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

Настя Ивлеева Настя Ивлеева

Настя Ивлеева: «Цифровая реальность – это в высшей степени сексуально!»

Playboy
«Завышенная цена стала рыночной»: почему дорожает аренда элитной недвижимости «Завышенная цена стала рыночной»: почему дорожает аренда элитной недвижимости

С чем связан рост арендных ставок на элитное жилье в Москве

СНОБ
Уголь держится на буром Уголь держится на буром

Почему увеличиваются добыча и экспорт угля в России?

Ведомости
Мысли вслух Мысли вслух

Антон Лапенко: из социальных сетей в большое кино

Men Today
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
Нанимать мигрантов станут по-новому: как изменится рынок труда в России Нанимать мигрантов станут по-новому: как изменится рынок труда в России

Процедура найма мигрантов может измениться в сторону ужесточения

ФедералПресс
Елей: лей-лей, не жaлей Елей: лей-лей, не жaлей

В каких ситуациях вне храма может помочь чудодейственное масло — елей

КАНТРИ Русская азбука
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
«Все побежали, и я побежал» «Все побежали, и я побежал»

Что такое конформность в психологии

Лиза
Шитьё: нaряд вне очереди Шитьё: нaряд вне очереди

Вышивка — один из верных способов сделать внешний вид более ярким, праздничным

КАНТРИ Русская азбука
Какое вино пить летом: 10 идеальных вариантов Какое вино пить летом: 10 идеальных вариантов

Какими винами можно наслаждаться еще весь август?

Maxim
От Билибина до «Кандинского»: заменит ли нейросеть художников-иллюстраторов От Билибина до «Кандинского»: заменит ли нейросеть художников-иллюстраторов

Что такое вирусная обложка и стоит ли отдавать работу художника нейросети?

СНОБ
Зажечь по-семейному: 3 основные причины снижения либидо в браке и рекомендации от сексологов Зажечь по-семейному: 3 основные причины снижения либидо в браке и рекомендации от сексологов

Как вернуть влечение, распознать за угасающей искрой яркое пламя страсти?

Psychologies
Екатерина Гусева: «Чем больше отдаю душевных сил, тем больше получаю солнечной энергии!» Екатерина Гусева: «Чем больше отдаю душевных сил, тем больше получаю солнечной энергии!»

Я чувствую, что наполнена зрительской благодарностью и любовью

Караван историй
Андрей Себрант: «В карьере нет заранее известной конечной точки» Андрей Себрант: «В карьере нет заранее известной конечной точки»

Как технологии повлияли на карьерное развитие в IT и где искать предсказуемость

РБК
Секретно, параллельно Секретно, параллельно

Открываем мир художника Андрея Ткаченко

Men Today
Ощущение вкуса Ощущение вкуса

На что мы смотрим, когда выбираем блюдо или напиток?

Bones
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
Суздаль — город крепкий: мэр города Алиса Бирюкова Суздаль — город крепкий: мэр города Алиса Бирюкова

Суздаль: о программе к юбилею, постоянном благоустройстве, местных жителях

СНОБ
Придумал ценники, скидки и супермаркеты: история «короля шоппинга» Фрэнка Вулворта Придумал ценники, скидки и супермаркеты: история «короля шоппинга» Фрэнка Вулворта

История человека, который подарил миру удобный и выгодный шоппинг

ТехИнсайдер
В ногу со временем В ногу со временем

70 лет «Минскому заводу колесных тягачей»

Обозрение армии и флота
Эколог Крейндлин: эти животные будут осенью бросаться под колеса Эколог Крейндлин: эти животные будут осенью бросаться под колеса

Каких животных стоит остерегаться российским водителям осенью?

ТехИнсайдер
«Я встретила любовь, когда шла покупать швабру»: 14 историй о любви «Я встретила любовь, когда шла покупать швабру»: 14 историй о любви

Истории людей, которые романтично встретили по-настоящему близкого человека

Psychologies
Как культурно выпроводить загостившуюся свекровь: 3 совета невесткам Как культурно выпроводить загостившуюся свекровь: 3 совета невесткам

Что делать, если свекровь постоянно нарушает ваши личные границы?

Psychologies
Цветы: цветики-цветочки Цветы: цветики-цветочки

Цветки всех мастей, скроенные вручную из самых разных материалов

КАНТРИ Русская азбука
Антисоветчики, которых не преследовали, но осуждали: как жили советские стиляги Антисоветчики, которых не преследовали, но осуждали: как жили советские стиляги

Кто такие советские стиляги и как была устроена их жизнь?

ТехИнсайдер
Изотопный анализ показал, как питались элита и низшие классы во Франции 1000 лет назад Изотопный анализ показал, как питались элита и низшие классы во Франции 1000 лет назад

​​​​​​​Археологи узнали средневековые диетические практики Франции

ТехИнсайдер
Многоразовый космический корабль Многоразовый космический корабль

Как космический корабль «Буран» опередил свое время

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
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
Открыть в приложении