Завершаю краткий рассказ об электровозах ВЛ переменного тока, начатый в первой и второй частях (нажмите на цветное — откроются) с подачи канала Паша Машинист. Во второй части дело дошло до редкого, но прорывного ВЛ65, а эта начнётся с его прямого потомка — ЭП1:
Это первый локомотив Новочеркасского завода для отечественных дорог, после распада СССР не получивший серию ВЛ, его серия значит «электровоз пассажирский». Появился ЭП1 в 1998 году и со следующего года начал серийно выпускаться.
Самое главное отличие от ВЛ65 — новые тяговые электродвигатели НБ-520 с опорно-рамным подвешиванием, благодаря чему конструкционная скорость поднята до 140 км/ч. Что такое опорно-рамное подвешивание — рассказано в статье «ТЭД-23»:
То есть ТЭДы не висят тяжким грузом на осях колёсных пар, а стоят на тележках, с колёсными парами связаны через упругие муфты.
Ещё одно отличие — электровоз оборудован микропроцессорной системой управления и диагностики, МСУД. Контроллеры МСУД управляют и ВИПами, и другим оборудованием, а в кабинах установлены дисплейные модули (ДМ). На первых электровозах стояли ДМ с козырьком, вот ЭП1-077:
К сотым номерам ДМ поменялся, вот пульт ЭП1-112 — блок сигнализации и дисплейный модуль крупно:
Из кнопок на ДМе самая интересная — нижняя левая, она же 7, она же «Тяга рекупер». Электровоз переводится из режима тяги в режим рекуперации (электрического торможения) одним нажатием этой кнопки, а обратно в тягу возвращается при возврате штурвала контроллера в ноль в конце рекуперации.
Заодно можно разобрать сигнальные лампы (вернее, светодиоды), как это сделано в прошлой части с лампами ВЛ80С. Сейчас две минуты будет страшно, можете прокрутить до линии отреза.
Т, П и О в самом верху — понятно, лампы пассажирского тормоза, ЭПТ. Ниже шесть ламп ТД6 ... ТД1 — сигнализация отключения БВ (быстродействующих выключателей) тяговых двигателей. Ещё ниже — почти как на ВЛ80С: ЗБ — заряд батареи (горит, если зарядки нет), ПС — пожарная сигнализация, РЗ и ГВ — срабатывание реле земли силовой цепи и отключение главного выключателя.
В4 ... В1 — отключение контакторов вентиляторов, причём если В3 ... В1 горят всё время, пока не включишь вентиляторы, то В4 загорится лишь при переходе электровоза в рекуперацию — чтоб попусту не горела в тяге. Загорится, чтобы тут же погаснуть... МК2 и МК1 — мотор-компрессоры, работают похожим образом: когда реле давления даёт команду на пуск компрессоров — они вспыхивают и почти тут же гаснут с включением контакторов.
ТР-Р — отключение маслонасоса охлаждения трансформатора, РКЗ — реле контроля земли вспомогательных цепей, РН — реле напряжения пуска вспомогательных машин (о нём — в одном из следующих «ТЭДов»), ДМ2 и ДМ1 — датчики масла компрессоров, загораются при пуске МК и гаснут, когда давление масла в компрессорах поднимется, обычно это секунда — две.
СИ — снятие импульсов управления с тиристоров ВИП, ВУВ — отключение управления ВУВ (выпрямительной установкой возбуждения, которая для режима рекуперации), ВИП — отключение управления ВИП, ТЦ3 ... ТЦ1 — наличие давления в тормозных цилиндрах тележек. В нижнем ряду стоят две зелёных лампы — НЧ (низкая частота вращения вентиляторов) и ОП (включено отопление поезда), и одна красная — ДБ (датчик боксования).
= = = = = Л И Н И Я = О Т Р Е З А = = = = =
Об НЧ — чуть ниже, пока — ещё один вариант ДМ, которым оснащено большинство машин. Судя по всему, сменился он со 113-й машины:
Как видим, электровоз стоит — на КЛУБ-У фактическая скорость 0, допустимая 37, впереди красный, на блоке сигнализации горят В3 ... В1 (выключены вентиляторы), РН (погаснет при пуске вентиляторов либо компрессоров), ВИП (штурвал в нуле) и ТЦ3 ... ТЦ1 — в кадре видно, что вспомогательный тормоз (кран 254) заторможен.
