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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Locomotive électrique. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent Une locomotive électrique est une locomotive non autonome entraînée par des moteurs de traction installés dessus, alimentée en électricité par un réseau électrique externe via un réseau de contact alimenté par des sous-stations de traction (moins souvent également par des batteries embarquées). Jusqu'au début du XIXe siècle, le charbon et le minerai étaient transportés des mines et des mines le long de rails en fonte. Les chariots chargés et vides étaient déplacés par des chevaux. Les premières locomotives étaient des locomotives à vapeur. La première locomotive ferroviaire a été construite par l'Anglais R. Trevithick en 1803 pour l'une des voies ferrées de la mine. Après lui, des locomotives à vapeur ont été construites par d'autres inventeurs, mais ces locomotives à vapeur n'ont pas reçu une large application pratique. La plus réussie fut la locomotive à vapeur de J. Stephenson, construite en 1814. En 1829, la locomotive à vapeur "Rocket" de Stephenson a battu les locomotives à vapeur d'autres concepteurs lors d'un concours à Wrenhill pour choisir la meilleure conception de locomotive pour le chemin de fer Liverpool-Manchester. J. Stephenson est devenu le fondateur du transport ferroviaire. Au XXe siècle, des locomotives à vapeur ont été construites dans de nombreux pays. En Russie, la première locomotive à vapeur a été construite en 1834 par le père et le fils E.A. et moi. Cherepanovs.
La première locomotive électrique a été construite au milieu des années 1890 aux États-Unis. C'était une locomotive électrique à courant continu qui recevait l'énergie des sous-stations de traction. En URSS, la première ligne de chemin de fer électrifiée avec des trains électriques à plusieurs unités est apparue en 1926, les premières locomotives électriques - en 1933. Au fil du temps, la traction électrique et diesel a remplacé la vapeur de presque toutes les nombreuses autoroutes de notre pays. Le chemin de fer reçoit de l'électricité de grandes centrales électriques. Le courant haute tension triphasé qui en provient est fourni aux sous-stations et là, il est converti en courant nécessaire à la traction. Dans les premières années d'électrification des tronçons suburbains des chemins de fer de l'URSS, des sous-stations de traction fournissaient un courant continu de 1500 V à un fil de contact en cuivre suspendu au-dessus de la voie, et un courant continu de 3000 V était utilisé dans les premiers tronçons principaux. chemins de fer, appliquer un courant alternatif monophasé avec une fréquence de 1960 Hz de tension augmentée (1970 kV). Cela a permis de construire des sous-stations de traction non pas après 50-25 kilomètres, comme pour le courant continu, mais après 20-30 kilomètres, c'est-à-dire réduire leur nombre de moitié ou trois, et rendre les sous-stations plus simples et moins chères. L'augmentation de la tension vous permet de réduire la section du fil de contact, ce qui nécessite beaucoup de cuivre. Cela réduit le coût du réseau de contacts. Sur le toit de la locomotive électrique, des pantographes sont fixés, qui sont pressés contre le fil de contact et transmettent le courant électrique aux moteurs de traction de la locomotive électrique. Les moteurs sont situés sous la caisse de la locomotive électrique sur chacun de ses essieux. Les premières locomotives électriques domestiques avaient 6 essieux placés dans 2 bogies à trois essieux, soit 6 moteurs. Plus tard, des locomotives électriques plus puissantes ont commencé à être produites, avec 8 essieux dans 4 bogies à deux essieux et avec des moteurs. Chaque moteur, à l'aide d'un système d'engrenage, fait tourner "sa" paire de roues et met ainsi la locomotive électrique en mouvement. Le courant, ayant traversé le pantographe jusqu'aux moteurs de traction et y ayant travaillé, va en partie dans les rails, qui servent de deuxième fil, puis revient par les fils d'aspiration jusqu'à la sous-station de traction. Le grand avantage d'une locomotive électrique est son économie. En descente, ses moteurs fonctionnent comme des générateurs de courant électrique, qui retourne dans le réseau. Ce mode est appelé freinage régénératif (du mot latin "recuperatio" - "réception en retour"). L'efficacité d'une locomotive électrique atteint 88 à 90 %. Le corps d'une locomotive électrique est similaire à un wagon. Aux deux extrémités, il y a des cabines de contrôle. Cela permet à la locomotive de se déplacer dans n'importe quelle direction - le conducteur n'a qu'à se déplacer d'une cabine à l'autre. Les locomotives électriques à huit essieux ont deux corps reliés entre eux par une passerelle fermée. Dans le corps d'une locomotive électrique se trouvent des équipements électriques - boîtiers de résistance, contacteurs, interrupteurs, ainsi que toutes sortes de machines auxiliaires - générateurs de moteurs, compresseurs, ventilateurs, etc.
