Електровози. Історія винаходу та виробництва

Безкоштовна технічна бібліотека

ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Електровози. Історія винаходу та виробництва

Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас

Коментарі до статті

Електровоз - неавтономний локомотив, що рухається встановленими на ньому тяговими електродвигунами, що живляться електроенергією із зовнішньої електромережі через контактну мережу, що живиться тяговими підстанціями (рідше також від бортових акумуляторів).

Аж до початку XIX століття вугілля та руду з шахт і копалень вивозили чавунними рейками. Завантажені та порожні вагони пересувалися кіньми. Першими локомотивами були паровози. Перший паровоз, що рухався рейками, був побудований англійцем Р. Тревітіком у 1803 році для одного з рейкових колій у шахті. Слідом за ним збудували паровози та інші винахідники, але широкого практичного застосування ці паровози не отримали. Найбільш вдалим виявився паровоз Дж Стефенсона, збудований у 1814 році. У 1829 році паровоз Стефенсона "Ракета" переміг паровози інших конструкторів на змаганні в Ренхілл, метою яких було вибрати найкращу конструкцію паровоза для залізниці Ліверпуль - Манчестер. Дж. Стефенсон став родоначальником залізничного транспорту. У XX столітті паровози будувалися у багатьох країнах. У Росії її перший паровоз був побудований 1834 року батьком і сином Е.А. та М.Є. Черепанові.

Один із перших електровозів

Перший електровоз був побудований у середині 1890-х років у США. Це був електровоз постійного струму, який отримував енергію від тягових підстанцій.

У СРСР перша електрифікована залізнична лінія з моторвагонними електропоїздами з'явилася 1926 року, перші електровози - 1933 року.

Згодом електрична та тепловозна тяга витіснила парову майже з усіх численних магістралей нашої країни.

Залізниця отримує електроенергію з великих електростанцій. Трифазний струм високої напруги з них надходить на підстанції і там перетворюється на струм, необхідний тяги.

У перші роки електрифікації приміських ділянок залізниць СРСР з тягових підстанцій подавався постійний струм напругою 1500 В мідний контактний провід, підвішений над рейковим шляхом, а на перших магістральних ділянках застосовувався постійний струм напругою 3000 В. У 1960-1970-і роки електрифікованих залізницях застосовувати змінний однофазний струм частотою 50 Гц підвищеної напруги (25 кВ). Це дало можливість будувати тягові підстанції не через 20-30 кілометрів, як при постійному струмі, а через 60-70 кілометрів, тобто зменшити вдвічі-втричі їх кількість, а підстанції робити більш простими та дешевими. Підвищена напруга дозволяє зменшити перетин контактного дроту, що вимагає багато міді. Це здешевлює контактну мережу.

На даху електровоза укріплені струмоприймачі - пантографи, які притискаються до контактного дроту та передають електричний струм до тягових двигунів електровоза.

Двигуни розташовані під кузовом електровоза на кожній осі. Перші вітчизняні електровози мали 6 осей, розміщених у 2 тривісних візках, отже, і 6 двигунів. Пізніше стали випускатися електровози потужніші, з 8 осями в 4 двовісних візках і двигунами. Кожен двигун за допомогою системи зубчастих передач обертає "свою" колісну пару і тим самим приводить електровоз у рух. Струм, пройшовши через пантограф до тягових двигунів і здійснивши в них роботу, йде частиною в рейки, що служать другим дротом, і потім через дроти, що відсмоктують, повертається на тягову підстанцію.

Велике достоїнство електровоза - економічність. Під час руху під ухил його двигуни працюють як генератори електричного струму, що надходить назад у мережу. Такий режим називається рекупераційним (від латинського слова "recuperatio" - "зворотне одержання") гальмуванням. Коефіцієнт корисної дії електровоза при цьому сягає 88-90 відсотків.

Кузов електровоза нагадує вагон. На обох його кінцях знаходяться кабіни керування. Це дозволяє електровозу рухатися у будь-якому напрямку - машиніст повинен лише перейти з однієї кабіни до іншої. У восьмиосних електровозів два кузови, з'єднані один з одним закритим переходом. У кузові електровоза розміщена електрична апаратура - ящики опорів, контактори, перемикачі, а також різноманітні допоміжні машини - мотор-генератори, компресори, вентилятори і т.п.

