Электровоз
Электровоз — неавтономный локомотив, приводимый в движение установленными на нём тяговыми электродвигателями, получающими энергию от энергосистемы через тяговые подстанции, контактную сеть либо от собственной аккумуляторной батареи.
Идея использования электрической энергии для тяги рельсового транспорта в России была практически осуществлена Ф. А. Пироцким, который в 1876 году установил электрический двигатель на пассажирском вагоне, а в 1880 построил рельсовый путь для вагона с электрическим двигателем. В конце 70-х годов XIX века немецкий электротехник Э. В. Сименс создал электрический вагон, который в 1880 году демонстрировался на Берлинской промышленной выставке. В те же годы в США прототип электровоза построил Т. А. Эдисон.
В России, несмотря на ряд практических предложений и проектов, электрические локомотивы не производились вплоть до начала электрификации железных дорог (1924 год). В 1932 на московском заводе -«Динамо» были созданы тяговые электродвигатели, установленные на электровоз серии С, а затем совместно с Коломенским заводом построены первые грузовые электровозы — ВЛ19 (ВЛ означает Владимир Ленин).
Первый пассажирский электровоз серии ПБ21 (Политбюро) был выпущен в 1934 Коломенским заводом также совместно с заводом «Динамо». В то время это был самый мощный в Европе электровоз (2040 кВт), который развивал скорость 85 км/ч.
В обозначении отечественных электровозов, кроме букв есть цифры, соответствующие определённой системе тока, в которой работает данный локомотив, числу осей, а также различные индексы, обозначающие модификацию типа, конструктивные элементы, способ торможения и другие особенности. Каждому электровозу присваивается индивидуальный порядковый номер. На железных дорогах страны эксплуатируются в основном электровозы грузовые серии ВЛ отечественного производства и пассажирские серии ЧС чехословацкого производства (см. таблицу).
В соответствии с принятыми системами электрической тяги электровозы классифицируются по роду тока: постоянного, переменного тока, двойного питания и многосистемные. По типу передачи тягового усилия к колёсным парам различают электровозы с групповым и индивидуальным приводом, по типу торможения — с реостатным, рекуперативным и реверсивным торможением; по числу секций — двух-, трёхсекционные.
На железных дорогах России в эксплуатации находятся следующие электровозы:
- магистральные постоянного тока с номинальным напряжением на токоприёмнике 3 кВ, переменного однофазного тока напряжением 25 кВ частотой 50 Гц, двойного питания;
- промышленные постоянного тока напряжением 1,5 и 3 кВ, переменного тока напряжением 10 кВ частотой 50 Гц;
- рудничные постоянного тока напряжением 250 и 550 В;
- автономные аккумуляторные.
За рубежом на магистральных железных дорогах, кроме того, работают электровозы постоянного тока напряжением 1,5 кВ, переменного тока напряжением 11—16 кВ частотой 16⅔ или 25 Гц; для безотцепочной работы с экспрессами применяют 4-системные электровозы (постоянного тока напряжением 3 и 1,5 кВ, переменного тока напряжением 25 кВ частотой 50 Гц и 15 кВ частотой 16⅔ Гц).
Электровоз состоит из механической части, электрического и пневматического оборудования. Особенности конструкции определяются его мощностью и наибольшей скоростью движения. Конструкция каждого Э. (рис. 1) должна обеспечивать безопасность движения по рельсовым путям при максимально допустимых скоростях и ведение составов установленной массы.
На механическую часть электровоза, которую составляют кузов и тележки, оказывает влияние путь, действуют нагрузки от установленного на электровозе электрического и другого оборудования, передаются тяговые и тормозные усилия, влияют нагрузки, возникающие при движении поезда. В кузове электровоза, как правило цельно-металлическом, расположено электрооборудование.
Кузов опирается через опоры на 2- или 3-осные тележки (см. Локомотивная тележка), а они в свою очередь через систему рессорного подвешивания и буксы — на колёсные пары. Тележки выполняются в основном из цельнолитых или сварных рам, на которых расположены тяговые электродвигатели. Тележки оборудованы рычажно-тормозной передачей и пневматическими приборами, необходимыми для приведения её в действие, а также устройством для подвески двигателей и передачи их вращающих моментов на колёсные пары.
