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
«Архипелаг 2024»: главные инновации «Архипелаг 2024»: главные инновации

В Сахалинской области прошел проектно-образовательный интенсив «Архипелаг 2024»

ФедералПресс
В кадре В кадре

Это интервью мы записывали с актрисой Анастасией Красовской в Нижнем Новгороде

OK!
«Главный вызов — создание нового уровня жизни» «Главный вызов — создание нового уровня жизни»

Алексей Чекунков о том, как решается кадровый дефицит на Востоке

РБК
«Дизайн-завод»: реинкарнация арт-кластера в Москве «Дизайн-завод»: реинкарнация арт-кластера в Москве

«Дизайн-завод»: как небольшое местечко в Москве превратилось в арт-район

Psychologies
Николай Горинович: изуродованный революционер, ставший праведником Николай Горинович: изуродованный революционер, ставший праведником

Николай Горинович был революционером, которого пытались убить его же соратники

СНОБ
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
Высокие амбиции Высокие амбиции

Современный интерьер с элементами шинуазри и азиатской тематики

SALON-Interior
Химики использовали иодид самария как катализатор Химики использовали иодид самария как катализатор

Как химики научились применять иодид самария в каталитических количествах

N+1
Почему мужчины не ходят к психологу — и почему им стоит это делать Почему мужчины не ходят к психологу — и почему им стоит это делать

Что мешает мужчинам ходить к психологу и как терапия может им помочь

Psychologies
Крах по расписанию: продажи московских новостроек рухнули в июле Крах по расписанию: продажи московских новостроек рухнули в июле

В июле количество заключенных ДДУ в Москве снизилось на 40%

Forbes
Про тех, кто вечно в шоке Про тех, кто вечно в шоке

Что такое аффектация простыми словами, рассказывает психолог Надежда Бримаер

Лиза
«Глаза и уши режима: государственный политический контроль в Советской России, 1917–1928» «Глаза и уши режима: государственный политический контроль в Советской России, 1917–1928»

Кто собирал информацию о настроениях населения

N+1
Сколько можно пить за рулем в разных странах Сколько можно пить за рулем в разных странах

Где вообще нельзя, а где можно немного выпить за рулем?

Maxim
«Экспотехностраж-2024» с прицелом на перспективу «Экспотехностраж-2024» с прицелом на перспективу

Крупнейшее мероприятие в сфере обеспечения безопасности, «Экспотехностраж»

Обозрение армии и флота
Про запас Про запас

Сезонные заготовки — дело выгодное с любой стороны

Bones
Валенки — большие и маленькие Валенки — большие и маленькие

Семья Соколовых больше двадцати лет валяет по старинной технологии валенки

КАНТРИ Русская азбука
Главные гангстеры Екатеринбурга: история группировки «Уралмаш» Главные гангстеры Екатеринбурга: история группировки «Уралмаш»

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

ТехИнсайдер
Культовые кроссовки, выпуск 19: Nike Air Max 95 — самая популярная модель в Японии Культовые кроссовки, выпуск 19: Nike Air Max 95 — самая популярная модель в Японии

Nike Air Max 95 во многом определила траекторию движения Nike

Правила жизни
«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
15 модных словечек и фраз, которые стоит позаимствовать из словаря зумеров 15 модных словечек и фраз, которые стоит позаимствовать из словаря зумеров

Разбираем зумерский сленг, чтобы найти с ними общий язык

Psychologies
Злата и Мирослава Злата и Мирослава

Непо-бейби и топ-блогеры Мирослава и Злата Быковы стремительно делают карьеру

Собака.ru
Душа над тарелкой Душа над тарелкой

Почему, когда мы слышим хруст хлеба, у нас пробуждается аппетит?

Bones
«Изменилось только название» «Изменилось только название»

Андрей Пантюхов о том, чего стоило компании расставание с бывшим владельцем

РБК
Троян-шпион у пользователей Android: этичный хакер Песковский рассказал, как обезопасить смартфон от вирусов Троян-шпион у пользователей Android: этичный хакер Песковский рассказал, как обезопасить смартфон от вирусов

Как защитить свой телефон от любых вирусов

ТехИнсайдер
На средневековых предметах и росписях из Китая нашли желтые краски из растений На средневековых предметах и росписях из Китая нашли желтые краски из растений

В средневековом Китае использовали краски из гарцинии и китайского бархата

N+1
Шпана, гопники, хулиганы: как кинематограф работает с темой «пацанства» Шпана, гопники, хулиганы: как кинематограф работает с темой «пацанства»

Как с темой «пацанства» работает кинематограф и какие этапы эволюции она прошла

Правила жизни
Как две ученые нашли месторождение алмазов, но их открытие присвоили себе другие люди Как две ученые нашли месторождение алмазов, но их открытие присвоили себе другие люди

Пример того, как тяжелый труд ученых был вознагражден подлостью

Forbes
3 факта об истребителе F-16 3 факта об истребителе F-16

Странное название и наследие подводных лодок: что надо знать про самолет F-16.

Maxim
И на стволах растут плоды И на стволах растут плоды

Одни фрукты, висят на ветвях, а другие забрались на стволы. Интересно, зачем?

Наука и жизнь
Открыть в приложении