Электрическая и тепловозная тяга

Электрическая и тепловозная тяга

На наших железных дорогах все шире при­меняются новые виды тяги — электрическая и тепловозная.

Электрифицированы магистрали, соединяю­щие Москву через Урал с Сибирью вплоть до Иркутска, Ленинград через Москву, Харьков и Ростов с Закавказьем, вплоть до Ленинакана.

На электрической тяге работают и другие желез­ные дороги — на Севере, на Урале, в Придне­провье, на Кавказе. Полностью электрифици­рован Московский железнодорожный узел. Электрическая тяга позволяет повысить ско­рость, увеличить вес поездов и количество пе­ревозимых грузов, удешевить перевозки.

Электрифицированная железная дорога по­лучает электроэнергию с крупных электростан­ций. Трехфазный ток высокого напряжения с этих электростанций поступает на тяговые подстанции железных дорог, располо­женные через каждые 20—30 км железнодорож­ной линии. На этих подстанциях трехфазный ток высокого напряжения преобразуется в по­стоянный ток напряжением 3 тыс. в, нужный для тяги. С тяговых подстанций постоянный ток направляется в контактный провод, подве­шенный на одинаковой высоте над рельсовым путем.

На крыше электровоза укреплены токоприемники — пантографы, которые при­жимаются к контактному проводу и передают электрический ток к тяговым двигателям элект­ровоза.

Двигатели расположены под кузовом элект­ровоза на каждой его оси. Большинство наших электровозов имеет 6 осей, размещенных в двух трехосных тележках,— значит, и 6 двигателей. Часть электровозов, более мощных, имеет по 8 осей в четырех двухосных тележках, т. е. 8 двигателей. Каждый двигатель с помощью системы зубчатых передач вращает свою колесную пару и тем самым приводит электровоз в движение. Электрический ток, пройдя через пантограф к тяговым двигателям и совершив в них работу, уходит затем в рельсы, служащие вторым про­водом, и через отсасывающие провода возвра­щается на тяговую подстанцию.

Кузов электровоза похож на вагон. На обоих его концах находятся кабины управления. Это позволяет электровозу двигаться в любом на­правлении — машинист должен лишь перейти из одной кабины в другую. Восьмиосные элект­ровозы очень длинные (до 38 м). У них два ку­зова, соединенные друг с другом. В кузове электровоза размещена электрическая аппара­тура — ящики сопротивлений, контакторы, пе­реключатели, а также всякого рода вспомога­тельные машины — мотор-генераторы, компрес­соры, вентиляторы и т. п. Электровозы, питае­мые однофазным током из контактного провода, оборудованы также выпрямителями-игнитрона­ми или кремниевыми полупроводниками, преоб­разующими переменный ток в постоянный, нуж­ный для тяговых двигателей. Восьмиосные электровозы постоянного тока (серии ВЛ-10) развивают мощность на ободе колес 6900 л. с. (вспомните, какова мощность грузовика), силу тяги 39,4 т, скорость на расчетном подъеме 47,6 км/час. А восьмиосные электровозы однофазного тока соответственно: мощность — 8480л. с., силу тяги — 47,8 т, скорость на расчет­ном подъеме — 50 км/час. Максимальная ско­рость современных грузовых электровозов 100— 110 км/час, а пассажирских — 160 км/час. Это далеко не предел.

На опытных испытаниях во Франции еще в 1955 г. была достигнута на прямом участке максимальная скорость поезда с электровозом 331 км/час. Эта скорость осталась рекордом — в нормальной эксплуатации таких скоростей не бывает. Но на наших железных дорогах, например на линии Москва — Ленинград, на­мечено в недалеком будущем довести макси­мальные скорости экспрессов до 200 км/час и более.

На пригородных электрифицированных ли­ниях пассажиры ездят в электропоездах (элек­тричках), состоящих из моторных и прицепных вагонов. Под кузовом моторных вагонов на осях находятся тяговые двигатели. На концах крайних вагонов расположены кабины машини­ста. Пригородный электропоезд может разви­вать скорость до 130 км/час.

В последнее время стали применять на вновь электрифицируемых железных дорогах однофаз­ный ток частотой 50 гц повышенного напряже­ния (25 кв). Это дает возможность строить тяговые подстанции не через 20—30, а через 60—70 км, т. е. уменьшить вдвое-втрое их число, а подстанции сделать более простыми и деше­выми. Повышенное напряжение позволяет уменьшить сечение контактного провода. Это облег­чает и удешевляет и контактную сеть. На переменном токе электрифицируется часть Си­бирской магистрали, а затем и многие другие железнодорожные линии.

Наряду с электрической все большее распро­странение на наших железных дорогах полу­чает тепловозная тяга. Первые тепловозы появились на советских железных" дорогах 40 лет назад по инициативе В. И. Ленина. Тепловоз — «близкий родственник» электрово­за. Электровоз получает энергию по проводам, а тепловоз вырабатывает ее на собственной элект­ростанции. «Сердце» тепловоза — двигатель внут­реннего сгорания, дизель. На магистральных тепловозах применяют дизели в 1000, 2000 и 3000 л. с. Эти тепловозы выпускаются обычно двухсекционными, с дизелем в каждой секции. Наиболее мощный тепловоз 2ТЭ-10 (в двухсек­ционном варианте) имеет два дизеля по 3000 л. с. и развивает мощность на ободе колес 4760 л. с. На одном валу с дизелем находится динамо-машина — генератор электрического тока. Вы­рабатываемый ток поступает в тяговые элект­родвигатели, находящиеся на осях тепловоза.

Тепловоз сложнее электровоза и стоит доро­же, зато он не требует контактной сети, тяговых подстанций. Тепловоз можно использовать везде, где только уложены железнодорожные пути. Ди­зель — экономичный двигатель, запаса нефтетоплива на тепловозе хватает на долгий путь. Мощные пассажирские тепловозы могут разви­вать скорости до 140—160 км/час. Тепловозы сравнительно небольшой мощности, с дизелями 400—1200 л. с., применяются на маневрах.

Тепловоз можно сделать значительно дешев­ле, отказавшись от дорогой электрической ча­сти — генератора и электродвигателей — и при­менив механический привод от дизеля на веду­щие колеса. Эта задача вполне разрешима, и у нас уже имеются тепловозы, и магистральные и маневровые, с гидромеханической передачей. Однако пока они еще не показали значитель­ных преимуществ в постройке и эксплуатации перед тепловозами с электрической передачей.

Другая интересная задача — заменить ди­зель газовой турбиной. Газовая турбина тре­бует гораздо меньше места, чем дизель той же мощности; и локомотив с газовой турбиной — газотурбовоз — можно сделать гораздо более мощным, чем тепловоз таких же разме­ров. Кроме того, для газовой турбины можно использовать дешевые и грубые виды нефтетоплива — мазуты. Первые советские газотурбо­возы уже прошли испытания.