1. Принцип движения локомотива с электрической передачей
Для читателей, не слишком близких к происходящему на железной дороге, прежде чем рассказывать о принципе и способах смены направления движения локомотива, давайте рассмотрим алгоритм отправления и движения локомотива с электрической передачей.*
При отправлении тепловоза машинист ставит контроллер в первую позицию* (по аналогии с автомобилем — ручка переключения скоростей в первую скорость). Работающий дизель вращает коленвал*, свободный конец которого соединен с валом тягового генератора*.
Получивший вращение ротор генератора вырабатывает ток, который устремляется через замкнувшиеся шесть мощных контактов* поездных электропневматических* контакторов к шести тяговым электродвигателям, каждый из которых размещен на своей колесной паре локомотива.
Ток, поступая в обмотку якоря* и обмотку возбуждения* тягового электродвигателя*, создает магнитное поле вокруг якоря и магнитный поток между главными полюсами, в результате взаимодействия которых возникает электромагнитный момент*, приводящий во вращение якорь.
Вал якоря электродвигателя посредством редуктора начинает вращение колесной пары.
2. Парк локомотивов с двигателями постоянного тока на настоящий момент.
Немного отвлечемся и проанализируем актуальность статьи. А вообще, стоит ли оно того, чтобы расписывать работу реверсора на локомотивах с электрической передачей постоянного тока?
Точный процент локомотивов с двигателями постоянного тока в России на текущий момент публично не раскрывается. Данные о структуре парка локомотивов, включая распределение по типам двигателей, обычно являются внутренней информацией ОАО «РЖД» и могут меняться в зависимости от региона, типа перевозок и политики обновления парка.
В 2013 году в инвентарном парке ОАО «РЖД» насчитывалось 3690,5 грузовых электровозов постоянного тока. В эту цифру включались машины с двумя секциями, поэтому некоторые единицы учитывались дробно (например, одна секция давала 0,5 локомотива в статистике). Основу парка на линиях постоянного тока составляли электровозы серий ВЛ10 и ВЛ10К (в сумме 1382,5 локомотива), а также более тяжёлые модели ВЛ10У и ВЛ10УК.
Для пассажирских перевозок на тот момент использовалось 1021 электровозов постоянного тока, большинство из которых были выпущены чешским заводом Skoda в период с 1962 по 1990 год. В инвентаре РЖД находились машины серий ЧС2, ЧС2К и ЧС2Т, а также двухсекционные электровозы ЧС200, ЧС6 и ЧС7.
Стоит отметить, что данные относятся к 2013 году, и за прошедшее время парк мог существенно измениться из-за списания устаревших машин и поступления новых. В последние годы наблюдается тенденция на обновление подвижного состава, внедрение асинхронных тяговых приводов и снижение доли моделей с коллекторными двигателями.
Тепловоз 2ТЭ25КМ — двухсекционный магистральный тепловоз с коллекторными тяговыми электродвигателями. По состоянию на 2021 год было выпущено более 500 таких машин, они эксплуатировались в основном на БАМе. В то же время 2ТЭ25А «Витязь» — первый серийный отечественный тепловоз с асинхронными тяговыми двигателями. Всего в период с 2006 по 2016 год было изготовлено 58 тепловозов, включая 55 базовой модели 2ТЭ25А и 3 тепловоза модификации 2ТЭ25АМ.
Точное количество действующих тепловозов 2ТЭ116 (тяговые электродвигатели постоянного тока) на текущий момент (январь 2026 года) в открытых источниках не указано. Известно, что производство этой серии было прекращено в 2016 году, но часть локомотивов продолжает эксплуатироваться на железных дорогах России, Украины, Латвии, Эстонии, Узбекистана, Казахстана и Монголии.
Всего за период с 1971 по 2016 год было выпущено 2176 экземпляров всех модификаций тепловоза 2ТЭ116, включая базовую версию 2ТЭ116 (1745 единиц) и различные модификации (2ТЭ116А, 2ТЭ116Г, 2ТЭ116УП, 2ТЭ116У, 2ТЭ116УК, 2ТЭ116УД, 2ТЭ116УМ, 2ТЭ116УР, 3ТЭ116У).
Тепловозов серии ТЭ10 с электрической передачей постоянного тока всех модификаций выпущено около 19 183 секции. Из них большая часть выпускалась на Луганском (Ворошиловградском) тепловозостроительном заводе.
Тепловозы 2ТЭ10М (В) с дизелями 10Д100 активно эксплуатировались на железных дорогах СССР и России. По состоянию на 2025 год они ещё встречаются на дорогах России, успешно осуществляют грузоперевозки в довольно жёстких климатических условиях, хотя и считаются устаревшими и неэкономичными.
Вывод: парк локомотивов с тяговыми электродвигателями постоянного тока, мягко выражаясь)), достаточно внушителен на сегодняшний день.
3. Как среверсировать двигатель постоянного тока?
Реверс в переводе с латинского — «обратный». Реверсирование — изменение направления движения. Чтобы изменить направление движения ротора (якоря) двигателя постоянного тока, необходимо изменить направление тока либо в якорной обмотке, либо в обмотке возбуждения.
Простейшая схема изменения направления тока в обмотке возбуждения выглядит примерно так. Ток от плюса к минусу идет через два замкнутых контакта 1 и обмотку возбуждения электрической машины постоянного тока. Для реверсирования двигателя останавливаем якорь, размыкаем два контакта под индексами «1» и замыкаем два контакта под индексами «2».