В торцах кузова располагаются кабины машиниста, откуда осуществляется управление электровозом. Под кузовом находятся тяговая передача (см. Тяговый электропривод), устройства связи тележек с кузовом. На кузове расположено крышевое оборудование.
К электрическому оборудованию относятся тяговые электродвигатели, вспомогательные машины, трансформаторы и статические преобразователи — выпрямительные и выпрямительно-инверторные (на электровозах переменного тока), аппараты защиты электрических цепей, приборы и аппараты управления, устройства токосъёма и др.
На ряде зарубежных электровозов постоянного тока в тяговой цепи используются импульсные прерыватели постоянного тока и другое электрооборудование.
К пневматическому оборудованию относятся главный и вспомогательный компрессоры, резервуары сжатого воздуха, воздушные магистрали, краны машиниста, реле давления, концевые и разобщительные краны и другие аппараты.
Электрические аппараты, применяемые в тяговом исполнении, или общепромышленного назначения должны надёжно работать в условиях вибраций, ударов и ускорений при движении, изменении температуры в широком диапазоне от −50 до 60 °C.
Регулирование скорости электровоза производят несколькими способами. На электровозах постоянного тока это осуществляют изменением напряжения на зажимах тяговых электродвигателей с помощью пусковых резисторов, включённых последовательно с двигателями, переключением двигателей на различные соединения (последовательное параллельное, последовательно-параллельное), а также регулированием тока возбуждения. Скорость электровозов переменного тока с коллекторными тяговыми электродвигателями регулируют изменением числа витков первичной или вторичной обмоток трансформатора, а также напряжения с помощью управляемого тиристорного преобразователя либо силы тока возбуждения. На электровозах с бесколлекторными тяговыми электродвигателями с этой целью изменяют частоту тока и питающее напряжение с помощью тиристорных преобразователей с инвертором на выходе.
В электрическом оборудовании электровозов используются аппараты и приборы на полупроводниковых элементах, микропроцессорная электронная техника, автоматические системы.
Исполнение большинства электровозов предусматривает их эксплуатацию по системе многих единиц.
Электровозы СССР и Российской Федерации
В приведенных ниже таблицах содержится информация о сериях электровозов, произведенных или эксплуатировавшихся в СССР, а затем в Российской Федерации. В таблицу включены серии, которые строились в СССР/РФ на экспорт, и напротив, серии, выпускавшиеся в других странах, но затем работавшие здесь.
Значительная часть информации взята с сайта railtrain.pro [1]
Массовые серии
Серия | Назначение | Род тока | Годы выпуска | Выпущено | Страна производства | Осевая характеристика | Ширина колеи, мм | Конструкционная скорость, км/ч | Количество секций |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
С | грузовой | постоянный | 1931 — 1932 | 8 | США | 3о-3о | 1524 | 70 | 1 |
Сс | грузовой | постоянный | 1932 — 1934 | 21 | СССР (Россия) | 3о-3о | 1524 | 65 | 1 |
ВЛ19 | грузопассажирский | постоянный | 1932 — 1938 | 124 | СССР (Россия) | 3о-3о | 1524 | 90 | 1 |
Си | грузовой | постоянный | 1933 — 1934 | 7 | Италия | 3о-3о | 1524 | 65 | 1 |
ВЛ22 | грузопассажирский | постоянный | 1938 — 1941 | 37 | СССР (Россия) | 3о-3о | 1524 | 80 | 1 |
ВЛ22М * | грузопассажирский | постоянный | 1946 — 1958 | 1542 | СССР (Россия) | 3о-3о | 1524 | 90 | 1 |
ВЛ8 | грузовой | постоянный | 1953 — 1967 | 1723 | СССР (Россия, Грузия, Украина) | 2х(2о-2о) | 1524 | 110 | 2 |
ВЛ61 | грузовой | переменный | 1954 — 1957 | 12 | СССР (Россия) | 3о+3о | 1524 | 85 | 1 |
ВЛ23 | грузовой | постоянный | 1956 — 1961 | 489 | СССР (Россия) | 3о-3о | 1524 | 100 | 1 |
ЧС1 | пассажирский | постоянный | 1957 — 1960 | 102 | Чехословакия | 2о-2о | 1524 | 120 | 1 |
ВЛ60 | грузовой | переменный | 1957 — 1967 | 2618 | СССР (Россия) | 3о+3о | 1524 | 100 | 1 |
ВЛ60к * | грузовой | переменный | СССР (Россия) | 3о+3о | 1520 | 100 | 1 | ||
ВЛ60п/к * | пассажирский | переменный | 1960 — 1966 | 320 | СССР (Россия) | 3о+3о | 1524 | 100 | 1 |
ЧС2 | пассажирский | постоянный | 1958 — 1973 | 942 | Чехословакия | 3о-3о | 1524 | 160 | 1 |
ЧС2Т * | пассажирский | постоянный | 1971 — 1976 | 120 | Чехословакия | 3о-3о | 1520 | 160 | 1 |
ЧС2К ** | пассажирский | постоянный | 2006 — 2010 | 287 | Россия | 3о-3о | 1520 | 160 | 1 |
Ф | грузовой | переменный | 1959 — 1960 | 50 | Франция | 3о+3о | 1524 | 100 - 160 | 1 |
ЧС3 | пассажирский | постоянный | 1961 | 87 | Чехословакия | 2о-2о | 1524 | 120 | 1 |
ВЛ80 | грузовой | переменный | 1961 — 1967 | 19 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1524 | 110 | 2 |
ВЛ80м ** | грузовой | переменный | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 | ||
ВЛ80к * | грузовой | переменный | 1963 — 1971 | 695 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1524 | 110 | 2 |
ВЛ80т * | грузовой | переменный | 1967 — 1984 | 1317 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1524 | 110 | 2 |
ВЛ80тк ** | грузовой | переменный | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 | ||
ВЛ80р * | грузовой | переменный | 1967 — 1986 | 373 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1524 | 110 | 2 |
ВЛ80с * | грузовой | переменный | 1979 — 1995 | 2746 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 |
ВЛ80ск ** | грузовой | переменный | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 | ||
ВЛ10 | грузовой | постоянный | 1961 — 1977 | 1907 | СССР (Россия, Грузия) | 2х(2о-2о) | 1524 | 100 | 2 |
ВЛ10к ** | грузовой | постоянный | 1520 | 100 | 2 | ||||
ВЛ10у * | грузовой | постоянный | 1974 — 2005 | 979 | СССР (Россия, Грузия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 100 | 2 |
ВЛ10ук ** | грузовой | постоянный | СССР (Россия, Грузия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 100 | 2 | ||
ВЛ41 | маневровый | переменный | 1963 — 1965 | 78 | СССР (Украина) | 3о-3о | 1524 | 70 | 1 |
ЧС4 | пассажирский | переменный | 1963 — 1972 | 230 | Чехословакия | 3о-3о | 1524 | 160 | 1 |
ЧС4Т * | пассажирский | переменный | 1971 — 1986 | 510 | Чехословакия | 3о-3о | 1520 | 160 | 1 |
ВЛ26 | маневровый | постоянный | 1966 — 1967 | 10 | СССР (Украина) | 3о-3о | 1524 | 80 | 1 |
ВЛ82 | грузовой | двойного питания | 1966 — 1968 | 24 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1524 | 110 | 2 |
ВЛ82М * | грузовой | двойного питания | 1972 — 1979 | 67 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 |
ПЭ2М | грузовой | постоянный | 1968 — 1985 | 433 | СССР (Украина) | 3х(2о+2о) | 1524 | 65 | 1 |