О том, как на локомотив передаются показания светофоров — в четвёртой части «Зелёной полосы»:
А при капитальных ремонтах оборудование унифицировалось, вот старый ЭП1-022 в 2018 году — ДМ уже новый:
Теперь — о лампе НЧ. Это третье большое отличие ЭП1 от ВЛ65 — вентиляторы 1, 2, 3 и маслонасос могут работать на низкой частоте вращения для экономии электроэнергии. По ВЛ80 есть данные, что при ведении порожнего поезда 14 % энергии уходит на собственные нужды, то есть на вентиляторы. Вот и сделан шаг к экономии...
В статье «ТЭД-9» я попытался объяснить, что частота вращения асинхронного двигателя зависит от частоты питающего тока. Поэтому просто снизить напряжение нельзя — на ЭП1 установлен преобразователь частоты и числа фаз, из однофазных 380 вольт, 50 герц от трансформатора он вырабатывает 40 В, 16,7 Гц. Он собран на тиристорах:
Внутри рамы видны ребристые радиаторы тиристоров, а слева, кстати, в кадр влез шкаф контроллеров МСУД с круглыми серыми разъёмами. Вот общий план этого угла высоковольтной камеры:
Рыжие вееры справа — быстродействующие выключатели первых трёх тяговых двигателей, они стоят на блоке силовых аппаратов №1. А на блоке №2 стоят такие же для двигателей 4 ... 6 — собственно, как и на ВЛ65:
Вернёмся к ПЧФ и вентиляторам. Почему частота ниже в три раза — 16,7 против 50, а напряжение ниже почти в 10 раз? Это так называемая вентиляторная характеристика: у лопастных машин с падением оборотов потребляемая мощность падает квадратично, то есть при понижении оборотов втрое вентилятор ест в 9 раз меньше мощности.
Поэтому оптимально его кормить в 9 — 10 раз меньшим напряжением. По этой же причине маленькие однофазные вентиляторы (например, обычные кухонные или канальные для маломощной промышленной вентиляции) можно «душить» диммером, не регулируя частоту, а, например, с грузоподъёмным механизмом или поршневым компрессором такой фокус не пройдёт. Даже при не сильно большом снижении напряжения они просто остановятся, потому что у них мощность падает линейно, а у асинхронного двигателя со снижением напряжения максимальный момент падает квадратично.
В итоге асинхронник привода лопастного насоса или вентилятора такое издевательство — регулирование диммером — выдерживает, хоть и злобно рычит, а более «тугую» нагрузку он не вытянет.
Вернёмся к «кирпичу», как зовут ЭП1. Для пуска на низкой скорости отключается контактор, подающий на машину питание напрямую с трансформатора, и включается другой, подающий питание с ПЧФ. Вентиляторы чуть взвывают при пуске и потом шелестят почти неслышно. На высокой скорости (от тр-ра) машины пускаются как на ВЛ65 — без привычного на ВЛах фазорасщепителя, на конденсаторах — как в гараже.
Есть ещё четвёртое отличие, не такое значительное — ЭП1 не может работать по системе многих единиц, СМЕ. Но по ней и ВЛ65 практически не работали — в основном они всегда водили пассажирские и хозяйственные поезда.
Пятое отличие ЭП1 от ВЛ65 ещё мельче: с номера, если не ошибаюсь, 029 мотор-компрессоры стали оснащаться двигателями НВА-22 вместо НВА-55, у них вдвое больше число полюсов и потому вдвое ниже частота вращения — чуть меньше 750 об/мин. Откачать тормозную магистраль пассажирского поезда и этих оборотов более чем хватает.
ЭП1 выпущено почти 400 штук. Между тем свой срок дохаживали не только пассажирские ВЛ60ПК и ЧС4, но и грузовые ВЛ80К и ВЛ80Т, надо было думать об их замене. Поэтому в 2004 году появился 2ЭС5К «Ермак» — Электровоз Секционный с Коллекторными двигателями, замена ВЛ80, но с оборудованием и тележками от ЭП1.
