Сто лет на железных дорогах России работает электротяга. Но как все начиналось?

Наука и техникаHi-Tech

От пара и лошади – к электричеству. Начала электротяги

Варгатый Иван, https://dzen.ru/vivan755

«Вольный перевод» французского электровоза Alstom PRIMA II, произведенный в Казахстане

Вот уже сто лет на железных дорогах России работает электротяга. Начиналось все с участков, России сейчас не принадлежащих, – пригородной Баку-Сабунчиской дороги и находящегося в Грузии Сурамского перевала. Свои участки с электротягой в наследство от СССР получили Казахстан, Украина, Узбекистан, Белоруссия, Абхазия. Каждая из стран пошла своим путем: Белоруссия закупает новые электровозы и электропоезда в Китае и Швеции; Казахстан построил свой завод и собирает на нем электровозы совместно с французами, а электропоезда закупает в России; Азербайджан купил несколько локомотивов у Казахстана.

И почти все государства теми или иными темпами расширяют электрифицированный полигон. В лентах мелькают новости и о закупках локомотивов, и об электрификации. А вот в сознании обывателя почему-то энергохозяйству места не находится – даже дети если и мечтают работать на железной дороге, то непременно машинистом, иногда – проводником. Работа службы Э (как еще со времен МПС кодируется в документах служба электроснабжения) остается в тени. Как и работа «шнуровиков», они же СЦБисты, или сотрудники службы Ш – сигнализации, централизации, блокировки, отвечающей за светофоры, управление стрелками и прочую автоматику управления движением. В данной серии статей восполним эти пробелы.

Реостат, стоящий в середине крыши электровоза ЧС2Т, – ящик с ленточными сопротивлениями

Начинался электротранспорт с постоянного тока. Да что транспорт – сама электротехника начиналась с постоянного тока, с опытов Вольты, Гальвани, Ампера. Пророк электричества в Новом Свете, хитрый Томас Эдисон, тоже продвигал промышленное внедрение системы постоянного тока, не гнушаясь жульничеством – достаточно вспомнить его публичные опыты с собаками. А старушка Европа в лице Н. Теслы и М.О. Доливо-Добровольского делала ставку на переменный ток, в итоге и воцарившийся в электроснабжении. Михаил Осипович, наш соотечественник, даже создал асинхронный двигатель, который, пожалуй, можно назвать царем электродвигателей – простейший и надежный, он применяется на всем – от холодильников до прокатных станов. И он работает на переменном токе.

Казалось бы, двигатель с такими качествами незаменим на транспорте. Сейчас действительно все к этому идет семимильными шагами, многие зарубежные компании выпускают подвижной состав лишь с асинхронными тяговыми электродвигателями (ТЭД). Но в начале XXI века есть то, чего не было в конце XIX – начале XX: надежные и недорогие преобразователи частоты и числа фаз. Асинхронный двигатель при всех своих достоинствах развивает достаточный на транспорте крутящий момент лишь при трехфазном питании. А три фазы на локомотив подать сложно. И с регулированием проблемы: при питании напрямую от сети «асинхронник» устойчиво работает лишь на одной скорости, что приемлемо для холодильника, но совершенно нереально для локомотива.

Поэтому на электрическом транспорте прочно занял позиции коллекторный двигатель, который можно регулировать способом, описанным еще у А.С. Новикова-Прибоя в «Цусиме», – реостатом, то есть сопротивлением, ограничивающим ток. Остается лишь подвесить контактный провод, подать в него «плюс», рельсы подключить к «минусу» – и электрическая железная дорога готова. Однако каждый пункт ставит свои вопросы.

Самый очевидный: какое использовать напряжение? Изоляция обмоток двигателей на закате «серебряного века» была квелой, обычно – хлопчатобумажной, больших напряжений не держала, особенно если отсыреет. А сырости на транспорте хватает. Кроме того, коллектор двигателя – непрерывно работающий переключатель, превращающий постоянный ток в переменный для питания витков обмотки якоря, на нем постоянно идет процесс дугогашения – разрыва тока между щеткой и пластиной. Каково гасить дугу при напряжении в десятки и сотни тысяч вольт – можно посмотреть на видеороликах про работу выключателей подстанций.

