Электровоз что это такое

Устройство электровоза (Часть 1)

Опубликовано 10.06.2020 · Обновлено 04.02.2021

А вообще, зададимся вопросом, что такое электровоз? Тепловоз мы с вами в предыдущих моих статьях немножко изучили, теперь пришло время познакомиться с электровозом, этим славным представителем семьи локомотивов.

» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784-300×200.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784-1024×683.jpg» width=»1024″ height=»683″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784-1024×683.jpg» alt=»Электровоз ВЛ10 | Электровоз ВЛ10 | Движение24″class=»wp-image-3451″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784-300×200.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784-768×512.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/12/159784.jpg 1200w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /title=»Электровоз ВЛ10 | Движение24″ /> Электровоз ВЛ10

Что такое электровоз и как он работает

Электровоз – очень мощная машина и эту мощность можно повышать существенно, чего не скажешь про тепловоз. Практически все железные дороги нашей страны уже электрифицированы, поэтому электровоз является главным в семье локомотивов. Итак, электровоз — это локомотив, который работает, используя электрический ток, получая его от контактной сети, через контактный провод, поэтому требует для своей работы большой инфраструктуры: контактная сеть, тяговые подстанции и т.д., но он хорошо выигрывает в мощности, скорости и является более экономичным в своей эксплуатации. На наших железных дорогах применяется для питания электровозов две системы тока: постоянный и переменный. Напряжение в контактной сети постоянного тока составляет — 3000 Вольт, а в контактной сети переменного тока – 25000 Вольт.

Контактная сеть

Исходя из этого на железных дорогах эксплуатируются электровозы двух родов тока: постоянного и переменного, есть и представители, совмещающие в своей конструкции обе системы, так называемые, электровозы двойного питания, про них я ниже расскажу. Давайте рассмотрим, что общего в конструкциях электровозов.

Тяговые электродвигатели

Немного освежим в памяти основы электротехники. Если в магнитное поле мы поместим какой-нибудь проводник (рамку) и начнем ее вращать, то в этой самой рамке будет возникать электрический ток, таким образом мы получаем генератор. А если по этой рамке пропустить ток, то получится электродвигатель. Из законов физики известно, что вокруг проводника с током создается магнитное поле – теперь эти оба магнитных потока складываются и вращают рамку с током. В этом и заключается принцип работы всех электродвигателей.

Более подробно это выглядит так: все тяговые электродвигатели (ТЭД) электровозов сложные электрические машины, постоянными магнитами наша промышленность просто не сможет снабдить все электромашины, поэтому магнитный поток, необходимый для вращения якоря, создается в проводниках, путем пропуска по ним электрического тока, это называется – обмотка возбуждения и располагается она в остове электродвигателя по всей его окружности. Эта обмотка включает в себя главные полюса, добавочные полюса и компенсационную обмотку. Якорь тягового электродвигателя состоит из сердечника, коллектора и обмотки, которая укладывается в пазы сердечника. Величина тока в обмотке возбуждения и в обмотке якоря регулируется, соответственно обороты якоря и мощность электродвигателя.

Существует режим реостатного и рекуперативного торможения, то есть, ток от якоря тягового электродвигателя (ТЭД) отключается и якорь вращается в магнитном поле обмотки возбуждения, а это уже генератор. В генераторах возникает сила, называемая противо ЭДС, эта сила всегда направлена против вращения якоря, и она довольно большая. Поэтому в режиме реостатного или рекуперативного торможения электровоз тормозит всеми своими ТЭД, без применения автоматических тормозов, что очень эффективно на затяжных спусках и обеспечивает плавность ведения грузовых и пассажирских поездов. Вот на эти ТЭД и работают все системы электровоза.

Практически на всех электровозах обоих систем тока применяются тяговые электродвигатели постоянного тока. Это коллекторные двигатели со щеточным аппаратом, по которому подается ток на якорь двигателя. Велись активные разработки по применению на электровозах асинхронных тяговых электродвигателей переменного тока, что значительно удешевит стоимость локомотива и уменьшит его вес, но возникали трудности с системами управления этими двигателями. В настоящее время эта проблема решена и уже эксплуатируется парк электровозов с асинхронными ТЭД.

Тележки

Итак, общее в электровозах – тяговые электродвигатели постоянного тока, которые устанавливаются в тележках. Тележка представляет собой рамную конструкцию, на раме которой и крепятся ТЭД. Существует два вида подвески ТЭД: опорно-осевая и опорно-рамная.

Тележка электровоза 2ЭС6 Синара

» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760-300×185.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760.jpg» width=»1000″ height=»616″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760.jpg» alt=»Тележка электровоза 2ЭС6 Синара | Тележка электровоза 2ЭС6 Синара | Движение24″class=»wp-image-11868″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760-300×185.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760-768×473.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /title=»Тележка электровоза 2ЭС6 Синара | Движение24″ /> Тележка электровоза 2ЭС6 Синара

Опорно-осевая подвеска ТЭД

В первом случае ось колесной пары закрепляется в пазах двигателя и закрывается крышками, в которых находится смазочный материал: косы из специального материала, смазывающиеся маслом (польстер). Вся эта конструкция называется – моторно-осевой подшипник. На концах оси колесной пары (с одной или с обоих сторон) напрессованы тяговые шестерни, которые входят в зацепление с шестернями, расположенными на якоре электродвигателя. Этот тяговый редуктор закрывается кожухом. Другой конец тягового электродвигателя закрепляется за балку на раме тележки.

