Электровоз

Электровоз
Привод	Электродвигатель
Период	со второй половины XIX века
Скорость	до 300 км/ч
Область применения	общественный транспорт, грузовые перевозки
Инфраструктура	рельсовый путь, контактная сеть

Электрово́з — неавтономный локомотив, приводимый в движение электродвигателями, установленными в нём и получающими электроэнергию из внешней электросети через тяговые подстанции и контактную сеть.

Классификация

По роду работы

По выполняемой службе электровозы разделяются на грузовые (например, ВЛ10, ВЛ80), пассажирские (например, ЧС2, ЧС4), маневровые (ВЛ41), а также шахтные и специальные промышленного назначения.

По роду питания

В России электровозы классифицируются по роду питания на два основных типа: переменного тока — 25 кВ, 50 Гц, (например ВЛ80, ЧС4) и постоянного тока (3 кВ) (например ВЛ10, ЧС2).

Кроме того, для эксплуатации на участках как постоянного, так и переменного тока выпускаются двухсистемные электровозы (например ВЛ82), 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, 16,7 Гц.

Если электровоз питается от собственной аккумуляторной батареи, то он называется аккумуляторным.

По типу передачи тягового усилия

По типу передачи тягового усилия с тяговых двигателей на колёсные пары различают электровозы с групповым и индивидуальным приводом.

По типу электродинамического тормоза

По типу электродинамического тормоза на электровозы с рекуперативным и реостатным торможением (кроме того, есть серии электровозов, не оборудованных схемой электрического тормоза, например, ЧС4).

По числу секций

По числу секций электровозы делятся на односекционные, двух- трёх- и четырёхсекционные. Некоторые серии электровозов предусматривают возможность объединения двух, трёх или четырёх секций электровозов для работы по системе СМЕТ.

Конструкция

Электровоз ВЛ80Т

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

Механическую часть электровоза составляют кузов, тележки, рессорное подвешивание, тормозная рычажная передача.

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

Кузов электровоза опирается через опоры на двух или трёхосные тележки, под каждой секцией электровоза тележек может быть две или три. Число осей под одной секцией может составлять 4 или 6. Тележки через систему рессорного подвешивания и буксы опираются на колёсные пары. Тележки оборудуются тормозной рычажной передачей и тормозными цилиндрами.

Электродвигатели 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 это называется реостатным торможением, если электроэнергия возвращается в контактную сеть то такое торможение называется рекуперативным.

Колёсные пары приводятся во вращение тяговыми двигателями через тяговую передачу. В её состав входят одна или две шестерни напрессованные на вал тягового двигателя, одно или два зубчатых колеса напрессованных на колесную пару, на некоторых сериях электровозов (например ЧС2, ЧС4, ЭП1) в тяговую передачу также входит карданный привод. Имеются варианты исполнения тяговой передачи: с односторонним расположением прямозубой тяговой передачи и карданным валом (электровоз ЧС4), с односторонним расположением шевронной тяговой передачи и карданным валом (электровоз ЭП1), с двухсторонним расположением косозубой тяговой передачи (электровоз ВЛ80). На всех эксплуатирующихся в нашей стране электровозах применяется индивидуальный тяговый привод, при котором каждая колёсная пара вращается своим ТЭД. Характеристики опытного электровоза с групповым (моно-) приводом, построенного в СССР, оказались хуже характеристик электровозов с индвидуальным приводом, что и обусловило отказ от схемы с моноприводом.

Электровоз ЧС4Т

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.

В коммутационное оборудование электровоза входят индивидуальные и групповые контакторы служащие для переключений в силовой цепи электровоза, а также в цепях вспомогательных машин.

Для обеспечения токосъёма с контактной сети используются токоприёмники.

