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Kommen wir, nachdem wir den mechanischen Teil der drei
Lokomotiven kennen gelernt haben, zum elektrischen Teil.
Hier gab es wohl die grössten Unterschiede zwischen den drei Lokomotiven.
Dazu beigetragen hatten die unterschiedlichen Elektriker BBC und MFO,
sowie die Tatsache, dass eine Lokomotive später mit neuen Erkenntnissen
gebaut wurde. Keine leichte Aufgabe die Ausrüstung zu vereinheitlichen.
Wie bei jeder elektrischen
Lokomotive beginnt der Traktionsstromkreis oberhalb der
Lokomotive. Alle drei Maschinen wurden daher für eine
Spannung
von 15 000
Volt
und eine
Frequenz
von 16 2/3
Hertz
ausgelegt. Das überrascht nicht, da sie schliesslich für die
Schweizerischen Bundesbahnen SBB gebaut wurden und da damals niemand über
die Grenzen hinweg fahren wollte. Zumal 1931 vom Ausland her kaum
Fahrleitungen
an die Grenze gelangten.
Die
Fahrleitungsspannung
wurde mit
Stromabnehmern
auf die
Lokomotive übertragen. Dabei hatten die beiden ersten
Maschinen vier Stromabnehmer auf dem Dach. Diese wurden gleichmässig auf
der Lokomotive verteilt und wurden über den eigentlichen Fixpunkt im
Gleis
montiert. Nur so konnte ein möglichst genauer Lauf der Stromabnehmer unter
der
Fahrleitung
erreicht werden. Die gefürchteten Bügelentgleisungen konnten so minimiert
werden. Verwendet wurden die üblichen Scherenstromabnehmer. Gegenüber den ersten Lokomotiven am Gotthard konnte bereits ein verbessertes von der BBC entwickeltes Modell verwendet werden.
Das führte dazu, dass diese
Stromabnehmer
leichter waren und einen besseren und vor allem ruhigeren Lauf aufwiesen.
Besonders das Gewicht war für die elektrische Ausrüstung der
Lokomotive ein grosser Vorteil. Besonders dann, wenn
vier solche montiert wurden. Gesteuert wurden diese Stromabnehmer mit Druckluft. Diese beeinflusste die unter einer Schutzhaube montierten Federn so, dass sich der Stromabnehmer hob oder senkte.
Dabei wurde durch die
Druckluft
einfach die Kraft der
Senkfeder
aufgehoben. Die
Hubfeder
sorgte anschliessend dafür, dass sich der
Stromabnehmer
hob, bis er den
Fahrdraht
berührte. Fehlte dieser, streckten sich die Strom-abnehmer durch.
Um den
Stromabnehmer
wieder zu senken, wurde die
Druckluft
aus dem
Zylinder
schlagartig entlassen. Dadurch gab es im Zylinder für einen kurzen Moment
einen Unterdruck, so dass der Stromabnehmer regelrecht vom
Fahrdraht
weggerissen wurde. Anschliessend senkte die
Senkfeder
den Stromabnehmer gegen die Kraft der
Hubfeder.
Der Pantograph senkte sich daher, bis er in der dazu vorgesehenen Auflage
war.
Die beiden ersten beiden
Lokomotiven wurden der Zeit entsprechend mit einfachen
Schleifstücken
aus Aluminium ausgerüstet. Dabei hatte die
Schleifleiste lediglich eine Breite von 1 320 mm erhalten und
entsprach den damaligen Vorgaben. Diese Schleifleiste wurde zudem mit
Hilfe von
Federn
senkrecht über dem
Stromabnehmer
gehalten. So war mit dem Stromabnehmer ein möglichst guter Kontakt zur
Fahrleitung
möglich.
