|
|
 | Каталог статей |  |
ВЛ61
План развития СССР на пятую пятилетку (1951-1955 гг.)
предусматривал увеличение общей мощности электростанций примерно вдвое;
протяженность линий, намеченных для электрификации, в четыре раза
превышала протяженность линий, электрифицированных в истекшей
пятилетке. Большие планы электрификации железных дорог, а также
прогресс в развитии статических преобразователей, в том числе
одноанодных выпрямителей (игнитронов), вновь заставил вернуться к
вопросу внедрения электрической тяги на однофазном токе частотой 50 Гц.
Было решено электрифицировать на переменном токе участок Ожерелье -
Павелец Московско-Курско-Донбасской железной дороги и провести на нем
эксплуатационные испытания электровозов, устройств электроснабжения и
оборудования автоблокировки. Работы по электрификации участка были
проведены в 1955 - 1956 гг.
Для участка Ожерелье - Павелец Новочеркасский электровозостроительный
завод в 1952 г. начал проектировать и в 1954 г. изготовил два первых
опытных электровоза НО-001 и НО-002. Буквы НО означали: новочеркасский,
однофазный (в январе 1963 г. обозначение серии НО было заменено на
ВЛ61). В 1955 г. НЭВЗ выпустил еще два электровоза - НО-003 и НО-004, а
в 1956 - 1958 гг. остальные восемь локомотивов опытной партии.
Руководили разработкой проекта электровоза и непосредственно
участвовали в проектировании инженеры Б. В. Суслов (главный конструктор
завода), Б. Н. Тихменев, В. А. Стекольщиков, Б. А. Тушканов.
С целью сокращения сроков изготовления электровозов при их
проектировании были широко использованы элементы конструкции тележек и
тяговых электродвигателей ДПЭ-400 электровозов серии ВЛ22м. Так как
масса электрического оборудования новых электровозов оказалась на 7 т
больше, чем у электровозов серии ВЛ22м, при разработке механической
части ее общую массу снизили на 9 т, а для правильного распределения
веса по отдельным колесным парам добавили 4,2 т балласта.
Спроектированный заново кузов не имел передних площадок с выходом на
них из кабины, что по критериям того времени можно было допустить при
отсутствии управления электровозом по системе многих единиц. Между
колесными парами каждой тележки были установлены продольные балансиры.
Кузов опирался на тележки через поперечные шкворневые брусья и
дополнительные опоры, расположенные на брусьях сочленения; это было
сделано с целью улучшения использования сцепного веса при движении в
обоих направлениях и более спокойного хода. Зубчатая передача, как и у
электровозов серии ВЛ22м, была двусторонней, прямозубой, с элементами
эластичности в зубчатых колесах.
Монтаж электрического оборудования на первых четырех опытных
электровозах (№ 001 - 004) был выполнен в соответствии с чертежом НЭВЗ
ОТН.354.012. На электровозах были установлены однофазные трансформаторы
ОЦР-2400/20 (однофазные, с циркуляционной масляной системой охлаждения,
работающие на ртутный выпрямитель, типовой мощностью 2400 кВ*А и
номинальным напряжением первичной обмотки 20 кВ), спроектированные и
изготовленные Московским трансформаторным заводом. Они имели три
обмотки: первичную на номинальное напряжение 20 кВ, вторичную тяговую с
нулевым выводом на номинальное напряжение 2 х 2150 В и вспомогательную
на номинальное напряжение 380 В. Масса трансформатора составляла 6500
кг, из которых 1675 кг приходилось на масло.
Для выпрямления тока на электровозах были применены восемь
металлических одноанодных вентилей - игнитронов ИВС 200/5,
разработанных Всесоюзным электротехническим институтом им. В. И. Ленина
под руководством кандидата физических наук Т. А. Суэтина. Эти игнитроны
были рассчитаны на номинальный (часовой) ток 200 А и максимальное
обратное напряжение 5200 В, масса игнитрона равнялась 240 кг (масса
ртутного выпрямителя электровоза ОР22-01 была 2 т). Игнитроны
включались попарно параллельно. Через первые четыре игнитрона
осуществлялось питание одной группы из трех параллельно соединенных
тяговых электродвигателей, через вторые четыре - другой группы тяговых
электродвигателей. Игнитроны и тяговые электродвигатели подключались ко
вторичной тяговой обмотке трансформатора по схеме с нулевым выводом.
Система поджигания игнитронов первоначально была выполнена с помощью
тиратронов, а затем в 1955 г. заменена чисто электромагнитной системой,
состоявшей из трансформаторов, дросселей, конденсаторов и селеновых
вентилей. Охлаждались игнитроны жидкостью (водой или антифризом).
