Ток переменный и подвиг трудовой
Наверно, нет того человека, ну, по крайней мере, у нас в стране, кто бы ни знал, чем отличается электровоз от паровоза и тепловоза. И, наверно, нет того, кто не был бы в курсе, почему по эффективности электровоз уделывает тепловоз, а про паровую тягу и говорить нечего.
Что вы говорите, не все в курсе? Так мы ему сейчас разъясним за электротягу. И нет, дело не в экологичности электровозов, хотя она, безусловно, присутствует. Вся фишка – в энергоэффективности.
Сейчас на сети дорог ОАО «РЖД» 25 станций стыкования. А в 1995 году их было 27. Куда же делись две из них, и почему количество уменьшилось?
Дело в том, что изрядный кусок Транссиба длиной около 400 км в обе стороны от Иркутска, а конкретно между станциями Зима и Слюдянка, был электрифицирован ещё в начале 60-х годов на постоянном токе. Постепенно с обеих сторон к нему подвели электрификацию переменным током. И получилось, что участок стал узким местом: на относительно коротком отрезке целых две станции стыкования с двумя заменами локомотивов. Кроме того, по участку шёл такой грузопоток, что контактная сеть просто не справлялась с дикими нагрузками, и тяговые подстанции приходилось строить чуть не через каждые 10-12 км вместо обычных 20-25 км.
Руководством Восточно-Сибирской дороги в 1993 г. было принято решение: перевести этот участок на переменный ток. Тем самым станции стыкования больше не будут мешать и отнимать время, менять локомотивы больше будет не нужно, а значит, увеличатся так называемые «плечи обращения» - участки, на которых локомотив едет без отцепки от состава.
КПД электродвигателей – за 90%, суммарный КПД электровоза сильно больше 80%. Почему у электровоза он меньше? Ну, потому в первую очередь, что электровоз – это не только тяговые двигатели, но ещё и мощные компрессоры (у поездов пневматическая система торможения), а также всякие вспомогательные устройства – освещение, обогрев кабины, а для пассажирских локомотивов ещё и отопление вагонов. Да-да, граждане, пассажирские вагоны отапливаются электричеством от локомотива. Да, и от тепловоза тоже, поскольку тепловоз – это такая дизельная электростанция же.
Систем передачи электроэнергии на локомотивы в мире множество, на разное напряжение и тип тока. Почти везде в мире городской электротранспорт, то есть троллейбусы, трамваи и метро, ездят на постоянном токе. С железной дорогой сложнее, там составы сильно тяжелее даже поездов метро. Европа в этом смысле – просто адская смесь из разных напряжений переменного и постоянного тока. Однако изначально, когда электрификация железных дорог только начинала шагать по миру, на локомотивы подавался постоянный ток напряжением 1,5-3 киловольта (кВ).
Почему не переменный, и не выше напряжением?
Потому что выпрямители тех лет невозможно было вкорячить в локомотив, и потому что с изоляционными материалами тогда была полная пичялька. Зато электромоторами постоянного тока крайне удобно управлять, изменяя скорость вращения. Поэтому даже сегодня электровозы переменного тока везут на себе трансформатор и выпрямитель, но электромоторы на них стоят «постоянные».
Не, так бывает не всегда, схемы используются разные, но в основном – схема именно такая. Грубо говоря, если убрать из локомотива переменного тока всё, что касается собственно этого самого переменного тока, то его по составу оборудования нельзя будет отличить от электровоза постоянного тока.
Но это всё лирика.
В СССР, а затем и в России, на железных дорогах используется две схемы электроснабжения локомотивов: постоянный ток напряжением 3 кВ, и переменный однофазный напряжением 25 кВ. Не стоит сейчас выкрикивать из толпы: «Ты всё врёшь, на самом деле 3,3 кВ и 27,5 кВ!» Да, это правильные цифры, но только на выходе из тяговой подстанции, с которой питается контактная сеть. В самой контактной сети на перегоне будет именно 3 и 25 соответственно. Да, существует ещё схема ДПР (два провода-рельс), но это просто развитие системы однофазного переменного тока 25 кВ, позволяющее обходиться при той мощности меньшим количеством тяговых подстанций, ну, то есть строить их реже. Примерно так вдвое-втрое реже. По схеме ДПР электрифицирован БАМ, там с человеческим жильем на отдельных участках совсем плохо, поэтому и пришлось придумывать очередное нестандартное решение.
В СССР электрификация шла изначально постоянным током. По той же причине, что и везде – выпрямители громоздкие, тяжелые (кому интересно, может погуглить, что такое игнитрон) и, в конце концов, просто ядовитые, и лучше, чтобы они стояли на тяговых подстанциях, а не на локомотивах. Электрификацию вели участками – ресурсов в стране не так уж и много, решать задачи нужно там, где они всего острее всего.
Исторически задача электрификации сильнее всего болела… в Азербайджане.
Поэтому первый электрифицированный магистральный участок в середине 30-х годов прошлого века появился именно там: Баку – Сабунчи – Сураханы. План и профиль пути в этом районе из-за гор был настолько суров, что даже несколько паровозов не могли с приемлемой скоростью вести сколько-нибудь тяжелый поезд. С вводом электротяги проблему решили радикально: средняя скорость выросла сразу вдвое (я не преувеличиваю), и масса поездов также скакнула вверх примерно вдвое. Даже простенькие электровозы тех времен вывозили это дело легко и непринуждённо.