Опорно-рамная подвеска ТЭД

Во втором случае, ТЭД крепится к раме тележки, а ось колесной пары с напрессованной на ней тяговой шестерней закреплена с шестерней ТЭД в специальном редукторе, эта схема не требует установки моторно-осевых подшипников и постоянного контроля за уровнем смазки в них.

Как передается тяговое усилие от колесных пар к автосцепкам?

На концах осей колесных пар расположены буксовые узлы. На всех современных электровозах применяются бесчелюстные (поводковые) буксы. Ведь вращающий момент и тяговое усилие от ТЭД и соответственно колесной пары необходимо передать на раму электровоза, а через нее на весь состав. Поэтому тележки имеют, так называемые, приливы, именно к этим приливам через резинометаллические поводки и закреплены буксы. Сами тележки установлены на шкворнях на раме кузова и могут свободно перемещаться в соответствии с профилем пути. Таким образом все необходимые тяговые усилия передаются на раму кузова, на ней с обоих сторон установлены автоматические сцепки, которые соединяются с автосцепками вагонов и вперед, поехали!

Оборудование электровоза

Электровозы обоих систем имеют, как правило, унифицированный кузов, в котором размещено все оборудование. Пассажирские электровозы имеют свои особенности по конструкции кузова.

Токоприемник

На крышах электровозов располагаются токоприемники – это трубчатая конструкция, на самом верху которой закрепляется, через каретку, полоз токоприемника, в полозе устанавливаются угольные или угольно-керамические вставки, которые и скользят по контактному проводу, передавая ток на токоприемник и далее на силовые цепи.

Могут применятся и другие материалы, вместо угольных вставок. На токоприемниках электровозов постоянного тока устанавливается, как правило, два полоза, для улучшения токосъема. Токоприемник поднимается при подаче воздуха из цепей управления в пневматический цилиндр, преодолевая усилие возвратных пружин. При опускании токоприемника воздух из цилиндра выходит в атмосферу и возвратные пружины опускают токоприемник на крышу. Неисправный токоприемник может быть отключен от силовой цепи ручным разъединителем.

Вспомогательные машины

Надо отметить, что воздух для любого электровоза – это очень важный элемент в его работе. Без воздуха не поднимешь токоприемник, не подключишь силовые контакты и т.д. На всех электровозах существуют вспомогательные компрессоры, которые могут накачать давление в цепях управления до величины, необходимой для поднятия токоприемника.

Электровозы обоих систем тока имеют электрические мотор-вентиляторы для охлаждения ТЭД и других устройств, мотор-компрессоры для накачивания воздуха в главные резервуары локомотива, а оттуда во все системы электровоза и автоматические тормоза поезда.

Машинное отделение электровоза

» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1-300×210.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1-1024×716.jpg» width=»1024″ height=»716″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1-1024×716.jpg» alt=»Машинное отделение электровоза | Машинное отделение электровоза | Движение24″class=»wp-image-1030″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1-300×210.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1-768×537.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/07/h1-1.jpg 1098w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /title=»Машинное отделение электровоза | Движение24″ /> Машинное отделение электровоза

Все электровозы управляются через контроллеры (разных конструкций) из кабины машиниста и оснащены всем необходимым оборудованием для ведения поезда (прожекторы, краны машиниста-усл. №395 и усл. №254, КВ и УКВ радиостанции, буферные фонари, санузлы и т.д.). На крышах электровозов, помимо упомянутых выше токоприемников, располагаются жалюзи вентиляторов, антенны, изоляторы, шунты, токопроводящие шины и другое оборудование. На пассажирских электровозах установлены системы отопления пассажирских вагонов (3000 В).

Какие бывают электровозы

Грузовые электровозы работают обычно в двухсекционном или трехсекционном исполнении, могут соединяться и два двухсекционных электровоза. Все межсекционные соединения производятся кабелями (жоксами), электровозы управляются с одного пульта, это называется – по системе многих единиц.

» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508-300×199.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508-1024×678.jpg» width=»1024″ height=»678″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508-1024×678.jpg» alt=»электровоз 2ЭВ120 | электровоз 2ЭВ120 | Движение24″id=»2478″ data-full-url=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508.jpg» data-link=»https://dvizhenie24.ru/railway/nash-chudo-yudo-elektrovoz-2ev120-ot-kompanii-bombardie/attachment/160508/» data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508-300×199.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508-768×509.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2019/09/160508.jpg 1200w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /title=»электровоз 2ЭВ120 | Движение24″ />

В настоящее время строятся электровозы в трехсекционном и четырехсекционном исполнении, с возможностью прохода во все секции при движении, промежуточные секции уже не имеют кабин управления и называются – бустерными. Вот в целом и сходства электровозов двух систем тока. А различия рассмотрим в следующих статьях: электровозы постоянного тока, переменного тока, двойного питания.