Только тяговые двигатели — не НБ-520 с опорно-рамным подвешиванием, а привычные для грузовых машин НБ-514. Из нового этот электровоз получил модульную пластиковую кабину:
Ещё, как можно видеть на ведомом (ближнем) электровозе стоит новый токоприёмник — асимметричный полупантограф ТАсС-10, а на дальнем стоит обычный полупантограф — ТАсС уже поломали и заменили на более надёжный. Важно не путать полупантограф с асимметричным полупантографом!
На ВЛ80 и тех же ЭП1 стоит полупантограф — верхние рамы у него полные, а вместо нижних рам — одиночные трубы. А у асимметричного полупантографа вообще нет одной стороны — одной верхней рамы и нижней трубы.
Ещё у ТАсС-10 особый механизм подъёма. Обычный пантограф поднимается подъёмными пружинами, а опускается опускающей пружиной, стоящей в пневмоцилиндре. При подаче воздуха опускающая пружина сжимается и подъёмные пружины поднимают токоприёмник. Нажатие на контактную сеть регулируется затяжкой пружин.
Краем глаза подъёмные пружины видны на моём видео «Как причесать рога трамваю»:
Опускающей пружины и тем более цилиндра на старых трамваях нет вообще — их роль выполняют руки водителя... Так вот, ТАсС поднимается за счёт подачи воздуха в пневмокамеру, а нажатие регулируется электронным редуктором, поддерживающим определённое давление. Вот кадр «Токоприёмники» дисплейного модуля МСУД электровоза с обычными полупантографами:
МСУД тщетно пытается разузнать давление в камерах и жалуется на отсутствие связи с редукторами (SP24)...
Кабина — на металлическом каркасе, но и снаружи, и изнутри обшита пластиком, вот я в 2013 году в кабине 2ЭС5К-065:
Причём стеклопластиковые панели пульта красились лишь с лицевой стороны, а изнаночная потихоньку пылила стеклом, что не очень приятно... Не знаю, красят ли сейчас.
Как видим, блок выключателей, дисплейный модуль и измерительные приборы по сравнению с ЭП1 не поменялись, а вот контроллер машиниста — совершенно другой, блок сигнализации тоже стоит в другом месте — над лобовым стеклом, на фото не виден. И ещё синие панели АЛС-МУ выдают машину УЗ — дороги соседнего государства, с которым сейчас сложные отношения.
Вот контроллер:
Машинное отделение перегоняемого с завода нового 3ЭС5К:
3ЭС5К — 3-секционный «Ермак» с проходной средней секцией, причём их выпущено и выпускается значительно больше, чем 2-секционных: «трёхкомнатных» машин на конец 2022 года уже под полторы тысячи, а обычных выпущено чуть больше пятисот. В средней секции вместо кабины установлена комната санузла:
Помещение санузла поставлено между штатным поперечным проходом и передней межсекционной дверью:
3ЭС5К, как видим, получили отдельную нумерацию:
Без окон, без дверей... Хотя нет, двери есть:
Изначально вентиляторы «Ермаков» тоже умели работать на низкой частоте вращения, тоже стоял ПЧФ — правда, немного другого типа, ПЧФ-177. Но когда из-за неправильных действий локомотивных бригад начали отказывать двигатели НВА-55, на машины в дополнение к пусковым конденсаторам поставили "пусковой двигатель" — ещё один НВА-55, работающий вхолостую. По сути — старый добрый фазорасщепитель. Доработка сделана на 2ЭС5К-139 опытно и с номера 148 серийно, на 3ЭС5К — ещё в первой сотне.
О неправильных действиях ниже, пока — о самих машинах. На секции ЭС5К стоят один компрессор три вентилятора, каждый из вентиляторов работает на свою вентиляционную систему (по руководству — ВС). В ВС1 и ВС2 входят по одному ВИПу, паре реакторов, паре двигателей, часть воздуха идёт на охлаждение трансформатора (в теплообменники тягового тр-ра — ТТТ). МВ-3 работает лишь в рекуперации — охлаждает ББР, блок балластных резисторов.
Вот МВ-3, а на врезке — стоящий возле него фазор... Пусковой двигатель:
Есть ещё масса отличий помельче, одно из них — со временем на 2ЭС5К и 3ЭС5К стали ставить вместо старого воздушного главного выключателя (ГВ) типа ВОВ-25М новый вакуумный ГВ типа ВБО-25. Такой электровоз перед опусканием токоприёмника не «стреляет».
