Техника - молодёжи 1994-04, страница 21

SJ

НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Еще в 1921 году профессор А.В. Вульф предлагал при электрифицировании железных дорог использовать однофазный переменный ток промышленной частоты 50 Гц напряжением на контактном проводе 20 кВ, подключая путевые подстанции в сеть общего пользования и оборудуя электровозы расщепителями 3-фазного тока и асинхронными тяговыми электродвигателями. Как теоретик, он правильно оценил перспективу, но возможности техники тех лет вынудили сначала освоить электрификацию на постоянном токе напряжением 3 кВ.

Весьма удачным оказался довоенный электровоз однофазно-переменного тока ОР-22 («ТМ» № 12 за 1980 г.). У него напряжение с контактного провода подавалось на понижающий трансформатор, выпрямители и тяговые электродвигатели постоянного тока. Война прервала работы над этой системой, и возобновили их лишь в 50-е годы.

Послевоенная электрификация дорог на постоянном токе напряжением 3,3 кВ показала, что для увеличения грузооборота и мощности локомотивов нужно довести сечение контактного провода до 560 кв. мм и сократить интервалы между подстанциями до 20 км. А вот переменный, частотой 50 Гц, напряжением 25 кВ, позволял в 7 раз уменьшить потребляемый локомотивом ток и, соответственно, сечение контактного провода. Тогда подстанции можно было бы разместить через 60 — 70 км и утоньшить провода до величины, определяемой их прочностью,— 100 кв. мм. Общие потери энергии снизились бы в 2 — 3 раза, расход стали — на 15% и цемента на 25%. К тому же конструкторы могли бы воспользоваться тяговыми электродвигателями как постоянного, так и переменного тока. Правда, в первом случае на локомотиве понадобились бы трансформатор и выпрямитель, во втором же — только трансформатор, но при условии, что моторы рассчитаны на частоту 50 Гц. Рассматривались и другие решения, в частности, с расщепителем фазы и 3-фазными тяговыми асинхронными электродвигателями.

Первый вариант, кстати, опробованный еще до войны, оказался предпочтительнее, потому что уже выпускали трансформаторы и ртутные выпрямители (игнитроны) нужной мощности, значит, появилась возможность соединить параллельно все силовые установки, обеспечив прибавку мощности на ободе колеса почти на 10%.

Проектированием опытного локомотива руково-Jj дили инженеры Новочеркасского электровозо

строительного завода (НЭВЗ) Б.Н. Тихменев, Б.В. Суслов, В.А. Стекольщиков и В.А. Тушканов. Онк использовали многое от BJI22. В июне 1954 года были готовы две первые машины серии НО (новочеркасский, однофазный).

Для эксплуатационной проверки работы трансформаторов тяговых подстанций, элементов специального оборудования и самих электровозов выбрали 136-километровый однопутный участок Ожерелье — Павелец Московско-Курско-Донбасской дороги. Напряжение 22 кВ в ее контактную сеть подавалось со станций Ожерелье, Виленка и Мшанка. Тогда впервые применили несущий биметаллический (сталемедный) трос и контактный провод сечением 100 кв.см (вместо 250 кв. см на сети постоянного тока). С начала 1956 года НО испытывали с поездами весом 1 тыс. т и на линии Ожерелье — Михайлов. В часовом режиме, при скорости 39 км/ч, локомотивы развивали тягу 23 000 кг и общий к.п.д. достигал 81%, что было вполне удовлетворительно.

После доработки проекта начался выпуск локомотивов для участка Ожерелье — Павелец. В 1957 году эксплуатировалось 9 электровозов серии НО. Их строили до конца 1958 года, потом же, спустя 5 лет, переименовали в BJI61.

В 1956 году на НЭВЗе под руководством главного конструктора Б.Н. Суслова разработали технический проект нового локомотива (поскольку букву О многие воспринимали как ноль, его обозначили Н60 — новочеркасский, 6-осный, однофазный; а с 1963 года — BJI60). Суслов побывал в загранкомандировке и ознакомился с некоторыми тамошними электровозами. Это помогло ему создать машину, по техническим параметрам близкую к лучшим иностранным образцам. В январе 1957 года приступили к рабочему проектированию, а через год были готовы Н60-001 и Н60-002.

Тяговые электродвигатели НБ-410, по размерам и весу равные ДПЭ-400, примененным на локомотивах серии НО, превосходили последние по мощности длительного режима на 77%. Они имели опорно-осевое подвешивание и передавали усилие на движущие оси двумя парами косозубых шестерен. У 001 передаточное отношение редуктора было 4,19, у 002 — 3,74. На испытаниях предстояло выбрать выгоднейшее. Все 6 тяговых моторов соединили параллельно, что дало почти 20% прироста коэффициента сцепления колесных пар с рельсами. Регулирование мощности осуществлялось переключением секций вторичной обмотки трансформатора, контроллер машиниста обеспечивал 13 ходовых позиций.

Игнитроны, служившие для двухполупериод-ного выпрямления напряжения с вторичной обмотки трансформатора, разработали во Всесоюзном электротехническом институте (ВЭИ). Выделявшееся в них тепло отводилось водой, циркулирующей через радиатор с принудительным охлаждением.

У Н60 приходилось 34,5 кг массы на 1 кВт — на 1,9 кг/кВт больше, чем у подобного французского электровоза, но гораздо меньше, чем у американского, выпущенного в 1954 году. Испытания Н60 начали в лабораториях НЭВЗ и завершили на участке Ожерелье — Павелец. Локомотив 001 в часовом режиме, при скорости 45 км/ч, развивал тягу 33 100 кг, а 002, при 50 км/ч,— 29 000 кг. Первый почти «догнал» Н8, тяга которого достигала 35 000 кг. По сравнению с НО «шестидесятка» обладала лучшими характеристиками оборудования, более плавным ходом, хотя испытатели отметили ряд недостатков.

В августе 1958 года Министерство путей сообщения решило электрифицировать на переменном токе участок Мариинск — Красноярск — Зима. Это ускорило подготовку серийного производства Н60, и в 1959 году НЭВЗ изготовил несколько машин с моторами НБ-410. Позже создали улучшенный НБ-412 с часовой мощностью 695 кВт. В 1962 — 1965 годы выпускали и пассажирский ВЛ60^П с передаточным отношением редуктора 2,733.

В 1960 — 1961 годах, для экономии энергии в контактной сети, специалисты НЭВЗ, ЦНИИ МПС и Новочеркасского НИИ электровозостроения разработали локомотив ВЛ60 с рекуперативным торможением, при котором тяговые электродвигатели, выступая в роли генераторов постоянного тока, возвращают часть энергии через трансформатор в контактную сеть. Сначала ВЛ60^Р поставляли на Северо-Кавказскую дорогу и на участок Лихая — Ило-вайское — Батайск для испытаний в горах и на равнине, а затем и на другие магистрали.

В конце 1962 года построили два ВЛ60^К, у которых вместо игнитронов были полупроводниковые диоды. Такие машины выпускали в течение 5 лет.

Добавим, что при проведении плановых ремонтов и регламентных работ ВЛ60 переоборудовали по новейшим схемам, внедряя улучшенные агрегаты, узлы и устройства.

В 60-е годы ВЛ60 всех модификаций стали основными электровозами переменного тока. Они и сейчас водят грузовые составы по железным дорогам России...

Олег КУРИХИН,

кандидат технических наук

& з

К л

съ

с* §

съ §