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

Мода бывает разной Мода бывает разной

Мода может проявляться во всем, чем занимается человечество

Знание – сила
Андрей Миронов. «Он нравился. Он влюблял в себя. В нем была магия...» Андрей Миронов. «Он нравился. Он влюблял в себя. В нем была магия...»

«Быть артистом — это абсолютно его предназначение. Сцена у него затмевала все»

Коллекция. Караван историй
8 способов увеличить автономность смартфона на Android 8 способов увеличить автономность смартфона на Android

Cпособы увеличения времени автономной работы смартфона Android

CHIP
Бить как все Бить как все

Почему важно не бояться получать по лицу и отвечать тем же

Men Today
Какое вино пить летом: 10 идеальных вариантов Какое вино пить летом: 10 идеальных вариантов

Какими винами можно наслаждаться еще весь август?

Maxim
Имплантация зубов Имплантация зубов

Что важно сделать до, во время и после процедуры имплантации зубов

Лиза
«Пойми меня, если сможешь»: как работает эмпатия и чем может помочь искусственный интеллект «Пойми меня, если сможешь»: как работает эмпатия и чем может помочь искусственный интеллект

Насколько ограничены мы в понимании друг друга? И что это вообще значит?

Psychologies
«Не кочегары мы, не плотники»: 7 исчезнувших престижных советских профессий «Не кочегары мы, не плотники»: 7 исчезнувших престижных советских профессий

Престижные профессии из СССР, которые навсегда остались в прошлом

ТехИнсайдер
Почему мы ненавидим в других то, что не принимаем в себе? Почему мы ненавидим в других то, что не принимаем в себе?

Что такое проекция и почему нас раздражает то, что мы не принимаем в себе

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

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

ФедералПресс
Город вокруг урочища Город вокруг урочища

Петрозаводск: успешная трансформация государственного индустриального города

Weekend
Что делать, если вы считаете себя абьюзером: 4 совета Что делать, если вы считаете себя абьюзером: 4 совета

Как понять, являетесь вы абьюзером или нет?

Psychologies
Как не выгореть на работе: 3 полезных правила Как не выгореть на работе: 3 полезных правила

Как перестать работать на износ?

Psychologies
Андрей Финягин: «Я научился не расстраиваться, когда меня не утверждают в кино» Андрей Финягин: «Я научился не расстраиваться, когда меня не утверждают в кино»

То, что показывают сейчас по ТВ, — это не сказочки, а пошлые анекдотики

Коллекция. Караван историй
Шестое чувство Шестое чувство

Не отвлекают ли от главного приемы мультисенсорного маркетинга?

Bones
10 вещей, которые лучше всего чистить спиртом: мнение профессиональных клинеров 10 вещей, которые лучше всего чистить спиртом: мнение профессиональных клинеров

Что можно чистить спиртом, а что — нет?

VOICE
Я — сноб: теннисистка Надежда Петрова Я — сноб: теннисистка Надежда Петрова

Теннисистка Надежда Петрова — о ритуале пуджа на реке Ганг и запахе кофе

СНОБ
Помнить все! Помнить все!

7 привычек, которые помогут снизить риск деменции

Лиза
Мысли вслух Мысли вслух

Антон Лапенко: из социальных сетей в большое кино

Men Today
Никогда не сдавайся: атлеты, которые шли к олимпийскому золоту дольше всех Никогда не сдавайся: атлеты, которые шли к олимпийскому золоту дольше всех

Спортсмены, которые десятилетиями шли к победе на Играх

Forbes
Хроническая боль: психологические эффекты и способы лечения Хроническая боль: психологические эффекты и способы лечения

С какими переживаниями сталкиваются люди с хроническими болями

Psychologies
Мёд всему голова Мёд всему голова

Как ухаживают за пчелами и качают мед в усадьбе пасечников

КАНТРИ Русская азбука
Искусство вокруг руин: «Воскресенский завод» в Башкортостане Искусство вокруг руин: «Воскресенский завод» в Башкортостане

Арт-центр «Воскресенский завод» — неожиданный проект концепции сохранения руин

Psychologies
Туристы хотят на Трансмонгольскую железную дорогу! И вот почему это интересно Туристы хотят на Трансмонгольскую железную дорогу! И вот почему это интересно

Чем примечательна Трансмонгольская железная дорога?

ТехИнсайдер
Как появилась любовь с точки зрения эволюции: мнение биолога Ирины Якутенко Как появилась любовь с точки зрения эволюции: мнение биолога Ирины Якутенко

Как природа помогает парам укреплять связь?

Psychologies
Биоритмы: что это такое, на что влияют, как наладить Биоритмы: что это такое, на что влияют, как наладить

Учимся быть чуткими к биологическим часам и разбираемся, как наладить режим

РБК
Письмена доколумбовой Америки Письмена доколумбовой Америки

Системы письма у майя, ацтеков, мештеков и инков

Знание – сила
Сергей Безруков: «Как выдерживаю? Привычка, самодисциплина и терпение» Сергей Безруков: «Как выдерживаю? Привычка, самодисциплина и терпение»

Любознательность — то, что в себе нужно культивировать, развивать

Караван историй
В Кении нашли древнейшего австралопитека В Кении нашли древнейшего австралопитека

Как был обнаружен древнейший представитель рода австралопитеков

N+1
Вредные советы: 5 способов навсегда остаться матерью-одиночкой Вредные советы: 5 способов навсегда остаться матерью-одиночкой

Какие ошибки совершают одинокие матери, пытаясь наладить личную жизнь?

Psychologies
Открыть в приложении