Что помешало поставить асинхронные двигатели на ВЛ80К в роли тяговых?

Наука и техникаHi-Tech

Сила – в музыке транзисторов. Асинхронный привод

Иван Варгатый

Две восемьдесят девятый на вхидному У́манцивки!

– Две восемь девятый, Иващенко, слухаю!

– У Сагайдаку неисправность подстанции, низка напруга, ДНЦ Борщ.

– Понятно, неисправность пидстанции, нызка напруха, маю на увази, Иващенко! – закончил машинист короткий диалог с диспетчером на особой полтавской смеси двух языков и улыбнулся помощнику. – Тото я дывлюсь, що вин не тягнэ!

На вольтметре красовались двадцать киловольт вместо привычных двадцати пяти – двадцати девяти. «Провод» от Ромодана до Полтавы ввели в строй еще несколько лет назад, но с подстанциями пока негусто, и те иногда отстреливают. Два грузовых друг за другом для квелой подстанции Сагайдак – уже не шутка, а тут еще по графику приближается встречный пассажирский. Надо действовать, пока есть время. Командир уступил помощнику свое кресло:

– Славык, давай за кермо! За Решеты́ловкой скыдовайся та гасы.

Они приближались к яме – неглубокой долине реки Говтвы. Здесь можно на пару минут погасить электровоз и переключить вспомогательные машины на 630 вольт. Напряжение в сети по мере подхода к Сагайдаку падает стремительным домкратом, упадет ниже девятнадцати – асинхронные двигатели могут опрокинуться. Не буквально кувыркнуться во тьме высоковольтной камеры, конечно, а просто остановиться – как глохнет перегруженный дизель... Тем временем за окном проплыл вокзальчик Решетиловки, пошла длинная кривая. Пора.

– Гаразд, гасы, я пийшов, як зроблю, – свыстну с задней, пидымай та двадцать п’ять! – наказал машинист и хлопнул дверью.

За сеткой высоковольтной камеры отсверкали четыре контактора главного контроллера, кузов дрогнул от хлопка ГВ, зашипел выходящий из блокировок воздух. Машинист без промедления сдвинул штору, удивительно ловко проскользнул на трансформатор и что-то переключил, восстановив напряжение на асинхронных вспомогательных двигателях. Два шага назад, штору на место, ручку блокировки вниз и быстрее во вторую секцию – надо успеть до моста, чтобы помощник успел выхватить состав. Так, разблокировалась легко, переключил, закрыл... В кабину. Там два раза длинно нажал на кнопку тифона, благо воздуха навалом. Киловольтметр тут же подскочил и показал почти тридцать киловольт. Но это неправда – на деле в сети было меньше девятнадцати, а сейчас еще будет падать.

Вот напряжение несколько раз смачно провалилось – Славик запустил вентиляторы, стрелка указателя позиций запрыгала от полудня вправо... А внизу промелькнули зеленые воды Говтвы. Успели. Входить на ходу в высоковольтную запрещено, но вставать некогда – выбьешь идущий следом электропоезд. Да и подпускать его к себе не хочется – съест последнюю «напругу». Тут и так едоков хватает: в боковом окне, обдав искаженным эффектом Доплера свистком, на миг полыхнула ярко-красная тушка «Дуси», свежего электровоза ДС3. Машинист подумал: «Интересно, там электроника все решает или тоже надо лазить в ВВК?»

Электровоз ДС3 со «столичным экспрессом»

Что объединяет два электровоза, встретившихся на живописных просторах Полтавщины? Один выпущен при СССР в кубанском Новочеркасске, другой появился совместными усилиями Siemens и Днепропетровского завода уже в XXI веке. У «кашки» тяговые двигатели коллекторные, у «Дуси» – асинхронные. А вот вспомогательные двигатели – вентиляторов и насосов охлаждения, компрессоров пневматической системы – асинхронные у обоих. В коллекторном двигателе (КД) самое слабое место – коллектор и щетки, их износ и чувствительность к качеству обслуживания – одна из главных проблем в эксплуатации. Асинхронные же двигатели (АД) славятся своей надежностью, что же помешало их поставить и на ВЛ80К в роли тяговых? И зачем нужно было что-то переключать в опасной высоковольтной камере?