Um einen optimalen Kontakt zum
Fahrdraht
zu erhalten mussten deshalb
anfänglich von den vier
Stromabnehmern
deren drei gehoben werden. Diese wurden je nach eingerichtetem
Führerstand
automatisch gehoben. So musste der Lokführer nicht noch lange nachdenken,
welchen Bügel er nun wo zu heben hatte. Gesenkt waren entweder Bügel zwei
oder drei. Die beiden äusseren Stromabnehmer blieben immer im Einsatz.
Zu Problemen führen konnte das bei den beiden ersten
Lokomotiven dieser Baureihe nur bei den
Schutzstrecken.
War diese entsprechend ausgelegt worden, konnte es passieren, dass durch
die drei gehobenen
Stromabnehmer
ein
Kurzschluss
zwischen den getrennten Netzen entstehen konnte. Daher wurde in diesem
Fall für diese Lokomotiven eine spezielle Regelung erlassen und die
Schutzstrecken mussten gesenkt befahren werden. Die Stromabnehmer der dritten Lokomotive unter-schieden sich von den Modellen der ersten beiden Lokomotiven. Es kam erneut ein überarbeitetes und leichteres Exemplar zur Anwendung.
Zudem wurden neue
Schleifleisten montiert. Diese besassen neu zwei
Schleifstücke
aus Aluminium und mussten nicht mehr mit zusätzlichen
Federn
senk-recht gehalten werden. So wurde zusätzlich Ge-wicht eingespart. Durch die neuen Schleifleisten der Stromabnehmer konnte auch die Anzahl der gleichzeitig gehobenen Stromabnehmer reduziert werden. So mussten nur noch zwei Bügel zur gleichen Zeit an der Fahrleitung anliegen.
Im Notfall war auch eine Fahrt mit einem Bügel möglich, so dass
man nur zwei
Stromabnehmer
auf der inneren Seite der
Lokomotive montierte. Man gewann so erneut eine
Reduktion des Gewichtes.
Die
Stromabnehmer
waren bei allen
Lokomotiven dieser Baureihe über
Trennmesser
mit einer
Dachleitung
verbunden. Wobei diese natürlich bei der Lokomotive Nummer 11 852 nicht
über das ganze Dach geführt wurde. Hingegen erfolgte auch bei dieser
Lokomotive eine elektrische
Verbindung
der beiden Hälften. Dazu wurden allen drei Lokomotiven Litzen verwendet,
da diese flexibel genug waren. Die Litzen konnten zudem in der Werkstatt
leicht gelöst werden.
Die von den
Stromabnehmern
abgenommene
Spannung
aus der
Fahrleitung
wurde durch die
Dachleitung
auf die gesamte
Lokomotive übertragen. Deshalb war immer gesichert, dass
beide Hälften von allen gehobenen Stromabnehmern mit Spannung versorgt
wurden. Eine Lösung, die bei elektrischen Lokomotiven eigentlich nie
aufgegeben wurde. Speziell war bei den Ae 8/14 nur, dass eine
Verbindung
über die
Kurzkupplung
geführt werden musste.
An der
Dachleitung
angeschlossen war bei allen drei
Lokomotiven der Überspannungsableiter. Bei den ersten
beiden Lokomotiven kam neben dem Überspannungsableiter auch noch eine
Prüfeinrichtung für die
Spannung
der
Fahrleitung.
Diese war jeweils über dem
Führerstand
montiert worden und sollte so dem
Lokomotivpersonal
anzeigen, ob die
Fahrleitungsspannung
vorhanden war. Man wollte so fehlerhafte Schaltversuche vermeiden.
Diese Prüfeinrichtung für die
Spannung
der
Fahrleitung
wurde bei der
Lokomotive mit der Nummer 11 852 sogar kontaktlos
gelöst. Dazu war auf dem Dach über dem jeweiligen
Führerstand
eine zirka zwei Meter lange Bandantenne vorhanden. Diese sollte die
Spannung aus der Fahrleitung über deren Magnetfeld erkennen und so die
entsprechende Anzeige unabhängig von der Stellung des
Stromabnehmers
ermöglichen.
