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Traktionsstromkreis
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Beginnen wir den Traktionsstromkreis mit dem Bereich über der Lokomotive. Die Maschine wurde für eine Fahrleitungsspannung von 15 000 Volt ausgelegt. Da es sich dabei um Wechselstrom handelte, wurde die Frequenz auf 16 2/3 Hertz ausgelegt. Das war neu, denn beim Versuchsbetrieb zwischen Seebach und Wettingen war man in diesem Bereich bei einem etwas tieferen Wert. Jedoch waren so die Maschinen in den Kraftwerken einfacher zu regeln.
Speziell beim Aufbau der Lokomotive war, dass die elektrische Ausrüstung in zwei geteilte Bereiche geteilt wurde. Dadurch war nahezu ausgeschlossen, dass ein einfacher Defekt zum Ausfall der Lokomotive führte. Damit wurde der verlangten hohen Verfügbarkeit entsprochen. Erst viele Jahre später sollten solche Lösungen wieder umgesetzt werden. Wir können uns jedoch auf die Betrachtung der halben Lokomotive beschränken.
Es wurde bei den Versuchsfahrten auf der Versuchslokomotive Fc 2 x 3/3 erprobt und erreichte dabei gute Werte. Die Alternative der Baureihe Fb 2 x 2/3 konnte nicht mithalten. Daher sollten wir uns das erste für Wechselstrom entworfene Modell ansehen.
Die Senkfeder sorgte dafür, dass der Bügel in seiner Tieflage blieb. Um ihn zu heben, musste deren Kraft mit Druckluft aufgehoben werden. Der Stromab-nehmer hob sich nun durch die Kraft der Hubfeder. Eine Begrenzung war je-doch nicht vorhanden.
Der Vorteil dieser Lösung war, dass der für einen guten Kontakt erforderliche Anpressdruck leicht eingestellt werden konnte. Dieser Kontakt wurde dabei mit Hilfe des Schleifstückes hergestellt. Dabei kam hier als Werkstoff das erprobte Aluminium zur Anwendung. Das Metall war weicher als das Kupfer des Fahrdrahtes. Daher erfolgte die Abnützung bei diesem 1 320 mm breiten Schleifstück, das leicht ausgewechselt werden konnte.
Dabei bestand jedoch noch das Problem, dass diese einfache Schleifleiste keinen sicheren Kontakt zum Fahrdraht hatte. Um dies zu verbessern, war das Schleifstück mit Federn so zentriert worden, dass es optimal zum Fahrdraht stand. Notfalls hätte so eine Fahrt ausgeführt werden können. Um jedoch einen wirklich sicheren Kontakt zu erhalten, wurden bei Stromabnehmer gehoben. Eine Lösung, die sich bewähren sollte.
Damit kein Kurzschluss entstehen konnte, wurde die Leitung auf Isolatoren montiert. Das führte zur Situation, dass der höchste Punkt hier zu finden war. Die Höhe der Lokomotive betrug daher bei der Dachleitung im Bereich des Aufbaus 3 789 mm.
Nachdem wir die Schutzvorkehrungen der Lokomo-tive kennen gelernt haben, können wir nun dem weiteren Weg der elektrischen Spannung folgen. Sie müssen bedenken, nahezu alles, was wir nun antreffen, war eine Neuentwicklung und das galt insbesondere für den nun folgenden Hauptschalter. Dieser musste die Maschine sicher von der Fahrleitung trennen. Bei einem Wert von 15 000 Volt ist das wegen dem Schaltvermögen keine so einfache Aufgabe.
Verschärft wurde diese Tatsache noch damit, dass es das einzige Bauteil der elektrischen Ausrüstung war, das nicht doppelt vorhanden war. Er konnte somit die Lokomotive bei einem Ausfall funktionsunfähig werden lassen. Bewährt hatten sich bei den Versuchslokomotiven die dafür neu entwickelten Ölhauptschalter, so dass auch hier ein solches Modell eingebaut wurde. Erneute Experimente konnten sich die Hersteller nicht erlauben.
Damit das hier nicht passieren konnte, wurde der Kontakt in einem Gehäuse eingebaut und dieses mit speziellem Öl gefüllt. Dieses sorgte dafür, dass der Lichtbogen schnell gelöscht wurde. Die Erfahrungen zeigten, dass man auf dem richtigen Weg war.
