XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Электровоз — это локомотив, на котором установлены электрические двигатели, называемые тяговыми. Назначение их — преобразование электрической энергии в механическую, ведь только она может заставить колеса вращаться.Топливом для всех электровозов является электроэнергия, которая подводится к тяговым подстанциям от электростанций, а оттуда поступает в контактные провода. Поступить ее в контактный провод должно столько, чтобы все электровозы могли двигаться с установленной скоростью.

Первые электровозы появились в конце XIX века.

Рисунок 1 (электровоз в начале ХIХ в Е466)

Начиная с 1878 года на различных выставках стали демонстрироваться узкоколейные электрические дороги, а в 1881 году во многих городах привычную конку заменяет электрический трамвай. К. Маркс предвидел великое будущее электрической энергии. Он говорил, что безраздельное «царствование его величества пара, перевернувшего мир в прошлом столетии, окончилось; на его место станет неизмеримо более революционная сила — электрическая искра» .

С 1890 года на электрическую тягу начинают переходить паровые подземки. Позже электрическая энергия находит широкое применение на городском транспорте: ее используют трамваи, троллейбусы, метрополитен.

Рисунок 2 (Электровоз используемый в метрополитенах)

Рисунок 3 (трамвай)

Возникновение и развитие электрической тяги на железных дорогах нашей страны тесно связано с дорогим для нас именем, с именем основателя первого социалистического государства Владимира Ильича Ленина.

Еще в 1913 году в статье «Одна из великих побед техники» Ленин писал: «Электрификация» всех фабрик и железных дорог сделает условия труда более гигиеничными, избавит миллионы рабочих от дыма, пыли и грязи, ускорит превращение грязных отвратительных мастерских в чистые, светлые, достойные человека лаборатории».

Лишь после победы Великой Октябрьской социалистической революции началась электрификация промышленности и транспорта. В марте 1920 года IX съезд партии по инициативе В. И. Ленина признал необходимым создать единый план развития народного хозяйства, в котором центральное место должна была занять электрификация всей страны. Разработка этого плана была поручена Государственной комиссии по электрификации России (ГОЭЛРО) и проводилась под непосредственным руководством В. И. Ленина. Благодаря успешному выполнению плана ГОЭЛРО в стране была создана крупная для того времени электрическая база. Можно было приступать к внедрению электрической тяги на железных дорогах.

Шел 1924 год. Президиум Бакинского комитета КПб Азербайджана 3 марта принимает решение: считать необходимым электрификацию Балахано-Сабунчинской ветки до Суроханов. И строительство началось в невероятно трудных условиях. Требовалось реконструировать 20километровый участок пути, построить вокзалы, депо, тяговые подстанции, произвести монтаж многочисленного оборудования, подвесить контактный провод. И хотя все приходилось начинать с нуля, работы были успешно завершены. 26 июля 1926 года по электрифицированному участку отправился в путь первый поезд со строителями, работниками депо и тяговых подстанций.

Таким было начало. А 16 августа 1932 года в строй вступает уже первый магистральный электрифицированный участок между станциями Хашури — Зестафони, проходящий через Сурамский перевал.

Как работают электровозы.

По «питающим» проводам ток поступает в контактную сеть, а оттуда через специальное устройство — токоприемник, установленный на крыше электровоза, к электрическим двигателям. Пройдя через обмотку двигателя, ток попадает в рельсы, а оттуда по «отсасывающим» проводам возвращается на подстанции. В двигателях электрическая энергия преобразуется в механическую, которая передается колесным парам электровоза через зубчатую передачу.

Электровозы, питающиеся по такой схеме, называют электровозами постоянного тока, а железнодорожные линии, где они работают,— электрифицированными железными дорогами постоянного тока. На этих дорогах сегодня работают и электровозы-ветераны ВЛ22, ВЛ23 и электровозы более поздней постройки ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11.

Рисунок 4 (электровоз ВЛ22 М 823)

Первый из них ВЛ8 вышел из ворот Тбилисского локомотиворемонтного завода в 1957 году.

Рисунок 5 (Электровоз ВЛ8 М 903)

Первенец грузинского локомотивостроения создавали Россия, Украина и Грузия: из Новочеркасска пришли тяговые двигатели, из Ворошиловграда — кузов и экипажная часть, узлы и детали прислали предприятия Грузии. Со временем завод из локомотиворемонтного стал локомотивостроительным, локомотив ВЛ8 пошел в серию. А за ним пошла и собственная продукция завода — электровозы ВЛ10 и ВЛ11.

Рисунок 6 (Электровоз ВЛ11 К 257А)

Но это было лишь начало. Конструкторам открылся длинный и трудный путь, который необходимо было пройти, чтобы электровозы стали еще мощнее, надежнее, проще в работе. Вооружившись новейшими достижениями науки и техники, используя накопленный опыт и знания, коллективы конструкторских бюро смело отправились по этому пути. На Стальные магистрали нашей страны вышли многочисленные семейства электровозов ВЛ60, а несколько позже — электровозов ВЛ80.

