Traktionsstromkreis |
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Wenn Sie nun die Hoffnung hatten, dass es etwas einfacher werden könnte,
muss ich Sie enttäuschen. Auch beim Aufbau des
Stromkreises zur Traktion
gab es deutliche Unterschiede zwischen den
Lokomotiven. Dabei geht es
nicht einmal um die im Laufe der Auslieferung kleiner und damit leichter
werdenden Bauteile. Doch sehen wir uns diesen Teil der elektrischen
Ausrüstung genauer an, denn nur so erkennen wir die Unterschiede. Das Gewicht der Bauteile hatte lediglich bei der Entwicklung der ersten
Serie eine bedeutende Rolle gespielt. Um auf die
Laufachse der beiden
Prototypen zu verzichten, musste nicht nur der mechanische Teil leichter
werden. Auch die elektrische Ausrüstung musste ein paar Tonnen abspecken,
damit man die Serie ohne die Laufachse bauen konnte. Das hatte jedoch
überraschend geringe Auswirkungen auf den Aufbau. Sowohl die beiden
Prototypen, als auch die
Lokomotiven der Baureihe Ee
3/3 wurden für eine
Spannung in der
Fahrleitung von 15 000
Volt und 16 2/3
Hertz ausgelegt. Damit war jedoch keine grosse Überraschung vorhanden. Die
Maschinen der Reihe Ee 3/3 II waren natürlich auch für dieses System
ausgelegt worden, jedoch wurde bei diesen Lokomotiven auch der Betrieb und
einer Spannung von 25 000 Volt und 50 Hertz ermöglicht. Auf die Lokomotive übertragen wurde die Spannung mit einem Stromab-nehmer. Dieser wurde auf dem Dach des Führerhauses montiert und war mit Ausnahme der Maschinen für die SNCF, als Scherenstromabnehmer in der damals üblichen Bauart ausgeführt worden. Im Lauf der Lieferjahre wurden
die Modelle immer wieder an der aktuellen Ausführung für
Lokomotiven der
Strecke angepasst. Daher hatte nahezu jede Teilserie ein anderes Modell
erhalten. Bei den erwähnten Lokomotiven der SNCF wurde hingegen ein französischer Einholmbügel montiert. Das erfolgte auf Wunsch aus Frankreich, da man so vorhandene Modelle als Ersatz verwenden konnte. Diesen
Stromabnehmer
verloren die Maschinen bei der Rückkehr in die Schweiz wieder und er wurde
dabei durch einen
Einholmstromabnehmer nach Schweizer Norm ersetzt. Es
sollten die einzigen Maschinen der
Staatsbahn sein, die solche Bügel
hatten. Verändert hatten sich im Laufe der Jahre jedoch die im
Stromabnehmer
eingebauten
Schleifstücke. Diese wurden lange Zeit aus Aluminium
ausgeführt und erst bei den letzten ausgelieferten
Lokomotiven kamen
Schleifleisten aus
Kohle zur Anwendung. Der Grund dafür war, dass sich die
Schweizerischen Bundesbahnen SBB lange Zeit nicht entscheiden konnten,
Elemente mit Kohle bei ihren Lokomotiven das ganze Jahr zu verwenden.
Anfänglich standen die zur sicheren Übertragung der
Spannung bei einem
Stromabnehmer erforderlichen doppelten
Schleifleisten schlicht noch nicht
zur Verfügung. Da jedoch der Platz für einen zweiten Stromabnehmer auf der
kurzen
Lokomotive fehlte, musste ein spezielles
Schleifstück konstruiert
werden. Nur so konnte die sichere Übertragung der
Fahrleitungsspannung auf
diesen Maschinen sichergestellt werden. Auf dem üblichen Scherenstromabnehmer wurde daher eine Hilfskonstruktion, die als Schleifleistenhalter bezeichnet wurde, montiert. So wurden zwei einfache Schleifleisten im Abstand von einem Meter montiert. Dank dieser grossen
Wippe, war auch mit einem
Stromabnehmer ein guter Kontakt mit der
Fahrleitung möglich. Erst die
Ein-führung der doppelten
Schleifleisten verhinderten diese Kon-struktion
auf diesen Lokomotiven. Der Stromabnehmer wurde mit Druckluft gehoben und durch die Kraft von Federn gesenkt. Dabei wurde auch hier die Kraft der Senkfeder aufgehoben, so dass sich die Kraft der Hubfeder ent-falten konnte. Dank den beiden
Federn konnte der erforderliche Anpressdruck leicht eingestellt werden.
