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Elektrische Ausrüstung |
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Wurde bisher die elektrische Ausrüstung bei Triebwagen meistens unter dem Boden des Fahrzeuges eingebaut, war das hier nicht mehr möglich. Die tiefe Bauweise verhinderte, dass bis auf wenige pneumatische Bauteile nichts mehr unter dem Fahrzeug Platz hatte. Zudem wollte man auch keine speziellen Maschinenräume arbeiten um möglichst viel Platz den Abteilen zu überlassen. Damit war der bisher verwendete Platz schlicht nicht mehr vorhanden. Daher musste man mit der elektrischen Ausrüstung den Bereich über dem Fahrzeug wählen. Die schweren Bauteile, wie der Transformator mussten auf dem Dach montiert werden. Dadurch konnten zudem kurze Leitungen verwendet werden, was den Leichtbau begünstigte, denn wer ernsthaft Gewicht sparen wollte, musste dies auch bei der elektrischen Ausrüstung tun. Dazu boten sich jedoch nur zwei Möglichkeiten. Reduktion der Leistung und Verminderung der Leitungen. Auf dem Dach des Endteils eins wurde der Stromabnehmer des Triebzuges montiert. Wie das bei der BLS und bei Fahrzeugen des Nahverkehrs üblich war, wurde auch hier nur ein Stromabnehmer montiert und auf einen Ersatz verzichtet. Dieser Pantograph wurde dabei möglichst nahe zum Jakobsdrehgestell hin verschoben, so dass er möglichst genau der Fahrleitung folgen konnte und in engen Bogen nicht zu stark aus der Gleisachse verschoben wurde.
Die Wippe dieses Stromabnehmers wurde mit einer doppelten Schleifleiste ausgerüstet. Die einzelnen Paletten bestanden aus Kohle und entsprachen so dem Standard. Als Manko hätte man die fehlende Schlagsicherung und die fehlende Schleifleistenüberwachung bezeichnen können. Jedoch sah man damals solche hochwertigen Stromabnehmer nur bei Geschwindigkeiten über 140 km/h vor. Die Wippen konnten daher aus vorhandenen Modellen verwendet werden. Gehoben wurde der Stromabnehmer mit Hilfe von Druckluft. Diese strömte dabei in einen geschlossenen Zylinder, der die Senkfeder des Stromabnehmers enthielt. Dadurch wurde deren Kraft aufgehoben und der Stromabnehmer hob sich mit Hilfe der Kraft der Hubfeder. Dank dieser Bauweise konnte der Anpressdruck der Schleifleiste optimal eingestellt werden, was wichtig war, wollte man Schäden an der Fahrleitung verhindern. Fiel die Druckluft im Zylinder weg, senkte sich der Stromabnehmer durch die Kraft der Senkfeder wieder. Dabei wurde die Luft schlagartig entlassen, was im Zylinder kurzzeitig zu einem Unterdruck führte. Die Wippe wurde dabei regelrecht vom Fahrdraht weggerissen und der Stromabnehmer senkte sich sanft, um schliesslich in den vorhandenen Lagerpunkten liegen zu bleiben. Die Senkfeder verhinderte zudem, dass der Stromabnehmer durch Winde ungewollt gehoben werden konnte. Die Fahrleitungsspannung, die mit Hilfe des Stromabnehmers auf das Fahrzeug übertragen wurde, gelangte in eine kurze Dachleitung. Diese Dachleitung wurde nicht mehr über den ganzen Zug geführt, da die elektrische Ausrüstung für das Triebgestells im Endteil zwei nicht mit Hochspannung versorgt wurde. Damit konnten gefährliche Spannungen und schwere Kupferleitungen auf dem Fahrzeugdach verhindert werden. An der Dachleitung waren der Überspannungsableiter und der Erdungsschalter angebaut worden. Dank dem Überspannungsableiter, der mit dem Erdungsschalter kombiniert wurde, konnte die elektrische Ausrüstung des Triebzuges vor den gefährlichen Spannungen eines Blitzeinschlags geschützt werden. Die hohe Spannung führte dazu, dass die Spannungstrecke beim Erdungsschalter leitend wurde und die Energie auf das geerdete Dach abgeleitet wurde. Ein Primärspannungswandler, der ebenfalls an der Dachleitung angeschlossen wurde, sorgte dafür, dass die Spannung der Fahrleitung erkannt werden konnte, bevor der Hauptschalter eingeschaltet wurde. Damit entfielen unnötige Einschaltversuche und die Schalthäufigkeit des Hauptschalters konnte vermindert werden. Diese Lösung der Anzeige der Fahrleitungsspannung wurde seit den RBDe 565 bei der BLS