Traktionsstromkreis

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Beginnen wir auch hier den Traktionsstromkreis mit der sich über dem Fahrzeug befindlichen Fahrleitung. Wie damals üblich, waren die Triebzüge der Reihe RABDe 8/16 nur für die Schweiz ausgelegt worden. Ein Einsatz im benachbarten Ausland war für die im Nahverkehr eingesetzten Triebzüge nicht vorgesehen. Daher führte die Fahrleitung immer eine Spannung von 15 000 Volt und 16 2/3 Hertz Wechselstrom und das war wichtig.

Es muss hier erwähnt werden, dass es sich hier nur um Prototypen handelte, denn bei einer Serie hätte es auch andere Lösungen für den Raum Basel geben können.

Jedoch war für ein Einsatz im Ausland auch das Problem mit den hohen Stör-strömen dieser Züge vorhanden. Störungen klingt immer spannend und daher sollten wir genau hinsehen. Bevor jedoch etwas auf dem Fahrzeug ging, musste die Spannung auf dieses gelangen.

Auf den Triebwagen wurde über dem Drehgestell auf Seite der Zwischen-wagen ein Einholmstromabnehmer aufgebaut. Dieser war von der Bauart, wie sie schon bei den neueren Lokomotiven Re 4/4 II verwendet wurde.

So konnte die Vorhaltung von Ersatzmodellen eingedämmt werden. Der Bügel wurde mit Druckluft gehoben und das erfolgte bis zu einem Widerstand. Die Arbeitshöhe des Bügels war zudem mit einer Höhenbegrenzung beschränkt worden.

Da der Stromabnehmer mit den beiden bekannten Federn arbeitete, sorgte die Kraft der Hubfeder dafür, dass das Schleifstück mit einem definierten An-pressdruck gegen den Fahrdraht drückte.

Die beiden in diesem montierten Schleifleisten bestand aus Einlagen mit Kohle. Zudem wurden isolierte Notlaufhörner verwendet und daher betrug die Breite der Schleifstücke 1 450 mm. Auch hier war man bei den üblichen Lösungen.

Um den Stromabnehmer zu senken, musste einfach die Druckluft entfernt werden. Dadurch wirkte nun die Senkfeder gegen die Kraft der Hubfeder und der Bügel wurde sanft auf den Widerlagern abgelegt und dort durch die Kraft der Feder gehalten. Da es auf dem Triebwagen nur einen Bügel gab und weil die beiden nicht verbunden wurden, mussten immer beide Stromabnehmer gehoben werden. Es gab also kein einfacher Ersatz.

Über die am Stromabnehmer angeschlossene Dachleitung gelangte die Spann-ung der Fahrleitung zum Hauptschalter. Dieser Drucklufthauptschalter war von der Bauart DBTF 20i 200.

Auch er wurde schon bei anderen Baureihen verwendet. Wie es der Name schon sagt, wurden die Kontakte bei diesem Modell mit Druckluft geschaltet. Wurde das Trennmesser geschlossen, konnte die Fahrleitungsspannung auf das Fahrzeug übertragen werden.

Das Problem war jedoch beim Ausschalten vorhanden. Bei der hohen Spann-ung entsteht in dem Fall ein Lichtbogen. Dieser musste gelöscht werden und dazu wurde bei diesem Hauptschalter Druckluft benötigt.

Mit dieser wurde der Lichtbogen einfach ausgeblasen und konnte daher keinen Schaden anrichten. Wegen der Kraft das Luftstosses, durfte der Schalter nur geöffnet werden, wenn genug Druckluft vorhanden war.

Parallel zu diesem Hauptschalter war der Erdungsschalter eingebaut worden. Dieser manuell bediente Schalter verband die elektrische Ausrüstung beim Stromabnehmer und im Zug miteinander.

Zeitgleich wurden diese aber auch auf die Erde geschaltet. Es entstand so ein Kurzschluss und daher durfte der Schalter nur betätigt werden, wenn der Stromabnehmer gesenkt war. So konnte gefahrlos an der Ausrüstung gearbeitet werden.