Источник

Электровоз. Как оно работает

Немного покопавшись в интернете, с удивлением обнаружил, что именно про этот электровоз больше всего материалов, постов, рассказов и отчетов. Не знаю, с чем связана такая популярность «семерки»; постараюсь свести воедино всю информацию с необходимыми упрощениями. Все фотографии взяты из интернета из открытых источников, не мои. Свои не делал специально в целях сохранения анонимности.

Внешний вид ЧС7 (первое попавшееся фото из гугл-картинок):

Идем далее. На каждой оси установлен тяговый электродвигатель (ТЭД), рассчитанный на 1500 В. Поскольку в КС напряжение 3000 В, то ТЭД попарно последовательно соединены в группы. Пара ТЭД на одной тележке и будет являться такой группой. Как помним, у нас четыре тележки, а, значит, и четыре группы ТЭД, каждая из которых рассчитана на 1500+1500=3000 В.

Но, как мы понимаем, сразу подать полное напряжение на двигатели нельзя, получим сгоревшие двигатели и пережог контактного провода 🙂 Для обеспечения плавного разгона группы ТЭД могут соединяться между собой тремя типами соединения: последовательное (сериесное, С), смешанное (сериес-параллельное, СП), и параллельное (П). При сериесном соединении напряжение делится поровну между всеми четырьмя группами: 3000/4=750 В на группу. При СП-соединении напряжение поделится между двумя парами групп ТЭД, соединенных параллельно, т. е. 3000/2=1500 В на группу. И, наконец, при параллельном включении каждая группа получит свои полные 3000 В.

Однако, и этого недостаточно. Тронуться, сразу включив последовательную схему, тоже не выйдет. Для этого в схему вводятся пуско-тормозные резисторы (ПТР), которые обеспечивают еще бОльшее падение напряжения в схеме при трогании. Резисторы также объединены в группы, и по мере набора скорости выводятся из цепи, чтобы энергия на них бездарно не сжигалась. В конечном итоге, из тяговой цепи выводятся полностью все группы ПТР.

Как же это происходит? Расскажу сразу на примере трогания локомотива, так будет проще для восприятия. Рабочее место машиниста выглядит следующим образом (фото из гугл-картинок):

В самом центре фотографии мы видим «вешалку», которая называется контроллером управления тягой. У него есть 56 так называемых позиций, каждая позиция означает определенную конфигурацию тяговой цепи. Т. е. меняя позицию контроллера, мы вводим или выводим пуско-тормозные сопротивления или меняем тип соединения групп ТЭД. Мы ведь еще не забыли, что это такое? 🙂

Продолжаем набирать позиции дальше, не забывая следить по амперметрам за током в цепи тяги. К слову, амперметры находятся прямо перед контроллером, их четыре (по одному на тележку). Плавно разгоняясь, доходим до 20ой позиции. Интересна она тем, что на ней полностью выведены все сопротивления, но тип соединения все еще сериесное, «С». Такая позиция называется «ходовая», на ней можно ехать как угодно долго без потерь энергии на тепло в резисторах.

Сброс позиций происходит или поворотами ручки контроллера вправо, или нажатием кнопки. В этом случае позиции сбрасываются до ближайшей ходовой.

Кратко пройдусь по остальным основным органам управления и приборам. Добавлю еще одно фото, дабы разбавить простыню текста (также из гугл-картинок):

Еще левее находится блок пакетных переключателей (на фото не виден), с которого включаются буферные фонари, компрессоры в случае ручного пуска и еще много всего.

Напоследок, в правой части наклонной панели расположено пять манометров. Два верхних показывают давление в тормозной магистрали и уравнительном резервуаре, их показания практически одинаковые. В нижнем ряду расположены манометры главного резервуара (ГР, о нем я упоминал в начале), тормозных цилиндров (фактически, его показание означает тормозное усилие в данный момент), а третий предназначен для электродинамического тормоза, который по факту на данных машинах не используется.

Хотел рассказать еще и про тормоза, но понял, что будет слишком много информации. Тем более, устройство тормозов примерно одинаково и на тепловозах, и на электровозах. Если интересно, расскажу в отдельном посте. Все интересующие вопросы задавайте в комментариях, постараюсь ответить. Спасибо всем, кто дочитал до конца 🙂

Источник

Электровоз

со второй половине XIX века

рельсовый путь, контактная сеть

Электровоз — неавтономный локомотив, приводимый в движение установленными на нем тяговыми электродвигателями, питаемыми электроэнергией из внешней электросети через контактную сеть, соединенные с тяговыми подстанциями (реже также от бортовых аккумуляторов).

