|
Во второй половине 50-х годов ХХ века на железных дорогах СССР началось внедрение электрической тяги на переменном токе. К тому времени достаточно большое количество линий уже были электрифицированы постоянным током, к тому же в дальнейшем электрификация проводилась как постоянным, так и переменным током. Неизбежным последствием применения двух систем тока для электрификации железных дорог стало возникновение пунктов стыкования этих систем.
Наиболее распространенным на территории бывшего СССР способом организации движения поездов через пункт стыкования является оборудование станции стыкования переключателями, позволяющими подавать на отдельные секции контактной сети тот или иной род тока. На путь приема поезда подается ток, однородный с током прилегающего к станции участка, откуда ожидается прием поезда. После прибытия поезда, отцепки электровоза от состава и его ухода с данного пути в секцию контактной сети, расположенную над этим путем, подается другой род тока, затем к составу подгоняется электровоз другого рода тока и поезд уходит на участок с этой системой тока.
Такой способ стыкования несколько удорожает стоимость электрификации и требует обязательной смены электровоза. В тех случаях, когда по экономическим соображениям и эксплуатационным условиям (например, при небольшой длине участка, электрифицированного одним из родов тока) нецелесообразно оборудование станций стыкования переключателями рода тока, применяют так называемые электровозы двойного питания. Эти электровозы могут работать как на переменном токе 25 кВ, так и на постоянном токе 3000 В и проходить разделы питания без остановки.
Первые советские двухсистемные электровозы были созданы в 1963-1964 годах путем переоборудования для работы на двух родах тока первых серийных отечественных электровозов переменного тока ВЛ61 (до января 1963 г. имевших обозначение НО), выпускавшихся Новочеркасским электровозостроительным заводом в 1952-1958 годах. Электровозы получили обозначение серии ВЛ61Д и поступили на участок Минеральные Воды - Кисловодск Северо-Кавказской железной дороги.
Но переоборудование электровозов ВЛ61 не могло удовлетворить потребностей железных дорог СССР в двухсистемных электровозах - они были выпущены в ограниченных количествах, к тому же они были шестиосными, а для вождения тяжелых грузовых поездов требовались более мощные восьмиосные электровозы.
В 1964 году Всесоюзный научно-исследовательский институт электровозостроения (ВЭлНИИ) разработал технический проект восьмиосного грузового электровоза двойного питания ВЛ82. Постройка первых двух опытных образцов (001,002) нового электровоза была закончена на Новочеркасском электровозостроительном заводе (НЭВЗ) в июле 1966 года. Они испытывались на Северо-Кавказской железной дороге и экспериментальном кольце ЦНИИ МГТС. С учетом опыта их работы НЭВЗ в 1967-1968 годах выпустил партию из 22 электровозов ВЛ82 (003-024), в конструкцию которых были внесены некоторые изменения, касавшиеся в основном, электрооборудования и тяговых двигателей.
Механическая часть этих локомотивов имеет много однотипных элементов с электровозов ВЛ80К (кабины управления, элементы кузова и тележек); длина электровоза, общая колесная база и колесная база тележек такие же, как и у электровозов ВЛ80К и ВЛ80Т.
Кузов электровоза, состоящий из двух секций, опирается на четыре несочлененные двухосные тележки с помощью боковых пружинных опор. Тяговое усилие передается через шкворни, связанные с возвращающим) пружинными устройствами, действующими в поперечном направлении. Тележки имеют боковины сварной конструкции. Листовые рессоры расположены под буксами. Их статический прогиб 68, 4 мм. Рамы тележек опираются на концы листовых рессор через резиновые шайбы, имеющие статический прогиб 10 мм. Буксы, как и у электровозов ВЛ60К и ВЛ80К, соединены с рамой тележки поводками, подшипники с цилиндрическими роликами, диаметр шеек 180 мм. Колеса при новых бандажах имеют диаметр 1250 мм. Зубчатая передача двусторонняя, жесткая, косозубая. Передаточное отношение 21 : 86 = 1 : 4.095.
