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

Дети, у которых нет кнопки «сделать тише» Дети, у которых нет кнопки «сделать тише»

Почему очень громкий ребенок не может разговаривать «нормально»?

Psychologies
Крафтсмены Крафтсмены

Рыцари невидимого фронта, которые помогают делать рестораны особенными

Bones
«Это база: Зачем нужна математика в повседневной жизни» «Это база: Зачем нужна математика в повседневной жизни»

Чем важна в повседневной жизни задача коммивояжера

N+1
«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
Царство покоя Царство покоя

7 интерьерных секретов, которые помогут быстрее засыпать

Лиза
Успеть за успехом Успеть за успехом

Что такое достигаторство и почему оно опасно хроническим трудоголикам

РБК
В зоне комфорта В зоне комфорта

Comfort food в России всегда была неразрывна с деревней

Bones
Вино из Воронежа Вино из Воронежа

В мир вина я попал очень просто — мама была большой ценительницей

Bones
«Криминальный гардероб: особенности девиантного костюма» «Криминальный гардероб: особенности девиантного костюма»

Как одеваются японские бунтарки

N+1
Солнечные гибриды Солнечные гибриды

Как прокладывается путь к созданию серийных солнцемобилей

ТехИнсайдер
Как экс-аналитик McKinsey выручила 60 млн рублей на бумажных фотоаппаратах из Тайваня Как экс-аналитик McKinsey выручила 60 млн рублей на бумажных фотоаппаратах из Тайваня

В 2021 году Мила Балиханова увидела необычный фотоаппарат и решила открыть дело

Forbes
Со своим вкусом Со своим вкусом

Как придать уксусу или соли необычный вкус без особых усилий

Bones
Жилища обтекаемой формы: зачем в СССР строили дома в виде бочек Жилища обтекаемой формы: зачем в СССР строили дома в виде бочек

Дома-бочки в СССР: для кого строили эти дома и почему они были такой формы?

ТехИнсайдер
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
Рескиллинг как новая норма Рескиллинг как новая норма

Почему набирает обороты тренд на переобучение сотрудников

РБК
Повышаем обороты Повышаем обороты

Как разогнать метаболизм без спортзала и диет?

Лиза
Будущее из розетки: чего ждать от электромобилей Будущее из розетки: чего ждать от электромобилей

В каком направлении развивается электротранспорт?

ТехИнсайдер
Папоротники: 14 удивительных фактов, доказывающих уникальность и необычность этих растений Папоротники: 14 удивительных фактов, доказывающих уникальность и необычность этих растений

Многие просто не замечают папоротник, однако он крайне необычен

ТехИнсайдер
Жестокость, доказавшая потребность в любви: неэтичный эксперимент XX века о детской привязанности Жестокость, доказавшая потребность в любви: неэтичный эксперимент XX века о детской привязанности

Как Гарри Харлоу доказал значимость эмоциональной связи ребенка с родителями

ТехИнсайдер
«Глаза и уши режима: государственный политический контроль в Советской России, 1917–1928» «Глаза и уши режима: государственный политический контроль в Советской России, 1917–1928»

Кто собирал информацию о настроениях населения

N+1
«Лучшее решение — блокировка сайтов с незарегистрированными БАДами» «Лучшее решение — блокировка сайтов с незарегистрированными БАДами»

Хакан Эртюрк о трендах и регулировании российского рынка БАДов

РБК
Про запас Про запас

Сезонные заготовки — дело выгодное с любой стороны

Bones
Почему нельзя выливать маринад от овощей Почему нельзя выливать маринад от овощей

Что бы ты ни делала, не выливай маринад от овощей в канализацию!

VOICE
«Да ладно!» Новая теория постройки пирамид выглядит логичной, но ученые в сомнениях «Да ладно!» Новая теория постройки пирамид выглядит логичной, но ученые в сомнениях

Египетские строители доставляли каменные блоки к месту стройки вплавь по каналам

ТехИнсайдер
Руководитель Форума креативного бизнеса Елена Маринина: Резко вырос спрос на специалистов в креативной сфере Руководитель Форума креативного бизнеса Елена Маринина: Резко вырос спрос на специалистов в креативной сфере

Почему игрокам креативных индустрий важно объединяться, а не конкурировать

СНОБ
Трезвые разговоры в баре: Екатерина Манойло и Михаил Турбин Трезвые разговоры в баре: Екатерина Манойло и Михаил Турбин

Что обсуждают писатели, когда встречаются в баре рано утром?

СНОБ
Многоразовый космический корабль Многоразовый космический корабль

Как космический корабль «Буран» опередил свое время

Наука и техника
Крушение «Осоавиахима» Крушение «Осоавиахима»

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

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

Как правильно установить стороннюю программу на телевизор?

CHIP
«Неизвестное» плато «Неизвестное» плато

«Глаз», «Ступа», «Ромашка» и секреты Вилюйского плато

Наука и жизнь
Открыть в приложении