ОПЭ1 | грузовой | переменный | 1969 — 2002 | 418 | СССР (Россия) | 3х(2о-2о) | 1524 | 65 | 1 |
Sr1 | грузопассажирский | переменный | 1971 — 1995 | 112 | СССР (Россия) | 2о-2о | 1520 | 160 | 1 |
ЧС200 | пассажирский | постоянный | 1974 — 1980 | 12 | Чехословакия | 2х(2о-2о) | 1520 | 220 | 2 |
ВЛ11 | грузовой | постоянный | 1975 — 1985 | 574 | СССР (Россия, Грузия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 100 | 2 |
ВЛ11К ** | грузовой | постоянный | СССР (Россия, Грузия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 100 | 2 | ||
ВЛ11/8 * | грузовой | постоянный | 259 | СССР (Россия, Грузия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 100 | 2 | |
ВЛ11У/8 ** | грузовой | постоянный | СССР (Россия, Грузия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 100 | 2 | ||
ВЛ11М ** | грузовой | постоянный | 467 | СССР (Россия, Грузия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 100 | 2 | |
ЧС6 | пассажирский | постоянный | 1979 — 1981 | 30 | Чехословакия | 2х(2о-2о) | 1520 | 190 | 2 |
ЧС8 | пассажирский | переменный | 1983 — 1989 | 82 | Чехословакия | 2х(2о-2о) | 1520 | 180 | 2 |
ВЛ85 | грузовой | переменный | 1983 — 1994 | 270 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о-2о) | 1520 | 110 | 2 |
ЧС7 | пассажирский | постоянный | 1983 — 1997 | 321 | Чехословакия | 2х(2о-2о) | 1520 | 160 | 2 |
ВЛ15 | грузовой | постоянный | 1984 — 1991 | 50 | СССР (Россия, Грузия) | 2х(2о-2о-2о) | 1520 | 100 | 2 |
ВЛ65 | грузовой | переменный | 1992 — 1999 | 65 | Россия | 2о-2о-2о | 1520 | 120 | 1 |
ЭП1 | пассажирский | переменный | 1998 — 2007 | 381 | Россия | 2о-2о-2о | 1520 | 140 | 1 |
ЭП1М * | пассажирский | переменный | 2006 — нв | 443 | Россия | 2о-2о-2о | 1520 | 140 | 1 |
ЭП1П * | пассажирский | переменный | 2007 — 2010 | 74 | Россия | 2о-2о-2о | 1520 | 140 | 1 |
ЭП10 | пассажирский | двойного питания | 1998 — 2006 | 12 | Россия | 2о-2о-2о | 1520 | 160 | 1 |
ДС3 | пассажирский | переменный | 2002 — 2008 | 21 | Украина | 2о-2о | 1520 | 160 | 1 |
НПМ2 | грузовой | постоянный | 2003 — 2011 | 25 | Россия | 2о-2о | 1520 | 60 | 1 |
НП1 | грузовой | переменный | 2003 — нв | 111 | Россия | 2о-2о | 1520 | 65 | 1 |
2ЭС5К | грузовой | переменный | 2004 — нв | 590 | Россия | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 |
3ЭС5К \ 2ЭС5КБ * | грузовой | переменный | 2006 — нв | 1524 | Россия | 3х(2о-2о) | 1520 | 110 | 3 |
4ЭС5К * | грузовой | переменный | 2014 — нв | 67 | Россия | 4х(2о-2о) | 1520 | 110 | 4 |
2ЕЛ5 | грузовой | переменный | 2005 — 2011 | 18 | Россия, Украина | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 |
ЭП2К | пассажирский | постоянный | 2005 — нв | 483 | Россия | 3о-3о | 1520 | 160 | 1 |
2ЭС4К | грузопассажирский | постоянный | 2006 — 2013 | 151 | Россия | 2х(2о-2о) | 1520 | 120 | 2 |
3ЭС4К * | грузовой | постоянный | 2014 — 2020 | 78 | Россия | 3х(2о-2о) | 1520 | 120 | 3 |
2ЭС6 | грузовой | постоянный | 2006 — нв | 1340 | Россия | 2х(2о-2о) | 1520 | 120 | 2 |
3ЭС6 \ 2ЭС6Б * | грузовой | постоянный | 2020 — нв | 121 | Россия | 3х(2о-2о) | 1520 | 110 | 3 |
Э5К | грузовой | переменный | 2007 — 2009 | 32 | Россия | 2о-2о | 1520 | 110 | 1 |
2ЭС10 | грузовой | постоянный | 2010 — нв | 121 | Россия | 2х(2о-2о) | 1520 | 120 | 2 |
