Внедрение переменного тока
Первый электровоз переменного тока был разработан Чарльзом Брауном, работавшим в то время в компании Oerlikon, Цюрих. В 1891 году Браун продемонстрировал передачу электроэнергии на большие расстояния трехфазного переменного тока между гидроэлектростанцией в Лауффене-на-Неккаре и Западным железнодорожным вокзалом Франкфурта-на-Майне, расстояние между которыми составляет 280 км. Браун, используя опыт, который он приобрел, работая на Жана Хейльмана над проектами электровозов. заметил, что трехфазные двигатели имеют более высокое отношение мощности к весу, чем двигатели постоянного тока и более просты в производстве. Однако они были гораздо крупнее, чем двигатели постоянного тока того времени, и их нельзя было не могли быть установлены на тележках под полом: их можно было перевозить только в кузове локомотива.
В 1896 году компания Oerlikon установила первый коммерческий образец системы на трамвае. Трехфазные двигатели, работающие с постоянной скоростью и обеспечивающие рекуперативное торможение, хорошо подходят для маршрутов с крутым уклоном, и первые магистральные трехфазные локомотивы были установлены Брауном (к тому времени в сотрудничестве с Вальтером Бовери) в 1899 году на линии Бургдорф - Тун в Швейцарии. Каждый тридцатитонный локомотив имел два двигателя мощностью 150 л.с. Благодаря разработке Калмана Кандо с завода Ганца, Будапешт, в сотрудничестве с итальянской компанией Westinghouse, был внедрен электромеханический преобразователь, позволяющий использовать трехфазные двигатели, питающиеся от однофазного переменного тока, тем самым устраняя необходимость в двух воздушных проводах. Первая реализация однофазного переменного тока промышленной частоты для локомотивов было осуществлено компанией Oerlikon в 1901 году, используя проекты Ганса Бена-Эшенбурга и Эмиля Хубера-Штокара; установка на линии Зеебах-Веттинген Швейцарских федеральных железных дорог была завершена в 1904 году.
Локомотивы 15 кВ, 50 Гц мощностью 345 киловатт (460 л.с.) и грузоподъемностью 48 тонн использовали трансформаторы и роторные преобразователи для питания тяговых двигателей постоянного тока. Итальянские железные дороги первыми в мире внедрили электрическую тягу на участке, используя систему компании Westinghouse, разработанную Кальманом Кандо и командой из компании Ganz. Линия Вальтеллина протяженностью 106 км была открыта 4 сентября 1902 года. Электрическая система была трехфазной с напряжением 3 кВ 15 Гц. Преобразователь преобразовывал однофазный ток в трехфазный переменный ток внутри локомотива. Напряжение было значительно выше, чем использовалось ранее, и это потребовало новых конструкций электродвигателей и коммутационных устройств. В период электрификации итальянских железных дорог были проведены испытания. Кандо спроектировал трехфазную тягу переменного тока в Эвиан-ле-Бен (Швейцария) в 1898 году.
В Соединенных Штатах Америки железная дорога Чикаго, Милуоки, Сент-Пол и Пасифик (Milwaukee Road), последняя трансконтинентальная железная дорога, построенная в США, электрифицировала свои линии через Milwaukee Road), которая была построена через Скалистые горы к Тихому океану, начиная с 1915 года. Несколько линий Восточного побережья, в частности, Виргинская железная дорога и Норфолкская и Западная железная дорога, сочли целесообразным электрифицировать короткие участки своих горных переходов. Однако к этому времени электрификация в Соединенных Штатах больше ассоциировалась с плотным городским движением, и центр развития сместился в Европу, где электрификация была широко распространена.
В 1923 году в Венгрии был построен первый фазоинверторный локомотив на основе Кандо, и вскоре началось серийное производство. Первая установка на частоте 50 Гц, 16 кВ, была установлена в 1932 году на 56-километровом участке Венгерских государственных железных дорог между Будапештом и Комаром. Она оказалась успешной, и электрификация была продлена до Хегьешалом в 1934 году.
В Европе проекты электрификации первоначально были направлены на горные районы по нескольким причинам. причинам: поставки угля были затруднены, гидроэлектроэнергия была легкодоступна. Это было особенно актуально в Швейцарии, где сегодня электрифицировано почти 100 % линий. Важный вклад в более широкое внедрение переменного тока внесла французская компания SNCF после Второй мировой войны. Компания оценила промышленную частотную линию переменного тока, проложенную через крутой долине Хёлленталь.
В 1960-х годах была проведена электрификация многих европейских магистралей (в том числе и в Восточной Европе). Технология европейских электровозов неуклонно совершенствовалась с 1920-х годов. Для сравнения, электровоз Milwaukee Road класса EP-2 (1918 г.) весил 240 т, при мощности 3 330 кВт и максимальной скорости 112 км/ч; в 1935 году немецкий E 18 имел мощностью 2 800 кВт, но весил всего 108 т и имел максимальную скорость 150 км/ч. 29 марта 1955 года французский локомотив CC 7107 развил скорость 331 км/ч. В 1960 г. локомотивы SJ класса Dm 3, введенные на шведских железных дорогах, развивали рекордную мощность 7 200 кВт. Локомотивы, способные перевозить пассажиров в коммерческих целях со скоростью 200 км/ч, появились в Германии и Франции в тот же период. Дальнейшие улучшения стали возможны благодаря внедрение электронных систем управления, которые позволили использовать все более легкие и более мощные двигатели, которые могли быть установлены полностью внутри тележек (стандартизация начиная с 1990-х годов, на асинхронные трехфазные двигатели, питающиеся через GTO-инверторы). В Соединенных Штатах использование электровозов сократилось перед лицом дизелизации. Дизели разделили некоторые преимущества электровоза перед паром и затраты на строительство и обслуживание инфраструктуры электроснабжения, которая всегда препятствовала появлению новых локомотивов, что привело к отказу от электрификации большинства магистралей за пределами Северо-Востока.
2 сентября 2006 года серийно выпускаемый локомотив Siemens Electric типа Eurosprinter типа ES64-U4 (ÖBB Class 1216) развил скорость 357 км/ч, что стало рекордом для поезда с локомотивом на новой линии между Ингольштадтом и Нюрнбергом.
Продолжение следует…
Поддержите канал-поставьте лайк