Содержание

Классификация [ ]

Экспериментальный электровоз на железной дороге Pennsylvania Railroad

Электровоз Е630 на Ferrovie Nord Milano

При классификации электровозов можно выделить следующие признаки

По роду службы — пассажирские (например, ЧС2, ЧС4, ЧС7, ЧС8), грузовые (например, ВЛ10, ВЛ15, ВЛ80, ВЛ85), маневровые (ВЛ41, ВЛ26) и промышленные (например, ЕЛ21, ЭК14). Из последней группы часто выделяют шахтные электровозы, то есть предназначенные для перевозки различных грузов по подземным рельсовым путям.

По роду тока питания. В России на магистральных железных дорогах используются 2 типа: переменного тока — 25 кВ, 50 Гц (например, ВЛ80, ЧС4, ВЛ85, ЧС8, ВЛ41) и постоянного тока — 3 кВ (например, ВЛ10, ЧС2, ЧС7, ВЛ15, ВЛ26). Кроме того, для эксплуатации на участках как постоянного, так и переменного тока выпускаются двухсистемные электровозы (например, ВЛ82, ЭП10, ЭП20), для эксплуатации в карьерах и рудниках выпускаются электровозы постоянного тока с напряжением питания 1500 В, 550 В, 250 В, переменного тока 10 кВ, а также с питанием от аккумуляторов. В других странах мира, в зависимости от принятых стандартов в системе питания электрифицированных железных дорог, применяются электровозы с другими системами питания, например, переменного тока напряжением 15 кВ, 16 2/3 Гц. Если электровоз питается от собственной аккумуляторной батареи, то он называется аккумуляторным. Существуют также бесконтактные электровозы (наименее распространены). Вдоль путей прокладывается токоведущая шина, в которую подаётся ток высокой частоты, а на электровозе устанавливается катушка, в которой он индуцируется.

По типу тягового привода. В России применяется следующая классификация электровозов: Тяговый привод 1-го класса: опорно-осевое подвешивание тягового электродвигателя. Двигатель через моторно-осевые подшипники опирается на ось колёсной пары, за счёт жёсткой связи очень прост редуктор. На оси двигателя и колёсной пары насажены зубчатые колёса, централь между которыми поддерживается моторно-осевыми подшипниками. Для данной конструктивной схемы характерны большие разрушающие нагрузки на двигатель, и в настоящее время считается устаревшей. Однако в России до сих пор такая конструктивная схема применяется на грузовых электровозах (главным образом выпущенных в советские время). Тяговый привод 2-го класса: опорно-рамный двигатель и опорно-осевой редуктор. Типичен для пассажирских электровозов. Двигатель в данной конструктивной схеме обрессорен и соединён с редуктором посредством муфты. Это обеспечивает плавность хода и долговечность двигателя. Тяговый привод 3-го класса: опорно-рамные двигатель и редуктор. Редуктор связан с колёсной парой муфтой. Из серийных электровозов, построенных в СССР и России, такое подвешивание имеют только пассажирские локомотивы Коломенского завода — электровозы ЭП2К и ЭП200.По типу передачи вращающего момента с тяговых двигателей на колёсные пары различают электровозы с групповым (например, ВЛ40, ВЛ83) и индивидуальным приводом. Также важнейшим признаком является тип тяговых электродвигателей: Коллекторные электродвигатели. Сложны в изготовлении и обслуживании, так как имеют коллектор (фактически такой двигатель — постоянно работающий переключатель со скользящими контактами), но просты в управлении. Асинхронные двигатели. Двигатель конструктивно очень прост, легко переносит механические перегрузки, но требует для своего питания трёхфазного переменного тока. Это, в свою очередь, требует либо подвода к электровозу трёхфазного тока, как сделано на некоторых железных дорогах Италии, либо выработки его на локомотиве с помощью машинных преобразователей (устаревшее и нетехнологичное решение, практически нивелирующее преимущества асинхронных двигателей перед коллекторными) или статических преобразователей. Последнее решение как наиболее технологичное применяется на многих современных локомотивах. По наличию и типу электрического торможения — с рекуперативным, реостатным торможением, их сочетанием или вовсе отсутствием электрического тормоза.

По числу секций — одно-, двух-, трёх- и четырёхсекционные. Некоторые серии электровозов предусматривают возможность объединения двух, трёх или четырёх секций электровозов для работы по СМЕ.

Конструкция [ ]

Пульт управления электровоза ЧС7

Машинное отделение ЧС4

Машинное отделение ДЭ1

Электровоз состоит из механической части, электрического и пневматического оборудования. Особенности конструкции определяются его мощностью, максимальной скоростью и другими условиями эксплуатации, для которых проектируется электровоз.

История электровоза [ ]

Локомотив «Ампер», 1883

Попытки использовать электрическую энергию для механической работы предпринимались с начала XIX века. Опыты Б. С. Якоби, проведённые в 1834 году с собранным им электродвигателем, оснащённым вращающимся якорем, имели важное значение для создания автономных видов электрической тяги. Одновременно в США, Германии, Франции проводились опыты по перемещению макетов экипажей с помощью электрических двигателей. В 1838 году Р. Дэвидсон совершил опытные поездки с двухосной тележкой массой 5 тонн на участке железной дороги Глазго — Эдинбург. В 1845 году профессор Паж выдвигает предложение по созданию электрической железной дороги длиной 7,5 км на участке Вашингтон — Бладенсбург. При первых поездках опытный электровоз достиг скорости 30 км/ч.

