Возвращение энергии

Значительно увеличить производство мощных магистральных электровозов.

Из "Основных направлений экономического и социального развития СССР на 1981-1985 годы и на период до 1990 года"

Созданные творческим содружеством ученых, конструкторов, производственников и эксплуатационников советские магистральные электровозы получили высокую оценку как отечественных, так и зарубежных железнодорожников. Четыре типа электровозов в настоящее время выпускаются с государственным Знаком качества.

По заказу Управления государственных железных дорог Финляндии изготавливаются электровозы типа ЭС-40. 80 таких машин успешно эксплуатируются на финских железных дорогах.

С 1979 года в Польскую Народную Республику поставляется грузовой электровоз ЕТ-42.

Создавая новые мощные локомотивы, электровозостроители добиваются снижения себестоимости перевозок на железнодорожном транспорте, экономии энергозатрат на перевозки.

Электровозосборочный цех, колыбель стальных богатырей

Электрифицированный железнодорожный транспорт является крупным потребителем электроэнергии. До 20 процентов этой энергии тратится электровозами при торможении. Нельзя ли возмещать эти потери? Оказывается, можно путем возвращения большей части этой энергии в сеть и вторичного ее использования.

Каким образом?

...Старейший машинист - инструктор электровозного депо Хашури, что на Закавказской железной дороге, - Георгий Гедевонович Кевлешвили много раз рассказывал о случае, на всю жизнь поразившем его воображение. Однажды, в 1933 году, на электровозе, идущем по крутым, понижающимся в сторону Черного моря склонам Сурамского перевала, установили электрический счетчик. После того как поезд пришел к месту назначения, счетчик распломбировали, чтобы узнать, сколько электрической энергии израсходовано на движение состава. Вместо расхода счетчик показывал экономию. "Как в сказке", - подумал тогда машинист. И тогда же узнал, что существует удивительное слово "рекуперация". Не ведал он, что явление, этим словом обозначаемое, было известно еще задолго до того, как появились электричество, электроэнергия, электровоз. Рекуперация означает возвращение части материалов или энергии, израсходованных один раз и которые можно использовать повторно.

В первом советском электровозе ВЛ19-01, испытывавшемся на Сурамском перевале, установленное оборудование рекуперативного торможения заставило тяговые двигатели на спусках и при остановках быть генераторами. Они уже не потребляли энергию, а вырабатывали электрический ток и отдавали его в сеть.

Не удивительно ли: мчит во весь опор электровоз с огромным составом. Он берет из сети энергию, берет немало. Но вот приходит момент остановиться. Надо еще расходовать энергию на торможение. А тут наоборот: при торможении она вырабатывается и возвращается в сеть.

Удивительное, перспективное, но трудно претворимое в жизнь это дело - рекуперация на электровозах. Попытки осуществить ее относятся к самому началу отечественного электровозостроения.

На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе, возврат энергии в контактную сеть применяется давно и успешно. Это позволяет каждый двадцатый состав проводить на сэкономленной электроэнергии.

Реализация же рекуперативного торможения на электровозах переменного тока является значительно более сложной задачей. Необходимо не только переводить тяговые двигатели при торможении в генераторный режим, но преобразовывать постоянный ток в переменный и лишь затем возвращать его в контактную сеть.

Вплотную к решению этой задачи приступили в 1967 году на электровозах ВЛ80Р с ртутными выпрямителями. С появлением мощных силовых кремниевых тиристоров и электронных элементов систем управления, разработанных советской промышленностью, был создан электровоз нового поколения - типа ВЛ80Р с плавным регулированием напряжения и рекуперативным торможением.

Электровоз ВЛ80Р работает на принципе рекуперации

Работа 130 таких машин на Красноярской, Восточно-Сибирской, Дальневосточной и Северо-Кавказской железных дорогах подтвердила их экономичность. Железнодорожники высоко оценили новые электровозы, которые, наряду с преимуществами рекуперативного торможения, обладают лучшими тяговыми свойствами и гибкой системой управления. Эти машины на участках с горным профилем потребляют энергии гораздо меньше, чем их собратья, работающие на постоянном токе в режиме рекуперации.

В числе основных разработчиков системы рекуперативного торможения - кандидаты технических наук начальник отдела электровозов А. Л. Лозановский и заведующие лабораториями А. С. Капанев и Б. М. Наумов. Главным конструктором проекта в 1976 году был назначен Б. А. Тушканов.

Электровоз с рекуперацией имеет однотипные с восьмиосным ВЛ80Т ходовую часть, тяговые двигатели и основные вспомогательные машины. Но трансформаторы и преобразовательные установки на основе тиристоров спроектированы для него заново, а потому в отечественном электровозостроении ВЛ80Р явился еще и первым внушительным опытом создания тиристорного электровоза.

Хорошо зарекомендовал себя на железнодорожном транспорте электровоз ВЛ80Т

О значимости создания электровозов, экономящих электрическую энергию на железнодорожном транспорте, говорит тот факт, что локомотив с рекуперацией постоянно находится под неослабным вниманием Министерства электротехнической промышленности СССР, Центрального Комитета партии и Совета Министров СССР.