На каждой секции электровоза установлено по одному трансформатору ОДЦЭ-4000/25, номинальной мощностью 4000 кВА, изготовленному Таллинским электротехническим заводом. Трансформатор имеет первичную обмотку на 25 кВ номинальной мощностью 3680 кВА, вторичную нерегулируемую обмотку с напряжением холостого хода 3800 В и обмотку собственных нужд на 332 В с отпайкой на 240 В. Охлаждение трансформатора масляное с принудительной циркуляцией. Вес трансформатора с маслом 5800 кгс. От вторичной обмотки через выпрямительные установки ВУКЭЛ-11000 питаются тяговые электродвигатели. Выпрямительная установка собрана из кремниевых вентилей типа ВКД-200-8 по мостовой схеме. В каждом плече моста имеется по шесть параллельных цепей с 16-ю последовательно включенными вентилями. Общее количество вентилей — 384 на секцию или, 768 на электровоз. Выпрямленное напряжение при часовой мощности электровоза 3000 В, ток 1050 А.
Главный контроллер ЭКГ-82 состоит из переключателя ступеней реостатов с 32-я позициями и переключателя соединения тяговых электродвигателей; переключатель ступеней имеет 20 контакторных элементов без дугогашения (ток продолжительного режима 600 А) и 4 — с дугогашением (ток продолжительного режима 800 А); переключатель электродвигателей имеет шесть контакторных элементов с дугогашением и один без дугогашения.
На электровозы установлены шестиполюсные тяговые двигатели НБ-420А с компенсационной обмоткой; якоря имеют петлевую обмотку с уравнительными соединениями. Изоляция-якоря класса В, катушек главных и добавочных полюсов и компенсационной обмотки класса F.
Электродвигатели при напряжении на выводах 1500 В и возбуждении 96% имеют следующие данные:
Параметры НБ-420А на ВЛ82
| Режим |
Мощность, кВт |
Ток, А |
Частота вращения, об/мин |
| Часовой |
700 |
495 |
890 |
| Продолжительный |
635 |
450 |
925 |
Максимальная частота вращения якоря 1990 об/мин, вес электродвигателя 4500 кгс.
 На каждой секции установлено по два мотор-вентилятор а (электродвигатель ТЛ-105 на 3000 В, 29 кВт, 12, 8 А, 1000 об/мин; вентилятор Ц8-19 № 7, 5) и мотор-компрессор (электродвигатель ТЛ-104 на 3000 В, 21 кВт, 11, 2 А, 370 об/мин; компрессор КТ-бЭл). Один из мотор-вентиляторов приводит генератор тока управления типа ТЛ-106 (4, 5 кВт, 50 В, 90 А, 1600 об/мин). Кроме того, на каждой секции имеется мотор-вентилятор для охлаждения пуско-тормозных резисторов и силового трансформатора, а также вспомогательный мотор-компрессор. На электровозе установлены две аккумуляторные батареи 38КН-100 (по одной на секцию).
Секции электровоза имеют одинаковые электрические схемы и могут работать по системе многих единиц. При питании электровоза переменным током энергия к тяговым электродвигателям подводится через понижающий трансформатор и выпрямительную установку; при питании постоянным током — непосредственно в цепь тяговых электродвигателей. На обеих системах тока регулирование напряжения на двигателях осуществляется реостатами. Тяговые двигатели включаются по четыре последовательно и последовательно-параллельно. Переход от одного соединения к другому осуществлен по мостовой схеме. На последовательном соединении имеется 22 реостатных позиции (из них две маневровых), на последовательно-параллельном 10 реостатных, т. е. общее количество позиций на полном возбуждении 34. На позициях 23 и 34 (экономических) предусмотрено четыре ступени ослабления возбуждения: 70, 54, 41 и 38%. В цепи резисторов ослабления возбуждения включены индуктивные шунты и кремниевые вентили для защиты от генераторных токов.
