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

Славные битвы на африканских озерах Славные битвы на африканских озерах

Суда, обеспечившие британцам безоговорочное господство на озерах

Наука и техника
Фьюзинг: дедовский метод Фьюзинг: дедовский метод

Процесс создания красоты, «фьюзинг», — давняя и довольно традиционная технология

КАНТРИ Русская азбука
Джордж Оруэлл и саморазвитие! Посмотрите, какие 7 книг советовал основатель Apple Стив Джобс Джордж Оруэлл и саморазвитие! Посмотрите, какие 7 книг советовал основатель Apple Стив Джобс

Стив Джобс и его литературные рекомендации: философия и взгляды на жизнь

ТехИнсайдер
Равноправие, инклюзия, справедливость: словарь гендерного равенства Равноправие, инклюзия, справедливость: словарь гендерного равенства

Чем разнообразие отличается от инклюзии, а равноправие — от равенства?

Forbes
Как договариваться всегда со всеми и обо всем: интервью с конфликтологом Как договариваться всегда со всеми и обо всем: интервью с конфликтологом

Как наладить семейные отношения и стать профессионалом в сфере конфликтологии?

РБК
Письмена доколумбовой Америки Письмена доколумбовой Америки

Системы письма у майя, ацтеков, мештеков и инков

Знание – сила
Сатурн выбросил комету за пределы Солнечной системы Сатурн выбросил комету за пределы Солнечной системы

Комета A117uUD встретилась с Сатурном и теперь улетает из Солнечной системы

ТехИнсайдер
Владимир и Рогнеда Владимир и Рогнеда

Картина Антона Лосенко: как Владимир ходил свататься к дочери полоцкого князя

Дилетант
Ученый Горелов рассказал, как найти утечки тепла в доме Ученый Горелов рассказал, как найти утечки тепла в доме

Есть ли польза от бесконтактного термометра, где искать «мостики холода»?

ТехИнсайдер
Что делать, если вы считаете себя абьюзером: 4 совета Что делать, если вы считаете себя абьюзером: 4 совета

Как понять, являетесь вы абьюзером или нет?

Psychologies
«Поводом к травле могло стать любое слово, жест, взгляд» «Поводом к травле могло стать любое слово, жест, взгляд»

История Катерины, которая много лет страдала от пробелов в памяти после травли

Psychologies
Елей: лей-лей, не жaлей Елей: лей-лей, не жaлей

В каких ситуациях вне храма может помочь чудодейственное масло — елей

КАНТРИ Русская азбука
Неуловимые коты Сайлюгема Неуловимые коты Сайлюгема

Как живется снежным барсам и другим животным в алтайских горах

Наука и жизнь
11 книг, которые надо прочитать всем, кто хочет быть богатым (и кто уже богатый — тоже) 11 книг, которые надо прочитать всем, кто хочет быть богатым (и кто уже богатый — тоже)

Книги, которые советуют бизнесмены, предприниматели и филантропы

Inc.
Олимпиада и секс: зачем делают картонные кровати и правда ли спортсмены устраивают оргии Олимпиада и секс: зачем делают картонные кровати и правда ли спортсмены устраивают оргии

Вы могли не знать, но секс и Олимпийские игры обитают в одной системе координат

Maxim
Почему мигранты хамят, насилуют и убивают: объяснили психологи Почему мигранты хамят, насилуют и убивают: объяснили психологи

В последние годы в России участились нарушения закона со стороны мигрантов

ФедералПресс
Изменение вектора: как политика отразится на новом поколении Изменение вектора: как политика отразится на новом поколении

Почему власти стали уделять такое внимание развитию подрастающего поколения?

ФедералПресс
Рычит, но не испепеляет: каким получился второй сезон «Дома Дракона»? Рычит, но не испепеляет: каким получился второй сезон «Дома Дракона»?

Второй сезон «Дома Дракона»: каким он получился и как обманул ожидания фанатов

Правила жизни
Неистовая Фанни. Драма террористки, покусившейся на вождя Неистовая Фанни. Драма террористки, покусившейся на вождя

О том, как любовная драма превратила наивную девушку Фанни Каплан в террористку

СНОБ
Слышали про «Блицкриг»? Вот как работает эта военная стратегия: интересный факт! Слышали про «Блицкриг»? Вот как работает эта военная стратегия: интересный факт!

Как устроен «Блицкриг»?

ТехИнсайдер
Как научить себя высыпаться. Советы сомнолога Как научить себя высыпаться. Советы сомнолога

Врач-сомнолог делится практическими советами по улучшению сна

СНОБ
«Обыкновенные убийцы: Как система превращает обычных людей в монстров» «Обыкновенные убийцы: Как система превращает обычных людей в монстров»

Почему немецкие солдаты редко испытывали стресс из-за убийства евреев

N+1
Пять минут позора: как подготовиться к интервью на английском и перестать бояться Пять минут позора: как подготовиться к интервью на английском и перестать бояться

Как успешно пройти интервью, даже если ваш английский пока далек от идеала?

Forbes
За невидимым щитом За невидимым щитом

Как защититься от космической радиации, чтобы летать к другим планетам?

ТехИнсайдер
Не до шуток: почему умирает жанр ситкомов и какой будет комедия положений будущего Не до шуток: почему умирает жанр ситкомов и какой будет комедия положений будущего

Почему зрители больше не хотят смотреть ситуационные комедии?

Forbes
«В мире еще есть что-то, способное заинтересовать» «В мире еще есть что-то, способное заинтересовать»

Отец Андрей Щенников рассказал о том, как живет церковь в эпоху потребления

Правила жизни
Суздаль — город крепкий: мэр города Алиса Бирюкова Суздаль — город крепкий: мэр города Алиса Бирюкова

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

СНОБ
Как пустышка становится лекарством: что общего у гомеопатии и психотерапии Как пустышка становится лекарством: что общего у гомеопатии и психотерапии

Почему плацебо помогает при болезни Паркинсона?

Forbes
Не морем единым Не морем единым

Мы предлагаем разнообразить досуг интересными экскурсиями в Краснодарском крае

Лиза
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
Открыть в приложении