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

Вычислить в толпе Вычислить в толпе

Какие мотивы движут преступником и можно ли распознать его в пассажиропотоке?

P.I.C. Partner In Crime
«Насилие, алкоголь и порно не делают вас мужчиной»: что на самом деле значит «быть мужественным» «Насилие, алкоголь и порно не делают вас мужчиной»: что на самом деле значит «быть мужественным»

Что заставляет мужчин развиваться и добиваться успеха?

Psychologies
Уголь держится на буром Уголь держится на буром

Почему увеличиваются добыча и экспорт угля в России?

Ведомости
Японский бот тебе товарищ Японский бот тебе товарищ

«Санни»: сериал-инструкция по мирному сосуществованию с роботами

Weekend
Бескрайнее лето Бескрайнее лето

Как с помощью парфюма продлить летнее настроение

Лиза
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
Времена года повлияли на моральные ценности американцев Времена года повлияли на моральные ценности американцев

Одобрения сплачивающих моральных ценностей зависит от времени года

N+1
Синхронное плавание Синхронное плавание

Владимир Кристовский и его жена Ольга о вдохновении для всех, кто его ищет

Psychologies
«Один на один с жизнью»: почему человек становится жертвой. Отрывок из книги психолога «Один на один с жизнью»: почему человек становится жертвой. Отрывок из книги психолога

Почему человек чувствует себя жертвой? Можно ли этому противостоять?

СНОБ
Собрание автомобильных редкостей Собрание автомобильных редкостей

Об уникальных автомобилях, вошедших в историю

Зеркало Мира
Старость – не данность Старость – не данность

Можно ли на самом деле хотя бы замедлить старение?

Вокруг света
Флоресские «хоббиты» возникли не менее 700 тысяч лет назад Флоресские «хоббиты» возникли не менее 700 тысяч лет назад

Рост флоресских хоббитов был гораздо меньше, чем у более поздних потомков

N+1
Вы невнимательны, и это совершенно нормально. Почему? Вы невнимательны, и это совершенно нормально. Почему?

С возрастом мы теряем способность к концентрации внимания. В чем же причина?

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

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

ТехИнсайдер
Юридические тексты сравнили с магическими заклинаниями Юридические тексты сравнили с магическими заклинаниями

Зачем авторы официальных текстов используют такие сложные конструкции?

N+1
Ярчайшая Ярчайшая

О самой яркой звезде ночного неба — Сириусе

Наука и жизнь
5 правил аренды автомобиля в отпуске, чтобы не попасть на деньги 5 правил аренды автомобиля в отпуске, чтобы не попасть на деньги

Неочевидные моменты, которые следует учитывать, арендуя автомобиль

Maxim
Легендарная вещь времен СССР: почему у граненого стакана было именно 16 граней Легендарная вещь времен СССР: почему у граненого стакана было именно 16 граней

Как и когда в СССР появился граненый стакан

ТехИнсайдер
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
Кто предупрежден, тот вооружен Кто предупрежден, тот вооружен

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

Psychologies
Почему у клубники семена снаружи Почему у клубники семена снаружи

То, что кажется «семенами» клубники, на самом деле её плоды

ТехИнсайдер
Строго по записи Строго по записи

Контролировать свой рацион полезно всем без исключения

Лиза
«Мой парень — маньяк» — жуткий триллер о правилах жизни в большом городе «Мой парень — маньяк» — жуткий триллер о правилах жизни в большом городе

Триллер «Мой парень — маньяк» напоминает: ты одинок, значит в опасности

VOICE
Как не выгореть на работе: 3 полезных правила Как не выгореть на работе: 3 полезных правила

Как перестать работать на износ?

Psychologies
Эксперты выявили семь странных форм поведения, связанных с высоким IQ Эксперты выявили семь странных форм поведения, связанных с высоким IQ

Привычки и стиль жизни, которые связывают с гениальностью

ТехИнсайдер
Три митрополита Три митрополита

Роль церкви в период правления Ивана Калиты

Дилетант
«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
Тула. Город мастеров Тула. Город мастеров

Тула – здесь плелись интриги и вершились судьбы

Зеркало Мира
От помощника в обучении до будущей профессии От помощника в обучении до будущей профессии

Как меняются школы и вузы под влиянием искусственного интеллекта

РБК
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
Открыть в приложении