Вход в трансформаторное помещение ВЛ80К, желтая сетчатая штора сдвинута влево

Устроен асинхронный двигатель очень просто: на статоре уложена рабочая обмотка, ротор же – просто пакет зубчатых стальных листов, в пазы между зубьями залит алюминий. Порой вместо алюминия уложены медные стержни, соединенные по концам кольцами. Это так называемая короткозамкнутая обмотка ротора: она никуда не подключена, ток в ней наводится полем статора. Обмотка статора питается переменным током, как правило, трехфазным, поэтому сперва «магнитят» те витки, что питаются от первой фазы, потом – те, что от второй, потом третья фаза. Каждый период переменного тока поле делает оборот и поэтому называется бегущим. Частота вращения поля статора обозначается n1, частота вращения вала ротора – n2, частота питающего тока – f1, частота тока ротора – f2.

Вверху – ротор с медной короткозамкнутой обмоткой, внизу – с алюминиевой

Но при всей простоте обслуживания – знай шприцуй смазкой подшипники – АД крайне требователен к качеству электроэнергии. КД в этом плане куда проще: сколько вольт ему подал – столько он оборотов в минуту выдал. «На заводских настройках» он работает на постоянном токе, но с потерей мощности, с ярким искрением и рычанием тянет и на переменном. В электродрелях, старых кофемолках и пылесосах, швейных машинах коллекторные двигатели рассчитаны именно на 220 вольт, 50 герц – сетевое питание на них подается безо всякого выпрямления, такие двигатели называются универсальными коллекторными (УКД).

Схематичный разрез АД, в центре – ротор с алюминиевой обмоткой, и схемы соединения обмоток в звезду (Y) и треугольник (Δ)

Для тягового двигателя мощностью в сотни киловатт частоты́ 50–60 Гц многовато, поэтому большинство железнодорожных компаний мира, в том числе и МПС СССР, стали ждать появления пригодных для работы на борту локомотива выпрямителей. Впоследствии эти компании наладили систему тягового электроснабжения 25 кВ, 50 Гц, но до 1950-х гг. электрификация шла постоянным напряжением 3 кВ. Некоторые же европейские компании создали свою систему 15 кВ, 16⅔ Гц со своими электростанциями. Подробнее об этом – в статье в журнале № 9 за 2024 год или на Дзен-канале автора по адресу: dzen.ru/vivan755, общее оглавление – цикл «Труженик электродвигатель» – статья № 10.

Асинхронному же двигателю нужен ток с частотой, совпадающей с текущей частотой вращения, и пропорциональное частоте напряжение. Чтобы понять, почему, нужно разобраться в работе асинхронного двигателя, а для этого сперва вспомнить понятия вихревых токов и самоиндукции. Наверняка вы видели фокус с брошенным в медную трубу супермагнитом – он падает очень медленно, словно на парашюте. Движущийся магнит наводит в медной трубе токи, которые не покидают пределов трубы, текут в ней по замкнутому кругу – это вихревые токи. Эти токи создают свое магнитное поле, которое притягивается к полю магнита – за счет этого магнит резко тормозится.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Он лгал и учил лгать Он лгал и учил лгать

«Мы не знаем страны, в которой живем». А знаем ли мы Юрия Андропова?

Дилетант
Клиенты МФО богатеют Клиенты МФО богатеют

Доход должников МФО в возрасте за три года вырос почти в 1,5 раза

Ведомости
Метаморфозы «маленького дуче» Метаморфозы «маленького дуче»

Как Бенито Муссолини стал полновластным диктатором Италии

Дилетант
Как коты меняют нашу жизнь Как коты меняют нашу жизнь

Подборка историй и фактов о вкладе мурчащих в развитие общества

Лиза
Найти настоящего друга Найти настоящего друга

Какую дружбу мы считаем верной и что сделать, чтоб она у нас была?