На коллекторе напряжения на порядки скромнее – подведенное к щеткам напряжение поровну делится между пластинами коллектора, находящимися между щетками1, это напряжение называется межламельным. Если посчитать число пластин, находящихся между щетками, у электродрели либо кофемолки, и поделить на него напряжение сети (220 вольт), то получается порядка 20–30 вольт. При малых токах двигатель приемлемо работает и при бóльшем межламельном напряжении, для тяжелых же условий, в которых трудятся тяговые двигатели, много будет и 30 В.

1. В реальности из-за искажения магнитного потока, так называемой реакции якоря, напряжения распределяются неравномерно, ухудшая коммутацию. Подробнее об этом рассказано на дзен-канале автора в цикле «Труженик электродвигатель»

Якорь тягового двигателя электровоза весит до двух тонн, и основная доля в этой массе – электротехническая сталь и медь

Можно забежать вперед и заглянуть в двигатели поздних советских электровозов. ТЭД электровоза ВЛ10 рассчитан на номинальное напряжение 1500 вольт, на его коллекторе 525 пластин, электровоза ВЛ80 – на 950 вольт, там 384 пластины. На обоих двигателях 6 групп щеток, примерно 8% пластин перекрывается щетками: под щетками между пластинами напряжения нет. Делим 525 на 6, на получившееся число пластин делим 1500 вольт и добавляем 8%. Получается 18,5 вольт. На ВЛ80 – 16 вольт. Довольно комфортные условия коммутации, если закрыть глаза на то, что тяговый двигатель работает в условиях тряски, запыленности, брызг воды и снега, которые здорово укорачивают электромашине жизнь.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Пять ошибок Пять ошибок

Как Брут из властителя Рима превратился в государственного преступника?

Дилетант
«Месье поправляет пенсне» «Месье поправляет пенсне»

История очков, настоящий исторический детектив

Зеркало Мира
Стрит-арт полушепотом Стрит-арт полушепотом

Артем Филатов: ботаническая философия

Weekend
Стоматолог Блюмкин рассказал, какие гаджеты для зубов нужно приобрести каждому Стоматолог Блюмкин рассказал, какие гаджеты для зубов нужно приобрести каждому

Актуальные гаджеты для гигиены полости рта — советует стоматолог

ТехИнсайдер
«Один шаг, и ты стал частью какой-то мутной схемы»: рассказ читателя о знакомстве с даркнетом «Один шаг, и ты стал частью какой-то мутной схемы»: рассказ читателя о знакомстве с даркнетом

DarkNet: как люди в него попадают и почему застревают там?

Psychologies
Название для смерти Название для смерти

Какие слова и понятия возникли во время Первой мировой войны

Weekend
Биоритмы: что это такое, на что влияют, как наладить Биоритмы: что это такое, на что влияют, как наладить

Учимся быть чуткими к биологическим часам и разбираемся, как наладить режим

РБК
«В Орду! В Орду!» «В Орду! В Орду!»

Россия зачиналась в скопидомном сундуке Ивана Калиты

Дилетант
Первый премьер императорской России Первый премьер императорской России

Деяния Витте: сталь Транссиба и сохранение русского Дальнего Востока

Знание – сила
Лесото обладает самым высоким уровнем самоубийств в мире! Вот где расположена эта страна Лесото обладает самым высоким уровнем самоубийств в мире! Вот где расположена эта страна

В Лесото наблюдается один из самых высоких уровней самоубийств в мире

ТехИнсайдер
Что такое «фанфляция», или почему у вас так мало денег на банковской карте Что такое «фанфляция», или почему у вас так мало денег на банковской карте

«Фанфляция» — на чем строится современная культура потребления

Psychologies
Большая маленькая Риз Уизерспун Большая маленькая Риз Уизерспун

Кто еще готов шутить про глупых маленьких блондинок?