Обкатав особенности электрификации и поняв все их преимущества, взялись за перевод на электротягу по всей стране: в Подмосковье (Ожерелье – Павелец), на Урале (Чусовская – Гороблагодатская). Все затраты перевод на этот вид транспорта окупал крайне быстро.
После войны процесс электрификации развернулся с новой силой. К концу 80-х годов был электрифицирован весь Транссиб, от Москвы и до Владивостока, почти 9200 км. Причём вот что интересно: несмотря на сплошную электрификацию, эта трасса имела на своём протяжении разные роды тока.
Например, если двигаться из Москвы сначала на север, то поезд отправится сначала под локомотивом постоянного тока, во Владимире его поменяют на локомотив переменного тока, далее его ещё раз поменяют опять на постоянный ток в Балезино, снова на переменный в Мариинске, и далее до Владивостока везде переменный ток.
Почему так получилось?
В силу того, что электрификация велась не одновременно, а кусками. Начинали электрифицировать крупные узловые станции, и от них тянули провода дальше во все стороны. Однако ещё с конца 60-х годов стало ясно, что переменный ток по многим причинам перспективнее постоянного, особенно когда появились эффективные полупроводниковые выпрямители. И новые участки электрифицировались только переменным током, а постоянный ток проводили только там, где уже есть аналогичные соседние участки.
Выше перечислены несколько станций, где производится замена локомотива. Они называются станциями стыкования. Такая станция – сложное сооружение. Поезд, даже скорый, стоит там долго. В общем, это потери времени, плюс необходимость иметь два комплекта локомотивов для обоих родов тока. Остроту проблемы решают двухсистемные электровозы, но они дороже односистемных, и необходимость в станциях стыкования никуда не исчезает, просто не тратится время на замену локомотива. А переключать род тока в контактной сети всё равно нужно.
Сейчас на сети дорог ОАО «РЖД» 25 станций стыкования. А в 1995 году их было 27. Куда же делись две из них, и почему количество уменьшилось?
Дело в том, что изрядный кусок Транссиба длиной около 400 км в обе стороны от Иркутска, а конкретно между станциями Зима и Слюдянка, был электрифицирован ещё в начале 60-х годов на постоянном токе. Постепенно с обеих сторон к нему подвели электрификацию переменным током. И получилось, что участок стал узким местом: на относительно коротком отрезке целых две станции стыкования с двумя заменами локомотивов. Кроме того, по участку шёл такой грузопоток, что контактная сеть просто не справлялась с дикими нагрузками, и тяговые подстанции приходилось строить чуть не через каждые 10-12 км вместо обычных 20-25 км.
Руководством Восточно-Сибирской дороги в 1993 г. было принято решение: перевести этот участок на переменный ток. Тем самым станции стыкования больше не будут мешать и отнимать время, менять локомотивы больше будет не нужно, а значит, увеличатся так называемые «плечи обращения» - участки, на которых локомотив едет без отцепки от состава.
Мало кто знает, что локомотивы у нас могут проходить под составом полстраны. Например, электровоз приписки депо Барабинск можно встретить и в Екатеринбурге, и в Мариинске. Это ещё сильнее сокращает время остановок поездов: меняются только бригады, локомотив остаётся с составом.
Был разработан соответствующий проект. Сначала почти два года шла подготовка – строились новые тяговые подстанции переменного тока, к ним подводились питающие линии, строилась и настраивалась другая сопутствующая инфраструктура под переменный ток. Контактный провод и его изоляцию решили не менять: она для постоянного тока делается с большим запасом, что позволяет ей работать и на переменном токе.
Наконец, к середине 1995 года всё было готово, осталось только остановить движение и перевести всю контактную сеть на новый род тока. В октябре 1995 г. готовили все оргмоменты: обучались бригады монтёров контактной сети и персонал тяговых подстанций, все жестоко инструктировались, проходили стажировку на действующих участках с переменным током. К ноябрю был закончен и этот этап.
А потом в конце ноября 1995 г. было на участке выделено «окно» - все поезда ушли дальше, подходящие были задержаны на ближайших станциях. И в течение суток всю контактную сеть переключили на переменный ток, а оборудование постоянного тока вывели из эксплуатации. Одновременно на 400 км магистральных путей. Сложно даже представить себе, какой чудовищной сложности организационную работу провели на этом этапе: всё чётко знали, что кому надо делать, никто не суетился. В общем, почти войсковая операция!
В результате такого вот поворота в одночасье узкое место на Транссибе было ликвидировано. Резко выросли скорости на перегонах и длины составов, не стало больше затрат времени на замену локомотивов на станциях стыкования. Теперь поезда стали ходить под переменным током от Мариинска до Владивостока включительно.
Ток переменный и подвиг трудовой, изображение №1
Говорят, что все затраты на перевод рода тока окупились за ближайшие полгода эксплуатации. Тяговых подстанций стало меньше раза в три, суммарное сечение контактной подвески уменьшили примерно в такое же количество раз.
Такой вот малоизвестный трудовой подвиг, совершенный энтузиастами, причём в очень непростое для страны время.(с)
vk.com/@deebeepublic-tok-peremennyi-i-podvig-tr...