Die elektrische Beleuchtung von Eisenbahnfahrzeugen

— Geschichtlicher Rückblick.- I. Die Beleuchtung von Eisenbahnwagen mit Achsgenerator und Batterie.- Durchgehende Zugbeleuchtung.- Einzelwagenbeleuchtung.- Bestandteile der elektrischen Beleuchtungsanlage.- A. Der elektrische Akkumulator für die Beleuchtung von Eisenbahnfahrzeugen.- Allgemeines.- Der Akkumulator als Sekundärelement.- Sein prinzipieller Aufbau.- 1. Der Bleiakkumulator.- a) Chemischer Vorgang.- Der chemisch-elektrische Vorgang bei Entladung und Ladung.- Gasentwicklung.- Allgemeines über Entlade- und Ladespannung.- Entlade- und Ladestrom.- Kapazität in Ah.- Wirkungsgrad in Ah und Wh.- b) Bauarten des Bleiakkumulators.- Zellen mit positiven Großoberflächenplatten (Gro).- Zellen mit positiven Panzerplatten (Pz).- Zellen mit Gitterplatten (Gi undGis).- Zellenaufbau.- betriebliche Eigenschaften.- Lebensdauer der Platten.- Gewicht und Raumbedarf je eingebaute kWh.- Einbau der Zellen in die Batterietröge.- c) Physikalische Eigenschaften des Bleiakkumulators.- Batterie in Ruhe.- Ruhespannung, abhängig vom spezifischen Gewicht und der Temperatur der Füllflüssigkeit.- Klemmenspannung, abhängig von der Diffusion zwischen der inneren und äußeren Säure.- Innerer Widerstand der Zelle.- Batterie-Entladung.- Entladespannung bei verschieden hohem Entladestrom.- Entladeschlußspannung.- zu tiefe Entladung.- Entladezustand, erkennbar an dem Sinken des spezifischen Gewichtes der Säure.- Entladestrom bei Zuglicht-Batte- rien.- Erholungserscheinung der Batterie nach abgebrochener Entladung.- Batterie-Ladung.- Spannungsanstieg.- Grenzspannung bei Beginn der Gasentwicklung.- Weiterladen mit verminderterLadestromstärke.- Ladeschlußspannung.- Ladezustand, erkennbar an dem Steigen des spezifischen Gewichtes der Säure.- Schnelladung.- Gasentwicklung.- Entlüftung des Laderaumes und des Batteriebehälters.- d) Erkennen von Batterieschäden.- Sulfatierung, ihre Ursache und Verhütung.- Schlammbildung.- Kurzschluß in der Zelle.- Verunreinigung der Füllflüssigkeit und deren Folgen.- VDE-Vorschriften für die Schwefelsäure und das destillierte Wasser.- e) Beurteilung des Bleiakkumulators im Hinblick auf seine Verwendung für Zugbeleuchtung.- Mechanische und elektrische Beanspruchung.- Eignung für die verschiedenen Fahrzeuge.- 2. Der Stahlakkumulator.- a) Bauarten des Stahlakkumulators.- Mckeleisen-Zelle.- Mckelcadmium-Zelle.- Die positive Taschenplatte oder Röhrchenplatte.- Die negative Elektrode.- Aufbau der Zelle.- Zellengefäß mit großem Elektrolytraum.- b) Chemischer Vorgang.- Verhalten des Elektrolyten.- spezifisches Gewicht der Lauge.- Erneuerung der Lauge.- c) Einbau der Zellen.- Batterieträger.- Aufteilung der Zellenzahl.- Isolierter Einbau.- Zellenverbindung.- d) Unterbringung der Batterie unter dem Eisenbahnwagen.- Holzbehälter.- Eiserner Behälter.- Isolierung der Batterie durch Isolierplatten vom Behälterboden.- e) Physikalische Eigenschaften des Stahlakkumulators.- Ruhespannung.- Entladestrom, Entladezeit.- mittlere Ent- ladeschlußspannung.- tiefe Entladung.- Ladestrom, Ladezeit.- Ladeschlußspannung.- Beschleunigte Ladung.- Temperatur des Elektrolyten.- Eignung des Mckelcadmium-Akku- mulators für Zuglichtanlagen.- f) Vor- und Nachteile des Stahlakkumulators.