Ток, как и прежде, устремляется от плюса к минусу источника питания электрической цепи, но заходит в обмотку с другой стороны. Изменяется направление магнитного потока обмотки возбуждения, а значит, и направление электромагнитного момента. Вал электродвигателя начинает вращаться в противоположном направлении.
Реверсор ППК-8064, устройство и принцип работы.
Принцип работы.
Чтобы изменить направление вращения шести якорей тяговых электродвигателей на секции тепловоза, инженерами создан групповой контактор, который, срабатывая при переводе реверсивной рукоятки, изменяет направление движения тока в шести обмотках возбуждения тяговых двигателей тепловоза.
Принцип такой же: два нормально замкнутых контакта, по которым шел ток при движении «вперед», размыкаются, а два нормально разомкнутых — замыкаются, заставляя ток заходить в обмотку возбуждения с другой стороны.
В электрических двигателях реверсирование осуществляется изменением направления тока в обмотке возбуждения, а не в якорной. Якорная обмотка, характеризуется низким сопротивлением (для ЭД‑118: обмотка возбуждения — 0,0105 Ом, якорь — 0,0135 Ом, с добавочными полюсами — 0,0217 Ом).
Устройство контактной группы.
Между верхней частью, называемой корпусом пневмопривода, и нижней — кронштейном, установлены шесть изолированных стоек и вал. Вал установлен в двух бронзовых подшипниках, оснащенных масленками. На верхней части вала установлен поводок, который входит в зацепление со штоком пневмопривода.
Стоит штоку сместиться вправо или влево, шток посредством давления на поводок заставляет вал повернуться на некоторый угол вокруг оси. На оси смонтированы шесть пластмассовых кулачковых шайб. При повороте вала кулачковые шайбы давят на левый и правый качающиеся рычаги, которые в свою очередь замыкают подвижный и неподвижный контакты слева и справа по диагонали.
При повороте кулачковой шайбы по часовой стрелке качающие рычаги замкнут две пары подвижных и неподвижных контактов, создавая цепь для прохода тока по обмотке возбуждения ТЭД при положении «вперед».
Соответственно, при повороте против часовой стрелки замкнутся противоположная пара контактов, создавая цепь для захода тока в обмотку возбуждения ТЭД с противоположной стороны, а значит, движения локомотива назад.
Устройство пневмопривода.
Номинальный ток тягового электродвигателя тепловоза составляет примерно 720 Ампер. Для успешного функционирования группового контактора под такие токи необходимо создать мощное контактное нажатие и простоту управления, с чем вполне справляется электропневматический привод, состоящий из двух электропневматических вентилей для положений «вперёд» и «назад» и двух диафрагм, прижатых к корпусу пневмопривода стальными крышками и болтами.
При создании напряжения на выводах одного из электропневматических вентилей воздух по трубке заходит в полость крышки и оказывает давление на одну из диафрагм.
Резиновая диафрагма усилена привулканизированным к ней стальным диском, посредством которого оказывается давление на шток, заставляя его смещаться. Смещающийся шток увлекает за собой поводок вала, разворачивая вал вместе с напрессованными на него кулачковыми шайбами.
Кулачковые шайбы, благодаря своей форме, зафиксируют качающийся рычаг с подвижным контактом в замкнутом состоянии, даже когда пневмопривод реверсора останется без воздуха. При необходимости поворот вала можно осуществить вручную.
Электропневматический вентиль. Назначение, устройство, принцип работы.
Электропневматический вентиль представляет собой катушку с медным проводом, двумя выводами и полым сердечником, внутри которого стержень с впускным клапаном на конце и возвратной пружиной. Над стержнем с одной стороны свободно закреплена стальная пластина в форме лепестка, называемая якорем.
При подаче тока в катушку вентиля вокруг витков катушки появляется магнитное поле, которое обязательно сконцентрируется в сердечнике (магнитная проводимость металла на порядок выше воздуха).
По сути, катушка превратится в электромагнит и притянет ближайшую к ней металлическую деталь — якорь. Якорь утопит стержень, на конце которого прикреплен впускной клапан. Преодолев сопротивление возвратной пружины, впускной клапан отойдет от седла и откроет путь воздуху в пневмопривод.
При потере питания катушка обесточится, магнитное поле пропадет, как и давление якоря на стержень. Возвратная пружина вытолкнет стержень вверх, выпускная часть стержня откроет путь воздуху из пневмопривода в атмосферу, подготовив пневмопривод для смены направления движения локомотива.
Электрическая схема тепловоза устроена так, что электропневматический вентиль получит питание только после постановки контроллера машиниста в первую позицию.
В заключение обращу внимание читателей на наличие терминов, отмеченных снежинкой*, описание назначения которых можно будет встретить в следующих статьях, или информацию о них можно почерпнуть в наших коротких развивающих фильмах на нашем телеграм-канале «Михаил Михайлович о локомотивах» https://t.me/mihailsilko24 или в набирающем в последнее время популярность «Рутубе» «Михаил Михайлович о локомотивах» https://rutube.ru/channel/22129608/.
Приглашаем посмотреть более 50-ти коротких обучающих фильмов, посвященных назначению, устройству и принципу работы различных узлов и агрегатов тепловозов и электровозов. Отписаться никогда не поздно, так что заходите на наш канал))). До скорых встреч!