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

Большая история маленького самолета. Часть 1 Большая история маленького самолета. Часть 1

Через призму суперджета смотрим на российский авиапром в новейшем времени

Наука и техника
4 типа пар, в которых женщины изменяют чаще, чем мужчины 4 типа пар, в которых женщины изменяют чаще, чем мужчины

В каких отношениях женщины изменяют чаще всего и почему?

Psychologies
Рим и германцы Рим и германцы

Встреча с варварами потрясла Рим, заставив изменить организацию римской армии

Дилетант
Там, где остановилось время Там, где остановилось время

Брюгге — город, словно застывший в пространственно-временной капсуле

Знание – сила
«В церкви Божией разгласия» «В церкви Божией разгласия»

Почему и как образовались сразу две «параллельные» русские митрополии?

Дилетант
Горячее сердце Алтая Горячее сердце Алтая

На Алтае староверы испокон веков искали загадочную страну Беловодье

Вокруг света
Город «злой» и город «добрый» Город «злой» и город «добрый»

Весной 1238 года «злой город» Козельск разозлил монголо-татар

Дилетант
Пар над водой Пар над водой

Хаусбот, заметно отличающийся от всех остальных

Y Magazine
Саша плюс Таша Саша плюс Таша

Брак Первого Поэта и Первой Красавицы начали обсуждать задолго до венчания

Дилетант
Мрамор и снег Мрамор и снег

Отвергнутый Вакх, рогатый Моисей – история работ Микеланджело Буонарроти

Вокруг света
Фокус Фокус

Кто убил Джона Кеннеди и почему все фигуранты по этому делу умирали?

Правила жизни
На всякий случай На всякий случай

Как работает система страхования в спорте

Ведомости
Синдром беспокойных гениталий и алкаптонурия: 6 загадочный болезней, о которых вы могли даже не слышать Синдром беспокойных гениталий и алкаптонурия: 6 загадочный болезней, о которых вы могли даже не слышать

Какие удивительные диагнозы порой ставят людям?

ТехИнсайдер
«Совмещение абсолютно несоединимых вещей — это стиль режиссера Ромы Михайлова» «Совмещение абсолютно несоединимых вещей — это стиль режиссера Ромы Михайлова»

«Жар-птица» — одна из самых необычных российских кинопремьер

Weekend
Мозаика из старой посуды Мозаика из старой посуды

Сейчас в мастерской Натальи Новиковой на Фонтанке творится мозаичная магия

Новый очаг
Макар Хлебников: «Близкий круг – лучшая терапия» Макар Хлебников: «Близкий круг – лучшая терапия»

Макар Хлебников о том, как стал актером, и о партнерстве с Юрой Борисовым

Ведомости
Честность как концепция Честность как концепция

Как шефы относятся к чистоте концепции и что в целом думают о честной позиции?

Bones
Страдающее Средневековье: 5 книг, которые помогут в изучении истории Страдающее Средневековье: 5 книг, которые помогут в изучении истории

Книги для тех, кто хочет погрузиться в изучение мировой истории

СНОБ
Взрыв мозга: как нейрочипы изменят медицину Взрыв мозга: как нейрочипы изменят медицину

Какие нейрочипы с разным функционалом создают сегодня лаборатории и стартапы

Монокль
Мухи-журчалки начали точно подражать осам уже 33 миллиона лет назад Мухи-журчалки начали точно подражать осам уже 33 миллиона лет назад

Ученые обнаружили ископаемую муху-журчалку, которая подражала окраске ос

N+1
Шеф — поставщик: здесь и сейчас Шеф — поставщик: здесь и сейчас

Как в разных регионах находят необычные продукты и превращают в уникальные блюда

Bones
Привлекательные и конкурирующие Привлекательные и конкурирующие

Как поддержать молодежь на рынке труда

Санкт-Петербургский университет
Едва знакомы Едва знакомы

«Едва знакомы» — проект, объединяющий людей за киноужинами

Seasons of life
АУК — это мы все АУК — это мы все

Аутентичная уральская кухня — проект, который изменил всю мою жизнь

Bones
Как психологическое состояние влияет на сексуальную жизнь Как психологическое состояние влияет на сексуальную жизнь

Половая жизнь — это не только физиология, но и сложный эмоциональный процесс

Правила жизни
Порхать как бабочка Порхать как бабочка

История боксерского поединка на вершине воздушного шара

Men Today
Начальник или наставник? Начальник или наставник?

Законодатель впервые дал официальное определение наставничества. Что это значит?

Ведомости
Дэвид Линч Дэвид Линч

Правила жизни кинорежиссера Дэвида Линча

Правила жизни
Уральский микс Уральский микс

На мой взгляд, напитки все же должны оставаться на втором плане

Bones
Наполеоновские планы Наполеоновские планы

Консервы, производство свекольного сахара – это началось в Наполеоновскую эпоху

Вокруг света
Открыть в приложении