Auf der Hälfte eins wurde die
Dachleitung
mit dem
Hauptschalter
der
Lokomotive verbunden. Es gab daher bei allen drei
Lokomotiven nur einen Hauptschalter, der zudem mit dem üblichen Trenner
zur
Erdung
der Lokomotive und der Dachausrüstung versehen wurde. So waren auch hier
die erforderlichen
Sicherungen
vor der hohen
Spannung
aus der
Fahrleitung
vorhanden und das galt für beide Hälften der Lokomotive. Es wurde ein elektromotorisch betriebener Ölhaupt-schalter verwendet. Mit Hilfe von elektrischen Schaltungen wurde er vom Führerstand aus betätigt und er konnte ohne die Hilfe von Druckluft betätigt werden.
Vom
Führerstand
eins aus, konnte er zudem auch mit einer handbetätigten Einrichtung
notfallmässig ausgeschal-tet werden. Ab dem Führerstand zwei war jedoch
nur die elektrische Schaltung möglich. Die zweite Lokomotivhälfte hatte keinen Hauptschalter erhalten. Deshalb musste eine weitere Dachleitung über das Gelenk bei der Kurzkupplung auf die zweite Hälfte geführt werden.
Durch diese Anordnung war die
Lokomotive bei Ausfall des
Hauptschalters
nicht mehr einsatzfähig und musste von einer
Hilfslokomotive
abgeschleppt werden. Es kann aber gesagt werden, dass die Hauptschalter
mittlerweile sehr zuverlässig arbeiteten. Ab dem Hauptschalter waren beiden Hälften der Lokomotiven in vielen Teilen gleich aufgebaut worden. Deshalb wird in den folgenden Abschnitten nur noch die Lokhälfte eins beschrieben.
Wo es in der Lokomotivhälfte zwei erwähnenswerte Abweichungen gab,
werden diese jedoch erwähnen. Jedoch müssen Sie nicht besorgt sein, diese
waren wirklich erstaunlich gering, denn auch hier machte man sich das
Leben nicht unnötig schwer.
Die vom
Hauptschalter,
beziehungsweise von der von dort stammenden
Dachleitung,
kommende
Fahrleitungsspannung
wurde direkt der
Dachdurchführung
und dem
Transformator
zugeführt. Dieser wurde bei allen drei
Lokomotiven wegen den zulässigen
Achslasten
in der Mitte montiert und er nahm in der Breite fast den ganzen
Maschinenraum
aus. Bei den von der MFO gebauten Lokomotiven konnte daher der mittige
Durchgang hier nicht verwirklicht werden.
Der
Transformator
unterschied sich im Aufbau von den bisherigen Modellen und, wie könnte es
anders sein, er war nicht bei allen
Lokomotiven identisch. In erster Linie war das
die Ursache für die unterschiedlichen
Leistungen
und Charaktere der Lokomotiven. Trotzdem hatten sie auch Gemeinsamkeiten
und diese waren beim grundsätzlichen Aufbau zu finden. Daher werden wir
die Unterschiede am Schluss ansehen.
Der
Transformator
besass eigentlich zwei
Primärspulen.
Zwischen diesen beiden
Spulen
war jedoch der
Stufenschalter,
den wir später noch ansehen werden, eingebaut worden. Diese beiden
Primärspulen wurden über die an den
Achsen
angebrachten
Erdungsbürsten
auf die Erde geschaltet. Dadurch entstand im Transformator ein
geschlossener
Stromkreis
zum
Kraftwerk
und es konnte
Leistung
übertragen werden.
