Что помешало поставить асинхронные двигатели на ВЛ80К в роли тяговых?

Наука и техникаHi-Tech

Сила – в музыке транзисторов. Асинхронный привод

Иван Варгатый

Две восемьдесят девятый на вхидному У́манцивки!

– Две восемь девятый, Иващенко, слухаю!

– У Сагайдаку неисправность подстанции, низка напруга, ДНЦ Борщ.

– Понятно, неисправность пидстанции, нызка напруха, маю на увази, Иващенко! – закончил машинист короткий диалог с диспетчером на особой полтавской смеси двух языков и улыбнулся помощнику. – Тото я дывлюсь, що вин не тягнэ!

На вольтметре красовались двадцать киловольт вместо привычных двадцати пяти – двадцати девяти. «Провод» от Ромодана до Полтавы ввели в строй еще несколько лет назад, но с подстанциями пока негусто, и те иногда отстреливают. Два грузовых друг за другом для квелой подстанции Сагайдак – уже не шутка, а тут еще по графику приближается встречный пассажирский. Надо действовать, пока есть время. Командир уступил помощнику свое кресло:

– Славык, давай за кермо! За Решеты́ловкой скыдовайся та гасы.

Они приближались к яме – неглубокой долине реки Говтвы. Здесь можно на пару минут погасить электровоз и переключить вспомогательные машины на 630 вольт. Напряжение в сети по мере подхода к Сагайдаку падает стремительным домкратом, упадет ниже девятнадцати – асинхронные двигатели могут опрокинуться. Не буквально кувыркнуться во тьме высоковольтной камеры, конечно, а просто остановиться – как глохнет перегруженный дизель... Тем временем за окном проплыл вокзальчик Решетиловки, пошла длинная кривая. Пора.

– Гаразд, гасы, я пийшов, як зроблю, – свыстну с задней, пидымай та двадцать п’ять! – наказал машинист и хлопнул дверью.

За сеткой высоковольтной камеры отсверкали четыре контактора главного контроллера, кузов дрогнул от хлопка ГВ, зашипел выходящий из блокировок воздух. Машинист без промедления сдвинул штору, удивительно ловко проскользнул на трансформатор и что-то переключил, восстановив напряжение на асинхронных вспомогательных двигателях. Два шага назад, штору на место, ручку блокировки вниз и быстрее во вторую секцию – надо успеть до моста, чтобы помощник успел выхватить состав. Так, разблокировалась легко, переключил, закрыл... В кабину. Там два раза длинно нажал на кнопку тифона, благо воздуха навалом. Киловольтметр тут же подскочил и показал почти тридцать киловольт. Но это неправда – на деле в сети было меньше девятнадцати, а сейчас еще будет падать.

Вот напряжение несколько раз смачно провалилось – Славик запустил вентиляторы, стрелка указателя позиций запрыгала от полудня вправо... А внизу промелькнули зеленые воды Говтвы. Успели. Входить на ходу в высоковольтную запрещено, но вставать некогда – выбьешь идущий следом электропоезд. Да и подпускать его к себе не хочется – съест последнюю «напругу». Тут и так едоков хватает: в боковом окне, обдав искаженным эффектом Доплера свистком, на миг полыхнула ярко-красная тушка «Дуси», свежего электровоза ДС3. Машинист подумал: «Интересно, там электроника все решает или тоже надо лазить в ВВК?»

Электровоз ДС3 со «столичным экспрессом»

Что объединяет два электровоза, встретившихся на живописных просторах Полтавщины? Один выпущен при СССР в кубанском Новочеркасске, другой появился совместными усилиями Siemens и Днепропетровского завода уже в XXI веке. У «кашки» тяговые двигатели коллекторные, у «Дуси» – асинхронные. А вот вспомогательные двигатели – вентиляторов и насосов охлаждения, компрессоров пневматической системы – асинхронные у обоих. В коллекторном двигателе (КД) самое слабое место – коллектор и щетки, их износ и чувствительность к качеству обслуживания – одна из главных проблем в эксплуатации. Асинхронные же двигатели (АД) славятся своей надежностью, что же помешало их поставить и на ВЛ80К в роли тяговых? И зачем нужно было что-то переключать в опасной высоковольтной камере?