На малых номерах стоит обычный воздушный ГВ — его легко узнать по наклонному полому изолятору и характерной дугогасительной камере (она стоит на полом изоляторе, лежит горизонтально), рёбра на ней одинаковые и на торце массивный колпак выхлопного клапана:
А это машина более позднего выпуска, тут уже вакуумный ГВ типа ВБО-25 — ранее наклонный изолятор стоит вертикально, дугогасительная камера имеет ступенчатые рёбра и колпака на ней нет — потому что она вакуумная:
С 900-х номеров 3ЭС5К сделана важная доработка — появилось поосное регулирование тяги (ПоР) с независимым возбуждением, отработано оно на 3ЭС5К-434. Тяговый двигатель при независимом возбуждении намного меньше склонен уходить в боксование, о чём рассказано в статье «ТЭД-7»:
Помимо доработанной цепи возбуждения на этих машинах стоят новые ВИПы — ВИП-4000-2М либо ВИУ-4000М, они отличаются раздельным питанием двигателей. Если к обычному ВИП-4000М оба двигателя подключены параллельно, то для поосного регулирования сделаны раздельные выпрямительные мосты.
Отзывы о работе независимого возбуждения на «Ермаке» противоречивые, хотя на 2ЭС6 оно себя показывает отлично, да и на ВЛ80Р и ВЛ85 использовалось «нелегально» — реверсивную рукоятку назад, собираем рекуперацию и ползём на режиме дотормаживания как на режиме тяги с независимым... Как в один голос говорят бригады — "как будто добавилась ещё одна секция".
Ещё на «Ермаках» вместо моторно-осевых подшипников скольжения появились МОП качения, благодаря чему увеличен интервал техобслуживания ТО-2. Об этом чуть позже.
В начале выпуска серии появилась ещё 1-секционная машина — Э5К, их выпущено 32:
А сейчас выпускается 4ЭС5К, их уже более 40, идут в Приморье и на Южный Урал, в Карталы. Вот снимок Дмитрия Шишкова, он же Mitia_SouthWest:
На них уже «РЖД» санузлы не заказывает — в средних секциях на месте кабины просто пустое пространство:
Но основная доля выпуска — именно 3ЭС5К, это уже основной локомотив от Иркутска до Тихого океана, есть они и у частников — например, у «Нефтетранссервиса», вот один из них ведёт поезд из Сызрани на юг:
Полтора десятка 2ЭС5К было поставлено в соседнее государство, в депо Котовск (сейчас Подольск) ОДС ЖД. А ещё 18 машин были отвёрточно собраны на ЛТЗ (заводе в столице одной из народных республик), они получили синий окрас и серию 2ЭЛ5 (на языке страны-производителя — 2ЕЛ5):
Кабина там почти такая же, только вместо тумблеров стоят пакетные переключатели да надписи на национальном языке:
На 2ЭЛ5 вместо тормозного крана машиниста 395 стоит новый на тот момент дистанционный кран машиниста 130 — вон та заваленная назад чёрная рукоятка под правую руку, а вместо крана вспомогательного тормоза (тормоза локомотива) 254 стоит кран 215, на фото его рыжая ручка смотрит назад:
Если 395 — золотниковый кран, где движением рукоятки непосредственно закрываются и открываются каналы золотника, то под рукояткой крана 130 стоят магнитоуправляемые микросхемы, которые управляют электровентилями, стоящими в машинном отделении на панели.
Вскоре после начала выпуска 2ЭС5К ОАО «РЖД» решило заказать новую версию ЭП1 — с кабиной по типу 2ЭС5К. Локомотив получил серию ЭП1М и общую с ЭП1 нумерацию, первая машина выпущена под номером 320, потом снова пошли ЭП1, а с номера 383 завод окончательно перешёл на выпуск ЭП1М:
Он пережил те же болезни роста, что и «Ермак» — и потерял ПЧФ, и приобрёл вакуумный ГВ. А для тяжёлого профиля пути создан ЭП1П: у него немного увеличено передаточное число редуктора (3,83 против 3,27 у ЭП1), благодаря чему он лучше тянет на малых скоростях. Конструкционная скорость у этих машин понизилась со 140 до 120 км/ч.