Die erste der beiden
Primärspulen
besass die
Anzapfungen
mit unterschiedlichen
Spannungen,
die der Traktion dienten. Diese wurden durch die
Stufenschalter
so verändert, dass durch die feste
Übersetzung
zwischen der zweiten Primärspule und der sekundären
Wicklung
eine veränderbare Spannung von 30 bis 525
Volt
entstand. Die sekundäre Wicklung war jedoch nicht mit der Erde verbunden
und somit galvanisch getrennt worden. Der in einem geschlossenen Gehäuse untergebrachte Transformator wurde mit Öl gekühlt. Dieses bei Transformatoren verwendete Transformatoröl diente neben der Kühlung auch der zusätzlichen Isolierung der Wicklungen.
Dadurch konnten die
Transformatoren
viel leichter, kompakter und erst noch leistungsfähiger gebaut werden.
Damit die hier vorhandenen
Leistungen
möglich wurden, wurde das
Öl
in spe-ziellen Kühlern gekühlt.
Bei der
Leistung
des
Transformators
gab es zwischen den ersten beiden
Lokomotiven nur geringe Unterschiede, die nicht
näher erwähnt werden müssen. Die Lokomotive Nummer 11 852 hatte jedoch
auch beim Transformator eine wesentlich höhere Leistung erhalten. Ich gehe
hier nicht weiter auf die Leistung der Transformatoren ein, da für die
Bestimmung der Werte die
Fahrmotoren
und nicht der Transformator massgeben waren. Komplett neu aufgebaut wurde der Stufenschalter, der die Spannung für die Fahrmotoren in Stufen ver-änderte. Wurden diese bisher bei den Transformatoren an der Sekundärspule angeschlossen, kam der Stufenschal-ter bei den hier vorgestellten Lokomotiven erstmals auf der Seite der Hochspannung zum Einbau.
Daher wurden beim
Transformator
dieser drei Maschinen auch die zwei erwähnten
Primärspulen
benötigt. Durch diese Konstruktion des Stufenschalters konnten die zu schaltenden Stromwerte stark reduziert werden. Jedoch stiegen dadurch die Spannungen an den Kontakten deutlich an. Für die Fahrstufen standen daher beim Stufen-schalter Spannungen von 1050 bis 15 000 Volt an.
Diese Massnahme war jedoch eine oft verwendete Möglichkeit um hohe
Leistungen
mit kleinen
Strömen zu schalten. Besonders bei der
Lokomotive mit der Nummer 11 852 war das ein sehr
wichtiger Punkt.
Jedoch musste bei solchen
Stufenschaltern
eine hö-here Sorgfalt bei der Isolierung angewendet werden. Zudem bestand
die Gefahr, dass bei der Schaltung ein
Lichtbogen
entstand, der die Bauteile beschä-digen konnte. Aus diesem Grund wurde der
Stufenschalter so konstruiert, dass die Kontakte im kreisförmigen
Wählerteil spannungslos geschaltet wurden. So konnte die Gefahr der
Lichtbogen eliminiert werden.
Damit trotzdem eine unterbruchsfreie Versorgung für die
Fahrmotoren
verwirklicht werden konnte, wurden Funkenschalter und
Überschaltwiderstände
benötigt. Diese waren jedoch nicht mehr im Gehäuse des
Transformators
untergebracht und wurden somit nicht durch das
Öl
gekühlt. Wurde eine Stufe geschaltet, wurden die Funkenschalter so
geschaltet, dass über den
Widerstand
immer eine
Spannung
floss. Öffnete sich einer der drei Funkenschalter, entstand wegen der hohen Spannung ein Lichtbogen. Dieser wurde in einem aufgebauten Löschkamin kontrolliert gelöscht und wirkte so nicht schadhaft.
Da diese Aktion akustisch deutlich zu hören war, kam es bei den
Lokomotiven zu einer ungewöhnlichen Situation, denn die
Lokomotiven knallten bei jeder Schaltung einer
Fahrstufe, was bei geringer Geschwindigkeit deutlich zu
hören war. Durch den Stufenschalter und die Funkenschalter mit Überschaltwiderstand wurden die Anzapfungen des Transformators so geschaltet, dass bei den ersten beiden Lokomotiven 28 Fahrstufen entstanden.
