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

Этапы роста: как распознать аномалию Этапы роста: как распознать аномалию

Как понять, нормально ли развивается ваш ребенок?

Psychologies
Познать геймдев изнутри: лучшие книжные новинки о компьютерных играх и их создателях Познать геймдев изнутри: лучшие книжные новинки о компьютерных играх и их создателях

Книги о видеоиграх, которые помогут узнать, как создавались культовые вселенные

ТехИнсайдер
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
43% российских студентов подрабатывают летом 43% российских студентов подрабатывают летом

Почти каждый второй российский студент подрабатывает этим летом, показал опрос

Forbes
У кого больше шансов на успешные знакомства и отношения — у собачников или кошатников? У кого больше шансов на успешные знакомства и отношения — у собачников или кошатников?

Кто больше помогает при знакомстве и отношениях — собака или кошка?

Maxim
Трогательная история! Как стоматолога из Сирии воспитал отец с синдромом Дауна Трогательная история! Как стоматолога из Сирии воспитал отец с синдромом Дауна

Люди с синдромом Дауна не могут стать хорошими отцами? Джад Исса с этим поспорит

ТехИнсайдер
Что такое адсорбер: из чего состоит и как проверить его работоспособность Что такое адсорбер: из чего состоит и как проверить его работоспособность

Зачем нужен современному автомобилю адсорбер и на что он влияет

РБК
Защищает от простуды и рака! Узнайте интересные факты о пользе приправы карри Защищает от простуды и рака! Узнайте интересные факты о пользе приправы карри

Карри: ароматная и полезная для здоровья приправа

ТехИнсайдер
Сатурн выбросил комету за пределы Солнечной системы Сатурн выбросил комету за пределы Солнечной системы

Комета A117uUD встретилась с Сатурном и теперь улетает из Солнечной системы

ТехИнсайдер
Окно в Арктику Окно в Арктику

5 причин отправиться уже сейчас в теплые объятия Русского Севера

Лиза
Сладкая жизнь Сладкая жизнь

Белок – но сладкий. Может ли такое быть? Да!

ТехИнсайдер
Ксения Лучанинова: «На Дальнем Востоке частная медицина конкурирует с государственной за кадры» Ксения Лучанинова: «На Дальнем Востоке частная медицина конкурирует с государственной за кадры»

Дальний Восток — регион, в который устремлены все планы государства

ФедералПресс
10 лучших новых сериалов, которые должен посмотреть каждый. Выбор читателей «Правил жизни» 10 лучших новых сериалов, которые должен посмотреть каждый. Выбор читателей «Правил жизни»

Подборка сериалов, в которой каждый найдет что-то для себя

Правила жизни
Александра Зайцева: «Где дом и дым глубин и алый». Фрагмент из книги о домашнем насилии Александра Зайцева: «Где дом и дым глубин и алый». Фрагмент из книги о домашнем насилии

Глава из книги «Где дом и дым глубин и алый»: мистический реализм для взрослых

СНОБ
«Это ЗИЛ?!» Как советские инженеры изобретали совершенный вездеход «Это ЗИЛ?!» Как советские инженеры изобретали совершенный вездеход

Машины, по проходимости которым не было бы равных

ТехИнсайдер
Жаркая погода может убить вас: как этого избежать Жаркая погода может убить вас: как этого избежать

Перегрев может вызвать серьезные проблемы со здоровьем: как его избежать?

ТехИнсайдер
Опытным путем Опытным путем

20 советов, которые помогут изменить жизнь к лучшему

Men Today
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
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
Может ли развиться депрессия во время месячных Может ли развиться депрессия во время месячных

Как связаны менструации и депрессии, гормоны и психика?

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
«Это база: Зачем нужна математика в повседневной жизни» «Это база: Зачем нужна математика в повседневной жизни»

Чем важна в повседневной жизни задача коммивояжера

N+1
Поворот в сторону профессионалов: обучение в колледжах вновь востребовано Поворот в сторону профессионалов: обучение в колледжах вновь востребовано

Как будет развиваться среднее профессиональное образование в России

ФедералПресс
Какой смысл мы вкладываем в слово «душнила»: 4 объяснения Какой смысл мы вкладываем в слово «душнила»: 4 объяснения

Зачем нужен термин «душнила»? Почему мы его используем?

Psychologies
Советы от разработчиков: 5 способов помочь ребенку избавиться от игровой зависимости Советы от разработчиков: 5 способов помочь ребенку избавиться от игровой зависимости

Как заинтересовать ребенка чем-то кроме компьютерных игр?

ТехИнсайдер
Касторовое масло топит жир или нет: популярный тренд в TikTok Касторовое масло топит жир или нет: популярный тренд в TikTok

Следуя трендам: поможет ли касторовое масло избавиться от жира на животе?

ТехИнсайдер
Не морем единым Не морем единым

Мы предлагаем разнообразить досуг интересными экскурсиями в Краснодарском крае

Лиза
Эти рыбы должны создать красивые круги из песка, чтобы привлечь самок! Интересные факты Эти рыбы должны создать красивые круги из песка, чтобы привлечь самок! Интересные факты

Самцы японской рыбы-фугу принимают необычный вызов в брачный период

ТехИнсайдер
5 способов укрепить свой внутренний стержень 5 способов укрепить свой внутренний стержень

Как развивать внутреннюю опору, которая поможет справляться с трудностями

Psychologies
Пять минут позора: как подготовиться к интервью на английском и перестать бояться Пять минут позора: как подготовиться к интервью на английском и перестать бояться

Как успешно пройти интервью, даже если ваш английский пока далек от идеала?

Forbes
Открыть в приложении