- Hohe Belastbarkeit.- Mechanische Festigkeit.- Keine Sulfatierung.- Einfache Wartung.- Lebensdauer.- Wirkungsgrad.- Wahl der Zellenzahl.- 3. Keine Batteriebeleuchtung.- Ladung der Batterie auf dem Bahnsteig.- Aufladung der Batterie in einer ortsfesten Ladestelle im Austauschverfahren.- Vor- und Nachteile.- Notbatterie bei Betriebsstörung der Lichtanlage.- Reine Batteriebeleuchtung bei der italienischen Staatsbahn.- 4. Batterieladestelle und -Instandsetzungswerkstatt.- Batteriepilege.- Ladeumformer.- Lade-Trockengleichrichter.- Beschaffenheit des Lade- und Instandsetzungsraumes.- Trennung der Räume für Blei- und Stahlbatterie.- Ausstattung des Instandsetzungsraumes mit den nötigen Einrichtungen.- Spezialwerkzeuge.- Schutzkleidung.- Sanitäre Schutzmaßnahmen.- B. Achsgenerator.- Allgmeines.- Vorteil der Freizügigkeit.- Betriebsbedingungen, denen eine Beleuchtungsanlage mit Achsantrieb entsprechen muß.- 1. Antriebe.- a) Riemenantrieb.- Vor- und Nachteile.- Aufhängung des Achsgenerators am Drehgestell oder am Wagenuntergestell.- Riemenspannung allein durch Generatorgewicht oder mit Unterstützung einer Spannfeder.- selbsttätige Riemenspannvorrichtung der DB für Generator am Drehgestell oder Untergestell.- Angaben über Riemenvorspannung, Riemengeschwindigkeit, Abmessungen und Qualität des Riemens.- Riemenverbinder.- Generator-Riemenscheibe.- Achsriemenscheibe.- Antrieb durch Spezialflach- riemen (Siegling-Riemen).- Generatoraufhängung und Riemenspannvorrichtung durch Gummidrehfeder.- Gummikeilriemen.- b) Wahl des Übersetzungsverhältnisses.- Drehzahlbereich des Achsgenerators.- Einschalt- und niedrigste Vollastdrehzahl.- Höchstdrehzahl.- Kennlinien (Generatordrehzahl/Zuggeschwindigkeit).- c) Kardanantrieb.- Seitlicher Achsbuchsantrieb: Bauart BBC, Bauart GEZ/SSW, Bauart Pintsch.- Generator am Wagenkasten aufgehängt.- Mittelkardanantrieb mit Mehrfachkeilriemen kombiniert.- Mittelkardanantrieb mit Getriebe auf der Laufachse, Bauart Spicer.- d) Tatzlagergenerator mit Stirnradantrieb, Bauart GEZ/SSW.- Konstruktionsbeschreibung.- Betriebserfahrung.- 2. Selbstregelnder Achsgenerator.- Generator mit einer das Feld schwächenden Hauptstromwicklung— Generator durch Riemenschlupf geregelt.- Drei-Bürsten-Gene- rator.- Querfeldgenerator: Beschreibung der entstehenden Felder und des selbsttätigen Regelvorganges auf Konstantstrom.- Kennlinien des Querfeldgenerators.- Stromregelnde Bauart GEZ mit Querfeldgenerator, ihre Anwendung für durchgehende Zugbeleuchtung auf Nebenbahnen.- Stromregelnde Bauart GEZ mit Doppelbatterie.- Zuglichtsystem Mather & Platt mit Querfeldgenerator.- 3. Achsgenerator mit elektromechanischem Feldregler.- Freikommutierende Nebenschlußmaschine mit drehbarer Bürstenbrücke.- Wahl der Betriebsspannung.- Wendepol-Maschine für hohe Leistung.- Mechanischer Polwechsler.- Elektrischer Polwechsler.- C. Reglergerät.- Allgemeines.- Aufgaben des Reglergerätes.- 1. Der Kohleregler.- Regelvorgang.- Bauart Safety.- Bauart ASEA.- Bauart STONE.- Reglergeräte Bauart Pintsch.- Kohlenetzregler als Zusatzgerät.- Kohlelampenregler GEZ.- 2. Der Stufenkontaktregler.- Bauart DICK mit Quecksilberregler.- Bauart BBC.- Bauart EVR.- Spannungsregelnde Bauart GEZ.- 3. Der Schwingkontaktregler.