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

Возвращаться домой Возвращаться домой

Обновленный Geely Coolray и тяга к жизни

Автопилот
Улучшит пищеварение и работу мозга! Вот чем квашеная капуста полезна для здоровья Улучшит пищеварение и работу мозга! Вот чем квашеная капуста полезна для здоровья

Квашеная капуста — это не просто привычное, но и кладезь полезных веществ

ТехИнсайдер
Время спать Время спать

Хотите впасть в спячку до весны? Теоретически для этого нет никаких препятствий

ТехИнсайдер
Энтузиазм и отвага Энтузиазм и отвага

Секрет петербургского ресторанного феномена — это энтузиазм его создателей

Монокль
Полные закрома Полные закрома

Пусть всегда будет вкусно: основные правила и приемы домашнего консервирования

Лиза
В диалоге с цветами В диалоге с цветами

Формы и стили, которые подчеркивают и по-новому показывают красоту цветка

Наука и жизнь
Как быть: почему творческие профессии становятся востребованнее технических? Как быть: почему творческие профессии становятся востребованнее технических?

На кого идти учиться сейчас, чтобы быть востребованным в творческой индустрии?

Правила жизни
Выгорела, но не могу остановиться: почему мы продолжаем пахать, даже если сил больше нет Выгорела, но не могу остановиться: почему мы продолжаем пахать, даже если сил больше нет

Почему наш внутренний супергерой продолжает спасать мир наизнос?

Psychologies
Теперь положено! Теперь положено!

Отпускные, больничные и другие новшества для самозанятых

Лиза
В чем секрет успеха спортсменов на Олимпиаде? Психолог олимпийской сборной Британии раскрыла секреты! В чем секрет успеха спортсменов на Олимпиаде? Психолог олимпийской сборной Британии раскрыла секреты!

Как спортсменов готовят к олимпиаде?

ТехИнсайдер
Писатель для бедных. 130 лет со дня рождения Михаила Зощенко Писатель для бедных. 130 лет со дня рождения Михаила Зощенко

О творческом пути Михаила Зощенко, его популярности и травле

СНОБ
Задержите дыхание! Ученые рассказали, почему запах после дождя опасен для жизни Задержите дыхание! Ученые рассказали, почему запах после дождя опасен для жизни

Знали ли вы, что вздох в дождливую погоду может оказаться последним?

ТехИнсайдер
Невидимая угроза: привычки, которые портят ваше зрение Невидимая угроза: привычки, которые портят ваше зрение

От чего именно садится зрение?

ТехИнсайдер
Заедки, то есть вкусняшки Заедки, то есть вкусняшки

Где рассказывают о русских сладостях — заедках, или верхосытках?

КАНТРИ Русская азбука
«В мире произошел переход от лечебных практик к профилактическим» «В мире произошел переход от лечебных практик к профилактическим»

О драйверах рынка БАДов рассказала Марина Камаева

РБК
Ученый Горелов рассказал, как найти утечки тепла в доме Ученый Горелов рассказал, как найти утечки тепла в доме

Есть ли польза от бесконтактного термометра, где искать «мостики холода»?

ТехИнсайдер
Заменит ли нейросеть живого архитектора? Заменит ли нейросеть живого архитектора?

Архитекторы пытаются уловить контуры и сущность городов будущего

Монокль
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 снимали эротические эпизоды третьего сезона «Бриджертонов»: секреты координатора интимных сцен Как снимали эротические эпизоды третьего сезона «Бриджертонов»: секреты координатора интимных сцен

Секс отлично продается, и это, несомненно, стало частью успеха «Бриджертонов»

VOICE
Новая реальность морских сражений Новая реальность морских сражений

Назначение БЭКов и особенности боевого применения

Обозрение армии и флота
От Билибина до «Кандинского»: заменит ли нейросеть художников-иллюстраторов От Билибина до «Кандинского»: заменит ли нейросеть художников-иллюстраторов

Что такое вирусная обложка и стоит ли отдавать работу художника нейросети?

СНОБ
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
Ветер с Юга дул Ветер с Юга дул

Краткая история «Унесенных ветром» в 50 пунктах

Weekend
Однажды в Белом море Однажды в Белом море

Соловки – фантастической красоты природа и наблюдение за белухами

2Xplore
Как думает ChatGPT: эмбеддинг, токены и другая невидимая «начинка» нейросети Как думает ChatGPT: эмбеддинг, токены и другая невидимая «начинка» нейросети

Как на самом деле ИИ понимает человека и что помогает ему формулировать мысли

ТехИнсайдер
«Платонов всегда будет современным и никогда не будет актуальным» «Платонов всегда будет современным и никогда не будет актуальным»

Платонов — один из важнейших не только прозаиков, но и мыслителей XX века

Знание – сила
Эмоциональный инцест: 4 признака, что вы слишком близки с ребенком Эмоциональный инцест: 4 признака, что вы слишком близки с ребенком

Где та грань, за которой близость с родителями становится нездоровой?

Psychologies
Снижение самооценки и панические атаки: чем опасно позитивное мышление Снижение самооценки и панические атаки: чем опасно позитивное мышление

Стоит ли придерживаться позитивного мышления? Отвечает гештальт-терапевт

Psychologies
«Обыкновенные убийцы: Как система превращает обычных людей в монстров» «Обыкновенные убийцы: Как система превращает обычных людей в монстров»

Почему немецкие солдаты редко испытывали стресс из-за убийства евреев

N+1
10 цитат Энди Уорхола, которые научат вас мыслить как художник 10 цитат Энди Уорхола, которые научат вас мыслить как художник

Энди Уорхол — о жизни, творчестве и любви

Psychologies
Открыть в приложении