Схема электровоза позволяет производить реостатное торможение, при котором тяговые электродвигатели соединяются по схеме перекрестного включения.
- Общая защита цепей тяговых электродвигателей осуществлена быстродействующими выключателями БВП-ЗА;
- на переменном токе в цепь трансформатора включен главный выключатель ВОВ-25-4;
- имеются также реле перегрузки в цепях двигателей, разрядники, реле боксования и другие защитные аппараты.
Цепи управления питаются постоянным током с напряжением 50 В.
При напряжении на зажимах тяговых электродвигателей 1500 В электровоз реализует:
- при часовом режиме силу тяги 39 200 кгс, скорость 51, 4 км/ч;
- при продолжительном режиме силу тяги 34 000 кгс, скорость 53, 4 км/ч.
- При реостатном торможении в диапазоне скоростей 0—80 км/ч тормозное усилие составляет около 28 000 кгс, в диапазоне скоростей 80—100 км/ч — 28 000—14 000 кгс.
- Конструкционная скорость электровоза 110 км/ч;
- минимальный радиус проходимых кривых при скорости 10 км/ч 125 м.
В соответствии с техническими условиями электровоз при ⅔ запаса песка должен иметь вес 184 тс. Фактически вес составил 188 тс. Первые электровозы ВЛ82 испытывались на Северо-Кавказской железной дороге и экспериментальном кольце ЦНИИ МПС. С учетом опыта их работы Новочеркасский электровозостроительный завод в 1967— 1968 гг. выпустил партию таких электровозов. В конструкцию их были внесены некоторые изменения. В частности, с электровоза № 003 применены выпрямительные установки ВУК-6700, в каждой из которых имеется 240 вентилей ВЛ-200-8 (в плече моста шесть параллельных цепей по 10 вентилей последовательно в каждой). Номинальный выпрямленный ток установки 1600 А. Вместо тяговых электродвигателей НБ-420А применены одинаковые с ними по мощности электродвигатели НБ-420Б, но несколько отличающиеся по частоте вращения якоря (905 об/мин при часовом режиме, 935 — при продолжительном и 2030 об/мин — максимально). Коллектор у тягового электродвигателя НБ-420Б посажен на якорную втулку, у электродвигателя НБ-420А — непосредственно на вал якоря. Применен синхронный генератор 2ГВ-001, несколько изменена схема управления серводвигателем главного контроллера. Вес электровоза составил около 192 тс.
ВЛ82М
Используя опыт эксплуатации электровозов ВЛ82, Новочеркасским электровозостроительным заводом в конце 1972 г. построены первые два более совершенных электровоза двойного питания ВЛ82М. Кузов этого электровоза по конструкции незначительно отличается от электровоза ВЛ80К. У тележек подвешивание выполнено в виде люлек, что сделано для улучшения динамических качеств локомотива при более высокой нагрузке от колесных пар. Редукторы имеют передаточное отношение 26 : 88 = 1 : 3, 38.
В каждой секции электровоза установлено по трансформатору ОДЦЭ-4000/25А типовой мощностью 3884 кВА. Трансформатор имеет три обмотки: первичную (25 кВ), тяговую (3800 В) и собственных нужд (250 В); вес трансформатора 5870 кгс. Тяговая обмотка через выпрямительную установку питает тяговые электродвигатели пульсирующим током. На электровозе имеются две выпрямительных установки ВУК-6700М с вентилями ВЛ-230-10. В установке 288 вентилей, в плечах моста шесть параллельных цепей, в каждой цепи 12 последовательно-включенных вентиля. Номинальный выпрямительный ток установки 1870 А.
На электровозах ВЛ82М применены такие же тяговые электродвигатели (НБ-407Б), как и на электровозах ВЛ12, но имеющие за счет постоянного ослабления возбуждения (97% возбуждения) более высокую частоту вращения якоря (760 об/мин на часовом и 770 об/мин на продолжительном режиме), мощность продолжительного режима 720 кВт при токе 510 А.