Рисунок 7 (Электровоз ВЛ60К-1944)

Рисунок 8 (Электровоз ВЛ80 Т 860)

Прежде всего были нужны мощные, надежные и экономичные локомотивы, которые могут водить поезда массой 12—18 тысяч тонн с высокими скоростями.

Этот электровоз ВЛ80Т, построенный Новочеркасским электровозостроительным заводом, носит Знак качества, а его создателям присуждена Государственная премия СССР. Его восемь электродвигателей развивают мощность 6500 киловатт.

И вот электровоз ВЛ80Т — вышел на стальные магистрали. Появление его стало возможным благодаря многим оригинальным конструкторским решениям. Вот одно из них. Пневматический тормоз локомотива был дополнен электрическим. Для этого не потребовалось специального тормозного оборудования: в роли тормоза выступают восемь тяговых электрических двигателей локомотива. Они в нужный момент простым переключением превращаются в генераторы, потребляющие механическую энергию, то есть энергию движения поезда, и «гасят» скорость. Такому тормозу не нужны тормозные колодки, которые надо часто менять, а следовательно, терять драгоценное время на станциях. Электровоз ВЛ80Т мог пробежать без капитального ремонта до 2 миллионов километров, что в 5—6 раз больше, чем лучшие его зарубежные «сородичи».

Но есть и большой минус. Тяговые двигатели при электрическом торможении работают как генераторы, то есть вырабатывают электрический ток. Этот ток превращается в сопротивлениях в тепловую энергию, которая отапливает окружающий воздух. Иными словами, «вылетает в трубу». Но ведь эта энергия может быть возвращена в контактную сеть и использована другими электровозами. На линиях с крутыми спусками таким образом можно возвратить в контактную сеть до 15 процентов электроэнергии, идущей на тягу поездов. Но эта проблема не была решена эта задача и в электровозе ВЛ80Т.

В 1967 году был построен первый электровоз переменного тока с рекуперацией. В качестве преобразователя тока на нем была использована установка с управляемыми полупроводниковыми вентилями — тиристорами. Они помогали в режиме тяги плавно регулировать поступающее на двигатели напряжение, а при торможении преобразовывать постоянный ток, вырабатываемый двигателями, в переменный и через трансформатор возвращать его в контактную сеть. Но потребовалось более 10 лет для совершенствования установки, повышения ее надежности.

Грузооборот железных дорог рос из года в год, а следовательно, растет и потребность водить все более тяжелые поезда. А это значит, нужны более мощные локомотивы. Были созданы электровозы ВЛ83 мощностью 7200 киловатт, за ним ВЛ84 мощностью более 7600 киловатт и самый мощные в мире, электровозы ВЛ85. Мощность электровоза ВЛ85 составляла более 10 тысяч киловатт. Они выпускались с 1983 по 1994.

Рисунок 9 (Электровоз ВЛ85-017)

Но с начала 2000-х тысячных стали выпускаться более улучшенные версии электровозов.

ЭлектровозЭП2К. ЭП2К Первый Российский пассажирский электровоз постоянного тока. В серийное производство пошел в 2008 году.Выпускается на Коломенском заводе. Электровоз используется в основном на западно-сибирской Железной дороге и Октябрьской (Санкт-Петербург). Раннее подобные машины ни в России ни в СССР не выпускались, а покупались за рубежом, в основном в Чехословакии.

Рисунок 10 (Электровоз ЭП2К-101)

Электровоз ЭС5К

Самый массовый современный локомотив в России. Всего с 2004 года впущено 1200 экземпляров. Выпускается на заводе НЭВЗ в Новочеркасске. ЭС5К представляет собой грузовой электровоз переменного тока, который доступен сразу в четырех версиях от одной до четырех секций. Именно благодаря разным модификациям и большим возможностям он является самым востребованным на РЖД, например 4ЭС5К один из самых мощнейших электровозов в мире, и несмотря на сразу 4 секции и длину в 64 метра, является незаменимым на некоторых трудных участках.

Рисунок 11 ( Электровоз 4ЭС5К)

Электровоз 2ЭС6 "Синара"

2ЭС6 является самым массовым российским грузовым локомотивом постоянного тока выпускаемый на Уральском Заводе Железнодорожного Машиностроения с 2009 года. Одной из главных особенностей 2ЭС6 является его высокая локализация, которая достигает практически 100%.

Рисунок 12(Электровоз 2ЭС6-271)

Список использованной литературы:

Терёшина Н.П. Развите электровозов [электронный ресурс]/Н.П. Терёшина, В.Г. Галабурда, М.Ф. Трихунков.- Режим доступа:http://www.1520mm.ru/locomotives/electric/electric_locomotive.phtml

Олег КУРИХИН "Ермак", журнал "Техника-Молодежи", 1-2006: http://www.pomogala.ru/wiki/ermak.html