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

Новые русские миллионеры Новые русские миллионеры

Новые русские миллионеры — что это за люди и как они вошли в новую реальность

Правила жизни
Соленое тесто для поделок Соленое тесто для поделок

Что можно смастерить из соленого теста?

КАНТРИ Русская азбука
«Я шопоголик»: как перестать тратить деньги впустую «Я шопоголик»: как перестать тратить деньги впустую

Как диагностировать у себя шопоголизм и победить его?

Psychologies
Люди из будущего Люди из будущего

Время не имеет над тайцами силы, ведь каждый продолжается в вечности

Вокруг света
Триколор и Булочка: 39 текстов про тело в одной книге Триколор и Булочка: 39 текстов про тело в одной книге

Тема телесности раскрывается в тридцати девяти текстах «Тело: у каждого свое»

СНОБ
Астрономы впервые увидели разрыв очень массивной звезды сверхмассивной черной дырой Астрономы впервые увидели разрыв очень массивной звезды сверхмассивной черной дырой

Уникальное событие разрушения звезды сверхмассивной черной дырой

N+1
«В Орду! В Орду!» «В Орду! В Орду!»

Россия зачиналась в скопидомном сундуке Ивана Калиты

Дилетант
Тула. Город мастеров Тула. Город мастеров

Тула – здесь плелись интриги и вершились судьбы

Зеркало Мира
Борьба за ярлык Борьба за ярлык

Как Калита начал собирать русские земли вокруг Москвы?

Дилетант
Семейный совет Семейный совет

Что входит в чек-лист фертильности, высоки ли шансы преодолеть мужское бесплодие

Собака.ru
«Регион получает специалиста, выпускник — современную программу обучения» «Регион получает специалиста, выпускник — современную программу обучения»

Чему учат на Дальнем Востоке и как работают в макрорегионе федеральные программы

РБК
Женский взгляд: 10 красных флагов в дейтинг-приложениях Женский взгляд: 10 красных флагов в дейтинг-приложениях

Десять стоп-сигналов, которые говорят женщинам: «Не стоит ему отвечать»

Psychologies
Жостово: вaм букетик! Жостово: вaм букетик!

Жостовский расписной поднос — ровесник восстания декабристов

КАНТРИ Русская азбука
Почему мы не умеем просить и как этому научиться: 4 стратегии Почему мы не умеем просить и как этому научиться: 4 стратегии

Как проявляется нежелание просить о помощи и как его преодолеть

Psychologies
10 фактов, которые нужно знать мужчинам о женщинам 10 фактов, которые нужно знать мужчинам о женщинам

Семейный психотерапевт напоминает о нескольких особенностях женской психики

Psychologies
«Еда – сердце ресторана, а музыка – его душа» «Еда – сердце ресторана, а музыка – его душа»

Звезда мировой гастрономической сферы Гагган Ананд – о дизайне впечатлений

Правила жизни
Михаил Владимиров: «Михаил Державин стал мне вторым отцом» Михаил Владимиров: «Михаил Державин стал мне вторым отцом»

Мои герои в кино не всегда положительные, но зато открытые и веселые люди

Коллекция. Караван историй
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
Защищает от простуды и рака! Узнайте интересные факты о пользе приправы карри Защищает от простуды и рака! Узнайте интересные факты о пользе приправы карри

Карри: ароматная и полезная для здоровья приправа

ТехИнсайдер
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
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
Зачем роутеру столько антенн и что они дают Зачем роутеру столько антенн и что они дают

Почему роутеры оснащаются таким количеством антенн и на что они влияют

CHIP
Целительная сила «убойного» цветка Целительная сила «убойного» цветка

За какие целебные свойства ценят зверобой?

Наука и жизнь
Спорт — наш: как сериал Евгения Стычкина «Игры» рассказывает об Олимпиаде-80 Спорт — наш: как сериал Евгения Стычкина «Игры» рассказывает об Олимпиаде-80

Сериал «Игры»: амбивалентная история об Олимпиаде-80

Forbes
Сила слабого света Сила слабого света

Чему могут научить «Люди в темные времена» Ханны Арендт

Weekend
Астрономы напрямую рассмотрели фотосферу Полярной звезды Астрономы напрямую рассмотрели фотосферу Полярной звезды

Астрономы переопределили массу Полярной звезды

N+1
Из всего, что есть в доме Из всего, что есть в доме

Подборка самых необычных арт-объектов России, которые были созданы умельцами

2Xplore
Лето в активе Лето в активе

Если лежать на пляже скучновато, почему бы не попробовать другие виды отдыха?

Лиза
Эти рыбы должны создать красивые круги из песка, чтобы привлечь самок! Интересные факты Эти рыбы должны создать красивые круги из песка, чтобы привлечь самок! Интересные факты

Самцы японской рыбы-фугу принимают необычный вызов в брачный период

ТехИнсайдер
Инвестиции в импортозамещение: их эффект для развития российской промышленности Инвестиции в импортозамещение: их эффект для развития российской промышленности

Какие инвестиции направляются на реализацию импортозамещающих производств сейчас

ФедералПресс
Открыть в приложении