Творческие усилия всех, кто участвовал в создании ВЛ70Р, были высоко оценены. В 1970 году эта машина экспонировалась на Всесоюзной выставке достижений народного хозяйства и была награждена дипломом первой степени. Электровоз ВЛ80Р экспонировался на Лейпцигской ярмарке, на международных выставках "Электро-77" и "Железнодорожный транспорт-77". За высокий уровень научно-технических разработок ВЭлНИИ был удостоен Почетного диплома Президиума торгово-промышленной палаты и диплома Министерства электротехнической промышленности СССР.

В стенах ВЭлНИИ создаются модели новых мощных машин

В апреле 1977 года межведомственная комиссия приняла опытную партию ВЛ80Р и рекомендовала этот электровоз в серийное производство.

На XXVI съезде КПСС был остро поставлен вопрос о необходимости строжайшей экономии энергетических ресурсов, Использование рекуперативного торможения является значительным резервом в решении этой важнейшей хозяйственной задачи.

Трудовой подарок новочеркасских элоктровозостроителей XXVI съезду партии

Рост грузопотоков на железнодорожном транспорте, ускоренное создание новых электрифицированных магистралей, в том числе и Байкало-Амурской, выдвинул задачу создания новых, более мощных, более совершенных, экономичных и более выносливых локомотивов. Она закреплена в решениях XXV и XXVI съездов КПСС, в которых говорится о необходимости значительного увеличения мощности (свыше 10 тысяч л. с.) магистральных электровозов.

Ключ от локомотива, собранного на предсъездовской ударной вахте, вручен машинистам Южно-Уральской железной дороги

Ученые ВЭлНИИ и строители электровозов с энтузиазмом принялись за создание нового локомотива. Усилия исследователей и конструкторов были объединены под руководством главного конструктора проекта, лауреата Государственной премии В. Я. Свердлова. Администрация института и партийная организация оказывали проектировщикам всяческую помощь и поддержку. Комсомольцы взяли шефство над электровозом и помогали в ускоренном создании и продвижении технической документации, в изготовлении узлов и деталей.

В середине 1979 года из ворот экспериментального цеха НЭВЗа вышли первые два восьмиосных электровоза переменного тока типа ВЛ84. Эти электровозы, предназначенные для БАМа, пока не имеют себе подобных в мировой практике электровозостроения. Предназначены они для работы в условиях Сибири, и Дальнего Востока, при колебании температур от 40 градусов тепла до 60 - мороза.

Этими факторами продиктованы особые требования к выбору материалов и технологическому оснащению. В дополнение к прежним пришлось применить более 100 новых типов материалов и изделий, многие узлы разрабатывать заново.

Электровоз отличается от известных тем, что у него принципиально новая механическая часть, опорнорамное подвешивание тяговых двигателей. Кроме того, потребление энергии на собственные нужды машины снижается почти в 2 раза благодаря применению автоматического регулирования режима тяги и торможения. При проектировании предусмотрено также улучшение условий работы локомотивной бригады в суровом климате. Просторная и комфортабельная кабина электровоза оснащена автоматической системой управления, снабжена кондиционером, калориферами.

Заводские испытания в 1979 году, эксплуатационный пробег на Северо-Кавказской железной дороге в 1980 подтвердили правильность основных решений, принятых исследователями, конструкторами и технологами.

Вместе с работой над новыми моделями идет постоянное совершенствование выпускаемых машин. На дорогах страны несет свою службу добротный восьмиосный электровоз переменного тока ВЛ80Т. Железнодорожники им довольны. Ему, как уже сказано, присвоен государственный Знак качества. Но ученые определили, что его тоже можно улучшить: повысить отдачу на транспорте, снизить трудоемкость и металлоемкость при изготовлении. Такая работа выполнена. Электровоз типа ВЛ80С по сравнению с ВЛ80Т почти вдвое повышает производительность локомотивных бригад. Первые усовершенствованные машины уже эксплуатируются на дорогах страны.

Рекуперация является проверенным, но не единственным средством экономии энергии электровозами. Создатели стальных богатырей упорно работают над тем, чтобы сократить расходы энергии на собственные нужды электровоза - охлаждение силового оборудования, обеспечение сжатым воздухом оборудования электровоза и тормозов поезда. Это направление может дать не меньшую выгоду, чем рекуперация. Задача состоит в том, чтобы создать автоматическую систему регулирования режима работы вспомогательных устройств.

Проходят также испытания экспериментальные образцы принципиально новых локомотивов с бесколлекторными тяговыми двигателями. Номинальная мощность и скорость этих электровозов на 25-30 процентов выше, чем у выпускаемых сегодня. Предстоит провести обширный комплекс исследований, прежде всего приступить к промышленному освоению этих локомотивов, но уже очевидно, что жизнь такой модели обеспечена.

В перспективе у коллективов ВЭлНИИ и НЭВЗа - работа над электровозами переменного тока с асинхронными тяговыми двигателями, двенадцатиосными электровозами, работающими на постоянном и переменном токе, над еще более мощными, совершенными и экономичными локомотивами.

Этим машинам быть, потому что их создатели успешно прошли период становления, сумели преодолеть трудности и даже неудачи, и теперь настала пора возвращения знаний, опыта, энергии, накопленных за годы большого многотрудного поиска.