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HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA, TECNOLOGÍA, OBJETOS ALREDEDOR DE NOSOTROS
Locomotora eléctrica. Historia de la invención y la producción.
Directorio / La historia de la tecnología, la tecnología, los objetos que nos rodean. Una locomotora eléctrica es una locomotora no autónoma impulsada por motores de tracción instalados en ella, alimentada por electricidad de una red eléctrica externa a través de una red de contactos alimentada por subestaciones de tracción (con menos frecuencia también de baterías a bordo). Hasta principios del siglo XIX, el carbón y el mineral se transportaban desde minas y minas a lo largo de rieles de hierro fundido. Los carros cargados y vacíos eran movidos por caballos. Las primeras locomotoras fueron locomotoras de vapor. La primera locomotora de vapor que circulaba sobre raíles fue construida por el inglés R. Trevithick en 1803 para una de las vías férreas de la mina. Después de él, otros inventores construyeron locomotoras de vapor, pero estas locomotoras de vapor no recibieron una aplicación práctica amplia. La más exitosa fue la locomotora de vapor de J. Stephenson, construida en 1814. En 1829, la locomotora de vapor "Rocket" de Stephenson venció a las locomotoras de vapor de otros diseñadores en una competencia en Wrenhill para elegir el mejor diseño de locomotora para el ferrocarril Liverpool-Manchester. J. Stephenson se convirtió en el fundador del transporte ferroviario. En el siglo XX, se construyeron locomotoras de vapor en muchos países. En Rusia, la primera locomotora de vapor fue construida en 1834 por padre e hijo E.A. y yo. Cherepanov.
La primera locomotora eléctrica se construyó a mediados de la década de 1890 en los Estados Unidos. Era una locomotora eléctrica de corriente continua que recibía energía de las subestaciones de tracción. En la URSS, la primera línea ferroviaria electrificada con trenes eléctricos de unidades múltiples apareció en 1926, las primeras locomotoras eléctricas, en 1933. Con el tiempo, la tracción eléctrica y diesel reemplazó a la de vapor en casi todas las numerosas carreteras de nuestro país. El ferrocarril recibe electricidad de grandes centrales eléctricas. La corriente trifásica de alto voltaje de ellos se suministra a las subestaciones y allí se convierte en la corriente necesaria para la tracción. En los primeros años de electrificación de las secciones suburbanas de los ferrocarriles de la URSS, las subestaciones de tracción suministraban una corriente continua de 1500 V a un cable de contacto de cobre suspendido sobre la vía, y se usaba una corriente continua de 3000 V en las primeras secciones principales. ferrocarriles, aplique corriente alterna monofásica con una frecuencia de 1960 Hz de voltaje aumentado (1970 kV). Esto hizo posible construir subestaciones de tracción no después de 50-25 kilómetros, como con corriente continua, sino después de 20-30 kilómetros, es decir, reducir su número a la mitad o tres, y hacer las subestaciones más simples y económicas. El aumento de voltaje le permite reducir la sección transversal del cable de contacto, que requiere mucho cobre. Esto reduce el costo de la red de contactos. En el techo de la locomotora eléctrica se fijan pantógrafos, que se presionan contra el hilo de contacto y transmiten corriente eléctrica a los motores de tracción de la locomotora eléctrica. Los motores se encuentran debajo de la carrocería de la locomotora eléctrica en cada uno de sus ejes. Las primeras locomotoras eléctricas domésticas tenían 6 ejes colocados en 2 bogies de tres ejes, lo que significa 6 motores. Posteriormente se comenzaron a producir locomotoras eléctricas más potentes, con 8 ejes en 4 bogies de dos ejes y con motores. Cada motor, con la ayuda de un sistema de engranajes, gira "su" juego de ruedas y, por lo tanto, pone en movimiento la locomotora eléctrica. La corriente, habiendo pasado a través del pantógrafo a los motores de tracción y habiendo trabajado en ellos, pasa en parte a los rieles, que sirven como segundo cable, y luego regresa a través de los cables de succión a la subestación de tracción. La gran ventaja de una locomotora eléctrica es su economía. Mientras conduce cuesta abajo, sus motores funcionan como generadores de corriente eléctrica, que fluye de regreso a la red. Este modo se llama frenado regenerativo (de la palabra latina "recuperatio" - "recepción trasera"). La eficiencia de una locomotora eléctrica alcanza el 88-90 por ciento. El cuerpo de una locomotora eléctrica es similar a un vagón. En ambos extremos hay cabinas de control. Esto permite que la locomotora se mueva en cualquier dirección: el conductor solo tiene que moverse de una cabina a otra. Las locomotoras eléctricas de ocho ejes tienen dos cuerpos conectados entre sí por una pasarela cerrada. En el cuerpo de una locomotora eléctrica hay equipos eléctricos - cajas de resistencias, contactores, interruptores, así como todo tipo de máquinas auxiliares - motogeneradores, compresores, ventiladores, etc.