- Regler für Kleinlichtanlage (Bauart Bosch).- Bauart Dick (ÖSSW).- D. Prüfen und Messen an Zugbeleuchtungsanlagen.- 1 Prüfstand.- Bedingungen, denen ein ortsfester Prüfstand entsprechen muß.- Leonardsatz oder Drehstrom-Kommutatormotor für den Antrieb.- Meßtafel.- 2. Fahrbarer Antriebsmotor.- Antriebsmotor auf Fahrgestell und für die Aufstellung unter dem Wagen geeignet.- 3. Strom- und Spannungsmessungen auf Probefahrt.- Anschluß der Meßinstrumente an das Reglergerät.- Meßkoifer.- Probefahrtbericht.- 4. Graphische Ermittlung des Lade Verlaufes.- a) Fahrdiagramm.- b) Batterie-Regler-Diagramm.- c) Diagramm des Ladeverlaufes.- E. Magnetische Regelung für Zugbeleuchtung.- Allgemeines.- Frühere Bestrebungen, Lichtanlagen ohne mechanische Regler und Schalter zu bauen.- 1 Prinzip der magnetischen Regelung.- 2. Lichtanlage mit Drehstromgenerator.- 3. Lichtanlage mit Gleichstromgenerator.- II. Fluoreszenzbeleuchtung in Eisenbahnfahrzeugen.- 1. Die Leuchtstofflampe für Niederspannung.- Entladungsvorgang.- Konstruktive Einzelheiten.- Eignung der Leuchtstofflampe für die Beleuchtung von Eisenbahnfahrzeugen.- a) Leuchtstofflampe für Wechselstrom.- Vorschaltdrossel.- Schaltanordnung mit Glimmstarter.- Anordnung mit Schnellzündung.- b) Leuchtstofflampe für Gleichstrom.- Stabilisierungswiderstand.- Druckknopf-Schaltung für Zünden und Löschen.- c) Vor- und Nachteile.- Technische Vergleichswerte.- 2. Gleichstrom — Wechselstromumformung.- a) Umformer.- Motorgenerator.- Einankerumformer.- Möglichkeit der Regelung.- Zulässiger Spannungsbereich.- b) Wechselrichter.- Schwingwechselrichter.- Turbowechselrichter.- Aufbau und Wirkungsweise desselben.- Kurvenform des abgegebenen Wechselstromes.- Beschaltung mit Siebdrossel und Kondensator.- Wirkungsgrad.- Betriebliche Eigenschaften.- c) Schutz der Leuchtstofflampe vor Unterspannung.- Minimalspannungsrelais.- Schaltung und Wirkungsweise desselben.- Schalttafel.- d) Anordnung der Leuchten.- Bauart der Leuchten.- Innenausstattung von Reisezug- und Bahnpostwagen.- Hochspannungsleuchtröhren für Leuchtband.- III. Beleuchtung mit Turbogenerator auf der Dampflokomotive.- a) Lok-Beleuchtung.- Aufbau und Arbeitsweise des Turbogenerators.- Anordnung der Beleuchtung auf Lokomotive und Tender.- Leitungsverlegung.- b) Durchgehende Zugbeleuchtung mit Turbogenerator.- Turbogenerator größerer Leistung.- Batterie im Packwagen.- Durchgehende Kupplungsleitung.- Schaltgeräte.- IV. Beleuchtung von elektrischen Lokomotiven, Oberleitungs- und Verbrennungstriebwagen.- 1. Beleuchtung von elektrischen Lokomotiven.- Wechselstrom-Gleichstromumformer mit Reglergerät und Batterie.- Transformator, Trockengleichrichter und Batterie.- 2. Beleuchtung von Oberleitungstrieb wagen.- Bei Wechselstrombahnen Stromquelle ähnlich wie 1.- Bei Gleichstrombahnen Stromentnahme für die Beleuchtung aus der Fahrleitung, aber auch Motorgenerator mit Reglergerät und Batterie.- 3. Beleuchtung von Verbrennungstriebwagen.- Lichtgenerator am Verbrennungsmotor angebaut, dazu Regler und Batterie.- Beleuchtungsstrom von einem Hilfsgenerator abgezweigt (bei elektrischer Kraftübertragung).- V. Luftheizungs- und Klimaanlagen in Eisenbahnfahrzeugen.- 1. Dampf-elektrische Luftheizung und Belüftung.- Allgemeines.- Heizung im Winter.- Lüftung im Sommer.