Регулирование мощности и скорости электровоза производится путём изменения напряжения подаваемого на ТЭД. Регулирование напряжения выполняется несколькими способами. На электровозах постоянного тока путём переключением группировок тяговых двигателей с последовательного соединения (все 8 ТЭД электровоза подключаются к контактной сети последовательно, напряжение на один ТЭД — 375 в.), на последовательно-параллельное (2 группы по 4 ТЭД соединенных последовательно, напряжение на один ТЭД — 750 в.), на параллельное (4 группы по 2 ТЭД соединенных последовательно, напряжение на один ТЭД — 1500 в.), при этом для получения промежуточных значений напряжения на ТЭД в цепь включаются группы реостатов, что позволяет получить ступени регулирования в 40 — 60 в. На электровозах переменного тока: путём переключения выводов вторичной обмотки трансформатора (электровозы ВЛ60, ВЛ80, кроме ВЛ80р), путём переключения выводов первичной обмотки трансформатора (электровозы ЧС4, ЧС4Т, ЧС8), путём плавного регулирования напряжения с помощью выпрямительно-инверторной установки (электровозы ВЛ80р, ВЛ85, ВЛ65, ЭП1, ЭП10, 2ЭС5К).

Электровоз с вагонами соединяется при помощи автосцепного устройства. На электровозах с сочленёнными тележками (ВЛ8) автосцепка размещается на крайних поперечных балках тележек, на электровозах имеющих несочлененные тележки автосцепка устанавливается в раме кузова.

История электровоза

Электровоз Сименса

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. Давидсон 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 1879 году на Германской промышленной выставке демонстрировался электровоз мощностью 3 л.с., созданный немецким инженером Вернером фон Сименсом. Локомотив использовался для катания посетителей по территории выставки. Скорость составляла 6,5 км/ч, локомотив питался от третьего рельса постоянным током напряжением 150 Вольт.

Локомотив «Ампер», 1883

Важный вклад в создание электровоза внёс американский изобретатель Лео Дафт (Leo Daft). В 1883 году он построил свой первый электровоз «Ампер» (Ampère). Эта машина имела массу две тонны и могла тянуть десять тонн с максимальной скоростью 9 миль в час (16,7 км/ч), а мощность составляла 25 л.с. — значительный прогресс по сравнению с электровозом Сименса. После «Ампера» Дафт построил локомотивы «Вольта» (Volta) и «Пачинотти» (Pacinotti). Позднее Дафт занялся электрификацией трёхмильного участка балтиморской конки, однако данный опыт к успеху не привёл, так как система с питанием от третьего рельса оказалась слишком опасной для условий города.

Электрическая тяга оказалась очень эффективной, и к 1900 году во многих странах появляются электрические локомотивы, пассажирские вагоны с тяговыми двигателями (прототипы электропоездов) и трамваи.

В октябре 1903 г. поезд, в составе которого был моторный вагон производства компании Сименс, развил скорость 210 км/час 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.

Нехватка в СССР паровозного парка в 20-е годы XX-го века, электрификация страны по плану ГОЭЛРО и наличие в стране трудных по профилю участков заставили всерьёз заниматься 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 подъема), в 1890 году были проведены работы по смягчению профиля участка до 29 ‰.

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 остановило на предложениях Дженерал Электрик (США) и Техномазио Броун Бовери (Италия). С этими фирмами и был заключён контракт на поставку электровозов. Дженерал Электрик должны были 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. В 1932 году построенные в США электровозы прибыли в депо Хашури. 16 августа 1932 года состоялось торжественное открытие электрифицированного участка — пассажирский поезд провёл электровоз С10-03. После этого была начата нормальная эксплуатация электровозов с поездами.

История электровоза в России

Файл:Suramsky Soviet.gif

Электровоз Cc

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.

Электровоз ВЛ19

С 15 марта 1932 года начато рабочее проектирование электровоза постоянного тока впоследствии получившего серию ВЛ19. 6 ноября 1932 года первый 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 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 базе разрушенного в годы войны паровозостроительного завода. Первый электровоз ВЛ22-185 был выпущен в июне 1946 года.

В марте 1953 года был выпущен первый, разработанный 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, эта серия стала первой по-настоящему массовой.