История электровоза в России [ ]

Узкоколейный электровоз ведёт поезд в горной местности. Германия, 1931 год

Электровоз постоянного тока ВЛ10

Нехватка в СССР паровозного парка в 1920-е годы, электрификация страны по плану ГОЭЛРО и наличие в стране трудных по профилю участков заставили всерьёз заняться проектированием и строительством электровозов. Первым участком, электрифицированным в СССР, был Баку — Сабунчи, но там электрификация строилась под пригородное движение. Вторым участком стал Сурамский перевал (Хашури — Зестафони). Этот участок Поти-Тифлисской железной дороги был построен в 1872 году, имел первоначально подъёмы до 46 ‰ (то есть на километр пути приходилось 46 метров подъёма), в 1890 году были проведены работы по смягчению профиля участка до 29 ‰.

Источник

Электровоз

со второй половины XIX века

Электрово́з — неавтономный локомотив, приводимый в движение установленными на нем тяговыми электродвигателями, питаемыми электроэнергией из внешней электросети через тяговые подстанции через контактную сеть (реже также от бортовых аккумуляторов [3] ).

Содержание

Классификация

При классификации электровозов можно выделить следующие признаки [4]

По роду службы — пассажирские (например, ЧС2, ЧС4, ЧС7, ЧС8), грузовые (например, ВЛ10, ВЛ15, ВЛ80, ВЛ85), маневровые (ВЛ41, ВЛ26) и промышленные (например, ЕЛ21, ЭК14). Из последней группы часто выделяют шахтные электровозы, то есть предназначенные для перевозки различных грузов по подземным рельсовым путям.

Существуют также бесконтактные электровозы (наименее распространены). Вдоль путей прокладывается токоведущая шина, в которую подаётся ток высокой частоты, а на электровозе устанавливается катушка, в которой он индуцируется.

По типу тягового привода. В России применяется следующая классификация электровозов [5] [6] :

Для данной конструктивной схемы характерны большие разрушающие нагрузки на двигатель, и в настоящее время считается устаревшей. Однако в России до сих пор такая конструктивная схема применяется на грузовых электровозах (главным образом выпущенных в советские время).

Типичен для пассажирских электровозов. Двигатель в данной конструктивной схеме обрессорен и соединён с редуктором посредством муфты. Это обеспечивает плавность хода и долговечность двигателя.

По типу передачи вращающего момента с тяговых двигателей на колёсные пары различают электровозы с групповым (например, ВЛ40, ВЛ83) и индивидуальным приводом.

Также важнейшим признаком является тип тяговых электродвигателей:

По наличию и типу электрического торможения — с рекуперативным, реостатным торможением, их сочетанием или вовсе отсутствием электрического тормоза.

По числу секций — одно-, двух-, трёх- и четырёхсекционные. Некоторые серии электровозов предусматривают возможность объединения двух, трёх или четырёх секций электровозов для работы по СМЕ.

Конструкция

Тележка включает в себя раму, колёсные пары, тяговые двигатели, буксы и элементы тяговой передачи — редукторы.

Двигатели, приводящие электровоз в движение, называют тяговыми электродвигателями (ТЭД). Тяговые двигатели могут работать также и в режиме генератора. Это свойство используется для электрического торможения. Если электроэнергия, вырабатываемая при вращении ТЭД, гасится на тормозных реостатах, то такое это называется реостатным торможением. Если электроэнергия возвращается в контактную сеть, то такое торможение называется рекуперативным.

В кузове электровоза размещаются: кабины машиниста, коммутационное оборудование, вспомогательные электрические машины, компрессор и пневматическое оборудование. Всё оборудование электровоза, находящееся под напряжением, опасным для жизни человека, размещается в высоковольтной камере (ВВК) или в закрытых шкафах. Для предотвращения доступа человека в ВВК или шкафы предусмотрена система электромагнитных или пневматических блокировок.

Коммутационное оборудование электровоза состоит из индивидуальных и групповых контакторов, служащих для выполнения переключений в силовой цепи электровоза и цепях вспомогательных машин.

История электровоза

Попытки использовать электрическую энергию для механической работы предпринимались с начала XIX века. Опыты Б. С. Якоби, проведённые в 1834 году с собранным им электродвигателем, оснащённым вращающимся якорем, имели важное значение для создания автономных видов электрической тяги. Одновременно в США, Германии, Франции проводились опыты по перемещению макетов экипажей с помощью электрических двигателей. В 1838 году Р. Дэвидсон совершил опытные поездки с двухосной тележкой массой 5 тонн на участке железной дороги Глазго — Эдинбург. В 1845 году профессор Паж выдвигает предложение по созданию электрической железной дороги длиной 7,5 км на участке Вашингтон — Бладенсбург. При первых поездках опытный электровоз достиг скорости 30 км/ч.