Aktiv war der Erdungsschalter auch, wenn er geöffnet war. Die Kontakte dienten nun als Überspannungsableiter. Stieg diese auf einen zu hohen Wert, reichte die Isolation nicht mehr aus und es kam zum Überschlag auf das Dach des Triebzuges. Da in dem Fall meistens Gleichströme eines Blitzes vorhanden waren, konnte das Aluminium den Lichtbogen auffangen. Bei einem längeren Ereignis, konnte das Metall sogar schmelzen.

Nach dem Hauptschalter wurde die Spannung aus der Fahrleitung mit einem Kabel auf die untere Seite des Fahrzeuges geführt. Dieses für hohe Spannungen ausgelegte Kabel endete dort in der Primärwicklung des Transformator.

Diese Spule war auf der anderen Seite mit den bei allen Achsên vorhandenen Erdungsbürsten mit der Erde und dem Kraftwerk verbunden. Es war ein ge-schlossener Stromkreis entstanden und so konnte Energie übertragen werden.

An der Primärwicklung war nur eine Anzapfung vorhanden. Diese war für eine Spannung von 1000 Volt ausgelegt worden. Es war der Anschluss für die Zugsheizung, die wir später noch genauer ansehen werden. Wir haben damit den Primärstromkreis bereits abgeschlossen. Nicht erwähnt habe ich die Baugruppen zur Erfassung der Spannung und des Stromes, da wir diese bei der Steuerung des Triebzuges noch genauer ansehen.

Wie bei modernen Triebfahrzeugen üblich, wurde der Stromkreis für die Fahrmotoren galvanisch von der Primärwicklung getrennt. Hier wurde zudem auch noch eine statische Isolation vorgesehen. Dank dieser statischen Isolation konnten die Bauteile leichter ausgeführt werden. Zudem wurden dank dieser Lösung die Oberwellen nicht so stark in die Fahrleitung übertragen, denn diese war das grosse Problem mit diesen Triebzügen.

Auf der sekundären Seite waren in diesem Stromkreis nicht weniger als drei Spulen vorhanden. Diese waren unterschiedlich aufgebaut worden. Jedoch konnte nur eine davon mehrere Spannungen anbieten. Da es feste Übersetzungen waren konnte die Spannung in den Spulen mit der Schaltung von mehreren Anzapfungen nicht mehr verändert werden. Den Stufenschalter älterer Baureihen sucht man bei diesen Modellen vergebens.

Wenn wir nun die Sekundärspulen ansehen, müssen wir mit deren Namen arbeiten. Wenn wir aber zuerst noch allgemein bleiben, dann besass der Transformator eine Leistung von 1100 kVA.

Wobei das nicht ganz korrekt ist, denn er konnte diese nur von der Primärwicklung auf die Sekundärspulen übertragen und jede davon hatte eine eigene Leistung erhalten. Es wird nun Zeit, dass wir die drei Spulen für die Fahrmotoren genauer ansehen.

Ich beginne mit den beiden Traktionswicklungen und die hier erwähnten Namen sind sehr wichtig. Diese waren zudem unterschiedlich aufgebaut worden. Beide hatten eine maxi-male Spannung von 450 Volt erhalten.

Jedoch war nur in einer davon eine Anzapfung für 225 Volt vorhanden. Beide wurden für die Versorgung der Anker und der Erregung der Fahrmotoren benutzt. Wir werden später diese beiden Spulen genauer ansehen.

Um den Transformator in diesem Bereich abzuschliessen, kommen wir zur dritten Wicklung. Diese Erregerwicklung besass keine Anzapfungen und hatte eine Spannung von 121 Volt erhalten. Mit dieser Spule wurde die Fremderregung der Fahrmotoren versorgt. Das erfolgte im Fahrbetrieb, aber auch wenn die elektrische Bremse des Triebzuges aktiviert wurde. Das ist auch der Grund, warum eine eigene Wicklung benutzt wurde.

Wir kommen nun zur Aufbereitung der Spannung für die Fahrmotoren, denn bei dieser musste die Leistung ja geregelt werden können. Es war kein Stufenschalter mehr vorhanden und nun kommen die beiden Traktionswicklungen in den Fokus. Die Erregerwicklung können wir vorerst ignorieren, denn sie war bei der Regelung noch nicht beteiligt. Nachfolgend werden die Spulen eins und zwei erwähnt. Bei der Wicklung eins ist die Anzapfung vorhanden.

