Электровоз серии Ф — это магистральный локомотив переменного тока, построенный во Франции по заказу Советского Союза в 1959–1960 годах. Всего было построено 50 экземпляров, из них 40 грузовых (из них 10 с рекуперацией — серия ФР) и 10 пассажирских (серия ФП).
Заказ был сделан в июле 1957 года с целью приобретения опыта эксплуатации и конструирования электровозов переменного тока. При проектировании использовались узлы, применявшиеся на французских электровозах. Чтобы облегчить транспортировку по дорогам Франции, кузов электровоза был спроектирован без полного использования габарита железных дорог СССР, что несколько стеснило проходы и увеличило длину кузова.
В качестве тяговых электродвигателей на грузовых локомотивах были установлены ТАО-649В1, а на пассажирских — ТАО-649А1, которые различались только конструкцией остова. Электровозы могли работать по системе многих единиц.
Первый локомотив (Ф-01, первоначальное обозначение — Т01) в апреле 1959 года прошёл испытания на участке Валансьен — Тионвиль французских железных дорог с поездами массой 1100, 2250 и 2500 т. В период 1959–1960 годов все электровозы были доставлены в СССР. К 1963 году все 50 локомотивов сосредоточили в локомотивном депо Красноярск.
Эксплуатация показала множество недоработок как в электрической (автотрансформаторные обмотки, тяговые электродвигатели, электродвигатели вентиляторов, резисторы), так и в механической (опоры кузова и муфты мотор-компрессоров) частях. Доработки производились уже в Советском Союзе. Опыты по наладке рекуперативного торможения продолжались более года, однако различные недоработки так и не позволили использовать электрическое торможение на электровозах серии Ф с рекуперацией (ФР).
В начале 1970-х годов из-за изношенности оборудования, в частности выпрямительной установки, электровозы серий Ф, ФР и ФП стали отстранять от работы и заменять на серии ВЛ60 и ВЛ60П. К августу 1973 года было списано 10 машин, а оставшиеся направились на заводской ремонт.
Несколько электровозов серии Ф в результате более поздних модернизаций получили обозначение ФК. Предположительно индекс «К» обозначает установку кремниевых выпрямителей.
Один локомотив серии Ф удалось спасти от списания, и сегодня его можно увидеть в Санкт-Петербурге.
Технические характеристики
Род тока и напряжение в контактной сети: переменный, 25 кВ.
Осевая формула: 3О-3О.
Ширина колеи: 1520 мм.
Часовая мощность тяговых электродвигателей (ТЭД): 790 кВт.
Длительная мощность ТЭД: 760 кВт.
Конструкционная скорость: 100 км/ч (для серий Ф и ФР), 160 км/ч (для ФП).
конструкционный вес: 124 т (серия Ф), 137 т (ФР), 130 т (ФП);
вес в рабочем состоянии (с балластом): 138 т (серия Ф), 138–142 т (ФР), 131 т (ФП);
сила тяги часового режима: 35 800 кгс (серии Ф и ФР), 22 900 кгс (ФП);
сила тяги длительного режима: 34 000 кгс (серии Ф и ФР), 21 700 кгс (ФП).
В мае 1959 года Министерство путей сообщения СССР заказало 20 шестиосных грузовых электровозов переменного тока у западногерманских фирм Siemens‑Schuckertwerke (г. Эрланген) и Krupp (г. Эссен). Разделение задач было следующим:
- Krupp отвечал за механическую часть: раму, кузов и прочие конструкционные элементы.
- Siemens‑Schuckertwerke разрабатывал и поставлял электрооборудование — в т. ч. инновационную на тот момент систему с кремниевыми (полупроводниковыми) выпрямителями.
Заказ был сделан не просто для пополнения локомотивного парка, а с целью ускоренного накопления опыта эксплуатации полупроводниковых преобразователей. В то время в СССР выпускались электровозы переменного тока серии ВЛ60, где выпрямительные установки строились на игнитронах (ртутных вентилях). У них были существенные недостатки:
громоздкость;
необходимость сложной системы жидкостного охлаждения;
чувствительность к перепадам температур (ртуть могла замерзать зимой или перегреваться летом);
ненадёжность работы электрической дуги внутри игнитрона.
Кремниевые диоды, напротив, работали в широком диапазоне температур, имели высокий КПД и требовали только воздушного охлаждения.
Первый электровоз серии К (обозначение К‑01) был изготовлен в марте 1961 года.
Для предварительных испытаний его отправили на участок близ Саара (ФРГ). Локомотив оснастили винтовой сцепкой европейского типа, что накладывало ограничения по прочности. Испытания проводились с составами массой 2000 т и с использованием только половины тяговых электродвигателей (3 ТЭД на одной тележке).
В августе 1961 года электровоз К‑02 прибыл в СССР и прошёл тягово‑энергетические испытания на участке Ожерелье — Павелец (Московская железная дорога). Затем его направили на Экспериментальное кольцо ВНИИЖТа.
Серийный выпуск продолжался в 1961–1962 годах; всего было построено 20 локомотивов с нумерацией от К‑01 до К‑20.
В 1962 году все 20 электровозов серии К поступили в депо Кавказская (Северо‑Кавказская железная дорога) и работали на участке Батайск — Кавказская.
Основные недостатки, выявленные в ходе эксплуатации:
неудовлетворительная коммутация (сильное искрение) электродвигателей вспомогательных машин;
высокая запылённость машинного помещения;
проблемы с запчастями (импортное оборудование было сложно и дорого ремонтировать);
несоответствие эксплуатационных условий (перегрузки, использование нештатных смазочных материалов) изначальным расчётам немецких конструкторов.
К началу 1976 года в депо оставалось лишь 7 машин, а к концу года — 5 единиц (№ 2, 9, 11, 13, 17). В 1978 году все оставшиеся электровозы серии К были отставлены от работы и списаны. Последний экземпляр (К‑13) долгое время находился на НЭВЗе и был утилизирован в 1990‑х годах.
Несмотря на короткий срок службы, электровозы серии К сыграли важную роль: опыт их эксплуатации помог советским инженерам освоить технологию кремниевых выпрямителей. Это легло в основу создания отечественных серий ВЛ60к и ВЛ80.
Технические характеристики
Род тока и напряжение: переменный, 25 кВ, 50 Гц.
Осевая формула: 3о+3о (шестиосный).
Полный служебный вес: 138 ± 2,8 т.
Нагрузка от оси на рельсы: 23 ± 0,46 тс.
Длина: 21 000 мм (по осям автосцепок).
Диаметр колёс: 1250 мм.
Ширина колеи: 1524 мм.
Часовая мощность ТЭД: 6 × 825 кВт.
Сила тяги часового режима: 36 500 кгс.
Скорость часового режима: 48,4 км/ч.
Длительная мощность ТЭД: 6 × 725 кВт.
Сила тяги длительного режима: 31 200 кгс.
Скорость длительного режима: 49,9 км/ч.
Конструкционная скорость: 100 км/ч.
Тип торможения: реостатное (мощность тормозных реостатов — 2000 кВт).
Коэффициент мощности: 0,86.