Ahora se operan en Rusia locomotoras eléctricas de corriente alterna monofásica (voltaje de suministro - 25 kV y frecuencia - 50 Hz), así como de corriente continua (voltaje - 3 kV). Se trata de potentes locomotoras de mercancías de fabricación nacional de la serie VL y de la serie de pasajeros checoslovaca ChS. Una locomotora eléctrica de pasajeros de la serie ChS4 con una capacidad de 5100 kW desarrolla una velocidad de hasta 160 kilómetros por hora, y una locomotora eléctrica de la serie VL85 con una capacidad de 10020 kW, hasta 110 kilómetros por hora. VL85 es la locomotora eléctrica más potente del mundo. Debe su nacimiento a BAM. Para el funcionamiento exitoso de la línea principal Baikal-Amur, se requería una locomotora eléctrica poderosa y confiable. Los expertos han propuesto varias opciones para las nuevas locomotoras eléctricas de carga AC. Esto es lo que Oleg Kurikhin escribe en la revista "Tecnología - Juventud": “Algunos propusieron producir solo tramos de cuatro ejes y, según el peso de los trenes y el perfil de la vía, formar locomotoras de 8, 12 y 16 ejes, dos máquinas iguales, pero no siempre fue posible. para combinar de manera óptima el peso del tren y la locomotora, y en ocasiones debido al exceso de potencia de esta última, el costo del transporte aumentaba. Según otros, además de estas locomotoras eléctricas, se deberían haber hecho tramos de 6 ejes con bogies de dos ejes. Entonces, con el mismo tipo de motores de tracción, reductores y sistemas de control, sería posible componer máquinas de 8, 10, 12, 14, 16 y 18 ejes, adaptándolas a las condiciones específicas. En ambos casos, los tramos estaban previstos para ser de cabina simple, aunque algunos expertos se mostraron a favor de cabina doble de 4 y 6 ejes. Y, sin embargo, al final, los esfuerzos se concentraron en una locomotora de 12 ejes para trenes pesados de mercancías y carreteras con un perfil difícil.