В декабре 1879 года Вильям Хаммер начал работать помощником в лаборатории Томаса Эдисона и участвовал в экспериментах по созданию электровоза.

Тем не менее электрическая тяга оказалась очень эффективной, и уже к 1900 году во многих странах появляются электрические локомотивы, пассажирские вагоны с тяговыми двигателями (прототип электропоездов) и трамваи.

В октябре 1903 года поезд, в составе которого был моторный вагон производства компании Сименс, развил скорость 210 км/ч на участке между Мариенфельде и Цоссеном в районе Берлина.

Первой в мире была электрифицирована железная дорога Балтимор — Огайо протяжённостью 115 км. На ней электроэнергия подводилась к электровозу по третьему рельсу. Напряжение постоянного тока в третьем рельсе было 650 В. Во Франции и Англии в 20-х годах XX столетия электрифицировали дороги на постоянном токе напряжением 1200 и 1500 В. (Франция впоследствии перешла на напряжение 3000 В.)

История электровоза в России

Работы по электрификации Сурамского перевального участка были начаты в 1928 году, тогда же НКПС начал искать возможность размещения заказа на электровозы для этого участка. Были получены предложения от 6 иностранных фирм. НКПС свой выбор остановил на предложениях Дженерал Электрик (США) и Tecnomasio Italiano-Brown-Boweri (Италия). С этими фирмами и был заключён контракт на поставку электровозов. Дженерал Электрик должна была поставить 8 электровозов, из них 2 с установленными ТЭД, а на 6 других ТЭД производства московского завода «Динамо» должны были установить уже в СССР. Итальянской фирме было заказано 7 электровозов.

В 1932 году построенные в США электровозы прибыли в депо Хашури, где получили обозначение серии С10. 2 августа 1932 года прошла первая обкатка магистрального электровоза на участке Хашури — Лихи. 16 августа 1932 года состоялось торжественное открытие электрифицированного участка — пассажирский поезд провёл электровоз С10-03. После этого была начата штатная эксплуатация электровозов с поездами.

В 1929 году на заводе «Динамо» и Коломенском заводе началась подготовка производства электрического оборудования и механической части электровозов. К 1 мая 1932 года завод «Динамо» выпустил два первых тяговых электродвигателя ДПЭ3-340 (Динамо, Постоянного тока, Электровозный, 340 — мощность часового режима в кВт). В августе 1932 года с Коломенского завода поступила механическая часть электровоза. Собранный электровоз получил серию Сс (Сурамский Советский) и был обкатан в ноябре 1932 года на Северных железных дорогах.

С 15 марта 1932 года начато рабочее проектирование электровоза постоянного тока, впоследствии получившего серию ВЛ19. 6 ноября 1932 года первый отечественный электровоз был выпущен и также поступил для испытаний на Сурамский участок. Электровоз серии ВЛ22 начали проектировать в первой половине 1938 года, а уже в сентябре 1938 года первый электровоз этой модели был выпущен. Великая Отечественная война прервала выпуск электровозов, но уже в июне 1944 года завод «Динамо» начал сборку последнего своего электровоза ВЛ22-184. После этого электровозы начал строить Новочеркасский электровозостроительный завод, созданный на вместо разрушенного в годы войны паровозостроительного завода. Первый новочеркасский электровоз — ВЛ22-185 — был выпущен в июне 1946 года.

В марте 1953 года был выпущен первый спроектированный НЭВЗом электровоз — Н8 (Новочеркасский восьмиосный). С января 1963 года данная серия получает обозначение ВЛ8 (буквы ВЛ в названии всех серий электровозов — от инициалов Ленина). Всего было выпущено 1715 ед. электровозов этой модели. Эта модель стала первой по-настоящему массовой.

В 1954 году НЭВЗ изготавливает по своему проекту два опытных электровоза переменного тока, первоначально получивших обозначение НО (Новочеркасский Однофазный), — с января 1963 года название этой модели было заменено на ВЛ61. Электровозы, которых было построено в 1954—1958 годах 12 ед., поступают для эксплуатации на участок Ожерелье — Павелец Московско-Курско-Донбасской железной дороги, работы по электрификации которого на переменном токе были проведены в 1955—1956 годах.

В 1961 году Тбилисский электровозостроительный завод (ТЭВЗ) выпустил первый электровоз Т8 по своему проекту. По доработанному в результате испытаний проекту в 1962 году завод изготовил второй электровоз этой модели. В 1963 году электровозы получают новое обозначение — ВЛ10. Электровозы ВЛ10 строились в Новочеркасске (1969—1976) и Тбилиси (1961—1977), — всего выпущено 1799 электровозов. Механическую часть для первых 20 ВЛ10, собиравшихся в Тбилиси, изготовил Луганский завод, а для всех других ВЛ10 изготавливал НЭВЗ.

Электровозы железных дорог СССР и России

В СССР массово выпускались грузовые электровозы:

Кроме того, в СССР импортировались пассажирские электровозы из Чехословакии:

Ведутся работы над двумя проектами локомотивов в рамках программы создания электровозов нового поколения (двухсистемный пассажирский ЭП20 и магистральный грузовой переменного тока 2ЭС5).

