgeführt worden. Trotzdem
mussten sie regelmässig kontrolliert werden.
Trotzdem mussten sie regelmässig kontrolliert werden.
Dabei umgab das Öl die einzelnen Leiter der Wicklung und verhinderte so, dass es zu Kurz-schlüssen kommen konnte. Nebenbei nahm das Öl die in den Leitern erzeugte Wärme auf. Das Öl wurde damit leichter und stieg im Transformator hoch, wo es an den kühlen Wänden abkühlte.
Zudem sorgte die erzeugte Strömung dafür, dass das Öl durch eine Leitung und durch den Ölkühler gepresst wurde. damit konnte das Transformatoröl viel besser abgekühlt werden, als das nur durch die Oberfläche der Fall gewesen wäre.
Im Betrieb zeigten sich jedoch Schwächen, so dass bei den Triebwagen mit den Nummern 749 bis 750 die Leistung auf 740 kVA gesteigert wurde. Damit gerieten die Triebwagen nicht mehr ganz so schnell an die Grenzen der verfügbaren Leistung.
An der Wicklung wurden schliesslich die Anzapfungen abgenommen. Diese hatten unterschiedliche Spannungen. Dabei wurden die Abgriffe, die für die Versorgung der vier Fahrmotoren bestimmt waren, aus dem Transformator einer Batterie von elektropneumatisch betriebenen Hüpfern zugeführt. Auch diese Hüpferbatterie war für alle Fahrmotoren ausgelegt worden. Diese Hüpfer arbeiteten sehr schnell und erlaubten so schnelle Schaltfolgen.
Es war vorgesehen, dass die Gleichspannung mit Hilfe eines Umformers umgewandelt worden wäre. Damit hätte man mit den gleichen Schaltelementen arbeiten können und hätte auf die Anfahrwiderstände, die sonst notwendig gewesen wären, ver-zichten können.
Obwohl die Schaltungen mit den Hüpfern sehr schnell funktio-nierten, war es damit nicht möglich eine unterbruchsfreie Schaltfolge zu erreichen. Das war jedoch für eine gute Aus-nutzung der Zugkraft unbedingt erforderlich.
Daher wurden immer mehrere Hüpfer gleichzeitig geschaltet und jeweils einer zu- oder weggeschaltet. So blieb der Stromfluss konstant erhalten und die für die Fahrmotoren erforderliche Spannung entstand.
Da jedoch bei jedem Hüpfer in Folge der Anzapfung eine andere Spannung vorhanden war, konnten diese nicht einfach zusammen geschaltet werden, da so ein Kurzschluss entstanden wäre. Damit dies nicht passierte und die Schaltfolge klappte, waren die jeweiligen Hüpfer an mehreren Überschaltdrosselspulen angeschlossen worden. Diese Stromteilerspulen lieferten letztlich die unterbruchsfreie veränderliche Spannung für die Fahrmotoren.
Dank den Hüpfern und den Stromteilerspulen konnte die Anzahl der Fahrstufen leicht verändert werden. Gerade hier ist das gut zu erkennen, denn bei den Triebwagen mit den Nummern 746 bis 748 waren 15 Fahrstufen vorhanden. Bei den später abgelieferten Modellen mit den Nummern 749 bis 750 konnte die Anzahl der Fahrstufen um zwei erhöht werden. Das ergab für die 125 km/h schnellen Triebwagen 17 Fahrstufen. Dazu benötigt wurde jedoch lediglich ein Hüpfer.
Damit wurde nun eine veränderbare unterbruchsfreie Spannung erzeugt. Diese konnte anschliessend den Wendeschaltern zugeführt werden.
Da diese jedoch für jedes Drehgestell vorhanden wa-ren, teilte sich der Stromfluss nun auf die beiden Hälften auf.
Die Erfahrungen hatten gezeigt, dass hier die häufig-sten Störungen auftraten. Daher konnte hier die Ver-einfachung der elektrischen Ausrüstung nicht mehr umgesetzt werden.
Aber auch die Umstellung auf den elektrischen Brems-betrieb, den wir später noch ansehen werden, wurde in den Wendeschaltern vorgenommen.
Beginnen wir mit den gemeinsamen Punkten. Die vier Fahrmotoren stammten aus dem Hause SAAS und waren als einfache Seriemotoren mit separatem Wendepol ausgeführt worden. Diese Motoren waren gut für den Bahnverkehr geeignet und zeigten sich gegenüber von Kurzschlussströmen sehr stabil.