Електровоз ЧС7

Зараз у Росії експлуатуються електровози змінного однофазного струму (напруга живлення - 25 кВ і частота - 50 Гц), а також постійного струму (напруга - 3 кВ). Це потужні вантажні локомотиви вітчизняного виробництва серії ПЛ та чехословацькі пасажирські серії НС. Пасажирський електровоз серії ЧС4 потужністю 5100 кВт розвиває швидкість до 160 кілометрів на годину, а електровоз серії ВЛ85 потужністю 10020 кВт – до 110 кілометрів на годину.

ВЛ85 – найпотужніший у світі локомотив на електротязі. Своєму народженню він завдячує БАМу. Для її успішної експлуатації Байкало-Амурської магістралі був потрібний потужний надійний електровоз. Фахівці запропонували кілька варіантів нових вантажних електровозів змінного струму.

Ось що пише Олег Куріхін у журналі "Техніка - молоді":

"Одні пропонували випускати тільки чотиривісні секції і з них, залежно від ваги поїздів та профілю колії, складати 8-, 12- та 16-вісні локомотиви. На Новочеркаському електровозобудівному заводі освоїли виробництво 2-секційного ВЛ80, до якого можна було причеплювати ще одну Ось тільки не завжди вдавалося оптимально поєднувати вагу складу та локомотива, а іноді через надмірну потужність останнього зростала вартість перевезень.

На думку інших, крім цих електровозів, слід робити і 6-вісні секції з двовісними візками. Тоді, при однотипних тягових електродвигунах, редукторах і системах управління, можна було б становити 8-, 10-, 12-, 14-, 16- та 18-вісні машини, пристосовуючи їх до конкретних умов.

В обох випадках секції замишлялися однокабінними, хоча деякі фахівці стояли за 4- та 6-вісні двокабінні. І все ж таки у результаті зусилля зосередили на 12-вісному локомотиві для важких вантажних поїздів і доріг із важким профілем".

Електровоз ВЛ85

Теоретичні дослідження настільки нової для вітчизняної практики ходової частини електровоза велися в Науково-дослідному проектно-конструкторському та технологічному інституті електровозобудування (ВЕЛНДІ) та Ростовському-на-Дону інституті інженерів залізничного транспорту (РІІЗТ). В результаті вирішили проектувати 12-вісний електровоз, у якого кожна з двох секцій розташовувалась на трьох 2-вісних візках з індивідуальним електроприводом.

При керуванні важкими поїздами новий локомотив мав дати економічний ефект понад 200 тисяч рублів на рік (за курсом 1980 року), що стало підставою для включення майбутньої машини до офіційного "Типажу магістральних електровозів".

Для експериментальної перевірки розрахунків на Новочеркаському електровозобудівному заводі виготовили макет локомотива, у серпні-вересні 1981 року випробували його на різних швидкостях та ділянках колії, підтвердивши високі якості ходової частини.

Проектування електровоза ВЛ85 вів заступник директора ВЕЛНІЇ В.Я. Свердлов. У травні 1983 року збудували перший зразок, влітку - другий. Після досвідченого пробігу на 5000 кілометрів ВЛ85-001 пред'явили МПС для випробувань, які завершилися успішно.

"Механічну частину ВЛ85 виконали так, - пише Куріхін, - щоб кузов встановлювався на двовісні візки з опорно-осьовим, а в перспективі опорно-рамною підвіскою тягових електродвигунів, секції з'єднали автозчіпкою, раму кузова спроектували з урахуванням поздовжнього зусилля до трьохсот тонн. змонтували по трансформатору з трьома вторинними обмотками (за кількістю візків), навантаженими через власні перетворювачі двома з'єднаними паралельно тяговими електродвигунами. Велику увагу приділили компонування, вентиляції кузова і тягових моторів, системі управління, зниження витрат енергії для власних потреб.

