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

Сделано в Америке Сделано в Америке

Как я создал Walmart

kiozk originals
А ты возьми и купи слона А ты возьми и купи слона

Как узнать все секреты продавцов, чтобы покупать осознанно?

Psychologies
«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
Ученые доказали, что мыслительная деятельность может приносить боль Ученые доказали, что мыслительная деятельность может приносить боль

Вы когда-нибудь чувствовали, как мозг горит после изнурительного рабочего дня?

ТехИнсайдер
Все фильмы Гаспара Ноэ — от лучшего к худшему Все фильмы Гаспара Ноэ — от лучшего к худшему

9 фильмов загадочного французского режиссера, которые шокируют всех зрителей

Maxim
Приписываемые епископу Теодомиро останки действительно принадлежали средневековому мужчине Приписываемые епископу Теодомиро останки действительно принадлежали средневековому мужчине

Ученые исследовали останки, которые могли принадлежать епископу Теодомиро

N+1
«Дашь сиську потрогать?»: таксист снимал на видео, как домогался к клиенткам «Дашь сиську потрогать?»: таксист снимал на видео, как домогался к клиенткам

Что можно сделать в ситуации, если вас домогаются?

Psychologies
Жизнь моя — шарманка Жизнь моя — шарманка

«Планета Джанет»: образцовая мелодрама A24

Weekend
Письмена доколумбовой Америки Письмена доколумбовой Америки

Системы письма у майя, ацтеков, мештеков и инков

Знание – сила
Идеальный секс проходит 7 стадий — а у вас нигде нет сбоя? Идеальный секс проходит 7 стадий — а у вас нигде нет сбоя?

Почему может произойти сбой на том или ином из этапов сексуального цикла?

Maxim
Биоритмы: что это такое, на что влияют, как наладить Биоритмы: что это такое, на что влияют, как наладить

Учимся быть чуткими к биологическим часам и разбираемся, как наладить режим

РБК
6 главных отличий нарцисса от обычного обиженного эгоиста 6 главных отличий нарцисса от обычного обиженного эгоиста

Не каждый токсичный человек — нарцисс. Как отличить его от эгоиста?

Psychologies
Быстрее, выше, сильнее: лучшие фильмы и сериалы про олимпийские соревнования Быстрее, выше, сильнее: лучшие фильмы и сериалы про олимпийские соревнования

Вдохновляющие сериалы и фильмы про Олимпийские игры

Правила жизни
«Делай как я хочу» «Делай как я хочу»

Как не попасть под нежелательное воздействие и эмоциональные ловушки?

Psychologies
Рационализаторское предложение или изобретение: что регистрировать? Рационализаторское предложение или изобретение: что регистрировать?

Основные преимущества осуществления рационализаторской деятельности

Наука и техника
Окно в Арктику Окно в Арктику

5 причин отправиться уже сейчас в теплые объятия Русского Севера

Лиза
«Изменилось только название» «Изменилось только название»

Андрей Пантюхов о том, чего стоило компании расставание с бывшим владельцем

РБК
Магия волос Магия волос

Традиции, ритуалы и суеверия, связанные с волосами

Лиза
«Я вечно все порчу»: что такое ограничивающие убеждения и как они влияют на нашу жизнь «Я вечно все порчу»: что такое ограничивающие убеждения и как они влияют на нашу жизнь

Почему возникают ограничивающие убеждения и как с ними справиться?

Psychologies
Фьюзинг: дедовский метод Фьюзинг: дедовский метод

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

КАНТРИ Русская азбука
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
Сад против времени. В поисках рая для всех Сад против времени. В поисках рая для всех

Глава из сборника Оливии Лэнг «Сад против времени. В поисках рая для всех»

Правила жизни
Айсен Николаев о векторе развития республики Саха: «Экономический рост должен улучшать жизнь людей» Айсен Николаев о векторе развития республики Саха: «Экономический рост должен улучшать жизнь людей»

Якутия поражает темпами социального и экономического развития

ФедералПресс
Вымирающие из-за нехватки кислорода тасманийские скаты впервые размножились в неволе Вымирающие из-за нехватки кислорода тасманийские скаты впервые размножились в неволе

Находящиеся под угрозой исчезновения скаты впервые принесли потомство в неволе

N+1
Дело сдвинулось: новый общественный электротранспорт Калининграда Дело сдвинулось: новый общественный электротранспорт Калининграда

Любопытно, какие именно троллейбусы приедут в Калининград?

ФедералПресс
Шестое чувство Шестое чувство

Не отвлекают ли от главного приемы мультисенсорного маркетинга?

Bones
История одной вещи: консервная банка, запрошенная Наполеоном и воспетая Уорхолом История одной вещи: консервная банка, запрошенная Наполеоном и воспетая Уорхолом

Какую трансформацию консервная банка потерпела с конца XVIII века

Правила жизни
Я вас слушаю! Я вас слушаю!

Что такое активное слушание и почему оно важно для успеха?

Лиза
6 форматов дружбы между мужчиной и женщиной: мнения сторон 6 форматов дружбы между мужчиной и женщиной: мнения сторон

Дружба между мужчиной и женщиной: не фасад ли это для подтекстов?

Psychologies
Ангелы прилетели Ангелы прилетели

Мастер-класс по самодельным ангелам, дарящим ощущение праздника и чудес

КАНТРИ Русская азбука
Открыть в приложении