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

Гид по городам России, отметившимся в биографиях людей искусства Гид по городам России, отметившимся в биографиях людей искусства

Руководство по местам силы русских классиков

Правила жизни
Сверху вниз Сверху вниз

Чтобы добраться до лучших точек с панорамными видами, порой приходится попотеть

2Xplore
«Как я разденусь?»: 8 неочевидных причин, которые мешают достичь оргазма «Как я разденусь?»: 8 неочевидных причин, которые мешают достичь оргазма

Что мешает вам получать удовольствие от близости с любимым человеком?

Psychologies
Царь-заговор Царь-заговор

«Джон Ф. Кеннеди. Выстрелы в Далласе»: покушение на президента изменило США

Дилетант
«Неизвестное» плато «Неизвестное» плато

«Глаз», «Ступа», «Ромашка» и секреты Вилюйского плато

Наука и жизнь
Цепляет с первого дня Цепляет с первого дня

Кавказ: как окружить себя принципиально другой реальностью

2Xplore
3 скрытые причины, почему партнера раздражают ваши слезы 3 скрытые причины, почему партнера раздражают ваши слезы

Вы плачете и ищете у него утешения, а он только злится?

Psychologies
«Всюду одно растление и разврат» «Всюду одно растление и разврат»

Андрей Платонов о том, как он не стал советским писателем

Weekend
Чем отличается 1 сентября в современных школах от 1 сентября в СССР и России 90-х Чем отличается 1 сентября в современных школах от 1 сентября в СССР и России 90-х

Как в наше время изменился главный детский "праздник" — 1 сентября

Maxim
Виктор Ерофеев — про Экзюпери, Олимпиаду в Париже и русскую культуру с одышкой Виктор Ерофеев — про Экзюпери, Олимпиаду в Париже и русскую культуру с одышкой

Писатель Виктор Ерофеев — о жизни как служении

СНОБ
Плати и учись Плати и учись

Что нужно знать, подписывая договор о платном образовании

Лиза
Из кожуры арбуза сделали ион-селективные мембраны Из кожуры арбуза сделали ион-селективные мембраны

Китайские материаловеды изготовили ион-селективные мембраны из кожуры арбуза

N+1
Солнечный коллектор vs солнечная панель: как определить, что выгоднее для дома Солнечный коллектор vs солнечная панель: как определить, что выгоднее для дома

Что из них выгоднее и чем отличаются: солнечный коллектор или солнечная панель?

ТехИнсайдер
Спорт — наш: как сериал Евгения Стычкина «Игры» рассказывает об Олимпиаде-80 Спорт — наш: как сериал Евгения Стычкина «Игры» рассказывает об Олимпиаде-80

Сериал «Игры»: амбивалентная история об Олимпиаде-80

Forbes
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
Что вытворяют тарантулы во время стресса и какой вид смертельно опасен для человека: 50 шокирующих фактов о пауках Что вытворяют тарантулы во время стресса и какой вид смертельно опасен для человека: 50 шокирующих фактов о пауках

Пауки не только устрашающе выглядят, но и полны загадок

ТехИнсайдер
Идти ли к психологу? 6 поводов для сомнений Идти ли к психологу? 6 поводов для сомнений

Какие страхи и предубеждения мешают обратиться к психологу?

Psychologies
Людмила Вебер: Нажимается кнопочка «выкл» — и ты оказываешься в полной темноте, в которой надо как-то учиться жить Людмила Вебер: Нажимается кнопочка «выкл» — и ты оказываешься в полной темноте, в которой надо как-то учиться жить

Художница Людмила Вебер — о том, что она пережила по ту сторону решетки

СНОБ
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
Морская граница на замке Морская граница на замке

Почему Береговая охрана Пограничной службы ФСБ должна стать резервом для флота

Обозрение армии и флота
Ощущение вкуса Ощущение вкуса

На что мы смотрим, когда выбираем блюдо или напиток?

Bones
5 захватывающих книг, которые можно успеть прочитать до конца лета 5 захватывающих книг, которые можно успеть прочитать до конца лета

Пять книг, каждая из которых открывает читателю новые грани окружающего мира

Maxim
«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
6 заблуждений из детства, которые мешают нам жить 6 заблуждений из детства, которые мешают нам жить

Почему так трудно забыть негативные уроки детства

Psychologies
Светятся в темноте и разрушают сперматозоиды! Вот какие бывают презервативы: интересные факты Светятся в темноте и разрушают сперматозоиды! Вот какие бывают презервативы: интересные факты

Существует множество видов презерватива, у каждого типа есть свои плюсы и минусы

ТехИнсайдер
10 отличных фильмов о мотоциклах, которые должен посмотреть каждый 10 отличных фильмов о мотоциклах, которые должен посмотреть каждый

Да-да, «Криминальное чтиво» тоже вошло, детка...

Maxim
Все суета Все суета

Какие предметы использовали художники в качестве символов быстротечности жизни?

Вокруг света
Возраст независимости: как современные медиа рассказывают о жизни женщин после 40 лет Возраст независимости: как современные медиа рассказывают о жизни женщин после 40 лет

Как начать свое дело после долгих лет в найме и не сойти с ума на пенсии?

Forbes
Изотопный анализ показал, как питались элита и низшие классы во Франции 1000 лет назад Изотопный анализ показал, как питались элита и низшие классы во Франции 1000 лет назад

​​​​​​​Археологи узнали средневековые диетические практики Франции

ТехИнсайдер
Как на Дальнем Востоке решают  проблемы кадрового дефицита Как на Дальнем Востоке решают  проблемы кадрового дефицита

Российская экономика активизировалась на азиатском рынке

РБК
Открыть в приложении