Los estudios teóricos del tren de rodaje de locomotoras eléctricas, tan nuevo para la práctica doméstica, se llevaron a cabo en el Instituto Tecnológico y de Diseño de Investigación de Ingeniería de Locomotoras Eléctricas (VELNII) y el Instituto de Ingenieros Ferroviarios de Rostov-on-Don (RIIZhT). Por ello, decidimos diseñar una locomotora eléctrica de 12 ejes, en la que cada uno de los dos tramos se ubicaba sobre tres bogies de 2 ejes con accionamiento eléctrico individual. Al conducir trenes pesados, se suponía que la nueva locomotora generaría un efecto económico de más de 200 mil rublos al año (al ritmo de 1980), lo que se convirtió en la base para incluir la futura máquina en el "Tipo de locomotoras eléctricas principales" oficial. . Para la verificación experimental de los cálculos en la planta de locomotoras eléctricas de Novocherkassk, se hizo un modelo de locomotora, en agosto-septiembre de 1981 se probó a diferentes velocidades y secciones de la vía, lo que confirmó la alta calidad del tren de rodaje. El diseño de la locomotora eléctrica VL85 estuvo a cargo del subdirector de VELNII, V.Ya. Sverdlov. En mayo de 1983, se construyó la primera muestra, en el verano, la segunda. Después de una carrera experimental de 5000 kilómetros, el VL85-001 se presentó al Ministerio de Ferrocarriles para su prueba, que terminó con bastante éxito. “La parte mecánica del VL85 se hizo de tal manera”, escribe Kurikhin, “que la carrocería se montó en bogies de dos ejes con un soporte axial, y en el futuro bastidor de soporte suspensión de motores de tracción, las secciones estaban conectados por un acoplador automático, la estructura de la carrocería se diseñó teniendo en cuenta una fuerza longitudinal de hasta trescientas toneladas, en secciones montadas en un transformador con tres devanados secundarios (según el número de bogies), cargados a través de sus propios convertidores con dos motores de tracción conectados en paralelo. Se prestó mucha atención al diseño, la ventilación de la caja y los motores de tracción, el sistema de control y la reducción del consumo de energía para las necesidades propias de la locomotora ". Por primera vez en la práctica doméstica, se instaló un sistema de control automatizado (ACS) en el VL85, construido sobre la base de microprocesadores y otros microelectrónicos, que permitió acelerar suavemente el tren a la velocidad requerida con una corriente de tracción dada. motores Después de eso, el ACS mantuvo una velocidad constante en una pista plana y realizó un frenado eléctrico en los descensos. Además, controlaba la recuperación, la frenada total, el reparto de fuerza con doble empuje. Gracias a ella, fue posible aumentar la aceleración en un seis por ciento, la desaceleración del tren, en un diez por ciento. En comparación con la VL80R, el consumo de energía de la nueva locomotora ha disminuido en más de un tercio y su retorno a la red de contacto ha aumentado casi 1,2 veces en el modo de recuperación. El sistema de control automatizado aseguró la operación confiable de la locomotora con fluctuaciones en el voltaje suministrado dentro del rango de 19-29 kV. Y aquí algunos datos técnicos de la locomotora eléctrica VL85. Peso del acoplamiento: 288 toneladas. Dimensiones: largo - 45 metros, ancho - 3,16 metros, alto - 5,19 metros. La fuerza de tracción en modo horario a una velocidad de 49,1 kilómetros por hora es de 74 toneladas. Primero, ambas locomotoras eléctricas se probaron en el anillo de la planta de Novocherkassk, luego se probaron la dinámica y el impacto en la vía VL85-001 en la carretera del Cáucaso del Norte, y las características de tracción y energía de la VL85-002 se probaron en el VNIIZhT experimental anillo en Shcherbinka. Luego, las locomotoras se entregaron para la operación de prueba en las líneas Belorechenskaya - Maykop, Mariinsk - Krasnoyarsk - Taishet, Abakan - Taishet - Lena. La Comisión Estatal los atribuyó a la categoría de más alta calidad y recomendó que NEVZ produjera cinco máquinas de este tipo en 1985 y comenzara su producción en masa el próximo año. A partir de la tercera locomotora se empezaron a utilizar los mejores motores de tracción NB-514 y se continuó con la modernización. Para enero de 1995, se habían producido 272 de estas locomotoras eléctricas. Entraron en los rieles de las líneas principales de Ural del Sur, Krasnoyarsk, Siberia Oriental y Baikal-Amur. Desafortunadamente, en los últimos años, el volumen de tráfico ha disminuido significativamente, los potentes VL85 a menudo funcionan con una cantidad considerable de carga insuficiente, lo que aumenta significativamente el costo de la entrega de mercancías por ferrocarril. Como suele ser el caso, tuve que usar las recomendaciones de especialistas que en la década de 1970 propusieron producir locomotoras eléctricas de CA de 6 ejes, dos cabinas con tres bogies de 2 ejes, más adecuadas para trenes de 4-5 mil toneladas. El Ministerio de Ferrocarriles ordenó una locomotora de este tipo, denominada VL65. En combinación con VL80 y VL85, deberían garantizar una rotación de carga normal en las carreteras de CA. Autor: Musskiy S.A.
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