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

Что блог подаст Что блог подаст

Какую роль блогеры действительно играют в мире гастрономии

Правила жизни
6 причин, по которым ты не испытываешь оргазм, и способы это исправить: советы нейробиолога 6 причин, по которым ты не испытываешь оргазм, и способы это исправить: советы нейробиолога

Аноргазмия: думаешь, с тобой что-то не так? Ничего подобного!

VOICE
«Это база: Зачем нужна математика в повседневной жизни» «Это база: Зачем нужна математика в повседневной жизни»

Чем важна в повседневной жизни задача коммивояжера

N+1
Парадокс Спящей красавицы Парадокс Спящей красавицы

Возможно ли впасть в оцепенение на столетие и потом вернуться к жизни?

Вокруг света
Великий воин пустынь Великий воин пустынь

Кому может понравиться «пустынный воин» с ядовитым оружием наперевес?

Знание – сила
5 способов «застраховаться» от развода 5 способов «застраховаться» от развода

Что необходимо делать супругам, чтобы гарантированно укрепить свой брак?

Psychologies
Топ 10 фильмов про соперничество и соперников Топ 10 фильмов про соперничество и соперников

Фильмы для тех, кто любит наблюдать за напряженными столкновениями соперников

Maxim
Медиатор: кто это и чем занимается Медиатор: кто это и чем занимается

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

Psychologies
Удаляют себе ногти на ногах! Вот на какие жертвы идут бегуны Канады ради победы Удаляют себе ногти на ногах! Вот на какие жертвы идут бегуны Канады ради победы

Профессиональные спортсмены подвергают свои тела экстремальным практикам

ТехИнсайдер
Крафтсмены Крафтсмены

Рыцари невидимого фронта, которые помогают делать рестораны особенными

Bones
Куда вложить деньги, чтобы они работали в 2024 году? Куда вложить деньги, чтобы они работали в 2024 году?

Вопрос вложения свободных денежных средств беспокоит многих

Наука и техника
Будущее из розетки: чего ждать от электромобилей Будущее из розетки: чего ждать от электромобилей

В каком направлении развивается электротранспорт?

ТехИнсайдер
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
100 грамм катастрофы: как Винеш Пхогат стала героиней Индии, но все равно проиграла 100 грамм катастрофы: как Винеш Пхогат стала героиней Индии, но все равно проиграла

Винеш Пхогат — первая индийская женщина-борец

Forbes
Отдел замученных поэтесс: самые популярные новые женские музыкальные альбомы Отдел замученных поэтесс: самые популярные новые женские музыкальные альбомы

Женские музыкальные альбомы, которые объединили все новые тренды в поп-музыке

Forbes
5 точек красоты: как делать массаж лица шиацу правильно 5 точек красоты: как делать массаж лица шиацу правильно

Точечная техника шиацу поможет за несколько минут в день стереть следы усталости

Psychologies
Финслерова геометрия как теория четырехмерности мира Финслерова геометрия как теория четырехмерности мира

О геометрии Вселенной, сверхсветовых скоростях и египетских пирамидах

Зеркало Мира
«Ваш диагноз — сибирская язва»: свердловская эпидемия 1979 года, которая до сих пор остается засекреченной «Ваш диагноз — сибирская язва»: свердловская эпидемия 1979 года, которая до сих пор остается засекреченной

Ровно 45 лет назад в Свердловске произошла эпидемия смертельной сибирской язвы

ТехИнсайдер
В России представили новый кроссовер «Москвич 8»: все подробности В России представили новый кроссовер «Москвич 8»: все подробности

Кроссовер «Москвич 8»: все подробности об этом автомобиле

РБК
Весь в отца: существуют ли гены лишнего веса и что с ними делать? Весь в отца: существуют ли гены лишнего веса и что с ними делать?

Спросили у эксперта все, что вы хотели знать о генах лишнего веса

Правила жизни
«И Канье приедет»: что происходит с русской музыкой и что с ней будет дальше? «И Канье приедет»: что происходит с русской музыкой и что с ней будет дальше?

Почему музыкальные жанры окончательно размылись и за чем идет слушатель

Правила жизни
Возраст независимости: как современные медиа рассказывают о жизни женщин после 40 лет Возраст независимости: как современные медиа рассказывают о жизни женщин после 40 лет

Как начать свое дело после долгих лет в найме и не сойти с ума на пенсии?

Forbes
Графомания или смерть Графомания или смерть

Что вынуждает ученых публиковать так много статей

N+1
Что делать, если вы считаете себя абьюзером: 4 совета Что делать, если вы считаете себя абьюзером: 4 совета

Как понять, являетесь вы абьюзером или нет?

Psychologies
Овощ в мундире Овощ в мундире

Молодой картофель – какой лучше выбрать и как приготовить?

Лиза
Укрепление Сибири или совпадение: как объяснить масштабные кадровые перестановки Укрепление Сибири или совпадение: как объяснить масштабные кадровые перестановки

За неполные два года в трети сибирских регионов сменились руководители

ФедералПресс
20 советов 20 советов

Советы тренеров со всего мира о том, как привести себя в форму

Men Today
5 ошибок, которые мешают вам копить деньги 5 ошибок, которые мешают вам копить деньги

Почему у вас не получается накопить сумму на мечту?

Psychologies
С видом на будущее С видом на будущее

Загородный дом с футуристичным фасадом эклектичным интерьером

SALON-Interior
Михаил Михайлов: «Хочется больше честности» Михаил Михайлов: «Хочется больше честности»

Михаил Михайлов о роли шефа в подготовке к открытию ресторана

Bones
Открыть в приложении