Тяговые электродвигатели при работе электровоза как на переменном, так и на постоянном токе соединены последовательно (по четыре в каждой секции) и последовательно-параллельно (по два электродвигателя последовательно). Переход с одного соединения на другое осуществляется по мостовой схеме. На последовательном соединении имеется 24 реостатные и одна ходовая позиция, на последовательно-параллельном — 12 реостатных и одна ходовая. На ходовых позициях предусмотрено четыре ступени ослабления возбуждения: 70, 56, 46 и 39%. Электрическое оборудование электровоза рассчитано на применение реостатного торможения.
Для защиты силовых цепей при работе на переменном токе служат воздушные выключатели ВОВ-25-4М, на постоянном токе цепи защищаются быстродействующими выключателями БВП-5. Для охлаждения тяговых электродвигателей, выпрямительных установок и сглаживающих реакторов служат мотор-вентиляторы с электродвигателями НБ-411 (3000 В, 40 кВт, 17 А, 1400 об/мин). Компрессоры КТ6-Эл приводятся электродвигателями НБ-43Ш (21 кВт, 9, 5 А, 440 об/мин). Охлаждение пуско-тормозных резисторов осуществляется мотор-вентиляторами с электродвигателями НБ-107 (78 кВт, 155 В, 615 А, 1700 об/мин).
Электровоз ВЛ82М имеет следующие тяговые данные:
Параметры ВЛ82М
| Режим |
Сила тяги, кгс |
Скорость, км/ч |
| Часовой |
42 400 |
51 |
| Продолжительный |
40 000 |
51,6 |
- Конструкционная скорость 110 км/ч;
- Вес электровоза с запасом
⅔
песка по техническому проекту должен составлять 192 тс;
- Нагрузка от колесных пар 24 тс. Фактически эта нагрузка получилась около 25 тс.
Электровоз ВЛ82М-025 прошел в 1973 г. испытания на экспериментальном кольце ЦНИИ МПС, причем цикл опытов по исследованию его динамики и прочности экипажной части проводился как при нагрузке от колесных пар 25 тс, так и с добалластировкой до 27 тс. Электровозы ВЛ82М строились в 1973—1975 гг.
Устройство определения рода тока
Задача устройства определения рода тока — надёжно автоматически определять род тока (переменный или постоянный) на токоприёмнике электровоза и выдавать сигналы на соответствующие переключения в высоковольтных цепях — в частности, на разворот переключателя рода тока ПРТ. На электровозах ВЛ82 и
ВЛ82М
эту задачу выполняет устройство УРТ-3, работающее в паре с сухим однофазным трансформатором ТОС-41, первичная обмотка которого одним выводом подключена к крышевой шине токоприёмников, а вторым выводом к УРТ-3. Вторичная обмотка, при первичном напряжении 25 кВ выдающая напряжение 160 В, также подключена к УРТ.
При появлении на крышевой шине постоянного тока напряжением 2,2-4 кВ ток проходит через первичную обмотку ТОС, добавочные резисторы и катушку реле РВ4, вызывая срабатывание реле. Реле своими контактами подаёт питание на вентиль постоянного тока ПРТ, низковольтную катушку вентиля защиты ВЗ, подающего сжатый воздух в блокировки высоковольтной камеры, и создаёт цепь удержания БВ.
При переменном токе на токоприёмнике напряжение понижается ТОС, выпрямляется мостом, собранным из двух высоковольтных диодных сборок Д1 и Д2, и вызывает включение реле РВ2. Это, в свою очередь, вызывает разворот ПРТ в положение переменного тока, создание цепей удержания БВ и ГВ и подачу питания на низковольтную катушку ВЗ. Реле РВ4 при этом не срабатывает, так как в дополнение к активному сопротивлению в цепи появляется значительное индуктивное (реактивное — сопротивление переменному току) сопротивление первичной обмотки ТОС, имеющей 1350 витков. Поэтому, несмотря на значительное повышение напряжения, почти всё оно падает на первичной обмотке ТОС и для включения РВ4 оказывается недостаточным.
На высоковольтную катушку ВЗ напряжение подаётся через диодную сборку Д3. При отсутствии этой сборки ток из цепи РВ2 перетекал бы в цепь РВ4 (или наоборот), что вызывало бы неизбежное срабатывание обоих реле. Таким образом, Д3 служит для развязки.
На упрощённой принципиальной схеме УРТ не показаны некоторые элементы — реле РВ1 и РВ3, включенные параллельно соответственно реле РВ2 и РВ4 для дублирования (повышения надёжности работы) и развязывающая диодная сборка Д4 в цепи питания ВЗ от цепи реле РВ3, РВ4. УРТ-3 смонтировано на текстолитовой панели, ТОС-41 установлен отдельно.
| 1 |
контактор отопления поезда |
| 2 |
тяговая выпрямительная установка №1 |
| 3 |
резистор УРТ |
| 4 |
реле УРТ |
| 5 |
высоковольтные диодные сборки УРТ |
История эксплуатации электровозов ВЛ82 и ВЛ82м
После постройки электровозы ВЛ82 поступали в депо Буй Северной дороги для обслуживания поездов на участке Свеча - Буй - Данилов - Ярославль (который в то время не имел станции стыкования переменного и постоянного тока) и в депо Минеральные воды Северно-кавказской дороги для обслуживания участка Минеральные воды - Кисловодск, электрифицированного постоянным током.
После оборудования станции Данилов переключателями рода тока электровозы ВЛ82 депо Буй в 1971 году были переданы в депо Купянск Южной дороги. Туда же с 1972 года начали поступать новые электровозы ВЛ82М. Все они работали на участке Купянск - Харьков, а с 1977 года - также на участке Купянск - Красный лиман. В 1977-1980 годах большинство электровозов ВЛ82 и несколько ВЛ82м депо Купянск были переданы в депо Минеральные воды.
Летом 1977 года в депо Выборг Октябрьской дороги поступили новые электровозы
ВЛ82М
для работы на участке Выборг - Вайниккала (Финляндия). Всего в депо Выборг поступило 5
ВЛ82М
(062, 065, 069, 070).
ВЛ82М
-066 был списан в конце 1995 года. Остальные 4 ВЛ82м в начале 2000-х годов были переданы из депо Выборг в депо Санкт-Петербург-Сортировочный-Московский ОЖД, а летом 2004 - в депо Волховстрой ОЖД. Но обслуживаемое этими электровозами плечо не изменилось.
Несколько электровозов
ВЛ82М
работали в депо Красноуфимск Горьковской дороги с начала 80-х годов и до оборудования станции Дружинино Свердловской дороги переключателями рода тока.
В мае 2006 года участок Минеральные воды - Кисловодск был переведен на переменный ток. Все электровозы ВЛ82 и
ВЛ82М
депо Минеральные воды были отставлены от работы. ВЛ82-005, 006, 018 и
ВЛ82М
-028 были переданы на Октябрьскую дорогу. ВЛ82-011 сначала был передан на экспериментальное кольцо ВНИИЖТ в Щербинке, но позже его передали на Ростовский электровозоремонтный завод для извлечения колесно-моторных блоков (предположительно их использовать при создании нового экспериментального образца газотурбовоза ГТ1-001). Вместо ВЛ82-011 в Щербинку летом 2007 года был передан
ВЛ82М
-033. ВЛ82-016 был передан в музей железнодорожной техники Северо-кавказской дороги на станция Гниловская. Судьба остальных ВЛ82 и
ВЛ82М
депо Минеральные воды пока не ясна. Скорее всего, они будут списаны.
По состоянию на лето 2007 года в поездной работе задействовано около 50-60 электровозов ВЛ82 и
ВЛ82М
. Большинство из них эксплуатируется в депо Купянск ЮЖД, еще несколько работает на участке Выборг - Вайниккала. Но эксплуатация последних, по всей видимости, продлиться недолго, так как в ближайшее время планируется заменить их новыми двухсистемными электровозами ЭП10 производства НЭВЗ.
