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

Дальневосточный федеральный округ Дальневосточный федеральный округ

Построить здесь иной бизнес, кроме добывающего, сложно

Правила жизни
Чем съемка Игр в Париже отличалась от съемки Олимпиады в Сочи — рассказывает Андрей Болтенко Чем съемка Игр в Париже отличалась от съемки Олимпиады в Сочи — рассказывает Андрей Болтенко

Почему парижское открытие Игр и революционное, и «жульническое» одновременно

СНОБ
Ход слоном Ход слоном

Почему та или иная страна становится передовой, а потом вдруг отстающей?

ТехИнсайдер
Гроссмейстеры больших данных Гроссмейстеры больших данных

Как стать гроссмейстером по машинному обучению

ТехИнсайдер
10 способов ментальной самообороны 10 способов ментальной самообороны

Хотите инструкцию, какие конкретно принять меры против манипуляций?

Psychologies
Нежная бегония Нежная бегония

Хочешь, чтобы у тебя дома постоянно были живые прекрасные цветы?

Лиза
«Карту замены ПО полезно выстраивать  как минимум на десять лет» «Карту замены ПО полезно выстраивать  как минимум на десять лет»

Александр Сафиулин о переходе российских компаний на новые цифровые решения

РБК
Играть по правилам и без Играть по правилам и без

Где та грань в хитрости, которую не стоит переступать?

Psychologies
Набрать, сбросить, повторить: как актеры вынуждены менять свою внешность ради карьеры Набрать, сбросить, повторить: как актеры вынуждены менять свою внешность ради карьеры

Как актерам приходится издеваться над собственным телом под давлением продюсеров

Forbes
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
Главные гангстеры Екатеринбурга: история группировки «Уралмаш» Главные гангстеры Екатеринбурга: история группировки «Уралмаш»

«Уралмаш» — самая мощная банда, орудовавшая в столице Урала, Екатеринбурге

ТехИнсайдер
Золото короны: как члены королевских семей выступали и побеждали на Олимпиадах Золото короны: как члены королевских семей выступали и побеждали на Олимпиадах

Члены королевских семей, которым удалось пробиться на Олимпийские игры

Forbes
«Джеймс Уэбб» рассмотрел параллельные джеты у двойной протозвезды в кратной системе «Джеймс Уэбб» рассмотрел параллельные джеты у двойной протозвезды в кратной системе

Одна из протозвезд в системе WL20 на самом деле является парой протозвезд

N+1
Вот где ответ Вот где ответ

Вероника Сидорова: как меняются отношения родителей и детей в современном мире

Grazia
«Картинки с выставки: наука и технологии в раннем СССР» «Картинки с выставки: наука и технологии в раннем СССР»

Как создавалась экспозиция Отдела прикладной ботаники

N+1
Записки отельера: жизнь взаймы Записки отельера: жизнь взаймы

Короткое, но важное соприкосновение отельера с искусственным интеллектом

Правила жизни
Вино из Воронежа Вино из Воронежа

В мир вина я попал очень просто — мама была большой ценительницей

Bones
Цветы: цветики-цветочки Цветы: цветики-цветочки

Цветки всех мастей, скроенные вручную из самых разных материалов

КАНТРИ Русская азбука
В дружеских объятиях дракона: принесет ли Китай пользу российской отрасли видеоигр В дружеских объятиях дракона: принесет ли Китай пользу российской отрасли видеоигр

Какими перспективами может обернуться сотрудничество в отрасли видеоигр РФ и КНР

Forbes
«В Орду! В Орду!» «В Орду! В Орду!»

Россия зачиналась в скопидомном сундуке Ивана Калиты

Дилетант
Убтан для вашей крaсoты Убтан для вашей крaсoты

Секрет красоты и молодости нам раскрывает природа, и один из них — убтан

КАНТРИ Русская азбука
Евгений Добаев: «Наш искусственный интеллект будет сильнее хакерского» Евгений Добаев: «Наш искусственный интеллект будет сильнее хакерского»

Уровень киберзащищенности организаций растет, но не так быстро, как хотелось бы

РБК
И без Netflix хорошо И без Netflix хорошо

Как открыть для себя увлекательный мир китайских дорам

ЖАРА Magazine
Туристы хотят на Трансмонгольскую железную дорогу! И вот почему это интересно Туристы хотят на Трансмонгольскую железную дорогу! И вот почему это интересно

Чем примечательна Трансмонгольская железная дорога?

ТехИнсайдер
Трогательная история! Как стоматолога из Сирии воспитал отец с синдромом Дауна Трогательная история! Как стоматолога из Сирии воспитал отец с синдромом Дауна

Люди с синдромом Дауна не могут стать хорошими отцами? Джад Исса с этим поспорит

ТехИнсайдер
Автоэксперт Пономарев рассказал, как проверить наличие фреона в автокондиционере Автоэксперт Пономарев рассказал, как проверить наличие фреона в автокондиционере

Как правильно обращаться с кондиционером, чтобы продлить его ресурс?

ТехИнсайдер
Что делать, если твоя подруга влюбилась в абьюзера: как ей помочь — рассказывает психолог Что делать, если твоя подруга влюбилась в абьюзера: как ей помочь — рассказывает психолог

Что делать, если подруга влюбилась в абьюзера и не хочет слышать разумные доводы

VOICE
Решить проблему дефицита кадров в России поможет налоговая инновация СССР? Решить проблему дефицита кадров в России поможет налоговая инновация СССР?

Как увеличить производительность труда и обеспечить экономику работниками

ФедералПресс
«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
Логистика «переднего края» Логистика «переднего края»

Транспорт, необходимый для работы бойцов на линии боевого соприкосновения

Обозрение армии и флота
Открыть в приложении