Что помешало поставить асинхронные двигатели на ВЛ80К в роли тяговых?

Наука и техникаHi-Tech

Сила – в музыке транзисторов. Асинхронный привод

Иван Варгатый

Две восемьдесят девятый на вхидному У́манцивки!

– Две восемь девятый, Иващенко, слухаю!

– У Сагайдаку неисправность подстанции, низка напруга, ДНЦ Борщ.

– Понятно, неисправность пидстанции, нызка напруха, маю на увази, Иващенко! – закончил машинист короткий диалог с диспетчером на особой полтавской смеси двух языков и улыбнулся помощнику. – Тото я дывлюсь, що вин не тягнэ!

На вольтметре красовались двадцать киловольт вместо привычных двадцати пяти – двадцати девяти. «Провод» от Ромодана до Полтавы ввели в строй еще несколько лет назад, но с подстанциями пока негусто, и те иногда отстреливают. Два грузовых друг за другом для квелой подстанции Сагайдак – уже не шутка, а тут еще по графику приближается встречный пассажирский. Надо действовать, пока есть время. Командир уступил помощнику свое кресло:

– Славык, давай за кермо! За Решеты́ловкой скыдовайся та гасы.

Они приближались к яме – неглубокой долине реки Говтвы. Здесь можно на пару минут погасить электровоз и переключить вспомогательные машины на 630 вольт. Напряжение в сети по мере подхода к Сагайдаку падает стремительным домкратом, упадет ниже девятнадцати – асинхронные двигатели могут опрокинуться. Не буквально кувыркнуться во тьме высоковольтной камеры, конечно, а просто остановиться – как глохнет перегруженный дизель... Тем временем за окном проплыл вокзальчик Решетиловки, пошла длинная кривая. Пора.

– Гаразд, гасы, я пийшов, як зроблю, – свыстну с задней, пидымай та двадцать п’ять! – наказал машинист и хлопнул дверью.

За сеткой высоковольтной камеры отсверкали четыре контактора главного контроллера, кузов дрогнул от хлопка ГВ, зашипел выходящий из блокировок воздух. Машинист без промедления сдвинул штору, удивительно ловко проскользнул на трансформатор и что-то переключил, восстановив напряжение на асинхронных вспомогательных двигателях. Два шага назад, штору на место, ручку блокировки вниз и быстрее во вторую секцию – надо успеть до моста, чтобы помощник успел выхватить состав. Так, разблокировалась легко, переключил, закрыл... В кабину. Там два раза длинно нажал на кнопку тифона, благо воздуха навалом. Киловольтметр тут же подскочил и показал почти тридцать киловольт. Но это неправда – на деле в сети было меньше девятнадцати, а сейчас еще будет падать.

Вот напряжение несколько раз смачно провалилось – Славик запустил вентиляторы, стрелка указателя позиций запрыгала от полудня вправо... А внизу промелькнули зеленые воды Говтвы. Успели. Входить на ходу в высоковольтную запрещено, но вставать некогда – выбьешь идущий следом электропоезд. Да и подпускать его к себе не хочется – съест последнюю «напругу». Тут и так едоков хватает: в боковом окне, обдав искаженным эффектом Доплера свистком, на миг полыхнула ярко-красная тушка «Дуси», свежего электровоза ДС3. Машинист подумал: «Интересно, там электроника все решает или тоже надо лазить в ВВК?»

Электровоз ДС3 со «столичным экспрессом»

Что объединяет два электровоза, встретившихся на живописных просторах Полтавщины? Один выпущен при СССР в кубанском Новочеркасске, другой появился совместными усилиями Siemens и Днепропетровского завода уже в XXI веке. У «кашки» тяговые двигатели коллекторные, у «Дуси» – асинхронные. А вот вспомогательные двигатели – вентиляторов и насосов охлаждения, компрессоров пневматической системы – асинхронные у обоих. В коллекторном двигателе (КД) самое слабое место – коллектор и щетки, их износ и чувствительность к качеству обслуживания – одна из главных проблем в эксплуатации. Асинхронные же двигатели (АД) славятся своей надежностью, что же помешало их поставить и на ВЛ80К в роли тяговых? И зачем нужно было что-то переключать в опасной высоковольтной камере?

Вход в трансформаторное помещение ВЛ80К, желтая сетчатая штора сдвинута влево

Устроен асинхронный двигатель очень просто: на статоре уложена рабочая обмотка, ротор же – просто пакет зубчатых стальных листов, в пазы между зубьями залит алюминий. Порой вместо алюминия уложены медные стержни, соединенные по концам кольцами. Это так называемая короткозамкнутая обмотка ротора: она никуда не подключена, ток в ней наводится полем статора. Обмотка статора питается переменным током, как правило, трехфазным, поэтому сперва «магнитят» те витки, что питаются от первой фазы, потом – те, что от второй, потом третья фаза. Каждый период переменного тока поле делает оборот и поэтому называется бегущим. Частота вращения поля статора обозначается n1, частота вращения вала ротора – n2, частота питающего тока – f1, частота тока ротора – f2.

Вверху – ротор с медной короткозамкнутой обмоткой, внизу – с алюминиевой

Но при всей простоте обслуживания – знай шприцуй смазкой подшипники – АД крайне требователен к качеству электроэнергии. КД в этом плане куда проще: сколько вольт ему подал – столько он оборотов в минуту выдал. «На заводских настройках» он работает на постоянном токе, но с потерей мощности, с ярким искрением и рычанием тянет и на переменном. В электродрелях, старых кофемолках и пылесосах, швейных машинах коллекторные двигатели рассчитаны именно на 220 вольт, 50 герц – сетевое питание на них подается безо всякого выпрямления, такие двигатели называются универсальными коллекторными (УКД).

Схематичный разрез АД, в центре – ротор с алюминиевой обмоткой, и схемы соединения обмоток в звезду (Y) и треугольник (Δ)

Для тягового двигателя мощностью в сотни киловатт частоты́ 50–60 Гц многовато, поэтому большинство железнодорожных компаний мира, в том числе и МПС СССР, стали ждать появления пригодных для работы на борту локомотива выпрямителей. Впоследствии эти компании наладили систему тягового электроснабжения 25 кВ, 50 Гц, но до 1950-х гг. электрификация шла постоянным напряжением 3 кВ. Некоторые же европейские компании создали свою систему 15 кВ, 16⅔ Гц со своими электростанциями. Подробнее об этом – в статье в журнале № 9 за 2024 год или на Дзен-канале автора по адресу: dzen.ru/vivan755, общее оглавление – цикл «Труженик электродвигатель» – статья № 10.

Асинхронному же двигателю нужен ток с частотой, совпадающей с текущей частотой вращения, и пропорциональное частоте напряжение. Чтобы понять, почему, нужно разобраться в работе асинхронного двигателя, а для этого сперва вспомнить понятия вихревых токов и самоиндукции. Наверняка вы видели фокус с брошенным в медную трубу супермагнитом – он падает очень медленно, словно на парашюте. Движущийся магнит наводит в медной трубе токи, которые не покидают пределов трубы, текут в ней по замкнутому кругу – это вихревые токи. Эти токи создают свое магнитное поле, которое притягивается к полю магнита – за счет этого магнит резко тормозится.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Новогодний сюрприз Новогодний сюрприз

Борис Николаевич Ельцин был горазд на сюрпризы

Дилетант
Синдром беспокойных гениталий и алкаптонурия: 6 загадочный болезней, о которых вы могли даже не слышать Синдром беспокойных гениталий и алкаптонурия: 6 загадочный болезней, о которых вы могли даже не слышать

Какие удивительные диагнозы порой ставят людям?

ТехИнсайдер
Рим и германцы Рим и германцы

Встреча с варварами потрясла Рим, заставив изменить организацию римской армии

Дилетант
Гений чистой пустоты Гений чистой пустоты

Как Франческо Сбарро создал колесо без оси

Наука и жизнь
«Наш Бисмарк» «Наш Бисмарк»

Миф о Бисмарке, как создателе Второго рейха начал складываться ещё при его жизни

Дилетант
Честность как концепция Честность как концепция

Как шефы относятся к чистоте концепции и что в целом думают о честной позиции?

Bones
На грани слышимости: нейтринные коммуникации для подводного флота На грани слышимости: нейтринные коммуникации для подводного флота

Современные субмарины становятся неслышимы и невидимы для радаров

Популярная механика
Свой подъезд к клиенту Свой подъезд к клиенту

Сколько стоят такси особого назначения

Деньги
Не ставим на черное Не ставим на черное

На каких морях можно отдохнуть, не выезжая из России?

