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

Охота на алгоритм Охота на алгоритм

Способна ли машина заменить человека в самых важных ему областях деятельности

Правила жизни
Как снимали эротические эпизоды третьего сезона «Бриджертонов»: секреты координатора интимных сцен Как снимали эротические эпизоды третьего сезона «Бриджертонов»: секреты координатора интимных сцен

Секс отлично продается, и это, несомненно, стало частью успеха «Бриджертонов»

VOICE
Как безопасно провести важный разговор: 7 шагов Как безопасно провести важный разговор: 7 шагов

Что делать с нарушенными обещаниями, обманутыми ожиданиями?

Psychologies
Что такое дроссельная заслонка, за что она отвечает и как работает Что такое дроссельная заслонка, за что она отвечает и как работает

Дроссельный узел – один из важнейших элементов управления двигателя

РБК
Ресторан на магазинной полке: как устроено производство готовой еды Ресторан на магазинной полке: как устроено производство готовой еды

Ресторан на магазинной полке: как производится готовая еда для «Перекрестка»

СНОБ
По грибы, по ягоды: как выбрать сушилку для овощей и сохранить урожай По грибы, по ягоды: как выбрать сушилку для овощей и сохранить урожай

Никаких больше уксусных закаток и баклажанной икры — выбираем сушилку для овощей

ТехИнсайдер
Фиаско Илона Маска Фиаско Илона Маска

Почему не сработала идея вакуумного транспорта – гиперлупа?

ТехИнсайдер
Олимпиада и секс: зачем делают картонные кровати и правда ли спортсмены устраивают оргии Олимпиада и секс: зачем делают картонные кровати и правда ли спортсмены устраивают оргии

Вы могли не знать, но секс и Олимпийские игры обитают в одной системе координат

Maxim
Хайям Аминов: «Наша задача — изучить всю Енисейскую Сибирь» Хайям Аминов: «Наша задача — изучить всю Енисейскую Сибирь»

Хайям Аминов о карьере, бизнесе, сибирских продуктах и душе

Bones
Пора лезть на стену Пора лезть на стену

Паркур от первого лица

Men Today
Николай Горинович: изуродованный революционер, ставший праведником Николай Горинович: изуродованный революционер, ставший праведником

Николай Горинович был революционером, которого пытались убить его же соратники

СНОБ
Тяжба дяди Дреда Тяжба дяди Дреда

История афроамериканца Дреда Скотта, который пытался оспорить свои права в суде

Дилетант
В кадре В кадре

Это интервью мы записывали с актрисой Анастасией Красовской в Нижнем Новгороде

OK!
Заметая инфобез под ковер: как крупные сервисы проявляют безразличие к уязвимостям Заметая инфобез под ковер: как крупные сервисы проявляют безразличие к уязвимостям

Почему бизнес настолько халатно относится к информационной безопасности?

Forbes
6 форматов дружбы между мужчиной и женщиной: мнения сторон 6 форматов дружбы между мужчиной и женщиной: мнения сторон

Дружба между мужчиной и женщиной: не фасад ли это для подтекстов?

Psychologies
Zventa Sventana: мы часто становимся жертвами плагиата Zventa Sventana: мы часто становимся жертвами плагиата

Разговор о современном фолке — интервью с Zventa Sventana

СНОБ
Как установить приложения на телевизор со Smart TV Как установить приложения на телевизор со Smart TV

Как правильно установить стороннюю программу на телевизор?

CHIP
Искусственный интеллект за кадром: как цифровые сотрудники меняют правила игры Искусственный интеллект за кадром: как цифровые сотрудники меняют правила игры

Кто такие цифровые сотрудники, как они влияют на бизнес?

Forbes
«Может быть, это судьба?»: почему дейтинг-приложения — опасный способ сбежать от одиночества «Может быть, это судьба?»: почему дейтинг-приложения — опасный способ сбежать от одиночества

Как понять, убийца ли тот, с кем вы познакомились в приложении для знакомств?

Psychologies
Куда уходят кадры: проблема «атомных городов» Куда уходят кадры: проблема «атомных городов»

Как обстоит ситуация с привлечением сотрудников в «атомных» ЗАТО

ФедералПресс
5 причин посмотреть новый фильм «Ворон» 2024 года 5 причин посмотреть новый фильм «Ворон» 2024 года

«Ворон»: получилась ли новая экранизация комикса удачной?

Maxim
Три митрополита Три митрополита

Роль церкви в период правления Ивана Калиты

Дилетант
Новые школьные проекты: фармакология и терапия дислексии Новые школьные проекты: фармакология и терапия дислексии

Работы школьников, обратившие на себя внимание авторитетных специалистов

Наука и техника
Комариная охота: как выбрать фумигатор и облегчить себе жизнь? Комариная охота: как выбрать фумигатор и облегчить себе жизнь?

Что нужно учитывать при выборе фумигатора?

ТехИнсайдер
Винодельня, одежда и веганский ресторан: как Новак Джокович заработал $340 млн Винодельня, одежда и веганский ресторан: как Новак Джокович заработал $340 млн

Бизнес-проекты великого теннисиста Новака Джоковича

Forbes
7 практик для замедления и осознанности на каждый день 7 практик для замедления и осознанности на каждый день

Практики, которые помогут сделать размеренность естественной частью жизни

Psychologies
Светятся в темноте и разрушают сперматозоиды! Вот какие бывают презервативы: интересные факты Светятся в темноте и разрушают сперматозоиды! Вот какие бывают презервативы: интересные факты

Существует множество видов презерватива, у каждого типа есть свои плюсы и минусы

ТехИнсайдер
«И Канье приедет»: что происходит с русской музыкой и что с ней будет дальше? «И Канье приедет»: что происходит с русской музыкой и что с ней будет дальше?

Почему музыкальные жанры окончательно размылись и за чем идет слушатель

Правила жизни
20 советов 20 советов

Советы тренеров со всего мира о том, как привести себя в форму

Men Today
Ярких летучих мышей из Азии начали истреблять ради изготовления украшений Ярких летучих мышей из Азии начали истреблять ради изготовления украшений

На онлайн-площадках в большом количестве торгуют украшенными гладконосами

N+1
Открыть в приложении