Am Transformator waren Stromrichter mit Thyristoren angeschlossen worden. Bei jeder Wicklung gab es einen solchen. Dabei waren vier Brückenschaltungen mit Thy-ristoren aufgebaut worden.

Damit die Schreibweise etwas vereinfacht werden kann, nennen wir diese nachfolgen TH 1 bis TH 4. TH 4 war an der Erregerwicklung vorhanden und diesen werden wir vorerst nicht weiter betrachten, da er erst bei der elek-trischen Bremse wichtig wird.

Es waren keine Fahrstufen vorhanden. Jedoch wurden die Thyristoren in fünf Stufen geschaltet. Das mag etwas verwirren, wird aber schnell klar, wenn wir die erste davon ansehen.

Bei der Stufe eins wurde TH 1 an der Spule eins ange-steuert. In diesem Schritt wurde die Spannung der Fahrmotoren durch Anpassungen bei der Sperrung der Thyristoren stufenlos angepasst. Man sprach dabei von null bis 180 Grad, was dem ungehinderten Durchlass ent-sprach.

Dazu wurde die Wechselspannung mit Hilfe der Thyri-storen gleichgerichtet. Es entstand wegen der Sperr-richtung ein Wellenstrom. Von dieser noch vorhandenen Halbwelle wurde mit den Thyristoren ein Teil abge-schnitten.

Daher sprach man hier auch von einer Phasenan-schnittsteuerung. Mit der Steuerung wurde der Zeitpunkt verändert, bei den der Thyristor leitend wurde. Je nach Zeitpunkt, änderte sich die Leistung.

Bei der zweiten Stufe wurde TH 2 zugeschaltet und ebenfalls aufgesteuert. Die Spannung wurde in diesem beiden Schritten mit der Traktionswicklung mit der mittigen Anzapfung gearbeitet. Die zweite Wicklung wurde mit der Stufe drei und der Schaltung TH 3 geschaltet. Auch TH 3 wurde ohne Stufe geregelt und so die Spannung ohne Fahrstufen verändert. Die einzelnen Schritte waren daher bei der Zugkraft nicht zu bemerken.

Es fehlen uns nur noch die beiden verbliebenen Stufen. Jetzt wiederholten sich die Schritte der Stufen eins und zwei. Als Unterschied war nun einfach noch TH 3 dazu geschaltet. Nach der kompletten Aussteuerung der Thyristoren TH 1 bis TH 2 waren beide Traktionswicklungen angeschlossen. Nun betrug die den Fahrmotoren zugeführte Spannung 900 Volt und war daher doppelt so hoch, wie bei einer der beiden Wicklungen.

Jedoch gab es bei dieser Ansteuerung ein Problem. Die Schaltung sorgte dafür, dass Oberwellen entstanden. Diese liefen dem Wechselstrom entgegen und wurden durch den Transformator in die Fahrleitung übertragen. Diese mit einer hohen Frequenz arbeitenden Oberwellen, konnten mit den erzeugten Magnetfelder die Anlagen an der Strecke beeinflussen. Wegen diesen Störungen der Anlagen sprach man in dem Zusammenhang von Störströmen.

Wir haben damit eine veränderliche Spannung für die Fahrmotoren erhalten und diese wurde dem Wendeschalter zugeführt. Auch mit der neuartigen Regelung der Zugkraft konnte man auf diese Bauteile nicht verzichten. Der Grund waren die hier benötigten Fahrmotoren, denn diese mussten je nach Vorgaben anders gruppiert werden. Das betraf die Fahrrichtung, aber auch die Umgruppierung für den Betrieb mit elektrischer Bremse.

Dieser einfache Schalter wurde auf elektropneumatische Weise betrieben. Diese Lösung war nicht nur wegen der Vielfachsteuerung der Triebzüge erforderlich. Auch im Triebzug selber war zwischen den beiden Triebwagen eine Vielfachsteuerung vorhanden. Die Schaltungen selber benötigten viele Kontakte, so dass es ein schweres Bauteil war. Daher wurde jedem Drehgestell des Triebwagens ein Wendeschalter zugeschaltet.