Регулирование скорости на электровозах осуществлялось изменением
выпрямленного напряжения путем переключения выводов вторичной тяговой
обмотки трансформатора. Такая система, в отличие от регулирования на
стороне высокого напряжения, не требовала введения в трансформатор
дополнительной обмотки, повышающей значительно его вес.
Для уменьшения количества выводов от вторичной тяговой обмотки и
силовых контакторов по предложению инженера Б. Н. Тихменева каждая фаза
этой обмотки была разделена на две части, которые в период разгона
специальным переключателем сначала включались встречно, а затем
согласованно. Переход с одной ступени напряжения на другую происходил
без разрыва цепи с помощью индивидуальных электропневматических
контакторов. Включение и выключение этих контакторов осуществлялось
специальным промежуточным контроллером, которым управлял машинист с
помощью одного из контроллеров, установленных в кабинах управления.
Электровозы имели 33 пусковые позиции, из которых 1, 5, 9, 13, 17, 21,
25, 29 и 33-я были ходовыми. Первоначально на электровозах, кроме
ручного пуска, можно было осуществлять и так называемый
хронометрический пуск, когда по желанию машиниста переход с нулевой до
33-й позиции автоматически происходил за 0,5; 2; 3,5 или 5 мин. В
дальнейшем был оставлен автоматический пуск только для быстрого набора
позиций (0,5 мин); практика показала, что разгон поезда на каком-то
заданном режиме производить затруднительно. Помимо полного возбуждения
имелась одна ступень ослабленного (50%).
В отличие от электровоза ОР22-01, на электровозах серии НО не было
сеточного регулирования напряжения. Это ухудшило их тяговые качества,
но упростило устройство выпрямительной установки.
На электровозах были применены тяговые электродвигатели ДПЭ-400П,
отличавшиеся от электродвигателей электровозов серии ВЛ22м конструкцией
остова (охлаждающий воздух подводился к ним сверху, а не сбоку, как у
электродвигателей ДПЭ-300Б электровозов серии ВЛ19).
Так как номинальное напряжение тяговых электродвигателей на
электровозах серии НО составляло 1650 В и, кроме того, для уменьшения
пульсации магнитного потока их главных полюсов предусматривалось
постоянное шунтирование обмоток этих полюсов (полное возбуждение
составляло 90%), основные параметры электродвигателя ДПЭ-400П
отличались от параметров электродвигателя ДПЭ-400.
Применение тяговых электродвигателей с рабочим напряжением 1650 В
некоторые, даже крупные, специалисты по электрическим машинам считали
ошибочным, исходя из того, что на электровозах переменного тока более
правильно использовать тяговые электродвигатели с напряжением 750 -
1000 В. Однако следует иметь в виду, что в тот период таких
электродвигателей не было, и отказ от использования уже освоенных
заводом машин типа ДПЭ-400 мог привести к задержке выпуска электровозов
переменного тока, а значит и начала применения новой системы тока.
Вспомогательные машины; вентиляторы, компрессоры, водяные насосы - на
электровозах до № 009 первоначально приводились двухфазными
асинхронными электродвигателями, в цепь одной из фаз которых включались
конденсаторы; питание эти электродвигатели получали непосредственно от
вспомогательной обмотки тягового трансформатора. Неудовлетворительная
работа так называемых конденсаторных электродвигателей заставила
отказаться от такого привода вспомогательных машин и перейти к обычным
трехфазным асинхронным электродвигателям с питанием их через
асинхронный расщепитель фаз. При этом на электровозах стали
использоваться общепромышленные асинхронные электродвигатели АС-72-4
(для привода вентиляторов), АС-81-6 (для компрессоров Э-500), А-52-4
(для генератора тока управления ПН-28,5), А-42-2 и АОС-42-2 (для
насосов системы охлаждения соответственно трансформатора и игнитронов).
Цепи управления и освещения электровозов питались постоянным током
напряжением 50 В от аккумуляторной батареи или генератора. Из-за
применения индивидуальных контакторов в силовой цепи тяговых
электродвигателей в цепи управления было включено большое количество их
блокировочных контактов.
Электровозы серии НО при диаметре колес 1200 мм и передаточном числе
тяговых редукторов 89:20=4,45 реализовывали при часовом режиме силу
тяги 23400 кгс и скорость 40 км/ч, при продолжительном режиме
соответственно 16600 кгс и 43 км/ч. Максимальная скорость электровозов
первоначально равнялась 75 км/ч, а затем была повышена до 85 км/ч.
Масса первых электровозов без балласта, песка и воды составляла 121,5
т; в служебном состоянии с балластом - 130-132 т.
Первую пробную поездку на кольце Всесоюзного научно-исследовательского
института железнодорожного транспорта совершил 15 июля 1954 г.