Fiel die
Druckluft aus, senkte sich der Bügel automatisch. Bei den
ältesten
Lokomotiven war noch keine Höhenbegrenzung vorhanden, so dass
sich der Bügel durchstrecken konnte. Die vom
Stromabnehmer der
Fahrleitung entnommene
Spannung wurde durch
diesen auf das Dach der
Lokomotive übertragen. Hier begannen jedoch die
Unterschiede. Bei den
Prototypen und bei den Lokomotiven der Baureihe Ee
3/3, wurde bis zur Nummer 16 376, wie bei der Maschine für die BLS und bei
den Ee 3/3 II, sowie den in Frankreich eingesetzten Modellen, durch ein
Kabel in den vorderen
Vorbau geführt. Es gab somit auf dem Dach kaum
elektrische Ausrüstung. Im vorderen
Vorbau, bei den Maschinen mit den Nummern 16 311 bis 16 326
der Bereich vor dem
Führerhaus, war an der Wand zum Führerstand
schliesslich der
Hauptschalter mit dem erforderlichen
Erdungsschalter
vorhanden. Dabei kam ein
Ölhauptschalter zur Anwendung. Dieser wurde im
Gegensatz zu den
Lokomotiven der Strecke nicht mehr elektrisch
angesteuert, sondern er konnte mit einem speziellen
Handrad manuell
eingeschaltet werden. Ein Problem dieses Ölhauptschalters war, dass er nicht alle Ströme bei einem Kurzschluss aufnehmen konnte und daher blockiert werden musste. Da die geringe Leistung jedoch auch eine andere Lösung erlaubte, wurden die rest-lichen Lokomotiven mit einer auf dem Dach montierten Sicherung versehen. Diese
Dachsicherung wurde bei einem
Kurzschluss zerstört und
musste anschliessend repariert werden. Durch die Dachsicherung änderte sich auch die Zuleitung der Spannung, denn nun wurde auch der Erdungsschalter auf dem Dach des Führerhauses montiert und diesen zudem parallel zur Sicherung geschaltet. Erst
anschliessend an diesen Schalter war dann das
Hochspannungskabel
ange-schlossen worden, das durch den Kanal vor dem
Führerhaus in den
vorderen
Vorbau geleitet wurde. Wie bei den
Lokomotiven mit
Hauptschalter
wurde die
Spannung nun zum
Transformator geführt. Es gab lediglich drei Transformatoren, die bei den Lokomotiven eingebaut wurden. Dabei können wir uns sogar an die Bahnunternehmungen und an die Baureihen halten. Beginnen wir beim
Transformator mit den beiden
Prototypen und der Baureihe Ee 3/3 bei den Schweizerischen Bundesbahnen
SBB und der Post. Sie alle hatten den gleichen Transformator in der
gleichen Schaltung bekommen und können somit zusammengefasst werden. Die
Spannung aus der
Fahrleitung wurde der Wicklung des
Transformators
zugeführt. Diese besass diverse
Anzapfungen und wurde mit der Erde
verbunden. Es war somit ein Transformator, der in der Sparschaltung gebaut
wurde und so leichter im Aufbau war. Es handelte sich daher um einen
damals durchaus üblichen
Spartransformator, der wegen den Abmessungen der
Lokomotiven einfach etwas kleiner gebaut werden musste. An der Spule waren nicht weniger als 15 Anzapf-ungen vorhanden. 13 davon dienten dem Fahrmo-tor. Je nach Baujahr der Lokomotive konnten un-terschiedliche Werte abgegriffen werden. Dabei hatten die beiden Prototypen und die Serie mit den Nummern 16 311 bis 16 326 Spannungen zwischen 118 und 669 Volt erhalten. Bei der zweiten Serie wurden die
Spannungen auf 39 und 464
Volt reduziert und so der geänderten Steuerung
angepasst. Die restlichen Maschinen bekamen schliesslich die Spannungen 79 und 472 Volt. Dazu gehörten nun aber auch die Maschinen der Baureihe Ee 3/3 II. Diese hatten den gleichen Transformator erhalten und konnten daher bei einem Einsatz unter 15 000 Volt und 16 2/3 Hertz die gleiche Leistung abrufen. Bei 50