Выпущено 74 электровоза, большая часть работает на востоке страны (депо Красноярск, Иркутск, Белогорск, Хабаровск), немного поступило в депо Кавказская для работы на Кисловодск. Нумерация у ЭП1П отдельная, с нуля. Вот белогорский ЭП1П-004 неподалёку от «логова» — на перегоне Арга́ — Се́рышево ЗАБ ЖД:
Кабина у ЭП1М похожа на кабину 2ЭЛ5, потому что один производитель, только зелёного цвета. Вот машина №594, у неё ещё есть НЧ — вверху видны горящие светодиоды НЧ и ОП:
Как видим, на ЭП1М тоже стоит КВТ 215, его рыжая ручка смотрит вперёд, а вот кран машиниста обычный — 395, его ручка смотрит на 9 часов, это второе положение.
С ЭП1М-647 электровоз потерял ПЧФ, вот кабина ЭП1М-669 — здесь уже и блок сигнализации другой, на нём доброго зелёного светодиода НЧ не найти:
Именно из-за ЭП1М всё тиристорное семейство лишилось хорошей вещи под названием ПЧФ. На них пересаживались бригады, работавшие на ЧС4Т и ЧС8, где мотор-вентиляторы запускаются автоматически при наборе позиций тяги и, если опустить подробности, выключаются при сбросе. И на манёврах с вентиляторами ЭП1М бригады управлялись по-ЧСовски — перед включением тяги запускали, после сброса выключали.
А асинхронные двигатели частых пусков не терпят, начались отказы двигателей. Наверху, не разбираясь в причинах, дали команду установить пусковой двигатель для облегчения пуска — чтобы НВА-55 пускались не чисто на конденсаторах, а была уже третья фаза от пускового двигателя. Но для его установки в тесном пространстве электровоза пришлось ПЧФ снять. Хотя машины с ПЧФ ходят до сих пор без особых проблем...
На конец 2022 года выпуск 3ЭС5К продолжается большими партиями, 2ЭС5К и ЭП1М — небольшими. Хоть коллекторный привод и устарел, но свой тяговый асинхронный либо синхронный привод Россия пока не создала, хотя попытки были неоднократно, даже удачные — тот же ЭП200 работал с поездами.
Даже в том неуклюжем виде — регулирование ВИПом, конденсаторная коммутация при трогании — он был пригоден для пассажирских электровозов и электропоездов переменного тока, что уже составляет немалую долю подвижного состава. Но ставка, как и в авиации, и в других отраслях, была сделана на покупательство.
Как было написано на сайте НЭВЗа на странице об ЭП10, созданном совместно с ADTranz — затраты на обслуживание этого электровоза благодаря асинхронному приводу на 30 % меньше, чем на коллекторный ЭП1. Эту же проблему решал и привод ЭП200 (именно привод, а не сам ЭП200, а то недалёкие люди часто критикуют идею 8-осного пассажирского).
Правда, ЭП10 — двухсистемный, то есть может работать и на постоянном токе, и на переменном, но выпущено их лишь 12, поработали они всего несколько лет и судьба их печальна. Не спасла и уникальная в те годы для РЖД 2-системность, а ЭП200 нашлась бы работа и на переменном токе. К 2-системному двоюродному брату ЭП1 я ещё вернусь отдельно, а пока — о том, на что сделали ставку дороги соседней страны, которая толком не имела ни своего локомотивостроения, ни денег на покупку новых электровозов.
На сцену из-под ЭР9М выныривает ВЛ40У Запорожского электровозоремонтного завода (ЗЭРЗ), на жаргоне — «ундина»:
Как несложно понять по токоприёмникам и форкамерам — это переделка из ВЛ80. Если быть точным, то это поделённый надвое и довольно глубоко модернизированный ВЛ80Т. Новые участки электрифицировались, ВЛ60ПК требовали покоя, а в грузовых электровозах переменного тока недостатка не было, поэтому в начале 2000-х было решено использовать их. ЗЭРЗ уже умел делать кабины по типу ЧС7 и ЧС8, ставя их взамен разбитых родных, а также при модернизации на ЧС4:
Что поменялось по сравнению с ВЛ80Т, кроме кузова? «Низ» почти не изменился, только стоят другие редукторы, чтобы машина лучше тянула на высоких скоростях, максимальная скорость в эксплуатации установлена 105 км/ч. А от старого «верха» остался лишь ЭКГ — то есть схема регулирования, о которой рассказано в статье «ТЭД-15»:
Если внимательно сравнить с ВЛ80Т — видно, что на крыше нет «горбов» БТР (блоков тормозных резисторов), назначение и работа которых подробно разобраны в «ТЭД-21» — на их месте стоят главные воздушные резервуары. То есть электрического тормоза у ВЛ40У нет.
