История электротехники - Коллектив авторов

В 1936 г. завод «Динамо» выпустил первый шестиосный грузовой электровоз серии СК с тяговыми двигателями типа ДПЭ-340, рекуперативным торможением и значительно улучшенной схемой электрического торможения в отношении использования секций пускового резистора.

В 1938 г. заводом «Динамо» и Коломенским машиностроительным заводом были начаты работы по созданию модернизированного электровоза серии Сс. При сохранении ТЭД типа ДПЭ-340 электродвигатели вспомогательных машин этого электровоза, которому было присвоено обозначение ВЛ22, были выполнены на номинальное напряжение 3000 В. Вместо пантографов с двумя полозами на электровозах были установлены пантографы с одним полозом, имевшие меньшую массу.

В 1940 г. завод «Динамо» изготовил шесть ТЭД типа ДПЭ-400, которые были предназначены для замены двигателей на электровозах серий ВЛ22, ВЛ19, Сс и СК без переделки механической части.

Последний электровоз серии ВЛ22 был построен на заводе «Динамо» в 1946 г., после чего их выпуск был освоен на созданном на базе разрушенного во время войны паровозостроительного завода Новочеркасском электровозостроительном заводе (НЭВЗ). Первому электровозу НЭВЗ было присвоено обозначение ВЛ22м. Электрические схемы силовых цепей и цепей управления электровозов серии ВЛ22м с рекуперативным торможением незначительно отличались от аналогичных схем электровозов серий ВЛ22 и Сс, что позволяло этим электровозам работать по системе многих единиц.

В 1953 г. на НЭВЗ был изготовлен первый двухсекционный восьмиосный грузовой электровоз постоянного тока серии Н8. Восемь ТЭД типа НБ-406А имели три группировки, на каждой из которых имелось по три ступени уменьшения магнитного потока.

Для уменьшения мощности и массы мотор-генераторов в режиме рекуперативного торможения была применена схема с циклической стабилизацией без стабилизирующих резисторов.

В 1963 г. эти электровозы получили обозначение ВЛ8 и строились по 1967 г. включительно.

Электровозы серии ВЛ22м, предназначенные специально для обслуживания поездов на горных участках, не отвечали условиям эксплуатации на линиях с холмистым и равнинным профилем. Поэтому в 1954 г. на НЭВЗ был разработан эскизный проект нового шестиосного грузового электровоза серии ВЛ23 с ТЭД типа НБ.

Вспомогательные электрические машины и аппараты были унифицированы с электровозами серий ВЛ22м и ВЛ8.

К началу 60-х годов электровозы серии ВЛ8 с тяжелыми литыми тележками уже не отвечали возросшим требованиям к локомотивам такого класса. Кроме того, необходимо было унифицировать тележки для электровозов постоянного и переменного токов.

Новый двухсекционный восьмиосный электровоз, имевший большую мощность ТЭД типа ТЛ-2 и оборудованный устройством для выравнивания нагрузок от колесных пар на рельсы при больших тяговых усилиях, был изготовлен Тбилисским электровозостроительным заводом в 1961 г. (первоначальное обозначение Т8). Электрическая аппаратура электровоза была такой же, как у электровозов серии ВЛ8. Начиная с 1963 г. электровозы получили обозначение ВЛ10.

До 1957 г. на линиях, электрифицированных на постоянном токе, пассажирские поезда обслуживались электровозами серий ВЛ22м, ВЛ22 и ВЛ19, которые по своим тяговым характеристикам и динамическим качествам не соответствовали условиям пассажирского движения. Поэтому в 1956 г. было подписано соглашение о поставке из Чехословацкой Социалистической Республики двух опытных электровозов, выполненных на базе чешских четырехосных электровозов типа 12Е. На первых электровозах этой серии, получившей обозначение ЧС1, устанавливались шестиполюсные ТЭД, имеющие слабонасыщенную магнитную систему, благодаря чему можно было за счет значительного уменьшения магнитного потока двигателя регулировать скорость движения электровоза в широких пределах. Переключение ТЭД с последовательного соединения на параллельное осуществлялось при помощи мостового перехода. При последовательном соединении ТЭД имелось четыре ступени уменьшения магнитного потока, при параллельном — шесть. На электровозе было установлено по два мотор-компрессора и по два мотор-вентилятора. Двигатели вентиляторов вращают генераторы тока управления, служащие для питания цепей управления и освещения и заряда железоникелевой аккумуляторной батареи.

В 1960 г. на электровозах серии ЧС1 были установлены ТЭД с пятью ступенями уменьшения магнитного потока на каждой группировке. Таким электровозам было присвоено обозначение серии ЧСЗ.

