Приветствую вас, уважаемые подписчики и гости моего канала! Как вам, наверное, известно, на нашей сети железных дорог применяется два типа электрификации: электрификация постоянным током (3000 вольт) и переменным (27500 вольт). Однако, история электрификации отечественных железных дорог началась с постоянного тока, причём напряжение было даже не 3000 вольт, а вдвое меньше - 1500. Однако, позднее на железные дороги нашей страны пришёл переменный ток. В этой статье разберемся, почему он является более предпочтительным, и в чём проблема перевести всю сеть железных дорог на переменный ток.
Чем плох постоянный ток?
С самого начала он был вполне себе хорошим вариантом для использования на железной дороге. Первые тяговые электродвигатели, которые были пригодными для эксплуатации на подвижном составе, работали от постоянного тока и допускали максимальное напряжение в щёточном аппарате в районе 3000 вольт. Повышение напряжения означало бы кратное повышение износа электродвигателя, а потому, остановились именно на этом значении.
Требуемая мощность для вождения тяжелых грузовых составов со временем росла. Также как и общий грузо- и пассажиропоток (банально - количество поездов на линии). Сначала были попытки создать электровозы, которые бы могли корректно работать под контактной сетью постоянного тока с напряжением 6кВ (ВЛ8В, например), однако, от этой идеи позже отказались. Тут надо напомнить, что такое мощность.
Электрическая мощность - это произведение силы тока на напряжение. Следовательно, чтобы увеличить мощность, нужно либо увеличить силу тока, либо напряжение. Напряжение, по описанной выше причине, было увеличить невозможно, а потому оставалось только увеличивать силу тока.
И да, сила тока в контактной сети постоянного тока в несколько раз больше, чем аналогичный показатель в контактной сети переменного тока. Большая сила тока вынуждает выполнять контактной провод большего сечения, уменьшать интервалы между тяговыми подстанциями (то есть увеличивать их количество), а также подвешивать второй контактный провод (про это расскажу в следующей статье). В итоге, в конце концов, мощность электровозов постоянного тока просто достигла своего предела, дальше её уже увеличивать некуда.
Как появился переменный ток и чем он лучше постоянного?
Время шло, в 50-60х годах активно электрифицировались линии постоянным током, например главный ход Октябрьской железной дороги, а также главный ход Транссибирской магистрали (от Москвы и чуть дальше Новосибирска). Однако, параллельно с этим, появились технологии, которые позволили выпрямлять, то есть превращать переменный ток в постоянный, прямо на электровозе.
Вкупе с тяговым трансформатором, который позволяет понижать напряжение из контактной сети до значения, пригодного для выпрямления и использования на тяговых электродвигателях, получается почти полная принципиальная схема электровоза переменного тока. В итоге, тяговые электродвигатели по-прежнему работают на постоянном токе (за исключением асинхронников), но, при этом, напряжение в контактной сети можно значительно повысить. Аж до 27,5 тысяч вольт номинального.
Таким образом, мы получаем большую мощность уже за счёт напряжения, а не огромной силы тока, а значит, можно сделать и контактный провод меньшего сечения, и тяговые подстанции устанавливать реже - одну на 50-70 километров. Да, электровозы, работающие на переменном токе, стали более сложны в устройстве, но, при этом, предел увеличения грузо- и пассажиропотока значительно поднялся. И вот тогда, в 70х годах и решили, что все новые линии будут электрифицироваться исключительно переменным током.
Но, на тот момент, уже много участков было электрифицировано постоянным током, а потому решили, что их переделывать не будут, поскольку это очень большие капиталовложения. Во-первых, это перепрофилирование всей инфраструктуры энергоснабжения, но, что самое главное, в стране уже было очень большое количество электровозов и электропоездов постоянного тока.
Вот только с каждым годом доказывается, что поддержка инфраструктуры постоянного тока затребовала уже больше средств, чем бы потребовалось ещё тогда, при СССР, на перевод всей сети на переменный ток. А потому мы и имеем такую ситуацию, что запад России, в общем, электрифицирован постоянным током, ну а Восточная Сибирь, Дальний Восток и Юг - переменным. И это ещё не говоря даже про то, что приходится локомотивы менять там, где идёт смена рода тока.
Дорогие читатели, проект нуждается в вашей поддержке! Поставьте лайк этой статье и подпишитесь на канал, чтобы не пропустить свежие материалы!