Вперше у вітчизняній практиці на ВЛ85 встановили автоматизовану систему управління (АСУ), побудовану на основі мікропроцесорів та іншої мікроелектроніки, що дозволило плавно розганяти склад до необхідної швидкості із заданим струмом тягових електродвигунів. Після цього АСУ підтримувала постійну швидкість рівному шляху, але в спусках виконувала електричне пригальмовування. Крім того, вона контролювала рекуперацію, гальмування до зупинки, розподіл зусилля при подвійній тязі. Завдяки їй вдалося збільшити розгін на шість відсотків, уповільнення поїзда – на десять відсотків. Порівняно з ВЛ80Р витрата енергії на новому локомотиві зменшилася більш ніж на третину, і майже 1,2 раза зросла її повернення в контактну мережу при режимі рекуперації. АСУ забезпечила надійну роботу локомотива при коливаннях напруги, що подається, в межах 19-29 кВ".

А ось деякі технічні дані електровоза ВЛ85. Зчіпна вага – 288 тонн. Габарити: довжина – 45 метрів, ширина – 3,16 метра, висота – 5,19 метра. Зусилля тяги у годинному режимі при швидкості 49,1 кілометра на годину – 74 тонни.

Спочатку обидва електровози випробовували на кільці Новочеркаського заводу, потім динаміку та вплив на шлях ВЛ85-001 – на Північно-Кавказькій дорозі, а тягово-енергетичні характеристики ВЛ85-002 – на експериментальному кільці ВНДІЖТ у Щербинці. Потім локомотиви передали для досвідченої експлуатації на лінії Білореченська – Майкоп, Маріїнськ – Красноярськ – Тайшет, Абакан – Тайшет – Олена. Державна комісія віднесла їх до вищої категорії якості і рекомендувала НЕВЗ у 1985 році випустити п'ять таких машин, а з наступного року приступити до їхнього серійного виробництва.

Вже з третього локомотива стали застосовувати кращі тягові електродвигуни НБ-514 і продовжували модернізацію. До січня 1995 року було випущено 272 таких електровози. Вони вийшли на рейки Південно-Уральської, Красноярської, Східно-Сибірської та Байкало-Амурської магістралей.

На жаль, останніми роками обсяг перевезень значно знизився, потужні ВЛ85 нерідко працюють із неабияким недовантаженням, що суттєво дорожчає вартість доставки вантажів залізницею.

Як це часто буває, довелося скористатися рекомендаціями фахівців, які в 1970-і роки пропонували виробляти 6-вісні двокабінні електровози змінного струму з трьома 2-вісними візками, що найбільш підходять для складів 4-5 тисяч тонн. МПС замовило такий локомотив, позначений ВЛ65. У поєднанні з ВЛ80 та ВЛ85 вони повинні забезпечити нормальний вантажообіг на дорогах змінного струму.

Автор: Муський С.А.

Рекомендуємо цікаві статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас:

▪ Аеростат

▪ Робот

▪ Одноразовий посуд

Дивіться інші статті розділу Історія техніки, технології, предметів довкола нас.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Швидкісний поїзд Кореєю 05.02.2005

З березня 2004 року у Республіці Корея працює перша швидкісна залізнична лінія. Вона з'єднала Сеул із Пусаном.

Використана французька технологія, але склади виготовлені головним чином Кореї. Довжина лінії 412 кілометрів, з яких 190 кілометрів тунелів та 120 кілометрів мостів та віадуків. Поїзд пробігає цей шлях за 2 години 40 хвилин.

Інші цікаві новини:

▪ Знайдено гени гомосексуальності

▪ Яскраві та тонкі цифрові дисплеї для поверхневого монтажу

▪ Чохол Samsung Ultrasonic Cover для людей з поганим зором

▪ Flash 11: браузерні ігри не поступляться консольним

▪ Паперові транзистори

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Інструменти та механізми для сільського господарства. Добірка статей

▪ стаття "Фігура" та "фон". Енциклопедія зорових ілюзій

▪ стаття Як назвав свій магазин футбольний клуб Евертон, пожартувавши над головним суперником? Детальна відповідь

▪ стаття Аеросани Простор. Особистий транспорт

▪ стаття Пасивні сонячні системи. Теплова маса (акумуляція тепла). Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Регенератор акумуляторних батарей. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт