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STORIA DELLA TECNOLOGIA, DELLA TECNOLOGIA, DEGLI OGGETTI INTORNO A NOI
Locomotiva elettrica. Storia dell'invenzione e della produzione
Elenco / La storia della tecnologia, della tecnologia, degli oggetti che ci circondano Una locomotiva elettrica è una locomotiva non autonoma azionata da motori elettrici di trazione installati su di essa, alimentata da elettricità proveniente da una rete elettrica esterna attraverso una rete di contatti alimentata da sottostazioni di trazione (meno spesso anche da batterie di bordo). Fino all'inizio del 1803° secolo, carbone e minerali venivano trasportati dalle miniere e dalle miniere lungo binari di ghisa. I carri carichi e vuoti venivano spostati da cavalli. Le prime locomotive erano locomotive a vapore. La prima locomotiva su rotaia fu costruita dall'inglese R. Trevithick nel 1814 per uno dei binari della miniera. Dopo di lui, altre locomotive a vapore furono costruite da altri inventori, ma queste locomotive a vapore non ricevettero un'ampia applicazione pratica. La locomotiva di maggior successo fu la locomotiva a vapore di J. Stephenson, costruita nel 1829. Nel 1834, la locomotiva a vapore "Rocket" di Stephenson batté le locomotive a vapore di altri designer in una competizione a Wrenhill, il cui scopo era scegliere il miglior design della locomotiva per la ferrovia Liverpool-Manchester. J. Stephenson divenne il fondatore del trasporto ferroviario. Nel XNUMX° secolo furono costruite locomotive a vapore in molti paesi. In Russia, la prima locomotiva a vapore fu costruita nel XNUMX da padre e figlio E.A. e io. Cherepanov.
La prima locomotiva elettrica fu costruita a metà degli anni 1890 negli Stati Uniti. Era una locomotiva elettrica a corrente continua che riceveva energia dalle sottostazioni di trazione. In URSS, la prima linea ferroviaria elettrificata con treni elettrici a più unità apparve nel 1926, le prime locomotive elettriche - nel 1933. Nel tempo la trazione elettrica e quella diesel hanno sostituito il vapore di quasi tutte le numerose autostrade del nostro Paese. La ferrovia riceve elettricità da grandi centrali elettriche. La corrente ad alta tensione trifase da loro viene fornita alle sottostazioni e lì viene convertita nella corrente necessaria per la trazione. Nei primi anni dell'elettrificazione delle sezioni suburbane delle ferrovie dell'URSS, le sottostazioni di trazione fornivano una corrente continua di 1500 V a un filo di contatto in rame sospeso sopra il binario e una corrente continua di 3000 V veniva utilizzata nelle prime sezioni principali. ferrovie, applicare corrente alternata monofase con una frequenza di 1960 Hz di tensione maggiorata (1970 kV). Ciò ha permesso di costruire sottostazioni di trazione non dopo 50-25 chilometri, come con la corrente continua, ma dopo 20-30 chilometri, cioè di ridurne il numero della metà o tre, e rendere le sottostazioni più semplici ed economiche. L'aumento della tensione consente di ridurre la sezione trasversale del filo di contatto, che richiede molto rame. Ciò riduce il costo della rete di contatto. Sul tetto della locomotiva elettrica sono fissati dei pantografi che vengono premuti contro il filo di contatto e trasmettono corrente elettrica ai motori di trazione della locomotiva elettrica. I motori si trovano sotto il corpo della locomotiva elettrica su ciascuno dei suoi assi. Le prime locomotive elettriche domestiche avevano 6 assi posti in 2 carrelli a tre assi, il che significa 6 motori. Successivamente iniziarono a essere prodotte locomotive elettriche più potenti, con 8 assi in 4 carrelli a due assi e con motori. Ogni motore, con l'ausilio di un sistema di ingranaggi, fa girare la "sua" coppia di ruote e mette così in moto la locomotiva elettrica. La corrente, dopo essere passata attraverso il pantografo ai motori di trazione e aver lavorato in essi, entra in parte nelle rotaie, che fungono da secondo filo, e quindi ritorna attraverso i fili di aspirazione alla sottostazione di trazione. Il grande vantaggio di una locomotiva elettrica è la sua economia. Durante la guida in discesa, i suoi motori funzionano come generatori di corrente elettrica, che rifluisce nella rete. Questa modalità è chiamata frenatura rigenerativa (dalla parola latina "recuperatio" - "ricezione posteriore"). L'efficienza di una locomotiva elettrica raggiunge l'88-90 percento. Il corpo di una locomotiva elettrica è simile a un carro. Ad entrambe le estremità ci sono cabine di controllo. Ciò consente alla locomotiva di muoversi in qualsiasi direzione: il conducente deve solo spostarsi da una cabina all'altra. Le locomotive elettriche a otto assi hanno due corpi collegati tra loro da una passerella chiusa. Il corpo della locomotiva contiene apparecchiature elettriche - scatole di resistenza, contattori, interruttori, nonché tutti i tipi di macchine ausiliarie - motogeneratori, compressori, ventilatori, ecc.