Лиза
Это точно моё! Это точно моё!

10 признаков того, что ты занимаешься своим делом

Лиза
Принципы рационального кредитного поведения Принципы рационального кредитного поведения

Практические рекомендации потенциальным заемщикам

Наука и техника
Все, что нам кажется маловажным: рецензия на пронзительные «Мелочи жизни» с Киллианом Мерфи Все, что нам кажется маловажным: рецензия на пронзительные «Мелочи жизни» с Киллианом Мерфи

«Мелочи жизни»: оглушающе тихая драма про то, что в жизни нет мелочей

Правила жизни
«Ростки насилия есть в каждом из нас». Психотерапевт Елена Миськова об абьюзе «Ростки насилия есть в каждом из нас». Психотерапевт Елена Миськова об абьюзе

Елена Миськова о двойных стандартах, идеалах и способах противостоять абьюзу

СНОБ
У нас отмена У нас отмена

Какие механизмы стоят за молохом культуры отмены и насколько они прочны

Men Today
10 главных мифов о маникюре и уходе за ногтями: мнение ученого, работающего в бьюти-индустрии 10 главных мифов о маникюре и уходе за ногтями: мнение ученого, работающего в бьюти-индустрии

Какие мифы об уходе за ногтями являются самыми живучими

VOICE
В разряде достаточно рентабельных В разряде достаточно рентабельных

Сокращение урожайности снизило доходность сахарной свеклы

Агроинвестор
Игра со временем Игра со временем

Концептуальный интерьер с духом времени в квартире с ремонтом от застройщика

Новый очаг
Место силы Место силы

Финский залив, сосны… Деревянный дом со сплошным остеклением стены

Идеи Вашего Дома
Президент РАН Геннадий Красников: Ни один вопрос без Российской академии наук сегодня не обходится Президент РАН Геннадий Красников: Ни один вопрос без Российской академии наук сегодня не обходится

Президент РАН о том, какие задачи сегодня решает академия

Ведомости
Вяление Вяление

Вяление и его производные дают интересные и порой неожиданные результаты

Bones
Татьяна Архипова Татьяна Архипова

Директор БДТ Татьяна Архипова хранит традиции и внедряет современные форматы

Собака.ru
Петр Тодоровский: Изменить жизнь можно, а вот изменить себя крайне трудно Петр Тодоровский: Изменить жизнь можно, а вот изменить себя крайне трудно

Петр Тодоровский о непростом пути в кинематограф

Ведомости
Сергей Анохин: Телеком стал невидимым сервисом, без которого мы не можем пообщаться Сергей Анохин: Телеком стал невидимым сервисом, без которого мы не можем пообщаться

Гендиректор ПАО «Вымпелком» Сергей Анохин — о будущем компании и её развитии

Ведомости
Инфляция: ниже 8% не будет Инфляция: ниже 8% не будет

Текущая инфляция постепенно замедляется, но это временное явление

Монокль
Знак качества: зачем на самом деле на фрукты клеят маленькие наклейки Знак качества: зачем на самом деле на фрукты клеят маленькие наклейки

Для чего нужны эти наклейки на фруктах и что за цифры на них указаны

ТехИнсайдер
Кто особенно склонен к изменам: 3 ключевые психологические черты, подталкивающие к неверности Кто особенно склонен к изменам: 3 ключевые психологические черты, подталкивающие к неверности

Почему некоторые люди изменяют, а другие — нет?

Psychologies
Исследователи создали роботизированную руку, управляемую силой мысли Исследователи создали роботизированную руку, управляемую силой мысли

Ученые позволили парализованному мужчине управлять роботизированной рукой

Inc.
Белое на белом Белое на белом

В суперъяхте Extra Time верфи Conrad Yachts есть много загадочных решений

Y Magazine
Валдис Пельш: Как ревели горы Валдис Пельш: Как ревели горы

История-подъем, превозмогание, смелость и безумие

Maxim
Философия Паддингтона: «Откройте свой разум, и ноги последуют за ним» Философия Паддингтона: «Откройте свой разум, и ноги последуют за ним»

Как простой медведь из дремучего Перу оказался на обложках Esquire и Time Out

СНОБ
Открыть в приложении