Psychologies
Динамически меняющая внешность маска поможет обмануть систему распознавания лиц Динамически меняющая внешность маска поможет обмануть систему распознавания лиц

Инженеры создали маску, способную изменять форму лица и цвет кожи

N+1
Техпарад Техпарад

Выстрел «Авророй», космос на 3D-принтере и тактильные виртуальные переживания

ТехИнсайдер
Колорблок Колорблок

Как стереть с лица пятьдесят оттенков сепии? Помогут экспосом-чекап и SPF

Собака.ru
Ты и вы Ты и вы

«Ты» и «вы» — стекла калейдоскопа, разделяющие мир на свое и чужое

Seasons of life
Продолжай практиковать Продолжай практиковать

Актриса Стася Милославская — об опыте смирения с бытом и пользе перезагрузки

Новый очаг
Москва дерется в перчатках Москва дерется в перчатках

Новый викторианский сериал Стивена Найта на ВВС One

Weekend
Вместе с семьёй Вместе с семьёй

Этот дом можно назвать воплощением мечты любого горожанина

Идеи Вашего Дома
Реальный грабеж в виртуальном пространстве Реальный грабеж в виртуальном пространстве

К чему приводит рост числа киберпреступлений, нацеленных на корпоративный сектор

Монокль
Восстанавливая цвета: как реконструируют окраску вымерших животных. Часть 1. Членистоногие и моллюски Восстанавливая цвета: как реконструируют окраску вымерших животных. Часть 1. Членистоногие и моллюски

Как ученые реконструируют внешний вид древних беспозвоночных

Наука и техника
Микрокосм Махова Микрокосм Махова

Как Александр Махов раскрывал тайны эмблематики — невидимые нити культуры

Знание – сила
В Германии о Германии без Германии В Германии о Германии без Германии

Главное место в работе Потсдамской конференции занял германский вопрос

Дилетант
«Я не считаю, что кто-то придет и за меня все сделает» «Я не считаю, что кто-то придет и за меня все сделает»

Компания Foroom заменила иностранное оборудование на собственные разработки

Монокль
Ветер гуляет Ветер гуляет

«Инженерное» жилье, где техническая составляющая превалирует над декором

SALON-Interior
Славный парень Робин Гуд Славный парень Робин Гуд

В Шервудском лесу среди вековых дубов живёт благородный разбойник Робин Гуд

Дилетант
Маршрут перестроен Маршрут перестроен

Почему мы застреваем в одном стиле и как это исправить

Добрые советы
Честность как концепция Честность как концепция

Как шефы относятся к чистоте концепции и что в целом думают о честной позиции?

Bones
Связь поколений Связь поколений

Даже если дети не сразу готовы стать вашими преемниками, они всегда рядом

Bones
Кто разбурит ТРИЗы? Кто разбурит ТРИЗы?

Запрет США на работу их нефтесервиса в России не будет иметь последствий

Монокль
Жить свою жизнь Жить свою жизнь

Как начать новую жизнь в ситуации эмоционального выгорания?

Новый очаг
Интерес к «Просвещению» Интерес к «Просвещению»

С чем связан выход «Сбера» из капитала «Просвещения»

Ведомости
Алла Сигалова: Самое сложное – договориться с собой Алла Сигалова: Самое сложное – договориться с собой

Театральный режиссер и хореограф Алла Сигалова создала сотни спектаклей

Ведомости
Больше президенток и законов о насилии: 10 важных достижений феминисток в XXI веке Больше президенток и законов о насилии: 10 важных достижений феминисток в XXI веке

Главные достижения феминисток за последние 25 лет

Forbes
Северный приоритет Северный приоритет

Как Россия пытается спасти Арктику от оттока населения?

Ведомости
Плохие словечки Плохие словечки

Как отучить ребенка от нежелательной лексики?

Лиза
От сердца к сердцу От сердца к сердцу

Какой путь Ани Лорак и Исаак Виджраку проделали навстречу друг другу

OK!
Открыть в приложении