In jedem Triebwagen waren vier Fahrmotoren parallel an-geschlossen worden. Jeder besass einen eigenen Trenn-hüpfer. Dieser trennte den Motor vom Stromkreis und das unabhängig vom Stromrichter.

Zudem konnten die Trennhüpfer auch geöffnet bleiben und so einen defekten Fahrmotor abtrennen. Der Triebzug verlor so nur einem geringen Teil bei der Zugkraft. Eine Lösung die bei modernen Triebfahrzeugen immer vorhan-den war.

Verwendet wurden Wellenstrommotoren. Diese waren von der Bauart 4 FKC 2846. Wenn wir nun die Leistungen dies-er Fahrmotoren ansehen, arbeiten wir mit den Werten für den gesamten Triebzug und somit mit acht Motoren.

Wer einen Motor wissen will muss einfach die Werte durch acht teilen. Doch nun zu den Zugkräften, denn diese wa-ren bei den Triebfahrzeugen der Eisenbahn wichtiger, als die Leistung der Motoren.

Die Fahrmotoren konnten eine Anfahrzugkraft von 190 kN erzeugen. Diese konnte jedoch nicht länger aufgebracht werden. Daher wird die Leistungsgrenze der Motoren wichtig.

Die wurde für die Dauer einer Stunde angenommen. Er-reicht wurde sie bei einer Geschwindigkeit von 81 km/h. Jetzt konnte noch eine Zugkraft von 102 kN abgerufen werden. Die Leistung an den Fahrmotoren betrug nun 2 250 kW oder 3 060 PS, wenn Sie diese Angabe bevorzugen.

Bei einem Triebzug wird nun aber die Beschleunigung wichtig, da diese Fahrzeuge keine Anhängelast mitführen. Bis zur Leistungsgrenze bei 81 km/h war ein Wert von 0.85 m/s2 vorhanden. Danach reduzierte sich die Beschleunigung auf 0.75 m/s2, was immer noch gut war. Die Höchstgeschwindigkeit wurde nach 71 Sekunden erreicht. Wobei dieser Wert natürlich auch von der Neigung der Strecke abhängig war und sich daher änderte.

Der Triebzug verfügte über eine leistungsfähige elek-trische Bremse. Dabei wurde hier eine Widerstands-bremse eingebaut. Das mag vielleicht eine Über-raschung sein, da die Schweizerischen Bundesbahnen SBB sonst immer Nutzstrombremsen verwendeten.

Als diese Einheiten gebaut wurden, war die Industrie schlicht noch nicht in der Lage bei Stromrichtern eine Lösung zu verwirklichen, die auf die Fahrleitung arbeiten konnte.

Während dem elektrischen Bremsbetrieb wurden die Erregerwicklungen der Motoren vor der gleichna-migen Spule versorgt. Dabei war auch hier ein Strom-richter vorhanden, der die Spannung stufenlos bis auf einen Wert von 121 Volt regeln konnte.

Damit wurde die elektrische Bremse mit der Erreg-ung gesteuert, was einfacher war, als mit Schalt-ungen bei den Widerständen, die nur in Stufen zuge-schaltet werden konnten.

Die in den Rotoren der Fahrmotoren erzeugte Spannung wurde den auf dem Dach montierten Bremswiderständen zugeführt und dort in Wärme umgewandelt. Für die Kühlung der Widerstände wurde der Fahrtwind benutzt. Es war daher in diesem Teil eine normale Widerstandsbremse, die auch noch funktionierte, wenn einer der Motoren abgetrennt werden musste. Daher war ein Ausfall dieser Bremse sehr selten der Fall.

Mit dem Abschluss der Traktionsausrüstung könnten wir noch einen Blick auf das Gewicht der elektrischen Ausrüstung werfen. Diese hatte ein Gewicht von gerade einmal 18 Tonnen erhalten. Jedoch war das nur möglich, wenn die Bauteile aktiv gekühlt wurden. Diesen Teil müssen wir uns nun auch noch ansehen und das erfolgt in einem eigenen Kapitel. Nur so viel seit hier erwähnt, dort gab es Unterschiede zwischen den Fahrzeugen.

 

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