Sie haben richtig gelesen, die Transformatoren fanden dort ihren Platz. Möglich wurde das hier nur durch die Tatsache, dass der Transformator doppelt vorhanden war. In der Folge sollten die äusseren Triebachsen eine etwas höhere Achslast haben.
Die Lokomotive hatte zwei identische Transformatoren erhalten. Jeder konnte mit einer Leistung von 1 200 kVA betrieben werden. Dadurch stand genügend Leistung für die Fahrmotoren und die Hilfsbetriebe bereit.
Um bei dieser Leistung beim Gewicht etwas sparen zu können, wurden die beiden Transformatoren vereinfacht aufgebaut. Eine Massnahme, die viel Gewicht einsparen konnte, aber keine optimale Isolation ergab.
Es gab eine einzige Wicklung. Diese wurde an den beiden Enden mit der Fahrleitung und dem Kasten verbunden. Die Rückleitung auf die Erde erfolgte über spezielle Erdungsbürsten an den Triebachsen. So wurde der Strom an den Achslagern vorbeit geführt. Es entstand ein geschlossener Stromkreis und es konnte vom Kraftwerk Energie auf die Maschine übertragen werden. Der Eisenkern sorgte dafür, dass der Widerstand so gross war, dass kein Kurzschluss entstehen konnte.
Dadurch konnte viel Gewicht gespart werden. Die auf der Lokomotive benötigten Spannungen wurden einfach mit Anzapfungen abgenommen. Ein Einschlag eines Blitzes konnte daher sehr viel Schaden anrichten, deshalb machte die auf dem Dach montierte Blitzschutzspule durchaus Sinn.
Gekühlt wurden die beiden Transformatoren auf natürliche Weise. Die erhitzten Leitungen gaben dabei ihre Wärme an die Luft ab. Eine künstliche Luftströmung war nicht vorhanden.
Durch die Effekte der Thermik stieg die erwärmte Luft an und konnte schliesslich über den Aufbau in die Umwelt entlassen werden. Die Lokomotive Fb 5/7 sollte viele Jahre lang eine der wenigen Maschinen sein, die so gekühlte Transformator-en erhalten hatte.
Dadurch konnten Transformatoren entwickelt werden, die bei der Grösse eines hier verwendeten Exemplars die Leistung beider Modelle erbringen konnten. Doch hier wählte man noch den Weg mit der Kühlluft und sie sollte sich bewähren.
Bei der Spule wurden die unterschiedlichen für den Fahrmotor bestimmten Spannung abgenommen. Diese mussten nun so geschaltet werden, dass diese beim Fahrmotor gesteigert werden konnte, ohne dass es zu Unterbrüchen kommen sollte.
Viele Lösungen kannte man in diesem Bereich noch nicht und bisher verwendete man spezielle Schütze und zugeschaltete Drosselspulen. Nun aber sollte an Stelle der Schützensteuerung eine neue Lösung verwendet werden.
Die Ergebnisse zeigten, dass der Stufenschalter die Aufga-ben erfüllen konnte. Das Modell sollte nicht nur hier verwen-det werden. Auch die sehr bekannte Reihe Ce 6/8 II der Schweizerischen Bundesbahnen SBB sollte mit solchen Ex-emplaren ausgerüstet werden.
Besonders raffiniert gelöst war die Bauart des Antriebes. Ein dauernd laufender Gleichstrommotor wirkte über ein Schneckengetriebe und einen Kurbelmechanismus auf einen, auf der Stufenschalterwelle gelagerten, Hebel.
Dadurch wurde dieser Hebel in Bewegung gesetzt. Bis hier änderte sich weder etwas, wenn eine Stufe geschaltet wur-de, noch wenn der Stufenschalter ruhte. Diese Bewegung war somit dauernd vorgegeben.
Der Hebel besass zwei Elektromagnete, die zur Schaltung der eigentlichen Fahrstufe dienten. Mit der Hilfe dieser elektrischen Magnete wurden Klinken mit einem ent-sprechenden Rad in Eingriff gebracht.
Je nach dem eingeschalteten Magneten und der Hebelbewegung wurde die Schalterwelle in unterschiedliche Richtung gedreht. Dadurch wurde die Schalterwelle jedoch so verdreht, dass entweder eine Stufe zu- oder abgeschaltet wurde.