Вход в трансформаторное помещение ВЛ80К, желтая сетчатая штора сдвинута влево

Устроен асинхронный двигатель очень просто: на статоре уложена рабочая обмотка, ротор же – просто пакет зубчатых стальных листов, в пазы между зубьями залит алюминий. Порой вместо алюминия уложены медные стержни, соединенные по концам кольцами. Это так называемая короткозамкнутая обмотка ротора: она никуда не подключена, ток в ней наводится полем статора. Обмотка статора питается переменным током, как правило, трехфазным, поэтому сперва «магнитят» те витки, что питаются от первой фазы, потом – те, что от второй, потом третья фаза. Каждый период переменного тока поле делает оборот и поэтому называется бегущим. Частота вращения поля статора обозначается n1, частота вращения вала ротора – n2, частота питающего тока – f1, частота тока ротора – f2.

Вверху – ротор с медной короткозамкнутой обмоткой, внизу – с алюминиевой

Но при всей простоте обслуживания – знай шприцуй смазкой подшипники – АД крайне требователен к качеству электроэнергии. КД в этом плане куда проще: сколько вольт ему подал – столько он оборотов в минуту выдал. «На заводских настройках» он работает на постоянном токе, но с потерей мощности, с ярким искрением и рычанием тянет и на переменном. В электродрелях, старых кофемолках и пылесосах, швейных машинах коллекторные двигатели рассчитаны именно на 220 вольт, 50 герц – сетевое питание на них подается безо всякого выпрямления, такие двигатели называются универсальными коллекторными (УКД).

Схематичный разрез АД, в центре – ротор с алюминиевой обмоткой, и схемы соединения обмоток в звезду (Y) и треугольник (Δ)

Для тягового двигателя мощностью в сотни киловатт частоты́ 50–60 Гц многовато, поэтому большинство железнодорожных компаний мира, в том числе и МПС СССР, стали ждать появления пригодных для работы на борту локомотива выпрямителей. Впоследствии эти компании наладили систему тягового электроснабжения 25 кВ, 50 Гц, но до 1950-х гг. электрификация шла постоянным напряжением 3 кВ. Некоторые же европейские компании создали свою систему 15 кВ, 16⅔ Гц со своими электростанциями. Подробнее об этом – в статье в журнале № 9 за 2024 год или на Дзен-канале автора по адресу: dzen.ru/vivan755, общее оглавление – цикл «Труженик электродвигатель» – статья № 10.

Асинхронному же двигателю нужен ток с частотой, совпадающей с текущей частотой вращения, и пропорциональное частоте напряжение. Чтобы понять, почему, нужно разобраться в работе асинхронного двигателя, а для этого сперва вспомнить понятия вихревых токов и самоиндукции. Наверняка вы видели фокус с брошенным в медную трубу супермагнитом – он падает очень медленно, словно на парашюте. Движущийся магнит наводит в медной трубе токи, которые не покидают пределов трубы, текут в ней по замкнутому кругу – это вихревые токи. Эти токи создают свое магнитное поле, которое притягивается к полю магнита – за счет этого магнит резко тормозится.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Эпохальное восьмилетие Эпохальное восьмилетие

Какой была «ельцинская эпоха» независимой России?

Дилетант
Фактор роста Фактор роста

Особенности факторных стратегий на российском финансовом рынке

Деньги
Рим и германцы Рим и германцы

Встреча с варварами потрясла Рим, заставив изменить организацию римской армии

Дилетант
Арт-терапия: как творчество меняет жизнь Арт-терапия: как творчество меняет жизнь

Как благодаря арт-терапии можно укрепить своё ментальное здоровье

Здоровье
Уильям Гершель и музыка небесных сфер Уильям Гершель и музыка небесных сфер

Уильям Гершель, великий астроном, раздвинувший для нас границы Солнечной системы

Наука и техника
Андрей Синявский Андрей Синявский

Андрей Донатович Синявский — фантаст, философ и филолог

Дилетант
ТВС-2ДТС. Композитный кукурузник, который не смог ТВС-2ДТС. Композитный кукурузник, который не смог

О несостоявшейся рабочей лошадке малой авиации в России – ТВС-2ДТС

Наука и техника
«Хотя бы в искусстве-то надо, чтобы добро побеждало зло» «Хотя бы в искусстве-то надо, чтобы добро побеждало зло»