Дальнейшее повышение скоростей движения пассажирских поездов обусловило необходимость увеличения мощности электровозов, и в 1958 г. на базе чехословацких электровозов типа 25Е были изготовлены для СССР два шестиосных пассажирских электровоза серии ЧС2. На электровозах имелись три группировки ТЭД с пятью ступенями уменьшения магнитного потока двигателей на каждой. Переход от одной группировки к другой осуществлялся посредством подключения параллельно одной из групп ТЭД переходного резистора (так называемое шунтирование ТЭД резистором). Цепи защиты и вспомогательные машины выполнялись так же, как на электровозе серии ЧС1, только мотор-вентиляторов было четыре. В 1962 г. на электровозах серии ЧС2 вместо четырех мотор-вентиляторов было установлено два мотор-вентилятора, но большей мощности, причем номинальное напряжение их двигателей составляло 3000 В. Двигатели мотор-компрессоров также перевели на напряжение 3000 В. Ранее применявшиеся чугунные секции пусковых резисторов были заменены на более легкие фехралевые.

В период с 1966 по 1975 г. продолжалось серийное изготовление (с некоторой модернизацией) электровозов серии ВЛ10 двумя заводами — Новочеркасским и Тбилисским. На них, в частности, были установлены ТЭД типа ТЛ-2К1. Впервые в отечественной практике для питания обмоток возбуждения ТЭД в 1970 г. был установлен статический преобразователь постоянного напряжения 3000 В в постоянное напряжение 38 В. Несколько позже аналогичный преобразователь был использован на одном электровозе для питания обмоток возбуждения в режиме рекуперативного торможения.

Восьмиосные электровозы серий ВЛ8 и ВЛ10 имели общую силовую цепь ТЭД для обеих секций, что не позволяло использовать их при работе в одну секцию. В ряде случаев было необходимо иметь локомотив с 10–12 тяговыми осями. Поэтому было принято решение спроектировать новый грузовой электровоз постоянного тока на базе четырехосной автономной секции, а число секций набирать по мере надобности. В 1975 г. Тбилисский электровозостроительный завод выпустил первый двухсекционный электровоз этой серии (ВЛ11) с ТЭД типа ТЛ-2К1. Четыре ТЭД каждой секции имели только два соединения: четыре двигателя последовательно и две параллельные группы ТЭД, каждая из которых содержит два последовательно соединенных ТЭД. На каждом соединении ТЭД имеется по четыре ступени уменьшения магнитного потока.

В 1973 г. НЭВЗ выпустил первый восьмиосный двухсекционный электровоз серии ВЛ12 с ТЭД типа НБ-407Б. Как и на электровозе серии ВЛ11, на каждой секции предусматривалось два соединения ТЭД, причем для изменения группировок использовался мостовой переход. Применено независимое возбуждение ТЭД в режиме тяги, а также при резисторном и рекуперативном торможении, причем для питания обмотки возбуждения во всех режимах были использованы статические преобразователи. Для заряда аккумуляторных батарей использован трехфазный генератор в сочетании с полупроводниковым выпрямителем.

Для обеспечения пассажирского движения с максимальной скоростью 200 км/ч (линия Москва — Ленинград) ЧССР в 1975 г. начала поставку восьмиосных двухсекционных электровозов серии ЧС200. Четыре двигателя каждой секции имели две группировки, на каждой из которых предусмотрено по пять ступеней уменьшения магнитного потока, а изменение группировок осуществлено по мостовой схеме. Схема резисторного торможения аналогична такой же схеме электровозов серии ЧС2т.

Известные недостатки системы электрической тяги постоянного тока обусловили в 60-х годах начало работ по повышению напряжения в контактной сети постоянного тока до 6 кВ. Состояние преобразовательной техники в то время было таково, что ни на полупроводниковых приборах, ни тем более на тиратронах надежно работающий статический преобразователь реализовать было невозможно. Однако идеи, предложенные отечественными учеными, ведущую роль среди которых играл В.Е. Розенфельд, для того времени были весьма прогрессивными и не имели аналогов в мире. Структура преобразования электроэнергии на электровозе была такой: постоянное напряжение в тиратронном варианте вначале преобразовывалась в напряжение трехфазной системы переменного тока повышенной частоты. При помощи разделительного трансформатора контактная сеть гальванически отделялась от цепи ТЭД, причем на выходе трансформатора формировалась трехфазная система напряжения с уровнем, оптимальным по напряжению ТЭД. Затем это напряжение выпрямлялось и прикладывалось к ТЭД постоянного тока. В полупроводниковом варианте на секции электровоза устанавливался шестиканальный импульсный преобразователь постоянного напряжения, предназначенный для преобразования постоянного высокого напряжения в постоянное регулируемое по значению напряжение.