Электровоз постоянного тока ВЛ10

В 1954 году НЭВЗ изготавливает по своему проекту два опытных электровоза переменного тока, получивших первоначально серию НО (Новочеркасский Однофазный), с января 1963 года название серии 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 серии. В 1963 году электровозы получают новое обозначение ВЛ10. Электровозы ВЛ10 строились параллельно в Новочеркасске (1969—1976) и Тбилиси (1961—1977), всего выпущено 1799 электровозов. Механическую часть для первых 20 электровозов собиравшихся в Тбилиси изготовил Луганский завод, а для всех других электровозов изготавливал НЭВЗ.

Электровозы железных дорог СССР и России

Электровоз ВЛ60пк

В СССР массово выпускались грузовые электровозы:

• постоянного тока (3 кВ): ВЛ19, ВЛ22, ВЛ22^м, ВЛ23, ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11, ВЛ15
• переменного тока (25 кВ): ВЛ60, ВЛ80^к, ВЛ80^т, ВЛ80^р, ВЛ80^с, ВЛ85
• двойного питания (3/25 кВ): ВЛ82, ВЛ82^м.

Кроме того, в СССР импортировались пассажирские электровозы из Чехословакии:

• постоянного тока: ЧС1 (102 штуки, годы выпуска 1957—1960), ЧС2 (942 шт., 1963—1973), ЧС2^м (2 шт., 1965), ЧС2^т (118 шт., 1972—1976), ЧС3 (87 шт., 1961), ЧС200 (12 шт., 1975—1979), ЧС6 (30 шт., 1979—1981), ЧС7 (291 шт., 1981—2000)
• переменного тока: ЧС4 (230 штук, годы выпуска 1965—1972), ЧС4^т (510 шт., 1971—1986), ЧС8 (82 шт., 1983—1989)

Электровоз ЧС7 с поездом

И из Франции:

• переменного тока: Ф (50 шт., года выпуска 1959—1960)

В настоящее время в России серийно выпускаются электровозы переменного тока ЭП1 (пассажирские), выпущено уже более 340 ед. Изготовлена партия электровозов ЭП10 (двухсистемный, выпущено 12 ед.).

Начато серийное производство грузовых электровозов переменного тока 2ЭС5К "Ермак", в 2006 году выпущено 42 ед. (84 секции). Сертифицирована бустерная секция для этого электровоза, испытывается односекционный вариант (Э5К).

Выпущенные в 1997 году Коломенским заводом два опытных электровоза ЭП200 (скоростной пассажирский) до настоящего времени испытываются. В 2006 году предприятие представило новый образец — пассажирский электровоз постоянного тока ЭП2К. По состоянию на начало 2007 года он успешно прошел 5000-километровый пробег, на КЗ происходит сборка второго экземпляра. Планируется, что этот электровоз заменит чешские ЧС-2 1960-х годов выпуска ^{(пресс-релиз ОАО "РЖД")}.

В 2006 году на НЭВЗе создали опытный образец грузового электровоза постоянного тока 2ЭС4К. В настоящее время (март 2007) он проходит заводские испытания. Аналогичный образец создавался на Уральском заводе железнодорожного машиностроения (г. Верхняя Пышма, Свердловская область), был представлен руководству партии "Единая Россия" и назван в ее честь. Однако по неподтвержденным данным испытания этого электровоза завершились неудачно (вышло из строя электрооборудование). Для того, чтобы уральский образец можно было отличить от новочеркасского, ему присвоили другое наименование - 2ЭС6.

Официальные результаты опытной эксплуатации ЭП10 не опубликованы, однако существует ряд негативных мнений в СМИ ^{(ЭП10 - выкидыш завода НЭВЗ | ЭП10 отозваны из эксплуатации | несоблюдение стандартов)}. Кроме большого ряда недоработок свойственного для опытных электровозов, причиной отстановки от эксплуатации послужили выходы из строя тяговых электродвигателей.