электровоз НО-002, пройдя при этом 95 км; первую поездку по
прилегающему к станции Ожерелье перегону в конце декабря 1955 г.
выполнил электровоз НО-001. С середины 1956 г. началась регулярная
эксплуатация электровозов на участке Ожерелье - Михайлов, а затем и на
всей линии Ожерелье - Павелец.
Испытания электровозов на кольце и на линии позволили получить много
данных по этим локомотивам. Было установлено, что при часовом режиме
коэффициент полезного действия электровоза с учетом расхода
электроэнергии на вспомогательные нужды составлял 0,81, а коэффициент
мощности 0,83 - 0,84. Тяговые свойства электровозов серии НО оказались
выше, чем у электровозов серии ВЛ22м.
По сравнению с ранее работавшими на участке Ожерелье - Павелец
паровозами типа 0-5-0 серии Эр электровозы серии НО позволили увеличить
веса поездов на 35% при одновременном значительном повышении скорости
движения.
В начальный период эксплуатации наблюдался повышенный выход из строя
игнитронов из-за обратных зажиганий, потери вакуума, неисправностей
поджигателей и разрушений изоляторов анодного ввода, но затем удалось
добиться более устойчивой работы игнитронов. У тяговых
электродвигателей ДПЭ-400П отмечались несколько повышенный по сравнению
с электродвигателями ДПЭ-400 износ щеток и менее устойчивая коммутация
при скорости движения выше 55 - 60 км/ч; последнее ограничивало
применение ослабления возбуждения.
В процессе эксплуатации электровозов серии НО на участке Ожерелье -
Павелец в их конструкцию вносили отдельные изменения. Так, в начале
1959 г. в связи с переводом участка с напряжения 20 кВ на 25 кВ были
поставлены новые первичные обмотки трансформаторов, рассчитанные на это
напряжение. По мере выхода из строя игнитронов ИВС 200/5 на
электровозах ставили игнитроны ИВС 300/5 и другие вентили на большие
токи. Главные воздушные выключатели ВЭП-20 были заменены на выключатели
ВОВ-20, которые работали более устойчиво. Использовавшиеся ранее в
качестве защиты от обратных зажиганий быстродействующие выключатели
ВАБ-15 были сняты. Вместо сглаживающих реакторов без железного
сердечника были поставлены реакторы с сердечником.
Несмотря на то, что электровозы серии НО были первыми в Советском Союзе
электровозами переменного тока с игнитронами, они оказались вполне
работоспособными локомотивами, не имевшими органических недостатков.
Результаты испытаний и эксплуатации электровозов серии НО на опытном
участке Ожерелье - Павелец Московско-Курско-Донбасской железной дороги
дали ответ на основные научно-технические вопросы, связанные с
внедрением электрической тяги на переменном токе, и позволили
приступить к электрификации на этом роде тока новых участков, в
частности, участка Мариинск - Зима протяженностью 1222 км.
Электровоз НО-012 по предложению ЦНИИ МПС был оборудован рекуперативным
торможением, при котором игнитроны работали в инверторном режиме.
Первоначально рекуперативное торможение осуществлялось тремя тяговыми
электродвигателями, а затем после проведения над электровозом в 1959 г.
опытов было принято решение о переоборудовании этого электровоза для
работы всех шести тяговых электродвигателей на тормозном режиме. В 1961
г. проводились испытания электровоза НО-012 на экспериментальном кольце
ЦНИИ МПС, после чего он поступил в депо Ожерелье.
Система автоматического регулирования тормозного режима на электровозе
применялась различная: сначала разработанная ЦНИИ МПС, затем Всесоюзным
научно-исследовательским институтом электромеханики (ВНИИЭМ). Последняя
испытывалась в 1963-1964 гг.
В январе приказом по МПС было изменено обозначение серии с НО на ВЛ61.
В 1963 - 1964 гг. все электровозы серии НО были переоборудованы для
работы на двух родах тока: постоянном напряжением 3000 В и переменном
напряжением 25 кВ. Электровозы получили обозначение серии ВЛ61д и
поступили на участок Минеральные Воды - Кисловодск Северо-Кавказской
железной дороги.
Первыми электровозами двойного питания, рассчитанными на переменный ток
напряжением 25 кВ и постоянный - 3000 в стали шестиосные грузовые
электровозы, переделанные из электровозов переменного тока ВЛ61 (НО).
Эскизный проект такой переделки выполнен в 1957 г.