3ЭС10 * | грузовой | постоянный | 2014 — 2021 | 60 | Россия | 3х(2о-2о) | 1520 | 120 | 3 |
ЭП20 | пассажирский | двойного питания | 2011 — 2021 | 80 | Россия | 2о-2о-2о | 1520 | 200 | 1 |
БКГ1 | грузовой | переменный | 2012 | 12 | Китай | 2о-2о | 1520 | 120 | 2 |
БКГ2 | грузовой | переменный | 2015 — 2017 | 18 | Китай | 3о-3о | 1520 | 120 | 1 |
2ЭС7 | грузовой | переменный | 2013 — 2022 | 35 | Россия | 2х(2о-2о) | 1520 | 120 | 2 |
Опытные и малотиражные серии
Серия | Назначение | Род тока | Годы выпуска | Выпущено | Страна производства | Осевая характеристика | Ширина колеи, мм | Конструкционная скорость, км/ч | Количество секций |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ПБ21 | пассажирский | постоянный | 1934 | 1 | СССР (Россия) | 3о-3о | 1524 | 140 | 1 |
Ск | грузовой | постоянный | 1936 — 1938 | 4 | СССР (Россия) | 3о-3о | 1524 | 85 | 1 |
ВЛ62 | грузовой | переменный | 1961 — 1963 | 2 | СССР (Россия) | 3о+3о | 1524 | 100 | 1 |
ВЛ41К | маневровый | переменный | 1964 | 1 | СССР (Украина) | 3о-3о | 1524 | 70 | 1 |
ВЛ80В * | грузовой | переменный | 1970 — 1975 | 3 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 |
ВЛ12 | грузовой | постоянный | 1973 — 1974 | 2 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 |
ВЛ81 | грузовой | переменный | 1976 | 1 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 120 | 2 |
ВЛ83 | грузовой | переменный | 1976 | 1 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 120 | 2 |
ВЛ84 | грузовой | переменный | 1979 | 2 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 120 | 2 |
ВЛ86 | грузовой | переменный | 1985 | 1 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о-2о) | 1520 | 110 | 2 |
ВЛ15С | грузовой | постоянный | 1988 | 4 | СССР (Россия, Грузия) | 2х(2о-2о-2о) | 1520 | 100 | 2 |
ВЛ80СМ * | грузовой | переменный | 1991 — 1995 | 4 | Россия | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 |
Э13 | пассажирский | постоянный | 1992 | 2 | Грузия | 2х(2о-2о) | 1520 | 100 | 2 |
ЭП200 | пассажирский | переменный | 1996 | 2 | Россия | 2о+2о-2о+2о | 1520 | 250 | 1 |
ВЛ10П * | пассажирский | постоянный | 2001 | 2 | СССР (Россия) | 2х(2о-2о) | 1520 | 1 | |
2ЕЛ4 | грузовой | постоянный | 2009 — 2013 | 6 | Россия, Украина | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 |
2ЭС5 | грузовой | переменный | 2012 — 2015 | 5 | Россия | 2х(2о-2о) | 1520 | 120 | 2 |
2ЭВ120 | грузовой | двойного питания | 2016 — 2020 | 2 | Россия | 2х(2о-2о) | 1520 | 140 | 2 |
2ЭС5С * | грузовой | переменный | 2018 | 4 | Россия | 2х(2о-2о) | 1520 | 110 | 2 |
3ЭС5С * | грузовой | переменный | 2019 | 2 | Россия | 3х(2о-2о) | 1520 | 110 | 3 |
ВЛ40 ** | пассажирский | переменный | Россия, Казахстан | 2о-2о | 1520 | 110 | 1 |
Примечания:
- * — заводские модификации основной серии
- ** — модификации, созданные в ходе капитального ремонта
- ЧС2К — глубокая модификация, в ходе которой на Ярославском ЭВРЗ при ремонте ЧС2 заменялись кабины машинистов и значительная часть оборудования.
- Трехсекционным локомотивам с бустерными секциями 3ЭС5К и 3ЭС6 первоначально ошибочно дали серии, характерные для 2-секционных машин (2ЭС5КБ, 2ЭС6Б). Позже ошибку исправили, но ранее выпущенным электровозам серию менять не стали.
Источник:
«Энциклопедия железнодорожного транспорта», научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1995 год