Désormais, des locomotives électriques à courant alternatif monophasé (tension d'alimentation - 25 kV et fréquence - 50 Hz), ainsi qu'à courant continu (tension - 3 kV) sont exploitées en Russie. Il s'agit de puissantes locomotives de fret de fabrication nationale de la série VL et de la série de passagers tchécoslovaque ChS. Une locomotive électrique pour passagers de la série ChS4 d'une capacité de 5100 kW développe une vitesse allant jusqu'à 160 kilomètres par heure, et une locomotive électrique de la série VL85 d'une capacité de 10020 110 kW - jusqu'à XNUMX kilomètres par heure. La VL85 est la locomotive électrique la plus puissante au monde. Il doit sa naissance à BAM. Pour le bon fonctionnement de la ligne principale Baïkal-Amour, une puissante locomotive électrique fiable était nécessaire. Les experts ont proposé plusieurs options pour les nouvelles locomotives électriques de fret AC. Voici ce qu'écrit Oleg Kurikhin dans le magazine "Technologie - Jeunesse": "Certains ont proposé de ne produire que des sections à quatre essieux et, selon le poids des trains et le profil de la voie, de constituer des locomotives à 8, 12 et 16 essieux. -deux des mêmes machines. Mais ce n'était pas toujours possible pour combiner de manière optimale le poids du train et de la locomotive, et parfois en raison de l'excès de puissance de cette dernière, le coût du transport a augmenté. Selon d'autres, en plus de ces locomotives électriques, des sections à 6 essieux avec des bogies à deux essieux auraient dû être réalisées. Ensuite, avec le même type de moteurs de traction, de boîtes de vitesses et de systèmes de contrôle, il serait possible de composer des machines à 8, 10, 12, 14, 16 et 18 essieux, en les adaptant à des conditions spécifiques. Dans les deux cas, les tronçons étaient prévus en simple cabine, même si certains experts étaient favorables à des 4 et 6 essieux en double cabine. Et pourtant, au final, les efforts se sont concentrés sur une locomotive à 12 essieux pour les trains de fret lourds et les routes au profil difficile."
Des études théoriques sur le train roulant de la locomotive électrique, si nouvelles pour la pratique domestique, ont été menées à l'Institut de recherche sur la conception et la technologie de l'ingénierie des locomotives électriques (VELNII) et à l'Institut des ingénieurs ferroviaires de Rostov-on-Don (RIIZhT). En conséquence, nous avons décidé de concevoir une locomotive électrique à 12 essieux, dans laquelle chacune des deux sections était située sur trois bogies à 2 essieux avec un entraînement électrique individuel. Lors de la conduite de trains lourds, la nouvelle locomotive était censée avoir un effet économique de plus de 200 1980 roubles par an (au taux de XNUMX), ce qui est devenu la base pour inclure la future machine dans le "Type de locomotives électriques principales" officiel. . Pour la vérification expérimentale des calculs à l'usine de locomotives électriques de Novotcherkassk, un modèle de locomotive a été réalisé, en août-septembre 1981, il a été testé à différentes vitesses et sections de la voie, confirmant la haute qualité du train de roulement. La conception de la locomotive électrique VL85 a été réalisée par le directeur adjoint de VELNII, V.Ya. Sverdlov. En mai 1983, le premier échantillon a été construit, en été - le second. Après une course expérimentale de 5000 kilomètres, le VL85-001 a été présenté au ministère des Chemins de fer pour des tests, qui se sont terminés avec succès. «La partie mécanique du VL85 a été réalisée de telle manière», écrit Kurikhin, «de sorte que la carrosserie soit montée sur des bogies à deux essieux avec un support axial et, à l'avenir, la suspension du cadre de support des moteurs de traction, les