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

Вечные девственники: 6 исторических личностей, которых не интересовал секс Вечные девственники: 6 исторических личностей, которых не интересовал секс

Эти люди точно знали, как сублимировать эффективно

Cosmopolitan
Из кожуры арбуза сделали ион-селективные мембраны Из кожуры арбуза сделали ион-селективные мембраны

Китайские материаловеды изготовили ион-селективные мембраны из кожуры арбуза

N+1
Крутится, вертится шар… Крутится, вертится шар…

Шаровая молния – загадочное природное явление, не имеющее научного объяснения

Зеркало Мира
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
Анна Теплицкая Анна Теплицкая

Романы, разводы, большие деньги — сериал «Наследники» есть у нас дома!

Собака.ru
Сергей Безруков: «Как выдерживаю? Привычка, самодисциплина и терпение» Сергей Безруков: «Как выдерживаю? Привычка, самодисциплина и терпение»

Любознательность — то, что в себе нужно культивировать, развивать

Караван историй
Что нужно знать о бензопилах: 16 самых популярных вопросов Что нужно знать о бензопилах: 16 самых популярных вопросов

Как выбрать цепь для бензиновой пилы, можно ли заливать в нее моторное масло

CHIP
Флоресские «хоббиты» возникли не менее 700 тысяч лет назад Флоресские «хоббиты» возникли не менее 700 тысяч лет назад

Рост флоресских хоббитов был гораздо меньше, чем у более поздних потомков

N+1
Почему принято пить коровье молоко? Вот что нужно знать о любимом напитке! Почему принято пить коровье молоко? Вот что нужно знать о любимом напитке!

Почему люди выбрали именно коровье молоко около 9000 лет назад?

ТехИнсайдер
Полные закрома Полные закрома

Пусть всегда будет вкусно: основные правила и приемы домашнего консервирования

Лиза
Вместо тревожных новостей — балет: почему в СССР в трудные времена показывали «Лебединое озеро» Вместо тревожных новостей — балет: почему в СССР в трудные времена показывали «Лебединое озеро»

Почему «Лебединое озеро» стало предвестником серьезных политических событий?

ТехИнсайдер
Роботы и инвесторы Роботы и инвесторы

Минпромторг предлагает новый вид специальных инвестиционных контрактов

Монокль
Медиатор: кто это и чем занимается Медиатор: кто это и чем занимается

В каких ситуациях медиатор незаменим и чем он отличается от психолога?

Psychologies
Как себе помочь, если нет денег на психолога? Как себе помочь, если нет денег на психолога?

Как помочь себе самостоятельно, развивая осознанность?

VOICE
Законно ли смотреть порно в России и за что грозит уголовное наказание Законно ли смотреть порно в России и за что грозит уголовное наказание

Что такое порнография в трактовке российского права?

РБК
Кулинарные хитрости: как быстро снять кожицу с помидоров Кулинарные хитрости: как быстро снять кожицу с помидоров

Почистить помидоры можно без овощечистки и ножа

ТехИнсайдер
Замечали лицемерие? Посмотрите на 7 видов улыбок и узнайте их значение! Замечали лицемерие? Посмотрите на 7 видов улыбок и узнайте их значение!

Что улыбка может рассказать о человеке?

ТехИнсайдер
Нейроинтерфейс позволил пациенту с БАС общаться с точностью почти 98 процентов Нейроинтерфейс позволил пациенту с БАС общаться с точностью почти 98 процентов

Точность декодирования у нейроинтерфейса составляет 97,5 процента

N+1
«А это мысль!» «А это мысль!»

Что такое инсайт и как его получить

Лиза
«Я не люблю своего ребенка»: что делать, если это про вас «Я не люблю своего ребенка»: что делать, если это про вас

Нелюбовь: что делать, если ваш ребенок не вызывает у вас эмоций?

Psychologies
«Один шаг, и ты стал частью какой-то мутной схемы»: рассказ читателя о знакомстве с даркнетом «Один шаг, и ты стал частью какой-то мутной схемы»: рассказ читателя о знакомстве с даркнетом

DarkNet: как люди в него попадают и почему застревают там?

Psychologies
15 модных словечек и фраз, которые стоит позаимствовать из словаря зумеров 15 модных словечек и фраз, которые стоит позаимствовать из словаря зумеров

Разбираем зумерский сленг, чтобы найти с ними общий язык

Psychologies
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
Факелы свободы: как Эдвард Бернейс заставил курить всю Америку Факелы свободы: как Эдвард Бернейс заставил курить всю Америку

Эдвард Бернейс: гениальный маркетолог, трудами которого зачитывался Геббельс

Правила жизни
Биохакинг на экспорт: как запустить медицинский бизнес на постсоветском пространстве Биохакинг на экспорт: как запустить медицинский бизнес на постсоветском пространстве

Как сеть клиник биохакинга Biorise запустила франшизу в Казахстане и Армении

Forbes
Мозг людей, рожденных слепыми, обладает уникальной пластичностью Мозг людей, рожденных слепыми, обладает уникальной пластичностью

Нейронные паттерны визуальной коры у слепых уникальны и не меняются со временем

ТехИнсайдер
Не подходи ко мне! Не подходи ко мне!

Если муж раздражает: почему так происходит и что с этим делать

Лиза
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
Мещанское счастье певца революции. Как Маяковский предал себя Мещанское счастье певца революции. Как Маяковский предал себя

Вставные зубы в мещанском аду: как Маяковский уничтожил в себе поэта

СНОБ
Сферы влияния Сферы влияния

Приглашенным главредом этого номера певица Валерия работала из отпуска

Psychologies
Открыть в приложении