Hertz arbeitete der
Transformator jedoch mit mehr optimal,
so dass letztlich nur leicht hö-here
Spannungen abgenommen werden konnten. Da die Lösung bei der Baureihe Ee 3/3 II nicht opti-mal war, entwickelte
man für die nach Frankreich gelieferten Maschinen einen etwas anderen
Transformator. Dieser arbeitete unter beiden
Stromsystemen optimal und kam
bei 50
Hertz nicht mehr in die Sättigung. Jedoch wurde er grösser, so dass
diese
Lokomotiven bei den Hauben des entsprechenden
Vorbaus deutlich höher
wurden, als dies bei den vergleichbaren Maschinen der Schweiz war. Da wir erst zwei
Transformatoren kennen gelernt haben und nur noch eine
Baureihe fehlt, musste diese den dritten Transformator erhalten. Da hier
mit der SAAS ein anderer Elektriker am Werk war, wurde der Transformator
logischerweise von dieser Firma gebaut. Das galt auch für die
anschliessende Regelung der
Fahrstufen. Daher benötigte man bei dieser
Lokomotive zwei
Anzapfungen mehr. Die Ee 3/3 der BLS-Gruppe hatte somit 17
Anzapfungen bekommen. Wir kommen somit zur Regelung der
Fahrstufen. Dabei beginnen wir erneut
bei den
Prototypen. Diese müssen jedoch mit den Nummern 16 311 bis 16 326
ergänzt werden. Hier wurde ein von der BBC entwickelter
Stufenschalter
eingebaut. Dieser konnte die
Anzapfungen so verbinden, dass insgesamt 13
Fahrstufen erzeugt werden konnten. Damit die Schaltung ohne Unterbruch
erfolgte, war zusätzlich ein
Überschaltwiderstand und zwei
Lastschalter
vorhanden. Es muss noch erwähnt werden, dass die Lokomotive mit der Nummer 16 350 als Versuchsträger verwendet wurde und dort ebenfalls ein Stufenschalter verbaut wurde. Bei allen mit
Stufenschalter ausgerüsteten
Lokomotiven
mussten die einzelnen
Fahrstufen schnell geschaltet werden. Daher war die
vorhandene Schaltge-schwindigkeit etwas höher, als das bei den Lokomotiven
der Strecke der Fall war. Ab der Lokomotive mit der Nummer 16 331 wurde die Steuerung der Fahrstufen verändert. Die Erfahrungen hatten gezeigt, dass der Stufenschalter auch mit hoher Geschwindigkeit zu träge war. Damit eine
schnellere Schaltfolge erreicht werden konnte, wurde neu eine
Batterie von
Hüpfern eingebaut. Diese hatte bei den Maschinen der Schwei-zerischen
Bundesbahnen SBB und bei der SNCF 13 Hüpfer erhalten. Bei der BLS waren es
deren 15. Die einzelnen Anzapfungen wurden mit der Hüpfersteuerung mit einem wei-teren Transformator verbunden. Dieser war so geschaltet, die die beiden End-anschlüsse den Hüpfern zugeschaltet wurden. Die mittlere
Anzapfung
diente der Versorgung des
Fahrmotors. Wurde nun eine Stufe geschaltet, war
ein
Hüpfer immer geschlossen und ein neuer Hüpfer zugeschaltet. Dank dem
zusätzlichen
Transformator konnte so eine unter-bruchsfreie Versorgung
ermöglicht werden. Da der Stufenschalter im Gegensatz zu der Hüpfersteuerung nicht augenblick-lich abgeschaltet werden konnte, wurde in der Leitung zu den Fahrmotoren noch ein Trennhüpfer eingebaut. Wurde dieser geöffnet, fiel die
Zugkraft aus
und der
Stufenschalter konnte spannungslos abgeschaltet werden. Jedoch
musste mit der Zuschaltung ge-wartet werden, bis die Stufen abgeschaltet
waren. Bei den
Hüpfern konnte man jedoch gleich wieder loslegen. Um die Fahrrichtung der
Lokomotive zu ändern, wurde ein Wendeschalter
eingebaut. Dieser
Wendeschalter war sehr einfach aufgebaut worden und er