so ausgeführt und half beim Ausfall dieser Spannung dem Lokomotivpersonal. Neben dem Spannungswandler war noch ein Primärstromwandler montiert worden. Damit wurde der bezogene Primärstrom des Zuges gemessen. Somit fanden diese Messeinrichtungen allesamt vor dem Hauptschalter ihren Einbau. Gerade die Messung des Primärstromes war bisher immer nach dem Hauptschalter montiert worden und konnte bei einer Störung von der Fahrleitung getrennt werden. Die Wandler funktionierten jedoch so gut, dass man diese nun in der Dachleitung einbauen konnte. Schliesslich war die Dachleitung auch mit dem auf dem Dach montierten Hauptschalter verbunden. Als Hauptschalter wurde ein mit Druckluft betriebenes Modell verwendet. Diese Drucklufthauptschalter hatten sich in den vergangenen Jahren bestens bewährt und sie waren leicht. Zudem konnten dadurch vorhandene Ersatzteile verwendet werden, was den Aufbau bei der Vorhaltung von Ersatzteilen verringerte. Die notwendige Niederdruckblockierung bei diesen Drucklufthauptschaltern führte nur in seltenen Fällen zu Problemen, so dass man von einem zuverlässigen Hauptschalter sprechen konnte. Die Hersteller achteten daher beim Aufbau der elektrischen Ausrüstung darauf, dass möglichst viele bereits bei der Bahn eingesetzte Bauteile verwendet wurden. Elektrische Bauteile, wie Hauptschalter stellen hohe Kosten dar, daher war es sinnvoll, die Vorhaltung von Ersatzteilen möglichst gering zu halten. Nach dem Hauptschalter gelangte die Spannung der Fahrleitung zum Transformator vom Typ LOT 1010. Dieser war für die Dachmontage ausgelegt worden und wurde in der seit der Re 465 bekannten Scheibenwicklungstechnik aufgebaut. Dadurch wurde der Transformator flach und konnte problemlos auf dem Dach des Endteils eins montiert werden. Verwendet wurde ein Transformator, der eine galvanische Trennung der restlichen Ausrüstung bewerkstelligen konnte, daher gab es in der Primärwicklung keine Anzapfungen mehr. Die Primärspule wurde über unterschiedlich lange Erdungsbürsten mit den Rädern und den Schienen verbunden. Damit entstand ein geschlossener Stromkreis, so dass ein Strom durch den Transformator fliessen konnte. Der Transformator konnte nun Leistung übertragen. Die Leistung für den Transformator wurde dabei mit 1‘007 kVA angegeben. Damit war er ausreichend gestaltet worden und konnte das Fahrzeug mit ausreichend Energie versorgen. Die beiden Traktionswicklungen besassen je eine Leistung von 396 kVA bei einer Spannung von 500 Volt. Jede dieser Wicklungen war für den Stromrichter eines Triebdrehgestells vorgesehen. So musste die Leitung für die Versorgung des Drehgestells zwei nun über das Fahrzeug geführt werden. Da die Spannung nun aber nur noch 500 Volt betrug, konnten einfacher isolierte Kabel verwendet werden. Die hohe Spannung der Fahrleitung war zudem elektrisch nicht mit dieser Leitung verbunden. Die Wicklungen des Transformators bestanden aus Aluminium und wurden mit Öl gekühlt. Das Kühlsystem zur Kühlung des Transformators war im Aufbau desselben enthalten, so dass eine kompakte Baugruppe entstand. Das Transformatoröl wurde dabei mit einer Ölpumpe durch den Transformator geführt und erwärmte sich dort an den heissen Leitern der Wicklungen. Anschliessend wurde das Öl durch die Ölkühler gepresst und wieder abgekühlt um dann erneut dem Transformator zugeführt zu werden. Die vom Transformator stammende Spannung von 500 Volt diente der Versorgung der beiden Traktionsstromrichter. Die Traktionsausrüstung war ab jetzt redundant gestaltet worden und führte bei einem Ausfall einer Komponente nicht zum Totalausfall des Zuges. Aus Kostengründen wurde jedoch nur eine drehgestellweise Ansteuerung der Motoren verwirklicht. So besass das Fahrzeug nach Ausfall eines Antriebsstranges noch die halbe Leistung. Der einphasige Wechselstrom vom Transformator wurde nun mit der Hilfe von drei IGBT-Transistoren, die als Gleichrichter geschaltet wurden, zu einer Gleichspannung umgewandelt. Dieser Gleichstrom, der auch Zwischenkreis genannt wurde, wurde schliesslich im