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

«Конечно, надежда есть» «Конечно, надежда есть»

Юрий Борисов о работе над образом Пушкина

Правила жизни
Художник Роман Сакин: У меня пропадают работы, вместо них появляются деньги. Это как суррогатное материнство Художник Роман Сакин: У меня пропадают работы, вместо них появляются деньги. Это как суррогатное материнство

Художник Роман Сакин — про античность и взгляд на мир игрока в Minecraft

СНОБ
Ход слоном Ход слоном

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

ТехИнсайдер
Ангелы прилетели Ангелы прилетели

Мастер-класс по самодельным ангелам, дарящим ощущение праздника и чудес

КАНТРИ Русская азбука
Приручить внутренних драконов: советы для любителей спорить и бездумно говорить «да» Приручить внутренних драконов: советы для любителей спорить и бездумно говорить «да»

Проверенные стратегии для укрощения «драконов» — вредных ментальных привычек

Forbes
Топ-5 лучших фанатских версий сериальных концовок аниме Топ-5 лучших фанатских версий сериальных концовок аниме

Поклонники аниме считают, что они смогли бы лучше закончить некоторые истории

Maxim
Что язык тела говорит о ваших отношениях — и какие невербальные сигналы могут их улучшить Что язык тела говорит о ваших отношениях — и какие невербальные сигналы могут их улучшить

Почему язык тела не менее важен, чем умение говорить друг с другом?

Psychologies
Почему нам нравится сериал «Эмили в Париже» и чего ожидать от выхода 4-го сезона Почему нам нравится сериал «Эмили в Париже» и чего ожидать от выхода 4-го сезона

Как «Эмили в Париже» приковывает нас к экрану?

Psychologies
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
Периодический закон работает в масштабах Вселенной Периодический закон работает в масштабах Вселенной

Зачем астрохимия моделирует процессы, протекающие в межзвёздном пространстве?

Наука и жизнь
«Вселенная 25» — страшный эксперимент, который показал, что станет с человечеством, если создать «рай на Земле» «Вселенная 25» — страшный эксперимент, который показал, что станет с человечеством, если создать «рай на Земле»

Джон Кэлхун доказал: удовлетворение всех потребностей человека ведет к гибели

ТехИнсайдер
Миры со звездами, где звезд две и больше двух Миры со звездами, где звезд две и больше двух

Двойных и тройных звезд гораздо больше, чем одиноких

Зеркало Мира
Без перегрузок Без перегрузок

Как правильно выбрать кружок или секцию для ребенка

Лиза
Не те хромосомы, много тестостерона: почему на Олимпиадах так много гендерных скандалов Не те хромосомы, много тестостерона: почему на Олимпиадах так много гендерных скандалов

Кто такие интерсекс-люди и почему из-за них возникают скандалы на Олимпиаде?

Psychologies
Суздаль — город крепкий: мэр города Алиса Бирюкова Суздаль — город крепкий: мэр города Алиса Бирюкова

Суздаль: о программе к юбилею, постоянном благоустройстве, местных жителях

СНОБ
Полярные сияния будут возникать не только на крайнем севере! Вот как вспышки на Солнце влияют на Землю Полярные сияния будут возникать не только на крайнем севере! Вот как вспышки на Солнце влияют на Землю

Как солнечная активность влияет на Землю и вызывает полярные сияния

ТехИнсайдер
«Дашь сиську потрогать?»: таксист снимал на видео, как домогался к клиенткам «Дашь сиську потрогать?»: таксист снимал на видео, как домогался к клиенткам

Что можно сделать в ситуации, если вас домогаются?

Psychologies
Тренеры по красивой жизни Тренеры по красивой жизни

Как не прогадать с покупкой у инфоцыган курсов-пустышек

РБК
Почему мигранты хамят, насилуют и убивают: объяснили психологи Почему мигранты хамят, насилуют и убивают: объяснили психологи

В последние годы в России участились нарушения закона со стороны мигрантов

ФедералПресс
Как табачные компании приучили женщин курить через идеи феминизма Как табачные компании приучили женщин курить через идеи феминизма

Как капитализм благими намерениями приучил женщин курить

Maxim
Владимир Грамматиков: «Меня всегда узнавали по маленькой роли в «Осеннем марафоне» Владимир Грамматиков: «Меня всегда узнавали по маленькой роли в «Осеннем марафоне»

Я не делаю ничего против собственного желания, причем уже давно

Караван историй
10 главных мифов о женской сексуальности — и их опровержение 10 главных мифов о женской сексуальности — и их опровержение

Стоит ли доверять стереотипам о женском теле и сексуальных проявлениях?

Psychologies
«Хороших девочек не убивают»: легкий детектив о юной сыщице с Эммой Майерс «Хороших девочек не убивают»: легкий детектив о юной сыщице с Эммой Майерс

Сериал «Хороших девочек не убивают» — симпатичный проект для зумеров

Forbes
Спорт — наш: как сериал Евгения Стычкина «Игры» рассказывает об Олимпиаде-80 Спорт — наш: как сериал Евгения Стычкина «Игры» рассказывает об Олимпиаде-80

Сериал «Игры»: амбивалентная история об Олимпиаде-80

Forbes
«Славянская нечисть. От природных духов и вредоносных сущностей до гостей с того света» «Славянская нечисть. От природных духов и вредоносных сущностей до гостей с того света»

«Славянская нечисть»: чем опасна полудница

N+1
Американский психолог создал настольную игру «Публикуйся или умри» Американский психолог создал настольную игру «Публикуйся или умри»

Как настольная игра может помочь аспирантам справиться с выгоранием

N+1
Никогда не сдавайся: атлеты, которые шли к олимпийскому золоту дольше всех Никогда не сдавайся: атлеты, которые шли к олимпийскому золоту дольше всех

Спортсмены, которые десятилетиями шли к победе на Играх

Forbes
Дмитрий Ливанов: «В XXI веке само понятие специальности становится устаревшим» Дмитрий Ливанов: «В XXI веке само понятие специальности становится устаревшим»

Дмитрий Ливанов о прошлом, настоящем и будущем российского образования

РБК
Открой глаза. Пластический хирург разбирает популярные мифы о блефаропластике Открой глаза. Пластический хирург разбирает популярные мифы о блефаропластике

Правда ли, что результат от блефаропластики не сохраняется навсегда?

Лиза
Коллекционер Антон Козлов: На картине можно изображать любую крамолу Коллекционер Антон Козлов: На картине можно изображать любую крамолу

Коллекционер Антон Козлов — про табу в современном искусстве и страхе перед ним

СНОБ
Открыть в приложении