Die Motoren konnten von der Grösse her so weit verkleinert werden, dass sie bei den Triebwagen mit den Nummern 746 bis 748 bei gleicher Grösse, wie bei den zuvor abgelieferten Modellen, eine grössere Leistung abgeben konnten. Die Leistung pro Fahrmotor betrug dabei rund 220 kW. Damals wurde dieser Wert noch mit 300 PS angegeben. Für den Triebwagen bedeute das eine maximale Leistung von 882 kW oder 1 200 PS.
Das hatte zur Folge, dass bei diesen Fahrmotoren eine Leistung von 295 kW oder 400 PS angerufen werden konnte. In der Folge erhöhte sich die Leistung der Triebwagen auf 1 180 kW oder 1 600 PS. Deutlicher kann man den Fortschritt in wenigen Jahren nicht aufzeigen.
Die unterschiedlichen Leistungen der Fahrmotoren wirk-ten sich natürlich auch bei den Zugkräften aus. So konnten die Triebwagen mit den Nummern 746 bis 748 in einer Stunde eine Zugkraft von 40 kN abrufen.
Die massgebende Geschwindigkeit lag dabei bei 80 km/h. Mit diesen Zugkräften war es möglich auf den Steigungen bis 27‰ insgesamt 90 Tonnen mitzuführen. Das entsprach drei vierachsigen Reisezugwagen und war damit aus-reichend.
Bei einer massgebenden Geschwindigkeit von 75 km/h war theoretisch eine Erhöhung der Anhängelasten mög-lich. Bei der BLS-Gruppe verzichtete man jedoch darauf, da selten schwerere Züge mit diesen Triebwagen gezogen wurden. Daher galten auch hier die 90 Tonnen.
Damit war bei den Triebwagen mit den Nummern 749 bis 750 zwar nicht viel mehr Restzugkraft vorhanden. Nur konnte diese dank der höheren Leistung über längere Zeit erbracht werden. Damit konnte der Zug innert nützlicher Zeit auf die neu festgelegte Höchstgeschwindigkeit von 125 km/h beschleunigen. Genau hier lag der hauptsächliche Grund für die Erhöhung der Leistung, denn der Triebwagen sollte schnell beschleunigen können.
Um in den elektrischen Bremsbetrieb zu wechseln, müssen wir uns wieder zu den Wendeschaltern begeben. Diese Schalter waren so ausgelegt worden, dass sie die Fahrmotoren so gruppierten, dass diese als Generatoren geschaltet wurden und so Energie erzeugten konnten. Als direkte Folge davon begann der Triebwagen sich zu verzögern. Was letztlich dazu noch fehlte, war die Erregung der vier Fahrmotoren, denn erst dann funktionierte die Bremse.
Wobei wir nicht vergessen dürfen, dass während der Bauzeit dieser Triebwagen sehr leistungsfähige elek-trische Nutzstrombremsen in Betrieb genommen wurden. Trotzdem lohnt sich ein Blick auf diese Bremse.
Durch die Drehung die von den Rädern und die An-triebe auf den Rotor übertragen wurde, begannen die Fahrmotoren mit Hilfe der Erregung eine Spannung zu erzeugen. Dieses Prinzip war bei allen elektri-schen Bremse identisch, ergab hier jedoch wegen der entsprechenden Erregung einen Gleichstrom.
Diese elektrische Energie wurde den auf dem Dach unter einer Abdeckung montierten Bremswiderständen zugeführt. Eine weitere Behandlung mit Hilfe von Hüpfern gab es jedoch nicht mehr. In den Widerständen wandelte man den elektrischen Gleichstrom schliesslich in Wärme um. Die Widerstände wiederum wurden durch den Fahrtwind ausreichend gekühlt, so dass auf eine künstliche Kühlung verzichtet werden konnte.
Durch die Veränderung der Erregung, wurde die Leistung der elektrischen Bremse reguliert. Dabei standen 12 Bremsstufen zur Verfügung. Diese wurden nicht über die Hüpferbatterie geleitet, so dass eine komplett unabhängige elektrische Bremse entstand. Da die Erregung der Fahrmotoren mit der Umformergruppe von den Hilfsbetrieben abhängig war, musste der Stromabnehmer jedoch gehoben und der Triebwagen eingeschaltet sein.
Die Bremskraft der elektrischen Bremse reichte aus um den Triebwagen mit Anhängelast auf den steilsten Abschnitten in Beharrung zu halten. Auf flacheren Abschnitten konnte damit eine gute Verzögerung erreicht werden. Jedoch war es nicht möglich mit der elektrischen Bremse anzuhalten, da deren Erregung bei tiefen Geschwindigkeiten immer schlechter wurde. Unter 30 km/h stand die elektrische Bremse daher nicht mehr zur Verfügung.
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