Караван историй
Не морем единым Не морем единым

Мы предлагаем разнообразить досуг интересными экскурсиями в Краснодарском крае

Лиза
Согласование времен Согласование времен

Как в средневековой Европе измеряли и воспринимали время

Вокруг света
Запуск 6G возможен к 2030 году: эксперт назвал время появления связи шестого поколения Запуск 6G возможен к 2030 году: эксперт назвал время появления связи шестого поколения

Готов ли мир к переходу на связь шестого поколения?

ТехИнсайдер
«Как я разденусь?»: 8 неочевидных причин, которые мешают достичь оргазма «Как я разденусь?»: 8 неочевидных причин, которые мешают достичь оргазма

Что мешает вам получать удовольствие от близости с любимым человеком?

Psychologies
Сколько и как сегодня зарабатывают автомеханики в России Сколько и как сегодня зарабатывают автомеханики в России

Как разбогатеть, работая автомехаником в сервисном центре

РБК
«Швабе» о человеческом капитале: «От нашей работы с людьми зависит успех компании» «Швабе» о человеческом капитале: «От нашей работы с людьми зависит успех компании»

О том, как с непростой ситуацией кадрового голода справляется холдинг «Швабе»

ФедералПресс
Что сделать, чтобы мужчина был с вами счастлив и дорожил отношениями Что сделать, чтобы мужчина был с вами счастлив и дорожил отношениями

Глава из книги Виктора Богомолова «Чего хотят мужчины»

Psychologies
Быстро и без печальных последствий: как погладить рубашку, чтобы выглядеть как с иголочки Быстро и без печальных последствий: как погладить рубашку, чтобы выглядеть как с иголочки

Как перестать тратить часы и научиться гладить рубашки всего за пять минут

ТехИнсайдер
Что общего у бикини и атомной бомбы? Что общего у бикини и атомной бомбы?

Как связаны картины Дали, атомная бомба и бикини?

ТехИнсайдер
Роботы и инвесторы Роботы и инвесторы

Минпромторг предлагает новый вид специальных инвестиционных контрактов

Монокль
Новая смена Новая смена

Как помочь детям адаптироваться в незнакомом классе и не нажить проблем

Лиза
Удаляют себе ногти на ногах! Вот на какие жертвы идут бегуны Канады ради победы Удаляют себе ногти на ногах! Вот на какие жертвы идут бегуны Канады ради победы

Профессиональные спортсмены подвергают свои тела экстремальным практикам

ТехИнсайдер
«Все есть копия» «Все есть копия»

Как китайцы начинают работать над новым дизайном этого мира

Правила жизни
Проблемы военной безопасности и стабильности в регионе Ближнего и Среднего Востока Проблемы военной безопасности и стабильности в регионе Ближнего и Среднего Востока

Ближний и Средний Восток по ряду причин изобилуют нюансами политики

Обозрение армии и флота
Парадокс Спящей красавицы Парадокс Спящей красавицы

Возможно ли впасть в оцепенение на столетие и потом вернуться к жизни?

Вокруг света
Никогда не сдавайся: атлеты, которые шли к олимпийскому золоту дольше всех Никогда не сдавайся: атлеты, которые шли к олимпийскому золоту дольше всех

Спортсмены, которые десятилетиями шли к победе на Играх

Forbes
«Идущая впереди»: как художница Кэролайн Уэлдон защищала права индейцев севера «Идущая впереди»: как художница Кэролайн Уэлдон защищала права индейцев севера

Как художница-эмигрантка стала секретарем вождя

Forbes
5 способов «застраховаться» от развода 5 способов «застраховаться» от развода

Что необходимо делать супругам, чтобы гарантированно укрепить свой брак?

Psychologies
Открыть в приложении