Проектно-конструкторским бюро Главного управления локомотивного
хозяйства Министерства путей сообщения (ПКБ ЦТ МПС). Однако
оборудование станции Ожерелье в мае 1958 г. переключателями контактной
сети, а затем сооружение стыкования по контактной сети на станциях Зима
и Мариинск несколько снизило актуальность реализации проекта. Вновь
вопрос о переоборудовании электровозов ВЛ61 встал в связи с
электрификацией на переменном токе линии Ростов - Кавказская -
Минеральные Воды и образования пункта стыкования переменного и
постоянного тока на станции Минеральные Воды. Учитывая небольшое
протяжение участка Минеральные Воды - Кисловодск и сохранение на
станции Минеральные Воды приемо-отправочных путей для моторвагонных
поездов на постоянном токе, было решено вместо оборудования станции
переключателями контактной сети применить для электровозной тяги
локомотивы двойного питания. После разработки технического проекта и
рабочих чертежей, выполненных под руководством инженеров Б. В.
Забродина, А. П. Архипова и других в мастерских ПКБ ЦТ МПС в конце 1963
г., осуществлено переоборудование первого электровоз; ВЛ61-004 в
электровоз двойного питания, получившего обозначение серии ВЛ61д. С
электровоза ВЛ61-004 были сняты контакторы, переключающие секции
вторичной обмотки трансформатора, трехфазные асинхронные
электродвигатели вентиляторов и компрессоров, контроллеры машиниста и
другое оборудование, а поставлены быстродействующий выключатель,
фехралевые пусковые сопротивления, групповой переключатель,
электропневматические контакторы, электродвигатели НБ-404А компрессоров
и ДК-403Г вентиляторов и другие аппараты, применяемые на электровозах
ВЛ22м без рекуперативного торможения. Для выпрямления тока использовали
четыре игнитрона ИВС-500/5. Силовые цепи тяговых электродвигателей и
вспомогательных машин выполнены по типу цепей электровоза ВЛ22м с
добавлением элементов, обеспечивающих работу выпрямительной установки и
защиту при питании электровоза переменным током и реле, обеспечивающих
соответствие включения аппаратов роду тока в контактном проводе.
На постоянном токе электровоз ВЛ61-004 работает как электровоз ВЛ22м.
На переменном токе тяговые электродвигателя и вспомогательный машины
питаются выпрямленным током, для чего вторичная обмотка трансформатора
ОЦР-2400/25 и четыре игнитрона соединены по мостовой схеме. Регулировка
напряжения на вторичной стороне трансформатора при этом не
производится. При напряжении в контактном проводе 25000 в и часовом
токе тяговых двигателей напряжение, подведенное к двигателям,
составляет 3000 в. Поэтому электровоз на участках переменного тока
работает на тех же режимах, что н на участках постоянного тока.
Возможно питание цепей тяговых электродвигателей и вспомогательных
машин половинным напряжением (1 500 в). Для этого используется половина
вторичной обмотки трансформатора. В качестве контроллеров машиниста
использованы контроллеры с электровозов ВЛ8 с переделками, вызванными
изменением схем, и сохранением 16, 27 и 36-й позиций ходовыми, как у
электровозов ВЛ22м. Для системы охлаждения игнитронов использованы
секции холодильников тепловозов ТЭ3. Электровоз оборудован устройствами
для питания электроэнергией системы отопления пассажирских вагонов. Вес
электровоза после его переоборудования увеличился до 132 т.
Тяговые, характеристики электровоза ВЛ61д-004 при работе на постоянном
токе полностью соответствуют характеристикам электровоза ВЛ22м с
передаточным числом редуктора 1:4,45. При работе на переменном токе
вместо режима "полное" поле электровоз работает на режиме 92%
возбуждения, что сделано для пропуска мимо обмоток главных полюсов
переменной составляющей выпрямленного тока.
Конструктивная скорость электровоза сохранена 85 км/ч.
Электровоз ВЛ61д-004 испытывался на участке Москва-Ожерелье (на
постоянном токе) и Ожерелье-Павелец (на переменном токе). Затем на
Запорожском электровозоремонтном заводе были переоборудованы остальные
электровозы ВЛ61 и все электровозы ВЛ61д направлены для работы на
участок Минеральные Воды-Кисловодск, который был переведен с напряжения
1500 в на напряжение 3000 в. Они заменили ранее работавшие там
электровозы ВЛ19 и начали водить грузовые и дальние пассажирские
поезда.
Необходимо отметить, что электровозы ВЛ61д после переоборудования
утратили преимущества электровозов переменного тока, имеющих
параллельное включение тяговых электродвигателей и, несмотря на
некоторое увеличение сцепного веса, стали более склонны к боксованию.
|
| Категорія: Эелктровозы | Додав: railroadersclub (13.03.2009)
|
| Переглядів: 1395
| Рейтинг: 0.0/0 |
|
|
| Форма входу |
|
 |
| Пошук |
|
|
| Залізниці України |
|
|
| Сайт існує |
|
|
|
|