Список всех серийных электровозов:

Список опытных и малосерийных электровозов:

Электровозы узкой колеи

В СССР также выпускались и эксплуатировались электровозы, предназначенные для эксплуатации на железных дорогах узкой колеи.

Для работы на электрифицированных УЖД были разработаны и выпускались электровозы узкой колеи. Основным производителем таких электровозов был Днепропетровский электровозостроительный завод, некоторое количество электровозов для УЖД было приобретено за рубежом, в частности в Чехословакии.

Хронологически производство и эксплуатацию электровозов для узкой колеи в СССР можно разделить на два периода: довоенный и послевоенный. Довоенный период был связан в основном с импортом узкоколейных электровозов (заводов Балдвин, AEG, Маффей-Шварцкопф) и созданием опытных образцов в СССР (завод «Динамо»). Послевоенный связан с началом массового серийного производства таких локомотивов (К-10, К-14, П-КО-1, ЭТу-4, ЭКоу-4, ЭД-16, ЭД-18, ЭЛ-1, ЭЛ-2I0-КП, II-КП-2А/2Б, II-КП-3А, ТЭУ-1, ПЭУ1, ПЭУ2, ЧС11).

Электровозы других стран мира

Северная Америка

США были пионерами в электровозостроении и электрификации железных дорог, и в 20—30-х гг. XX века являлись страной с самым развитым производством электровозов. Основной компанией-производителем американских электровозов была Дженерал Электрик. Но дальнейшее развитие и совершенствование дизелестроения, и особенности эксплуатации железных дорог США, приостановили дальнейшее развитие электровозов и электрификации в США. В результате производство электровозов сошло на нет, ибо импорт электровозов из-за рубежа был более рентабельным (по причине ограниченной потребности в них), нежели налаживание собственного производства.

В результате с 1970-х гг. практически все вновь поступающие в эксплуатацию электровозы — импортные, и только небольшая часть МВПС (моторовагонного подвижного состава), производилась в самих США и зачастую по иностранным лицензиям. Основным поставщиком новых электровозов в США за это время стала шведская компания ASEA (ныне являющаяся подразделением канадской компании Bombardier). По её же лицензии производилась большая часть электроподвижного состава в США.

В Канаде производителем электровозов является компания Bombardier.

Европа

Производителями электровозов в Европе являются корпорации Alstom, ADtranz, Bombardier, Škoda, Siemens AG (например, BR 185, E44, E64 (нем.) ). Производство электровозов осуществляется в Германии, Франции, Италии, Швейцарии, Австрии, Швеции, Испании, Великобритании, Турции, Чехии, Польше. На Европу приходится большая часть всех электрифицированных железных дорог в мире, соответственно в Европе же электровозостроение получило наибольшее развитие. Производство электровозов в Европе покрывает не только внутриевропейские потребности в данных типах локомотивов, но и составляют большую часть всего общемирового экспорта электровозов.

На электрифицированных железных дорогах Европы вследствие присутствия разных видов электрификации используются электровозы различных систем питания и напряжения: Нидерланды — 1500 В, Бельгия, Италия, Польша, Россия — 3000 В, Испания, Великобритания — 750 и 1500 В.

Украина

Япония

Электрифицированные железные дороги получили широкое распространение в Японии. Хотя используются такие дороги в основном для пассажирских перевозок с помощью высокоскоростных поездов Синкансэн, имеет место и грузовое движение на электрической тяге. В Японии электровозы производят концерны: Hitachi, Mitsubishi и Toshiba Electric.

Китай

На 1999 год выпускались: SS₃ с фазовым регулированием напряжения на тяговых двигателях, SS₄ — двухсекционные восьмиосные для вождения тяжёлых составов (также с фазовым регулированием напряжения на тяговых двигателях), SS_6B с двухсегментным бесступенчатым фазовым регулированием напряжения на тяговых двигателях и SS₇ с таким же регулированием напряжения и тремя двухосными тележками для работы на линиях с большим числом кривых малого радиуса.

Пассажирские электровозы SS₆ и SS₈, разработанные в 1990-х годах, имеют опорно-рамное подвешивание тяговых двигателей и тяговую передачу с полым валом.

Все выпускаемые в Китае электровозы в соответствии с принятой на китайских электрифицированных железных дорогах системой тягового электроснабжения рассчитаны на питание от сети переменного тока напряжением 25 кВ и частотой 50/60 Гц.

В 2004 году Китай начал поставку партии из 12 электровозов в Узбекистан. В Казахстан были отправлены 3 экспериментальных универсальных электровозов KZ4A. В 2008 году Китаем отправлено в Казахстан ещё 2 электровоза серии KZ4A.