sections étaient reliés par un attelage automatique, le châssis de la caisse a été conçu en tenant compte d'une force longitudinale allant jusqu'à trois cents tonnes.Dans les sections montées sur un transformateur à trois enroulements secondaires (selon le nombre de bogies), chargées par leurs propres convertisseurs avec deux moteurs de traction connectés en parallèle. Une grande attention a été portée à l'agencement, à la ventilation de la caisse et des moteurs de traction, au système de commande, et à la réduction de la consommation d'énergie pour les besoins propres de la locomotive. Pour la première fois dans la pratique nationale, un système de contrôle automatisé (ACS) a été installé sur le VL85, construit sur la base de microprocesseurs et d'autres microélectroniques, ce qui a permis d'accélérer en douceur le train à la vitesse requise avec un courant de traction donné moteurs. Après cela, l'ACS a maintenu une vitesse constante sur une piste plate et a effectué un freinage électrique dans les descentes. De plus, elle contrôlait la reprise, le freinage jusqu'à l'arrêt complet, la répartition des forces avec double poussée. Grâce à elle, il a été possible d'augmenter l'accélération de six pour cent, la décélération du train - de dix pour cent. Par rapport à la VL80R, la consommation d'énergie de la nouvelle locomotive a diminué de plus d'un tiers et son retour sur le réseau de contact a augmenté de près de 1,2 fois en mode récupération. Le système de contrôle automatisé a assuré un fonctionnement fiable de la locomotive avec des fluctuations de la tension fournie dans la plage de 19 à 29 kV. Et voici quelques données techniques de la locomotive électrique VL85. Poids d'attelage - 288 tonnes. Dimensions : longueur - 45 mètres, largeur - 3,16 mètres, hauteur - 5,19 mètres. Force de traction en mode horaire à une vitesse de 49,1 kilomètres par heure - 74 tonnes. Tout d'abord, les deux locomotives électriques ont été testées sur l'anneau de l'usine Novotcherkassk, puis la dynamique et l'impact sur la voie VL85-001 ont été testés sur la route du Caucase du Nord, et les caractéristiques de traction et d'énergie du VL85-002 ont été testées sur l'anneau expérimental VNIIZhT en Chcherbinka. Ensuite, les locomotives ont été remises pour une opération d'essai sur les lignes Belorechenskaya - Maykop, Mariinsk - Krasnoyarsk - Taishet, Abakan - Taishet - Lena. La Commission d'État les a attribuées à la catégorie de qualité la plus élevée et a recommandé que NEVZ produise cinq de ces machines en 1985 et commence leur production de masse l'année prochaine. À partir de la troisième locomotive, les meilleurs moteurs de traction NB-514 ont commencé à être utilisés et la modernisation s'est poursuivie. En janvier 1995, 272 de ces locomotives électriques avaient été produites. Ils sont entrés dans les rails des lignes principales du sud de l'Oural, de Krasnoïarsk, de la Sibérie orientale et du Baïkal-Amour. Malheureusement, ces dernières années, le volume de trafic a considérablement diminué, les puissants VL85 fonctionnent souvent avec une bonne quantité de sous-charge, ce qui augmente considérablement le coût de livraison des marchandises par chemin de fer. Comme c'est souvent le cas, j'ai dû utiliser les recommandations de spécialistes qui, dans les années 1970, proposaient de produire des locomotives électriques à courant alternatif à deux cabines à 6 essieux avec trois bogies à 2 essieux, les plus adaptées aux trains de 4 à 5 65 tonnes. Le ministère des Chemins de fer a commandé une telle locomotive, désignée VL80. En combinaison avec VL85 et VLXNUMX, ils devraient assurer un roulement normal du fret sur les routes AC. Auteur : Musskiy S.A.
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