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

«Багров – убийца, который покрошил за брата пол-Петербурга» «Багров – убийца, который покрошил за брата пол-Петербурга»

Артем Быстров о 1990-х и перевоплощении в таежного охотника

Правила жизни
«Хороших девочек не убивают»: легкий детектив о юной сыщице с Эммой Майерс «Хороших девочек не убивают»: легкий детектив о юной сыщице с Эммой Майерс

Сериал «Хороших девочек не убивают» — симпатичный проект для зумеров

Forbes
Познать геймдев изнутри: лучшие книжные новинки о компьютерных играх и их создателях Познать геймдев изнутри: лучшие книжные новинки о компьютерных играх и их создателях

Книги о видеоиграх, которые помогут узнать, как создавались культовые вселенные

ТехИнсайдер
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
«Уже и китайские бренды заменяются отечественными» «Уже и китайские бренды заменяются отечественными»

О растущей локализации производств и госпрограммах поддержки промышленности

РБК
Думать — больно? Западные эксперты рассказали, как сознательно снизить уровень стресса Думать — больно? Западные эксперты рассказали, как сознательно снизить уровень стресса

Мышление может причинять боль? Вот как это объясняют специалисты!

ТехИнсайдер
Юрий Авдалов: «Не поможем производителям компонентов — останемся на азиатской игле» Юрий Авдалов: «Не поможем производителям компонентов — останемся на азиатской игле»

Отечественное машиностроение в последние годы демонстрирует впечатляющие успехи

ФедералПресс
Дарья и Александра Соломины: «Чем старше он становился, тем чаще возвращался к своему читинскому детству» Дарья и Александра Соломины: «Чем старше он становился, тем чаще возвращался к своему читинскому детству»

Юрий Мефодьевич никогда не вел себя как звезда

Караван историй
Александра Зайцева: «Где дом и дым глубин и алый». Фрагмент из книги о домашнем насилии Александра Зайцева: «Где дом и дым глубин и алый». Фрагмент из книги о домашнем насилии

Глава из книги «Где дом и дым глубин и алый»: мистический реализм для взрослых

СНОБ
Игрушка: Петрушка Уксусов Игрушка: Петрушка Уксусов

Символ русского театра кукол — Петрушка

КАНТРИ Русская азбука
Имплантация зубов Имплантация зубов

Что важно сделать до, во время и после процедуры имплантации зубов

Лиза
Как все успевать без спешки: китайский рецепт Как все успевать без спешки: китайский рецепт

Китайские правила, которые помогут перестать суетиться и научат размеренности

Psychologies
Спорт — наш: как сериал Евгения Стычкина «Игры» рассказывает об Олимпиаде-80 Спорт — наш: как сериал Евгения Стычкина «Игры» рассказывает об Олимпиаде-80

Сериал «Игры»: амбивалентная история об Олимпиаде-80

Forbes
«Не кочегары мы, не плотники»: 7 исчезнувших престижных советских профессий «Не кочегары мы, не плотники»: 7 исчезнувших престижных советских профессий

Престижные профессии из СССР, которые навсегда остались в прошлом

ТехИнсайдер
Правильный гардероб: писательница Вера Богданова — о стиле Бритни Спирс, фраке Мармеладова и своей любви к «леопарду» Правильный гардероб: писательница Вера Богданова — о стиле Бритни Спирс, фраке Мармеладова и своей любви к «леопарду»

Писательница Вера Богданова — о любви к казакам и пижамам

Правила жизни
Смышленый и не малый. Тест-драйв нового Haval F7 Смышленый и не малый. Тест-драйв нового Haval F7

Чем удивил на тест-драйве новый Haval F7 и сколько он стоит

РБК
Выходные на озере. ТОП-10 водоемов для летнего отдыха на берегу Выходные на озере. ТОП-10 водоемов для летнего отдыха на берегу

Если тебе претят морские пляжи, озера – лучшая альтернатива из имеющихся

2Xplore
Пчелы учат дроны летать роем Пчелы учат дроны летать роем

Как дроны перенимают у пчел манеру полета

ТехИнсайдер
Николай Бобров: «Перу — это севиче и чича морада» Николай Бобров: «Перу — это севиче и чича морада»

Николай Бобров о стажировке в Перу, колорите и четырех тысячах видов картошки

Bones
Рабочий, колхозница и граненый стакан Рабочий, колхозница и граненый стакан

Вера Мухина создала главный советский памятник и культовую советскую посуду

Правила жизни
«Не терпя лукавыя бесовские крамолы» «Не терпя лукавыя бесовские крамолы»

«И пришел из Орды, и сел на великокняжеском престоле»

Дилетант
10 цитат Энди Уорхола, которые научат вас мыслить как художник 10 цитат Энди Уорхола, которые научат вас мыслить как художник

Энди Уорхол — о жизни, творчестве и любви

Psychologies
Как использовать анальные шарики, чтобы испытать новый для себя вид оргазма Как использовать анальные шарики, чтобы испытать новый для себя вид оргазма

Анальные шарики для новичков: как выбрать и как использовать?

VOICE
Название для смерти Название для смерти

Какие слова и понятия возникли во время Первой мировой войны

Weekend
Сладкая жизнь Сладкая жизнь

Белок – но сладкий. Может ли такое быть? Да!

ТехИнсайдер
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
А как у них? А как у них?

9 самых странных школьных правил со всего мира

Лиза
Юридические тексты сравнили с магическими заклинаниями Юридические тексты сравнили с магическими заклинаниями

Зачем авторы официальных текстов используют такие сложные конструкции?

N+1
Крушение «Осоавиахима» Крушение «Осоавиахима»

В 1933 году граждане СССР праздновали триумф науки и техники — полёт стратостата

Дилетант
Может ли развиться депрессия во время месячных Может ли развиться депрессия во время месячных

Как связаны менструации и депрессии, гормоны и психика?

Psychologies
Открыть в приложении