Список всех серийных электровозов:

ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11, ВЛ15, ВЛ19, ВЛ22, ВЛ23, ВЛ60, ВЛ80, ВЛ85, ВЛ65, ЭП1, ЭП10, ЭП2К , 2ЭС5К, ЧС1, ЧС2, ЧС3, ЧС4, ЧС6, ЧС7, ЧС8, ЧС200

Список опытных и малосерийных электровозов:

ВЛ12, ВЛ40, ВЛ61, ВЛ62, ВЛ84. п

Электровозы других стран мира

Америка

Файл:IMG 3806.jpg

Электровоз AEM-7

В США, по ряду причин, электровозы широкого распространения не получили и используются лишь на отдельных линиях, уступив место тепловозам в грузовых перевозках и дизельным поездам в пассажирских. В то же время корпорации США производят электровозы для других стран: E44 производства General Electric, AEM7 производства Electro-Motive Diesel (подразделение General Motors).

В Канаде производителем электровозов является компания Bombardier.

Европа

Электровоз в Германии

Производителями электровозов в Европе являются корпорации ALSTOM, Skoda, Siemens AG .

На электрифицированных железных дорогах Европы наряду с использованием электровозов переменного тока используются электровозы постоянного тока различного напряжения: Нидерланды — 1500 в, Бельгия, Италия, Польша, Россия — 3000 в, Испания, Великобритания — 750 в и 1500 в.

Азия

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 электровозной тяге. Изготовителем электровозов является концерн Hitachi, а также JR Freight и Toshiba Electric.

Китай

На 1995 год в Китае лишь 88,5 % от объема перевозок было выполнено тепловозами и электровозами, 11.5 % составляют перевозки выполненые паровозами [1]. Выпуском электровозов в Китае занимается корпорация LORIC (завод расположен в Чжучжоу).

На 1999 год выпускались: SS₃ с фазовым регулированием напряжения тяговых двигателей, SS₄ — двухсекционные восьмиосные для вождения тяжеловесных поездов, также с фазовым регулированием напряжения тяговых двигателей, SS_6B с двухсегментным бесступенчатым фазовым регулированием напряжения тяговых двигателей 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 90-х годах, имеют опорно-рамное подвешивание тяговых двигателей и тяговую передачу с полым валом.

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

В 2004 году Китай начал поставки партии из 12 электровозов в Узбекистан.

Другие страны

Изготавливают электровозы также и в Индии. В ряде стран Азии используются тепловозы и паровозы.

Австралия

На железных дорогах используются тепловозы.

Африка

На железных дорогах используются в основном тепловозы, но имеются электрифицированные, на постоянном токе линии в Южно-Африканской Республике.

Производители электровозов

• Московский завод «Динамо» — выпуск электровозов с 1929 по 1944 год
• Новочеркасский электровозостроительный завод (НЭВЗ) — серийный выпуск электровозов с 1946 года
• Тбилисский электровозостроительный завод (ТЭВЗ, Грузия) — серийный выпуск электровозов
• Коломенский тепловозостроительный завод (КЗ) — выпуск электровозов с 1929 по 1944 год, 1997, 2006 годы
• Днепропетровский электровозостроительный завод (ДЭВЗ) — выпуск промышленных и манеровых электровозов в СССР и строительство магистральных электровозов в Украине
• Шкода (Чехословакия)
• Electro-Motive Diesel (США)
• Siemens AG
• Alstom, (Франция)

Заводы ремонтирующие электровозы

• Екатеринбургский электровозоремонтный завод
• Запорожский электровозоремонтный завод
• Львовский локомотиворемонтный завод
• Новосибирский электровозоремонтный завод
• Оренбургский локомотиворемонтный завод
• Ростовский электровозоремонтный завод
• Уссурийский локомотиворемонтный завод
• Челябинский электровозоремонтный завод
• Ярославский электровозоремонтный завод

См. также

• Газотурбовоз
• Дизель-поезд
• Контактно-аккумуляторный электровоз
• Мотриса
• Паровоз
• Тепловоз
• Электротепловоз
• Электропоезд

Первоисточник этой статьи был признан «избранной статьёй» в русском разделе Википедии