- Regelung und Steuerung.- Dampfbetrieb.- Elektrischer Betrieb.- Feuerlufterhitzer mit ölbrenner.- Vorteile der Luftheizung.- Stromentnahme aus der Beleuchtungsanlage.- 2. Klimaanlage in Eisenbahnfahrzeugen.- Aufgaben und Anwendungsmöglichkeiten der Klimaanlage.- Arbeitsweise der Kälteanlage.- Kältemittelverdichter.- Kältemittel „Frigen“.- Kältemittelverfiüssiger.- Klimadacheinheit.- Selbsttätige Regelung durch Thermostate.- Kälteleistung und Energiebedarf der Klimaanlage bei Kühlbetrieb.- Energie von dem Achsgenerator und der Batterie.- Aussicht für Einführung der Klimaanlagen.- Klimaanlagen in Triebwagen und Triebzügen.- Gliedertriebzüge mit zentraler Stromversorgung.- VI Anhang.- A. Grundformeln der Elektrotechnik und Tabellen.- 1. Elektrotechnische Einheiten.- 2. Ohmsches Gesetz.- 3. Elektrische Leistung.- 4. Spannungsabfall bei Mederspannungsleitungen.- 5. Zulässige Belastung von isolierten Kupferleitungen.- 6. Spezifischer Widerstand, Temperaturkoeffizient und Leitfähigkeit verschiedener Stoffe.- B. Lichttechnik.- 1. Lichtstärke (cd).- 2. Lichtstrom (Im).- 3. Beleuchtungsstärke (Ix).- 4. Leuchtdichte (sb und asb).- 5. Arten der Lichtquellen: Tageshcht elektrische Lichtquellen.- a) Glühlampe.- b) Leuchtstofflampe.- 6. Einbau der Lichtquelle.- Zweck einer Leuchte.- Reflektions-, Absorbtions- und Transmissionsgrad sowie Streuvermögen von Baustoffen und Anstrichen.- Lichtverteilungskurve einer Leuchte.- 7. Wahl der Beleuchtungsstärke.- Allgemein- und Platzbeleuchtung.- Beleuchtungsstärke in Eisenbahnwagen.- Beleuchtungsmesser.- 8. Richtlinien für die Projektierung einer Innenraumbeleuchtung.- Berechnungsbeispiel.- C. Strom wärme für Koch- und Heizzwecke.- 1. Wärmeeinheiten.- 2. Erwärmung von Wasser.- D. Technische Angaben über Zugbeleuchtung.- 1. Achsgenerator und Antrieb.- a) Wahl der Spannung und Leistung des Generators sowie der Kapazität der Batterie.- b) elektrische Daten und Gewichte der gebräuchlichen Lichtgeneratoren für Zugbeleuchtung.- c) Prüfvorschriften.- VDE-Vorschriften für Lichtmaschinen.- Klemmenbezeichnungen.- d) Geschwindigkeitsschätzung auf der Eisenbahnfahrt.- e) Berechnung verschiedener Größen am Generator.- f) Angaben über den Riemenantrieb.- 2. Reglergeräte.- Elektrische Daten.- Abmessungen und Gewichte für.- a) Kohleregler.- b) Stufenkontaktregler.- c) Schwingkontaktregler.- d) Apparate- und Schaltkasten für Querfeldgenerator (GEZ).- 3. Batterien für Zugbeleuchtung.- Kapazität in Ah.- Lade- und Entladestrom.- Abmessungen und Gewichte für.- a) Bleiakkumulator mit Großoberflächen- Platten Type Gro.- b) Bleiakkumulator mit positiven Panzerplatten Type Pz.- c) Stahlakkumulator mit positiven und negativen Taschenplatten der Type Ni-Cad.- d) Batteriebehälter (Holzbauart).- e) Zubehör zum Batteriebehälter.- 4. Umformer und Wechselrichter.- Elektrische Daten.- Abmessungen und Gewichte für.- a) Ein- anker-Umformer.- b) Motorgenerator.- c) Turbowechselrichter.- 5. Beleuchtungsinstallation in Eisenbahnwagen.- Leitungen unter dem Wagen und im Wagen.- Lichthauptschalter.- Abteilschalter.- Lichtstromkreise.- Anzahl der Lampen für D-Zugwagen mit Glühlampen sowie für D-Zug- und Reisezugwagen mit Leuchtstofflampen.- Leitungsplan.- Verschiedene Installationsteile.- Firmenverzeichnis.