Die später gebaute Lokomotive mit der Nummer 11 852 bekam einen
etwas anders aufgebauten
Transformator
mit einer veränderten Anzahl
Anzapfungen.
Daher entstanden bei dieser
Lokomotive pro
Stufenschalter
29
Fahrstufen. Nach dem Stufenschalter folgten die Wendeschalter zu den Fahrmotoren. Diese hatten die Aufgabe, die Drehrichtung der Fahrmotoren zu bestimmen und ermöglichten auch die Schaltungen für die elektrische Bremse der Lokomotiven.
Damit wurden die drei
Lokomotiven mit einer elektrischen
Nutzstrombremse
versehen, die am Gotthard für die alleinige Fahrt in den steilen Gefällen
erforderlich war. Jeder Fahrmotor hatte bei der Lokomotive mit der Nummer 11 801 einen eigenen Wendeschalter erhalten. Bei den beiden Lokomotiven aus dem Hause MFO galt das für jede Triebachse.
Zudem wurden bei diesen
Lokomotiven im Gegensatz zur Maschine mit der Nummer
11 801, immer zwei Wendeschalter zu einer
Gruppe
zusammengeschaltet. Für den regulären Betrieb stellte das jedoch einen
grossen Nachteil dar.
Um einen defekten
Fahrmotor
von der Versorgung zu trennten, mussten die Kontakte am Wendeschalter
abgehoben werden. Das führte dazu, dass die
Lokomotiven der MFO gleich die Motoren von zwei
Achsen
verloren. Bei der Lokomotive Nummer 11 801 fiel jedoch nur der betreffende
Fahrmotor aus. Daher musste dort die zulässige
Anhängelast
weniger reduziert werden, als bei den anderen beiden Lokomotiven.
Waren die
Lokomotiven bis jetzt nahezu identisch aufgebaut worden,
gab es bei den
Fahrmotoren
deutliche Unterschiede zwischen den drei Lokomotiven. Dabei unterschied
sich die Lokomotive Nummer 11 801 deutlich von den anderen beiden
Lokomotiven. Trotzdem werden wir nun jede Lokomotive einzeln ansehen, weil
die Fahrmotoren auch zur Bestimmung der
Leistung
massgebend waren und da gab es wirklich grosse Unterschiede. Gehen wir anhand der Nummern vor, dann kommt zuerst die Lokomotive mit der Nummer 11 801 zum Zug. Die BBC baute der Lokomotive insgesamt acht 16polige Serie-motoren für einphasigen Betrieb ein.
Obwohl einige
Ae 4/7
die gleichen Motoren erhalten hatten, wurden diese Motoren für diese
Lokomotive entwickelt und waren daher eine Verbesserung
der vorhandenen Exemplare. Beim Aufbau gehe ich nicht weiter darauf ein,
denn es waren normale
Seriemotoren. Spannend wird es bei Fahrmotoren immer bei der Leistung. Obwohl man eine grosse Steigerung der Werte erwarten würde, konnte hier die Leistung gegenüber den Ae 4/7 nicht weiter erhöht werden.
Jeder Motor konnte über die Dauer einer Stunde eine
Leistung
von 800 kW abrufen. Im Dauerbetrieb waren es hingegen lediglich 700 kW.
Somit wurde bei der
Lokomotive eine totale Leitung von 5 408 kW oder 7 350
PS angegeben. Wer nachrechnet erkennt schnell, dass die Berechnungen nicht aufgehen. Der Grund lag beim hier verwendeten Antrieb. Der Buchliantrieb beschränkte die Leistung der Lokomotive auf den angegebenen Wert.