Электровозы ВЛ82 и ВЛ82м на ЮЖД
В 60-х годах активно велись работы по окончанию электрификации южно-уральского хода транссибирской магистрали, проходящего от Омска через Челябинск, Уфу, Самару, Пензу Балашов, Валуйки и Купянск до Харькова. Участок от Пензы до Купянска было решено электрифицировать переменным током. В 1967 году электрификация участка Валуйки - Купянск была окончена и с 1 января 1968 года на этом участке начали работать электровозы ЧС4, ВЛ60 и ВЛ80.
Но прежде чем приступать к электрификации линии Харьков - Купянск, и, в дальнейшем, линии Купянск - Славяногорск, необходимо было определить, каким образом будут состыковываться две системы тока, - ведь Харьковский узел и линия Основа - Красный лиман (на которой находится станция Славяногорск) к тому времени уже были электрифицированы постоянным током. В целях уменьшения стоимости электрификации было принято решение отказаться от сооружения "стандартных" станций стыкования и применить на этих линиях электровозы двойного питания. Места стыкования двух систем в тока планировалось обустроить на станциях Граково (59-й км. 125-ти километровой линии Харьков - Купянск) и Славяногорск.
В 1971 году в депо Купянск поступили первые электровозы ВЛ82. Они были переданы из депо Буй Северной железной дороги, где необходимость их эксплуатации отпала. С 1972 года в депо с завода начали приходить новые электровозы
ВЛ82М
. В том же году была окончена электрификация линии Харьков - Купянск, и электровозы ВЛ82 и
ВЛ82М
начали водить по ней грузовые и пассажирские поезда. С окончанием в 1977 году электрификации участка Купянск - Славяногорск ВЛ82 и ВЛ82м также начали ходить и между станциями Купянском и Красный лиман. Поставки
ВЛ82М
в Купянск продолжались до окончания их производства в 1979 году. Последним, пришедшим в депо, и одновременно последним построенным электровозом этого типа стал
ВЛ82М
-091.
В 1977-1980 годах большинство электровозов ВЛ82 и несколько
ВЛ82М
были переданы из депо Купянск в депо Минеральные воды СКЖД. Остальные ВЛ82 были списаны, но основная часть поступивших в Купянск электровозов
ВЛ82М
работает и сейчас. Всего их на ЮЖД (по состоянию на конец 2008 года) 50 единиц и все они приписаны к депо Купянск.
ВЛ82М
Южной дороги водят поезда на участках Харьков-Пассажирский - Купянск (пассажирские), Основа - Купянск (грузовые), Купянск - Красный лиман и Купянск - Валуйки (с середины 90-х). Кроме того, они были замечены на участке Харьков - Белгород с пассажирскими поездами (во время взрыва военных складом в районе станции Федоровка ПриднЖД) , а также на станции Красноград.
В ближайшее время возможно расширение "ареала обитания" электровозов
ВЛ82М
на ЮЖД - осенью 2007 года должна быть окончена электрификация участка Люботин - Полтава, выполняемая частично постоянным (от Люботина до Огульцов) и частично переменным (от Огульцов до Полтавы) током. Станция стыкования с переключателями родов тока сооружаться не будет. В связи с этим руководство ЮЖД озвучивало планы использовать на линии Харьков - Полтава электровозы
ВЛ82М
до того, как будут получены новые двухсистемные электровозы и электропоезда.
Дополнительные файлы находятся в разделе Литература ВЛ82/ВЛ82М
Чертежи, схемы в фото галереи
Форум по
ВЛ82/
ВЛ82М
: посетить форум
Список использованных источников
Если Вам понравилась данная статья, Вы можете дать ссылку на нее Вашим друзьям!
Публикация данной статьи возможна ТОЛЬКО с разрешения автора.
|
Гостей: 4