Im Schaltplan des Walzenstufenschalters ergab sich jedoch die Situation, dass zwei Anzapfungen gleichzeitig zugeschaltet waren. Damit in diesem Moment zwischen diesen kein Kurzschluss entstehen konnte, musste man zusätzliche Teile verwenden. Deshalb wurde jeder Kontakt mit Überschaltdrosselspulen versehen. Diese beschränkten den Stromfluss zwischen den einzelnen Anzapfungen. Die Spannung konnte daher ohne Unterbruch verändert werden.
Jeder Stufenschalter konnte zwölf Fahrstufen erzeugen. Um nun aber die Anzahl derselben zu erhöhen, wurden die Walzenstufenschalter wechselweise geschaltet. Es entstanden so die 24 Fahrstufen der Lokomotive. Speziell war jedoch, dass bei der Stufe eins lediglich einer der beiden Fahrmotoren am arbeiten war. Erst mit der zweiten Fahrstufe waren beide Triebmotoren in Betrieb. Eine Lösung, die auch bei anderen Modellen verwendet werden sollte.
Die Schaltung der einzelnen Fahrstufen erfolgte dabei in einem eher gemächlichen Tempo. Man konnte schon fast von sehr langsam sprechen. Die Lokomotive für die Lötschbergbahn sollte daher kein Sprinter werden. Jedoch war eine sichere Funktion in diesem Bereich ebenfalls wichtig. Wobei sich das Problem lediglich bei den leichten Reisezügen ergab. Güterzüge beschleunigten gemächlicher, da hohe Zugkräfte benötigt wurden.
Nach den Stufenschaltern folgten dann die Wendeschalter. Jeder Fahrmotor hatte seinen eigenen Transformator, Stufenschalter und Wendeschalter erhalten. Ein defekter Motor konnte durch abheben der Kontaktfinger abgetrennt werden. Es standen in diesem Fall jedoch nur zwölf Fahrstufen zur Verfügung. Jedoch konnte sich so die Lokomotive in einen Bahnhof, oder gar in den Unterhalt retten und musste nicht abgeschleppt werden.
Die Wendeschalter besorgten die Umpolung des bei den Fahrmotoren vorhandenen Wendepolfeldes. Je nach der Polung dieses Wendepolfeldes drehten die Fahrmotoren in unterschiedlichen Richtungen, womit die Fahrrichtung bestimmt wurde. Weitere Schaltungen waren jedoch nicht mehr vorhanden. Das galt auch für die in der Schweiz bekannte elektrische Bremse. Der Grund war simpel, denn diese war zu dem Zeitpunkt gar noch nicht bekannt.
Man erachtete damals diese elektrische Bremse nicht als notwendig. Lösungen mit Widerständen zeigten bei ersten Versuchen grössere Erfolge. Da man sich jedoch bei der Lötschbergbahn an der Strecke über den Gotthard orientierte, war es schnell klar. Die Lokomotive wird mit den Bremsklötzen gebremst, denn auch die gute Gegendruckbremse war bei den neuen Modellen schlicht nicht mehr vorhanden. Daher können wir uns den Motoren zuwenden.
In der Lokomotive wurden zwei 16polige Reihenschlussmotoren mit kom-pensations- und Wendepolwicklungen eingebaut. Die Motoren waren grosse Bauteile. Damit wir uns ein Bild machen können erwähne ich, dass jeder Motor einen Durchmesser von zwei Metern hatte und alleine 14 Tonnen wog.
Jeder Motor leistete an der Welle eine Leistung von 1 300 PS. Diese konnten sie über eine Zeitdauer von 1.5 Stunden erzeugen. Damit hatte die Lokomotive eigentlich eine Motorenleistung von 2 600 PS, was somit deutlich über dem geforderten Wert von 2 500 PS lag.
Die nun noch abrufbare Zugkraft lag bei 13 500 Kilogramm. Heute würden wir von 135 kN sprechen. Das reichte um den im Pflichtenheft geforderten 330 Tonnen schweren Anhängelasten zu befördern. Somit konnte die Lokomotive das verlangte Traktionsprogramm fahren.
Die Tourenzahl der langsam laufenden Motoren belief sich auf 437 Umdrehungen pro Minute. Offene Wartungsluken erlaubten, die Kontrolle des Kollektors auch während der Fahrt. Diese dienten zudem auch der Kühlung. Auch hier war daher eine natürliche Lösung verwendet worden. Die warme Luft stieg hoch und wurde über den Dachaufbau ins Freie entlassen. An warmen Tagen sehr oft auch über die offenen Seitenfenster.
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