Die Motoren hätten durchaus noch höhere
Leistungen
abrufen können, nur war der
BBC-Einzelachsantrieb
nicht in der Lage die höheren Leistungen zu übertragen. Letztlich war das
der Grund für die Differenz zur nächsten Lokomotive.
Bei der
Lokomotive mit der Nummer 11 851 kam mit dem
SLM-Universalantrieb
ein anderer
Antrieb
zum Einbau und das ermöglichte ganz andere
Fahrmotoren.
Dank dieser Technik konnten, bei vergleichsweise kleinen Motoren viel
höhere
Leistungen
pro
Achse
eingebaut werden. Diese konnte zudem durch den Antrieb übertragen werden.
Deshalb besass die 11 851 gegenüber der 11 801 eine höhere Leistung.
Jeder
Fahrmotor der
Lokomotive konnte dabei über die Dauer einer
Stunde eine
Leistung
von 405 kW abrufen. Im Dauerbetrieb war hingegen eine Leistung von 280 kW
zulässig. Bei insgesamt 16 Fahrmotoren ergab das für die Lokomotive eine
Leistung von 6 070 kW oder
8 250 PS. Damit lag die Lokomotive deutlich über den Werten ihrer
Schwester, die eine Beschränkung wegen dem
Antrieb
hatte. Was der
SLM-Universalantrieb
konnte, zeigte jedoch die dritte Maschine. Wenn wir nun zur dritten Lokomotive mit der Nummer 11 852 kommen, dann müssen wir zwei Punkte wissen. Die Lokomotive wurde gebaut um die Fortschritte zu zeigen und es gab keine Verwendung für solche Maschinen mehr.
Bei den
Fahrmotoren spiegelt sich dies sehr
deutlich wieder. Trotz den folgenden Daten, konnte diese
Lokomotive letztlich nicht mehr ziehen, als die
schwächeren Schwestern. Die 16 Seriemotoren der Lokomotive konnten über die Dauer einer Stunde eine Leistung von 525 kW abrufen. Das war selbst für den SLM-Universalantrieb zu viel.
So beschränkte dieser die
Leistung
der
Lokomotive auf einen Wert von 8 170 kW oder
11 100 PS. 1939 ein gigantischer Wert, der anlässlich der
Landesausstellung auf den phantasievollen Wert von 12 000 PS gesteigert
wurde. Das schafften aber auch die Motoren nicht mehr.
Keine
Lokomotive auf der Welt sollte diesen Wert je
wieder erreichen. Die LKAB Lokomotiven IORE verkehren zu zweit effektiv in
Vielfachsteuerung.
In der Schweiz kam diesem Wert einzig die
Re 6/6
mit 10 600 PS sehr nahe. Nur, die Lokomotive Nummer 11 852 wurde 1939
gebaut und da gab es nichts Vergleichbares. Daher konnte man auch ohne die
phantasievolle Korrektur klar von der stärksten Lokomotive der Welt
sprechen.
Die
Fahrmotoren der
Lokomotiven mussten künstlich mit Luft gekühlt
werden. Diese Art der
Kühlung
kannte man bereits und die ersten Lokomotiven zeigten, dass dadurch die
Fahrmotoren nicht so stark verschmutzt wurden. Wegen den unterschiedlichen
Fahrmotoren, kam auch eine unterschiedliche Kühlung derselben zur
Anwendung. Näher auf die Kühlung der Fahrmotoren werden wir bei den
Hilfsbetrieben
eingehen.
Die
Fahrmotoren aller drei
Lokomotiven konnten mit Hilfe der Wendeschalter
im elektrischen Bremsbetrieb genutzt werden. Diese
Nutzstrombremse
benötigte jedoch
Widerstände,
die unter der Lokomotive in einem separaten Kasten untergebracht wurden.
Wobei hier die Lokomotive 11 851 etwas davon abgewichen ist. Trotzdem
benötigte auch sie diese Widerstände für den ordnungsgemässen Betrieb der
elektrischen
Bremse.
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