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

В гостях у природы В гостях у природы

Курилы — острова, на которых всем заправляет Ее Величество Природа

Y Magazine
АИРР представила новый индекс востребованности кадров в российских регионах АИРР представила новый индекс востребованности кадров в российских регионах

Новый квартальный индекс востребованности кадров для инновационной экономики

ФедералПресс
Рынок жилья охлаждается, но неохотно Рынок жилья охлаждается, но неохотно

Квартирный рынок входит в этап развития, связанный с отменой льготной ипотеки

Монокль
Юридические тексты сравнили с магическими заклинаниями Юридические тексты сравнили с магическими заклинаниями

Зачем авторы официальных текстов используют такие сложные конструкции?

N+1
Горячие источники, диета, икигай и цигун: главные секреты японского долголетия Горячие источники, диета, икигай и цигун: главные секреты японского долголетия

Что помогает японцам оставаться активными в зрелом возрасте?

Forbes
«Я встретила любовь, когда шла покупать швабру»: 14 историй о любви «Я встретила любовь, когда шла покупать швабру»: 14 историй о любви

Истории людей, которые романтично встретили по-настоящему близкого человека

Psychologies
Первые спутники СССР и США: почему они такие разные Первые спутники СССР и США: почему они такие разные

Чем отличались наш и зарубежный первые космические спутники?

ТехИнсайдер
Правила взаимности: при каких условиях деловые знакомства превращаются в бизнес-связи Правила взаимности: при каких условиях деловые знакомства превращаются в бизнес-связи

Как нетворкинг-туры помогают договариваться о выгодных контрактах и партнерствах

Forbes
Кто предупрежден, тот вооружен Кто предупрежден, тот вооружен

Что делать, если родители или друзья пытаются давить на нас в своих интересах?

Psychologies
Бить как все Бить как все

Почему важно не бояться получать по лицу и отвечать тем же

Men Today
Почему мы ненавидим в других то, что не принимаем в себе? Почему мы ненавидим в других то, что не принимаем в себе?

Что такое проекция и почему нас раздражает то, что мы не принимаем в себе

Psychologies
Холодец: некoтoрые любят похолоднее Холодец: некoтoрые любят похолоднее

Откуда произошел холодец и как его правильно приготовить?

КАНТРИ Русская азбука
Чудеса системы Сатурна: два безумных океана Чудеса системы Сатурна: два безумных океана

Система Сатурна – настоящее собрание диковин и чудес

Наука и техника
Эксперт рассказал, как меньше пьянеть! Факты о толерантности к алкоголю Эксперт рассказал, как меньше пьянеть! Факты о толерантности к алкоголю

Почему одни люди могут выпить больше других?

ТехИнсайдер
Восемь отцов очарованного странника Восемь отцов очарованного странника

«Юг»: путевая мелодрама как русское роуд-муви

Weekend
Владимир Пахомов: «Любой язык – саморазвивающаяся сущность» Владимир Пахомов: «Любой язык – саморазвивающаяся сущность»

Беседуем с научным сотрудником Института русского языка им. В. В. Виноградова

Зеркало Мира
От полосатой робы до красных галифе: изломы судьбы Мишки Япончика От полосатой робы до красных галифе: изломы судьбы Мишки Япончика

Как главарь одесских уголовников Мишка Япончик оказался в Красной армии?

Правила жизни
«Я больше не боюсь»: как Симона Байлз боролась, побеждала и снимала президентов «Я больше не боюсь»: как Симона Байлз боролась, побеждала и снимала президентов

История спортсменки, которая прошла через нищету, насилие и проблемы с психикой

Forbes
Антисоветчики, которых не преследовали, но осуждали: как жили советские стиляги Антисоветчики, которых не преследовали, но осуждали: как жили советские стиляги

Кто такие советские стиляги и как была устроена их жизнь?

ТехИнсайдер
Как диета с ограничением калорий влияет на рак Как диета с ограничением калорий влияет на рак

Как диета, имитирующая голодание, влияет на здоровые и раковые клетки организма?

ТехИнсайдер
Подводный беспилотник исследовал ледяной шельф, но бесследно исчез Подводный беспилотник исследовал ледяной шельф, но бесследно исчез

Ученые составили карту нижней стороны шельфового ледника Дотсон в Антарктиде

ТехИнсайдер
Фартук, косы, кружева Фартук, косы, кружева

Какой была школьная форма в СССР

Лиза
Яйца: со Cветлой Пaсхoй! Яйца: со Cветлой Пaсхoй!

Обычай раскрашивать и дарить яйца на Пасху еще более древний, чем сам праздник

КАНТРИ Русская азбука
Благородный винтаж и вещи «первой руки»: почему все охотятся за антикварной мебелью Благородный винтаж и вещи «первой руки»: почему все охотятся за антикварной мебелью

Галеристы фиксируют: на рынке антикварной мебели уже третий год идет оживление

Forbes
Остановитесь! Пролистывание видео в соцсетях ухудшит вашу психику: исследование Остановитесь! Пролистывание видео в соцсетях ухудшит вашу психику: исследование

Как листание бесконечного количества видео лишь усугубляет скуку

ТехИнсайдер
Что такое «фанфляция», или почему у вас так мало денег на банковской карте Что такое «фанфляция», или почему у вас так мало денег на банковской карте

«Фанфляция» — на чем строится современная культура потребления

Psychologies
Мыловарение: мoем-мoем трубочиста... Мыловарение: мoем-мoем трубочиста...

Натуральное ароматное и красивое мыло несложно сделать в домашних условиях

КАНТРИ Русская азбука
Факторы, определяющие вызовы и угрозы национальной безопасности России в Северо-Восточной Азии Факторы, определяющие вызовы и угрозы национальной безопасности России в Северо-Восточной Азии

Региональная нестабильность России может быть выгодна отдельным государствам

Обозрение армии и флота
Обстрелы, дроны, теракты: как поддержать себя, когда близкие в опасности? Советует кризисный психолог Обстрелы, дроны, теракты: как поддержать себя, когда близкие в опасности? Советует кризисный психолог

Как справиться с тревогой и беспокойством?

Psychologies
«У нас нет хороших решений» «У нас нет хороших решений»

Денис Соловьев — о ситуации на валютном рынке и проблемах с внешними платежами

Монокль
Открыть в приложении