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

Гран-туризмо Гран-туризмо

Квадратиш, практиш, вояж

Автопилот
«Если ко мне не будут приставать, как я пойму, чего стою?»: почему женщины зависимы от (любого) мужского внимания «Если ко мне не будут приставать, как я пойму, чего стою?»: почему женщины зависимы от (любого) мужского внимания

Психолог рассказывает о культурных предписаниях, которые давно пора пересмотреть

Psychologies
Ингибирование гистондеацетилазы 3 улучшило реконсолидацию памяти у старых мышей Ингибирование гистондеацетилазы 3 улучшило реконсолидацию памяти у старых мышей

Фермент гистондеацетилаза 3 участвует в реконсолидации памяти

N+1
Бензин подорожал на 16,5%: поможет ли запрет экспорта остановить рост цен Бензин подорожал на 16,5%: поможет ли запрет экспорта остановить рост цен

С чем связано подорожание бензина и выправит ли ситуацию ручное управление

Forbes
«А это мысль!» «А это мысль!»

Что такое инсайт и как его получить

Лиза
Почему на полуострове Ямал извергаются ледяные «вулканы» Почему на полуострове Ямал извергаются ледяные «вулканы»

Почему извергаются ледяные «вулканы» в вечной мерзлоте?

ТехИнсайдер
Николай Бобров: «Перу — это севиче и чича морада» Николай Бобров: «Перу — это севиче и чича морада»

Николай Бобров о стажировке в Перу, колорите и четырех тысячах видов картошки

Bones
5 точек красоты: как делать массаж лица шиацу правильно 5 точек красоты: как делать массаж лица шиацу правильно

Точечная техника шиацу поможет за несколько минут в день стереть следы усталости

Psychologies
Неистовая Фанни. Драма террористки, покусившейся на вождя Неистовая Фанни. Драма террористки, покусившейся на вождя

О том, как любовная драма превратила наивную девушку Фанни Каплан в террористку

СНОБ
3 роскошные альтернативы новому внедорожнику Tank 700. Подробности и цены 3 роскошные альтернативы новому внедорожнику Tank 700. Подробности и цены

Три достойные альтернативы для флагмана Great Wall

РБК
Дорогие и грязные: почему в Москве-реке, Ганге и Темзе нельзя купаться Дорогие и грязные: почему в Москве-реке, Ганге и Темзе нельзя купаться

В каком состоянии находятся главные водные артерии мира?

Forbes
Остерегаться в лесу: ученый назвал самые опасные дикие растения России Остерегаться в лесу: ученый назвал самые опасные дикие растения России

Что нужно учитывать при заготовке травяных сборов

ТехИнсайдер
Нелли Гаранян: «Он говорил: «Я не могу дирижировать голодными музыкантами» Нелли Гаранян: «Он говорил: «Я не могу дирижировать голодными музыкантами»

«Цветов у тебя не будет никогда, но колбасы и всего остального — сколько угодно»

Коллекция. Караван историй
«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
Секс, стена и Достоевский Секс, стена и Достоевский

Что может сделать русская литература со стремительно взрослеющей девушкой

Weekend
Как включить счетчик ФПС в КС 2 Как включить счетчик ФПС в КС 2

Как поставить счетчик ФПС в КС 2 — только быстрые и рабочие способы

CHIP
Целительная сила «убойного» цветка Целительная сила «убойного» цветка

За какие целебные свойства ценят зверобой?

Наука и жизнь
10 сложностей в отношениях, о которых молчат мужчины 10 сложностей в отношениях, о которых молчат мужчины

Какие сложности испытывают мужчины в отношениях и как с ними справиться?

Psychologies
Правила взаимности: при каких условиях деловые знакомства превращаются в бизнес-связи Правила взаимности: при каких условиях деловые знакомства превращаются в бизнес-связи

Как нетворкинг-туры помогают договариваться о выгодных контрактах и партнерствах

Forbes
43% российских студентов подрабатывают летом 43% российских студентов подрабатывают летом

Почти каждый второй российский студент подрабатывает этим летом, показал опрос

Forbes
Холодец: некoтoрые любят похолоднее Холодец: некoтoрые любят похолоднее

Откуда произошел холодец и как его правильно приготовить?

КАНТРИ Русская азбука
Цепляет с первого дня Цепляет с первого дня

Кавказ: как окружить себя принципиально другой реальностью

2Xplore
Труба пучка Большого адронного коллайдера помогла установить новый предел на магнитные монополи Труба пучка Большого адронного коллайдера помогла установить новый предел на магнитные монополи

Как физики установили новый предел на массу и заряд магнитных монополей

N+1
Ледники в Андах достигли минимума за 130 000 лет Ледники в Андах достигли минимума за 130 000 лет

Ледники в Андах сократились до самых маленьких размеров за последние 130 000 лет

ТехИнсайдер
«Криминальный гардероб: особенности девиантного костюма» «Криминальный гардероб: особенности девиантного костюма»

Как одеваются японские бунтарки

N+1
Мещанское счастье певца революции. Как Маяковский предал себя Мещанское счастье певца революции. Как Маяковский предал себя

Вставные зубы в мещанском аду: как Маяковский уничтожил в себе поэта

СНОБ
«Поводом к травле могло стать любое слово, жест, взгляд» «Поводом к травле могло стать любое слово, жест, взгляд»

История Катерины, которая много лет страдала от пробелов в памяти после травли

Psychologies
Груминг вызвал стресс у самок медвежьих павианов Груминг вызвал стресс у самок медвежьих павианов

Почему продолжительный аллогруминга повышает стресс медвежьих павианов?

N+1
Не до шуток: почему умирает жанр ситкомов и какой будет комедия положений будущего Не до шуток: почему умирает жанр ситкомов и какой будет комедия положений будущего

Почему зрители больше не хотят смотреть ситуационные комедии?

Forbes
«Участие бизнеса необходимо  на каждом этапе формирования  кадрового резерва» «Участие бизнеса необходимо  на каждом этапе формирования  кадрового резерва»

О роли бизнеса в создании кадрового потенциала для развития нефтегазовой отрасли

РБК
Открыть в приложении