Wechselrichter in einen Drehstrom variabler Spannung und Frequenz umgewandelt. Auch beim Wechselrichter verwendete man drei IGBT-Transistoren, die nun ihrem Zweck entsprechend genutzt wurden. Gekühlt wurden die sechs IGBT-Transistoren mit Hilfe von Luft. Das war hier möglich, weil deren Leistung relativ gering war. die auf dem Dach montierten Baugruppen konnten nicht nur mit Hilfe des Fahrtwindes gekühlt werden. Die Kühlung der Umrichter erfolgte daher mit einer künstlichen Ventilation, so dass die entstehende Wärme gut abgeführt werden konnte. Man konnte so eine Flüssigkeitskühlung der Stromrichter umgehen, was den Unterhalt vereinfachte. Eigentliche Wendeschalter gab es bei den RABe 525 nicht mehr. Die Fahrrichtung des Zuges wurde durch veränderte Ansteuerungen der Fahrmotoren geändert. Dabei übertrug die Elektronik dem Wechselrichter den Impuls, so dass dieser die Drehrichtung bei der Erzeugung des Drehstromes änderte. Damit konnten die Fahrmotoren eines Drehgestells direkt an den Wechselrichtern angeschlossen werden und der Wendeschalter konnte entfallen. Die vier Fahrmotoren besassen eine Leistung von je 256 kW und konnten eine maximale Anfahrzugkraft von 105 kN erzeugen. Es kamen übliche Asynchron-Drehstrommotoren zur Anwendung, die sehr robust gegen, gerade im Bahnverkehr häufig auftretende, Stösse sind. Ein weiterer Vorteil dieser Drehstromfahrmotoren war der nicht mehr benötigte Unterhalt, denn es gab keine Kohlenbürsten mehr, die kontrolliert werden mussten. Damit war der Motor für die Eisenbahn bestens geeignet. Die total vier Fahrmotoren des Triebzuges wurden zu zweit in einem Drehgestell parallel an einen Umrichter angeschlossen. Damit konnte bei einem Ausfall eines Fahrmotors immer noch mit drei Fahrmotoren gearbeitet werden. Die dabei notwendigen Abtrennungen wurden ebenfalls durch die Fahrzeugsteuerung vorgenommen, so dass keine eigentlichen Trennmesser mehr vorhanden waren. In diesem Fall war jedoch ein Stromrichter nur noch zu Hälfte belastet und der Zug verlor ein Viertel seiner Leistung. Die Kühlung der Fahrmotoren erfolgte über Luftkanäle durch die auf dem Dach montierte Ventilation. Durch die Montage auf dem Dach, wurde saubere Luft angezogen, die durch die Kühltürme zu den Fahrmotoren geleitet wurde. Die Fahrmotoren wurden schliesslich von dieser Luft durchströmt und gekühlt. Danach hatte die Luft ihre Schuldigkeit getan und wurde im Bereich der Fahrmotoren ins Freie entlassen. Für die Gestaltung der elektrischen Bremse nutzte man einen Effekt der Drehstrommotoren. Begannen diese schneller zu drehen, als die Frequenz es vorgab, kippten sie und begannen automatisch Energie zu erzeugen. Eine Umschaltung war daher nicht nötig, so dass man den Kippeffekt der Fahrmotoren nutzte und so eine einfache Nutzstrombremse hoher Leistung einbaute. Die Leistung war theoretisch so hoch, dass sie der bezogenen Leistung entsprach, denn es gab keine Bremswiderstände mehr. Da die Stromrichter nun von der Seite des Wechselrichters mit Strom versorgt wurden, kippten auch sie. Damit wurde der bisherige Wechselrichter zu einem Gleichrichter, der aus Drehstrom Gleichstrom machte. In den bisherigen Gleichrichtern wurde darauf dann eine einphasige Wechselspannung mit der Netzfrequenz der Bahn erzeugt. Damit erfolgte nun ein Stromfluss zum Transformator und somit zurück in die Fahrleitung. Es entstand so eine klassische elektrische Bremse. Für die Hilfsbetriebe stand im Transformator eine eigene Wicklung zur Verfügung, die eine Leistung von 215 kVA bei einer Spannung von 345 Volt lieferte. Diese einphasige Spannung wurde dem Bordnetzumrichter (BUR) zugeführt. Bei Lokomotiven sprach man in diesem Zusammenhang auch von einem Hilfsbetriebeumrichter (HUR). Dieser Begriff wäre aber den umfangreichen Verbrauchern nicht gerecht geworden, so dass man von einem Bordnetz sprach. In diesem Umrichter wurde die Spannung über den Zwischenkreis zu einem Drehstrom mit einer Frequenz von 50 Hertz und einer Spannung von 400 Volt umgewandelt. Dieser Drehstrom entsprach somit dem Landesnetz