Казахстан

В 2010—2011 году планируется создание сборочного производства электровозов на площадях Атбасарского электровозоремонтного завода. Сейчас [когда?] на этом заводе модернизируют электровоз ВЛ80 путём полной замены старой контакторной группы на электронно-импульсную, люлечного подвешивания кузова на пружины «ФЛЕКСИКОЙЛ», поршневого компрессора КТ6 на винтовой «КНОР-БРЕМЗЕ», устанавливают новые: современный главный выключатель и токосъёмные полупантографы, устанавливают схему поосного регулирования тяги, переводят ТЭДы НБ418 с F-изоляции на H-изоляцию, улучшают дизайн кабины внешне и внутри, оснащают её климатической установкой и так далее. Кроме того, на базе 1 грузового электровоза ВЛ80 собирают 2 отдельных универсальных электровоза ВЛ40У.

Другие страны

Австралия

Начиная с 1919 года начата электрификация на пригородных участках. Первым был электрифицирован на постоянном токе 1500 В участок железной дороги вблизи Мельбурна. По той же системе был электрифицирован участок вблизи Сиднея в 1926 году. Значительно позднее, в 1979 году на переменном токе 25 кВ были электрифицированы пригородные участки Брисбена и Перта.

Новая Зеландия

По лицензии английской компании English Electric было освоено производство электровозов в Новой Зеландии, позднее электровозостроение в Новой Зеландии развивалось на основе кооперации с иностранными компаниями, в основном с британскими, австралийскими и японскими.

Африка

Электрификация получила слабое развитие на железных дорогах африканского континента. Единственная африканская страна с большой протяжённостью электрифицированных железных дорог — Южно-Африканская Республика.

Кроме ЮАР, электрифицированные железные дороги имеются в Намибии, Зимбабве, Замбии, Заире, Марокко, Тунисе, Алжире, Египте. Но, не считая Марокко, на электрифицированных железных дорогах вышеуказанных стран объём перевозок незначителен по сравнению с тепловозной тягой.

Промышленное производство электровозов имеется в ЮАР, мелкосерийное производство электровозов по иностранным лицензиям налажено и в Зимбабве.

Преимущества и недостатки электровозов

Как и другим типам локомотивов, электровозам присущи как преимущества, так и недостатки.

Производители электровозов

Заводы, ремонтирующие электровозы

См. также

Примечания

Электровозы постоянного тока

С — 1931—1932 | С_С — 1932—1934 | С И — 1933—1934 | ВЛ19 — 1932—1938 | ПБ21 — 1934 | СК — 1936—1938 | ВЛ22 — 1938—1941 | ВЛ22 М — 1947—1958 | ВЛ8 — 1953—1967 | ВЛ23 — 1956—1961 | ЧС1 — 1957—1960 | ЧС2 — 1958—1973 | ЭО — 1959 | ЧС3 — 1961 | ВЛ10 — 1961—1977 | ЧС2 Т — 1972—1976 | ВЛ12 — 1973, 1974 | ЧС200 — 1974—1979 | ВЛ11 — 1975—. | ЧС6 — 1979—1981 | ЧС7 — 1983—2000 | ВЛ15 — 1984—1991 | ДЭ1 — 1995—2008 | ЭП2К — 2006—… | 2ЭС4К — 2006—… | 2ЭС6 — 2007—… | 2ЭЛ4 — 2009—… | 2ЭС10 — 2010—…

Электровозы переменного тока

ОР22 — 1938 | ВЛ61 — 1954—1957 | ВЛ60 — 1957—1967 | Ф — 1959—1960 | К — 1961, 1962 | ВЛ60П — 1961 | ВЛ80 — 1961—1994 | ВЛ62 — 1962—1963 | ЧС4 — 1965—1972 | ВЛ40 — 1966, 1969 | Sr1 — 1971 | ЧС4 Т — 1971—1986 | ВЛ81 — 1976 | ВЛ83 — 1976 | ВЛ84 — 1979 | ЧС8 — 1983—1989 | ВЛ85 — 1983—1994 | ВЛ86 Ф — 1985 | ВЛ65 — 1992—1998 | ЭП1 — 1998—… | ЭП200 — 1997 | ДС3 — 2002— | Э5К — 2004—… | KZ4A — 2004—2010 | O’Z-Y — 2009—2010 | ВЛ40У — 2004—… | 2ЭЛ5 — 2005—… | 2ЭС5 — 2011—…

Электровозы двойного типа питания

ЧС5 — 1966 | ВЛ82 — 1966—1979 | ЭП10 — 2005—2006 | ЭП20 — 2010-…

ВЛ41 — 1963—1964 | ЭГМ — 1964 | ВЛ26 — 1966—1967

ЭП — 1931—1938 | В — 1933 | СО (V-КП-2) — 1936—1940 | IV-КП — 1949—1956 / | II-КП4 — 1952—1956 | 21Е — 1956—1962 | 26Е — 1961-1965 | ЕЛ1 — 1957—1971 | ЕЛ2 — 1957—1967 | ЕЛ21 — 1981—1986 | Э1 — 1977 | Э2 — 1980 | ЭК14 — 1975-…

ЧС11 — 1966 | ПЭУ1 — 1970-1984 | ПЭУ2 — 1988 | К-10 — 1971-…

Источник