Режиссер Петр Шерешевский между двух премьер

Weekend
Серебряный век Серебряный век

Дмитрий Чеботарев — о трендах, которые задают дальнейшее развитие кино

Men Today
Леди Гага от декаданса: как маркиза Луиза Казати стала королевой эпатажа Леди Гага от декаданса: как маркиза Луиза Казати стала королевой эпатажа

Как середине XX века итальянская аристократка стала Леди Гагой своего времени

Правила жизни
Дышите глубже Дышите глубже

Как превратить балкон в любимое место летнего отдыха

Лиза
Ученые превратили тараканов в киборгов, наделив их способностями для спасательных операций Ученые превратили тараканов в киборгов, наделив их способностями для спасательных операций

Тараканы-киборги — идеальные помощники для спасательных операций

Inc.
5 способов удалить упрямую кутикулу дома: советы мастеров маникюра 5 способов удалить упрямую кутикулу дома: советы мастеров маникюра

Несколько способов удаления кутикулы с отличным результатом

VOICE
Надежда Ангарская: «Женщинам обязательно нужно устраивать девичники, никакой психолог потом не нужен» Надежда Ангарская: «Женщинам обязательно нужно устраивать девичники, никакой психолог потом не нужен»

Надежда Ангарская про свой опыт участия в шоу перевоплощений «Один в один»

Здоровье
Синдром саванта: что это, симптомы и причины возникновения Синдром саванта: что это, симптомы и причины возникновения

Сочетание отставания в развитии и гениальности — редкое, но популярное явление

Psychologies
Корректировать размер скидки и определить брак: в чем ИИ поможет даже малому бизнесу Корректировать размер скидки и определить брак: в чем ИИ поможет даже малому бизнесу

Что именно искусственный интеллект делает для бизнеса уже сегодня?

Inc.
Токсичная любовь Токсичная любовь

Почему мы не замечаем тревожные сигналы в отношениях?

Лиза
Приключения генерала Зорича Приключения генерала Зорича

Генерал Семен Зорич: «хороший человек, что творил плохие дела»

Знание – сила
В чем сила, ИИ? В чем сила, ИИ?

Сопоставим наши ожидания и реальное состояние разработок в сфере ИИ

Монокль
Само совершенство Само совершенство

Что скрывается за яркой внешностью и почему мы пытаемся этим поднять самооценку

Лиза
Психолог здорового человека Психолог здорового человека

Женская психология: как она влияет на бизнес, личную жизнь и космические миссии

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Хроническая усталость у женщин: 10 самых частых вопросов и ответы врача Хроническая усталость у женщин: 10 самых частых вопросов и ответы врача

Постоянно ощущаете себя «не в ресурсе»?

Psychologies
От факелов до светодиодов: история эволюции светильников От факелов до светодиодов: история эволюции светильников

История эволюции светильников от древних времен до нашей эпохи

ТехИнсайдер
Танцы в Аничковом Танцы в Аничковом

При дворе Николая I светские законы сочетались с военным уставом

Дилетант
Красота и время Красота и время

Женская красота — та самая условность, которая влияет на всю нашу жизнь

Новый очаг
Две недели в середине лета: история о любви, абьюзе и смерти Две недели в середине лета: история о любви, абьюзе и смерти

Трогательный рассказ о насилии и любви, жизни и смерти

Psychologies
Сомнолог: после 20 часов без сна мозг теряет способность мыслить трезво Сомнолог: после 20 часов без сна мозг теряет способность мыслить трезво

Префронтальная кора не может нормально работать, если человек не высыпается

Inc.
Погрузиться в сон Погрузиться в сон

Как научиться высыпаться, не меняя привычного ритма жизни

Лиза
Эллинг выходного дня Эллинг выходного дня

Этот небольшой дом на Финском заливе — бывший эллинг, то есть гараж для яхты

Идеи Вашего Дома
5 маленьких дел, которые повысят производительность и поднимут настроение 5 маленьких дел, которые повысят производительность и поднимут настроение

Как мы можем повысить уровень своего счастья всего за несколько минут?

Inc.
Открыть в приложении