Ora in Russia vengono utilizzate locomotive elettriche di corrente alternata monofase (tensione di alimentazione - 25 kV e frequenza - 50 Hz), nonché corrente continua (tensione - 3 kV). Si tratta di potenti locomotive merci di fabbricazione nazionale della serie VL e della serie passeggeri cecoslovacca ChS. Una locomotiva elettrica per passeggeri della serie ChS4 con una capacità di 5100 kW sviluppa una velocità fino a 160 chilometri all'ora e una locomotiva elettrica della serie VL85 con una capacità di 10020 kW - fino a 110 chilometri all'ora. VL85 è la locomotiva elettrica più potente del mondo. Deve la sua nascita a BAM. Per il suo funzionamento di successo della linea principale Baikal-Amur, era necessaria una locomotiva elettrica potente e affidabile. Gli esperti hanno proposto diverse opzioni per le nuove locomotive elettriche merci AC. Ecco cosa scrive Oleg Kurikhin sulla rivista "Technology - Youth": "Alcuni proponevano di produrre solo sezioni a quattro assi e, a seconda del peso dei treni e del profilo dei binari, realizzare locomotive a 8, 12 e 16 assi. -due delle stesse macchine. Ma non è stato sempre possibile per combinare in modo ottimale il peso del treno e della locomotiva, e talvolta a causa dell'eccesso di potenza di quest'ultima, il costo del trasporto aumentava. Secondo altri, oltre a queste locomotive elettriche avrebbero dovuto essere realizzate sezioni a 6 assi con carrelli a due assi. Quindi, con lo stesso tipo di motori di trazione, riduttori e sistemi di controllo, sarebbe possibile comporre macchine a 8, 10, 12, 14, 16 e 18 assi, adattandole a condizioni specifiche. In entrambi i casi, le sezioni erano progettate per essere a cabina singola, sebbene alcuni esperti fossero a favore della cabina doppia a 4 e 6 assi. Eppure, alla fine, gli sforzi si sono concentrati su una locomotiva a 12 assi per treni merci pesanti e strade dal profilo difficile".
Studi teorici sul carrello della locomotiva elettrica, così nuovo per la pratica domestica, sono stati condotti presso l'Istituto di progettazione e tecnologia di ricerca per l'ingegneria delle locomotive elettriche (VELNII) e l'Istituto degli ingegneri ferroviari di Rostov-on-Don (RIIZhT). Di conseguenza, abbiamo deciso di progettare una locomotiva elettrica a 12 assi, in cui ciascuna delle due sezioni era posizionata su tre carrelli a 2 assi con un azionamento elettrico individuale. Durante la guida di treni pesanti, la nuova locomotiva avrebbe dovuto produrre un effetto economico di oltre 200 mila rubli all'anno (al tasso del 1980), che divenne la base per includere la futura macchina nel "Tipo di locomotive elettriche principali" ufficiale . Per la verifica sperimentale dei calcoli presso l'impianto di locomotiva elettrica di Novocherkassk, è stato realizzato un modello di locomotiva, nell'agosto-settembre 1981 è stato testato a diverse velocità e sezioni del binario, confermando l'elevata qualità del carrello. Il progetto della locomotiva elettrica VL85 è stato eseguito dal vicedirettore VELNII V.Ya. Sverdlov. Nel maggio 1983 fu costruito il primo campione, in estate, il secondo. Dopo una corsa sperimentale di 5000 chilometri, VL85-001 è stata presentata al Ministero delle Ferrovie per il test, che si è concluso con successo. "La parte meccanica del VL85 è stata eseguita in modo tale", scrive Kurikhin, "in modo che il corpo fosse montato su carrelli a due assi con un supporto assiale e, in futuro, la sospensione del telaio di supporto dei motori di trazione, le sezioni erano collegati da un accoppiatore automatico, il telaio della scocca è stato progettato tenendo conto della forza longitudinale fino a trecento tonnellate.In sezioni montate su un trasformatore con tre avvolgimenti secondari (a seconda del numero di carrelli), caricati tramite propri convertitori con due motori di trazione collegati in parallelo. Molta attenzione è stata dedicata alla disposizione, alla ventilazione della scocca e dei motori di trazione, al sistema di controllo e alla riduzione dei consumi energetici per le proprie esigenze della locomotiva. Per la prima volta nella pratica domestica, sul VL85 è stato installato un sistema di controllo automatizzato (ACS), costruito sulla base di microprocessori e altra microelettronica, che ha permesso di accelerare senza problemi il treno alla velocità richiesta con una determinata corrente di trazione motori. Successivamente, l'ACS ha mantenuto una velocità costante su una pista pianeggiante ed ha eseguito la frenata elettrica in discesa. Inoltre controllava il recupero, frenando fino all'arresto completo, la distribuzione della forza con doppia spinta. Grazie a lei, è stato possibile aumentare l'accelerazione del sei percento, la decelerazione del treno del dieci percento. Rispetto alla VL80R, il consumo energetico della nuova locomotiva è diminuito di oltre un terzo e il suo ritorno alla rete di contatto è aumentato di quasi 1,2 volte in modalità di recupero. Il sistema di controllo automatizzato garantiva un funzionamento affidabile della locomotiva con fluttuazioni della tensione fornita nell'intervallo 19-29 kV. Ed ecco alcuni dati tecnici della locomotiva elettrica VL85. Peso dell'accoppiamento - 288 tonnellate. Dimensioni: lunghezza - 45 metri, larghezza - 3,16 metri, altezza - 5,19 metri. Forza di trazione in modalità oraria a una velocità di 49,1 chilometri orari - 74 tonnellate. In primo luogo, entrambe le locomotive elettriche sono state testate sull'anello dell'impianto di Novocherkassk, quindi la dinamica e l'impatto sul binario VL85-001 sono stati testati sulla strada del Caucaso settentrionale e le caratteristiche di trazione ed energia del VL85-002 sono state testate sul veicolo sperimentale VNIIZhT anello a Shcherbinka. Quindi le locomotive sono state consegnate per le operazioni di prova sulle linee Belorechenskaya - Maykop, Mariinsk - Krasnoyarsk - Taishet, Abakan - Taishet - Lena. La Commissione di Stato le ha classificate come la categoria di qualità più alta e ha raccomandato a NEVZ di produrre cinque di queste macchine nel 1985 e di iniziare la loro produzione in serie l'anno prossimo. A partire dalla terza locomotiva, sono iniziati ad essere utilizzati i migliori motori di trazione NB-514 e l'ammodernamento è continuato. Nel gennaio 1995 erano state prodotte 272 di queste locomotive elettriche. Sono entrati nei binari delle linee principali degli Urali meridionali, di Krasnoyarsk, della Siberia orientale e del Baikal-Amur. Sfortunatamente, negli ultimi anni, il volume del traffico è notevolmente diminuito, i potenti VL85 spesso funzionano con una discreta quantità di sottocarico, il che aumenta significativamente il costo della consegna delle merci su rotaia. Come spesso accade, ho dovuto utilizzare i consigli di specialisti che negli anni '1970 si proponevano di produrre locomotive elettriche AC a 6 assi a due cabine con tre carrelli a 2 assi, più adatte a treni da 4-5 mila tonnellate. Il Ministero delle Ferrovie ha ordinato una tale locomotiva, denominata VL65. In combinazione con VL80 e VL85, dovrebbero garantire la normale rotazione delle merci sulle strade AC. Autore: Musskiy SA
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