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

Зонд Неймана Зонд Неймана

Серая слизь: сценарий апокалипсиса

Вокруг света
Чужбина больше не интересует: как менялось мнение россиян об эмиграции Чужбина больше не интересует: как менялось мнение россиян об эмиграции

В России рекордно снизилось число граждан, желающих попытать счастье за рубежом

ФедералПресс
Уголь держится на буром Уголь держится на буром

Почему увеличиваются добыча и экспорт угля в России?

Ведомости
Он терял кожу от любого удара, а теперь жмет от груди 150 кг! История редкой болезни «детей-бабочек» Он терял кожу от любого удара, а теперь жмет от груди 150 кг! История редкой болезни «детей-бабочек»

Дин Клиффорд бросил вызов смерти и ведет активный образ жизни!

ТехИнсайдер
Никто не может трогать эту древнюю лестницу в храме Гроба Господня! Узнайте почему Никто не может трогать эту древнюю лестницу в храме Гроба Господня! Узнайте почему

Как деревянная лестница несет в себе историю религиозных споров и дипломатии

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

О растущей локализации производств и госпрограммах поддержки промышленности

РБК
«Карту замены ПО полезно выстраивать  как минимум на десять лет» «Карту замены ПО полезно выстраивать  как минимум на десять лет»

Александр Сафиулин о переходе российских компаний на новые цифровые решения

РБК
Фонотека Фонотека

Как изобразительное искусство и арт-колледжи повлияли на развитие поп-музыки

Правила жизни
Как готовят будущих «айтишников» в столичных школах Как готовят будущих «айтишников» в столичных школах

Как помочь будущему айтишнику найти свое призвание

Наука и техника
Главный экспонат Главный экспонат

Автомобили, на которых люди станут ездить (и даже летать) в ближайшее время

ТехИнсайдер
Сколько зарабатывает дальнобойщик и как им стать Сколько зарабатывает дальнобойщик и как им стать

Как стать дальнобойщиком и сколько он зарабатывает, выяснил Autonews.ru

РБК
Ветер с Юга дул Ветер с Юга дул

Краткая история «Унесенных ветром» в 50 пунктах

Weekend
Заполнить униформу Заполнить униформу

Как армейские куртки стали инструментом борьбы с системой

Правила жизни
Со своим вкусом Со своим вкусом

Как придать уксусу или соли необычный вкус без особых усилий

Bones
Будем жить Будем жить

Города, каких не видывал мир

Men Today
«Если ко мне не будут приставать, как я пойму, чего стою?»: почему женщины зависимы от (любого) мужского внимания «Если ко мне не будут приставать, как я пойму, чего стою?»: почему женщины зависимы от (любого) мужского внимания

Психолог рассказывает о культурных предписаниях, которые давно пора пересмотреть

Psychologies
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
Злата и Мирослава Злата и Мирослава

Непо-бейби и топ-блогеры Мирослава и Злата Быковы стремительно делают карьеру

Собака.ru
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
Играет с огнем Играет с огнем

Евгений Стычкин: сам себе режиссер и всем папа

Men Today
Как убрать живот мужчине в домашних условиях: 5 упражнений от тренера Как убрать живот мужчине в домашних условиях: 5 упражнений от тренера

Почему растет живот у мужчин и как от него быстро избавиться?

РБК
Умеете ли вы защищаться от давления? Умеете ли вы защищаться от давления?

Стратегии борьбы с манипуляторами у всех разные. А как защищаетесь вы?

Psychologies
Все кинофильмы Питера Джексона от худшего к лучшему Все кинофильмы Питера Джексона от худшего к лучшему

В фильмографии Питера Джексона смешались хоббиты, битлы и пришельцы-людоеды

Maxim
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
Люди перестали пить? Вот что такое «трезвые бары»: интересный факт! Люди перестали пить? Вот что такое «трезвые бары»: интересный факт!

Почему «трезвые бары» становятся всё популярнее? О чем говорит эта тенденция?

ТехИнсайдер
Почему в доме появилось много мух и как с ними бороться: 7 простых советов Почему в доме появилось много мух и как с ними бороться: 7 простых советов

Почему появляются мухи в доме и как с ними справиться.

VOICE
Вместе мы фруктовый сад: как работают стволовые клетки в косметике Вместе мы фруктовый сад: как работают стволовые клетки в косметике

Как могут быть полезны стволовые клетки яблони, черешни или кактуса?

Правила жизни
История альянса: факты, которые вы могли не знать о НАТО История альянса: факты, которые вы могли не знать о НАТО

Договор, военная поддержка и армия: необычные факты о НАТО

ТехИнсайдер
Рескиллинг как новая норма Рескиллинг как новая норма

Почему набирает обороты тренд на переобучение сотрудников

РБК
«Не терпя лукавыя бесовские крамолы» «Не терпя лукавыя бесовские крамолы»

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

Дилетант
Открыть в приложении