und so konnten an ihm auch übliche Geräte, wie sie zu Hause auch verwendet wurden, angeschlossen werden. Die Beschaffung eines Motors konnte daher aus der grossen Masse von Modellen in diesem Bereich ausgesucht werden. Das reduzierte die Kosten für Ersatzteile deutlich, da keine speziellen Modelle für 16.7 Hz beschafft werden mussten. Eine Eigenschaft dieses Bordnetzes war die Tatsache, dass die daraus ableitbare einphasige Wechselspannung mit 230 Volt und 50 Hertz jener von üblichen Geräten entsprach. Damit konnten Lampen aus der grossen Masse bezogen werden. Jedoch konnten nun auch im Fahrgastraum Steckdosen montiert werden. Die dabei eingebauten Modelle entsprachen den in Wohnungen auch verwendeten Typen. Wichtig war jedoch, dass sie mit der gleichen Spannung und Frequenz betrieben werden konnten. An diese Steckdosen konnten somit handelsübliche Reinigungsgeräte, wie sie in der Gebäudereinigung zum Einsatz kommen, angeschlossen werden. Das vereinfachte die Reinigung in einem Bahnhof massiv, denn die speziellen Reinigungsgeräte wurden nicht mehr benötigt, die Leute konnten mit dem Staubsauger kommen, mit dem sie vorher das Büro des Chefs gereinigt hatten. Den notwendigen Strom wurde im Zug an gewohnten Steckdosen angeboten. Von der Frequenz unabhängig arbeitende Bauteile, wie Glühbirnen oder andere rein ohmsche Verbraucher, wie Widerstände, konnten jedoch aus dem vorhandenen Sortiment der Bahnen angeschlossen werden, da die Differenz der Spannung zu bisherigen Ausführungen bei Lokomotiven oder Triebwagen gering war. Der Monteur in der Werkstatt musste daher nicht eine spezielle Lampe mitführen und konnte die üblichen Leuchtmittel verwenden. Betrachten wir die angeschlossenen Verbraucher, erkennen wir schnell, dass man hier gut daran getan hatte, die Leistung ausreichend zu bemessen, denn neben den üblichen Verbrauchern waren hier auch Geräte angeschlossen, die normalerweise nicht über die Hilfsbetriebe versorgt wurden. Daher ist es wichtig, wenn wir diese Verbraucher etwas genauer ansehen, denn das Bordnetz wurde im ganzen Fahrzeug benötigt und musste somit auch in den Mittelwagen geführt werden. In jedem Endteil waren als Verbraucher die Motoren der Ventilatoren zur Traktionsausrüstung am Bordnetz angeschlossen worden. Dazu gehörten die Ventilatoren zu den Fahrmotoren und zu den Umrichtern. Zusätzlich wurde beim Endteil eins noch der Ventilator für die Ölkühlung des Transformators angeschlossen. Damit die Verbraucher ausgeglichen waren, wurde beim Endteil zwei noch der Motor zum Kompressor angeschlossen. Zu diesen Verbrauchern, die den eigentlichen Hilfsbetriebe zugeschlagen werden konnten, wurden auch noch die Klimaanlagen der Führerräume am Bordnetz angeschlossen. Dank diesen Klimaanlagen war der Führerraum sowohl von der Lüftung, als auch von der Heizung, vom Fahrgastraum unabhängig aufgebaut worden. Damit war gesichert, dass der Führerraum zum Beispiel bei einem Brand im Fahrgastraum nicht mit Rauch gefüllt wurde. Erweitert wurde das Bordnetz mit den Verbrauchern, die normalerweise an der Zugsammelschiene angeschlossen wurden. Bei einem Triebzug, der als autonome Einheit ohne Zusatzwagen verkehrte, konnte man daher auf die Ausrüstung mit einer Zugsammelschiene verzichten. Damit fielen die Heizung und die Lüftung des Fahrzeuges aus, wenn dieses wegen einem Defekt abgeschleppt werden musste. Diese Einschränkung konnte man jedoch in Kauf nehmen, so dass dieser Aufbau im üblichen Rahmen ausgeführt wurde. Daher wurden am Bordnetz die Heizkörper der Abteilheizung und die Ventilatoren für die Belüftung angeschlossen. Diese Komforteinrichtungen waren auf jedem Wagen vorhanden und versorgten diesen mit der frischen Luft, die in der kalten Jahreszeit zusätzlich erwärmt werden musste. Die Luftzirkulation wurde daher durch die Ventilatoren auf dem Dach bewerkstelligt. Damit keine kühle Luft in den Fahrgastraum geblasen wurde, erzeugte man diese Zirkulation mit Ventilatoren, die die Luft aus dem Abteil zogen.
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