änderte lediglich die Fahrrichtung der Maschine. Eine Möglichkeit, die
Lokomotive in den elektrischen Bremsbetrieb umzuschalten gab es bei
Rangierlokomotiven nicht, da deren Nutzen angezweifelt wurde und die
elektrische
Bremse zudem nur in
starken Gefällen vorgeschrieben war. Der Wendeschalter konnte nur bei der Stellung «0» des
Stufenschalters,
respektive bei ausgeschalteter
Hüpfersteuerung umgeschaltet werden. Da nun
aber in jedem Fall beim Stufenschalter gewartet werden musste, bis dieser
abgelaufen war, konnte bei den
Hüpfern augenblicklich die Fahrrichtung
geändert werden. Es entstanden so sehr flinke und schnelle
Lokomotiven,
die ideal für den
Rangierdienst in
Bahnhöfen geeignet waren. Mit dem
Wendeschalter hatten wir wirklich einen Punkt gefunden, der bei
allen
Lokomotiven gleich gelöst wurde. Jedoch ändert sich dies nun wieder,
denn die
Fahrmotoren wurden laufend verbessert und somit verändert. Es
geht jetzt nicht mehr anders, wir müssen uns daher jeden Typen einzelnen
ansehen. Beginnen wir mit den beiden
Prototypen und den Lokomotiven bis
zur Nummer 16 376, der aus dem vorhandenen Bestand genommen wurde. Bei den Lokomotiven bis zur zuvor erwähnten Maschine mit der Nummer 16 376 wurde ein modifizierter Serie-motor eingebaut. Es handelte sich dabei um ein Modell, das bei der Lokomotive Ae 3/6 I ebenfalls vorhanden war. Jedoch war hier eine höhere
Spannung vorhanden. Zudem wurden zwischen
den Lamellen des
Kollektors
Widerstän-de eingebaut. Dadurch erwartete man
beim
Fahrmotor Vorteile bei den geringen Geschwindigkeiten im
Rangier-dienst. Dieser Seriemotor mit separater Wendepolwicklung und ohmschen Wendepolshunts hatte eine Leistung von 490 kW erhalten. Damit konnte die Lokomotive, beziehungsweise der Fahrmotor, eine Anfahrzugkraft von 88.3 kN erzeu-gen. Die Stundenzugkraft lag bei einer Geschwindigkeit von lediglich
27.5 km/h und erreichte einen Wert von 56.4 kN. Hier war also klar die
Auslegung auf hohe
Anfahrzugkräf-te wichtig gewesen. Danach wurden die gewonnenen Erkenntnisse beim Bau von Fahrmotoren auch bei den Rangierlokomotiven durch höhere Leistungen bemerkbar. So konnte ab
der
Lokomotive mit der Nummer 16 381 und bei der BLS-Maschine die
Anfahrzugkraft auf 98.1 kN erhöht werden. Die entsprechende
Stundenzugkraft lag mit 60.8 kN auch etwas höher, wobei die massgebende
Geschwindigkeit beibehalten wurde. Somit stand nur etwas mehr
Zugkraft zur
Verfügung. Eine weitere Erhöhung der
Zugkraft erfolgte ab der
Lokomotive mit der
Nummer 16 421. Nun kam ein viel kräftiger Motor zum Einbau, so dass hier
die
Anfahrzugkraft auf 117,7 kN gesteigert werden konnte. Die
Stundenzugkraft erhöhte sich dabei auch leicht und lag bei 68.7 kN.
Bemerkenswert bei diesen Lokomotiven war, dass die massgebende
Geschwindigkeit mit 26.5 km/h unter allen anderen Maschinen lag und so
noch mehr auf die Anfahrzugkraft geachtet wurde. Damit bleibt lediglich noch der Motor bei den
Lokomotiven der Baureihe
Ee 3/3 II. Dieser musste wegen dem Betrieb mit zwei unterschiedlichen
Frequenzen so ausgelegt werden, dass durch zusätzliche Schaltungen von
Wicklungen das erzeugte Magnetfeld angepasst werden konnte. So erreichte
man, dass die Lokomotiven der SNCF die gleiche
Leistung bei den
unterschiedlichen
Spannungen abrufen konnten. Bei den etwas älteren Ee 3/3
II war bei 50
Hertz etwas mehr Leistung vorhanden.
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