В высоковольтной камере (ВВК) под крышей стоит вентилятор — как на ВЛ65 или 2ЭС5К:
А вот выпрямительная установка своя, какая-то новая, выполненная в одном ящике, тогда как на ВЛ80Т она выполнена в двух ящиках. Клеммная рейка, на которой при неисправностях можно поставить перемычки — по конструкции такая же, как на чешских электровозах, что неудивительно для завода, ремонтирующего ЧСы на всю УЗ и в недавнем прошлом для РЖД.
Если взглянуть вправо, в центр ВВК — там ничего нового, разве что кожух на приводе ЭКГ ещё есть, видимо, текстолитовую шестерню ещё ни разу не срубало:
А если пройти в сторону кабины — попадётся ещё одно знакомое лицо:
Компрессор ВУ-3,5 — такой же, как на ЭП1 и «Ермаке». У каждой кабины стоит по компрессору, гремят душевно, но благодаря хорошей производительности можно выключить один. Пуск машин, само собой, конденсаторный — и тоже ничего не выплавляется.
Внутри кабина похожа на кабину ЧС4, но лишь похожа — расположение аппаратов другое. На столе помощника стоят второстепенные переключатели, в основном освещения, которые для работы с документами можно закрыть листом оргстекла:
А правее стоят 4 переключателя продувки главных резервуаров от конденсата и гнездо ключа энергоснабжения поезда, о котором рассказано в отдельной статье:
Зелёных светодиодов, как и на ЭП1, тут два «глаза», оба видны справа — 0, ХП и От. п. НЧ у ВЛ40У нет — все четыре вспоммашины всегда работают на полной скорости, зато есть ЭКГ, почему на пульте и появилась лампа 0, ХП — нулевая или ходовая позиция. С От. п. всё ясно — отопление поезда.
Раз мы тут собрались — переключатели крупно:
Рабочее место машиниста:
Манометры расположены как на ЧС4, слева от них — ВЛовский указатель позиций ЭКГ, а ниже — ВЛовский же контроллер. Главная и реверсивная рукоятки — как на ВЛ80Т, но тормозной рукоятки и задатчика тормозной силы, конечно, нет.
И для комплекта — переключатели крупно:
Львовский локомотиворемонтный завод (ЛЛРЗ) сделал свою версию ВЛ40У:
Внутри кабина у них — почти как у ВЛ80Т, будет позже на видео. Вот разнояйцевые рядом:
В России тоже не отставали — тогда же, в начале 2000-х, оборудование ЭП1 стали ставить на «низ» вырабатывающих срок службы ВЛ80Т, а позже и ВЛ80С. Называлось это КРП — капремонт с продлением срока службы. Почти все их сделал Улан-Удэнский локомотивовагоноремонтный завод (УУЛВРЗ). Первые несколько машин назвали ВЛ80М, а потом просто стали добавлять к заводской серии букву К — получались ВЛ80ТК:
И СК:
Две арки на крыше секции — как раз вместилище мотор-вентиляторов с НВА-55, машинное отделение по сути повторяет 2ЭС5К, а вот кабина другая. Вот мой товарищ Сергей, он же Eagle1812, с которым мы в 2010 году ездили по Красноярской дороге, за пультом ТК:
Потом на конвейере появился 2ЭС5К, но КРП (переименованный в МЛП — модернизация локомотива с продлением) продолжался ещё несколько лет, пока «Ермак» не расправил крылья и переборка старых костей не стала нецелесообразной.
На этом, пожалуй, всё. Как видим, наследие старика ВЛ60К живёт уже седьмой десяток лет и тянет почти всю работу на линиях переменного тока.