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

Испанские авианосцы на мировом рынке Испанские авианосцы на мировом рынке

Что помогло определиться с основными требованиями к универсальному авианосцу

Наука и техника
Эксперты заявили, что моральные ценности людей зависят от времени года! Интересные факты Эксперты заявили, что моральные ценности людей зависят от времени года! Интересные факты

«Сезонность» моральных ценностей может влиять на политику

ТехИнсайдер
«Общий ИИ будет умнее лауреата Нобелевской премии» «Общий ИИ будет умнее лауреата Нобелевской премии»

Визионеры — о том, как технологии изменят нашу жизнь

РБК
10 признаков того, что вы недостаточно заботитесь о себе 10 признаков того, что вы недостаточно заботитесь о себе

Сигналы, которыми организм дает понять, что он на грани истощения

Psychologies
Их разыскивает… Их разыскивает…

Кто, по мнению несогласных с официальной версией, мог убить Кеннеди?

Дилетант
«Гуслица»: творческая усадьба на территории мануфактуры «Гуслица»: творческая усадьба на территории мануфактуры

Вдали мегаполиса энтузиасты развивают на историческом месте новую арт-резиденцию

Psychologies
Сербская литиевая драма Сербская литиевая драма

Руководство Сербии дало добро на разработку крупного месторождения лития

Монокль
Как диета с ограничением калорий влияет на рак Как диета с ограничением калорий влияет на рак

Как диета, имитирующая голодание, влияет на здоровые и раковые клетки организма?

ТехИнсайдер
«Платонов всегда будет современным и никогда не будет актуальным» «Платонов всегда будет современным и никогда не будет актуальным»

Платонов — один из важнейших не только прозаиков, но и мыслителей XX века

Знание – сила
Со своим вкусом Со своим вкусом

Как придать уксусу или соли необычный вкус без особых усилий

Bones
Как отозвать персональные данные и зачем это нужно Как отозвать персональные данные и зачем это нужно

Как отозвать согласие на обработку персональных данных и когда это не получится

CHIP
Людмила Вебер: Нажимается кнопочка «выкл» — и ты оказываешься в полной темноте, в которой надо как-то учиться жить Людмила Вебер: Нажимается кнопочка «выкл» — и ты оказываешься в полной темноте, в которой надо как-то учиться жить

Художница Людмила Вебер — о том, что она пережила по ту сторону решетки

СНОБ
Незаменимая лимфа Незаменимая лимфа

Лимфатическая система – зачем она нужна нам и какова ее функция в организме?

Зеркало Мира
Союз спасения: как «Дэдпул и Росомаха» вернули киновселенную Marvel к жизни (или нет) Союз спасения: как «Дэдпул и Росомаха» вернули киновселенную Marvel к жизни (или нет)

«Дэдпул и Росомаха»: фестиваль фансервиса в мультивселенной безумия

Правила жизни
Рескиллинг как новая норма Рескиллинг как новая норма

Почему набирает обороты тренд на переобучение сотрудников

РБК
«Лучшее решение — блокировка сайтов с незарегистрированными БАДами» «Лучшее решение — блокировка сайтов с незарегистрированными БАДами»

Хакан Эртюрк о трендах и регулировании российского рынка БАДов

РБК
10 фильмов фестиваля «Докер» 10 фильмов фестиваля «Докер»

Самые интересные фильмы из разных программ фестиваля «Докер»

Weekend
Чай по всем канонам Чай по всем канонам

Как приготовить правильный чай и что при этом важно не упустить из виду

КАНТРИ Русская азбука
Идеальный секс проходит 7 стадий — а у вас нигде нет сбоя? Идеальный секс проходит 7 стадий — а у вас нигде нет сбоя?

Почему может произойти сбой на том или ином из этапов сексуального цикла?

Maxim
Как поймать северное сияние и сфотографировать его: по этим 4 шагам даже школьник сделает классные снимки Как поймать северное сияние и сфотографировать его: по этим 4 шагам даже школьник сделает классные снимки

Как, наконец, увидеть это злосчастное сияние?!

ТехИнсайдер
Скажи мне, кто твой друг Скажи мне, кто твой друг

Национальные парки, экофермы, питомники с редкими животными: топ-12 таких мест

2Xplore
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
Евгений Добаев: «Наш искусственный интеллект будет сильнее хакерского» Евгений Добаев: «Наш искусственный интеллект будет сильнее хакерского»

Уровень киберзащищенности организаций растет, но не так быстро, как хотелось бы

РБК
Ксения Таран: «Благодарна Касаткиной, Бурдонскому, Чурсиной за то, что преподали мне свои уроки!» Ксения Таран: «Благодарна Касаткиной, Бурдонскому, Чурсиной за то, что преподали мне свои уроки!»

Театр — это живой организм: как ты к нему относишься, так он и отвечает

Коллекция. Караван историй
Приписываемые епископу Теодомиро останки действительно принадлежали средневековому мужчине Приписываемые епископу Теодомиро останки действительно принадлежали средневековому мужчине

Ученые исследовали останки, которые могли принадлежать епископу Теодомиро

N+1
«Изменилось только название» «Изменилось только название»

Андрей Пантюхов о том, чего стоило компании расставание с бывшим владельцем

РБК
Советы от разработчиков: 5 способов помочь ребенку избавиться от игровой зависимости Советы от разработчиков: 5 способов помочь ребенку избавиться от игровой зависимости

Как заинтересовать ребенка чем-то кроме компьютерных игр?

ТехИнсайдер
Как избавиться от чувства вины и стыда? Объясняет психолог Как избавиться от чувства вины и стыда? Объясняет психолог

Что скрывают за собой стыд и вина? Стоит ли избавляться от этих чувств?

VOICE
Как появилась любовь с точки зрения эволюции: мнение биолога Ирины Якутенко Как появилась любовь с точки зрения эволюции: мнение биолога Ирины Якутенко

Как природа помогает парам укреплять связь?

Psychologies
Баклуши бить Баклуши бить

Кто из нас не мечтал хоть разок побить баклуши?

КАНТРИ Русская азбука
Открыть в приложении