Электровозы двойного питания

Применение для электрификации железных дорог нашей страны двух систем тока – переменного 25000 вольт и постоянного 3000 вольт не могло не привести к строительству пунктов стыкования данных систем.  Для организации движения поездов через эти пункты станции стыкования оборудуются переключателями, подающими на отдельные секции контактной сети тот или другой род электричества.

Такой способ удорожает стоимость электрификации и требует обязательной смены электровозов, что существенно снижает пропускную способность железной дороги и конечно это экономически невыгодно. Во многих случаях по экономическим соображениям и эксплуатационным условиям применяют электровозы для двух систем тока или так называемые электровозы двойного питания. Данные локомотивы могут работать как на переменном, так и на постоянном напряжении.

Во времена Советского Союза и в современной России такие электровозы строились и строятся в настоящее время.  

В 1964 году был спроектирован электровоз двойного питания – ВЛ82. Это двухсекционный восьмиосный грузовой электровоз. Конструкция кузова и ходовой части ничем не отличается от электровозов ВЛ80. В 1967 и 1968 году Новочеркасский электровозостроительный завод (НЭВЗ) построил два электровоза ВЛ82, оба локомотива были направлены для эксплуатации в локомотивное депо Буй, Северной дороги. На этом работы по данным электровозам не прекращались и в 1972 году НЭВЗ построил электровоз ВЛ82м, модернизированный вариант ВЛ82. В последствии в периоды с 1973 по 1975 и с 1977 по 1979 годы завод продолжал выпуск электровозов ВЛ82м небольшими партиями, конструкционная скорость электровозов составляла 110 км/час. Все локомотивы поступили для работы на участке Купянск – Основа.

Что-же представляют из себя эти электровозы?

Электровозы двойного питания представляют собой обычный электровоз постоянного тока, на котором дополнительно установлено оборудование для питания силовых цепей тяговых электродвигателей (ТЭД) постоянным напряжением, при работе на участках, электрифицированных на переменном токе. Это – тяговый трансформатор, выпрямительные установки, сглаживающие реакторы, главный выключатель (ГВ) и вентиляторы для охлаждения выпрямительных установок, сглаживающих реакторов и ТЭД, также внесены изменения в цепи управления. 

От тяговой обмотки трансформатора через выпрямительные установки питаются тяговые электродвигатели. На обоих системах регулирование напряжения на тяговых электродвигателях осуществляется реостатами. Переключение цепей ТЭД производится электропневматическими контакторами. Тяговые электродвигатели при работе электровоза как на переменном, так и на постоянном токе могут быть соединены последовательно и последовательно-параллельно. При работе на постоянном напряжении подключение и защита силовых цепей осуществляется через быстродействующий выключатель (БВ), на переменно подключение и защита производится через главный выключатель (ГВ), установленный на крыше.

Эти электровозы управляются контроллером машиниста КМЭ-72, который имеет три рукоятки: реверсивную, главную (39 позиций, две ходовые – 25 и 38) и режимную (торможение, полное возбуждение и четыре ступени ослабления поля). Электровозы оборудованы реостатным тормозом. Следует отметить, что при эксплуатации на участках электровозов двойного питания, пункты стыкования двух систем тока обычно строятся около станций, а сами станции не оборудуются переключателями.

Недостатками электровозов двойного питания являются их большие вес и стоимость, а также более дорогое содержание по сравнению с электровозами одного рода тока.

В.А. Раков, Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза 1976-1985.

Но развитие электровозостроения не стоит на месте и уже в современной России, начиная с 1998 года и по настоящее время проектируются и строятся современные пассажирские электровозы двойного питания – ЭП10 и ЭП20. Основа этих локомотивов – современные электромеханические, силовые полупроводниковые и электронные устройства. На электровозах ЭП10 и ЭП20 установлены тяговые преобразователи, вспомогательные преобразователи и асинхронные тяговые электродвигатели. Тяговый преобразователь преобразует постоянный или переменный ток, частотой 50 Гц, в трехфазный для питания асинхронных тяговых электродвигателей, а также преобразует трехфазный в постоянный или переменный ток в режиме рекуперативного торможения.   

Электровозы ЭП10 – шестиосные (три двухосные тележки), пассажирские электровозы двойного питания, конструктивная скорость – 160 км/час. Спроектированы Всероссийским электровозостроительным научно-исследовательским институтом (ВэлНИИ), совместно с Новочеркасским электровозостроительным заводом (НЭВЗ) и Германской компанией «Bombardier». Первый электровоз ЭП10 был построен на НЭВЗЕ в 1998 году, остальные 11 машин в 2006 году, там-же. Всего было построено 12 машин, но после эксплуатационных испытаний больше эти электровозы не строились. В работе осталось два электровоза, остальные стоят на базах запаса.  

Электровозы ЭП20 – шестиосные (три двухосные тележки), пассажирские электровозы двойного питания с конструктивной скоростью 200 км/час. Электровоз спроектирован в 2010 году ВэлНИИ, НЭВЗом совместно с французской компаний «Альстом». Электровоз получил название «Олимп». С 2011 года на НЭВЗе началось серийное производство этих локомотивов, которое продолжается и в настоящее время. На 2018 год было выпущено 66 электровозов. Эти машины эксплуатируются на Московской и ряде других дорог.

Как-то еще в недалекие времена я ездил поездом из Москвы в Ростов, по Рязани стояли 30 минут – смена электровоза, постоянник отцеплялся от нашего поезда и прицеплялся переменник, потом понятно, полная проба тормозов и т.д., быо время подышать свежим воздухом. Недавно я повторил поездку по этому маршруту и был приятно удивлен стоянкой в Рязани – 4 минуты. Не успел оценить вокзал из окна купе и уже поехали – в голове нашего поезда электровоз ЭП20. Поменяли систему тока за четыре минуты. Конечно это очень выгодно и экономически и эксплуатационно. Надеюсь, что электровозы этой системы в дальнейшем получат большое распространение на дорогах нашей страны.